用于自行车的制动转子组件的制作方法
本申请是申请号为201710231779.1、发明名称为“自行车功率计”并且申请日为2017年4月11日的申请的分案申请。
本发明涉及自行车功率计。
背景技术：
自行车骑手可能期望获得关于在使用期间输入、输出或者从自行车传动系移除的功率量的信息。功率计可被配置成检测和/或测量该功率，以及/或者输出或以其它方式提供该功率量。自行车功率计可使用变形或应变测量装置(诸如应变仪)来测量自行车部件在使用期间的偏转和/或变形以建立功率量。传统上，这些应变测量装置的装设、定位和/或放置是困难而冗长的任务，这是因为每个应变测量装置均将(例如用一组镊子或钳子手动地)单独定位、放置和/或联接到自行车部件。在附接到部件之后，应变测量装置然后以某种方式通信地耦合到处理电路，处理电路与应变测量装置分开装设和/或随后装设到应变测量装置。这种传统类型的应变测量装置和分离电路的构造和组装需要大量努力，并且是非常昂贵的。
技术实现要素：
在一个实施方式中，一种用于自行车的功率计包括主体，所述主体包括扭矩输入区段和扭矩输出区段，所述主体被配置成在所述扭矩输入区段与所述扭矩输出区段之间传递功率。所述功率计还包括印刷电路板。所述印刷电路板包括：基板；附接至所述基板的至少一个应变测量装置，所述至少一个应变测量装置被配置成提供指示在所述主体中检测到的应变的信号；以及嵌入到所述基板中的电路，所述电路被配置用于解释所述信号并且确定在所述扭矩输入区段与所述扭矩输出区段之间传递的对应功率。
附图说明
图1a至图1c是可用于采用一个或更多个功率计的自行车的侧视图；
图2至图4图示了具有与自行车传动系(诸如用于图1a或图1b的自行车的传动系)的部件集成的功率计的实施方式；
图5是与图2至图4的链环载体集成的功率计的分解视图；
图6是图2至图4的链环载体的立体图；
图7至图9图示了盖被移除的图6的链环载体的各个视图；
图10至图12图示了图7至图9的功率计的印刷电路板的各个视图；
图13图示了与链环集成的功率计的分解视图；
图14a至图14b图示了与图13的链环集成的功率计的各个视图；
图15图示了与多个传动链轮集成的功率计的立体图；
图16a示出了在图8中指示的横截面的展开视图；
图16b示出了在图16a中指示的区域的展开视图；
图17是功率计系统的一个实施方式的框图；
图18至图20示出了与制动转子集成的功率计的各个视图；以及
图21和图22示出了与图18至图20的制动转子集成的功率计的分解视图。
考虑到以下详细描述，本文中公开的实施方式的其它方面及优点将变得显而易见，其中类似或相同的结构具有类似或相同的附图标记。
具体实施方式
应变测量装置可与自行车功率计的操作电路物理集成。物理集成的应变测量装置和操作电路结构可导致以较便宜和/或较少资源密集的方式实现功率计部件的构造和/或精确定位。应变测量装置可直接附接至包含功率计操作电路的物理结构(诸如印刷电路板基板)，从而将应变测量装置和功率计电路联接为单个功率计印刷电路板组件。此外，将应变测量装置固定地附接至印刷电路板使得应变测量装置在印刷电路板基板的平面中的位置相对于印刷电路板组件的其它部件被固定，这可允许更容易地对准和/或定位应变测量装置。例如，应变测量装置的对准可基于印刷电路板的特征部(可以是印刷电路板基板和/或其它印刷电路板部件的特征部)的对准来建立。
功率计可供不同的自行车部件使用，以确定通过该部件的功率传递。在一个实施方式中，功率计可与自行车的传动系组合使用。例如，功率计可与链环和/或链环载体集成，以测量通过曲柄臂和/或轴、通过链环传动组件而传递到传动系的链或带的功率。功率计还可与传动系的其它元件(诸如与后轮操作性地联接的后齿轮或盒、曲柄臂或脚踏和/或后轮毂)集成。
功率计还可与其它部件(诸如自行车的具有盘制动系统的一个或更多个制动转子)联接。功率计可被配置成在轮毂附接区段与转子和/或转子组件的一个或更多个摩擦表面之间沿径向布置应变测量装置。以这种方式布置的应变测量装置能测量因道路对作用在自行车的前轮和/或后轮上的旋转力与转子和/或转子组件的摩擦表面(在此，动力被耗散为其它形式的能量，诸如热能)之间的动力耗散所导致的转子和/或转子组件的应变。这被认为提供了对制动系统的制动功率或功率耗散的测量。在一个实施方式中，功率计可与转子和/或转子组件的载体集成。这样，一个或更多个应变测量装置可在转子载体的扭矩输入区段与扭矩输出区段之间沿径向布置到载体上。例如，一个或更多个应变测量装置可在径向内轮毂连接区段与径向外附接区段之间布置到转子载体上、布置到环形转子构件，环形转子构件包含摩擦或功率耗散表面。
在一个实施方式中，功率计可被配置成用于其中横跨部件的功率传递涉及作为热能的能量耗散的应用，诸如制动转子应用。为了适应额外的热能，和/或其耗散，功率计可包括散热特征部，诸如肋、翅片或其它特征部。例如，转子组件可包括载体，并且载体可包括散热特征部。散热特征部可布置和/或形成在载体的表面上，有助于将热能转移到诸如周围空气的周围环境中。这些特征部耗散热能，以保持和/或限制转子组件的温度而保护功率计的印刷电路板组件。
自行车可使用多个功率计。在一个实施方式中，自行车包括：配置成测量输入到自行车传动系的功率的至少一个功率计；以及配置成测量由制动系统耗散的功率的至少一个功率计。例如，第一功率计可与传动系的至少一个链环集成，如本文中所描述的，并且第二功率计和第三功率计可分别与自行车制动系统的前转子和后转子集成。来自这三个功率计的值可用于将输入到自行车的功率量和由制动系统耗散的功率量比较。这些值之间的差可能归因于自行车的滚动阻力、由于在使用期间围绕自行车的环境空气造成的空气阻力或其它因素。在一个实施方式中，这三个功率计被配置成将测量功率值传递到自行车的一个或更多个部件，诸如循环计算机或其它便携式计算装置或计算机。例如，这三个功率计可被配置成将代表测量功率的值传递到相同的自行车部件、移动计算装置或计算机。
图1a至图1c总体图示了自行车100，功率计可供自行车100使用。自行车100包括车架38、以可旋转的方式附接至车架38的前轮79和后轮78以及传动系70。前制动器92被设置用于制动前轮79，并且后制动器91被设置用于制动后轮78。自行车100的前和/或向前取向由箭头方向“a”指示。这样，自行车的向前移动方向由箭头方向a指示。
图示的自行车100可以是具有落地式把手22的公路自行车、山地自行车或任何其它类型的自行车。本发明适用于任何类型的自行车，包括完全或部分悬挂的山地自行车及其它自行车，以及具有机械控制(例如线缆、液压、气动)的和非机械控制(例如有线、无线)的驱动系统的自行车。
自行车100可包括安装到把手22的一个或更多个换挡单元26。前部变速器或前部变速机构30(诸如前变速器)可定位在车架38上，诸如定位在与前链轮组件34相邻的座管32上，以实现对前链轮或关联结构的变速。后部变速器或后部变速机构36(诸如后变速器)被安装到自行车的车架38的构件(诸如安装件、后部勾爪和/或关联结构)，到达实现后链轮组件41变速的位置。在一些实施方式中，自行车可仅包括前部变速器或仅包括后部变速器。
传动系70包括链72、与曲柄组件74同轴地安装的前链轮组件34以及前部变速机构30(诸如变速器)。传动系还包括与后轮78同轴地安装的后链轮组件41以及后部变速机构36(诸如后变速器)。
曲柄组件74包括脚踏76、两个曲柄臂75以及连接两个曲柄臂75的曲柄轴(未示出)。曲柄组件还可包括其它部件。例如，曲柄组件74还可包括配置成在一个或更多个曲柄臂75与前链轮组件34之间转移扭矩的链环载体或轮架(spider)77。在另一实施方式中，曲柄臂75和前链轮组件34可按照其它方式(诸如通过直接附接至曲柄轴)以传递扭矩的方式联接。
传动系70还可包括功率计200。功率计200可被配置成与曲柄组件74联接，或成为曲柄组件74的一部分。功率计200可与主体(诸如链环载体77或转子载体577)集成，并且可包括布置成围绕主体的总体环形图案的一个或更多个应变测量装置260(诸如应变仪)。应变测量装置260连接到电路和/或其它传感器以生成功率信息，功率信息可传递到另一自行车部件或外部装置以进行进一步处理和/或显示。另选地，功率计200可与链环组件34直接联接，例如不使用链环载体77。
功率计200还可以或者另选地包括自行车的其它部件。在诸如图1b和图1c所示的一个实施方式中，功率计200可与制动系统集成以测量和/或以其它方式检测制动功率。例如，功率计200可与盘制动系统的一个或更多个转子500集成。如图1b和图1c中图示的，盘制动系统可以是具有卡钳94的系统，卡钳94被配置成向转子500施加制动力。使制动转子500包括功率计可允许用户确定由制动系统耗散的功率。使制动转子500包括功率计还可以或者另选地提供向转子500施加的制动力的指示。
如图1b中图示的，自行车100可包括一个或更多个功率计。例如，自行车可具有配置成测量输入到传动系70的功率的功率计，并且自行车可具有配置成测量制动力和/或功率耗散的一个或更多个功率计。例如，自行车100可包括与制动转子500集成的功率计200，制动转子500被配置在前轮79和后轮78的制动系统中。
另外如图1c中图示的，图示了自行车100。在图示的实施方式中，自行车100是具有悬挂部件和/或平坦把手的山地自行车。自行车100可包括一个或更多个功率计。例如，自行车可具有配置成测量输入到传动系70的功率的功率计，并且自行车可具有配置成测量制动力和/或功率耗散的一个或更多个功率计。例如，自行车100可包括与制动转子500集成的功率计200，制动转子500被配置在前轮79和后轮78的制动系统中。
功率计200可包括环形印刷电路板，应变测量装置直接附接至印刷电路板。例如，应变测量装置可以是总体上成平面和/或层状的电阻型应变仪，构造有形成在非导电基板、薄膜、纸或其它材料上的一个或更多个图案中的导电金属层。一个或多个导电金属图案可由包括箔和/或线材的各种金属构造形成。一个或多个导电金属图案可由任何金属或金属合金形成。例如，可使用铜或铜合金，诸如康铜。平面应变测量装置还可包括配置成连接到印刷电路板的电路的电接触连接表面。
印刷电路板具有基板，印刷电路板的部件施加到和/或附接至基板。基板可形成印刷电路板的结构和/或形状。基板可以是可操作为形成印刷电路板部件的底部附接的任何物质。例如，可使用硅、二氧化硅、氧化铝、蓝宝石、锗、砷化镓(“gaas”)、硅锗合金或磷化铟(“inp”)。基板可以是刚性的或柔性的。在一个实施方式中，基板形成环形刚性环。刚性环可以是一个连续基板材料片。在一个实施方式中，基板环具有在其间限定基板范围的内径和外径。在一个实施方式中，基板环具有在其间限定基板范围的内径和外径。在一个实施方式中，基板可定尺寸、成形和/或以其它方式配置成将应变测量装置相对于自行车部件的主体定位，以测量扭转应变，诸如因主体的内径向位置和主体的外径向位置的相对旋转差导致的应变。
可使用任何技术来实现与印刷电路板的电路的连接。在一个实施方式中，通过在平面应变测量装置的电接触连接表面与印刷电路板的接触连接表面之间施加导电介质层(诸如焊料)而实现连接，提供与连接到印刷电路板的其它电子部件(诸如处理器、存储器、其它传感器和/或其它电气或电子装置)的电通信接触。这样的连接可直接进行，而不使用中间导电连接器(诸如细长的电引线、线材或其它装置)。例如，导电介质可由印刷电路板和应变测量装置的电接触连接表面界定在相对两侧上。在该示例中，印刷电路板和应变测量装置的电接触连接表面可由导电介质大致平行且彼此对置地紧固。此外，如上所述，连接可规定应变测量装置固定地附接至印刷电路板基板，使得应变测量装置是固定的并且不能相对于印刷电路板的其它特征部和/或部件在印刷电路板基板的径向平面中移动。如本文中描述的，印刷电路板可附接至传动系的主体以形成功率计。这样的主体可以是具有扭矩输入区段和扭矩输出区段的任何主体。例如，诸如链环、链环载体、曲柄臂、轴和/或脚踏的传动系部件可作为用于附接印刷电路板或印刷电路板部件的主体。另选地，印刷电路板可单独作为功率计。
图2至图4示出了具有集成的功率计200的自行车传动系的主体，诸如链环载体和/或曲柄臂。自行车传动系可以是用于图1a或图1b的自行车100的传动系70。图2示出了传动系部件的立体图，图3示出了传动系部件的俯视图，而图4示出了自行车部件的与图3对置的仰视图。在该实施方式中，主体是链环载体77或轮架。链环载体77可由可操作为在扭矩输入区段(下面关于图5至图9描述的225)与扭矩输出区段222之间传递扭矩和所得的功率的任何材料制成。例如，可使用铝合金。曲柄臂75被示出为附接至链环载体77。曲柄臂75具有脚踏附接区段102，脚踏76可附接至脚踏附接区段102，使得自行车骑手可将脚踏力输入到自行车传动系中。这些脚踏力产生扭矩，扭矩导致曲柄臂75及附接的链环载体围绕曲柄或旋转轴线105旋转。曲柄臂75具有轴附接特征部108，轴附接特征部108附接至将曲柄臂和布置在自行车的对置侧上的脚踏组件连接的轴，以有助于自行车骑手用双脚踩踏脚踏。轴附接特征部108可以是可操作为转移扭矩的任何特征部，诸如花键接口。这样，来自任一曲柄臂75的扭矩可经由附接至链环载体77的曲柄臂75转移到链环载体77中。曲柄臂75可使用可操作为在曲柄臂75与链环载体77的扭矩输入区段225之间传递扭矩的任何技术附接至链环载体77。在一个实施方式中，曲柄臂75如美国专利申请出版物2015/0082939中描述地进行连接。
例如，曲柄臂75和链环载体77可附接有对应的特征部和不同的扭矩传递连接(诸如用螺栓连接)。在该示例中，链环载体77被定尺寸并成形为连接到曲柄臂75。第一配对特征部131形成在曲柄臂75和链环载体77中的一者上，并且第二配对特征部132形成在曲柄臂75和链环载体77中的另一者上，以将链环载体定位在曲柄臂上。当第一配对特征部131和第二配对特征部132配对时，间隙133被限定在第一配对特征部131与第二配对特征部132之间。诸如通过螺栓连接的扭矩传递联接件130形成在曲柄臂75和链环载体77上，配置成传递从曲柄臂75施加到链环载体77的基本上所有扭矩。
设置功率计盖202以保护装设在主体内和/或主体上的其它功率计部件，诸如下面关于图9至图12描述的印刷电路板组件。功率计盖202可由可操作为提供对功率计200内部部件的保护的任何材料构成。例如，可使用铝合金。在一个实施方式中，功率计200可采用无线的方式进行信号通信，并且功率计盖202可由射频(“rf”)通透的材料(诸如聚碳酸酯或其它材料)制成。另外，盖212的凸起区段213(如图18至图22所示的实施方式中图示)可被配置成覆盖功率计的天线和/或其它无线通信装置，并且凸起区段可设置在rf通透材料中。此外，凸起区段213可由rf通透材料形成，并且盖的其余部分可由对rf信号具有更高干涉性的材料(诸如金属或碳纤维复合材料)形成。功率计盖202可使用任何技术附接至主体，在该实施方式中附接至链环载体77。例如，粘合剂可用于附接功率计盖202。还设置有电源外壳204，以既紧固又保护用于功率计200的电源。在一个实施方式中，电源外壳204包括可移除的电源盖205，以提供通向电源的通道。扭矩输出区段222被示出在链环载体77上。在显示的实施方式中，设置在扭矩输出区段222中的是扭矩输出构件附接特征部224，诸如多个螺栓孔，其被配置成提供与自行车传动系的链环或其它扭矩传递部件的附接。
链环载体77包括应变测量区段230，应变测量区段230可包括一个或更多个应变测量特征部232。应变测量特征部232形成到链环载体77中而提供对应变测量装置的定位，以检测和/或量化由于在扭矩输入区段225与扭矩输出区段222之间施加扭矩而造成的链环载体77的机械变形。例如，应变测量装置可以是附接至应变测量特征部232的电阻类型应变仪。
图5至图9示出了图2至图4的链环载体77。图5图示了功率计200的链环载体77及其它部件的分解视图。图6示出了链环载体77的立体图。图7示出了功率计盖202被移除时的链环载体77的立体图。图8示出了功率计盖202被移除时的链环载体77的俯视图，而图9示出了电源部件在图中被隐藏的链环载体77的同一俯视图。如本文中使用的，功率计可包括各种部件。在一个实施方式中，功率计可包括图5中指示的所有部件。更多或更少的部件可包括在功率计200中。例如，功率计可以是无链环载体77的图5的部件。
如图5和图7至图9所示，链环载体77包括空腔207，空腔207被配置成装设印刷电路板组件250和/或功率计200的其它部件。空腔207可包括对准特征部209，对准特征部209对应于形成在印刷电路板组件250的基板252中的基板对准特征部254。如能在图9中看到的，其中电源部件在图中被隐藏，通过这些对准特征部254、209的相关性，印刷电路板组件250可与链环载体77适当地对准。其它对准特征部还可使用和/或形成到印刷电路板基板252中。
印刷电路板组件250还包括多个应变测量装置260，应变测量装置260附接至印刷电路板组件250的基板252和/或其它部分。应变测量装置260被配置成提供指示所附接主体的应变的信号。例如关于图17的功率计系统40描述的，信号可由功率计的电路28解释并起作用。电路28可被配置成解释指示应变的信号，并且计算传递通过附接主体的对应机械功率。
在显示的实施方式中，应变测量装置260附接在形成于基板252中的应变测量装置附接特征部258处。印刷电路板组件250的其它特征部和/或特性在下面关于图10至图12进行讨论。
在显示的实施方式中，应变测量装置附接特征部258形成空穴或空隙。空隙可在印刷电路板组件250的轴向方向上(诸如沿着旋转轴线105的方向)提供通向应变测量装置260的通道。该通道可在将印刷电路板组件250装设到诸如链环载体77的主体中期间使用。例如，为了生成应变测量装置260的高质量附接，夹具可用于在固化过程中附接至主体。如图所示，应变测量装置附接特征部258被配置成允许附接应变测量装置260，使得应变测量装置不会突出超过基板252的内径251。该配置可提供电路实施可用的最大化的基板252表面积，但提供印刷电路板组件的最小总表面积，特别是在环形基板实施中，其中这样的配置可优化和/或最小化印刷电路板组件装设的径向范围。此外，应变测量装置附接特征部258可被布置成与扭矩输出区段222的螺栓孔224周向相关。例如，装置附接特征部258可沿周向分开角度θ。在一个实施方式中，角度θ可以是10度到20度。在一个实施方式中，应变测量装置附接特征部的数量匹配应变测量特征部和/或扭矩输出区段222的螺栓孔224的数量。
如图所示，应变测量装置260附接在基板252的径向内边缘处。另选地，应变测量装置260可附接在基板252的径向外边缘处，或者附接在基板252的径向内边缘与径向外边缘之间。
用于功率计200的电源使用接触结构206和金属螺钉203既物理连接又电连接。如图所示，对准特征部209也使用金属螺钉203提供对用于功率计200的电源的附接。也可在不促进电源附接的情况下设置对准特征部。
图10至图12示出了功率计200的印刷电路板组件250。图10示出了印刷电路板组件250的俯视立体图。图11示出了印刷电路板组件250的俯视图，而图12示出了印刷电路板组件250的仰视立体图。印刷电路板组件250包括如下面关于图17进一步描述的电路28。电路28可涉及一个或更多个处理器20，以及其它电气和/或电子部件以及额外的传感器93，诸如加速度计。电路还可包括一个或更多个天线290，作为通信接口90的一部分。用于将印刷电路板组件250与自行车传动系的主体对准的额外或另选的对准特征部255、256可形成到印刷电路板的基板252中。例如，一个或更多个凹口255可被切割到基板252的内部和/或外部边缘中。凹口255可被配置成对应于附接有印刷电路板组件250的主体的配套特征部。另外，一个或更多个孔256可形成在基板252中，其可由组装工具或处理者使用以在特定取向上特定地附接至印刷电路板组件250。然后，工具和/或处理者可与附接有印刷电路板组件的主体对准，使得印刷电路板组件250与主体正确地对准。例如，对准特征部256、255、254可独立地或组合地使用，以将一个或更多个应变测量装置260与主体对准。
基板252操作而连接，和/或提供用于印刷电路板组件250的电路及附接部件的结构。基板252可以是柔性的或刚性的。在一个实施方式中，基板252是为印刷电路板组件250提供持久基础的刚性基板。基板252形成为提供用于印刷电路板组件250的形状和其它物质。例如，如图所示，基板252形成为环形构造和/或形状。这样的环形形状有助于围绕主体的扭矩输入区段来装设印刷电路板组件250。
至少一个应变测量装置260可附接至印刷电路板组件250，使得至少一个应变测量装置260相对于印刷电路板组件250的至少一个特征部固定在印刷电路板组件250的平面p中。例如，应变测量装置260可相对于对准特征部254、255、256和/或电路28部件(诸如处理器20)中的一个或更多个被固定。平面p可以是形成为包括基板252的平面。在一个实施方式中，平面p垂直于旋转轴线105。如上所述，基板252的环形构造以及应变测量装置260的刚性附接提供了多个应变测量装置260围绕环形形状和扭矩输入区段的部署。这样的环形构造还允许应变测量装置部署在扭矩输入区段与扭矩输出区段之间。
图13、图14a和图14b示出了具有与链环300集成的功率计200的实施方式。图13图示了链环300的分解视图，图14a示出了功率计盖202被移除时的链环300的立体图，而图14b示出了盖202被移除时的链环300的俯视图。
链环300包括印刷电路板组件装设区段305。链环还包括扭矩输入区段325，扭矩输入区段325与上文关于链环载体77描述的扭矩输入区段225类似地配置。链环300还包括扭矩输出区段322，扭矩输出区段322包括多个齿323，齿323被配置成与自行车链(诸如关于图1a和图1b描述的自行车链72)操作性地相互作用，并将扭矩传递到自行车链。显示的实施方式还包括功率计200的印刷电路板组件250、功率计盖202和电源部件204、205。
图15示出了与图13、图14a和图14b所示实施方式类似的实施方式，但扭矩输出区段322包括布置成用于传动系的不同传动链轮的多个齿323a和多个齿323b。
图18至图22示出了具有与制动转子500(例如图1b的制动转子)集成的功率计200的实施方式。图18示出了制动转子500的立体图，图19示出了转子500的正视图，图20示出了转子500的后视图，图21示出了从制动转子500的前部观察的分解立体图，转子载体577或轮架也被分解以示出功率计200的印刷电路板250，而图22示出了具有组装载体577的从制动转子500的后部观察的分解立体图。
制动转子500包括转子载体577和附接和/或能附接至转子载体577的环形转子结构580。环形转子结构580包括配置成例如用图1b的卡钳94施加制动力的摩擦或制动表面502。环形转子结构580还包括可包括一个或更多个转子附接特征部562(诸如具有支撑结构和/或表面的孔564)的转子附接区段561，一个或更多个转子附接特征部562被配置成附接至转子载体577的一个或更多个对应载体附接特征部526。载体附接特征部可包括配置成接收和/或紧固到转子附接特征部562的对应结构的孔和/或壁或表面。在图示的实施方式中，环形转子结构580和转子载体577使用紧固件540附接，紧固件540可包括诸如螺钉540b和对应螺母540a的紧固件系统。紧固件和附接件的另选形式也是可能的，诸如利用铆钉、粘合剂、互锁特征部或其它装置和/或技术。
转子附接区段561可包括连接转子附接特征部562的附接区段环563。载体附接特征部526可包括配置成附接和/或以其它方式联接到环形转子结构580的转子附接特征部562的载体附接表面和载体附接孔528。
环形转子结构580还可包括位于摩擦表面502与转子附接特征部562和/或转子附接区段561之间的臂504或连接器。臂504在径向方向上延伸。在示出的实施方式中，臂504围绕着在摩擦表面502与转子附接特征部562和/或转子附接区段561之间转移载荷的环形结构分布。为了解决热膨胀和收缩以及环形转子结构580的可能载荷偏转，臂504可沿径向延伸，但围绕结构圆周是倾斜的。
转子载体577包括扭矩输入区段525和扭矩输出区段522。在图示的实施方式中，扭矩输入区段525位于转子载体577的径向最内部分处，并且扭矩输出区段522位于转子载体577的径向最外部分处。功率计200的印刷电路板250沿径向布置在扭矩输入区段525与扭矩输出区段522之间。扭矩输出区段522包括载体附接特征部526。类似于本文中描述的链环载体，转子载体577还可包括应变测量区段530。应变测量区段530包括应变测量特征部532，应变测量特征部532被配置成有助于使用功率计200的应变测量装置260来测量经过应变测量区段530的应变。功率计200的印刷电路板组件250可使用对应于基板对准特征部254的对准特征部509而与应变测量特征部532对准。另外，在该实施方式中，功率计盖212类似于前述的功率计盖202，但包括凸起区段或间隙区段213。凸起区段213可被配置成为印刷电路板组件250的电路提供间隙。例如，印刷电路板组件250可包括天线或其它无线通信装置，其高度延伸超过由盖212的其余部分提供的间隙。凸起区段213可为该延伸高度提供额外间隙。
转子载体577还可包括散热特征部578，诸如肋或其它特征部，散热特征部578被配置成耗散通过向摩擦表面502施加摩擦力而生成的热。
在图18至图22所示的实施方式中，功率计200与转子载体集成，类似于本文中描述的功率计200与链环载体77的集成。在一个实施方式中，功率计200可与具有集成的载体或没有载体的制动转子集成。
图16a和图16b图示了将应变测量装置260附接至印刷电路板的基板252和主体401的特写视图。例如易熔金属合金(诸如锡、铅、黄铜或银基焊料)的一定体积的导电结合材料405被布置在应变测量装置260的平面的电接触表面420与电路触头422之间，电路触头422通信耦合到印刷电路板组件的电路28。一定体积的导电结合材料405涉及至少一种不同体积的导电结合材料，并且电路触头422以及/或者基板252和至少一个应变测量装置260与所述不同体积的导电结合材料405物理接触。电路触头422可嵌入到基板252中。
应变测量装置260可以是层状的，并且由多个层形成。基层432可形成为提供附接表面，以附接至主体401和用于应变测量图案的导电材料427的绝缘基层和/或应变测量装置260的电接触表面420。可包括覆盖层429以覆盖导电材料427的层。覆盖层429可能不存在于电接触表面420的区域中，以空出接触表面用于电连接。应变测量图案被布置在附接至主体401的区段441中。在显示的实施方式中，区段441大致平坦地布置且平行于主体401的相关表面。
应变测量装置260用附接材料425附接至主体401，附接材料425适当地具有刚性以将主体的变形以可测量的方式传递到应变测量装置260，但还有足够的弹性以避免由于主体的重复变形而开裂或以其它方式分解。在一个实施方式中，使用粘合剂，诸如氰基丙烯酸酯基粘合剂。还可使用聚酯、苯酚和/或环氧基粘合剂。
印刷电路板组件和/或基板可使用任何技术附接至主体。在显示的实施方式中，诸如双面粘合剂带(例如泡沫粘合剂带)的材料417可用于将印刷电路板组件紧固到主体401。这样的附接可提供与印刷电路板组件隔离的主体401的热变形和机械变形。然而，这样的附接机构可导致附接有应变测量装置260的基板252在应变测量装置260与主体401之间具有显著的填充空隙。该空隙可填充应变测量装置附接材料425，然而，该配置可向应变测量装置260施加应力，这可能会导致应变测量装置260的导电材料层的翘曲或其它断裂。
为了帮助减轻该配置问题，应变测量装置260还可用结构支撑材料415附接至印刷电路板组件的基板252。结构支撑材料415被配置成为应变测量装置260提供结构刚性，因为装置会变形而形成与主体401的连接。结构支撑填料或其它结构可由结构支撑材料415形成。结构支撑材料415可被布置成连接到基板252和应变测量装置260的覆盖层429。在一个实施方式中，结构支撑材料415在大致正交或垂直取向上保持基板的边缘和应变测量装置260的至少一部分。结构支撑材料415可以是可操作为提供所需刚性的任何材料。例如，可使用紫外光固化型粘合剂。
图17是用于自行车的示例性功率计系统40的框图。系统40可单独使用，以与自行车部件或其它装置通信和/或控制自行车部件或其它装置。系统40包括电路28，电路28包括至少一个处理器20和存储器10。在图示的实施方式中，电路28还包括用户接口82、应变检测装置接口80和通信接口90。电路28还可包括嵌入到基板材料中的部件连接和/或电连接材料。该系统还包括与应变检测装置通信接口80通信的至少一个应变检测装置260。另外，不同或更少的部件可用于功率计系统40。例如，用户接口82可不被包括在电路28和/或功率计系统中。另外，部件可组合。在一个实施方式中，功率计系统与自行车的动力传动系的部件(诸如，例如关于图2至图16b描述的链环或链环载体)集成。
处理器20可包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、模拟电路、数字电路、其组合或其它现在已知或后来开发的处理器。处理器20可以是单个装置或装置的组合(诸如通过共享或并行处理)。
电路28可操作为解释来自一个或更多个应变检测装置260的指示所附接主体变形的应变的信号，并且确定在扭矩输入区段与扭矩输出区段之间传递的对应功率。例如，信号可从应变检测装置260到处理器20进行通信，处理器20可在一段时间内将应变的转换技术应用于横跨主体传递的功率。这样的转换技术可涉及使用主体的已知材料特性，诸如主体的弹性模量和已知几何形状。导致能由应变检测装置260测量的应变量的力的值可从功率计系统的这些或其它特性知晓。例如，这些值或者这些值的指示可存储在存储器10上。测量的应变值可由处理器20与这些值匹配，以确定输入力以及由传动系主体传递的随时间变化的所得功率。
存储器10可以是易失性存储器或非易失性存储器。存储器10可包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、闪速存储器、电子可擦除程序只读存储器(eeprom)或其它类型的存储器中的一者或多者。存储器10可从功率计系统40(诸如安全数字(sd)存储卡)移除。在特定的非限制性示例性实施方式中，计算机可读介质能包括固态存储器，诸如存储卡或容纳一个或更多个非易失性只读存储器的其它封装。此外，计算机可读介质可以是随机存取存储器或其它易失性可重写存储器。另外，计算机可读介质能包括磁光或光介质，诸如磁盘或磁带或其它存储装置。因此，本公开被认为包括计算机可读介质以及可存储数据或指令的其它等同物和后继介质中的任何一者或多者。
存储器10是非暂时性计算机可读介质并被描述为单种介质。然而，术语“计算机可读介质”包括单种介质或多种介质(诸如集中式或分布式存储结构)，和/或可操作为存储一组或多组指令及其它数据的相关联缓存。术语“计算机可读介质”还应包括这样的任何介质，即：所述介质能够存储、编码或载有一组指令由处理器进行执行，或者导致计算机系统执行本文中公开的方法或操作中的任何一者或多者。
在另选实施方式中，专用硬件实施(诸如专用集成电路)、可编程逻辑阵列及其它硬件装置能被构造成实施本文中描述的方法中的一者或多者。可包括各个实施方式的设备和系统的应用能广泛地包括各种电子和计算机系统。本文中描述的一个或更多个实施方式可使用两个或更多个专门互连的硬件模块或装置(其相关控制和数据信号能在各模块之间并通过各模块通信)来实施功能，或者作为专用集成电路的部分。因此，本系统涵盖软件、固件和硬件实施。
电源84是便携式电源。电源可涉及例如使用机械发电机、燃料电池装置、光伏电池或其它发电装置来生成电力。电源可包括电池，诸如由将存储的化学能转化为电能的两个或更多个电化学电池组成的装置。电源84可包括多个电池或其它供电装置的组合。可使用特殊装配或配置的电池类型或标准电池类型(诸如cr2012、cr2016和/或cr2032)。
通信接口90提供从功率计系统40到自行车的另一部件或外部装置(诸如移动电话或其它计算装置)的数据和/或信号通信。通信接口90使用任何可操作连接来通信数据。可操作连接可以是可发送和/或接收信号、物理通信和/或逻辑通信中的一者。可操作连接可包括物理接口、电接口和/或数据接口。通信接口90可被配置成无线地通信，并因此包括一个或更多个天线。通信接口90提供了任何现在已知或后来开发的格式的无线通信。虽然本说明书描述了可参考特定标准和协议在特定实施方式中实施的部件和功能，但是本发明并不限于这样的标准和协议。例如，互联网及其它分组交换网络传输的标准(例如，tcp/ip、udp/ip、html、http、https)代表了现有技术的示例。这样的标准被具有基本相同功能的更快或更有效的等同物定期地取代。可另外或另选地使用蓝牙
应变检测装置接口80提供从一个或更多个应变检测装置260到功率计电路28的数据和/或信号通信。接口80使用有线和/或无线通信技术通信。例如，接口80使用系统总线或其它通信技术与应变检测装置260通信。应变检测装置接口80可包括额外的电气和/或电子部件，诸如用于检测、通信和/或以其它方式处理应变检测装置260的信号的额外的处理器和/或存储器。
用户接口82可以是一个或更多个按钮、小键盘、键盘、鼠标、触控笔、轨迹球、摇杆开关、触摸板、语音识别电路或用于在用户与功率计系统40之间通信数据的其它装置或部件。用户接口82可以是触摸屏，其可以是电容的或电阻的。用户接口82可包括液晶显示器(“lcd”)面板、发光二极管(“led”)、led屏幕、薄膜晶体管屏幕或另一类型的显示器。用户接口82还可包括音频功能或扬声器。
在一个实施方式中，用户接口82包括led指示器。led指示器发光以指示功率计系统的命令或其它动作的输入。
通信接口90被配置成将数据发送至自行车部件和/或从自行车部件接收数据，诸如控制信号和/或命令，自行车部件诸如是前部变速器30和/或换挡单元26。部件通信接口90使用任何可操作连接来通信数据。可操作连接可以是可发送和/或接收信号、物理通信和/或逻辑通信中的一者。可操作连接可包括物理接口、电接口和/或数据接口。通信接口90提供任何现在已知或后来开发的格式的无线通信。虽然本说明书描述了可参考特定标准和协议在特定实施方式中实施的部件和功能，但是本发明并不限于这样的标准和协议。例如，互联网及其它分组交换网络传输的标准(例如，tcp/ip、udp/ip、html、http、https)代表了现有技术的示例。这样的标准被具有基本相同功能的更快或更有效的等同物定期地取代。因此，具有本文中公开的相同或类似功能的替换标准和协议被认为其等同物。
根据本公开的各个实施方式，本文中描述的方法可用能由计算机系统(诸如电路28)执行的软件程序来实施。此外，在示例性的非限制实施方式中，实施能包括分布式处理、部件/对象分布式处理和并行处理。另选地，虚拟计算机系统处理能被构造成实施如本文中描述的一个或更多个方法或功能性。
计算机程序(也被称为程序、软件、软件应用程序、脚本或代码)能以任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，并且能以任何形式部署，包括作为独立程序或者作为模块、部件、子例程或适用于计算环境的其它单元。计算机程序不一定对应于文件系统中的文件。程序能存储在保存其它程序或数据的文件的一部分(例如，存储在标记语言文档中的一个或更多个脚本)中，存储在专用于所讨论程序的单个文件中，或者存储在多个协调文件(例如，存储一个或更多个模块、子程序或代码各部分的文件)中。计算机程序能被部署成在一个计算机或位于一个站点处或横跨多个站点分布且由通信网络互连的多个计算机上执行。
在本说明书中描述的过程和逻辑流程能由一个或更多个可编程处理器(执行一个或更多个计算机程序)执行，以通过对输入数据进行操作以及生成输出来执行功能。过程和逻辑流程还能由专用逻辑电路(例如，fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路))执行，并且设备也能实施为专用逻辑电路(例如，fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路))。
如本申请中使用的，术语“电路”是指以下所有内容：(a)仅硬件电路实施(诸如仅模拟电路和/或数字电路中的实施)；以及(b)电路和软件(和/或固件)的组合，诸如(如适用于)：(i)处理器的组合或(ii)处理器/软件(包括数字信号处理器)、软件和存储器的一起工作以导致设备(诸如移动电话或服务器)执行各种功能的部分；以及(c)电路，诸如微处理器或微处理器的需要软件或固件进行操作的部分，即使软件或固件非物理存在亦如此。
“电路”的这种定义适用于该术语在本申请(包括在任何权利要求中)中的所有用途。作为另一示例，如本申请中使用的，术语“电路”还将覆盖仅仅处理器(或多个处理器)或处理器各部分及其附带软件和/或固件以及其它电子部件的实施。术语“电路”还将覆盖(例如并且在适用于特定权利要求要素的情况下)用于移动计算装置的基带集成电路或应用处理器集成电路，或服务器、蜂窝网络装置或其它网络装置中的类似集成电路。
通过举例的方式，适于执行计算机程序的处理器包括通用和专用微处理器两者，以及任何种类的数字计算机中的任何一个或更多个处理器。总体而言，处理器从只读存储器或随机存取存储器或从两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器以及用于存储指令和数据的一个或更多个存储装置。总体而言，计算机还包括或者操作性地联接为从中接收数据或将数据转移到(或既从中接收数据又将数据转移到)用于存储数据的一个或更多个大容量存储装置，例如，磁盘，磁光盘或光盘。然而，计算机不需要具有这样的装置。而且，计算机能嵌入另一装置，例如(仅举几个例子)移动电话、个人数字助理(pda)、移动音频播放器、全球定位系统(gps)接收器或功率计系统40。适于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储装置，包括(通过举例的方式)：半导体存储装置，例如，eprom、eeprom和闪速存储装置；磁盘，例如，内部硬盘或可移除盘；磁光盘；以及cdrom和dvd-rom盘。处理器和存储器能由专用逻辑电路补充，或者并入专用逻辑电路。
在一个实施方式中，一种用于自行车的功率计包括主体，所述主体包括扭矩输入区段和扭矩输出区段，所述主体被配置成在所述扭矩输入区段与所述扭矩输出区段之间传递功率。所述功率计还包括印刷电路板。所述印刷电路板包括：基板；附接至所述基板的至少一个应变测量装置，所述至少一个应变测量装置被配置成提供指示在所述主体中检测到的应变的信号；以及嵌入到所述基板中的电路，所述电路被配置用于解释所述信号并且确定在所述扭矩输入区段与所述扭矩输出区段之间传递的对应功率。在一个实施方式中，所述至少一个应变测量装置可附接至所述基板，使得所述至少一个应变测量装置相对于所述印刷电路板的至少一个特征部在所述印刷电路板的平面中被固定。在一个实施方式中，所述特征部形成在所述基板中。在一个实施方式中，所述至少一个应变测量装置可以是箔或线材类型的电应变仪。在一个实施方式中，所述扭矩输出区段可包括齿。在一个实施方式中，所述扭矩输出区段可包括链环附接特征部。在一个实施方式中，所述至少一个应变测量装置可包括平面的电接触表面，并且所述印刷电路板可被配置成使得所述应变测量装置的平面的电接触表面被布置成面对所述印刷电路板的电路触点，所述印刷电路板的所述电路触点通信地耦合到所述应变测量装置的平面的电接触表面和所述印刷电路板的所述电路这两者。