脚踏驱动车曲柄
阅读：600发布：2020-05-13
专利汇可以提供脚踏驱动车曲柄专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用于 脚踏 驱动车的 曲柄 组件包括第一构件、第二构件和旋转 传感器 。第一构件绕脚踏驱动车的曲柄轴线旋转。第二构件可旋转地联接到第一构件并设置成经由构件枢轴绕所述第一构件枢转。第二构件还被设置成在 踏板 接口 处接收踏板。旋转传感器联接到第一构件并被设置为测量第二构件相对于第一构件的旋转。，下面是脚踏驱动车曲柄专利的具体信息内容。
1.一种用于脚踏驱动车的曲柄组件，包括：
绕踏板驱动车的曲柄轴线旋转的第一构件；
第二构件，所述第二构件可旋转地联接到所述第一构件并设置成经由构件枢轴绕所述第一构件枢转，所述第二构件设置成在踏板接口处接收踏板；以及
联接到所述第一构件的旋转传感器，所述旋转传感器设置成测量所述第二构件相对于所述第一构件的旋转。
2.如权利要求1所述的曲柄组件，其中所述旋转传感器包括传感齿轮，所述曲柄组件还包括联接到所述第二构件的弧形齿轮，所述弧形齿轮设置成使得所述传感齿轮响应所述第二构件相对于所述第一构件的旋转而旋转。
3.如权利要求2所述的曲柄组件，其中所述传感齿轮的旋转通过所述弧形齿轮被机械放大。
4.如权利要求2所述的曲柄组件，其中所述传感齿轮绕轮轴旋转，且其中所述弧形齿轮与所述传感齿轮在所述轮轴和所述曲柄轴线之间啮合。
5.如权利要求2所述的曲柄组件，其中所述弧形齿轮包括遮盖所述传感齿轮的护罩。
6. 如权利要求1所述的曲柄组件，其中所述构件枢轴为第一构件枢轴且所述曲柄组件还包括：
绕所述脚踏驱动车的曲柄轴线旋转的第三构件；以及
第四构件，所述第四构件可旋转地联接到所述第三构件并设置成经由第二构件枢轴绕所述第三构件枢转，所述第四构件设置成在踏板接口处接收踏板。
7.如权利要求6所述的曲柄组件，其中所述旋转传感器为第一旋转传感器，所述曲柄组件还包括：
联接到所述第三构件的第二旋转传感器。
8.如权利要求7所述的曲柄组件，还包括控制器，所述控制器联接到所述第一构件且与所述第一旋转传感器通信联接，所述控制器还经由所述第一构件和第三构件之间的布线路径与所述第二旋转传感器通信联接。
9.如权利要求8所述的曲柄组件，其中所述控制器设置成从所述第一和第二旋转传感器的扭矩测量值得到所述第一和第二曲柄臂的角速度。
10.如权利要求7所述的曲柄组件，还包括电源，所述电源联接到所述第一构件且与所述第一旋转传感器通信联接，所述电源还经由所述第一构件和第三构件之间的布线路径与所述第二旋转传感器通信联接。
11.如权利要求1所述的曲柄组件，其中所述第一构件包括大体上密封的外壳，且所述旋转传感器包括位于所述外壳内部的传感元件。
12.如权利要求11所述的曲柄组件，还包括控制器，所述控制器位于所述外壳内部并与所述旋转传感器通信联接，所述控制器设置成提供从所述旋转传感器输出得到的输出。
13.如权利要求11所述的曲柄组件，还包括位于所述外壳内部的电源。
14.如权利要求11所述的曲柄组件，还包括位于所述外壳内部的无线收发器。
15.一种用于脚踏驱动车的曲柄组件，包括：
第一曲柄臂；
联接到所述第一曲柄臂的控制器；
联接到所述第一曲柄臂的第一扭矩传感器；
将所述控制器和所述第一扭矩传感器通信联接的第一电导体；
第二曲柄臂；
联接到所述第二曲柄臂的第二扭矩传感器；以及
将所述控制器和所述第二扭矩传感器通信联接第二电导体，所述第二电导体从所述第一曲柄臂布设到所述第二曲柄臂。
16.如权利要求15所述的曲柄组件，还包括联接到所述第一曲柄臂的电源，所述电源设置成为所述第一和第二扭矩传感器以及所述控制器提供电力。
17. 如权利要求16所述的曲柄组件，还包括：
