自行車功率計的制作方法
本發明涉及自行車功率計。
背景技術：
自行車騎手可能期望獲得關于在使用期間輸入、輸出或者從自行車傳動系移除的功率量的信息。功率計可被配置成檢測和/或測量該功率，以及/或者輸出或以其它方式提供該功率量。自行車功率計可使用變形或應變測量裝置(諸如應變儀)來測量自行車部件在使用期間的偏轉和/或變形以建立功率量。傳統上，這些應變測量裝置的裝設、定位和/或放置是困難而冗長的任務，這是因為每個應變測量裝置均將(例如用一組鑷子或鉗子手動地)單獨定位、放置和/或聯接到自行車部件。在附接到部件之后，應變測量裝置然后以某種方式通信地耦合到處理電路，處理電路與應變測量裝置分開裝設和/或隨后裝設到應變測量裝置。這種傳統類型的應變測量裝置和分離電路的構造和組裝需要大量努力，并且是非常昂貴的。
技術實現要素：
在一個實施方式中，一種用于自行車的功率計包括主體，所述主體包括扭矩輸入區段和扭矩輸出區段，所述主體被配置成在所述扭矩輸入區段與所述扭矩輸出區段之間傳遞功率。所述功率計還包括印刷電路板。所述印刷電路板包括：基板；附接至所述基板的至少一個應變測量裝置，所述至少一個應變測量裝置被配置成提供指示在所述主體中檢測到的應變的信號；以及嵌入到所述基板中的電路，所述電路被配置用于解釋所述信號并且確定在所述扭矩輸入區段與所述扭矩輸出區段之間傳遞的對應功率。
附圖說明
圖1a至圖1c是可用于采用一個或更多個功率計的自行車的側視圖；
圖2至圖4圖示了具有與自行車傳動系(諸如用于圖1a或圖1b的自行車的傳動系)的部件集成的功率計的實施方式；
圖5是與圖2至圖4的鏈環載體集成的功率計的分解視圖；
圖6是圖2至圖4的鏈環載體的立體圖；
圖7至圖9圖示了蓋被移除的圖6的鏈環載體的各個視圖；
圖10至圖12圖示了圖7至圖9的功率計的印刷電路板的各個視圖；
圖13圖示了與鏈環集成的功率計的分解視圖；
圖14a至圖14b圖示了與圖13的鏈環集成的功率計的各個視圖；
圖15圖示了與多個傳動鏈輪集成的功率計的立體圖；
圖16a示出了在圖8中指示的橫截面的展開視圖；
圖16b示出了在圖16a中指示的區域的展開視圖；
圖17是功率計系統的一個實施方式的框圖；
圖18至圖20示出了與制動轉子集成的功率計的各個視圖；以及
圖21和圖22示出了與圖18至圖20的制動轉子集成的功率計的分解視圖。
考慮到以下詳細描述，本文中公開的實施方式的其它方面及優點將變得顯而易見，其中類似或相同的結構具有類似或相同的附圖標記。
具體實施方式
應變測量裝置可與自行車功率計的操作電路物理集成。物理集成的應變測量裝置和操作電路結構可導致以較便宜和/或較少資源密集的方式實現功率計部件的構造和/或精確定位。應變測量裝置可直接附接至包含功率計操作電路的物理結構(諸如印刷電路板基板)，從而將應變測量裝置和功率計電路聯接為單個功率計印刷電路板組件。此外，將應變測量裝置固定地附接至印刷電路板使得應變測量裝置在印刷電路板基板的平面中的位置相對于印刷電路板組件的其它部件被固定，這可允許更容易地對準和/或定位應變測量裝置。例如，應變測量裝置的對準可基于印刷電路板的特征部(可以是印刷電路板基板和/或其它印刷電路板部件的特征部)的對準來建立。
功率計可供不同的自行車部件使用，以確定通過該部件的功率傳遞。在一個實施方式中，功率計可與自行車的傳動系組合使用。例如，功率計可與鏈環和/或鏈環載體集成，以測量通過曲柄臂和/或軸、通過鏈環傳動組件而傳遞到傳動系的鏈或帶的功率。功率計還可與傳動系的其它元件(諸如與后輪操作性地聯接的后齒輪或盒、曲柄臂或腳踏和/或后輪轂)集成。
功率計還可與其它部件(諸如自行車的具有盤制動系統的一個或更多個制動轉子)聯接。功率計可被配置成在輪轂附接區段與轉子和/或轉子組件的一個或更多個摩擦表面之間沿徑向布置應變測量裝置。以這種方式布置的應變測量裝置能測量因道路對作用在自行車的前輪和/或后輪上的旋轉力與轉子和/或轉子組件的摩擦表面(在此，動力被耗散為其它形式的能量，諸如熱能)之間的動力耗散所導致的轉子和/或轉子組件的應變。這被認為提供了對制動系統的制動功率或功率耗散的測量。在一個實施方式中，功率計可與轉子和/或轉子組件的載體集成。這樣，一個或更多個應變測量裝置可在轉子載體的扭矩輸入區段與扭矩輸出區段之間沿徑向布置到載體上。例如，一個或更多個應變測量裝置可在徑向內輪轂連接區段與徑向外附接區段之間布置到轉子載體上、布置到環形轉子構件，環形轉子構件包含摩擦或功率耗散表面。
在一個實施方式中，功率計可被配置成用于其中橫跨部件的功率傳遞涉及作為熱能的能量耗散的應用，諸如制動轉子應用。為了適應額外的熱能，和/或其耗散，功率計可包括散熱特征部，諸如肋、翅片或其它特征部。例如，轉子組件可包括載體，并且載體可包括散熱特征部。散熱特征部可布置和/或形成在載體的表面上，有助于將熱能轉移到諸如周圍空氣的周圍環境中。這些特征部耗散熱能，以保持和/或限制轉子組件的溫度而保護功率計的印刷電路板組件。
自行車可使用多個功率計。在一個實施方式中，自行車包括：配置成測量輸入到自行車傳動系的功率的至少一個功率計；以及配置成測量由制動系統耗散的功率的至少一個功率計。例如，第一功率計可與傳動系的至少一個鏈環集成，如本文中所描述的，并且第二功率計和第三功率計可分別與自行車制動系統的前轉子和后轉子集成。來自這三個功率計的值可用于將輸入到自行車的功率量和由制動系統耗散的功率量比較。這些值之間的差可能歸因于自行車的滾動阻力、由于在使用期間圍繞自行車的環境空氣造成的空氣阻力或其它因素。在一個實施方式中，這三個功率計被配置成將測量功率值傳遞到自行車的一個或更多個部件，諸如循環計算機或其它便攜式計算裝置或計算機。例如，這三個功率計可被配置成將代表測量功率的值傳遞到相同的自行車部件、移動計算裝置或計算機。
圖1a至圖1c總體圖示了自行車100，功率計可供自行車100使用。自行車100包括車架38、以可旋轉的方式附接至車架38的前輪79和后輪78以及傳動系70。前制動器92被設置用于制動前輪79，并且后制動器91被設置用于制動后輪78。自行車100的前和/或向前取向由箭頭方向“a”指示。這樣，自行車的向前移動方向由箭頭方向a指示。
圖示的自行車100可以是具有落地式把手22的公路自行車、山地自行車或任何其它類型的自行車。本發明適用于任何類型的自行車，包括完全或部分懸掛的山地自行車及其它自行車，以及具有機械控制(例如線纜、液壓、氣動)的和非機械控制(例如有線、無線)的驅動系統的自行車。
自行車100可包括安裝到把手22的一個或更多個換擋單元26。前部變速器或前部變速機構30(諸如前變速器)可定位在車架38上，諸如定位在與前鏈輪組件34相鄰的座管32上，以實現對前鏈輪或關聯結構的變速。后部變速器或后部變速機構36(諸如后變速器)被安裝到自行車的車架38的構件(諸如安裝件、后部勾爪和/或關聯結構)，到達實現后鏈輪組件41變速的位置。在一些實施方式中，自行車可僅包括前部變速器或僅包括后部變速器。
傳動系70包括鏈72、與曲柄組件74同軸地安裝的前鏈輪組件34以及前部變速機構30(諸如變速器)。傳動系還包括與后輪78同軸地安裝的后鏈輪組件41以及后部變速機構36(諸如后變速器)。
曲柄組件74包括腳踏76、兩個曲柄臂75以及連接兩個曲柄臂75的曲柄軸(未示出)。曲柄組件還可包括其它部件。例如，曲柄組件74還可包括配置成在一個或更多個曲柄臂75與前鏈輪組件34之間轉移扭矩的鏈環載體或輪架(spider)77。在另一實施方式中，曲柄臂75和前鏈輪組件34可按照其它方式(諸如通過直接附接至曲柄軸)以傳遞扭矩的方式聯接。
傳動系70還可包括功率計200。功率計200可被配置成與曲柄組件74聯接，或成為曲柄組件74的一部分。功率計200可與主體(諸如鏈環載體77或轉子載體577)集成，并且可包括布置成圍繞主體的總體環形圖案的一個或更多個應變測量裝置260(諸如應變儀)。應變測量裝置260連接到電路和/或其它傳感器以生成功率信息，功率信息可傳遞到另一自行車部件或外部裝置以進行進一步處理和/或顯示。另選地，功率計200可與鏈環組件34直接聯接，例如不使用鏈環載體77。
功率計200還可以或者另選地包括自行車的其它部件。在諸如圖1b和圖1c所示的一個實施方式中，功率計200可與制動系統集成以測量和/或以其它方式檢測制動功率。例如，功率計200可與盤制動系統的一個或更多個轉子500集成。如圖1b和圖1c中圖示的，盤制動系統可以是具有卡鉗94的系統，卡鉗94被配置成向轉子500施加制動力。使制動轉子500包括功率計可允許用戶確定由制動系統耗散的功率。使制動轉子500包括功率計還可以或者另選地提供向轉子500施加的制動力的指示。
如圖1b中圖示的，自行車100可包括一個或更多個功率計。例如，自行車可具有配置成測量輸入到傳動系70的功率的功率計，并且自行車可具有配置成測量制動力和/或功率耗散的一個或更多個功率計。例如，自行車100可包括與制動轉子500集成的功率計200，制動轉子500被配置在前輪79和后輪78的制動系統中。
另外如圖1c中圖示的，圖示了自行車100。在圖示的實施方式中，自行車100是具有懸掛部件和/或平坦把手的山地自行車。自行車100可包括一個或更多個功率計。例如，自行車可具有配置成測量輸入到傳動系70的功率的功率計，并且自行車可具有配置成測量制動力和/或功率耗散的一個或更多個功率計。例如，自行車100可包括與制動轉子500集成的功率計200，制動轉子500被配置在前輪79和后輪78的制動系統中。
功率計200可包括環形印刷電路板，應變測量裝置直接附接至印刷電路板。例如，應變測量裝置可以是總體上成平面和/或層狀的電阻型應變儀，構造有形成在非導電基板、薄膜、紙或其它材料上的一個或更多個圖案中的導電金屬層。一個或多個導電金屬圖案可由包括箔和/或線材的各種金屬構造形成。一個或多個導電金屬圖案可由任何金屬或金屬合金形成。例如，可使用銅或銅合金，諸如康銅。平面應變測量裝置還可包括配置成連接到印刷電路板的電路的電接觸連接表面。
印刷電路板具有基板，印刷電路板的部件施加到和/或附接至基板。基板可形成印刷電路板的結構和/或形狀。基板可以是可操作為形成印刷電路板部件的底部附接的任何物質。例如，可使用硅、二氧化硅、氧化鋁、藍寶石、鍺、砷化鎵(“gaas”)、硅鍺合金或磷化銦(“inp”)。基板可以是剛性的或柔性的。在一個實施方式中，基板形成環形剛性環。剛性環可以是一個連續基板材料片。在一個實施方式中，基板環具有在其間限定基板范圍的內徑和外徑。在一個實施方式中，基板環具有在其間限定基板范圍的內徑和外徑。在一個實施方式中，基板可定尺寸、成形和/或以其它方式配置成將應變測量裝置相對于自行車部件的主體定位，以測量扭轉應變，諸如因主體的內徑向位置和主體的外徑向位置的相對旋轉差導致的應變。
可使用任何技術來實現與印刷電路板的電路的連接。在一個實施方式中，通過在平面應變測量裝置的電接觸連接表面與印刷電路板的接觸連接表面之間施加導電介質層(諸如焊料)而實現連接，提供與連接到印刷電路板的其它電子部件(諸如處理器、存儲器、其它傳感器和/或其它電氣或電子裝置)的電通信接觸。這樣的連接可直接進行，而不使用中間導電連接器(諸如細長的電引線、線材或其它裝置)。例如，導電介質可由印刷電路板和應變測量裝置的電接觸連接表面界定在相對兩側上。在該示例中，印刷電路板和應變測量裝置的電接觸連接表面可由導電介質大致平行且彼此對置地緊固。此外，如上所述，連接可規定應變測量裝置固定地附接至印刷電路板基板，使得應變測量裝置是固定的并且不能相對于印刷電路板的其它特征部和/或部件在印刷電路板基板的徑向平面中移動。如本文中描述的，印刷電路板可附接至傳動系的主體以形成功率計。這樣的主體可以是具有扭矩輸入區段和扭矩輸出區段的任何主體。例如，諸如鏈環、鏈環載體、曲柄臂、軸和/或腳踏的傳動系部件可作為用于附接印刷電路板或印刷電路板部件的主體。另選地，印刷電路板可單獨作為功率計。
圖2至圖4示出了具有集成的功率計200的自行車傳動系的主體，諸如鏈環載體和/或曲柄臂。自行車傳動系可以是用于圖1a或圖1b的自行車100的傳動系70。圖2示出了傳動系部件的立體圖，圖3示出了傳動系部件的俯視圖，而圖4示出了自行車部件的與圖3對置的仰視圖。在該實施方式中，主體是鏈環載體77或輪架。鏈環載體77可由可操作為在扭矩輸入區段(下面關于圖5至圖9描述的225)與扭矩輸出區段222之間傳遞扭矩和所得的功率的任何材料制成。例如，可使用鋁合金。曲柄臂75被示出為附接至鏈環載體77。曲柄臂75具有腳踏附接區段102，腳踏76可附接至腳踏附接區段102，使得自行車騎手可將腳踏力輸入到自行車傳動系中。這些腳踏力產生扭矩，扭矩導致曲柄臂75及附接的鏈環載體圍繞曲柄或旋轉軸線105旋轉。曲柄臂75具有軸附接特征部108，軸附接特征部108附接至將曲柄臂和布置在自行車的對置側上的腳踏組件連接的軸，以有助于自行車騎手用雙腳踩踏腳踏。軸附接特征部108可以是可操作為轉移扭矩的任何特征部，諸如花鍵接口。這樣，來自任一曲柄臂75的扭矩可經由附接至鏈環載體77的曲柄臂75轉移到鏈環載體77中。曲柄臂75可使用可操作為在曲柄臂75與鏈環載體77的扭矩輸入區段225之間傳遞扭矩的任何技術附接至鏈環載體77。在一個實施方式中，曲柄臂75如美國專利申請出版物2015/0082939中描述地進行連接。
例如，曲柄臂75和鏈環載體77可附接有對應的特征部和不同的扭矩傳遞連接(諸如用螺栓連接)。在該示例中，鏈環載體77被定尺寸并成形為連接到曲柄臂75。第一配對特征部131形成在曲柄臂75和鏈環載體77中的一者上，并且第二配對特征部132形成在曲柄臂75和鏈環載體77中的另一者上，以將鏈環載體定位在曲柄臂上。當第一配對特征部131和第二配對特征部132配對時，間隙133被限定在第一配對特征部131與第二配對特征部132之間。諸如通過螺栓連接的扭矩傳遞聯接件130形成在曲柄臂75和鏈環載體77上，配置成傳遞從曲柄臂75施加到鏈環載體77的基本上所有扭矩。
設置功率計蓋202以保護裝設在主體內和/或主體上的其它功率計部件，諸如下面關于圖9至圖12描述的印刷電路板組件。功率計蓋202可由可操作為提供對功率計200內部部件的保護的任何材料構成。例如，可使用鋁合金。在一個實施方式中，功率計200可采用無線的方式進行信號通信，并且功率計蓋202可由射頻(“rf”)通透的材料(諸如聚碳酸酯或其它材料)制成。另外，蓋212的凸起區段213(如圖18至圖22所示的實施方式中圖示)可被配置成覆蓋功率計的天線和/或其它無線通信裝置，并且凸起區段可設置在rf通透材料中。此外，凸起區段213可由rf通透材料形成，并且蓋的其余部分可由對rf信號具有更高干涉性的材料(諸如金屬或碳纖維復合材料)形成。功率計蓋202可使用任何技術附接至主體，在該實施方式中附接至鏈環載體77。例如，粘合劑可用于附接功率計蓋202。還設置有電源外殼204，以既緊固又保護用于功率計200的電源。在一個實施方式中，電源外殼204包括可移除的電源蓋205，以提供通向電源的通道。扭矩輸出區段222被示出在鏈環載體77上。在顯示的實施方式中，設置在扭矩輸出區段222中的是扭矩輸出構件附接特征部224，諸如多個螺栓孔，其被配置成提供與自行車傳動系的鏈環或其它扭矩傳遞部件的附接。
鏈環載體77包括應變測量區段230，應變測量區段230可包括一個或更多個應變測量特征部232。應變測量特征部232形成到鏈環載體77中而提供對應變測量裝置的定位，以檢測和/或量化由于在扭矩輸入區段225與扭矩輸出區段222之間施加扭矩而造成的鏈環載體77的機械變形。例如，應變測量裝置可以是附接至應變測量特征部232的電阻類型應變儀。
圖5至圖9示出了圖2至圖4的鏈環載體77。圖5圖示了功率計200的鏈環載體77及其它部件的分解視圖。圖6示出了鏈環載體77的立體圖。圖7示出了功率計蓋202被移除時的鏈環載體77的立體圖。圖8示出了功率計蓋202被移除時的鏈環載體77的俯視圖，而圖9示出了電源部件在圖中被隱藏的鏈環載體77的同一俯視圖。如本文中使用的，功率計可包括各種部件。在一個實施方式中，功率計可包括圖5中指示的所有部件。更多或更少的部件可包括在功率計200中。例如，功率計可以是無鏈環載體77的圖5的部件。
如圖5和圖7至圖9所示，鏈環載體77包括空腔207，空腔207被配置成裝設印刷電路板組件250和/或功率計200的其它部件。空腔207可包括對準特征部209，對準特征部209對應于形成在印刷電路板組件250的基板252中的基板對準特征部254。如能在圖9中看到的，其中電源部件在圖中被隱藏，通過這些對準特征部254、209的相關性，印刷電路板組件250可與鏈環載體77適當地對準。其它對準特征部還可使用和/或形成到印刷電路板基板252中。
印刷電路板組件250還包括多個應變測量裝置260，應變測量裝置260附接至印刷電路板組件250的基板252和/或其它部分。應變測量裝置260被配置成提供指示所附接主體的應變的信號。例如關于圖17的功率計系統40描述的，信號可由功率計的電路28解釋并起作用。電路28可被配置成解釋指示應變的信號，并且計算傳遞通過附接主體的對應機械功率。
在顯示的實施方式中，應變測量裝置260附接在形成于基板252中的應變測量裝置附接特征部258處。印刷電路板組件250的其它特征部和/或特性在下面關于圖10至圖12進行討論。
在顯示的實施方式中，應變測量裝置附接特征部258形成空穴或空隙。空隙可在印刷電路板組件250的軸向方向上(諸如沿著旋轉軸線105的方向)提供通向應變測量裝置260的通道。該通道可在將印刷電路板組件250裝設到諸如鏈環載體77的主體中期間使用。例如，為了生成應變測量裝置260的高質量附接，夾具可用于在固化過程中附接至主體。如圖所示，應變測量裝置附接特征部258被配置成允許附接應變測量裝置260，使得應變測量裝置不會突出超過基板252的內徑251。該配置可提供電路實施可用的最大化的基板252表面積，但提供印刷電路板組件的最小總表面積，特別是在環形基板實施中，其中這樣的配置可優化和/或最小化印刷電路板組件裝設的徑向范圍。此外，應變測量裝置附接特征部258可被布置成與扭矩輸出區段222的螺栓孔224周向相關。例如，裝置附接特征部258可沿周向分開角度θ。在一個實施方式中，角度θ可以是10度到20度。在一個實施方式中，應變測量裝置附接特征部的數量匹配應變測量特征部和/或扭矩輸出區段222的螺栓孔224的數量。
如圖所示，應變測量裝置260附接在基板252的徑向內邊緣處。另選地，應變測量裝置260可附接在基板252的徑向外邊緣處，或者附接在基板252的徑向內邊緣與徑向外邊緣之間。
用于功率計200的電源使用接觸結構206和金屬螺釘203既物理連接又電連接。如圖所示，對準特征部209也使用金屬螺釘203提供對用于功率計200的電源的附接。也可在不促進電源附接的情況下設置對準特征部。
圖10至圖12示出了功率計200的印刷電路板組件250。圖10示出了印刷電路板組件250的俯視立體圖。圖11示出了印刷電路板組件250的俯視圖，而圖12示出了印刷電路板組件250的仰視立體圖。印刷電路板組件250包括如下面關于圖17進一步描述的電路28。電路28可涉及一個或更多個處理器20，以及其它電氣和/或電子部件以及額外的傳感器93，諸如加速度計。電路還可包括一個或更多個天線290，作為通信接口90的一部分。用于將印刷電路板組件250與自行車傳動系的主體對準的額外或另選的對準特征部255、256可形成到印刷電路板的基板252中。例如，一個或更多個凹口255可被切割到基板252的內部和/或外部邊緣中。凹口255可被配置成對應于附接有印刷電路板組件250的主體的配套特征部。另外，一個或更多個孔256可形成在基板252中，其可由組裝工具或處理者使用以在特定取向上特定地附接至印刷電路板組件250。然后，工具和/或處理者可與附接有印刷電路板組件的主體對準，使得印刷電路板組件250與主體正確地對準。例如，對準特征部256、255、254可獨立地或組合地使用，以將一個或更多個應變測量裝置260與主體對準。
基板252操作而連接，和/或提供用于印刷電路板組件250的電路及附接部件的結構。基板252可以是柔性的或剛性的。在一個實施方式中，基板252是為印刷電路板組件250提供持久基礎的剛性基板。基板252形成為提供用于印刷電路板組件250的形狀和其它物質。例如，如圖所示，基板252形成為環形構造和/或形狀。這樣的環形形狀有助于圍繞主體的扭矩輸入區段來裝設印刷電路板組件250。
至少一個應變測量裝置260可附接至印刷電路板組件250，使得至少一個應變測量裝置260相對于印刷電路板組件250的至少一個特征部固定在印刷電路板組件250的平面p中。例如，應變測量裝置260可相對于對準特征部254、255、256和/或電路28部件(諸如處理器20)中的一個或更多個被固定。平面p可以是形成為包括基板252的平面。在一個實施方式中，平面p垂直于旋轉軸線105。如上所述，基板252的環形構造以及應變測量裝置260的剛性附接提供了多個應變測量裝置260圍繞環形形狀和扭矩輸入區段的部署。這樣的環形構造還允許應變測量裝置部署在扭矩輸入區段與扭矩輸出區段之間。
圖13、圖14a和圖14b示出了具有與鏈環300集成的功率計200的實施方式。圖13圖示了鏈環300的分解視圖，圖14a示出了功率計蓋202被移除時的鏈環300的立體圖，而圖14b示出了蓋202被移除時的鏈環300的俯視圖。
鏈環300包括印刷電路板組件裝設區段305。鏈環還包括扭矩輸入區段325，扭矩輸入區段325與上文關于鏈環載體77描述的扭矩輸入區段225類似地配置。鏈環300還包括扭矩輸出區段322，扭矩輸出區段322包括多個齒323，齒323被配置成與自行車鏈(諸如關于圖1a和圖1b描述的自行車鏈72)操作性地相互作用，并將扭矩傳遞到自行車鏈。顯示的實施方式還包括功率計200的印刷電路板組件250、功率計蓋202和電源部件204、205。
圖15示出了與圖13、圖14a和圖14b所示實施方式類似的實施方式，但扭矩輸出區段322包括布置成用于傳動系的不同傳動鏈輪的多個齒323a和多個齒323b。
圖18至圖22示出了具有與制動轉子500(例如圖1b的制動轉子)集成的功率計200的實施方式。圖18示出了制動轉子500的立體圖，圖19示出了轉子500的正視圖，圖20示出了轉子500的后視圖，圖21示出了從制動轉子500的前部觀察的分解立體圖，轉子載體577或輪架也被分解以示出功率計200的印刷電路板250，而圖22示出了具有組裝載體577的從制動轉子500的后部觀察的分解立體圖。
制動轉子500包括轉子載體577和附接和/或能附接至轉子載體577的環形轉子結構580。環形轉子結構580包括配置成例如用圖1b的卡鉗94施加制動力的摩擦或制動表面502。環形轉子結構580還包括可包括一個或更多個轉子附接特征部562(諸如具有支撐結構和/或表面的孔564)的轉子附接區段561，一個或更多個轉子附接特征部562被配置成附接至轉子載體577的一個或更多個對應載體附接特征部526。載體附接特征部可包括配置成接收和/或緊固到轉子附接特征部562的對應結構的孔和/或壁或表面。在圖示的實施方式中，環形轉子結構580和轉子載體577使用緊固件540附接，緊固件540可包括諸如螺釘540b和對應螺母540a的緊固件系統。緊固件和附接件的另選形式也是可能的，諸如利用鉚釘、粘合劑、互鎖特征部或其它裝置和/或技術。
轉子附接區段561可包括連接轉子附接特征部562的附接區段環563。載體附接特征部526可包括配置成附接和/或以其它方式聯接到環形轉子結構580的轉子附接特征部562的載體附接表面和載體附接孔528。
環形轉子結構580還可包括位于摩擦表面502與轉子附接特征部562和/或轉子附接區段561之間的臂504或連接器。臂504在徑向方向上延伸。在示出的實施方式中，臂504圍繞著在摩擦表面502與轉子附接特征部562和/或轉子附接區段561之間轉移載荷的環形結構分布。為了解決熱膨脹和收縮以及環形轉子結構580的可能載荷偏轉，臂504可沿徑向延伸，但圍繞結構圓周是傾斜的。
轉子載體577包括扭矩輸入區段525和扭矩輸出區段522。在圖示的實施方式中，扭矩輸入區段525位于轉子載體577的徑向最內部分處，并且扭矩輸出區段522位于轉子載體577的徑向最外部分處。功率計200的印刷電路板250沿徑向布置在扭矩輸入區段525與扭矩輸出區段522之間。扭矩輸出區段522包括載體附接特征部526。類似于本文中描述的鏈環載體，轉子載體577還可包括應變測量區段530。應變測量區段530包括應變測量特征部532，應變測量特征部532被配置成有助于使用功率計200的應變測量裝置260來測量經過應變測量區段530的應變。功率計200的印刷電路板組件250可使用對應于基板對準特征部254的對準特征部509而與應變測量特征部532對準。另外，在該實施方式中，功率計蓋212類似于前述的功率計蓋202，但包括凸起區段或間隙區段213。凸起區段213可被配置成為印刷電路板組件250的電路提供間隙。例如，印刷電路板組件250可包括天線或其它無線通信裝置，其高度延伸超過由蓋212的其余部分提供的間隙。凸起區段213可為該延伸高度提供額外間隙。
轉子載體577還可包括散熱特征部578，諸如肋或其它特征部，散熱特征部578被配置成耗散通過向摩擦表面502施加摩擦力而生成的熱。
在圖18至圖22所示的實施方式中，功率計200與轉子載體集成，類似于本文中描述的功率計200與鏈環載體77的集成。在一個實施方式中，功率計200可與具有集成的載體或沒有載體的制動轉子集成。
圖16a和圖16b圖示了將應變測量裝置260附接至印刷電路板的基板252和主體401的特寫視圖。例如易熔金屬合金(諸如錫、鉛、黃銅或銀基焊料)的一定體積的導電結合材料405被布置在應變測量裝置260的平面的電接觸表面420與電路觸頭422之間，電路觸頭422通信耦合到印刷電路板組件的電路28。一定體積的導電結合材料405涉及至少一種不同體積的導電結合材料，并且電路觸頭422以及/或者基板252和至少一個應變測量裝置260與所述不同體積的導電結合材料405物理接觸。電路觸頭422可嵌入到基板252中。
應變測量裝置260可以是層狀的，并且由多個層形成。基層432可形成為提供附接表面，以附接至主體401和用于應變測量圖案的導電材料427的絕緣基層和/或應變測量裝置260的電接觸表面420。可包括覆蓋層429以覆蓋導電材料427的層。覆蓋層429可能不存在于電接觸表面420的區域中，以空出接觸表面用于電連接。應變測量圖案被布置在附接至主體401的區段441中。在顯示的實施方式中，區段441大致平坦地布置且平行于主體401的相關表面。
應變測量裝置260用附接材料425附接至主體401，附接材料425適當地具有剛性以將主體的變形以可測量的方式傳遞到應變測量裝置260，但還有足夠的彈性以避免由于主體的重復變形而開裂或以其它方式分解。在一個實施方式中，使用粘合劑，諸如氰基丙烯酸酯基粘合劑。還可使用聚酯、苯酚和/或環氧基粘合劑。
印刷電路板組件和/或基板可使用任何技術附接至主體。在顯示的實施方式中，諸如雙面粘合劑帶(例如泡沫粘合劑帶)的材料417可用于將印刷電路板組件緊固到主體401。這樣的附接可提供與印刷電路板組件隔離的主體401的熱變形和機械變形。然而，這樣的附接機構可導致附接有應變測量裝置260的基板252在應變測量裝置260與主體401之間具有顯著的填充空隙。該空隙可填充應變測量裝置附接材料425，然而，該配置可向應變測量裝置260施加應力，這可能會導致應變測量裝置260的導電材料層的翹曲或其它斷裂。
為了幫助減輕該配置問題，應變測量裝置260還可用結構支撐材料415附接至印刷電路板組件的基板252。結構支撐材料415被配置成為應變測量裝置260提供結構剛性，因為裝置會變形而形成與主體401的連接。結構支撐填料或其它結構可由結構支撐材料415形成。結構支撐材料415可被布置成連接到基板252和應變測量裝置260的覆蓋層429。在一個實施方式中，結構支撐材料415在大致正交或垂直取向上保持基板的邊緣和應變測量裝置260的至少一部分。結構支撐材料415可以是可操作為提供所需剛性的任何材料。例如，可使用紫外光固化型粘合劑。
圖17是用于自行車的示例性功率計系統40的框圖。系統40可單獨使用，以與自行車部件或其它裝置通信和/或控制自行車部件或其它裝置。系統40包括電路28，電路28包括至少一個處理器20和存儲器10。在圖示的實施方式中，電路28還包括用戶接口82、應變檢測裝置接口80和通信接口90。電路28還可包括嵌入到基板材料中的部件連接和/或電連接材料。該系統還包括與應變檢測裝置通信接口80通信的至少一個應變檢測裝置260。另外，不同或更少的部件可用于功率計系統40。例如，用戶接口82可不被包括在電路28和/或功率計系統中。另外，部件可組合。在一個實施方式中，功率計系統與自行車的動力傳動系的部件(諸如，例如關于圖2至圖16b描述的鏈環或鏈環載體)集成。
處理器20可包括通用處理器、數字信號處理器、專用集成電路(asic)、現場可編程門陣列(fpga)、模擬電路、數字電路、其組合或其它現在已知或后來開發的處理器。處理器20可以是單個裝置或裝置的組合(諸如通過共享或并行處理)。
電路28可操作為解釋來自一個或更多個應變檢測裝置260的指示所附接主體變形的應變的信號，并且確定在扭矩輸入區段與扭矩輸出區段之間傳遞的對應功率。例如，信號可從應變檢測裝置260到處理器20進行通信，處理器20可在一段時間內將應變的轉換技術應用于橫跨主體傳遞的功率。這樣的轉換技術可涉及使用主體的已知材料特性，諸如主體的彈性模量和已知幾何形狀。導致能由應變檢測裝置260測量的應變量的力的值可從功率計系統的這些或其它特性知曉。例如，這些值或者這些值的指示可存儲在存儲器10上。測量的應變值可由處理器20與這些值匹配，以確定輸入力以及由傳動系主體傳遞的隨時間變化的所得功率。
存儲器10可以是易失性存儲器或非易失性存儲器。存儲器10可包括只讀存儲器(rom)、隨機存取存儲器(ram)、閃速存儲器、電子可擦除程序只讀存儲器(eeprom)或其它類型的存儲器中的一者或多者。存儲器10可從功率計系統40(諸如安全數字(sd)存儲卡)移除。在特定的非限制性示例性實施方式中，計算機可讀介質能包括固態存儲器，諸如存儲卡或容納一個或更多個非易失性只讀存儲器的其它封裝。此外，計算機可讀介質可以是隨機存取存儲器或其它易失性可重寫存儲器。另外，計算機可讀介質能包括磁光或光介質，諸如磁盤或磁帶或其它存儲裝置。因此，本公開被認為包括計算機可讀介質以及可存儲數據或指令的其它等同物和后繼介質中的任何一者或多者。
存儲器10是非暫時性計算機可讀介質并被描述為單種介質。然而，術語“計算機可讀介質”包括單種介質或多種介質(諸如集中式或分布式存儲結構)，和/或可操作為存儲一組或多組指令及其它數據的相關聯緩存。術語“計算機可讀介質”還應包括這樣的任何介質，即：所述介質能夠存儲、編碼或載有一組指令由處理器進行執行，或者導致計算機系統執行本文中公開的方法或操作中的任何一者或多者。
在另選實施方式中，專用硬件實施(諸如專用集成電路)、可編程邏輯陣列及其它硬件裝置能被構造成實施本文中描述的方法中的一者或多者。可包括各個實施方式的設備和系統的應用能廣泛地包括各種電子和計算機系統。本文中描述的一個或更多個實施方式可使用兩個或更多個專門互連的硬件模塊或裝置(其相關控制和數據信號能在各模塊之間并通過各模塊通信)來實施功能，或者作為專用集成電路的部分。因此，本系統涵蓋軟件、固件和硬件實施。
電源84是便攜式電源。電源可涉及例如使用機械發電機、燃料電池裝置、光伏電池或其它發電裝置來生成電力。電源可包括電池，諸如由將存儲的化學能轉化為電能的兩個或更多個電化學電池組成的裝置。電源84可包括多個電池或其它供電裝置的組合。可使用特殊裝配或配置的電池類型或標準電池類型(諸如cr2012、cr2016和/或cr2032)。
通信接口90提供從功率計系統40到自行車的另一部件或外部裝置(諸如移動電話或其它計算裝置)的數據和/或信號通信。通信接口90使用任何可操作連接來通信數據。可操作連接可以是可發送和/或接收信號、物理通信和/或邏輯通信中的一者。可操作連接可包括物理接口、電接口和/或數據接口。通信接口90可被配置成無線地通信，并因此包括一個或更多個天線。通信接口90提供了任何現在已知或后來開發的格式的無線通信。雖然本說明書描述了可參考特定標準和協議在特定實施方式中實施的部件和功能，但是本發明并不限于這樣的標準和協議。例如，互聯網及其它分組交換網絡傳輸的標準(例如，tcp/ip、udp/ip、html、http、https)代表了現有技術的示例。這樣的標準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。可另外或另選地使用
應變檢測裝置接口80提供從一個或更多個應變檢測裝置260到功率計電路28的數據和/或信號通信。接口80使用有線和/或無線通信技術通信。例如，接口80使用系統總線或其它通信技術與應變檢測裝置260通信。應變檢測裝置接口80可包括額外的電氣和/或電子部件，諸如用于檢測、通信和/或以其它方式處理應變檢測裝置260的信號的額外的處理器和/或存儲器。
用戶接口82可以是一個或更多個按鈕、小鍵盤、鍵盤、鼠標、觸控筆、軌跡球、搖桿開關、觸摸板、語音識別電路或用于在用戶與功率計系統40之間通信數據的其它裝置或部件。用戶接口82可以是觸摸屏，其可以是電容的或電阻的。用戶接口82可包括液晶顯示器(“lcd”)面板、發光二極管(“led”)、led屏幕、薄膜晶體管屏幕或另一類型的顯示器。用戶接口82還可包括音頻功能或揚聲器。
在一個實施方式中，用戶接口82包括led指示器。led指示器發光以指示功率計系統的命令或其它動作的輸入。
通信接口90被配置成將數據發送至自行車部件和/或從自行車部件接收數據，諸如控制信號和/或命令，自行車部件諸如是前部變速器30和/或換擋單元26。部件通信接口90使用任何可操作連接來通信數據。可操作連接可以是可發送和/或接收信號、物理通信和/或邏輯通信中的一者。可操作連接可包括物理接口、電接口和/或數據接口。通信接口90提供任何現在已知或后來開發的格式的無線通信。雖然本說明書描述了可參考特定標準和協議在特定實施方式中實施的部件和功能，但是本發明并不限于這樣的標準和協議。例如，互聯網及其它分組交換網絡傳輸的標準(例如，tcp/ip、udp/ip、html、http、https)代表了現有技術的示例。這樣的標準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，具有本文中公開的相同或類似功能的替換標準和協議被認為其等同物。
根據本公開的各個實施方式，本文中描述的方法可用能由計算機系統(諸如電路28)執行的軟件程序來實施。此外，在示例性的非限制實施方式中，實施能包括分布式處理、部件/對象分布式處理和并行處理。另選地，虛擬計算機系統處理能被構造成實施如本文中描述的一個或更多個方法或功能性。
計算機程序(也被稱為程序、軟件、軟件應用程序、腳本或代碼)能以任何形式的編程語言編寫，包括編譯或解釋語言，并且能以任何形式部署，包括作為獨立程序或者作為模塊、部件、子例程或適用于計算環境的其它單元。計算機程序不一定對應于文件系統中的文件。程序能存儲在保存其它程序或數據的文件的一部分(例如，存儲在標記語言文檔中的一個或更多個腳本)中，存儲在專用于所討論程序的單個文件中，或者存儲在多個協調文件(例如，存儲一個或更多個模塊、子程序或代碼各部分的文件)中。計算機程序能被部署成在一個計算機或位于一個站點處或橫跨多個站點分布且由通信網絡互連的多個計算機上執行。
在本說明書中描述的過程和邏輯流程能由一個或更多個可編程處理器(執行一個或更多個計算機程序)執行，以通過對輸入數據進行操作以及生成輸出來執行功能。過程和邏輯流程還能由專用邏輯電路(例如，fpga(現場可編程門陣列)或asic(專用集成電路))執行，并且設備也能實施為專用邏輯電路(例如，fpga(現場可編程門陣列)或asic(專用集成電路))。
如本申請中使用的，術語“電路”是指以下所有內容：(a)僅硬件電路實施(諸如僅模擬電路和/或數字電路中的實施)；以及(b)電路和軟件(和/或固件)的組合，諸如(如適用于)：(i)處理器的組合或(ii)處理器/軟件(包括數字信號處理器)、軟件和存儲器的一起工作以導致設備(諸如移動電話或服務器)執行各種功能的部分；以及(c)電路，諸如微處理器或微處理器的需要軟件或固件進行操作的部分，即使軟件或固件非物理存在亦如此。
“電路”的這種定義適用于該術語在本申請(包括在任何權利要求中)中的所有用途。作為另一示例，如本申請中使用的，術語“電路”還將覆蓋僅僅處理器(或多個處理器)或處理器各部分及其附帶軟件和/或固件以及其它電子部件的實施。術語“電路”還將覆蓋(例如并且在適用于特定權利要求要素的情況下)用于移動計算裝置的基帶集成電路或應用處理器集成電路，或服務器、蜂窩網絡裝置或其它網絡裝置中的類似集成電路。
通過舉例的方式，適于執行計算機程序的處理器包括通用和專用微處理器兩者，以及任何種類的數字計算機中的任何一個或更多個處理器。總體而言，處理器從只讀存儲器或隨機存取存儲器或從兩者接收指令和數據。計算機的基本元件是用于執行指令的處理器以及用于存儲指令和數據的一個或更多個存儲裝置。總體而言，計算機還包括或者操作性地聯接為從中接收數據或將數據轉移到(或既從中接收數據又將數據轉移到)用于存儲數據的一個或更多個大容量存儲裝置，例如，磁盤，磁光盤或光盤。然而，計算機不需要具有這樣的裝置。而且，計算機能嵌入另一裝置，例如(僅舉幾個例子)移動電話、個人數字助理(pda)、移動音頻播放器、全球定位系統(gps)接收器或功率計系統40。適于存儲計算機程序指令和數據的計算機可讀介質包括所有形式的非易失性存儲器、介質和存儲裝置，包括(通過舉例的方式)：半導體存儲裝置，例如，eprom、eeprom和閃速存儲裝置；磁盤，例如，內部硬盤或可移除盤；磁光盤；以及cdrom和dvd-rom盤。處理器和存儲器能由專用邏輯電路補充，或者并入專用邏輯電路。
在一個實施方式中，一種用于自行車的功率計包括主體，所述主體包括扭矩輸入區段和扭矩輸出區段，所述主體被配置成在所述扭矩輸入區段與所述扭矩輸出區段之間傳遞功率。所述功率計還包括印刷電路板。所述印刷電路板包括：基板；附接至所述基板的至少一個應變測量裝置，所述至少一個應變測量裝置被配置成提供指示在所述主體中檢測到的應變的信號；以及嵌入到所述基板中的電路，所述電路被配置用于解釋所述信號并且確定在所述扭矩輸入區段與所述扭矩輸出區段之間傳遞的對應功率。在一個實施方式中，所述至少一個應變測量裝置可附接至所述基板，使得所述至少一個應變測量裝置相對于所述印刷電路板的至少一個特征部在所述印刷電路板的平面中被固定。在一個實施方式中，所述特征部形成在所述基板中。在一個實施方式中，所述至少一個應變測量裝置可以是箔或線材類型的電應變儀。在一個實施方式中，所述扭矩輸出區段可包括齒。在一個實施方式中，所述扭矩輸出區段可包括鏈環附接特征部。在一個實施方式中，所述至少一個應變測量裝置可包括平面的電接觸表面，并且所述印刷電路板可被配置成使得所述應變測量裝置的平面的電接觸表面被布置成面對所述印刷電路板的電路觸點，所述印刷電路板的所述電路觸點通信地耦合到所述應變測量裝置的平面的電接觸表面和所述印刷電路板的所述電路這兩者。在一個實施方式中，所述至少一個應變測量裝置可用一定體積的導電結合材料通信地耦合到所述印刷電路板的所述電路。在一個實施方式中，所述導電結合材料可以是易熔的金屬合金。在一個實施方式中，所述一定體積的導電結合材料可包括至少一個不同體積的導電結合材料，并且所述印刷電路板和所述至少一個應變測量裝置這兩者均與所述不同體積的導電結合材料物理接觸。在一個實施方式中，所述至少一個應變測量裝置可用粘合劑附接至所述主體。在一個實施方式中，附接至所述印刷電路板的所述至少一個應變測量裝置可包括結構支撐材料。在一個實施方式中，所述結構支撐材料可被布置在所述基板的邊緣和所述至少一個應變測量裝置的表面這兩者上。在一個實施方式中，所述邊緣和所述表面彼此大致正交地取向。在一個實施方式中，所述基板可具有環形構造并且圍繞所述扭矩輸入區段布置在所述主體中。在一個實施方式中，所述至少一個應變測量裝置可包括圍繞所述扭矩輸入區段布置的多個應變測量裝置。在一個實施方式中，所述多個應變測量裝置可被布置成與所述主體的應變測量特征部對準。在一個實施方式中，所述基板包括至少一個應變測量裝置附接特征部，并且所述至少一個應變測量裝置可被布置在所述基板中以與所述至少一個應變測量裝置附接特征部對準。在一個實施方式中，所述應變測量裝置附接特征部可包括形成在所述基板中的至少一個空穴。在一個實施方式中，所述空穴被配置成在所述印刷電路板的軸向方向上提供通向所述至少一個應變測量裝置的通道。在一個實施方式中，所述主體進一步可包括位于所述扭矩輸出區段中且配置成附接至鏈環的螺栓孔，并且所述應變測量裝置附接特征部被布置成與所述螺栓孔相關。在一個實施方式中，所述功率計可包括相同數量的應變測量特征部和螺栓孔。在一個實施方式中，所述電路可進一步被配置成無線地傳輸指示所確定功率的第二信號。
在一個實施方式中，一種制動轉子包括轉子載體，所述轉子載體具有扭矩輸入區段和扭矩輸出區段。所述制動轉子還包括印刷電路板，所述印刷電路板包括：基板；至少一個應變測量裝置，所述至少一個應變測量裝置被配置成提供指示在所述轉子載體中檢測到的應變的信號；以及附接至所述基板的電路，所述電路被配置用于解釋所述信號并且確定在所述扭矩輸入區段與所述扭矩輸出區段之間傳遞的對應功率。所述制動轉子還包括環形轉子結構，所述環形轉子結構附接至所述轉子載體的所述扭矩輸出區段并且具有至少一個摩擦表面，所述至少一個摩擦表面被配置用于生成摩擦以耗散在所述載體的所述扭矩輸入區段處提供的功率。所述載體還可包括散熱特征部。
本文中描述的實施方式的圖示旨在提供對各個實施方式的結構的總體理解。圖示并非旨在完整地描述利用本文中描述的結構或方法的設備和系統的所有元件和特征部。在閱讀本公開之后，許多其它實施方式可能對本領域技術人員是顯而易見的。其它實施方式可被利用并從本公開導出，使得可在不脫離本公開的范圍的情況下做出結構和邏輯的替換和改變。另外，圖示僅僅是代表性的，并且可能不會按比例繪制。圖示內的某些比例可能被夸大，而其它比例可能被最小化。因此，本公開和附圖被認為是說明性的而非限制性的。
雖然本說明書包含許多細節，但是這些細節不應當被解釋為限制本發明或可要求保護的范圍，而是作為本發明的特定實施方式的特有特征部的描述。本說明書中在單獨實施方式的背景下描述的某些特征部也能在單個實施方式中組合地實施。相反，在單個實施方式的背景下描述的各種特征部也能在多個實施方式中分開地實施或以任何合適的子組合實施。而且，雖然特征部可能在上文描述為以某些組合作用，甚至最初要求這樣保護，但是要求保護的組合的一個或更多個特征部能在一些情況下從組合去除，并且要求保護的組合可能涉及子組合或子組合的變化。
類似地，雖然操作和/或動作已在附圖中描繪并在本文中以特定的順序描述，但是這不應當被理解為要求以示出的特定順序或者以連續的順序執行這樣的操作，或者執行所有圖示的操作，以實現期望的結果。在某些情況下，多任務和并行處理可能是有利的。而且，上述實施方式中的各種系統部件的分離不應當被理解為在所有實施方式中都要求這樣的分離，并且應當理解任何描述的程序部件和系統通常能在單個軟件產品中集成在一起或者封裝為多個軟件產品。
本公開的一個或更多個實施方式可在本文中單獨地和/或共同地由術語“發明”表示，這僅僅是為了方便起見，而非旨在將本申請的范圍自愿地限制于任何特定發明或發明構思。而且，雖然具體實施方式已被圖示并在本文中描述，但是應當認識到，設計為實現相同或類似目的的任何后續布置可代替示出的具體實施方式。本公開旨在覆蓋各個實施方式的任何所有后續的適應或變化。上述實施方式的組合以及其它實施方式沒有在本文中具體描述，對本領域技術人員在閱讀描述之后是顯而易見的。
提供本公開的摘要使之與美國聯邦法規37章第1條72款(b)項符合并且提交的理由是將不用于解釋或限制權利要求書的范圍或含義。另外，在前述詳細描述中，出于簡化本公開的目的，各種特征部可分組在一起或在單個實施方式中描述。本公開不應被解釋為反映要求保護的實施方式需要比每個權利要求中明確列舉更多的特征部的意圖。相反，如所附權利要求反映的，本主題可能涉及少于任何公開實施方式的所有特征部。從而，所附權利要求被并入詳細描述中，每個權利要求均自行作為限定單獨要求保護的主題。
前述詳細描述旨在被認為是說明性的而非限制性的，并且應理解包括所有等同物的所附權利要求旨在限定本發明的范圍。除非另有陳述，否則權利要求書不應當視為限于描述的順序或要素。因此，落入所附權利要求及其等同物的范圍和精神內的所有實施方式都被本發明要求保護。
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