对自行车曲柄的改进的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自行车曲柄(cycle crank)、自行车、测量自行车曲柄角位置的方法以及被配置成运行该方法的计算机软件。
[0002]术语“自行车”被解释为任何这样的设备，该设备包含操作者能够通过在合适方向上施加力而转动其的曲柄。因此“自行车”可以是例如两轮自行车(bicycle)、三轮自行车、串座双人自行车(tandem)、水上自行车、童车、二轮运货马车、手动自行车、包含操作者能够通过在合适方向上施加力而转动其的曲柄的固定或移动车辆。
【背景技术】
[0003]测量在骑自行车运动期间施加到曲柄上的力是众所周知的。已经开发了若干方法来使施加到曲柄的力和/或力矩的量与它的角位置关联，从而例如帮助运动员优化他的/她的骑自行车动作。已经使用XY霍尔效应磁传感器和环形磁体(donut magnet)来帮助确定曲柄的角位置。这种现有技术的方法在曲柄和框架上都需要复杂的安装和相对复杂的部件。
[0004]本发明的一个目的是简化测量自行车曲柄角位置的方法。在某些方面，本发明的另一个目的是提高该方法的准确性。在某些实施方案中，本发明的另一个目的是提供一种系统，该系统可以被容纳在曲柄自身之中并且大大减少了可能在曲柄外部的部件。
【发明内容】
[0005]在第一个宽泛的独立方面中，本发明提供一种自行车曲柄，该自行车曲柄包括用于附接到自行车的第一部分和与所述第一部分隔开、用于附接到踏板或手柄的第二部分；其中所述曲柄包括:一个传感器，用于在使用中确定代表施加到所述曲柄的力的值；一个角速率传感器，用于在使用时确定所述曲柄的转动的角速率；以及一个处理器，用于从所述确定的转动的角速率得出所述曲柄的角位置并且将所述位置与它的代表施加到所述曲柄的力的对应的值相关联。
[0006]此配置是特别有利的，这是因为它允许测量例如两轮自行车上的曲柄的角位置，而没有与现有技术相关的复杂度。它可以例如减少单个外部转位磁体(external indexingmagnet)所需要的部件，同时得出位置所必需的其它部件均被容纳在自行车曲柄的壳体(envelope)之内。此配置还由于可实现的准确性水平是特别有利的。
[0007]在一个附属方面中，本发明提供一种自行车曲柄，该自行车曲柄包括用于附接到自行车的第一部分和与所述第一部分隔开、用于附接到踏板或手柄的第二部分；其中所述曲柄包括:一个传感器，用于在使用中确定代表在所述曲柄的大体上整个一个旋转期间施加到所述曲柄的力的值；一个角速率传感器，用于在使用中确定在所述曲柄的大体上整个一个旋转(revolut1n)期间所述曲柄的转动的角速率；一个处理器，用于在所述曲柄的大体上整个一个旋转期间通过将所述确定的转动的角速率对时间进行积分得出所述曲柄的角位置并且将所述位置与代表在所述曲柄的大体上整个一个旋转期间施加到所述曲柄的力的对应的值相关联；以及一个开关，用于每次旋转重置所述积分一次。此配置是特别有利的，这是因为它允许对曲柄所受到的力特性进行周期性(in-cycle)评估。该处理器和所述传感器可以被配置成在大体上整个一个旋转期间以高速率采样；由此可以实现力特性的周期性实时评估。还可以针对各个周期存储所述数据，用于进一步以自行车的多种角度分析力特性。
[0008]在一个附属方面中，该自行车曲柄还包括一个无线发送器，用于发送代表施加到所述曲柄的力以及它的对应的位置的信号。这将例如允许已测量的力和位置被发送到适当的无线接收器用于显示和/或分析。此配置将避免需要外部线，很明显该外部线被固定在转动的曲柄上是不实际的。
[0009]在另一个附属方面中，所述曲柄还包括一个开关，用于重置测量周期。这允许确保从测量周期到测量周期角位置的确定的准确性。
[0010]在另一个附属方面中，所述自行车曲柄还包括一个电源；其中电源、无线发送器、力传感器、角速率传感器和处理器均被集成在该曲柄的主体内。这允许部件准确地确定角位置同时允许通过该曲柄的主体潜在地保护电子部件。
[0011]在另一个附属方面中，所述角速率传感器是一个单轴角速率传感器，其中一个有效转动轴线在使用中平行于该曲柄的转动轴线。该角速率传感器的灵敏度在此配置中被最大化，以向操作者提供改进水平的反馈来用于评估。
