CN103285552A - 一种具有发电蓄电的多功能健身座椅 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有发电蓄电的多功能健身座椅，包括腿部、手臂、腹部训练装置及其钢索S3、钢索S4和钢索S1和支座、坐板、扶手、靠背及发电蓄电装置；所述发电蓄电装置包括第一、第二、第三和第四滑轮组，涡卷弹簧、绕线轮、带轮组、发电机和蓄电单元；所述第一、第二、第三和第四滑轮组将钢索S1、S4和S3的牵动直接或间接的递给钢索S2，最终钢索S2带动绕线轮12转动，从而为发电机17提供机械能量。所述蓄电单元包括与发电机的输出端依次连接的单相整流器、过充保护电路和锂电池，从而实现了健身与正常办公座椅以及利用健身的机械能进行发电蓄电的功能。

Description

一种具有发电蓄电的多功能健身座椅

技术领域

本发明涉及一种座椅，尤其涉及一种具有发电功能的座椅。

背景技术

目前，现有技术中有在健身器材和健身椅的基础上进行改造后，利用健身器材或座椅在使用过程中转动、移动及座位处的压力进行发电，但还未见有在集腿部、腹部、手部锻炼于一体的多功能健身器材或座椅中，并利用其在使用过程中相关传动机构的机械能进行发电蓄电的装置。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种具有发电蓄电的多功能健身座椅，具有集合腿部、腹部、手部锻炼于一体的机械能传递、整合机构，并利用传递的机械能进行发电蓄电，从而实现了健身与正常办公座椅以及利用健身的机械能进行发电蓄电的功能。

为了解决上述技术问题，本发明具有发电蓄电的多功能健身座椅予以实现的技术方案是：该座椅包括支座、坐板、扶手、靠背及腿部训练装置、手臂训练装置和腹部训练装置；所述腹部训练装置包括设置在所述靠背底部的转轴，所述靠背相对转轴转动，所述转轴上套装有第一扭力弹簧，所述第一扭力弹簧的一端与转轴固定，所述第一扭力弹簧的另一端与所述靠背固定，所述靠背的底部固定有连杆；所述腿部训练装置包括分别设置在所述支座两侧前端的固定轴，所述固定轴上装配有转动杆和套装有第二扭力弹簧，所述第二扭力弹簧的一端与所述支座固定,所述第二扭力弹簧的另一端与转动杆紧密接触，两个转动杆的自由端之间连接有档杆；所述手臂训练装置包括设置在两端扶手处的拉环，所述拉环连接有钢索S4，所述连杆连接有钢索S1，所述档杆连接有钢索S3，在所述拉环与钢索S4之间还设有一用于防止钢索S4松懈的弹簧；还包括设置在坐板下方的发电蓄电装置，所述发电蓄电装置包括底板、第一滑轮组、第二滑轮组、第三滑轮组、第四滑轮组、绕线轮组、皮带增速器、发电机和蓄电单元；所述绕线轮组包括设置在轮轴上的绕线轮和涡卷弹簧；所述第一滑轮组用于将钢索S1的牵动传递给钢索S2,所述第四滑轮组用于将钢索S4的牵动传递给钢索S3,所述第三滑轮组用于将钢索S3的牵动传递给钢索S2；所述钢索S2的一端与第二滑轮组中的一个动滑轮S23固定，所述钢索S2的另一端固定在绕线轮上；所述蓄电单元包括依次连接的单相整流器、过充保护电路和锂电池，所述单相整流器的输入端与发动机的输出端连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明座椅有机地将手部、腹部、腿部训练功能与座椅设计融合，在充分利用座椅内部的空间设计了一套相对简单可靠易行的动、定滑轮组进行相关合理的受力方向的调整，以使三个训练装置的末端部位（拉环、档杆和连杆）连接延伸出的钢索汇合一处，且具有很好的互不干涉性，而且由于发电机产生的转矩经由皮带增速器将转速放大再由钢索反向传递至各个末端部位，并与设置在末端部位的弹簧一起起到很好的配重作用，因此相比市场上的相关健身器材设备具有造价低的特点，而且其中的多个滑轮组结构很好的解决了各训练装置末端部位产生的作用力的方向调整和作用力汇集。

本发明具有发电蓄的多功能健身座椅能很好的为长期待在室内的人提供很好的锻炼平台，使手部、腿部和腹部全方位得到锻炼，尤其适合于想去健身房锻炼但由于距离远、时间零碎、室外空气质量差不适合外出等情况下，在控制成本的基础上能广泛的应用于办公室、家庭等场所，因此具有广阔的市场应用前景，且本发明能很好的契合当今社会“绿色生活、健康生活、节能生活”的理念，是一个环境友好型的产品，能达到一种全民健身、节能的效果。

附图说明

图1是本发明一种具有发电蓄电的多功能健身座椅的立体图；

图2是图1所示多功能健身座椅的背面立体图；

图3是设置在坐板下方的第四滑轮组的结构及钢索S4的绕线示意图；

图4是设置在坐板下方的第一、二、三滑轮组的结构及所有钢索的绕线示意图；

图5是设置在坐板下方的绕线轮组与发电机结构的示意图；

图6是本发明中蓄电单元结构框图。

图中：

1-靠背                      2-扶手                   3-坐板

3A-第二扭力弹簧             4-支座                   5-档杆

6-转动杆                    6A-第一扭力弹簧          7-拉环

8-连杆                      9-滑轮支架               10-发电机输入轴

11-轴承                     12-绕线轮                13-大带轮

14-涡卷弹簧                 15-轮轴                  16-小带轮

17-发电机

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1所示，本发明一种具有发电蓄电的多功能健身座椅是将训练腿部、手臂、腹部肌肉群的训练装置融入座椅中，包括支座4、坐板3、扶手2和靠背1；腿部训练装置、手臂训练装置和腹部训练装置。

所述腹部训练装置包括设置在所述靠背1底部的转轴，所述靠背1相对转轴转动，所述转轴上套装有第一扭力弹簧3A，所述第一扭力弹簧3A的一端与转轴固定，所述第一扭力弹簧3A的另一端与所述靠背1固定，所述靠背1的底部固定有连杆8，所述连杆8连接有钢索S1。

所述腿部训练装置包括分别设置在所述支座4两侧前端的固定轴，所述固定轴上装配有转动杆6和套装有第二扭力弹簧6A，所述第二扭力弹簧6A的一端与所述支座4固定,所述第二扭力弹簧6A的另一端与转动杆6紧密接触，两个转动杆6的自由端之间连接有档杆5，所述档杆5连接有钢索S3。

所述手臂训练装置包括设置在两端扶手处的拉环7，所述拉环7连接有钢索S4，在所述拉环7与钢索S4之间还设有一用于防止钢索S4松懈的弹簧。

上述座椅部分结合人体工程学进行合理化设计，不但考虑到各部分训练装置的尺寸和强度要求，而且还考虑到设置在坐板3下方的发电蓄电装置的尺寸和强度，座椅的整体外表可以用皮革包裹装饰。

所述发电蓄电装置包括底板、第一滑轮组、第二滑轮组、第三滑轮组、第四滑轮组、绕线轮组、皮带增速器、发电机和蓄电单元。

如图5所示，所述绕线轮组包括设置在轮轴15上的绕线轮12和涡卷弹簧14。所述皮带增速器包括设置在所述轮轴15上的大带轮13和设置在发电机输入轴10上的小带轮16，轮轴15的两端设有轴承11。

如图4所示，所述第一滑轮组包括固定在底板上的定滑轮S11和一动滑轮S12；所述第二滑轮组包括动滑轮S23和固定在坐板3底面上的定滑轮S21和定滑轮S22；所述第三滑轮组包括固定在底板上的定滑轮S31、定滑轮S32。如图3所示，所述第四滑轮组包括一滑轮支架9和固定在所述坐板3底面上的定滑轮S43和定滑轮S44，所述滑轮支架9上固定有滑轮S41和滑轮S42。如图4所示，所述钢索S1自与所述连杆8的连接端绕过定滑轮S11后固定在动滑轮S12上；所述钢索S2的一端与第二滑轮组中的一个动滑轮S23固定，所述钢索S2的另一端固定在绕线轮12上，所述钢索S2自与动滑轮S23的固定依次绕过定滑轮S21、动滑轮S12、定滑轮S22后固定在动滑轮S23上；所述钢索S3自与所述档杆5的连接端依次绕过定滑轮S31、动滑轮S23、定滑轮S32后固定在所述滑轮支架9上。

如图3所示，所述钢索S4自与一拉环的连接端依次绕过滑轮S41、滑轮S42、定滑轮S43、定滑轮S44、滑轮S41和滑轮S42后与另一拉环固定。所述第一滑轮组用于将钢索S1的牵动传递给钢索S2,所述第四滑轮组用于将钢索S4的牵动传递给钢索S3,所述第三滑轮组用于将钢索S3的牵动传递给钢索S2。即钢索S2将与腹部训练装置牵动的钢索S1、腿部训练装置牵动的钢索S3和与手臂训练装置牵动的钢索S4的动作均传递到钢索S2，最终钢索S2带动绕线轮12转动，从而为发电机17提供机械能量，以实现运动的同时进行发电的功能。

如图6所示，所述蓄电单元包括依次连接的单相整流器、过充保护电路和锂电池，所述单相整流器的输入端与发动机的输出端连接，其中，所述锂电池的电压为24V，所述锂电池通过一DC/DC降压转换器连接至用电单元的USP接口，以实现储存以及稳定电能的输出。

在人体锻炼腹部时，人直接依靠腹部肌肉产生座椅靠背往下压的效果，而在这过程中，靠背底部的第一扭力弹簧3A会首先进行运动蓄能且分担一部分运动配重，即产生阻碍人体往下压的阻力，同时，固定在靠背底部的连杆8的杠杆效应翘起与定滑轮S11连接的钢索S1，同时也会分配剩余的运动配重。

在人体锻炼腿部时，人用小腿端部撑开挡杆5以一定弧度轨迹向前，同时，经由转动杆6带动第二扭力弹簧6A进行运动蓄能，以满足在非人体作用间隔时期所有机构恢复初始位置的能量要求，并由挡杆5直接带动与定滑轮S31相连的钢索S3，在此过程中，钢索S3和第二扭力弹簧6A同时承担运动配重。

在人体锻炼手部肌肉时，手臂向上拉,拉环7直线向上运动，同时，拉环7直接连接的钢索S4以及与钢索S4并联的弹簧拉伸，两者都产生运动配重，弹簧不但起到不会使钢索S4松懈的作用，同时还能承担蓄能的作用。

总之，由于各训练装置的末端处都有相应的弹簧进行蓄能，因此能够很好的使末端（拉环7、档杆5和连杆8）部位在运动到最高点后能稳定地返回到初始位置。

使用本发明具有发电蓄电的多功能健身座椅进行腿部、手臂、腹部训练过程中，通过相应的钢索、动滑轮和定滑轮组进行相关合理的受力方向的调整，以使其最终汇合到盘在轮轴15上的绕线轮12上，继而通过皮带增速器带动发电机输入轴10转动，与此同时，利用涡卷弹簧14进行蓄能，能够很好的使训练装置的末端部件在运动到最高点后稳定返回初始位置，以实现发电蓄电装置的双向发电，另一方面发电机17的转矩经大带轮13、小带轮16传动增倍后还为每个训练装置的末端部位（即相关的钢索）提供大部分的健身配重，然后，再经过单相整流、过充保护电路最终将健身过程中所发的电稳定的存入锂电池中，利用DC/DC（直流转直流）电路，使之转换为适用于小电器USB端口的电压。最终实现发电、储存和电能的输出。本发明相对传统的办公椅，不但融合了健身功能，而且在健身的同时，还可以将运动的能量转换成电能，供小型用电设备使用。

下面通过有关计算可以证明本发明的有效性。

设：手臂训练过程中拉环的行程：

腿部训练过程中脚部的行程：

腹部训练过程中靠背的行程：150mm；一个动作的时间均为2s。

运动的平均速度是：手部速度：0.606m/s，脚部速度：0.566m/s，背部速度：0.15m/s；

经过动滑轮传递后速度为：手部速度：0.303m/s，脚部速度：0.283m/s，背部速度：0.3m/s，取其中较大的速度：0.3m/s

大带轮的直径取0.07m，则大带轮转动角速度为：

经过皮带传动后，发电机输入轴的转速为：即发电机的转速为： $n=\frac{60\×{\mathrm{\ω}}_2}{2\mathrm{\π}}=\frac{60\×31.423}{2\mathrm{\π}}=300.22r/\min .$

选定的发电机在300r/min时，发出的电压为15V，电流为9A，由前面计算可知，发电机的发电的均压为15V，又由于锂电池不可大电压充电的特性，因此选用24V的锂电池，且发出的电流为9A，而一般要求充电电流不大于1C，因此，以选用24V锂电池（10Ah）为宜。在单向整流器整流中，当输入电压均值为15V时，会产生1.5V的压降，且估值功率转换效率为：95%*95%=0.9025，最终得出存入24V锂电池（10Ah）的功率为（15-1.5）*9*0.9025=110W。

