[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftübertragung zwischen einem Fuss und einem Fahrradpedal, welches drehbar um eine Pedalachse gelagert ist, mit einem Sensor zur Messung einer in Richtung der Pedalachse auf das Pedal wirkenden Kraft. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung einer bei einer Kraftübertragung zwischen einem Fuss und einem Fahrradpedal, welches drehbar um eine Pedalachse gelagert ist, auf das Pedal wirkende Kraft in Richtung der Pedalachse, wobei die Kraft mit einem Sensor gemessen wird.
[0002] Moderne Trainingsmethoden für Radfahrer erfordern das Wissen um eine Vielzahl von Parametern, beispielsweise Geschwindigkeit, zurückgelegte Strecke, Drehzahl der Kurbel, Puls, Seehöhe und dergleichen. Diese Parameter werden häufig von handelsüblichen Fahrradcomputern zur Verfügung gestellt.
[0003] Ein weiterer wichtiger Parameter ist die auf das Pedal ausgeübte Kraft, insbesondere in Abhängigkeit der Winkelstellung der Kurbel. Dabei interessieren primär die normal zur Pedalachse auftretenden Kräfte (y-Richtung vertikal, z-Richtung horizontal), welche dem Vortrieb des Fahrrads dienen, sofern ein Normalabstand zwischen Wirklinie der jeweiligen Kraft und dem Tretlager gegeben ist. Ebenfalls von Interesse sind Kräfte in Richtung der Pedalachse (x-Richtung), also horizontal wirkende Kräfte, welche nicht für den Vortrieb genützt werden können. Letztere verursachen zwar keine oder nur sehr geringe Verlustleistung im physikalischen Sinn, dennoch ist auch das isometrische Aufbringen einer Kraft für den menschlichen Körper ermüdend und soll daher nach Möglichkeit vermieden werden.
Für die Erfassung der beim Radfahren wirkenden Kräfte sind nach dem Stand der Technik einige Möglichkeiten bekannt.
[0004] Beispielsweise offenbart die WO 2006/121 714 dazu einen Sensor, welcher in die auf einem Schuh montierte Bindungsplatte integriert ist und mit welchem die Erfassung von Kräften in einer zur Pedalachse normalen Ebene erfasst werden können.
[0005] Die DE 4 227 586 A1 offenbart weiterhin ein Hilfsmittel für einen Radfahrer, um einen optimalen Bewegungsablauf zu finden und zu trainieren. Dabei werden konstruktive und destruktive Kraftanteile, die der Radfahrer auf dem Fahrrad freisetzt, getrennt erfasst und dem Radfahrer angezeigt. Als destruktiver Anteil ist auch die axial in die Tretkurbel eingeleitete Kraft genannt.
[0006] Die DE 1 0061 923 A1 offenbart schliesslich eine weitere Lösung, den axial in ein Pedal eingeleiteten Kraftanteil zu ermitteln. Dabei werden Kraftaufnehmer in der Lagerung der Pedale vorgesehen, welche die auftretenden Druckkräfte erfassen.
[0007] Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen leicht zu montierenden Sensor zur Erfassung der in der Pedalachse wirkenden Kraft anzugeben.
[0008] Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.
[0009] Demgemäss ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, den Sensor:
<tb>a)<sep>in oder auf einer Sohle eines Schuhs oder
<tb>b)<sep>in oder auf einer eine Bindungsplatte, welche für die Montage auf einem Schuh vorgesehen ist, oder
<tb>c)<sep>in oder auf einer Bindung, welche für die Aufnahme einer Bindungsplatte oder eines Schuhs vorgesehen ist, oder
<tb>d)<sep>in oder auf dem Pedal anzubringen.
[0010] Demgemäss ist auch vorgesehen, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Kraft mit einem Sensor zu messen, der:
<tb>a)<sep>in oder auf einer Sohle eines Schuhs oder
<tb>b)<sep>in oder auf einer eine Bindungsplatte, welche für die Montage auf einem Schuh vorgesehen ist, oder
<tb>c)<sep>in oder auf einer Bindung, welche für die Aufnahme einer Bindungsplatte oder eines Schuhs vorgesehen ist, oder
<tb>d)<sep>in oder auf dem Pedal angebracht ist.
[0011] Die Erfindung verwirklicht einerseits die Möglichkeit in Richtung der Pedalachse wirkende Kräfte messen zu können, andererseits sind die dazu nötigen Sensoren an oder in Bauteilen angebracht, die leicht zugänglich sind und sehr einfach ausgetauscht werden können. Vorteilhaft können so vorhandene Räder oder Schuhe leicht aufgerüstet werden, um von den Vorteilen der Erfindung zu profitieren. Befinden sich die Sensoren zum Beispiel im Schuh oder in der Bindungsplatte, so können die Kräfte ohne Zusatzaufwand auch an verschiedenen Rädern gemessen werden. Die Erfindung ermöglicht somit die Erfassung der in der Richtung der Pedalachse wirkenden Kräfte mit sehr geringem technischen Aufwand.
[0012] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren der Zeichnung.
[0013] Vorteilhaft ist es, wenn der Sensor zur Messung einer Scherkraft, welche an der Position des Sensors in Richtung der Pedalachse wirkt, vorgesehen ist, wobei
im Fall a) der Sensor in der Sohle angeordnet ist oder
im Fall b) der Sensor in der Bindungsplatte angeordnet ist oder
im Fall c) der Sensor in der Bindung angeordnet ist oder
im Fall d) der Sensor im Pedal angeordnet ist.
[0014] Prinzipiell kann die Kraft in allen an der Kraftübertragung beteiligten Elementen gemessen werden, denn tritt eine Kraftkomponente in x-Richtung auf so wird diese zwangsläufig vom Fuss auf den Schuh, die Bindungsplatte (sofern vorhanden), die Bindung (sofern vorhanden) und letztlich auf das Pedal übertragen. In den angesprochenen Elementen treten Scherspannungen oder Scherkräfte auf, die vorteilhaft ausgewertet werden können.
[0015] Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der Sensor zur Messung einer Druckkraft, welche an der Position des Sensors in Richtung der Pedalachse wirkt, vorgesehen ist, wobei im Fall a) der Sensor an einer Stelle der Sohle angebracht ist, welche für einen Kontakt zu einer Bindungsplatte, einer Bindung oder einem Pedal vorgesehen ist oder im Fall b) der Sensor an einer Stelle der Bindungsplatte angebracht ist, welche für einen Kontakt zu einem Schuh oder einer Bindung vorgesehen ist oder im Fall c) an einer Stelle der Bindung angebracht ist, welche für einen Kontakt zu einem Schuh, einer Bindungsplatte oder einem Pedal vorgesehen ist oder im Fall d) an einer Stelle des Pedals angebracht ist, welche für einen Kontakt zu einem Schuh, einer Bindungsplatte oder einer Bindung vorgesehen ist.
[0016] Prinzipiell kann die Kraft auch an allen Punkten gemessen werden, die an einer Kraftübertragung der in x-Richtung wirkenden Kräfte beteiligt sind. Dies ist beispielsweise an der Schnittstelle Schuh/Bindungsplatte, Bindungsplatte/Bindung und Bindung/Pedal der Fall. Druckkraftsensoren sind über dies leicht verfügbar und eignen sich daher gut für den Einsatz in der erfindungsgemässen Vorrichtung.
[0017] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Sensoren mit einer zentralen Verarbeitungseinheit verbunden, welche eine Schnittstelle zur kontaktlosen Datenübertragung umfasst. Die zentrale Verarbeitungseinheit erfasst die Messwerte der Sensoren und verarbeitet diese. Beispielsweise können Messwerte in einem Speicher der Verarbeitungseinheit gespeichert werden und später über das Funkinterface auf einen PC zur weiteren Verarbeitung geladen werden. Denkbar ist auch, dass die Daten an eine Anzeige- und/oder Kontrolleinheit gesendet und dort in Echtzeit angezeigt werden. Die für die Erfindung erforderlichen Funktionen können in der Verarbeitungseinheit in Software und/oder Hardware ausgeführt sein.
[0018] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Sensoren aus einem Piezokristall bestehen. Piezokristalle geben bei Verformung ein Spannungssignal ab und weisen gleichzeitig eine vergleichsweise gute Stabilität auf. Der Sensor kann daher relativ einfach aufgebaut sein. Aus diesen Gründen eignen sich Piezo-Sensoren gut für die Anwendung in der erfindungsgemässen Vorrichtung.
[0019] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Piezo-Sensoren für die Energieversorgung der zentralen Verarbeitungseinheit vorgesehen sind. Wie erwähnt geben Piezokristalle bei Verformung ein Spannungssignal ab. Dieses kann nicht nur für Messzwecke weiterverwendet werden, sondern kann auch zur Energieversorgung der Verarbeitungseinheit herangezogen werden. Eine Batterie für die Verarbeitungseinheit wird daher gestützt oder kann ganz entfallen. Auf diese Weise erfüllen die Sensoren einen Doppelnutzen.
[0020] Vorteilhaft ist es auch, wenn ein Rotationsgenerator an der Pedalachse oder an der Tretkurbel (Kurbelachse) für die Energieversorgung der zentralen Verarbeitungseinheit vorgesehen ist. Ein solcher Generator nützt die Relativdrehung zwischen Aussenschale des Pedals und Pedalachse oder zwischen der Kurbelachse und dem Tretlager zur Erzeugung von elektrischer Energie nach dem Generatorprinzip aus. Eine Batterie für die Verarbeitungseinheit wird daher gestützt oder kann ganz entfallen.
[0021] Schliesslich ist es vorteilhaft, wenn zu der Kraft eine zugeordnete Winkelstellung der Kurbel gemessen wird. Auf diese Weise kann, gemessen werden in welchem Sektor welche Kräfte auftreten. Denkbar ist nämlich, dass ein Fahrer nur in einem bestimmten Sektor nutzlose Kräfte in x-Richtung erzeugt. Auf diese Weise kann das Fahrverhalten des Radfahrers sehr gezielt verbessert werden.
[0022] An dieser Stelle wird angemerkt, dass sich die Varianten der erfindungsgemässen Vorrichtung und die damit verbundenen Vorteile gleichermassen auf das erfindungsgemässe Verfahren beziehen und umgekehrt.
[0023] Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung lassen sich auf beliebige Art und Weise kombinieren.
[0024] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
<tb>Fig. 1<sep>schematisch die Teile für die Kraftübertragung von einem Fuss auf ein Fahrrad;
<tb>Fig. 2<sep>eine erste Schnittdarstellung durch ein Pedal, eine Bindungsplatte und einen Schuh;
<tb>Fig. 3<sep>eine zweite Schnittdarstellung durch ein Pedal, eine Bindung, eine Bindungsplatte und einen Schuh;
<tb>Fig. 4<sep>die Kräfte am freigemachten Grundkörper der Bindungsplatte;
<tb>Fig. 5<sep>den elektrischen Anschluss eines Sensors an eine zentrale Verarbeitungseinheit.
[0025] Fig. 1 zeigt schematisch die Teile für die Kraftübertragung von einem Fuss auf ein Fahrrad. Dabei ist ein Pedal 10 in an sich bekannter Weise auf einer Pedalachse 11 angebracht, welche wiederum mit einer Kurbel 50 verbunden ist. Die Kurbel 50 überträgt in Folge ein über das Pedal 10 eingebrachtes Drehmoment auf die Kurbelachse 51. Auf dem Pedal 10 kann eine Bindung 20 montiert sein. Alternativ kann die Funktion der Bindung 20 auch direkt im Pedal 10 integriert sein. Weiterhin kann eine Bindungsplatte 30 auf einen Schuh 40 montiert sein. Diese Bindungsplatte 30 kann lösbar mit der Bindung 20, oder wenn deren Funktion in das Pedal 10 integriert ist, lösbar mit dem Pedal 10 verbunden werden. Die Funktion der Bindungsplatte 30 kann auch in den Schuh 40 integriert werden, etwa wenn die Sohle des Schuhs 40 und die Bindungsplatte aus einem Stück spritzgegossen werden.
[0026] Fig. 2 zeigt nun eine erste Schnittdarstellung durch ein Pedal 110, eine Bindungsplatte 130 und einen Schuh 140. Die Funktion der Bindung wird in diesem Beispiel in an sich bekannter Weise direkt vom Pedal 110 übernommen. Das Pedal 110 besteht aus einer Pedalachse 111 darauf montierten Lagern 112, der Aussenschale 113 und Druckkraftsensoren 114. Die Bindungsplatte 130 besteht aus dem Grundkörper 131, einer Passschraube 132, und Druckkraftsensoren 133 und 134. Wegen der Schnittführung ist nur einer der beiden Sensoren 133 dargestellt. Für das folgende Beispiel wird aber angenommen, dass sich auf der gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers 131 ein weiterer Druckkraftsensor befindet. Der Schuh 140 besteht schliesslich aus einer Sohle 141, dem Obermaterial 142, einer Passschraube 143 und Druckkraftsensoren 144.
[0027] An dieser Stelle wird angemerkt, dass in der Fig. 2 gleichzeitig mehrere Varianten dargestellt sind, die im Folgenden detailliert erläutert werden. Es ist daher nicht zwingend, dass die dargestellten Elemente gleichzeitig in einer erfindungsgemässen Vorrichtung vorhanden sind. Für die Befestigung der Bindungsplatte 130 mit dem Schuh 140 zeigt die Fig. 2zwei Varianten.
[0028] Variante A) Der Grundkörper 131 der Bindungsplatte 130 wird mit Hilfe von Passschrauben 143 mit der Sohle 141 des Schuhs 140 verbunden. An die Stelle der in der Fig. 2 rechts dargestellten Passschraube 132 tritt daher eine Passschraube 143. Die Passschrauben 143 sind dabei so geformt, dass die Kräfte in x-Richtung hauptsächlich durch Formschluss der Passschrauben 143 mit den Löchern im Grundkörper 131 und weniger durch Reibung zwischen Grundkörper 131 und Sohle 141 übertragen werden.
[0029] Variante B) Wie Variante A, nur werden hier die Passschrauben 132 zur Fixierung des Grundkörpers 131 auf der Sohle 141 verwendet. An die Stelle der in der Fig. 2links dargestellte Passschraube 143 tritt daher die Passschraube 132. Die Passschrauben 132 sind dabei so geformt, dass die Kräfte in x-Richtung hauptsächlich durch Formschluss der Passschrauben 132 mit den Löchern in der Sohle 141 und weniger durch Reibung zwischen Grundkörper 131 und Sohle 141 übertragen werden.
[0030] Für die Anordnung der Sensoren 114, 133, 134, 144 ergeben sich ebenfalls einige Varianten.
[0031] Variante a) Im Grundkörper 131 der Bindungsplatte 130 sind Druckkraftsensoren 134, hier links und rechts des Lochs für die Passschraube 143 angeordnet. Die Sensoren 134 sind in der Lage, die durch die Passschrauben 143 des Schuhs 140 auf die Bindungsplatte 130 übertragenen Kräfte zu messen. Der rechte der Sensoren 134 kann dabei in Kräfte in positiver x-Richtung, der linke Kräfte in negativer x-Richtung messen. Selbstverständlich sind auch weitere (nicht dargestellte) Sensoren zur Messung der Kräfte in y-Richtung und/oder z-Richtung denkbar. Bei dieser Variante ist zu berücksichtigen, dass die Kräfte hauptsächlich über die Passschrauben 143 und nicht durch Reibung übertragen werden. Zumindest sollten die Kräfte an den Passschrauben 143 und die Reibkraft in einem bekannten Verhältnis zueinander stehen.
Diese Variante a) kann besonders gut in Kombination mit Variante A) angewendet werden. Anstelle der Passschrauben 143 sind beispielsweise auch Zapfen denkbar, die in die entsprechenden Löcher ragen.
[0032] Variante b) Hier sind Druckkraftsensoren 144 links und rechts des Lochs für die Passschraube 132 in der Sohle 141 angeordnet. Dabei werden die zwischen Schuh 140 und den Passschrauben 132 der Bindungsplatte 130 übertragenen Kräfte in ähnlicher Weise wie in Variante a) gemessen. Diese Variante b) kann besonders gut in Kombination mit Variante B) angewendet werden. Das für a) Gesagte gilt hier sinngemäss.
[0033] Variante c) Hier sind Druckkraftsensoren 133 im Grundkörper 131 der Bindungsplatte 130 angeordnet, und zwar im Berührungsbereich mit der Aussenschale 113 des Pedals 110. Durch die Druckkraftsensoren 133 werden hier diezwischen Bindungsplatte 130 und Pedal 110 in x-Richtung wirkenden Kräfte gemessen. Selbstverständlich sind auch weitere (nicht dargestellte) Sensoren zur Messung der Kräfte in y-Richtung und/oder z-Richtung denkbar. Die Kräfte sollten wiederum hauptsächlich durch Formschluss und nicht durch Reibung übertragen werden. Zumindest sollten die Kräfte an den seitlichen Flanken des Grundkörpers 131 und die Reibkraft zwischen Bindungsplatte 130 und Pedal 110 in einem bekannten Verhältnis zueinander stehen.
[0034] Variante d) Wie Variante c), nur dass die Kräfte mit Hilfe von Druckkraftsensoren 113 in der Aussenschale des Pedals 110 gemessen werden. Ansonsten gilt das für Variante c) Gesagte sinngemäss.
[0035] Fig. 3 zeigt nun eine zweite Schnittdarstellung durch ein Pedal 210, eine Bindung 220, eine Bindungsplatte 230 und einen Schuh 240. Das Pedal 210 besteht aus einer Pedalachse 211 darauf montierten Lagern 212, der Aussenschale 213, Schrauben 214 und einem Scherkraftsensor 215. Die Bindung 220 besteht aus einem Grundkörper 221 und einem darin angeordneten Scherkraftsensor 222. Der Grundkörper 221 ist mit Hilfe der Schrauben 214 mit der Aussenschale 213 des Pedals 210 verbunden. Die Bindungsplatte 230 besteht aus dem Grundkörper 231 und einem darin angeordneten Scherkraftsensor 232. Der Schuh 240 besteht aus einer Sohle 241, dem Obermaterial 242, einem in der Sohle 241 angeordneten Scherkraftsensor 243 und Schrauben 244.
[0036] An dieser Stelle wird angemerkt, dass in der Fig. 3 wiederum gleichzeitig mehrere Varianten dargestellt sind, die im Folgenden detailliert erläutert werden. Es ist daher nicht zwingend, dass die dargestellten Elemente gleichzeitig in einer erfindungsgemässen Vorrichtung vorhanden sind. Die Befestigung der Bindungsplatte 130 mit dem Schuh 140 erfolgt im gezeigten Beispiel mit Hilfe der Schrauben 244 (Variante C), es ist aber auch eine Verschraubung von oben durch die Sohle 241 möglich (Variante D).
[0037] Für die Anordnung der Sensoren 215, 222, 232, 243 ergeben sich einige Varianten.
[0038] Variante e) Im Grundkörper 231 der Bindungsplatte 230 ist ein Scherkraftsensor 232 angeordnet, welcher die im Inneren des Grundkörpers 231 in x-Richtung (oder auch in y-Richtung und/oder z-Richtung) wirkenden Scherkräfte erfassen kann. Damit ist es möglich, die zwischen Schuh 240 und Bindung 220 und letztlich die auf das Pedal 210 wirkenden Kräfte zu messen. Ob die Kraftübertragung zwischen Schuh 240, Bindungsplatte 230, Bindung 220 und Pedal 210 über Reibung oder über Formschluss erfolgt ist hier unerheblich, da die erwähnten Scherkräfte im Inneren des Grundkörpers 231 in jedem Fall auftreten.
[0039] Variante f) In der Sohle 241 des Schuhs 240 ist ein Scherkraftsensor 243 angeordnet, der die im Inneren der Sohle 241 in x-Richtung wirkenden Scherkräfte misst.
[0040] Variante g) Im Grundkörper 221 der Bindung 220 ist ein Scherkraftsensor 222 angeordnet, der die im Inneren des Grundkörpers 222 in x-Richtung wirkenden Scherkräfte misst.
[0041] Variante h) In der Aussenschale 213 des Pedals 210 ist ein Scherkraftsensor 215 angeordnet, der die im Inneren der Aussenschale 213 in x-Richtung wirkenden Scherkräfte misst.
[0042] Für die Varianten f)-h) gilt dabei das für Variante e) Gesagte sinngemäss.
[0043] Wie gezeigt werden konnte, ist die Messung einer in Richtung x der Pedalachse 11, 111, 211 auf das Pedal 10, 110, 210 wirkenden Kraft auf viele Möglichkeiten denkbar. Die Varianten A)-D) und a)-h) können dabei einzeln oder in beliebiger Kombination verwendet werden. Darüber hinaus ist es für den Fachmann ein Leichtes, die gezeigten Prinzipien auch auf andere Ausführungsformen anzupassen, ohne dabei den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.
[0044] Fig. 4 zeigt schliesslich die Kräfte am freigemachten Grundkörper 231 der Bindungsplatte 230. Auf den Grundkörper 231 wirken einerseits Kräfte in y-Richtung, welche letztlich dem Vortrieb des Fahrrads dienen und Kräfte in x-Richtung welche nicht für den Vortrieb genützt werden können. Letztere verursachen zwar keine oder nur sehr geringe Verlustleistung im physikalischen Sinn, dennoch ist auch das isometrische Aufbringen einer Kraft für den menschlichen Körper ermüdend und soll daher nach Möglichkeit vermieden werden. Kräfte in der z-Richtung, welche ebenfalls dem Vortrieb dienen sind der besseren Übersicht halber in der Fig. 4 nicht dargestellt.
[0045] Auf den Grundkörper 231 wirkt die über die Bindung 220 eingeleitete erste und zweite Kraft in y-Richtung F-iy und F2y sowie die erste Kraft in x-Richtung Fix. Über den Schuh 240 wird durch Reibung und/oder Formschluss eine weitere Kraft in x-Richtung, nämlich die dritte Kraft in x-Richtung F3x in den Grundkörper 231 eingeleitet. Im Grundkörper 231 sind nun (nur ein) Druckkraftsensor 133 und ein Scherkraftsensor 233 angeordnet. Die Fig. 4zeigt nur eine vereinfachte Darstellung zur Illustration der wirkenden Kräfte. Reale Ausführungsformen können natürlich auch erheblich von der gezeigten abweichen.
[0046] Der Druckkraftsensor 133 kann direkt die erste Kraft in x-Richtung F-»X messen (etwa durch Wegmessung eines federbelasteten Stiftes, Stauchung eines Piezokristalls, etc.) oder aber die Deformation des Grundkörpers 231 messen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird hierzu die Deformation an einer Stelle konzentriert, etwa durch Ausformung einer Nase, an der sich Bindung 210 und Bindungsplatte 220 berühren.
[0047] Der Scherkraftsensor 233 misst dagegen die durch die erste und dritte Kraft in x-Richtung Fix und F3x begründete Scherspannung oder Scherkraft im Inneren des Grundkörpers 231. Symbolisch sind die erste Scherkraft FSix oberhalb des Sensors 233 und die zweite Scherkraft Fs2x unterhalb des Sensors 233 eingezeichnet. Vorteilhaft befindet sich der Sensor 233 oberhalb des Absatzes im Grundkörper 231. Auch können die Scherkräfte an einer Stelle konzentriert werden, etwa durch eine Verjüngung im Grundkörper 231, dort wo der Sensor 233 angeordnet ist.
[0048] Fig. 5 zeigt schliesslich den elektrischen Anschluss des stellvertretend herausgegriffenen Sensors 114 an eine zentrale Verarbeitungseinheit 60. Die Verarbeitungseinheit 60 besteht aus einem Interface 61 zum Anschluss eines oder mehrerer Sensoren 114, 133, 134, 144, 215, 222, 232, 243, einer mit dem Interface 61 verbundene zentrale Recheneinheit 62 und einem mit der Recheneinheit 62 verbundenen Speicher 63. Schliesslich ist an die Recheneinheit 62 ein Interface 64 zur drahtlosen Kommunikation angeschlossen. Mit Hilfe des Interfaces 64 kann die Verarbeitungseinheit 62 auch mit einer abgesetzten Anzeige-/Kontrolleinheit 70 kommunizieren, welche etwa am Lenker des Fahrrades angebracht ist, wohingegen die Verarbeitungseinheit 60 am Pedal 10, 110,210 angebracht sein kann.
[0049] Die Funktion der in Fig. 5dargestellten Anordnung ist nun wie folgt:
Der Sensor 114 liefert ein Signal, welches ein Mass für die auf ihn wirkende Kraft darstellt, an die Verarbeitungseinheit 60. Beispielsweise kann das Signal ein veränderlicher Widerstand, eine veränderliche Spannung oder auch ein Digitalsignal sein. Im Speicher 63 sind Programmschritte und Variablen gespeichert, welche die Recheneinheit 62 verarbeitet. Das Messsignal wird im gezeigten Beispiel also empfangen, entsprechend aufbereitet und über das drahtlose Interface 64 an die Anzeige-/Kontrolleinheit 70 gesendet. Beispielsweise kann dort eine Warnanzeige aktiviert werden, wenn die gemessenen Kräfte in x-Richtung einen bestimmten Schwellwert überschreiten. Denkbar ist auch, dass zu jedem Messwert der Kraft die Winkelstellung der Kurbel 50 gemessen und gespeichert wird.
Auf diese Weise kann, beispielsweise auf einem PC, visualisiert werden in welchem Sektor welche Kräfte auftreten. Denkbar ist nämlich, dass ein Fahrer beispielsweise nur beim Hochziehen des Pedals 10, 110, 210 nutzlose Kräfte in x-Richtung erzeugt. Durch die Visualisierung kann das Fahrverhalten des Radfahrers sehr gezielt verbessert werden. Das Funkinterface 64 kann aber nicht nur zum Senden sondern auch zum Empfangen verwendet werden, etwa um neue Firmware in den Speicher 63 zu laden. Anstelle der Realisierung der Erfindung in Software kann die Erfindung selbstverständlich auch in Hardware oder einer Mischung aus Hard- und Software ausgeführt sein.
[0050] Im gezeigten Beispiel wird die Verarbeitungseinheit 62 mit Hilfe von nicht dargestellten Batterien mit elektrischer Energie versorgt. In einer alternativen Ausführungsform sind alternativ oder zusätzlich die Sensoren 114, 133, 134, 144, 215, 222, 232, 243 als Piezo-Sensoren ausgeführt. Piezokristalle geben bei Verformung eine elektrische Spannung ab. Werden nun die Sensoren 114, 133, 134, 144, 215, 222, 232, 243 durch die zwischen Fuss und Pedalachse 11, 111, 210 wirkenden Kräfte verformt, so kann die entstehende elektrische Spannung abgegriffen und zur Versorgung der Verarbeitungseinheit 62 herangezogen werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann ein an sich bekannter Rotationsgenerator an der Pedalachse 11, 111,211 oder an der Kurbelachse 51 für die Energieversorgung der zentralen Verarbeitungseinheit 60 vorgesehen.
Dieser nützt die Relativdrehung zwischen Aussenschale 113, 213 des Pedals 10, 110, 210 und Pedalachse 11, 111,211 oder zwischen der Kurbelachse 51 und dem Tretlager zur Erzeugung von elektrischer Energie nach dem Generatorprinzip aus.
[0051] Abschliessend wird darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung nicht an den Gebrauch einer gesonderten Bindung 20, 220 oder in das Pedal 10, 110, 210 integrierten Bindung gebunden ist. Vielmehr kann die Vorrichtung bloss aus Schuh 40, 140, 240 und Pedal 10, 110, 210 bestehen. In diesem Fall kann beispielsweise ein Scherkraftsensor 213 oder Druckkraftsensor 144 in der Sohle 141, 241 des Schuhs 140, 240 oder in der Aussenschale 113, 213 des Pedals 110, 210 die Kraft in x-Richtung erfassen.
[0052] Schliesslich wird auch noch einmal klargestellt, dass die Messung der Kraft in x-Richtung im Rahmen der Erfindung die (gleichzeitige) Messung der Kraft in y-Richtung und/oder z-Richtung mit denselben oder anderen Sensoren natürlich nicht ausschliesst. Vielmehr können die Messwerte in y-Richtung und/oder z-Richtung neben den Messwerten für die x-Richtung dazu dienen, die Erfindung noch besser zu nutzen.
[0053] Die Erfindung eignet sich insbesondere für medizinische, sportmedizinische und therapeutische Anwendungen. Andere Anwendungen sind dadurch aber nicht ausgeschlossen.
Bezugszeichenliste
[0054]
<tb>10, 110, 210<sep>Pedal
<tb>11, 111, 211<sep>Pedalachse
<tb>112, 212<sep>Lager
<tb>113, 213<sep>Aussenschale
<tb>114<sep>Druckkraftsensor
<tb>214<sep>Schraube
<tb>215<sep>Scherkraftsensor
<tb>20, 220<sep>Bindung
<tb>221<sep>Grundkörper Bindung
<tb>222<sep>Scherkraftsensor
<tb>30, 130, 230<sep>Bindungsplatte
<tb>131, 231<sep>Grundkörper Bindungsplatte
<tb>132<sep>Passschraube
<tb>133, 134<sep>Druckkraftsensor
<tb>232<sep>Scherkraftsensor
<tb>40, 140, 240<sep>Schuh
<tb>141, 241<sep>Schuhsohle
<tb>142, 242<sep>Obermaterial
<tb>143<sep>Passschraube
<tb>144<sep>Druckkraftsensor
<tb>243<sep>Scherkraftsensor
<tb>244<sep>Schraube
<tb>50<sep>Kurbel
<tb>51<sep>Kurbelachse
<tb>60<sep>Verarbeitungseinheit
<tb>61<sep>Inteface für Sensoren
<tb>62<sep>Zentrale Recheneinheit
<tb>63<sep>Speicher
<tb>64<sep>drahtloses Interface
<tb>70<sep>Anzeige-/Kontrolleinheit
<tb>F1x<sep>erste Kraft in x-Richtung
<tb>F1y<sep>erste Kraft in y-Richtung
<tb>F2y<sep>zweite Kraft in y-Richtung
<tb>F3x<sep>vom Schuh übertragene Kraft in x-Richtung
<tb>FS1x<sep>erste Scherkraft am Sensor in x-Richtung
<tb>FS2x<sep>zweite Scherkraft am Sensor in x-Richtung
The invention relates to a device for transmitting power between a foot and a bicycle pedal, which is rotatably mounted about a pedal shaft, with a sensor for measuring a force acting in the direction of the pedal axis on the pedal force. Furthermore, the invention relates to a method for measuring a in a power transmission between a foot and a bicycle pedal, which is rotatably mounted about a pedal axis, acting on the pedal force in the direction of the pedal axis, wherein the force is measured with a sensor.
Modern training methods for cyclists require the knowledge of a variety of parameters, such as speed, distance traveled, speed of the crank, heart rate, altitude and the like. These parameters are often provided by commercially available bicycle computers.
Another important parameter is the force exerted on the pedal, in particular as a function of the angular position of the crank. Here are primarily interested in the normal to the pedal axis forces (y-direction vertical, z-direction horizontal), which serve the propulsion of the bicycle, provided that a normal distance between line of action of the respective force and the bottom bracket is given. Also of interest are forces in the direction of the pedal axis (x-direction), ie horizontally acting forces, which can not be used for propulsion. Although the latter cause no or very little power loss in the physical sense, but the isometric application of a force for the human body is tiring and should therefore be avoided if possible.
For detecting the forces acting during cycling some possibilities are known in the prior art.
For example, WO 2006/121 714 discloses a sensor which is integrated into the shoe-mounted binding plate and with which the detection of forces in a plane normal to the pedal axis can be detected.
DE 4 227 586 A1 further discloses an aid for a cyclist to find and train an optimal course of motion. In this case, constructive and destructive force shares that releases the cyclist on the bike, recorded separately and displayed to the cyclist. As a destructive component, the force introduced axially into the pedal crank is also mentioned.
Finally, DE 1 0061 923 A1 discloses a further solution for determining the force component introduced axially into a pedal. In this case, force sensors are provided in the storage of the pedals, which detect the pressure forces occurring.
The object of the invention is therefore to provide an easy-to-install sensor for detecting the force acting in the pedal axle force.
According to the invention, this object is achieved by a device having the features of patent claim 1 and / or by a method having the features of patent claim 8.
Accordingly, it is provided in a device of the type mentioned, the sensor:
<tb> a) <sep> in or on a sole of a shoe or
<b> <sep> in or on a binding plate intended for mounting on a shoe, or
<tb> c) <sep> in or on a binding intended to receive a binding plate or a shoe, or
<tb> d) <sep> in or on the pedal.
Accordingly, it is also provided in a method of the type mentioned to measure the force with a sensor, which:
<tb> a) <sep> in or on a sole of a shoe or
<b> <sep> in or on a binding plate intended for mounting on a shoe, or
<tb> c) <sep> in or on a binding intended to receive a binding plate or a shoe, or
<tb> d) <sep> in or on the pedal.
On the one hand, the invention realizes the possibility of being able to measure forces acting in the direction of the pedal axle; on the other hand, the sensors necessary for this purpose are attached to or in components which are easily accessible and can be exchanged very easily. Advantageously, existing wheels or shoes can be easily upgraded to benefit from the advantages of the invention. If the sensors are located, for example, in the shoe or in the binding plate, then the forces can also be measured at different wheels without additional effort. The invention thus makes it possible to detect the forces acting in the direction of the pedal axle with very little technical effort.
Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims and from the description in conjunction with the figures of the drawing.
It is advantageous if the sensor for measuring a shear force which acts at the position of the sensor in the direction of the pedal axis, is provided
in case a) the sensor is located in the sole or
in case b) the sensor is arranged in the binding plate or
in case c) the sensor is arranged in the binding or
in case d) the sensor is located in the pedal.
In principle, the force can be measured in all the elements involved in the transmission, because occurs in a force component in the x direction so it is inevitably from the foot on the shoe, the binding plate (if any), the bond (if available) and ultimately transferred to the pedal. In the elements mentioned shear stresses or shear forces occur, which can be evaluated advantageous.
It is also advantageous if the sensor for measuring a pressure force which acts at the position of the sensor in the direction of the pedal axis, is provided, in the case of a) the sensor is attached to a point of the sole, which for a contact is provided to a binding plate, a binding or a pedal, or in case b) the sensor is attached to a position of the binding plate, which is intended for contact with a shoe or a binding or in case c) is attached to a position of the binding which is intended for contact with a shoe, a binding plate or a pedal, or in case d) is attached to a position of the pedal which is intended for contact with a shoe, a binding plate or a binding.
In principle, the force can also be measured at all points that are involved in a force transmission of the forces acting in the x direction. This is the case, for example, at the interface shoe / binding plate, binding plate / binding and binding / pedal. Compression force sensors are readily available via this and are therefore well suited for use in the device according to the invention.
In a further advantageous embodiment of the invention, the sensors are connected to a central processing unit, which includes an interface for contactless data transmission. The central processing unit acquires the measured values of the sensors and processes them. For example, measured values can be stored in a memory of the processing unit and later loaded via the radio interface to a PC for further processing. It is also conceivable that the data is sent to a display and / or control unit and displayed there in real time. The functions required for the invention can be embodied in the processing unit in software and / or hardware.
Furthermore, it is advantageous if the sensors consist of a piezoelectric crystal. Piezocrystals release a voltage signal during deformation and at the same time have a comparatively good stability. The sensor can therefore be relatively simple. For these reasons, piezoelectric sensors are well suited for use in the device according to the invention.
It when the piezoelectric sensors are provided for the power supply of the central processing unit is particularly advantageous. As mentioned, piezoelectric crystals give off a voltage signal during deformation. This can not only be used for measurement purposes, but can also be used to supply power to the processing unit. A battery for the processing unit is therefore supported or may be omitted altogether. In this way, the sensors fulfill a double benefit.
It is also advantageous if a rotation generator is provided on the pedal axle or on the pedal crank (crank axle) for the power supply of the central processing unit. Such a generator makes use of the relative rotation between the outer shell of the pedal and the pedal axle or between the crank axle and the bottom bracket for generating electrical energy according to the generator principle. A battery for the processing unit is therefore supported or may be omitted altogether.
Finally, it is advantageous if an associated angular position of the crank is measured to the force. In this way it can be measured in which sector which forces occur. It is conceivable that a driver generates useless forces in the x-direction only in a certain sector. In this way, the driving behavior of the cyclist can be improved very targeted.
At this point, it should be noted that the variants of the device according to the invention and the associated advantages relate equally to the method according to the invention and vice versa.
The above refinements and developments of the invention can be combined in any manner.
The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figures of the drawing. It shows:
<Tb> FIG. 1 <schematically> the parts for power transmission from a foot to a bicycle;
<Tb> FIG. 2 <sep> is a first sectional view through a pedal, a binding plate and a shoe;
<Tb> FIG. 3 <second> is a second sectional view through a pedal, a binding, a binding plate and a shoe;
<Tb> FIG. 4 <sep> the forces on the freed basic body of the binding plate;
<Tb> FIG. 5 <sep> the electrical connection of a sensor to a central processing unit.
Fig. 1 shows schematically the parts for power transmission from a foot to a bicycle. In this case, a pedal 10 is mounted in a conventional manner on a pedal axle 11, which in turn is connected to a crank 50. The crank 50 subsequently transmits torque introduced via the pedal 10 to the crank axle 51. A binding 20 may be mounted on the pedal 10. Alternatively, the function of the binding 20 may also be integrated directly in the pedal 10. Furthermore, a binding plate 30 may be mounted on a shoe 40. This binding plate 30 may be releasably connected to the binding 20, or if its function is integrated with the pedal 10, releasably connected to the pedal 10. The function of the binding plate 30 can also be integrated into the shoe 40, such as when the sole of the shoe 40 and the binding plate are injection-molded in one piece.
