[发明专利]自行车曲柄、自行车、测量自行车曲柄角位置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及自行车曲柄、自行车、测量自行车曲柄角位置的方法以及配置为操作所述方法的计算机软件。

术语“自行车”被理解为结合有曲柄的任意装置，操作者可通过在合适的方向上施加力而使得所述曲柄转动。因此所述自行车可以例如是包括曲柄的脚踏车、三轮车、双人自行车、脚踏船、童车、马车、固定车辆或机动车辆，操作者可通过在合适的方向上施加力而使得所述曲柄转动。

背景技术

在自行车运动期间测量施加至曲柄的力是众所周知的。已经开发了一些方法使得施加至曲柄的力和/或力矩的量与其角位置关联从而例如协助运动员优化他的/她的骑行动作。XY霍尔效应磁性传感器和圆环磁铁已经被用来帮助确定曲柄的角位置。现有技术的这种方法需要曲柄和框架上复杂的设置和相对复杂的部件。

本发明的一个目的是简化测量自行车曲柄角位置的方法。

本发明在特定方面的另一个目的是增加所述方法的准确性。本发明在特定实施方案中的另一个目的是提供一种系统，该系统能够封装在曲柄本身内部且实质上减少可能位于曲柄外部的部件。

发明内容

在第一个宽泛的独立方面，本发明提供了一种自行车曲柄，其包括用于附接至自行车的第一部分和与所述第一部分间隔开用于附接至踏板或手柄的第二部分；其中所述曲柄包括：传感器，该传感器用于在使用中确定代表施加至所述曲柄的力的值；角速度传感器，该角速度传感器用于在使用中确定所述曲柄旋转的角速度；以及处理器，该处理器用于从所述经确定的旋转的角速度获得所述曲柄的角位置，并且该处理器用于将所述位置与代表施加至所述曲柄的力的相应值相关联。

这种配置特别有利，因为其允许对例如单车上的曲柄的角位置进行测量，而不需要与现有技术相关的复杂性。其可以例如减少单个外部标定磁体所需的部件，同时用于获取位置所必须的其它部件的每一者都容纳在自行车曲柄的外壳中。这种配置还特别有利是因为可获得的准确度。

在辅助的方面，本发明提供了一种自行车曲柄，其包括用于附接至自行车的第一部分和与所述第一部分间隔开用于附接至踏板或手柄的第二部分；其中所述曲柄包括：传感器，该传感器用于在使用中确定代表基本在贯穿所述曲柄回转过程中施加至所述曲柄的力的值；角速度传感器，该角速度传感器用于在使用中确定基本贯穿所述曲柄的回转过程的所述曲柄旋转的角速度；处理器，该处理器用于在基本贯穿所述曲柄的回转过程中，通过将所述经确定的旋转角速度相对于时间进行积分而获得所述曲柄的角位置，并且该处理器用于将所述位置与代表基本贯穿所述曲柄回转过程中施加至所述曲柄的力的值相关联；以及开关，所述开关用于每回转一圈重置所述积分一次。这种配置特别有利，因为其允许在循环内对曲柄所承受的力的特征进行测定。这种处理器和传感器可以配置为以较高的速率在基本贯穿回转一圈过程中进行取样；由此可以实现对力的特征的循环内实时测定。还可以为个别的自行车存储数据以用于进一步分析在不同循环角度处的力的特征。

在一个辅助的方面，所述自行车曲柄进一步包括无线传送器，其用于传输代表施加至所述曲柄的扭矩以及其相应位置的信号。这将例如允许所测量的扭矩和位置被传输到合适的无线接收器以用于显示和/或分析。这种配置将避免对于外部电线的需求，从定义上来讲，将外部电线安装在旋转的曲柄上是不实际的。

在另一个辅助的方面，所述曲柄进一步包括用于重置测量循环的开关。这就保障了从测量循环到测量循环的角位置确定的准确性。

在另一个辅助的方面，自行车曲柄包括电源；其中所述电源、所述无线传送器、所述力传感器、所述角速度传感器以及所述处理器中的每一者被整合在所述曲柄本体内。这就使得这些部件准确地确定角位置同时使得电子部件有可能被曲柄的本体保护。

在另一个辅助的方面，所述角速度传感器是单轴线角速度传感器，其具有在使用中与所述曲柄的旋转轴线平行的旋转主动轴线。角速度传感器的灵敏度在这种配置中得到最大化，从而为操作者提供了改进水平的反馈以用于测定。

在另一个辅助的方面，所述角速度传感器为多轴线角速度传感器，其中仅一条轴线的测量值被采用以获得角位置。在这种配置中，角位置可以被采用以用于与上述过程中相关联的扭矩/角位置。有利地，其它的或另外的测量轴线可以被采用以测定其他的旋转角度。

在另一个辅助的方面，处理器配置为处理来自位于自行车框架上的第二角速度传感器的值；并且获得所述角的曲柄位置。这在为了在使用期间考虑脚踏车的任何颠簸时是特别有益的。

在第二个宽泛的独立方面，本发明提供了一种自行车，优选为脚踏车，其包括根据前述任意方面的自行车曲柄。