用于自行车的无线的转速传感器、扭矩传感器和功率传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种底托架，所述底托架具有：底托架轴；测量设备，所述测量设备用于测量底托架轴的转速和/或施加在底托架轴上的扭矩；和设置在底托架中的发电机，所述发电机用于给测量设备供给电能。

Wireless speed sensor, torque sensor and power sensor for bicycle

The invention relates to a bottom bracket, the bottom bracket has a bottom bracket axle; measuring device, the measuring device for measuring the rotation speed of the shaft bottom bracket and / or applied in the bottom bracket on the shaft torque; and is arranged in the bottom bracket of the generator, the generator is used to supply electrical energy measuring equipment.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于自行车的无线的转速传感器、扭矩传感器和功率传感器
本专利技术涉及一种用于自行车、测力计或者固定式健身器材的底托架，所述底托架具有底托架轴和测量设备，所述测量设备用于测量底托架轴的转速和/或施加在底托架轴上的扭矩。
技术介绍
从DE102007046749中已知用于自行车的驱动装置，所述驱动装置包含扭矩测量器。例如借助于磁性的极环或者霍尔传感器，或者基于光学的测量方法，来确定旋转方向和转速也是现有技术。这种扭矩和/或转速传感器已经投入市场若干年。这种扭矩和/或转速传感器迄今为止仅用于所谓的电动自行车(更确切地说：具有电动的辅助驱动器的自行车，即所谓的“Pedelecs(电动助力自行车)”)，并且用于识别驾驶员是否踩踏踏板以及以何种强度踩踏踏板。由此推导出用于马达控制装置的信息，所述马达控制装置应当按照需求提供马达功率以实现和谐的、舒适的行驶性能。对于传统的(通过肌肉力量驱动的)自行车而言，虽然非常需要关于底托架轴的“转速”和“扭矩”的信息，但是迄今为止并不能合理地使用这种传感器。现今移动式的终端设备例如是可用的，所述移动式的终端设备能够接收许多传感器信息从而例如能够实现对个人活动日程的记录，对身体运动或者体育运动的跟踪，能量/营养需求。热衷体育运动的自行车驾驶员出于训练和诊断目的期望获得关于其实际产生的机械功率的信息(功率传感器)。使得传统的传感器迄今为止在自行车底托架区域中的使用不太实用的阻碍原因是，给传感器供给电流是困难的。电流不仅需要用于原本的测量而且需要用于以理想的方式无线地将信号传输给终端设备(例如自行车电脑、智能手机、智能手表、平板电脑等)。电池运行由于频繁的更换需求而是昂贵的，是对于客户而言不太方便的并且由于底托架区域中的狭小的空间情况在结构方面几乎是不可行的。到由车轮驱动的发电机(“Dynamo”)上的连接也是无吸引力的，因为铺设线缆是耗费的且易受干扰的，并且仅少量自行车具有发电机。由于相同的原因，即使对于具有足够的电池容量的电动自行车而言，布设线缆的构造也是不利的。
技术实现思路
由此，本专利技术的目的是，提供一种对自行车底托架中的扭矩和/或转速传感器的电流供给装置，而不需要使用电池、布设线缆或者外部的电流源。该目的通过根据权利要求1的设备实现。根据权利要求1，根据本专利技术的底托架包括底托架轴；用于测量底托架轴的转速和/或施加在底托架轴上的扭矩的测量设备；和设置在底托架中的发电机，所述发电机用于给测量设备供给电能。这具有下述优点：电能在底托架自身中产生。而不需要外部的能量源。发电机在此从底托架轴的旋转运动中获得机械能并且将该机械能部分地转换为电能。按照根据本专利技术的设备的一个改进方案，测量设备能够包括具有天线的无线电模块，所述无线电模块用于在测量设备和移动终端之间进行无线的数据传输，其中无线电模块尤其构成用于借助于蓝牙、ANT、ANT+、ZigBee、Z-Wave或者WLAN进行数据传输。这些无线电技术尤其适合于在短距离上将数据传输至移动式数据设备。根据另一改进方案，用于测量底托架轴的转速的测量设备能够包括磁性的极环和至少一个霍尔传感器，其中测量设备尤其也适合于测量旋转方向。这是转速测量设备的特别有利的实施方案。在一个优选的改进方案中，发电机包括磁性的极环和感应线圈。已经存在的极环还以如下方式用于产生电能，其方式是：通过在极环上的旋转的磁极与位于其中的至少一个感应线圈的相互作用，感应产生电压。本专利技术的一个改进方案在于，极环抗扭地设置在底托架轴或者底托架壳体上。极环能够固定地与底托架轴连接并且旋转，其中感应线圈并不一起旋转。作为其替选方案，感应线圈能够随着底托架轴一起旋转，其中在这种情况下极环不旋转。根据另一改进方案，发电机能够是线性发电机。在此，偏心盘例如能够随着底托架轴旋转并且操作线性发电机。线性马达能够包括以这种方式上下运动以及运动经过线圈的磁体。