Fig. 2 shows a first sectional view through a pedal 110, a binding plate 130 and a shoe 140. The function of the binding is taken over in this example in a conventional manner directly from the pedal 110. The pedal 110 consists of a pedal axle 111 mounted thereon bearings 112, the outer shell 113 and pressure force sensors 114. The binding plate 130 consists of the main body 131, a dowel screw 132, and pressure force sensors 133 and 134. Due to the cutting guide only one of the two sensors 133 is shown , For the following example, however, it is assumed that there is another pressure force sensor on the opposite side of the main body 131. The shoe 140 finally consists of a sole 141, the upper 142, a dowel 143 and pressure force sensors 144th
At this point it should be noted that in FIG. 2, several variants are shown simultaneously, which are explained in detail below. It is therefore not mandatory that the illustrated elements are present simultaneously in a device according to the invention. For the attachment of the binding plate 130 with the shoe 140, Fig. 2 shows two variants.
Variant A) The main body 131 of the binding plate 130 is connected by means of fitting screws 143 with the sole 141 of the shoe 140. The dowel screws 143 are thereby shaped so that the forces in the x-direction mainly by positive fit of the fitting screws 143 with the holes in the body 131 and less by friction be transferred between body 131 and sole 141.
Variant B) As variant A, only the fitting screws 132 are used here for fixing the base body 131 on the sole 141 here. The dowel screw 132 is thus shaped so that the forces in the x-direction mainly by positive engagement of the fitting screws 132 with the holes in the sole 141 and less by friction be transferred between body 131 and sole 141.
For the arrangement of the sensors 114, 133, 134, 144 also results in some variants.
Variation a) in the main body 131 of the binding plate 130 are pressure force sensors 134, arranged here left and right of the hole for the dowel 143. The sensors 134 are capable of measuring the forces transmitted to the binding plate 130 by the mating screws 143 of the shoe 140. The right of the sensors 134 can measure forces in the positive x-direction, the left forces in the negative x-direction. Of course, other (not shown) sensors for measuring the forces in the y-direction and / or z-direction are conceivable. In this variant, it should be noted that the forces are transmitted mainly via the fitting screws 143 and not by friction. At least the forces on the fitting screws 143 and the friction force should be in a known relationship to each other.
This variant a) can be used particularly well in combination with variant A). Instead of the fitting screws 143, for example, pins are conceivable that protrude into the corresponding holes.
Variation b) Here, pressure force sensors 144 are arranged left and right of the hole for the dowel screw 132 in the sole 141. In this case, the forces transmitted between shoe 140 and the fitting screws 132 of the binding plate 130 are measured in a similar manner as in variant a). This variant b) can be used particularly well in combination with variant B). The statements made for a) apply mutatis mutandis.
Variant c) Here, pressure force sensors 133 are arranged in the base body 131 of the binding plate 130, in the area of contact with the outer shell 113 of the pedal 110. By the pressure force sensors 133, the forces acting between the binding plate 130 and the pedal 110 in the x-direction are measured here. Of course, other (not shown) sensors for measuring the forces in the y-direction and / or z-direction are conceivable. The forces should in turn be transmitted mainly by positive engagement and not by friction. At a minimum, the forces on the lateral flanks of the body 131 and the frictional force between the binding plate 130 and the pedal 110 should be in known relation to one another.
Variant d) As variant c), except that the forces are measured by means of pressure force sensors 113 in the outer shell of the pedal 110. Otherwise, the statements made for variant c) apply mutatis mutandis.
Fig. 3 now shows a second sectional view through a pedal 210, a binding 220, a binding plate 230 and a shoe 240. The pedal 210 consists of a pedal axle 211 mounted thereon bearings 212, the outer shell 213, screws 214 and a shear force sensor 215. The binding 220 consists of a base body 221 and a shear force sensor 222 arranged therein. The base body 221 is connected to the outer shell 213 of the pedal 210 by means of the screws 214. The binding plate 230 consists of the base body 231 and a shear force sensor 232 arranged therein. The shoe 240 consists of a sole 241, the upper 242, a shear force sensor 243 arranged in the sole 241, and screws 244.
At this point it is noted that in FIG. 3, in turn, several variants are shown, which are explained in detail below. It is therefore not mandatory that the illustrated elements are present simultaneously in a device according to the invention. The attachment of the binding plate 130 with the shoe 140 is carried out in the example shown with the aid of screws 244 (variant C), but it is also a screw from above through the sole 241 possible (variant D).
For the arrangement of the sensors 215, 222, 232, 243, there are some variants.
Variant e) In the base body 231 of the binding plate 230, a shear force sensor 232 is arranged, which can detect the forces acting in the interior of the base body 231 in the x-direction (or in the y-direction and / or z-direction) shear forces. This makes it possible to measure the forces acting between shoe 240 and binding 220 and ultimately the forces acting on the pedal 210. Whether the power transmission between shoe 240, binding plate 230, binding 220 and pedal 210 via friction or via positive locking is irrelevant here, since the mentioned shear forces occur in the interior of the main body 231 in any case.
Variation f) In the sole 241 of the shoe 240, a shear force sensor 243 is arranged, which measures the shear forces acting in the interior of the sole 241 in the x-direction.
Variant g) In the base body 221 of the binding 220, a shear force sensor 222 is arranged, which measures the shear forces acting in the interior of the base body 222 in the x direction.
Variant h) In the outer shell 213 of the pedal 210, a shear force sensor 215 is arranged, which measures the shear forces acting in the interior of the outer shell 213 in the x direction.
For the variants f) -h), what has been said for variant e) applies mutatis mutandis.
As could be shown, the measurement of a force acting in the direction x of the pedal axle 11, 111, 211 on the pedal 10, 110, 210 force on many possibilities is conceivable. The variants A) -D) and a) -h) can be used individually or in any combination. In addition, it is easy for those skilled in the art to adapt the principles shown to other embodiments, without departing from the scope of the invention.
4 finally shows the forces on the cleared base body 231 of the binding plate 230. The base body 231 is acted on the one hand by forces in the y direction, which ultimately serve to propel the bicycle and forces in the x direction which are not utilized for propulsion can. Although the latter cause no or very little power loss in the physical sense, but the isometric application of a force for the human body is tiring and should therefore be avoided if possible. For the sake of clarity, forces in the z-direction, which also serve for propulsion, are not shown in FIG. 4.
On the base body 231 acts on the binding 220 introduced first and second force acts in the y-direction F-iy and F2y and the first force in the x-direction Fix. Through friction and / or positive locking, another force in the x-direction, namely the third force in the x-direction F3x, is introduced into the base body 231 via the shoe 240. In the main body 231 now (only one) pressure force sensor 133 and a shear force sensor 233 are arranged. Fig. 4 shows only a simplified representation to illustrate the forces acting. Of course, real embodiments may also differ significantly from the one shown.
The pressure force sensor 133 can directly measure the first force in the x-direction F (eg by measuring the distance of a spring-loaded pin, compression of a piezocrystal, etc.) or measure the deformation of the base body 231. In an advantageous embodiment of the invention, for this purpose, the deformation is concentrated at one point, for example by shaping a nose on which the binding 210 and the binding plate 220 touch.
The shear force sensor 233, on the other hand, measures the shear stress or shear force inside the base body 231 due to the first and third forces in the x-direction Fix and F3x. Symbolically, the first shear force FSix above the sensor 233 and the second shear force Fs2x below the sensor 233 drawn. Advantageously, the sensor 233 is located above the shoulder in the main body 231. Also, the shear forces can be concentrated at one point, such as by a taper in the base body 231, where the sensor 233 is arranged.
Finally, FIG. 5 shows the electrical connection of the representative selected sensor 114 to a central processing unit 60. The processing unit 60 consists of an interface 61 for connecting one or more sensors 114, 133, 134, 144, 215, 222, 232, 243, a central processing unit 62 connected to the interface 61 and a memory 63 connected to the computing unit 62. Finally, an interface 64 for wireless communication is connected to the computing unit 62. By means of the interface 64, the processing unit 62 may also communicate with a remote display / control unit 70 which is mounted about the handlebar of the bicycle, whereas the processing unit 60 may be attached to the pedal 10, 110, 210.
The function of the arrangement shown in Fig. 5 is now as follows:
The sensor 114 supplies a signal, which is a measure of the force acting on it, to the processing unit 60. For example, the signal may be a variable resistor, a variable voltage or even a digital signal. The memory 63 stores program steps and variables which the arithmetic unit 62 processes. The measurement signal is thus received in the example shown, prepared accordingly and sent via the wireless interface 64 to the display / control unit 70. For example, a warning display can be activated there if the measured forces in the x direction exceed a specific threshold value. It is also conceivable that for each measured value of the force, the angular position of the crank 50 is measured and stored.
In this way it can be visualized, for example on a PC, in which sector which forces occur. It is conceivable, for example, that a driver generates useless forces in the x-direction, for example, only when pulling up the pedal 10, 110, 210. By visualizing the driving behavior of the cyclist can be improved very targeted. The radio interface 64 can be used not only for sending but also for receiving, for example to load new firmware in the memory 63. Of course, instead of implementing the invention in software, the invention may be embodied in hardware or a mixture of hardware and software.
In the example shown, the processing unit 62 is supplied with the aid of batteries, not shown, with electrical energy. In an alternative embodiment, alternatively or additionally, the sensors 114, 133, 134, 144, 215, 222, 232, 243 are designed as piezoelectric sensors. Piezocrystals release an electrical voltage during deformation. If the sensors 114, 133, 134, 144, 215, 222, 232, 243 are then deformed by the forces acting between the foot and the pedal axle 11, 111, 210, the resulting electrical voltage can be tapped and used to supply the processing unit 62. Alternatively or additionally, a rotational generator known per se may be provided on the pedal axle 11, 111, 211 or on the crank axle 51 for the power supply of the central processing unit 60.
This uses the relative rotation between the outer shell 113, 213 of the pedal 10, 110, 210 and pedal axle 11, 111,211 or between the crank axle 51 and the bottom bracket for generating electrical energy according to the generator principle.
Finally, it should be noted that the inventive device is not bound to the use of a separate bond 20, 220 or in the pedal 10, 110, 210 integrated binding. Rather, the device can only consist of shoe 40, 140, 240 and pedal 10, 110, 210. In this case, for example, a shear force sensor 213 or pressure force sensor 144 in the sole 141, 241 of the shoe 140, 240 or in the outer shell 113, 213 of the pedal 110, 210 can detect the force in the x direction.
Finally, it is also clarified once again that the measurement of the force in the x-direction within the scope of the invention, the (simultaneous) measurement of the force in the y-direction and / or z-direction with the same or other sensors of course not excludes. Rather, the measured values in the y-direction and / or z-direction, in addition to the measured values for the x-direction, can serve to make even better use of the invention.
The invention is particularly suitable for medical, sports medicine and therapeutic applications. Other applications are not excluded.
LIST OF REFERENCE NUMBERS
[0054]
<tb> 10, 110, 210 <sep> Pedal
<tb> 11, 111, 211 <sep> pedal axle
<tb> 112, 212 <sep> bearings
<tb> 113, 213 <sep> Outer shell
<Tb> 114 <sep> Load Cell
<Tb> 214 <sep> Bolt
<Tb> 215 <sep> shear force sensor
<tb> 20, 220 <sep> bond
<tb> 221 <sep> body bond
<Tb> 222 <sep> shear force sensor
<tb> 30, 130, 230 <sep> binding plate
<tb> 131, 231 <sep> Basic body binding plate
<Tb> 132 <sep> Passschraube
<tb> 133, 134 <sep> Compression force sensor
<Tb> 232 <sep> shear force sensor
<tb> 40, 140, 240 <sep> shoe
<tb> 141, 241 <sep> Shoe sole
<tb> 142, 242 <sep> Upper
<Tb> 143 <sep> Passschraube
<Tb> 144 <sep> Load Cell
<Tb> 243 <sep> shear force sensor
<Tb> 244 <sep> Bolt
<Tb> 50 <sep> Crank
<Tb> 51 <sep> crank axle
<Tb> 60 <sep> processing unit
<tb> 61 <sep> Interface for sensors
<tb> 62 <sep> Central processing unit
<Tb> 63 <sep> Memory
<tb> 64 <sep> wireless interface
<Tb> 70 <sep> display / control unit
<tb> F1x <sep> first force in x-direction
<tb> F1y <sep> first force in y-direction
<tb> F2y <sep> second force in y-direction
<tb> F3x <sep> force transmitted by the shoe in x-direction
<tb> FS1x <sep> first shear force on the sensor in x-direction
<tb> FS2x <sep> second shear force on the sensor in x-direction