[发明专利]测量自行车中链条作用力的方法和装置

说明书

技术领域

本发明总的来说涉及测量作用力。本发明尤其涉及自行车驱动链条中存在的作用力的测量，所以，在下文中本发明将具体地针对这一应用作进一步解释。然而，应当强调说明的是，本发明不限于此。驱动链条也应用于其它运载工具。而且，采用皮带或绳索等取代链条也是可以的。而且，链条可以不用于驱动运载工具，而是因为其它原因传递能量，例如驱动发电机、工具，或者涉及训练设备，比如家用训练器、健身车等。

本发明应用的重要领域是电力支持的自行车领域，也简称为电动自行车。电力支持的自行车是一种具有电动辅助马达的自行车，其中使用者通过施加脚蹬作用力驱动自行车，且辅助马达施加取决于所施加的脚蹬作用力的辅助驱动作用力：脚蹬作用力越大，由辅助马达施加的辅助驱动作用力越大。因为电力支持的自行车本身是已知的，所以在这里不需要给出更广泛的论述。它足以指出来辅助马达需要指示施加的脚蹬作用力的大小、或至少指示链条中存在的驱动力大小的输入信号。

本发明应用的另一重要领域是具有自动变速机构的自行车领域。这些自行车也是本身已知的。对于这些自行车，通常根据驱动速度选择齿轮：在固定的预定速度下，它调高到高速齿轮或调低到低速齿轮。希望变速点的特性适应由骑自行车的人提供的作用力：随着他给出更大的作用力(例如在斜坡道路上、或遇到风)，希望调高到高速齿轮仅在高速时发生，以便防止骑自行车的人不能在高速齿轮上产生所需的脚蹬作用力。而且，在这种情况下，齿轮机构需要指示施加的脚蹬作用力大小、或至少指示链条中存在的驱动力大小的输入信号。

背景技术

在过去，已经提出测量指示链条中存在的驱动力大小的信号。在该上下文中，参考例如WO-01/30643；在该申请中描述的发明基于观察到当骑自行车的人施加脚蹬作用力时，自行车框架整体承受少许变形，且通过测量自行车框架的变形来获得测量信号。而且，参考WO-03/073057；该申请描述了用于测量当骑自行车的人施加脚蹬作用力时驱动轴(后轴)的弯曲的测量衬套。

发明内容

本发明的目的是获得一种以较低的附加成本可以在自行车中实施的简单且通用的结构，该结构不需要轴或轮毂的适配，且能提供好用的测量信号。

已知测量结构的问题是，对于具有变速齿轮系统的自行车来说，在后轴上装有多个链轮，其中骑车人通过选择齿轮确定使用哪个链轮。这意味着链条与另一个链轮物理啮合，且在这样做的过程中，链条沿后轴在水平(轴向)方向上偏移，结果是产生的测量信号。在不知道哪个链轮与链条啮合的情况下，那么不能简单地从测量信号中导出链条作用力。

本发明旨在也解决这一问题。

根据本发明的重要方面，产生表示从动轴对框架的反作用力的测量信号。在一具体实施例中，后叉片(dropout)这样实现，即由于链条作用力而承受沿预定方向的可测量变形。在另一实施例中，设有可变形的联接模块，其一端连接于框架，而后叉片连接于另一端。

根据本发明的另一重要方面，在轴的两端测量框架上的反作用力。这两个反作用力的和在近似的程度上将等于链条作用力。在改变链轮的过程中，链条作用力的作用点将沿后轴偏移，且反作用力将在一个轴端部上增加、在另一个轴端部上减小，但和将不变，在近似的程度上等于链条作用力。

根据本发明的另一重要方面，检测哪个链轮与链条啮合。为此，本发明提供了一种较简单的传感器装置，该装置检测控制缆索的位置。当这个位置已知时，可以推断出链条啮合在后轴哪里(从动链轮的轴向位置)。当这已知时，在两轴端部的反作用力之间的比值也是已知的，且足以测量在轴端部之一上的反作用力：那么考虑所述比值，从测量的作用力可以计算出总的链条作用力。这具有优点，即单个作用力检测器就足够了，且测量系统的所有部件可以以紧凑的方式用短的连线加装在自行车一侧上。

附图说明

本发明的这些和其它方面、特征和优点将通过下面参照附图的描述进一步解释，其中相同的附图标记表示相同或类似的部件，其中：

图1示意地示出了自行车的一部分的局部以横截面表示的顶视图；

图2A和2B示出了电力支持的自行车的通电电路框图；

图3A示出了本发明的后叉片的实施例的示意性透视图；

图3B示出了图3A的后叉片的示意性侧视图；

图3C和3D示出了图3A的后叉片的细节；

图4示出了变形测量单元的示意性正视图；

图5A示出了本发明的测量模块一实施例的示意性透视图；

图5B示出了图5A的测量模块变体的示意性侧视图；以及

图6示出了本发明的后叉片的另一实施例的示意性透视图。