第三电导体，所述第三电导体将所述电源与所述第一扭矩传感器操作性联接；以及第四电导体，所述第四电导体将所述电源与所述第二扭矩传感器操作性联接，所述第四电导体从所述第一曲柄臂布设到所述第二曲柄臂。
18.如权利要求15所述的曲柄组件，其中所述第一和第二扭矩传感器为旋转传感器。
19.一种用于脚踏驱动车的曲柄组件，包括：
曲柄轮轴；
联接到所述曲柄轮轴的第一曲柄臂；
联接到所述第一曲柄臂的第一扭矩传感器；
联接到所述曲柄轮轴的第二曲柄臂；
联接到所述第二曲柄臂的第二扭矩传感器；以及
与所述第一扭矩传感器和第二扭矩传感器通信联接的控制器，所述控制器设置成输出所述第一和第二扭矩传感器的扭矩测量值。
20.如权利要求19所述的曲柄组件，其中所述第一和第二扭矩传感器为旋转传感器。
脚踏驱动车曲柄
背景技术
[0002] 当操作脚踏驱动车时，骑行者可能想要得到关于他们的能量消耗和车的所得性能的反馈。脚踏信息，例如功率、扭矩和角速度，可告知骑行者他们的健康水平并且促进改善脚踏效率和/或技巧。为此，收集并报告脚踏数据的功率计已经被研制用于自行车和其他脚踏驱动车中。发明内容
[0003] 用于脚踏驱动车的曲柄组件包括第一构件、第二构件和旋转传感器。第一构件绕脚踏驱动车的曲柄轴线旋转。第二构件可旋转地联接到第一构件，且被设置成经由构件枢轴绕第一构件枢转。第二构件还被设置成在踏板接口处接收踏板。旋转传感器联接到第一构件且被设置成测量第二构件相对于第一构件的旋转。附图说明
[0004] 图1示出自行车形式的示例脚踏驱动车。
[0007] 图4示意性地描绘一种示例传感器组件。
[0008] 图5示出一种包括中空曲柄轮轴的示例曲柄组件。
具体实施方式
[0009] 如上文所述，踏板驱动车的骑行者可能想要得到关于他们的能量消耗和车的所得性能的信息。脚踏信息，例如功率输出、脚踏扭矩、脚踏速度，可能告知骑行者他们的健康水平并且促进优化脚踏效率和/或技巧。为此，可以使用功率计来收集并报告脚踏数据给骑行者。
[0011] 脚踏驱动车100可以已知的方式促进从骑行者所提供的脚踏运动到车的平移运动的转换。例如，车100可能包括具有曲柄臂104的曲柄组件102，所述曲柄臂104可与踏板106相联接。车100的骑行者可将力施加到踏板106，这导致扭矩施加到曲柄臂104。扭矩施加到曲柄臂104继而可导致链环108旋转，其中链环的旋转可通过链条112施加到后变速盘110。后变速盘110的运动可接着被施加到车100的后轮114，从而驱动车并实现平移运动。
[0012] 脚踏驱动车100的各个操作方面可以被测量并用于向车的骑行者提供反馈。为此，可将一个或多个传感器联接到曲柄臂104。如下文中更详细地描述的，可以用旋转传感器和/或扭矩传感器来为骑行者提供踏板106的角速度或速度、曲柄臂104处产生的功率、施加到踏板的扭矩和/或其他量的测量值。如也在下文中更详细地描述的，可以使用收发器来将这样的测量值发送到适合的输出设备，在所述输出设备处，测量值或从该测量值中得到的信息可以被传达给车100的骑行者。输出装置可以是例如显示设备、扬声器、触觉反馈装置、智能手机、头部单元等等。
[0013] 尽管图1中示出了单个曲柄臂，脚踏驱动车100还包括第二曲柄臂。第二曲柄臂可能具有与曲柄臂104相似的功能特征和几何结构。第二曲柄臂可以例如相对于曲柄臂104以180°定位，但是也能够想到第一和第二曲柄臂的其他相对布置。此外，所述曲柄臂可能位于车100的相对两侧，并且所述曲柄臂可能被称作左曲柄臂和右曲柄臂。脚踏数据可以针对每个曲柄臂单独提供，或在曲柄臂之间求平均等等。
[0014] 图2A和2B示出包括曲柄臂202的示例曲柄组件200的相应状态。例如，曲柄臂202可以是图1中的曲柄臂104和/或脚踏驱动车100中包括的第二曲柄臂。
[0015] 曲柄臂202可以包括绕（例如，图1中脚踏驱动车100的）曲柄轴线206旋转的第一构件204。曲柄轴线206可（例如沿朝图2A和2B的页面向里的方向）至少部分地延伸通过中空曲柄轮轴208，所述中空曲柄轮轴在图2A和2B中用虚线示出。曲柄轮轴208可能穿过也用虚线示出的链环210到第二曲柄臂。在一些示例中，曲柄轴线206、曲柄轮轴208、以及链环210中的一者或多者可以是大体上同轴的。如参照图5更详细地描述的，曲柄轮轴208可以提供空间，输送电力和/或数据的电导体可以布设成通过该空间。在一些实施例中，连接左曲柄臂和右曲柄臂的螺栓可以包括布线路径（例如，中空轴）以便左曲柄臂和右曲柄臂中的电气部件能够通信联接。
[0016] 曲柄臂202还可以包括第二构件212，所述第二构件可旋转地联接到第一构件204并设置成经由构件枢轴214绕第一构件枢转。构件枢轴214可以包括用于实现第二构件212绕第一构件204的枢转运动的任何适合的机构，例如，构件枢轴可包括轴承机构。第二构件212也可被设置成在踏板接口216处接收踏板（例如，图1中的踏板106），所述踏板接口可以包括用于使踏板可拆卸地联接到踏板接口的多种适合的机构（例如，螺纹孔）。
[0017] 可使用弹簧或其他机构以使第一构件204和第二构件212沿默认的取向（例如0°）偏置。脚踏力可以克服弹簧的偏置，从而在脚踏行程的至少一部分中在弹簧中储存能量。存储的能量可以在脚踏行程的另一部分期间被释放。可以使用任何适合的弹簧或其他能量存储设备。人们相信通过弹簧或其他机构储存和释放势能会减弱（例如，大体上消除）在曲柄行程中的死点，并且在驱动轮上提供更加平稳的扭矩。结果，可以延缓骑行者疲劳的产生并且/或者可以增加脚踏驱动车的功率输出和速度。此外，当死点减弱时，机械地联接到曲柄臂的驱动轮的牵引力可能增加。
[0018] 图2C示出例如通过来自骑行者的踏板输入使得简化形式的曲柄臂202绕曲柄轴线206顺时针旋转。
[0019] 为描绘曲柄臂在整个曲柄行程中的路径，同时示出了曲柄臂202的多个位置。曲柄行程中曲柄臂202的多个位置的角230可从竖直轴线232到直线234来测量，其中竖直轴线232从曲柄轴线206延伸，直线234从曲柄轴线延伸到构件枢轴214。因此，角230测量第一构件204相对于竖直轴线232的旋转。将理解的是，竖直轴线232可能平行于重力轴线。
[0020] 曲柄行程可在概念上被划分为上升曲柄行程和下降曲柄行程。下降曲柄行程可对应于第一构件204在顺时针方向从0°角度到180°角度的旋转范围。另一方面，上升曲柄行程可对应于第一构件204在顺时针方向从180°角度到360°角度的旋转范围。
[0021] 如上文所描述的，在下降曲柄行程以及上升曲柄行程二者期间，弹簧或其他机构可被设置成储存和释放能量。例如，当角230为90°时，第二构件212旋转成远离中性旋转构造从而存储势能。在曲柄行程的底部当角230为180°时，存储在弹簧组件中的能量中的大多数或全部在该行程的在先部分被释放，因此在曲柄行程的底部时弹簧组件存储很少势能或没有存储势能。势能的这种释放使曲柄臂202在曲柄行程的底部附近施加的扭矩的量增加。结果是，曲柄臂的扭矩曲线的其中一个谷部（例如所谓的“死点”）的幅值减小。
[0022] 特别地，当曲柄臂202的角230接近180°和360°（例如6点钟和12点钟）时，弹簧组件中的势能被释放。当角230为180°时，踏板上的任何力都变为与弹簧的压缩方向相垂直，从而允许弹簧解压。此时弹簧为水平取向，从而能量沿旋转方向被释放，进而增加扭矩。
[0023] 此外，在图2C描绘的示例中，在上升的曲柄行程中，骑行者在踏板接口216上施加向上的力。因此，将理解的是，联接到踏板接口216的踏板可能包括鞋头卡箍、无卡箍脚踏、和/或其他适合的设备，其设置成使得用户能够在整个上升曲柄行程中在第二构件212上施加向上的力。然而，在其他示例中，在上升曲柄行程期间，可能施加向下的力。在这种情况下，回程限位器防止弹簧组件存储起反作用的势能。当角230为270°时，第二构件212再一次旋转至远离中性旋转构造并存储能量。该能量通过曲柄行程的随后部分被释放，且当角230为360°时，该能量的大部分或者全部已被事先释放。这样，曲柄臂的扭矩曲线的另一个谷部的幅值减小，从而提供在整个曲柄行程中更平稳的扭矩曲线。该类型的扭矩曲线被认为会增加机械地联接到曲柄臂的驱动轮的牵引力并且可能增加脚踏驱动车的功率输出和/或速度以及/或延缓骑行者疲劳的产生。
[0024] 此外，在图2C描绘的实施例中，在整个下降和上升曲柄行程中，曲柄轴线206和构件枢轴214之间的距离小于曲柄轴线和踏板接口216之间的距离。然而，也可以构想到曲柄臂202的其他旋转特征。
[0025] 图2C中也示出了构件枢轴214的路径236。该路径大体上是圆形的。此外，示出了踏板接口216的路径238。由于当第二构件212处于非中性构造时踏板接口和曲柄臂206之间的距离减小，所以踏板接口216的路径不是圆形。
[0026] 可以测量曲柄臂202的操作特征，以提供包含曲柄臂的脚踏驱动车中上文描述的脚踏数据的至少一些。为此，曲柄臂202可能包括传感齿轮218。例如，传感齿轮218可能形成旋转传感器的一部分。在所描绘的示例中，传感齿轮218设置成使得，第二构件212相对于第一构件204的枢转运动会促动传感齿轮，这可能使得能够获得上文描述的脚踏数据中的至少一些。
[0027] 不同于传统的曲柄臂，曲柄臂202包括构件枢轴214和旋转传感器。能够想到许多枢轴设置和许多旋转传感器实现方式。例如，可以使用电位计或霍尔效应传感器。在一些实现方式中，旋转传感器可能与构件枢轴点同心，而在其他实现方式中，例如如图2A和2B中示出的，旋转传感器和构件枢轴点可以不同心。本文公开的实施例绝不是限制性的。其他类型的旋转传感器和/或其他枢轴设置也能够平滑死点并且同时提供脚踏数据。
[0028] 图2A和2B示出的示例中，曲柄组件200可以包含弧形齿轮220，所述弧形齿轮设置成使得传感齿轮218会响应第二构件212相对于第一构件204的旋转而旋转。弧形齿轮220可以包含图2A和2B中用虚线示出的护罩222，所述护罩遮蔽传感齿轮218，从而保护齿轮不受杂物影响并保护元件从而维持传感功能。图2A和2B示出通过螺钉224联接到第二构件212的护罩，但是也能够构想到其他连接机构。在一些实施例中，弧形齿轮220可能是第二构件212的整体部件。
[0029] 其他想到的功率计设计的可能缺陷在于由使用传感器的仅有限的测量范围（例如，旋转传感器的有限的角度范围）造成的传感不精确。为解决此缺陷并增加曲柄臂202的脚踏数据采集的精确度，传感齿轮218的旋转可通过弧形齿轮220被机械地放大。为说明此构造，图2B示出第二构件212相对于第一构件204旋转了角度Θ（例如10°）。例如，角度Θ可以是第一构件204和第二构件212各自的纵向轴线之间的角度。图2B可能代表曲柄臂202的一种状态，例如，其中用户所提供的脚踏力使第二构件212相对于第一构件204枢转。曲柄臂202的这个状态可与图2A中描绘的曲柄臂的状态形成对比，图2A中描绘的状态对应于例如骑行者不提供脚踏力且第二构件212和第一构件204大体上对齐（例如，Θ为约0°）的状态。
[0030] 为进一步说明弧形齿轮220所提供的可能的机械放大，图3A和3B有些示意性地示出包括传感齿轮218和弧形齿轮220的示例齿轮组件300的各自的状态。图3A和3B描绘例如弧形齿轮220和传感齿轮218的底面，并分别示出齿轮组300的对应于图2A示出的第一构件204和第二构件212的相对取向以及对应于图2B示出的相对取向的状态。
[0031] 在图3A中，当第二构件212相对于第一构件204大体上未旋转时，传感齿轮218可以处于相对于弧形齿轮220大体上未旋转（例如0°）的取向。相反，在图3B中，传感齿轮218可能会由于第二构件212相对于第一构件204旋转角度Θ而旋转角度β。由于当弧形齿轮的齿302与传感齿轮218啮合时弧形齿轮220所提供的机械放大，角度β可能比角度Θ更大，从而使用传感齿轮更大的测量范围。作为非限制性的示例，角度Θ可以为10°而角度β可以为80°，在这种情况下弧形齿轮220可以提供为8的机械放大系数。但是，也可以使用其他适合的放大系数。
[0032] 回到图2A和2B，弧形齿轮220可在传感齿轮旋转所绕的轮轴226和曲柄轴线206之间啮合传感齿轮218。例如，弧形齿轮220的齿302（图3A和3B）可能与传感齿轮218在这些点之间啮合。传感齿轮218可位于第一构件204包括的外壳228之外，外壳可大体上被密封从而保护位于其中的部件免受杂物影响和保护元件。在这样的构造中，传感齿轮218可与位于外壳228之内的传感元件（图2A和2B中未示出）操作性地联接，使得传感齿轮的促动导致传感元件的促动，从而产生可以用于获得脚踏数据的读数。这样，外壳228可以使得传感齿轮218能够被弧形齿轮220促动并且同时保护传感元件以防止退化。
[0033] 外壳228可以使用可拆卸的盖子来使得能够接近位于其中的部件。该可拆卸的盖子可以通过螺栓、螺钉或任何其他适合的机构安装和/或拆卸，并且可使用适合的机构（例如衬垫）用于防止杂物进入外壳。如图4所示，传感齿轮218可以经由布设通过外壳中的开口的轮轴物理地联接到位于外壳228内的传感元件。该开口可以大体上密封从而在允许轮轴穿过所述开口并且同时防止杂物经过开口进入外壳228。还构想到替代性的构造，其中传感齿轮218通过适合的无线连接（例如，通过电感耦合或电容耦合）与传感元件通信联接。
[0034] 如上文所述，曲柄臂202可以是设置在脚踏驱动车（例如图1的车100）的两个曲柄臂之中的一个，在另一曲柄臂中设置有至少一些传感功能。在这样的实现方式中，尽管图2A和图2B中未示出，曲柄组件200还可包括绕脚踏驱动车的曲柄轴线206旋转的第三构件、以及可旋转地联接到第三构件并设置成经由构件枢轴绕第三构件枢转的第四构件，其中第四构件设置成在踏板接口处接收踏板。此外，除传感齿轮218和弧形齿轮220以外，曲柄组件200还可包括联接到第三构件的第二（例如旋转）传感器和联接到第四构件的第二弧形齿轮。
[0035] 图4示意性地描绘示例传感器组件400。传感器组件400可被用于例如收集和报告图1的脚踏驱动车100的脚踏数据。传感器组件400可能包括图2A和图2B的曲柄臂202包含的外壳228。传感器组件400可能还包括传感齿轮218，所述传感齿轮到传感元件402的操作性联接被示出。传感元件402可能采取任何适合的形式，例如电阻传感器或电位计的形式。由于传感齿轮218的旋转促动，传感齿轮和传感元件402可以被指定为旋转传感器404。然而，替代性的传感器构造也是可能的，包括使用可能是也可能不是旋转传感器的扭矩传感器的传感器构造。
[0036] 可以以任何适合的方式使用传感齿轮218的旋转来得到多种脚踏数据量。这样的量可能包括但不限于曲柄臂的角速度/加速度，曲柄组件扭矩、平均或瞬时输出功率、左/右扭矩或功率平衡等等。由于传感齿轮218的旋转可能与相应曲柄臂（例如，经由至其的物理联接）的运动成比例，对曲柄臂的物理特性（长度、弧形齿轮的传动比、弹簧力等等）的了解可能使得能够精确计算本文描述的脚踏数据量。
