自行车曲柄、自行车、测量自行车曲柄角位置的方法技术

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及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。
技术介绍
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。本专利技术的一个目的是简化测量自行车曲柄角位置的方法。本专利技术在特定方面的另一个目的是增加所述方法的准确性。本专利技术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。
技术实现思路
在第一个宽泛的独立方面，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术提供了一种自行车，优选为脚踏车，其包括根据前述任意方面的自行车曲柄。在一个辅助的方面，所述自行车包括位于其框架上的第二角速度传感器；所述第二角速度传感器被定位以确定所述自行车颠簸的角速度。这就使得由于在颠簸时框架本身的旋转导致的任何不准确性被排除。在另一个辅助的方面，自行车包括无线传送器，该无线传送器用于将来自所述第二角速度传感器的信号无线传输到所述处理器。这就避免了在框架和曲柄之间设置电线的任何需求。在另一个辅助的方面，自行车进一步包括开关的第一部分，该第一部分位于所述框架上并与设置为所述曲柄一部分的所述开关的第二部分相互作用；由此在所述曲柄相对于所述框架的固定位置处测量循环被重置。这种配置使得在每个循环开始处角速度积分的任何误差被排除。在第三宽泛的独立方面，本专利技术提供了一种测量自行车曲柄角位置的方法，包括以下步骤:确定曲柄旋转的角速度；确定代表施加至所述曲柄的力的值；从所述旋转的角速度获得所述曲柄的角位置；并且将所述位置与代表施加至所述曲柄的力的相应值相关联。在一个辅助的方面，该方法进一步包括将旋转的角速度积分以获得角位置的步骤。在另一个辅助的方面，该方法进一步包括在固定的标定位置处重置所述积分的步骤。在另一个辅助的方面，该方法进一步包括提供第一角速度传感器作为所述曲柄的一部分以及提供第二角速度传感器作为所述自行车的框架的一部分的步骤；以及对从所述第一角速度传感器和所述第二角速度传感器获得的值进行处理以获得所述角的曲柄位置的步骤。在另一个独立的方面，本专利技术提供了配置为运行前述任意方面的方法的计算机软件。【附图说明】图1显示了曲柄的示意性侧视图。图2显示了根据本专利技术的系统中合并到曲柄和框架中的主要部件的框式图解。具体实施方法图1显示了自行车曲柄I，其包括第一部分2，该第一部分2用于附接至所述自行车；和第二部分3，该第二部分3与所述第一部分间隔开并用于附接至踏板。该术语“踏板”应被宽泛地解释并可以例如包括用于与操作者的身体接触的手柄。在与第一部分2隔开的部分处，传感器室4设直在所述曲柄的外壳中。图2中所不的各种曲柄部件可各纳在室4内。特别而言，在优选的实施方案中，曲柄室将包含一个或多个应变仪用于确定施加至曲柄的力。在一个优选的实施方案中，应变仪设置并定向于曲柄的纵向方向上以确定由于曲柄承受拉力或者承受压缩力而产生的纵向力。在另一个优选实施方案中，另一个应变仪被设置以确定曲柄在承受弯曲力时在大体垂直于纵向轴线的方向上的力。在另一个优选实施方案中，另一个应变仪被设置以确定扭转曲柄时产生的力。应变仪或其它类似的传感器被用来获得基本上贯穿每个旋转的力的特征。除了应变仪，设置有I轴线的角速度传感器。该角速度传感器可以称之为陀螺仪。其可以是例如Z轴线陀螺仪。处理器将被设置用以接收例如电压形式的信号。该处理器将被配置成对代表由I轴线陀螺仪感测到的角速度的值进行积分从而确定角位置。这种配置使得角位置在基本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自行车曲柄，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了基本在贯穿所述曲柄回转一圈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一圈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一圈过程中，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一圈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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.12 GB 1113865.81.一种自行车曲柄，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了基本在贯穿所述曲柄回转一圈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一圈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一圈过程中，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一圈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。2.根据权利要求1所述的自行车曲柄，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。3.根据权利要求1或2所述的自行车曲柄，其中所述力传感器包括多个应变仪；所述应变仪中的每一个被设置以确定基本贯穿所述曲柄回转一圈的不同的力的特征。4.根据前述权利要求中任意一项所述的自行车曲柄，进一步包括电源；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。5.根据前述权利要求中任意一项所述的自行车曲柄，其中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。6.根据前述权利要求中任意一项所述的自行车曲柄，其中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。7.根据前述权利要求中任意一项所述的自行车曲柄，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·贝利，加文·马克·斯基珀，凯文·詹姆斯·爱尔兰，詹姆斯·拉维·辛格顿，
申请(专利权)人：BF一系统公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB