CN102961849A - 多自由度骑行台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模拟自行车运动的多自由度骑行台，包括：支架、滑道、滑块、弹性支撑部、底座、前滚筒、后滚筒、阻力系统、飞轮、自行车、前轮垫块、销轴；支架通过销轴铰接于底座，可以左右摆动，支架两侧分别安装有弹性支撑部；安装在自行车后轴的滑块与安装在支架上的滑道配合，使自行车可以相对支架上下移动、绕后轴转动，又可以随支架左右摆动；滑轨上端开放，滑块可以从滑轨上端直接插入滑轨；阻力系统由直流电机和能耗制动电阻电路构成，利用直流电机的能耗制动原理提供阻力；通过改变接入电路中电阻的阻值，可以控制直流电机转动阻力大小。本发明可在室内实现自行车骑行、摇车、压弯、跳跃和漂移动作的模拟。

Description

多自由度骑行台

技术领域

本发明涉及娱乐、游戏、运动、训练器械技术领域，具体地说，涉及一种模拟自行车骑行运动的骑行台。

背景技术

自行车运动广受欢迎，但其易受天气条件限制，在山地骑行或在公路高速骑行又具有一定难度与危险性。若在室内模拟自行车运动则可以突破天气的束缚并且降低骑行难度，保证运动安全。

现有的室内自行车骑行模拟器械，有固定的健身车，也有使用户外自行车配合支撑设备来实现室内骑行模拟的方案。用固定的健身车模拟骑行，其设备较重，占地面积较大，且健身车只能用于室内骑行模拟，无法实现车架分离，也无法在户外骑行。而使用户外自行车配合支撑设备来实现室内骑行模拟的方案，自行车在室内、室外都可以骑行，节省了成本；当自行车拆除后，支撑设备较轻且占地面积较小，便于收纳；在真实自行车上骑行，在模拟感受上也比健身车更加逼真，训练效果也更佳。

现有使用户外自行车配合支撑设备实现骑行模拟的器械，有的将自行车后轴固定于骑行台，再使自行车后轮与骑行台上一个滚筒相接触，从而实现自行车车架静止而可以踩踏自行车脚踏使后轮转动的动作；通过对滚筒施加阻力可以模拟路面上自行车骑行时的阻力。另一种室内骑行模拟方法是，不支撑或固定自行车后轴，仅通过传动连接的两组滚筒分别支撑自行车前后轮胎，自行车侧向没有支撑，在骑行时前后轮同时转动，通过自行车车舵左右转向调整重心实现动态平衡。亦有一些改进技术，采用快速拆装结构，可使自行车后轴快速地与支架固定，方便了自行车与支撑设备的安装与分离；亦有改进技术将自行车后轮中心通过铰链与避震器固定并将后轮嵌在支承块凹面内以实现自行车的侧倾，如中国专利200810034118.0中提到的装置。

自行车运动中，除了简单的踩踏骑行，还有摇车、压弯、跳跃和漂移等技巧动作。若要实现这些动作，需要自行车与支撑设备安装后，自行车可以左右摆动、上下移动、车身绕后轴转动、后轮相对滚筒打滑，同时车身需要始终保持安全平稳的支撑而不倾倒，现有的骑行模拟设备无法完全实现上述动作。将自行车后轴固定的方式，自行车无法摆动或上下移动、转动，无法摇车、压弯或跳跃；不固定或支撑后轴，仅用滚筒对前后车轮支撑的方式可以实现摇车动作，但由于自行车侧向没有支撑，无法在实现压弯、跳跃和漂移等动作的同时保持平稳而不倾倒；又如中国专利200810034118.0中提到的装置，虽然可以使自行车侧倾，实现摇车和压弯动作，但由于后轮跃起后脱离支承块凹面，将无法对后轮限位，后轮容易脱出，所以无法实现跳跃动作。

此外，现有技术，即使是经优化的方案，自行车与支撑主体的结合或分离依然需要固定过程，对室内使用与户外骑行的转换造成不便。且固定自行车后轴的方法在骑行时细微颠簸无法真实从轮胎胎面传递给玩家，骑行时缺乏真实感受。

还有，以往模拟骑行阻力使用的阻尼器成本较高，如流体阻力式阻尼器，而且结构复杂，阻力调节不便，亦不便于保养、修理。

发明内容

本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种可以与户外自行车配合，实现骑行、摇车、压弯、跳跃和漂移动作的自行车骑行模拟装置。

本发明的目的及解决其技术问题采用以下技术措施来进一步实现：

一种多自由度骑行台，包括：支架、滑道、滑块、弹性支撑部、底座、前滚筒、后滚筒、阻力系统、飞轮、自行车、前轮垫块、销轴，其特征是：支架通过销轴铰接于底座以实现支架的左右摆动；将两个弹性支撑部两端分别铰接于支架侧面和底座上，用来提供支架左右摆动时侧向的回复力并保持支架的平衡；支架两侧上端各安装有一个滑道，自行车后轴两侧安装有两个滑块，自行车后轴上的两个滑块置于支架两侧上端的滑道中；底座上安装有前滚筒和后滚筒，用来支承自行车的后轮；在后滚筒的两端分别联接有阻力系统和飞轮，其阻力系统可对自行车后轮施加可变的阻力，其飞轮用来模拟运动惯性。组装时，将自行车后轴两端的滑块置于支架上端两侧的滑道中，自行车后轮落在底座上的前滚筒和后滚筒上，前轮放置在前轮垫板上；模拟骑行时，如同户外骑自行车一样，可踩踏、也可实现左右转向，但只有后轮转动，而前轮不转动；通过改变阻力系统所施加的阻力大小，从而模拟不同坡度下不同的阻力大小，玩家可根据自身需要施加不同大小的阻力；由于自行车后轴上安装有滑块，而滑块相对于支架上端的滑道可上下移动、可绕后轴转动，玩家骑在自行车上又可以随支架左右摆动，从而可实现自行车前后轮同时跳跃、前轮单独跳起、摇车、压弯动作的模拟。在自行车侧倾时，由支架上的滑道对滑块提供侧向支撑从而避免倾倒；在模拟骑行时，若急刹车致自行车后轮锁死，前滚筒由于惯性较小，很快停止转动，后滚筒由于连接有飞轮，惯性较大，在自行车后轮与前滚筒停止转动后可以与后轮发生滑动并维持转动一段时间，从而模拟骑行中的打滑、漂移。

所述滑块与滑道接触的部分为圆柱形。

所述滑道上端开放，滑块可以从滑道上端插入或移出，使自行车可以与骑行台主体快速方便地结合或分离。所述阻力系统由直流电机和制动电阻电路构成，后滚筒与直流电机的转子相联接，直流电机接入制动电阻电路，利用直流电机的能耗制动原理提供阻力；通过改变接入电路中可变电阻的阻值，从而控制直流电机转动阻力大小。

本发明的优点是可以实现多种骑行技巧动作，使模拟骑行更加逼真，同时可使装置中的自行车可以与骑行台支撑主体可以快速方便地结合或分离，也节省了室内空间，此外本发明还能降低该装置中的阻尼器的成本与保养、维修难度，并使其阻力大小的调节方便、迅速。

附图说明

图1是本发明装置的总体结构示意图

图2是A向视图，表示自行车的后轮相对支架上下移动的情况

图3是本发明装置的俯视图

图4是本发明装置的右视图

图5是本发明阻力系统的电路图

图中：1、支架 2、滑道 3、滑块 4、弹性支撑部 5、底座 6、前滚筒 7、后滚筒 8、阻力系统9、飞轮 10、自行车 11、前轮垫块 12、销轴

具体实施方式

本发明的一个优选实施例配合附图详述如下：

本多自由度骑行台中设有支架1、滑道2、滑块3、弹性支撑部4、底座5、前滚筒6、后滚筒7、阻力系统8、飞轮9、自行车10、前轮垫块11、销轴12，支架1通过销轴12铰接于底座5以实现支架1绕销轴12左右摆动；将两个弹性支撑部4两端分别铰接于支架1侧面和底座5上，用来提供支架1左右摆动时侧向的回复力并保持支架1的平衡；支架1上端两侧各有一个滑道2，自行车10后轴两侧安装有两个滑块3，自行车10后轴上的两个滑块3置于支架1上端两侧的滑道2中；底座5上安装有前滚筒6和后滚筒7，用来支承自行车10的后轮；在后滚筒7的两端分别联接有阻力系统8和飞轮9，其阻力系统8可对自行车10后轮施加可变的阻力，其飞轮9用来模拟运动惯性。组装时，先将自行车10后轴两端的滑块3置于支架1上端两侧的滑道2中，自行车10后轮落在底座5上的前滚筒6和后滚筒7上，前轮放置在前轮垫板上；模拟骑行时，如同户外骑行一样，可踩踏、也可实现左右转向，但只有后轮转动，而前轮不转动；当玩家摇车时，手臂左右摇动自行车10的车把同时踩踏，自行车10便随支架1绕销轴12来回摆动；当玩家压弯时将自身重心偏向一侧同时适当转动自行车10的车把，使自行车10侧倾，由弹性支撑部4提供的侧向回复力使自行车10不会倾倒并在玩家将自身重心收回正中时使自行车10恢复竖直；若玩家双腿发力跳起同时提拉自行车10的车把，便可使前轮跃起而后轮不动，该过程中自行车10车架绕后轴转动，滑块3在滑道2内转动；若玩家双腿发力跳起同时提拉自行车10的车把使前轮离地，而后双脚将脚踏向上提拉使后轮离地，便实现了前后轮都跃起的跳跃，该过程中滑块3在滑道2内转动并向上移动；在模拟骑行时，若急刹车致自行车10后轮锁死，前滚筒6由于惯性较小，很快停止转动，后滚筒7由于连接有飞轮9，惯性较大，在自行车10后轮与前滚筒6停止转动后可以与后轮发生滑动并维持转动一段时间，从而模拟骑行中的打滑、漂移。

所述滑块3与滑道2接触的部分为圆柱形。

所述滑道2上端开放，滑块3可以从滑道2上端插入或移出，使自行车10可以与骑行台支撑部分快速方便地结合或分离。

所述阻力系统8由直流电机和制动电阻电路构成，直流电机接入制动电阻电路，利用直流电机的能耗制动原理提供阻力；通过改变可变电阻Rb的阻值大小，便可控制直流电机转动阻力大小，从而模拟不同坡度下不同的阻力大小；玩家通过调节电阻Rb的阻值大小便可根据自身需要施加不同的阻力。

Claims (6)

1.一种多自由度骑行台，包括：支架(1)、滑道(2)、滑块(3)、弹性支撑部(4)、底座(5)、前滚筒(6)、后滚筒(7)、阻力系统(8)、飞轮(9)、自行车(10)、前轮垫块(11)、销轴(12)，其特征在于：

支架(1)通过销轴(12)铰接于底座(5)以实现支架(1)绕销轴(12)左右摆动，两个弹性支撑部(4)两端分别铰接于支架(1)侧面和底座(5)上，用来提供支架(1)左右摆动时侧向的回复力并保持支架(1)的平衡；

支架(1)两侧上端各安装有一个滑道(2)，自行车(10)后轴两侧安装有两个滑块(3)，自行车(10)后轴上的两个滑块(3)置于支架(1)两侧上端的滑道(2)中，滑块(3)在滑道(2)中可以上下移动、转动；

底座(5)上安装有前滚筒(6)和后滚筒(7)，用来支承自行车(10)的后轮；在后滚筒(7)的两端分别联接有阻力系统(8)和飞轮(9)，其阻力系统(8)可对自行车(10)后轮施加可变的阻力，其飞轮(9)用来模拟运动惯性。

2.根据权利要求1所述的多自由度骑行台，其特征在于：所述阻力系统(8)由直流电机和制动电阻电路构成，后滚筒(7)与直流电机的转子相联接，直流电机接入制动电阻电路，利用直流电机的能耗制动原理提供阻力；通过改变接入电路中可变电阻的阻值大小，控制直流电机转动阻力大小。

3.根据权利要求1所述的多自由度骑行台，其特征在于：所述前滚筒(6)和后滚筒(7)之间没有传动装置。

4.根据权利要求1所述的多自由度骑行台，其特征在于：所述滑块(3)与滑道(2)接触的部分为圆柱形。

5.根据权利要求1所述的多自由度骑行台，其特征在于：所述滑道(2)上端开放，滑块(3)可以从滑道(2)上端插入或移出。

6.根据权利要求1所述的多自由度骑行台，其特征在于：所述前轮垫块(11)的上表面为光滑平面；自行车(10)的前轮由前轮垫块(11)支撑，模拟骑行时，自行车(10)的前轮不随后轮滚动，但可以自由的左右转向。

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