[0037] 传感器组件400可包括位于外壳228内部并且与旋转传感器404通信联接的控制器406。控制器406可设置成提供从旋转传感器输出得到的输出。由此，图4示出了，来自传感元件402的传感器输出被传送到控制器406。传感器输出可以被控制器406以多种适合的方式处理来获得一个或多个脚踏数据量。在一些示例中，控制器406可接收两个或更多个曲柄臂的传感器输出，在这种情况下脚踏数据可针对每个曲柄臂被获得或在两个或更多个曲柄臂之间求平均。作为示例，控制器406可与第一和第二传感器（例如，分别设置于第一和第二曲柄臂中）通信联接，并且可设置成从第一和第二传感器的测量值获得第一和第二曲柄臂的角速度。可替代性地或附加地，控制器406可设置成从第一和第二传感器中的一个或两个的扭矩测量值输出第一和第二曲柄臂的至少一个扭矩。作为另一示例，控制器406可从两个曲柄臂的总扭矩（例如，通过求第一和第二曲柄臂的单个扭矩读数的总和来计算）得到曲柄组件的角速度或速度。总扭矩可能具有对应于角速度（例如，单位为转每分）两倍的频率，从而使得能够容易地计算角速度。这样的方法可使得能够在没有加速计和/或陀螺仪的前提下进行角速度感测。如下文中更详细地描述的，控制器406可在不同程度上执行脚踏数据处理，例如，控制器可为计算设备提供前期（例如原始）的脚踏数据，所述计算设备从前期的脚踏数据得到脚踏数据量，或控制器可自己确定可报告给骑行者的脚踏数据量。
[0038] 传感器组件400可包括位于外壳228内部的无线收发器408。如图4所示，收发器408可与控制器406通信联接以使得能够报告原始脚踏数据和/或控制器所获得的脚踏数据。收发器408可将脚踏数据传输到任何适合的计算和/或输出设备（例如，智能手机或座舱计算机，外部或外围计算设备）。收发器408可与406整体地形成或可彼此分离。收发器可应用任何适合的通信协议（例如低能量蓝牙和/或 ANT+）。例如使用低能量天线可降低计算系统的功耗，从而提高系统效率。
[0039] 控制器406可设置成执行控制器上的计算和/或将前期信息传输到外部计算设备（例如，智能手机或安装在车座舱中的计算机）以进行脱离控制器的计算。为此，图4示出能够可操作以接收收发器408的输出的计算设备409。在两个情形中，计算设备（例如控制器，智能手机或其他移动设备，头部单元，或其他外部/外围的计算机）可以被编程以基于特定的曲柄臂实现方式计算任何适合的脚踏参数。
[0040] 例如，当使用智能手机作为计算设备409时，由于使用了骑行者已有的移动设备的计算能力这个事实，系统的成本能够降低。但是，也已经构想到许多适合的计算设备，例如智能手表，平板电脑，笔记本电脑，专用的脚踏驱动计算设备等等。因此将理解的是，任何数据生成的功能可以移动应用的形式被提供。
[0041] 计算设备409包括存储器和处理器。将理解的是，这里讨论的与计算设备相对应的多种功能可在存储器中存储为处理器可执行的代码。
[0042] 计算设备409可配置为基于控制器提供的数字信号生成多种脚踏驱动车数据。脚踏驱动车数据包括与曲柄臂传感器相对应的数据，例如功率（例如，平均功率和瞬时功率）、左/右功率平衡、左/右扭矩效率、左/右脚踏平稳度，以及左/右扭矩曲线。计算设备可生成的额外的数据包括消耗的卡路里、速度、行进距离、经过的时间、海拔增加、温度以及步频。用这种方法测量功率使得骑行者能够知道有多少功率从他们的腿传递到脚踏驱动车的传动系统。此外，计算设备从传感器输入生成的很多数据允许骑行者跟踪了解进度、训练计划以及改善骑行方式。将理解的是，前述数据可以图表的形式展示给骑行者。
[0043] 对于使用弹簧或其他机构来在曲柄臂202中储存能量的实现形式（例如在上文中参照图2C所描述的构造中），通过曲柄臂的旋转储存在弹簧中的能量可使用下式来确定：E=½kΘ2,
第一构件上的扭矩（单位Nm）由下式得到（对于与第二构件垂直的扭矩）：
τ=kΘcosΘ,
k为扭转弹簧常数（单位Nm/弧度），Θ为弧度表示的偏转角。
第一构件上的扭矩（单位Nm）由下式得到（对于与第二构件垂直的扭矩）：
τ=kΘcosΘ,
k为扭转弹簧常数（单位Nm/弧度），Θ为弧度表示的偏转角。
[0045] 角速度ω与以rpm（单位，转每分）计的步频（单位，转每分）有如下关系：rpm=60ω/2π
扭矩效率(TE)和脚踏平稳度（PS）可被定义为：
TE=(P++P-)/P+
+ -
P为推动踏板向前从而产生正扭矩的功率，P为沿相反方向的功率，其为负数或为零。
PS=Pave/Pmax
Pave为在一个完整的行程中施加到踏板上的平均功率，Pmax为行程中施加到踏板上的最大功率。
扭矩效率(TE)和脚踏平稳度（PS）可被定义为：
TE=(P++P-)/P+
+ -
P为推动踏板向前从而产生正扭矩的功率，P为沿相反方向的功率，其为负数或为零。
PS=Pave/Pmax
Pave为在一个完整的行程中施加到踏板上的平均功率，Pmax为行程中施加到踏板上的最大功率。
[0046] 此外，曲柄的角速度和扭矩通常与时间有关，在各转之间计量以及在一转之内计量。因此，可使用下面的公式计算曲柄的功率和扭矩。P(t)=ω(t)τtotal(t)
τtotal(t)=τL(t)+τR(t)
将理解的是，扭矩、能量功率和扭矩效率的公式可被计算设备409使用来生成脚踏驱动车数据。用这种方式测量功率使骑行者能够知道有多少功率从他们的腿传输到脚踏驱动车传动系统从而改善骑行。
τtotal(t)=τL(t)+τR(t)
将理解的是，扭矩、能量功率和扭矩效率的公式可被计算设备409使用来生成脚踏驱动车数据。用这种方式测量功率使骑行者能够知道有多少功率从他们的腿传输到脚踏驱动车传动系统从而改善骑行。
[0047] 弹簧组件中的弹簧的弹簧常数可随时间改变。因此，控制器406和/或计算设备409的出厂校准或许不能提供由计算系统生成的数据的长期准确性。因此，控制器和/或计算设备可设置成定期校准。针对具有相对于彼此成180°设置的两个曲柄臂的车来讨论系统校准。然而，将理解的是，已经构想到具有替代性曲柄臂布置的车的校准。在一个示例中，当准确地知道骑行者的重量时，该系统可使用骑行者的重量来校准。因此，用户可将他们的重量输入计算设备。最初，骑行者可以以他们的全部重量站在脚踏驱动车的踏板上。当骑行者这样站在踏板上时，系统大体上是平衡的。前踏板受到正的起正作用的扭矩，其对应于大约骑行者重量的一半。后踏板受到负的起反作用的扭矩，其对应于骑行者重量的一半，从而与正扭矩抵消。因此，当骑行者站在踏板上且踏板不转动时，曲柄臂的角速度和总扭矩为零，由下式表示：τL+τR=0
τL为左曲柄中的扭矩，τR为右曲柄中的扭矩，由此
kLΘL+kRΘR=0
kL和kR分别为左曲柄臂和右曲柄臂的扭转弹簧常数，ΘL和ΘR分别为在骑行者的重量下的左转偏角和右偏转角。换句话说，在左脚在前时，骑行者的一半重量在左曲柄上产生正扭矩（ΘL为正），另一半在右曲柄上产生负扭矩（ΘL为负），从而总扭矩被抵消。弹簧可沿正方向和负方向二者转动。然后记录当骑行者站在踏板上时两个曲柄臂的弹簧偏转。在曲柄臂旋转180°之后，可接着重复此过程，如此每个曲柄臂接受大体上相反的扭矩。计算设备
409可接着被设置成从这些测量值中确定左曲柄和右曲柄的有效的弹簧常数。这样，在弹簧常数已随时间变化的情况下，在使用计算系统期间可更新弹簧常数。将理解的是，校准的精确度与校准时骑行者重量的精确度成比例。在一些实现方式中，数据可针对传感器（例如，针对不同温度下的不同弹簧阻力校准的旋转传感器）中的电阻的温度系数进行校正。因此，可用温度传感器进行实时温度计算。
τL为左曲柄中的扭矩，τR为右曲柄中的扭矩，由此
kLΘL+kRΘR=0
kL和kR分别为左曲柄臂和右曲柄臂的扭转弹簧常数，ΘL和ΘR分别为在骑行者的重量下的左转偏角和右偏转角。换句话说，在左脚在前时，骑行者的一半重量在左曲柄上产生正扭矩（ΘL为正），另一半在右曲柄上产生负扭矩（ΘL为负），从而总扭矩被抵消。弹簧可沿正方向和负方向二者转动。然后记录当骑行者站在踏板上时两个曲柄臂的弹簧偏转。在曲柄臂旋转180°之后，可接着重复此过程，如此每个曲柄臂接受大体上相反的扭矩。计算设备
409可接着被设置成从这些测量值中确定左曲柄和右曲柄的有效的弹簧常数。这样，在弹簧常数已随时间变化的情况下，在使用计算系统期间可更新弹簧常数。将理解的是，校准的精确度与校准时骑行者重量的精确度成比例。在一些实现方式中，数据可针对传感器（例如，针对不同温度下的不同弹簧阻力校准的旋转传感器）中的电阻的温度系数进行校正。因此，可用温度传感器进行实时温度计算。
[0048] 传感器组件400可包括位于外壳228内的电源410。电源410可设置成为传感单元402、控制单元406以及无线收发器408中的一个或更多提供电力。电源410可采取任何适合的形式，例如纽扣电池的形式。
[0049] 图5示意性地示出包括中空曲柄轮轴502的示例曲柄组件500。第一曲柄臂504和第二曲柄臂506可联接到曲柄轮轴502，例如，第一曲柄臂和第二曲柄臂中的一个可以是图2A和2B中的曲柄臂202。图5还示出了控制器508（例如，图4中的控制器406）以及在外壳510中联接到第一曲柄臂504的扭矩传感器509，第一电导体511将控制器与第一扭矩传感器通信联接。继续看图5，第二扭矩传感器512可在外壳513中联接到第二曲柄臂506，第二电导体514可将控制器508与第二扭矩传感器通信联接。第二电导体514可布设成通过中空曲柄轮轴502或另一适合的路径，例如连接左曲柄臂和右曲柄臂的中空螺栓。电源516（例如，图4中的电源410）可在外壳510中联接到第一曲柄臂504并设置成为第一和第二扭矩传感器509和
512以及为控制器508提供电力。第三电导体518可使电源516和第一扭矩传感器509操作性联接，第四电导体520可使电源与第二扭矩传感器512操作性联接。第四电导体520可布设成通过中空曲柄轮轴502或另一适合的路径。在一些实现方式中，曲柄组件的金属可用作地，两条电线可布设在左曲柄臂和右曲柄臂之间，其中一条用于到可变电阻的3V连接，一条到电阻的滑片。
512以及为控制器508提供电力。第三电导体518可使电源516和第一扭矩传感器509操作性联接，第四电导体520可使电源与第二扭矩传感器512操作性联接。第四电导体520可布设成通过中空曲柄轮轴502或另一适合的路径。在一些实现方式中，曲柄组件的金属可用作地，两条电线可布设在左曲柄臂和右曲柄臂之间，其中一条用于到可变电阻的3V连接，一条到电阻的滑片。
[0050] 如图5所示，可省除完全一样的部件（例如控制器和电源）。特别地，在曲柄组件500中，可通过将第二扭矩传感器512联接到控制器508和电源516而省略掉否则可能联接到第二曲柄臂506的控制器和电源。通过这种方式，可以减少成本，复杂度以及潜在的退化来源。在一些实现方式中，功率和数据的传输可提供在公共电导体上，在此情况下第一和第三电导体511和518可以合并，第二和第四电导体514和520可以合并。
[0051] 上文介绍的曲柄臂仅仅是本公开范围内的示例。
[0052] 最后，将理解的是，在上文描述的物品和系统是非限制性的示例，能够构想到所述示例的许多种变化形式和扩展。因此，本公开包括本文公开的物品和系统的所有新颖的和非显而易见的组合以及子组合，以及它们的任何和所有的等价物。
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