[0012]在另一个附属方面中，所述角速率传感器是多轴角速率传感器，其中仅采用一个轴的测量来得出角位置。在此配置中，可以采用角位置用于上文提到的力矩/角位置关联过程。有利地，可以采用其它或附加的测量轴来评估其它转动角度。
[0013]在另一个附属方面中，所述处理器被配置成处理从位于自行车的框架上的第二角速率传感器获得的值；并且得出所述角曲柄位置。这是特别有利于考虑两轮自行车在使用过程中的任何俯仰(pitch)。
[0014]在第二个宽泛的独立方面中，本发明提供一种自行车，优选地一种两轮自行车，该两轮自行车包括根据前述方面中的任一方面的自行车曲柄。
[0015]在一个附属方面中，该自行车包括位于它的框架上的第二角速率传感器；所述第二角速率传感器被定位成确定该自行车的俯仰的角速率。这允许俯仰时由框架本身的转动引起的任何不准确性被提出。
[0016]在另一个附属方面中，该自行车还包括一个无线发送器，用于将从第二角速率传感器得到的信号无线地发送到处理器。这样避免需要在框架和曲柄之间设置电线。
[0017]在另一个附属方面中，该自行车还包括一个开关的第一部分，该开关的第一部分位于框架上并且与该开关的作为曲柄的一部分设置的第二部分相互作用；由此在曲柄相对于框架的固定位置处重置测量周期。此配置允许在每个周期开始时角速率的积分中的任何误差被提出。
[0018]在第三个宽泛的独立方面中，本发明提供一种测量自行车曲柄角位置的方法，该方法包括步骤:确定曲柄的转动的角速率，确定代表施加到曲柄的力的值；以及从转动的角速率得出曲柄的角位置；以及将该位置与它的代表施加到曲柄的力的对应的值相关联。
[0019]在一个附属方面中，该方法还包括对转动的角速率进行积分以得出角位置的步骤。
[0020]在另一个附属方面中，该方法还包括在固定的转位位置处重置积分的步骤。
[0021]在另一个附属方面中，该方法还包括步骤:设置第一角速率传感器作为曲柄的一部分并且设置第二角速率传感器作为自行车的框架的一部分；以及处理从所述第一角速率传感器和第二角速率传感器获得的值以得出角曲柄位置。
[0022]在另一个独立方面中，本发明提供被配置成运行前述方面中的任一方面的方法的计算机软件。
[0023]在另一个独立方面中，本发明提供一种自行车曲柄，该自行车曲柄包括一对曲柄臂，每个曲柄臂均包括:一个传感器，用于在使用中确定代表在该曲柄臂的一个旋转期间施加到该曲柄臂的力的值；以及一个无线发送器；其中两个曲柄臂都被配置成以第一操作模式和以第二操作模式操作；在所述第一操作模式中，两个曲柄臂的无线发送器一起通信并且在所述第二操作模式中，两个曲柄臂的无线发送器与一个远离两个所述曲柄臂定位的接收器直接通信。
[0024]此配置是特别有利的，这是因为它允许在操作模式之间切换，这允许甚至在额外的设备在接近时发送仍成功地进行。它还允许更大的灵活性以允许以更高的速率发送更多的信息性数据集或者在以更低速率操作时与常规显示器更兼容。
[0025]在一个附属方面中，在所述第一操作模式中发送器以第一发送速率发送并且在所述第二操作模式中发送器以第二发送速率发送；第二发送速率高于第一发送速率。这将允许在以更高的速率发送时发送到定制的接收器同时提供发送数据到其它类型的接收器的选项。
[0026]在另一个附属方面中，该第一曲柄臂包含发送数据的传感器主信道(masterchannel);该第一曲柄臂还包含用于从第二曲柄臂接收数据的从信道(slave channel)，所述数据包括来自第二曲柄臂的力或力矩数据；由此，来自第二曲柄臂的力或力矩数据连同来自第一曲柄臂的力或力矩数据和步调(cadence)数据允许计算出功率。此配置对于确定功率是特别有效的同时考虑了施加到两个曲柄臂的力。
[0027]在另一个附属方面中，在第二操作模式中，第一曲柄臂将它的从信道重新配置成主信道从而以更高的发送速率发送数据并且第二曲柄臂以比在第一操作模式中更高的发送速率发送数据。这在重新配置的效率方面是特别有利的。
[0028]在另一个宽泛的独立方面中，本发明提供一种自行车曲柄，包括至少一个曲柄臂，每个曲柄臂均包括:一个传感器，用于在使用中确定代表在所述曲柄臂的一个旋转期间施加到所述曲柄的力的值；以及一个无线发送器；其中所述至少一个曲柄臂被配置成以第一操作模式和以第二操作模式操作；在所述第二操作模式中，所述曲柄臂的无线发送器以比在所述第一操作模式中更高的发送速率通信。
[0029]在一个附属方面中，所述