在一个实施方式中，所述至少一个应变测量装置可用一定体积的导电结合材料通信地耦合到所述印刷电路板的所述电路。在一个实施方式中，所述导电结合材料可以是易熔的金属合金。在一个实施方式中，所述一定体积的导电结合材料可包括至少一个不同体积的导电结合材料，并且所述印刷电路板和所述至少一个应变测量装置这两者均与所述不同体积的导电结合材料物理接触。在一个实施方式中，所述至少一个应变测量装置可用粘合剂附接至所述主体。在一个实施方式中，附接至所述印刷电路板的所述至少一个应变测量装置可包括结构支撑材料。在一个实施方式中，所述结构支撑材料可被布置在所述基板的边缘和所述至少一个应变测量装置的表面这两者上。在一个实施方式中，所述边缘和所述表面彼此大致正交地取向。在一个实施方式中，所述基板可具有环形构造并且围绕所述扭矩输入区段布置在所述主体中。在一个实施方式中，所述至少一个应变测量装置可包括围绕所述扭矩输入区段布置的多个应变测量装置。在一个实施方式中，所述多个应变测量装置可被布置成与所述主体的应变测量特征部对准。在一个实施方式中，所述基板包括至少一个应变测量装置附接特征部，并且所述至少一个应变测量装置可被布置在所述基板中以与所述至少一个应变测量装置附接特征部对准。在一个实施方式中，所述应变测量装置附接特征部可包括形成在所述基板中的至少一个空穴。在一个实施方式中，所述空穴被配置成在所述印刷电路板的轴向方向上提供通向所述至少一个应变测量装置的通道。在一个实施方式中，所述主体进一步可包括位于所述扭矩输出区段中且配置成附接至链环的螺栓孔，并且所述应变测量装置附接特征部被布置成与所述螺栓孔相关。在一个实施方式中，所述功率计可包括相同数量的应变测量特征部和螺栓孔。在一个实施方式中，所述电路可进一步被配置成无线地传输指示所确定功率的第二信号。
在一个实施方式中，一种制动转子包括转子载体，所述转子载体具有扭矩输入区段和扭矩输出区段。所述制动转子还包括印刷电路板，所述印刷电路板包括：基板；至少一个应变测量装置，所述至少一个应变测量装置被配置成提供指示在所述转子载体中检测到的应变的信号；以及附接至所述基板的电路，所述电路被配置用于解释所述信号并且确定在所述扭矩输入区段与所述扭矩输出区段之间传递的对应功率。所述制动转子还包括环形转子结构，所述环形转子结构附接至所述转子载体的所述扭矩输出区段并且具有至少一个摩擦表面，所述至少一个摩擦表面被配置用于生成摩擦以耗散在所述载体的所述扭矩输入区段处提供的功率。所述载体还可包括散热特征部。
本文中描述的实施方式的图示旨在提供对各个实施方式的结构的总体理解。图示并非旨在完整地描述利用本文中描述的结构或方法的设备和系统的所有元件和特征部。在阅读本公开之后，许多其它实施方式可能对本领域技术人员是显而易见的。其它实施方式可被利用并从本公开导出，使得可在不脱离本公开的范围的情况下做出结构和逻辑的替换和改变。另外，图示仅仅是代表性的，并且可能不会按比例绘制。图示内的某些比例可能被夸大，而其它比例可能被最小化。因此，本公开和附图被认为是说明性的而非限制性的。
虽然本说明书包含许多细节，但是这些细节不应当被解释为限制本发明或可要求保护的范围，而是作为本发明的特定实施方式的特有特征部的描述。本说明书中在单独实施方式的背景下描述的某些特征部也能在单个实施方式中组合地实施。相反，在单个实施方式的背景下描述的各种特征部也能在多个实施方式中分开地实施或以任何合适的子组合实施。而且，虽然特征部可能在上文描述为以某些组合作用，甚至最初要求这样保护，但是要求保护的组合的一个或更多个特征部能在一些情况下从组合去除，并且要求保护的组合可能涉及子组合或子组合的变化。
类似地，虽然操作和/或动作已在附图中描绘并在本文中以特定的顺序描述，但是这不应当被理解为要求以示出的特定顺序或者以连续的顺序执行这样的操作，或者执行所有图示的操作，以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。而且，上述实施方式中的各种系统部件的分离不应当被理解为在所有实施方式中都要求这样的分离，并且应当理解任何描述的程序部件和系统通常能在单个软件产品中集成在一起或者封装为多个软件产品。
本公开的一个或更多个实施方式可在本文中单独地和/或共同地由术语“发明”表示，这仅仅是为了方便起见，而非旨在将本申请的范围自愿地限制于任何特定发明或发明构思。而且，虽然具体实施方式已被图示并在本文中描述，但是应当认识到，设计为实现相同或类似目的的任何后续布置可代替示出的具体实施方式。本公开旨在覆盖各个实施方式的任何所有后续的适应或变化。上述实施方式的组合以及其它实施方式没有在本文中具体描述，对本领域技术人员在阅读描述之后是显而易见的。
提供本公开的摘要使之与美国联邦法规37章第1条72款(b)项符合并且提交的理由是将不用于解释或限制权利要求书的范围或含义。另外，在前述详细描述中，出于简化本公开的目的，各种特征部可分组在一起或在单个实施方式中描述。本公开不应被解释为反映要求保护的实施方式需要比每个权利要求中明确列举更多的特征部的意图。相反，如所附权利要求反映的，本主题可能涉及少于任何公开实施方式的所有特征部。从而，所附权利要求被并入详细描述中，每个权利要求均自行作为限定单独要求保护的主题。
前述详细描述旨在被认为是说明性的而非限制性的，并且应理解包括所有等同物的所附权利要求旨在限定本发明的范围。除非另有陈述，否则权利要求书不应当视为限于描述的顺序或要素。因此，落入所附权利要求及其等同物的范围和精神内的所有实施方式都被本发明要求保护。
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