本发明中发电机选用可以小型低速永磁直流发电机，最大功率为250W,最大发电电压为28V；由于平均发电电压为15V，平均发电电流为9A，故单向整流器可选用品牌为TECHELEWUZHENG的QL5A-50A的单相桥式整流器，一般锂电池内置有过充保护电路，选用24V（10Ah）的锂电池；DC/DC降压转换器选用IB2405S-2W微功率DC-DC电源模块直接将系统电压24V转成5V。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种具有发电蓄电的多功能健身座椅，包括支座（4）、坐板（3）、扶手（2）和靠背（1），还包括腿部训练装置、手臂训练装置和腹部训练装置；

所述腹部训练装置包括设置在所述靠背（1）底部的转轴，所述靠背（1）相对转轴转动，所述转轴上套装有第一扭力弹簧（3A），所述第一扭力弹簧（3A）的一端与转轴固定，所述第一扭力弹簧（3A）的另一端与所述靠背（1）固定，所述靠背（1）的底部固定有连杆（8）；

所述腿部训练装置包括分别设置在所述支座（4）两侧前端的固定轴，所述固定轴上装配有转动杆（6）和套装有第二扭力弹簧（6A），所述第二扭力弹簧（6A）的一端与所述支座（4）固定,所述第二扭力弹簧（6A）的另一端与转动杆（6）紧密接触，两个转动杆（6）的自由端之间连接有档杆（5）；

所述手臂训练装置包括设置在两端扶手处的拉环（7），所述拉环（7）连接有钢索S4，

其特征在于：

所述连杆（8）连接有钢索S1，所述档杆（5）连接有钢索S3，在所述拉环（7）与钢索S4之间还设有一用于防止钢索S4松懈的弹簧；

还包括设置在坐板（3）下方的发电蓄电装置；

所述发电蓄电装置包括底板、第一滑轮组、第二滑轮组、第三滑轮组、第四滑轮组、绕线轮组、皮带增速器、发电机和蓄电单元；

所述绕线轮组包括设置在轮轴（15）上的绕线轮（12）和涡卷弹簧（14）；

所述第一滑轮组用于将钢索S1的牵动传递给钢索S2,所述第四滑轮组用于将钢索S4的牵动传递给钢索S3,所述第三滑轮组用于将钢索S3的牵动传递给钢索S2；

所述钢索S2的一端与第二滑轮组中的一个动滑轮S23固定，所述钢索S2的另一端固定在绕线轮（12）上；

所述蓄电单元包括依次连接的单相整流器、过充保护电路和锂电池，所述单相整流器的输入端与发动机的输出端连接。

2.根据权利要求1所述具有发电蓄电的多功能健身座椅，其特征在于，

所述第一滑轮组包括固定在底板上的定滑轮S11和一动滑轮S12；

所述第二滑轮组包括动滑轮S23和固定在坐板（3）底面上的定滑轮S21和定滑轮S22；

所述第三滑轮组包括固定在底板上的定滑轮S31、定滑轮S32；

所述第四滑轮组包括一滑轮支架（9）和固定在所述坐板（3）底面上的定滑轮S43和定滑轮S44，所述滑轮支架（9）上固定有滑轮S41和滑轮S42；

所述钢索S1自与所述连杆（8）的连接端绕过定滑轮S11后固定在动滑轮S12上；

所述钢索S2自与动滑轮S23的固定依次绕过定滑轮S21、动滑轮S12、定滑轮S22后固定在动滑轮S23上；

所述钢索S3自与所述档杆（5）的连接端依次绕过定滑轮S31、动滑轮S23、定滑轮S32后固定在所述滑轮支架（9）上；

所述钢索S4自与一拉环的连接端依次绕过滑轮S41、滑轮S42、定滑轮S43、定滑轮S44、滑轮S41和滑轮S42后与另一拉环固定。

3.根据权利要求1所述具有发电蓄电的多功能健身座椅，其特征在于，所述皮带增速器包括设置在所述轮轴（15）上的大带轮（13）和设置在发电机输入轴（10）上的小带轮（16）。

4.根据权利要求1所述具有发电蓄电的多功能健身座椅，其特征在于，所述锂电池的电压为24V。

5.根据权利要求1所述具有发电蓄电的多功能健身座椅，其特征在于，所述锂电池通过一DC/DC降压转换器连接至用电单元的USB接口。

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