根据另一改进方案，用于测量施加在底托架轴上的扭矩的测量设备包括磁致伸缩传感器。借助于磁致伸缩传感器尤其紧凑地执行对扭矩的测量。本专利技术的一个改进方案在于，磁致伸缩传感器能够包括底托架轴的永久磁化的区域和磁场强度传感器。这是磁致伸缩传感器的一种尤其简单且可靠的设计方案。根据另一改进方案，发电机能够构成用于产生0.1mW至10W的，尤其1mW至100mW的电功率。对于给测量设备供电包含将数据传输给移动终端设备而言，该功率范围是足够的。根据另一改进方案，测量设备能够构成用于从所测量的扭矩和所测量的转速中确定机械功率。以这种方式例如能够确定由具有该底托架的自行车的使用者所消耗的功率。另一改进方案在于，测量设备还能够包括用于存储测量值的存储器。由此，如果例如存在到移动终端的无线连接的中断，那么测量值能够暂时地被存储。根据另一改进方案，测量设备还能够包括电容器和/或可再次充电的电池，所述电容器和/或可再次充电的电池以如下方式连接，使得通过发电机产生的电能可部分地被储存。由此，在旋转运动中断(从而通过发电机的电能的产生中断)时，继续提供对测量设备的能量供给，以便例如完成数据传输。此外，测量设备能够包括用于处理所接收的传感器数据的评估装置。传感器数据能够出自转速传感器的霍尔传感器和/或出自用于进行扭矩测量的磁致伸缩传感器。此外，本专利技术涉及一种具有根据本专利技术的底托架的自行车或者固定式健身器材/测力计。附图说明本专利技术的其它特征和优点在下文中参考附图描述，所述附图仅图解说明示例性的实施方式而并非是本专利技术的整个范围。不言而喻，在本专利技术的范围中，所示出的特征能够以不同于实例中所描述的组合应用。图1示出根据本专利技术的底托架的第一实施方式。图2示出根据本专利技术的底托架的第二实施方式。图3示出根据本专利技术的底托架的第三实施方式。具体实施方式图1示出根据本专利技术的底托架的第一实施方式100。底托架100包括：底托架轴110，用于测量底托架轴110的转速的测量设备120、130、140，和设置在底托架100中的发电机150、130，所述发电机用于给测量设备供给电能。测量设备在此由极环130，一个或多个霍尔传感器140构成，所述极环在外边缘上设有交替设置的磁北极和磁南极，所述霍尔传感器用于检测旋转的极环的北极和南极的磁场。由此能够确定极环的转速从而确定底托架轴110的转速。测量设备为此还包括评估装置120，所述评估装置处理一个或多个霍尔传感器140的信号。通过在设置霍尔传感器140时相对于极环130的北极和南极的周期性的相位偏移，也能够推测旋转方向。发电机130、150在此包括已经描述的磁极转子130以及线圈150，在所述磁极转子旋转时磁极转子130的磁极引导穿过所述线圈并且在线圈150中感应产生电压。如此产生的这种电能被输送给测量设备120、130、140，尤其评估装置120。所提到的组成部分设置在底托架壳体160中，其中仅底托架轴110朝向两侧伸出，并且其中在其端部处分别安置有踏板曲柄，所述踏板曲柄由使用者机械地操作。图2示出根据本专利技术的底托架的第二实施方式200。图1中的相同的元件在此设有相同的附图标记，其中仅将百位数提高到2。在此，测量设备还包括磁致伸缩传感器215、270，所述磁致伸缩传感器由底托架轴210的沿着环周方向磁化的区域215和磁场传感器270构成。评估装置220本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种底托架(100)，所述底托架包括：底托架轴(110)；测量设备(120，130，140)，所述测量设备用于测量所述底托架轴的转速和/或施加在所述底托架轴上的扭矩；其特征在于，设有设置在所述底托架(100)中的发电机(130，150)，所述发电机用于将出自所述底托架轴的旋转运动的机械能转换为电能，以便给所述测量设备供给电能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.30 EP 15153187.81.一种底托架(100)，所述底托架包括：底托架轴(110)；测量设备(120，130，140)，所述测量设备用于测量所述底托架轴的转速和/或施加在所述底托架轴上的扭矩；其特征在于，设有设置在所述底托架(100)中的发电机(130，150)，所述发电机用于将出自所述底托架轴的旋转运动的机械能转换为电能，以便给所述测量设备供给电能。2.根据权利要求1所述的底托架，其中所述测量设备包括具有天线的无线电模块，所述无线电模块用于在所述测量设备和移动终端之间进行无线的信号传输，其中所述无线电模块尤其构成用于借助于蓝牙、ANT、ANT+、ZigBee、Z-Wave或者WLAN进行信号传输。3.根据权利要求1或2所述的底托架，其中用于测量所述底托架轴的转速的所述测量设备包括磁性的极环和至少一个霍尔传感器，并且其中所述测量设备尤其也适合于测量旋转方向。4.根据权利要求3所述的底托架，其中所述极环抗扭地设置在所述底托架轴上或者设置在底托架壳体上。5.根据权利要求3或4所述的底托架，其中所述发电机包括磁性的极环和感应线圈。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：京特·普罗普斯特，
申请(专利权)人：NCTE股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE