CN103687784A - 用于自行车改进的设备、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有锥形驱动连接机构的自行车。所述自行车包括框架、可旋转地连接到框架的曲柄和可循转地连接到框架的从动轮。曲柄包括曲柄臂和可旋转地连接到框架且不可旋转地连接到曲柄臂的曲柄轴。曲柄轴包括与曲柄臂相接合的曲柄配合面。曲柄轴的直径在横向上沿着曲柄配合面的至少一部分持续减小。曲柄臂包括与曲柄配合面相接合的曲柄孔。曲柄孔的至少一部分具有在横向上持续减小的直径。曲柄孔锥形部的至少一部分具有与曲柄轴锥形部的至少一部分的锥度比和直径相对应的锥度比和直径。

Description

用于自行车改进的设备、系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年3月15日申请的名称为“APPARATUS，SYSTEM，AND METHOD FOR CYCLE IMPROVEMENTS”的美国专利申请第13/048,860号(代理人申请案编号1006.2.1)的优先权，该申请在此通过引用并入本文并成为本说明书的一部分。

背景技术

自行车的几个部件已经变得标准化，并且这些标准已经从传统的自行车延伸到锻炼用固定自行车。具体地，驱动机构被非常标准地定向。锻炼自行车和传统的自行车两者中通常使用的一个标准是踏板与曲柄的连接机构。踏板使用9/16″直径的20 TPI螺丝几乎通用地连接到曲柄。螺丝在左侧踏板也反向以防止踏板在使用下松脱。另一组标准通常用在底托架与曲柄的连接机构中。曲柄使用几个已知标准中的一个连接到底托架。通常，曲柄/底托架连接机构使用锁销连接机构、方形丝锥或花键连接结构。现有的连接装置昂贵且难以机械加工，并且现有的连接装置还没有均匀地分布传送的负载。在底托架/曲柄连接机构的情况下，负载通常为集中在开口销、方形丝锥或花键的边缘处的线负载。在踏板/曲柄连接机构的情况下，螺丝在安装期间通常松掉或损坏(例如由于螺纹错扣)。

先前连接驱动机构的部件所使用的标准历史上已经合理地作用，但是近期变化已经使得所述标准的使用有问题。首先，骑乘者已经变得更重和/或更强壮。骑乘者因此能够将更大的负载施加到驱动机构的部件，并且该增加的负载导致增加故障率。另外，锻炼用固定自行车的出现和增加的使用已经对驱动机构部件的耐用性引入新的要求水平。锻炼用固定自行车通常每天由非常强壮的骑乘者使用几个小时。现有部件的负载和使用时间的增加可能超过这些部件的设计负载。

另外，施加在这些部件上的负载的量的可靠且精确的判定已经成为难题。锻炼自行车的使用者具体地需要指示使用自行车时施加的负载的量。在过去，尝试测量负载取决于测量制动器的位置的机械指示器或者复杂、笨重的电传感器。这些传感器已经被证明难以校准且不可靠。

锻炼自行车经常遇到的另一个问题是框架弯曲。由于强壮的骑乘者在锻炼自行车上施加高负载水平，自行车的框架可能会弯曲。框架弯曲会导致自行车不可预测或不一致的性能，并且可能最终导致框架损坏。过去的一些锻炼自行车由于在自行车的后支撑与自行车的前支撑之间具有地板水平连接机构而面临该问题。该地板水平连接机构具有占据额外占地面积并降低自行车的美感的缺点。

自行车中遇到的另一个问题是链条拉紧。随着时间的过去，自行车中的链条传导的力使得链条拉紧。随着链条变得越来越长，链条相对于链轮的位置会变得不同步。另外，变松的链条可能跳离链轮中的一个。这类现象使得自行车不能使用直到修理好为止。在通常的自行车中，链轮中的一个的位置被周期性地调节以解决链条拉紧。

自行车使用者遇到的又一个问题是适当的定位和对准自行车座。骑乘者越高，通常需要自行车座处于相对越高的位置。一些骑乘者更喜欢自行车座相对于自行车的其余部分不同角度。在通常的自行车中，自行车座的高度和角度可调节，但是调节是相对麻烦的过程。当所述的自行车属于通常使用自行车的一个人时，这个人可以投入必需的时间使用现有方法将自行车座的高度和角度调节到期望位置。当所述的自行车是锻炼自行车时，每天可能有多个骑乘者使用自行车；对于每一个使用者使用传统方法对自行车座进行高度和角度调节是不切实际的。

发明内容

说明系统的实施例。在一个实施例中，所述系统为自行车。自行车包括框架、可旋转地连接到框架的曲柄和可旋转地连接到框架的从动轮。曲柄包括曲柄臂和可旋转地连接到框架且不可旋转地连接到曲柄臂的曲柄轴。曲柄轴包括与曲柄臂接合的曲柄配合面。曲柄轴的直径在横向上沿着曲柄配合面的至少一部分持续减小。曲柄臂包括与曲柄配合面接合的曲柄孔。曲柄孔的至少一部分具有在横向上持续减小的直径。曲柄孔锥形部的至少一部分具有与曲柄轴锥形部的至少一部分的锥度比和直径相对应的锥度比和直径。还说明了系统的其它实施例。

还说明另一个系统的实施例。在一个实施例中，所述系统为自行车。自行车包括框架、可旋转地连接到框架的曲柄、可旋转地连接到曲柄的踏板和可旋转地连接到框架并与可旋转曲柄可操作的通信的从动轮。踏板包括踏板主体和可旋转地连接到踏板主体且不可旋转地连接到曲柄的曲柄臂的踏板轴。踏板轴包括与曲柄臂接合的踏板配合面。踏板轴的直径在中间方向上沿着踏板配合面的至少一部分持续减小。曲柄臂包括与踏板配合面接合的踏板孔。踏板孔的至少一部分具有在中间方向上持续减小的直径以形成踏板孔锥形部。踏板孔锥形部的至少一部分具有与踏板轴锥形部的至少一部分的锥度比和直径相对应的锥度比和直径。还说明了系统的其它实施例。

还说明了设备的实施例。在一个实施例中，设备为自行车。自行车包括具有车架下舌和叉架的框架、可旋转地连接到框架的曲柄、以及可旋转地连接到叉架并通过延伸的柔性构件与可旋转曲柄可操作的通信的从动轮。自行车还包括框架加强杆，所述框架加强杆连接到车架下舌和叉架并由所述延伸的柔性构件包围。

在一些实施例中，自行车包括滑轮，所述滑轮可旋转地地连接到框架加强杆。滑轮在该滑轮的相对侧与延伸的柔性构件接触。滑轮为相对于框架加强杆偏压的弹簧。

在特定实施例中，自行车包括正切于从动轮定位的刹车片、连接到框架的可调节致动器、和对由从动轮施加到刹车片的切向力作出反应的传感器系统。可调节致动器将刹车片移动到从动轮并在从动轮与刹车片之间施加法向力。传感器系统包括连杆和力传感器，所述连杆以该连杆的第一端部连接到刹车片，力传感器在连杆的第二端部处连接到车架下舌和连杆。切向力通过连杆作用于传感器，传感器提供与反作用载荷成比例的电输出。

在一些实施例中，自行车包括可操作地连接到从动轮以检测从动轮的旋转速度的RPM传感器和与力传感器和RPM传感器通信的计算机。计算机从力传感器和RPM传感器收集数据以将数据与使用者做出的功相关联。在一些实施例中，自行车还包括可操作地连接到从动轮并与计算机电通信的发电机，使得从动轮的旋转产生用于给计算机提供电力的电力。

还说明了设备的其它实施例。

还说明了方法的实施例。在一个实施例中，所述方法为用于组装自行车的方法。所述方法包括提供框架、曲柄、从动轮和踏板。所述方法中提供的曲柄包括具有锥形部的曲柄轴和具有锥形曲柄孔的曲柄臂。所述方法中提供的踏板包括具有锥形部的踏板轴，曲柄臂包括锥形踏板孔。所述方法还包括将曲柄孔与曲柄轴对准。在一些实施例中，所述方法包括将曲柄臂压到曲柄轴上，使得曲柄孔和曲柄轴过盈接触。所述方法还可以包括将踏板孔与踏板轴对准。在一个实施例中，所述方法包括将踏板压到曲柄臂上，使得踏板孔和踏板轴过盈接触。还说明了所述方法的其它实施例。

本发明的实施例的其它方面和优点将从以下结合附图的详细说明变得清楚，所述详细说明仅作为本发明实施例的原理的示例。

附图说明

图1A示出了自行车的一个实施例的立体图；

图1B示出了自行车的另一个实施例的立体图；

图2示出了图1A的曲柄的一个实施例的立体图；

图3A示出了图2的曲柄轴的一个实施例的立体图；

图3B示出了图2的曲柄轴的一个实施例的切开前视图；

图4A示出了图2的曲柄臂的一个实施例的侧视图；

图4B示出了图2的曲柄臂的一个实施例的前视横截面图；

图4C示出了图2的曲柄臂的一个实施例的前视横截面图的一部分；

图5示出了图2的曲柄的一个实施例的后视横截面图；

图6示出了图1A的曲柄的另一个实施例的立体图；

图7A示出了图6的踏板轴的一个实施例的切开后视图；

图7B示出了组装的踏板/曲柄臂连接机构的切开后视图；

图8示出了具有力测量系统的自行车的一个实施例的立体图；

图9示出了图8的力测量系统的一个实施例的侧视图；

图10示出了图8的力测量传感器的一个实施例的立体图；

图11为说明图8的计算机的一个实施例的方框图；

图12示出了具有发电系统的自行车的一个实施例的立体图；

图13示出了具有框架加强杆和紧链器的自行车的一个实施例的立体图；

图14示出了图13的框架加强杆的一个实施例的立体图；

图15示出了图13的拉紧器的一个实施例的侧视图；

图16示出了自行车座角度调节系统的一个实施例的立体图；

图17示出了座椅支柱快速释放装置的一个实施例的侧视图；以及

图18示出了显示用于组装具有一个或多个锥形连接部的自行车驱动部件的方法的一个实施例的流程图。

相同的附图标记在说明书通篇之中可以用来表示相同的元件。

具体实施方式

在以下的说明中提供各种实施例的具体细节。然而，一些实施例也可以在少于所有具体细节的情况下来实施。在其它情况下，为了简洁和清楚，将不再以使本发明各个实施例能够实现更多的细节来进行说明。

虽然在此说明许多实施例，但是至少一些所述实施例提供用于自行车的驱动机构部件的锥形连接机构、提供用于自行车的力和动力测量系统、提供用于减少框架弯曲的框架加强杆和提供用于紧链器的安装位置、提供用于驱动构件的拉紧装置、提供自行车座角度调节机构或者提供自行车座高度调节机构。

在此使用的术语“侧向”表示远离将自行车分成左右两半的中心面的方向。在此使用的术语“中间”表示朝向将自行车分成左右两半的中心面的方向。

图1A示出了自行车100A的一个实施例的立体图。自行车100A包括框架102、曲柄104和从动轮106。在说明的实施例中，自行车100A是锻炼用固定自行车。

在一个实施例中，框架102是用于支撑自行车100A的其它部件的结构。框架102可以包括用于所述其它部件的连接结构，包括一个或多个悬架、回落装置(droupout)、孔和狭槽。在一些实施例中，框架102包括一个或多个管。所述管可以为任何横截面形状，包括但不限于圆形、椭圆形、D形或多边形。在一些实施例中，框架102包括具有不规则形状的横截面的部件。

框架可以包括坚固且刚性强到在使用期间足以支撑自行车100A的部件的任何材料。例如，框架可以具有包括但不限于钢、铝、钛、镁或聚合母体中的碳纤维的材料。此外，框架可以包括任何已知的合金或材料组合。

在一个实施例中，曲柄104可旋转地连接到框架102。曲柄104使用本领域所公知的任何轴承可以连接到框架102。在下面将关于图2更详细地说明曲柄104。

在特定实施例中，曲柄104可操作地连接到从动轮106。曲柄104可以使用本领域所公知的任何可操作连接机构可操作地连接到从动轮106。例如，曲柄104可以使用链条、带、线缆、轴、齿轮或齿轮系可操作地连接到从动轮106。

在一个实施例中，曲柄104可操作地连接到从动轮106，以使从动轮106响应于曲柄104的旋转而旋转。在一些实施例中，曲柄104与从动轮106之间的可操作连接机构使从动轮106沿着与曲柄104相同的方向旋转。在可选的实施例中，曲柄104与从动轮106之间的可操作连接机构使从动轮106沿着与曲柄104相反的方向旋转。

从动轮106可以为能够响应于曲柄104的旋转而旋转的任何类型的轮子。例如，从动轮106可以为飞轮。飞轮可以为通过框架102悬挂的金属轮。

图1B示出了自行车100B的另一个实施例的立体图。自行车100B包括框架112、曲柄114和从动轮116。在所示实施例中，自行车100B是山地自行车。在可选实施例中，自行车100B可以为任何类型的自行车，包括但不限于公路自行车、混合式自行车或BMX自行车。

在一个实施例中，框架112是用于支撑自行车100B的其它部件的结构。框架112可以包括用于所述其它部件的连接结构，包括一个或多个悬架、回落装置、孔和狭槽。在一些实施例中，框架112包括一个或多个管。所述管可以为任何横截面形状，包括但不限于圆形、椭圆形、D形或多边形。在一些实施例中，框架112包括具有不规则形状的横截面的部件。

框架可以包括坚固且刚性强到在使用期间足以支撑自行车100B的部件的任何材料。例如，框架112可以具有包括但不限于钢、铝、钛、镁或聚合母体中的碳纤维的材料。此外，框架112可以包括任何已知的合金或材料组合。

在一个实施例中，曲柄114可旋转地连接到框架112。曲柄114可以使用本领域所公知的任何轴承连接到框架112。在特定的实施例中，曲柄114可操作地连接到从动轮116。曲柄114可以使用本领域所公知的任何可操作连接机构可操作地连接到从动轮116。例如，曲柄114可以使用链条、带、线缆、轴、齿轮或齿轮系可操作地连接到从动轮。

在一个实施例中，曲柄114可操作地连接到从动轮116，以使从动轮106响应于曲柄114的旋转而旋转。在一些实施例中，曲柄114与从动轮116之间的可操作连接使从动轮116沿与曲柄114相同的方向旋转。

从动轮116可以为能够响应于曲柄114的旋转而旋转的任何类型的轮子。例如，从动轮116可以包括轮毂、一个或多个轮辐、轮圈和轮胎。从动轮116可以以轮毂固定到框架112。

图2示出了图1A的曲柄104的一个实施例的立体图。曲柄104包括曲柄轴202和曲柄臂204。曲柄104从使用者接收力输入，将所述力输入转化成旋转，并将所述力传送到自行车100A的其它部件。

在一个实施例中，曲柄轴202可相对于框架102旋转。曲柄轴202可以由一个或多个轴承(未示出)支撑并与曲柄臂204连接。在一个实施例中，曲柄轴204相对于框架102和相对的曲柄臂定位曲柄臂204。曲柄轴202可以将旋转传送到链环206。

曲柄轴202可以包括能够承受由曲柄轴202传送的力的任何材料。例如，曲柄轴202可以包括的材料为包括但不限于钢、铝、钛、镁和合金或其它组成物。在一个实施例中，曲柄轴202是锻造的JIS G4051 S15C碳钢。

在一个实施例中，曲柄臂204可连接到曲柄轴202。曲柄臂204可以不可旋转地连接到曲柄轴202，使得曲柄臂204的旋转使得曲柄轴202旋转。曲柄臂204将施加到曲柄臂204的力传送到轴202和/或链环206。

曲柄臂204可以包括能够承受由曲柄臂204传送的力的任何材料。例如，曲柄臂204可以包括的材料为包括但不限于钢、铝、钛、镁和合金或其它组成物。在一个实施例中，曲柄臂204是锻造的JIS G4051 S15C碳钢。

在一些实施例中，曲柄104包括第二曲柄臂208。第二曲柄臂208可以与曲柄臂204相似。在一些实施例中，第二曲柄臂208可移除地连接到曲柄轴202。第二曲柄臂208可以包括与关于曲柄臂204所述的结构相似的结构，并且以与在此关于曲柄臂204所述的方式相似的方式可连接到曲柄轴202。在可选的实施例中，第二曲柄臂208永久地固定到曲柄轴202或者与曲柄轴202一体形成。

在一些实施例中，曲柄104包括用于辅助曲柄臂204相对于曲柄轴202对准的定位销210。定位销210可以对准一个或多个键槽(在下面关于图3A和4B说明)，以在曲柄臂204安装或连接到曲柄轴202期间对准曲柄臂204。

在一个实施例中，曲柄臂204通过紧固件212保持在曲柄轴202上。紧固件212可以为能够相对于曲柄轴202保持曲柄臂204在适当位置的任何类型的紧固件。例如，紧固件212可以为螺纹接合到曲柄轴202中的螺纹孔(在下面关于图3A说明)中的螺栓。在该示例中，螺栓的头部接合曲柄臂204上的表面。在另一个示例中，紧固件212可以为卡环。

图3A示出了图2的曲柄轴202的一个实施例的立体图。曲柄轴202包括曲柄轴主体302和曲柄配合面304。轴202相对于框架102使曲柄臂204和第二曲柄臂208彼此对准，并且将来自曲柄臂204的旋转传送到链环206。

曲柄轴主体302包括接触轴承的一个或多个支承面。曲柄轴主体302横向延伸到一个或多个曲柄配合面304。在一个实施例中，曲柄轴主体302和一个或多个曲柄配合面304为一个曲柄轴202的一部分。

在一个实施例中，曲柄配合面304是与曲柄臂204上的相应表面配合的表面。曲柄轴202的曲柄配合面304移动所沿着的部分沿着曲柄配合面304的横向长度的至少一部分具有基本上为圆形的横截面。在一个实施例中，轴202沿着曲柄配合面304的整个横向长度具有基本上为圆形的横截面。在特定的实施例中，曲柄配合面304包括锥度，使得曲柄轴202的直径在横向上沿着曲柄配合面304的至少一部分减小。在一个实施例中，曲柄轴202的直径在横向上沿着曲柄配合面304的整个横向长度减小。

在一些实施例中，曲柄配合面304没有花键且整体不是在一个平面。在一个实施例中，曲柄配合面304基本上平滑。曲柄配合面304可以包括曲柄轴键槽306，以辅助曲柄臂204相对于曲柄轴202对准。在一些实施例中，曲柄轴键槽306被构造成容纳定位销210。

在一些实施例中，曲柄轴202包括在曲柄轴202的横向端部处的带螺纹的曲柄轴孔308。曲柄轴孔308可以与曲柄轴202共享共用轴线。曲柄轴孔308容纳用于将曲柄臂204保持在曲柄轴202上的紧固件212。

图3B示出了图2的曲柄轴202的一个实施例的切开前视图。曲柄轴202包括曲柄配合面304。在一个实施例中，曲柄配合面304包括曲柄轴锥形部310。

在一些实施例中，曲柄轴锥形部310包括大直径312、小直径314和锥形长度316。大直径312是曲柄轴202在曲柄轴锥形部310的中间边界处的直径。小直径312是曲柄轴202在曲柄轴锥形部310的横向端部处的直径。锥形长度316是曲柄轴锥形部310的横向长度。在一个实施例中，大直径大约22.0mm。在一些实施例中，大直径至少为22.0mm。

在一些实施例中，曲柄轴锥形部310包括曲柄轴202的直径在大直径312与小直径314之间连续减小部分。曲柄轴202在大直径312与小直径314之间的直径的减小率或者“锥度比”可以恒定。

沿着曲柄轴锥形部310的锥度比可以以直径每单位锥形长度减少的单位来测量。在锥度比恒定的情况下，锥度比可以表示为大直径312减去小直径314再除以锥形长度316。锥度比还可以表示为“锥度”，所述锥度为每单位直径变化的锥形长度的单位的标准化比率。

锥度比可以遵照机用锥度的一个或多个标准。机用锥度标准限定已经提供锥柄与具有匹配锥度的夹头之间的扭矩传递的锥形表面的形状。机用锥度通过横跨锥柄与相应地锥形夹头之间的配合面的摩擦来提供扭矩传递。这类扭矩传递不会遭受与传统的方形丝锥和花键曲柄连接有关的线负载和力集中。机用锥度已经传统地用于保护机床中的钻头。

机用锥度标准的示例包括但不限于莫氏锥度(Morse tapers)、布朗沙普锥度(Brown&Sharp tapers)、雅各布锥度(Jacobs tapers)、贾诺锥度(Jarno taper)、R8锥度和NMTB锥度。表1-5在下面说明具有相应的锥度比的多个标准机用锥度。在曲柄轴202的实施例中，曲柄轴锥形部310可以位如下所述的标准机用锥度比中的任何一个，或者在下面的机用锥度比所限定的范围之内。表1说明标准莫氏锥度比，表2说明布朗沙普锥度比，表3说明雅各布锥度比。

表1如表1中所示，莫氏锥度比范围从0.049883到0.052626。在一些实施例中，曲柄轴锥形部310的锥度比可以为所列莫氏锥度比中的任何一个，或者为0.0490与0.0530之间的任何锥度比。在一些实施例中，曲柄轴锥形部310的大直径312可以为所列莫氏锥度大直径中的任何一个，或者为9mm与84mm之间的任何长度。在特定实施例中，曲柄轴锥形部310的锥形长度316可以为所列莫氏锥度长度中的任何一个，任何为45mm与255mm之间的任何长度。

表2如表2中所示，布朗沙普锥度比范围从0.041642到0.043008。在一些实施例中，曲柄轴锥形部310的锥度比可以为所列布朗沙普锥度比中的任何一个，或者为0.0410与0.0435之间的任何锥度比。在一些实施例中，曲柄轴锥形部310的大直径312可以为所列布朗沙普锥度大直径中的任何一个，或者为0.23英寸与3.5英寸之间的任何直径。在特定实施例中，曲柄轴锥形部310的锥形长度316可以为所列布朗沙普锥形长度中的任何一个，或者为0.94英寸与10.25英寸之间的任何长度。

表3如表3中所示，雅各布锥度比范围从0.049254到0.081422。在一些实施例中，曲柄轴锥形部310的锥度比可以为所列雅各布锥度比中的任何一个，或者为0.0490与0.0820之间的任何锥度比。在一些实施例中，曲柄轴锥形部310的大直径312可以为所列雅各布锥形大直径中的任何一个，或者为6.3mm与36mm之间的任何直径。在特定实施例中，曲柄轴锥形部310的锥形长度316可以为所列雅各布锥形长度中的任何一个，或者为11mm与50mm之间的任何长度。

限定多个其它标准机用锥度，并且曲柄轴锥形部可以具有与一些实施例中的标准机用锥度中的任何一个相对应的锥度比。例如，曲柄轴锥形部可以具有与贾诺锥度相对应的锥度比，所述贾诺锥度所有均具有每横向单位长度大约0.05单位直径减小的锥度比。

图4A-4C分别显示了图2的曲柄臂204的一个实施例的侧视图、图2的曲柄臂204的一个实施例的前视横截面图以及图2的曲柄臂的一个实施例的前视横截面图的一部分。曲柄臂204包括曲柄孔402和踏板孔404。曲柄孔402的尺寸形成为且渐缩成对应于曲柄轴锥形部310。在一个实施例中，曲柄孔402具有大约22.0mm的大直径406。在特定实施例中，曲柄孔402的锥度对应于如上所述的标准机用锥度。

踏板孔404的尺寸形成为且渐缩成对应于如下关于图7A所述的踏板轴锥形部。在一个实施例中，踏板孔404具有大约16.8mm的大直径408。在特定实施例中，踏板孔404的锥度对应于如上所述的标准机用锥度。

在一些实施例中，曲柄孔402包括曲柄孔键槽410。曲柄孔键槽410的尺寸可以形成为连同相应的曲柄轴键槽306一起容纳定位销。曲柄孔键槽410可以与曲柄轴键槽306对准以相对于曲柄轴202对准曲柄臂204。

在一个实施例中，曲柄臂204包括内螺纹412。内螺纹412可以沿着与曲柄孔402共用的轴线设置。在一些实施例中，曲柄臂包括沿着与踏板孔404共用的轴线设置的内螺纹414。内螺纹412、414可通过曲柄拉动接合以帮助从曲柄轴202或踏板移除曲柄臂204。在一个实施例中，内螺纹412、414为M22内螺纹。

图5示出了图2的曲柄114的一个实施例的后视横截面图。曲柄114包括曲柄轴202、曲柄臂204和第二曲柄臂208。曲柄臂204组装到曲柄轴202，使得曲柄轴202的锥形曲柄配合面304与锥形曲柄孔402相干涉。曲柄轴202与曲柄臂204之间的锥形连接将来自曲柄臂204的扭矩传送到曲柄轴202。该扭矩传送与传统的曲柄臂/轴连接相比以曲柄孔402或轴202中低很多的线负载或力集中完成。

在一些实施例中，曲柄臂204通过键槽306、410中的定位销210相对于轴202对准。定位销210在装配到轴202期间基本对准曲柄臂204，并且不会明显促进扭矩传送。曲柄配合面304与曲柄孔402之间的精密机械加工的配合锥度提供大部分转矩传送。在一些实施例中，曲柄臂204通过紧固件212相对于曲柄轴202保持在适当位置。在所示实施例中，紧固件212为螺纹接合到曲柄轴202中的螺栓，同时螺栓的头部接合曲柄臂204。紧固件212保持锥形曲柄配合面304与曲柄孔402之间的过盈配合以确保有效的转矩传送。

图6示出了图1A的曲柄104的另一个实施例的立体图。曲柄104包括曲柄臂204和踏板602。曲柄104在踏板602处从使用者接收力输入，将所述力输入转化成旋转，并将所述力传送到自行车100A的其它部件。

在一个实施例中，踏板602包括踏板主体604和踏板轴606。在一个实施例中，踏板主体604包括与使用者的脚接合的一个或多个平台。踏板主体604可旋转地连接到踏板轴606，使得踏板主体604可绕着踏板轴606旋转。

在一些实施例中，踏板轴606包括在踏板轴606的中间端部处或附近的踏板配合面608。踏板配合面608在踏板孔404处不可旋转地连接到曲柄臂204。

在特定实施例中，踏板配合面608通过紧固件610相对于踏板孔404保持在适当位置。紧固件610可以为能够固定踏板602以抵制踏板602横向运动的任何类型的紧固件。例如，紧固件610可以为接合踏板轴606的中间端部中的螺纹孔的螺栓。在另一个示例中，紧固件610可以为接合踏板轴606的中间端部的卡环。

图7A示出了图6的踏板轴606的一个实施例的切开后视图。踏板轴606包括踏板配合面608。在一个实施例中，踏板配合面608包括踏板轴锥形部702。

在一些实施例中，踏板轴锥形部702包括大直径704、小直径706和锥形长度708。大直径704为踏板轴606在踏板轴锥形部702的横向边界处的直径。小直径706为踏板轴606在踏板轴锥形部702的中间端部处的直径。锥形长度708为踏板轴锥形部702的中间长度。在一个实施例中，踏板轴锥形部702的大直径大约为16.8mm。在一些实施例中，踏板轴锥形部702的大直径704至少为16.8mm。

在一些实施例中，踏板轴锥形部702包括踏板轴606在大直径704与小直径706之间的直径连续减小部分。大直径704与小直径706之间的踏板轴606直径的减小率或“锥度比”可以恒定。

沿着踏板轴锥形部702的锥度比可以以直径每单位锥形长度减少的单位来测量。在锥度比恒定的情况下，锥度比可以表示为大直径704减去小直径706再除以锥形长度708。锥度比还可以表示为“锥度”，所述锥度为每单位直径变化的锥形长度的单位的标准化比率。

踏板轴锥形部702的参数可以由如上所述的一个或多个机用锥度标准限定，包括但不限于莫氏锥度、布朗沙普锥度、雅各布锥度、贾诺锥度或NMTB锥度。在特定实施例中，踏板轴锥形部702的锥度比可以落入上面关于曲柄轴锥形部310所述的任何一个范围内。

与如上所述的曲柄轴锥形部310相似，踏板轴锥形部702可以具有从中间侧观察基本上为圆形的横截面并可以具有恒定的锥度比。踏板轴锥形部702可以覆盖踏板配合面608的一部分、所有踏板配合面608或多于整个踏板配合面608。在一个实施例中，踏板配合面608基本上平滑。在一个实施例中，踏板配合面608无螺纹。

图7B示出了组装的踏板602与曲柄臂204连接机构的切开后视图。踏板配合面608被放置成与踏板孔404为过盈关系。踏板孔404具有与踏板配合面608的锥度比、直径和长度相对应的锥度比、大直径408和长度。

踏板轴606可以被压到踏板孔404中。踏板配合面608与踏板孔404之间的相互作用可以使得在使用期间，摩擦防止踏板配合面608相对于踏板孔404旋转。在一些实施例中，踏板配合面608通过紧固件610被保持在适当的位置。紧固件610可以为螺纹接合到踏板轴606的中间端部中的孔中的螺栓。在另一个实施例中，紧固件610可以为接合踏板轴606的中间端部的卡环。

在一些实施例中，踏板602包括可旋转地连接到踏板轴606的踏板主体604。在一些实施例中，踏板主体604和踏板轴606不是特定侧的，这表示踏板602可以使用在自行车100A的任一侧。换句话说，在一些实施例中，单个踏板602的设计在不修改自行车100A的左侧或右侧的情况下都可以使用。

在一些实施例中，踏板轴606可以选择性地与踏板主体604组装，以选择左侧踏板组件或右侧踏板组件。左侧踏板组件可安装在曲柄106的左侧，而右侧踏板组件可安装在曲柄的右侧。踏板轴606沿第一方向插入踏板主体604中以形成左侧踏板组件，并且可以沿第二方向插入踏板主体604中以用于右侧踏板组件。换句话说，踏板主体604和踏板轴606可以使用在不同的位置处和/或沿不同方向组装的相同部件组装成形成左侧踏板组件或右侧踏板组件。

踏板602还可以包括一个或多个其它部件，所述部件可以选择性地组装到踏板主体604以选择性地形成左侧踏板组件或右侧踏板组件。例如，踏板602可以包括用于装配在踏板602的横向侧的带螺纹的防尘罩(未示出)和用于装配在踏板602的中间侧的带螺纹的油脂密封件(未示出)。在这种情况下，踏板602的中间侧和横向侧仅根据踏板602组装成右侧踏板组件或左侧踏板组件而不同。

图8示出了具有力测量系统810的自行车800的一个实施例的立体图。自行车包括框架802、从动轮804、可调节制动致动器806、刹车片808和力测量系统810。

在一个实施例中，框架802支撑自行车800的其它部件并与如上所述的其它框架(102，112)相似。从动轮804通过与框架802可旋转连接而从框架802悬挂。可调节制动致动器806连接到框架802并作用在刹车片808上。刹车片808被定位成正切于从动轮804。

可调节制动致动器806通过将刹车片808移动到从动轮804的正切表面作用在刹车片808上。可调节制动致动器806可以将力施加到刹车片808，从而在刹车片808与从动轮804之间产生法向力。

在一个实施例中，力测量系统810包括刹车片808、连杆812和力传感器814。力测量系统810通过从动轮804对施加到刹车片808的切向力起作用。连杆812以连接812的第一端部连接到刹车片808。连杆812以连杆812的第二端部连接到力传感器814。连杆812将施加到刹车片808的切向力的至少一些传送到力传感器814。

在一些实施例中，连杆812相对于从动轮804定位刹车片808。在一个实施例中，当可调节制动致动器806被充分释放时，连杆812为刹车片808与自行车800的其它部件的唯一连接机构。连杆812可以包括能够传送切向力并支撑刹车片808的任何材料。例如，连杆812可以包括钢、铝、钛、聚合母体中的碳纤维、合金或组合材料。

在一些实施例中，力传感器814连接到连杆812和框架802。在一个实施例中，力传感器814连接到框架802的车架下舌816。

力传感器814接收由连杆812传送的力并将所述力转换成与所述力成比例的电信号。下面将关于图10更详细地说明力传感器814。

在一些实施例中，自行车800包括动力测量系统818。动力测量系统818包括力测量系统810、RPM传感器822和计算机824。动力测量系统818根据力测量系统810检测的力和RPM传感器822检测的从动轮804的转速计算使用者产生的动力。

在一个实施例中，自行车800包括用于显示施加到从动轮804的力和/或动力的显示器826。显示器826可以为本领域所公知的任何类型的显示器。例如，显示器可以为LED屏幕或LCD屏幕。在一个实施例中，显示器826连接到自行车800。在另一个实施例中，显示器826可从自行车800移除。例如，显示器可以使用使用者的个人电子装置，例如移动电话或数字媒体播放机，以显示力和/或动力。

图9示出了图8的力测量系统810的一个实施例的侧视图。力测量系统810包括刹车片808、连杆812和力传感器814。在一个实施例中，可调节制动致动器806通过直线轴承902与刹车片808相互作用。直线轴承902允许刹车片808在来自可调节制动致动器806的负载下前后移动。该前后移动的相对自由度允许从动轮804给予的切向力通过连杆812传送到力传感器814。

在一个实施例中，直线轴承包括滚珠轴承904和直线座圈906。滚珠轴承904可以设置在可调节制动致动器806的接触刹车片808的端部。直线座圈906可以设置在刹车片808的上表面上或者安装刹车片808的托架上。滚珠轴承904可以沿着直线座圈906滚动或滑动。

图10示出了图8的力传感器814的一个实施例的立体图。力传感器814包括安装架1002、托架1004和测力传感器1006。力传感器814将托架1004处的力输入转换成与所述力输入成比例的电信号。

在一个实施例中，安装架1002可安装到框架802的车架下舌816。安装架1002提供用于安装力传感器814的其它部件的固定平台。在一个实施例中，安装架1002使用螺栓或螺钉被固定到框架802。在另一个实施例中，安装架1002被焊接到框架802。

托架1004可滑动地连接到安装架1002并固定地连接到连杆812。托架1004可以相对于安装架1002前后滑动。连杆812可以通过紧固件固定到托架1004、焊接到托架1004、通过粘合剂固定到托架1004或者与托架1004一体形成。

在一个实施例中，力变换器1006为将力转换成电信号的变换器。力变换器1006可以使用任何类型的已知力变换器，包括但不限于应变式力变换器、压力式力变换器、液压或流体静力式力变换器、阻力式变换器、电容式力变换器或测力传感器。

在一些实施例中，力变换器1006被放置在安装架1002的部件与托架1004的部件之间。当力施加到托架1004时，托架将力施加到力变换器1006，并且安装架1002将反作用力提供给力变换器1006。

图11是显示图8的计算机824的一个实施例的方框图。在一个实施例中，计算机824包括处理器1102、存储装置1104、输入/输出管理器1106、动力计算器1108、校准管理器1110、使用者输入管理器1112、显示器驱动器1114、历史管理器1116和力平稳管理器1118。计算机824计算自行车800的使用者产生的动力。

在一个实施例中，处理器1102是执行计算机程序指令的硬件部件。处理器1102可以为能够执行计算机824的功能的任何已知或未来的处理器。例如，处理器可以为微处理器、中央处理单元(CPU)、超大规模集成式(VLSI)集成电路(IC)或数字信号处理器(DSP)。处理器1102可以被编程为执行计算机824的功能。

在一些实施例中，存储装置1104储存供计算机824使用的信息。存储装置1104可以为任何类型的已知或未来的计算机存储器。例如，存储装置1104可以为或者包括易失性存储器、非易失性存储器、随机存取存储器(RAM)、闪速存储器或只读存储器(ROM)。存储装置1104存储的信息可以包括传感器信息、程序数据、计算数据、使用者输入数据或计算机824使用的任何其它数据。

在一个实施例中，输入/输出管理器1106操纵数据至计算机824的输入和数据从计算机824的输出。输入/输出管理器1106可以包括硬件、软件或硬件和软件的组合。输入/输出管理器1106操纵的输入可以包括力传感器输入、RPM传感器输入、使用者输入或其它输入。输入/输出管理器1106操纵的输出可以包括原始输出和计算输出。

在一个实施例中，动力计算器1108使用至计算机824的一个或多个输入计算动力。动力计算器1108可以使用任何方法或公式用于计算动力。例如，动力计算器1108可以通过使用输入的力信号推出刹车片808处的切向力计算动力，使该推出的力乘以关于从动轮804的直径的常数以推出转矩，并且使推出的转矩乘以从RPM传感器822提供的RPM信号推出的从动轮的推出的角速度。在另一个实施例中，动力计算器1108使用校准管理器1110推导的校准因数确定动力。在另一个实施例中，动力计算器1108使用查找表格根据力信号和RPM信号推出动力。动力计算器1108可以使用任何动力的测量值来计算动力，并且可以以多个动力测量值计算动力。例如，动力计算器1108可以根据每小时的瓦数和卡路里计算动力。

在一些实施例中，校准管理器1110允许使用者或技术人员校准计算机824的输入和/或输出。例如，校准管理器1110可以输入校准模式，在所述校准模式下，使用者被指示输入他或她的重量，将自行车800的曲柄臂放置在水平位置，接合可调节制动致动器806以使从动轮804不会转动，并且将他或她的所有重量放置在自行车800的踏板上。校准管理器1110可以使用该信息推导曲柄臂处产生的转矩并将该转矩与来自力传感器的输入相关联。计算机824可以使用该校准信息校准计算机824的输出。

在一个实施例中，使用者输入管理器1112操纵来自使用者的输入。例如，使用者输入管理器1112可以接收包括使用者的体型特征和计算机824的期望输出的输入。使用者输入管理器112可以从诸如键区或键盘的使用者输入装置接收输入。

在一些实施例中，显示器驱动器1114控制计算机至显示器826的输出。显示器驱动器1114可以操纵至一个或多个LCD、LED或其它显示器的输出。例如，显示器驱动器1114可以控制一个或多个多区LED显示器。在另一个示例中，显示器驱动器1114可以控制至LCD屏幕的输出。

在一个实施例中，历史管理器1116操纵计算机824随着时间的过去接收或推导的数据。历史管理器1116可以制作计算机824可用的历史数据以供另外计算。例如，历史管理器1116在体育锻炼期间可以操纵数据存储以在体育锻炼结束时计算平均动力和总动力。

在一个实施例中，力平稳管理器1118使来自力变换器1006的输出平稳以减少激振效应或滞后效应。许多力转换器在负载变化期间经历激振和/或滞后。由于踩踏自行车必然导致从动轮上的规律的急剧负载变化，因此激振效应和滞后效应可以通过力变换器1006的输出呈现。力平稳管理器1118可以使用数学和/或历史数据使力变换器1006的输出平稳并努力抑制由激振和/或滞后产生的错误力读数。

计算机824可以由电源提供电力。在一些实施例中，计算机824由插座提供的电流提供电力，其中自行车800的电源线插入所述插座中。在另一个实施例中，计算机824由电池供电。在一些实施例中，计算机824利用自行车824上运转的发电机产生的电力被提供电力。发电机的一个示例在下面关于图12进行说明。

图12示出了具有发电系统1202的自行车1200的一个实施例的立体图。在一个实施例中，发电系统1202包括安装在从动轮1206的轮轴处的发电机1204。从动轮1206的旋转使发电机1204的转子转动以生成电能。发电机1204生成的电能可以用于给自行车1200的诸如显示器826和计算机824的其它部件提供电力。发电机1204可以为能够将机械能量转换成电能的任何类型的装置。例如，发电机1204可以为交流发电机、直流发电机、逐个供给的发电机、双重供给的发电机或者感应发电机。

在一些实施例中，发电机1204包括检测从动轮1206的旋转的传感器。传感器可以输出表示从动轮1206的旋转的信号。例如，发电机1204可以输出信号脉冲，每一个脉冲表示从动轮1206的一个旋转。在另一个实施例中，发电机1204生成的电能的特性表示从动轮1206的旋转速度。在任一种情况下，计算机824可以由发电机1204的输出推导旋转速度。

图13示出了具有框架加强杆1302和紧链器1304的自行车1300的一个实施例的立体图。在一个实施例中，自行车具有框架1306、曲柄1308和从动轮1310。框架1306支撑自行车1300的其它部件且与如上所述的其它框架(102，112，802)相似。从动轮1310可旋转地连接到框架1306。曲柄1308可旋转地连接到框架1306并可操作地连接到从动轮1310，使得曲柄1308的旋转引起从动轮1310旋转。

在一些实施例中，框架1306还包括车架下舌1312和叉架1314。车架下舌1312在叉架1314与曲柄1308之间。叉架1314包括用于从动轮1310的连接机构。在一些实施例中，自行车1300的重载使用会将显著的应力放置到车架下舌1312与叉架1314之间的连接机构上。该应力会导致不受欢迎的框架弯曲，从而可能会消极影响自行车1300的运行特性并可能导致车架下舌1312与叉架1214之间的连接机构出现故障。

在一些实施例中，自行车1300包括框架加强杆1302以减少车架下舌1312与叉架1314的连接机构处的框架弯曲。框架加强杆1302将在下面关于图14更详细地说明。

曲柄1308通过柔性构件1316可操作地连接到从动轮1310。柔性构件1316可以为能够将旋转能量从曲柄1308传送到从动轮1310的任何类型的构件。例如，柔性构件1316可以为链条、带、线缆或另外的柔性动力传送装置。在另一个实施例中，曲柄1308通过诸如轴、齿轮、齿轮系或任何其它动力传送装置的非柔性构件可操作地连接到从动轮1310。在一些实施例中，柔性构件1316围绕框架加强杆1302。换句话说，框架加强杆1302通过柔性构件1316限定的平面。

在一些实施例中，柔性构件1316容易磨损，从而改变柔性构件1316的长度。由于柔性构件1316改变长度，因此所述柔性构件的性能下降。例如，在使用自行车1300时，链条将随着时间的过去拉紧。当链条伸展时，链条变得容易与一个或多个链轮分离以及容易受到其它不受欢迎的作用。

为了防止不受欢迎的改变柔性构件1316的长度的效果，在一些实施例中，自行车1300包括拉紧装置1304。拉紧装置在下面关于图15更详细地说明。

图14示出了图13的框架加强杆1302的一个实施例的立体图。在一个实施例中，框架加强杆1302以第一端部1402在曲柄悬架1406附近连接到车架下舌1312。框架加强杆1302以第二端部1404在从动轮车叉勾爪1408附近连接到叉架1314。框架加强杆1302承载大部分力，否则该力将通过车架下舌1312与叉架1314之间的连接机构传送。

在一个实施例中，框架加强杆1302在第一端部1402和/或第二端部1404处例如通过螺栓包括可移除连接机构。在另一个实施例中，框架加强杆1302在第一端部1402和/或第二端部1404处包括例如与框架1306的元件焊接或一体形成的永久连接机构。在一个实施例中，框架加强杆1302利用螺栓在第一端部1402处可移除地连接到车架下舌1312且在第二端部1404处可移除地连接到叉架1314。在可选实施例中，框架加强杆1302在第一端部1402处焊接到车架下舌1312且在第二端部1404处焊接到叉架1314。

在一些实施例中，框架加强杆1302包括与拉紧装置1304一起使用的移动槽1410。拉紧装置1304在下面关于图15更详细地说明。

图15示出了图13的拉紧装置1304的一个实施例的侧视图。紧链器1304包括滑轮1502和偏压构件1504。当柔性构件1316由于磨损改变长度时，拉紧装置1304保持柔性构件1316中适当的拉紧。

滑轮1502可以为具有用于支撑柔性构件1316的正切面1506的圆形结构。在一些实施例中，滑轮包括一个或多个固定凸缘1508以将柔性构件1316保持在正切面1506上。正切面1506可以是平滑的，可以包括齿轮齿或者可以具有另外的形状。

在一个实施例中，滑轮1502可旋转地连接到框架加强杆1302。当柔性构件1316横越正切面1506移动时，滑轮1502可旋转。在一些实施例中，柔性构件1316在滑轮1502的两个基本上相对侧接触滑轮1502。

在一些实施例中，滑轮1502通过移动槽1410可滑动地连接到框架加强杆1302。滑轮1502可以沿着移动槽1410在直线方向上移动。在一个实施例中，滑轮1502可在移动槽1410中前后移动。在一些实施例中，拉紧装置1304包括偏压构件1504以沿着移动槽1410将力施加到滑轮1502。偏压构件1504可以为能够将力施加到滑轮1502的任何类型的结构。例如，在一个实施例中，偏压构件为弹簧。

在可选实施例中，滑轮1502通过松紧螺套(未示出)可相对于移动槽1410定位。松紧螺套可以旋转以调节滑轮1502相对于移动槽1410的位置。

偏压构件1504施加到滑轮1502的力可以通过滑轮1502传送到柔性构件1316。当柔性构件1316改变长度时，偏压构件1504可以改变滑轮1502相对于移动槽1410的位置，以保持柔性构件1316中所需的拉紧。

在特定实施例中，滑轮1502可旋转且可滑动地连接到框架加强杆1302。滑轮1502可以响应于柔性构件1316的移动旋转并响应于柔性构件1316的长度的变化沿着移动槽移动。

图16示出了自行车座角度调节系统1600的一个实施例的立体图。自行车座角度调节系统1600包括上部座椅杆1602、枢轴1604、扇形齿轮1606、蜗轮1608、致动器1610和角度指示器1612。自行车座角度调节系统1600调节自行车座1614的角度。

在一个实施例中，上部座椅支柱1602为连接到自行车座1614的支柱。上部座椅支柱1602可以为任何形状或结构，或者由坚固且刚性足以支撑自行车座1614的任何材料构成。例如，上部座椅支柱1602可以为钢管。

在一些实施例中，上部座椅支柱1602连接到枢轴1604。枢轴1604可以允许上部座椅支柱1602相对于自行车的其它部件枢转。枢轴1604可以绕着沿着中间-横向方向的轴线枢转。枢轴1604可以为在使用时能够旋转且支撑自行车座1614的任何类型的枢轴。例如，枢轴1604可以为钢轮轴或心轴。

在一个实施例中，扇形齿轮1606连接到上部座椅支柱1602。扇形齿轮1606沿着前后方向移动并随着上部座椅支柱1602绕着枢轴1604旋转。扇形齿轮1606在一个方向上的旋转引起自行车座1614在“向下”方向上旋转，而扇形齿轮1606在另一个方向上的旋转引起自行车座1614在“升起”方向上旋转。

在一个实施例中，蜗轮1608与扇形齿轮1606接合，使得蜗轮1608绕着垂直于枢轴1604的轴线的轴线的旋转引起扇形齿轮1606绕着枢轴1604旋转。蜗轮1608与扇形齿轮1606之间的交界面可以具有摩擦部件，使得蜗轮1608施加在扇形齿轮1606上的力将使扇形齿轮1606移动，但是扇形齿轮1606施加在蜗轮1608上的力不会使蜗轮1608移动。扇形齿轮1606不能驱动蜗轮1608的这种结构被称作“自锁定”。

在一个实施例中，致动器1610提供用于转动蜗轮1608的可抓杆。致动器1610可以沿着共用轴连接到蜗轮1608，使得转动致动器1610会使蜗轮1608转动，所述蜗轮进而使扇形齿轮1606转动。致动器1610可以以一定距离定位在自行车座1614的后面，所述距离允许在自行车座1614的任何位置或角度处接近致动器1610。

在一些实施例中，角度指示器1612连接到枢轴1604并绕着与枢轴1604共用的轴线旋转。角度指示器1612可以包括在角度指示器1612上的一个或多个标记和在不会随着枢轴1604旋转的相邻结构上的一个或多个标记。角度指示器1612上的标记与相邻结构上的标记比较将允许使用者确定自行车座1614的角度。

在一些实施例中，自行车座角度调节系统1600安装到自行车。在一个实施例中，自行车座角度调节系统1600安装在自行车座前后调节系统1616的顶部。

图17示出了座椅支柱快速释放装置1702的一个实施例的侧视图。座椅支柱快速释放装置1702包括座椅支柱1704、立管1706和快速释放装置1708。快速释放装置1708的致动允许使用者相对于立管1706释放座椅支柱1704以调节自行车座的高度。

在一个实施例中，座椅支柱1704在自行车的立管1706内滑动。座椅支柱1704具有匹配立管1706的内部的横截面的横截面，使得座椅支柱1704在立管1706内滑动。座椅支柱1704可在大致的“向上”方向或大致的“向下”方向上相对于立管1706调节，以通过在立管1706内滑动调节自行车座的高度。

在一些实施例中，座椅支柱1704通过快速释放装置1708可释放地相对于立管1706固定。快速释放装置1708在被致动时允许座椅支柱1704相对于立管1706滑动以调节自行车座高度。当没有致动时，快速释放装置1708将座椅支柱1704固定在相对于立管1706的位置处。快速释放装置1708连接到立管1706。

在一些实施例中，快速释放装置1708包括杆件1710、偏压构件1712和销1714。在一个实施例中，使用者可达到杆件1710，并且杆件1710可以被操纵以致动快速释放装置1708。杆件1710可以绕着枢轴旋转并移动快速释放装置1708的其它部件。

在一些实施例中，杆件1710连接到销1714。销1714延伸通过立管1706并接合座椅支柱1704。杆件1710在被致动时将销1714从与座椅支柱1704的接合中拉出。当与座椅支柱1704接合时，销1714限制座椅支柱1704相对于立管1706移动。当销1714不与座椅支柱1704接合时，座椅支柱1704相对于立管1706自由滑动。

在一些实施例中，偏压构件1712接合销1714。偏压构件1712可以将力施加到销1714以使销1714响应于没有致动的杆件1710接合座椅支柱1704。偏压构件1712可以为能够将力施加到销1714的任何类型的结构。例如，偏压构件1712可以为弹簧。在特定实施例中，偏压构件1712用作辅助安全机构，所述辅助安全机构用于在杆件1710没有被锁住时将座椅支柱1704保持在给定高度处。

在特定实施例中，座椅支柱1704包括可与销1714接合的一个或多个棘爪1716。棘爪1716可以为座椅支柱1704中的凹陷部或孔，该凹陷部或孔被定位成使得销1714可以在各种座椅支柱高度处接合棘爪。棘爪1716可以沿着座椅支柱1704有规律或无规律地分隔开。例如，棘爪1716可以沿着座椅支柱1704分开一英寸放置。

图18示出了显示用于组装具有一个或多个锥形连接部的自行车驱动部件的方法1800的一个实施例的流程图。方法1800在特定实施例中为使用图1A-7B的系统和设备的方法，和将关于所述附图进行说明。然而，方法1800也可以单独执行，而不意指具体地限定到关于所述附图如上所述的具体实施例。

如图18中所示，1802设置框架102、曲柄104、从动轮106和踏板602。在特定实施例中，曲柄104包括具有锥形部的曲柄轴202和具有锥形曲柄孔402的曲柄臂204。在一些实施例中，踏板602包括具有锥形部的踏板轴606，并且曲柄臂204具有锥形踏板孔404。

曲柄孔402与曲柄轴202对准1804。对准1804可以手动或使用一个或多个夹具完成以将曲柄臂204和曲柄轴202保持在恰当的位置。在一些实施例中，曲柄孔402利用曲柄孔402上的键槽和曲柄轴202上的键槽与曲柄轴202对准1804。

在特定实施例中，曲柄臂204被推压1806到曲柄轴202上，使得曲柄孔402和曲柄轴202过盈接触。曲柄臂204可以利用机械压力机被推压1806到曲柄轴202上。机械压力机可以为能够施加足够的压力以获得所需过盈配合的任何类型的压力机。例如，机械压力机可以为液压机、伺服压力机或手扳压机。

在可选实施例中，曲柄臂204使用紧固件212连接到曲柄轴202。在一个实施例中，拧紧紧固件212使曲柄臂204与曲柄轴202过盈接触。

保持紧固件212被固定1808到曲柄臂204和曲柄轴202。保持紧固件212可以为螺栓、锁紧环或者能够接合并保持曲柄臂204和曲柄轴202的另外类型的紧固件212。

踏板孔404与踏板轴606对准1810。对准1810可以手动或使用一个或多个夹具完成，以将曲柄臂204和踏板轴606保持在恰当的位置。

在特定实施例中，曲柄臂204被推压1812到曲柄轴606上，使得曲柄孔404和曲柄轴606过盈接触。曲柄臂204可以利用机械压力机被推压1812到曲柄轴606上。机械压力机可以为能够施加足够的压力以获得所需过盈配合的任何类型的压力机。例如，机械压力机可以为液压机、伺服压力机或手扳压机。

在可选实施例中，曲柄臂204使用紧固件610连接到曲柄轴606。在一个实施例中，拧紧紧固件610使曲柄臂204与曲柄轴606过盈接触。

保持紧固件610被固定1814到曲柄臂204和踏板轴606。保持紧固件610可以为螺栓、锁紧环或者能够接合和保持曲柄臂204和踏板轴606的另外类型的紧固件610。

虽然(一个或多个)方法的操作在此以特定顺序显示和说明，但是每一个方法的操作的顺序可以改变，使得可以以相反顺序执行特定操作，或者使得可以至少部分地与其它操作同时执行特定操作。在另一个实施例中，可以以断续和/或交替方式执行不同操作的指令或次操作。

还应该注意的是在此说明的方法的至少一些操作可以使用由计算机执行的计算机可用存储媒介上存储的软件指令来执行。本发明的实施例可以采取整体硬件实施例的形式、整体软件实施例或者包括硬件和软件元件的实施例。在一个实施例中，本发明以包括但不限于程序包、常驻软件、微编码等软件来执行。

此外，本发明的实施例可以采取可由提供计算机或任何指令执行系统使用或者结合使用的程序代码的计算机可用存储媒介或计算机可读存储媒介访问的计算机程序产品的形式。为了该说明目的，计算机可用或计算机可读存储媒介可以为可以存储指令执行系统、设备或装置使用或者关于指令执行系统、设备或装置的程序的任何设备。

计算机可用或计算机可读存储媒介可以为电子、磁性、光学、电磁、红外线或半导体系统(或设备或装置)或者传播媒介。计算机可读存储媒介的示例包括半导体或固态存储器、磁带、可移除计算机软盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘和光盘。光盘的当前示例包括具有只读存储器的高密度磁盘(CD-ROM)、读/写高密度磁盘(CD-R/W)和数字视频光盘(DVD)。

适于存储和/或执行程序代码的数据处理系统的实施例包括通过诸如数据、地址和/或控制总线的系统总线直接或间接连接到存储元件的至少一个处理器。存储元件可以包括在程序代码实际执行期间采用的本地存储器、大容量存储器以及高速缓冲存储器，所述高速缓冲存储器提供至少一些程序代码的暂存存储器以便减少执行期间必须从大容量存储器读取的代码次数。

输入/输出或I/O装置(包括但不限于键盘、显示器、指示器等)可以直接或通过插入的I/O控制器连接到所述系统。另外，网络适配器还可以连接到系统，以使数据处理系统能够变成通过介入的私人或公共网络连接到其它数据处理系统或远程打印机或存储装置。调制解调器、电缆调制解调器和以太网卡只是现行类型的网络适配器中的一点。

虽然已经说明和显示的本发明的具体实施例，但是本发明不限于如此说明和显示的部件的特定形式或结构。本发明的保护范围将由所附权利要求及其等效形式限定。

Claims (31)

1.一种自行车，包括：

框架；曲柄，所述曲柄能够旋转地连接到所述框架；和从动轮，所述从动轮能够旋转地连接到所述框架并与所述可旋转曲柄能够操作地通信；

其中，所述曲柄包括：曲柄臂；和曲柄轴，所述曲柄轴能够旋转地连接到所述框架并不能旋转地连接到所述曲柄臂；其中，所述曲柄轴包括与所述曲柄臂接合的曲柄配合面，并且其中所述曲柄轴的直径在横向上沿着所述曲柄配合面的至少一部分持续减小以形成曲柄轴锥形部；其中，所述曲柄轴遍及所述曲柄配合面具有大致圆形横截面形状；以及其中，所述曲柄臂包括与所述曲柄配合面接合的曲柄孔，并且其中所述曲柄孔的至少一部分的直径在横向上持续减小以形成曲柄孔锥形部，并且其中所述曲柄孔锥形部的至少一部分具有与所述曲柄轴锥形部的至少一部分的锥度比和直径相对应的锥度比和直径。

2.根据权利要求1所述的自行车，其中，所述曲柄轴锥形部以在每横向单位0.0490直径单位与每横向单位0.0530直径单位之间的恒定比率减小。

3.根据权利要求1所述的自行车，其中，所述曲柄轴锥形部以在每横向单位0.0410直径单位与每横向单位0.0435直径单位之间的恒定比率减小。

4.根据权利要求1所述的自行车，其中，所述曲柄轴锥形部以在每横向单位0.0490直径单位与每横向单位0.0820直径单位之间的恒定比率减小。

5.根据权利要求1所述的自行车，其中，所述曲柄轴锥形部以每横向单位大约0.05直径单位的恒定比率减小。

6.根据权利要求1所述的自行车，其中，所述曲柄轴的直径基本上沿着整个曲柄配合面持续减小。

7.根据权利要求1所述的自行车，还包括：

紧固件，所述紧固件用于将所述曲柄臂固定到所述曲柄轴。

8.根据权利要求7所述的自行车，其中，所述紧固件包括能够连接在设置在所述曲柄轴的横向端部的螺纹孔处的螺栓。

9.根据权利要求1所述的自行车，其中，所述自行车为选自由公路自行车、山地自行车、混合式自行车和BMX自行车组成的组的类型。

10.根据权利要求1所述的自行车，其中，所述自行车为锻炼用固定自行车。

11.根据权利要求1所述的自行车，其中，所述曲柄包括所述曲柄轴中的第一键槽和曲柄臂中的第二键槽，所述第一键槽和所述第二键槽被定位成沿着相对于所述曲柄轴的特定方向定向曲柄臂。

12.根据权利要求1所述的自行车，其中，所述曲柄轴在所述曲柄配合面的中间边界处的直径至少为22.0mm。

13.根据权利要求1所述的自行车，还包括踏板，所述踏板包括：踏板主体；和踏板轴，所述踏板轴能够旋转地连接到所述踏板主体且不能旋转地连接到所述曲柄臂；其中，所述曲柄轴包括与所述曲柄臂接合的踏板配合面，并且其中所述曲柄轴的直径在中间方向上沿着所述踏板配合面的至少一部分持续减小以形成踏板轴锥形部；以及其中，所述曲柄臂包括与所述踏板配合面接合的踏板孔，并且其中所述踏板孔的至少一部分的直径在中间方向上持续减小以形成踏板孔锥形部，并且其中所述踏板孔锥形部的至少一部分具有与所述踏板轴锥形部的至少一部分的锥度比和直径相对应的锥度比和直径。

14.一种自行车，包括：框架；曲柄，所述曲柄能够旋转地连接到所述框架；踏板，所述踏板能够旋转地连接到所述曲柄；和从动轮，所述从动轮能够旋转地连接到所述框架并与所述可旋转曲柄能够操作地通信；其中，所述踏板包括：踏板主体；和踏板轴，所述踏板轴能够旋转地连接到所述踏板主体且不能旋转地连接到所述曲柄的曲柄臂；其中，所述曲柄轴包括与所述曲柄臂接合的踏板配合面，并且其中所述踏板轴的直径在中间方向上沿着所述踏板配合面的至少一部分持续减小以形成踏板轴锥形部；以及其中，所述曲柄臂包括与所述踏板配合面接合的踏板孔，并且其中所述踏板孔的至少一部分的直径在中间方向上持续减小以形成踏板孔锥形部，并且其中所述踏板孔锥形部的至少一部分具有与所述踏板轴锥形部的至少一部分的锥度比和直径相对应的锥度比和直径。

15.根据权利要求14所述的自行车，其中，所述踏板轴锥形部以在每中间方向单位0.0490直径单位与每中间方向单位0.0530直径单位之间的恒定比率减小。

16.根据权利要求14所述的自行车，其中，所述踏板轴锥形部以在每中间方向单位0.0410直径单位与每中间方向单位0.0435直径单位之间的恒定比率减小。

17.根据权利要求14所述的自行车，其中，所述踏板轴锥形部以在每中间方向单位0.0490直径单位与每中间方向单位0.0820直径单位之间的恒定比率减小。

18.根据权利要求14所述的自行车，其中，所述踏板轴锥形部以每中间方向单位大约0.05直径单位的恒定比率减小。

19.根据权利要求14所述的自行车，其中，所述踏板轴的直径基本上沿着整个踏板配合面持续减小。

20.根据权利要求14所述的自行车，还包括：

紧固件，所述紧固件用于将所述踏板固定到所述曲柄臂。

21.根据权利要求20所述的自行车，其中，所述紧固件包括能够连接在设置在所述踏板轴的中间端部的螺纹孔处的螺栓。

22.根据权利要求14所述的自行车，其中，所述踏板能够在所述自行车的任一侧连接到曲柄臂。

23.根据权利要求14所述的自行车，其中，所述踏板配合面没有螺纹。

24.根据权利要求14所述的自行车，其中，所述自行车为选自由公路自行车、山地自行车、混合式自行车和BMX自行车组成的组的类型。

25.根据权利要求14所述的自行车，其中，所述自行车为锻炼用固定自行车。

26.根据权利要求14所述的自行车，其中，所述踏板轴在所述踏板轴配合面的横向边界处的直径至少为16.8mm。

27.根据权利要求14所述的自行车，其中，所述曲柄还包括曲柄轴，所述曲柄轴能够旋转地连接到所述框架且不能旋转地连接到所述曲柄臂；

其中，所述曲柄轴包括与所述曲柄臂接合的踏板配合面，并且其中所述踏板轴的直径在横向上沿着所述曲柄配合面的至少一部分持续减小以形成曲柄轴锥形部；以及其中，所述曲柄臂包括与所述曲柄配合面接合的曲柄孔，并且其中所述曲柄孔的至少一部分的直径在横向上持续减小以形成曲柄孔锥形部，并且其中所述曲柄孔锥形部的至少一部分具有与所述曲柄轴锥形部的至少一部分的锥度比和直径相对应的锥度比和直径。

28.一种组装自行车的方法，包括以下步骤：提供框架、曲柄、从动轮和踏板；其中所述曲柄包括具有锥形部的曲柄轴和具有锥形曲柄孔的曲柄臂；以及其中所述踏板包括具有锥形部的踏板轴，所述曲柄臂包括锥形踏板孔；将所述曲柄孔与所述曲柄轴对准；将所述曲柄臂压到所述曲柄轴上，使得所述曲柄孔和所述曲柄轴过盈接触；将所述踏板孔与所述踏板轴对准；和将所述踏板压到所述曲柄臂上，使得所述踏板孔和所述踏板轴过盈接触。

29.一种锻炼用固定自行车，包括：框架，所述框架包括车架下舌和叉架；曲柄，所述曲柄能够旋转地连接到所述框架；从动轮，所述从动轮能够旋转地连接到所述叉架并通过延伸的柔性构件与所述可旋转曲柄能够操作地通信；和框架加强杆，所述框架加强杆连接到所述车架下舌和所述叉架并由所述延伸的柔性构件包围。

30.根据权利要求29所述的锻炼用固定自行车，还包括：

滑轮，所述滑轮能够旋转地连接到所述框架加强杆，所述滑轮在所述滑轮的相对两侧上与所述延伸的柔性构件接触，其中所述滑轮相对于所述框架加强杆被弹性偏压。

31.根据权利要求29所述的锻炼用固定自行车，还包括：刹车片，所述刹车片正切于所述从动轮定位；可调节致动器，所述可调节致动器连接到所述框架，所述可调节致动器将所述刹车片移动到所述从动轮并在所述从动轮与所述刹车片之间施加法向力；和传感器系统，所述传感器系统对由所述从动轮施加到所述刹车片的切向力作出反应，所述传感器系统包括：连杆，所述连杆在所述连杆的第一端部处连接到所述刹车片；

力传感器，所述力传感器在所述连杆的第二端部处连接到所述车架下舌和所述连杆；其中所述切向力通过所述连杆作用于所述力传感器，所述力传感器提供与所述反作用载荷成比例的电输出；RPM传感器，所述RPM传感器能够操作地连接到所述从动轮以检测所述从动轮的旋转速度；计算机，所述计算机与所述力传感器和所述RPM传感器通信，所述计算机从所述力传感器和RPM传感器收集数据并将所述数据与使用者做出的功相关联；和发电机，所述发电机可操作地连接到所述从动轮并与所述计算机电通信，使得所述从动轮的旋转产生用于给所述计算机提供电力的电力。

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