CN105920791B - 一种智能化健身车恒功率输出装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种智能化健身车恒功率输出装置，包括车架本体以及设置在该车架本体上的发电机、齿轮传动装置、旋转变向装置、把手和平板电脑，所述齿轮传动装置上设置有直线引导装置，该直线引导装置上设置有脚踏板，所述齿轮传动装置用于将脚踏板的直线运动转化为齿轮的圆周运动，所述旋转变向装置用于带动发电机转子始终朝同一方向旋转。本发明与传统曲柄做圆周运动的功率输出装置相比，这种直线运动的方式更利于发挥人体功率潜能，快速消耗脂肪；同时利用发电机阻力调节可实现人体恒定功率输出，供测试者在恒功率、恒阻力两种模式下进行测试、锻炼，可作为准确评价测试者有氧运动能力、科学趣味健身的有效工具，实现了真正的一车多用。

Description

一种智能化健身车恒功率输出装置
技术领域
本发明涉及有氧能力测试设备技术领域，具体涉及一种智能化健身车恒功率输出装置。
背景技术
全民健身计划是一项利国利民的宏伟工程，健身器材是全民健身的重要基础环节。健身车在运动科学领域被称为“功率自行车”，属于典型的模拟户外运动的有氧健身器材。现代人工作时间长、压力大，进行室外健身的时间越来越少，这一现状刺激了室内健身器材的发展。健身车作为主要的室内健身器材之一，依靠其安全方便的锻炼方式以及适中的价格，具有不受空气污染、气候、时间及地点影响等优点，成为深受大众欢迎的锻炼方式之一。
从当前市场主流健身车结构来说，通常是通过曲柄做圆周运动，曲柄在圆周的上止点附近做功力臂很小，近乎于做无用功；观察人体骑行运动，在上止点上，人们习惯不再用力，而是等待越过上止点再猛然用力，实际上，这是一种近于爆发力做功，对关节损伤较大。有研究表明，均匀的用力更利于发挥人体功率潜能，或者说，可以更快速地消耗人体脂肪。因此，我们需要探寻一种更加科学、高效的运动方式来最大限度地发挥人体功率潜能。
在传统功率车测试中，由于大多数测试都要求受试者在特定功率下测试心率，因此受试者必须维持规定的蹬踏速率才能保持功率恒定，这样给受试者带来了很多限制，测试结果的准确性也受到影响。若将阻力方式改为克服发电机做功，那么就可通过调节发电机励磁电流、负载实现真正意义上的恒功率控制，使得心肺耐力测试过程更加简便易行、测试结果更加准确。
发明内容
本发明提供一种智能化健身车恒功率输出装置，该装置可实现人体恒定功率输出，与传统曲柄做圆周运动相比，这种直线运动的方式更利于发挥人体功率潜能，快速消耗脂肪。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种智能化健身车恒功率输出装置，包括车架本体以及设置在该车架本体上的发电机、齿轮传动装置、旋转变向装置、把手和平板电脑，所述齿轮传动装置上设置有直线引导装置，该直线引导装置上设置有脚踏板，所述齿轮传动装置用于将脚踏板的直线运动转化为齿轮的圆周运动，所述旋转变向装置用于带动发电机转子始终朝同一方向旋转，所述脚踏板的底部设置有第一力传感器和位移传感器，该第一力传感器和位移传感器与所述平板电脑信号连接。
进一步地，所述齿轮传动装置包括两组导杆、设置在该导杆两端的齿轮以及用于传动齿轮的链条，其中位于导杆下端的齿轮与所述旋转变向装置的主动轴啮合，所述直线引导装置分别套设在两组导杆上，两个直线引导装置分别与两侧的链条连接。
优选地，两组导杆的底端均套设有缓冲弹簧。
进一步地，所述旋转变向装置包括主动轴、从动轴以及三个依次啮合的伞齿轮，所述主动轴上套设有相对反向设置的单向轴承一和单向轴承二，所述单向轴承一用于连接主动轴和从动轴，所述单向轴承二与伞齿轮传动连接，所述伞齿轮与所述从动轴传动连接。
进一步地，所述把手包括固定连接的操纵杆和支撑杆，所述操纵杆上设置有第二力传感器，所述支撑杆与所述车架本体连接，该支撑杆的底端设置有角度电位计。
由以上技术方案可知，本发明与传统曲柄做圆周运动的功率输出装置相比，这种直线运动的方式更利于发挥人体功率潜能，快速消耗脂肪；同时利用发电机阻力调节可实现人体恒定功率输出，供测试者在恒功率、恒阻力两种模式下进行测试、锻炼，可作为准确评价测试者有氧运动能力、科学趣味健身的有效工具，实现了真正的一车多用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中齿轮传动装置和直线引导装置和装配示意图；
图3为本发明中旋转变向装置的轴向剖视图；
图4为本发明中把手的结构示意图。
图中：10、车架本体，20、发电机，30、齿轮传动装置，31、导杆，32、齿轮，33、链条，34、缓冲弹簧，40、旋转变向装置，41、主动轴，42、从动轴，43、伞齿轮，44、单向轴承一，45、单向轴承二，50、把手，51、操纵杆，52、支撑杆，53、第二力传感器，54、角度电位计，60、平板电脑，70、直线引导装置，80、脚踏板，81、第一力传感器，82、位移传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
如图1所示，所述智能化健身车恒功率输出装置包括车架本体10以及设置在该车架本体上的发电机20、齿轮传动装置30、旋转变向装置40、把手50和平板电脑60，所述齿轮传动装置上设置有直线引导装置70，该直线引导装置上设置有脚踏板80。
如图2所示，所述齿轮传动装置30包括两组共四个导杆31、设置在导杆两端的齿轮32以及用于传动齿轮的链条33，其中位于导杆下端的齿轮与所述旋转变向装置40的主动轴41啮合，两个直线引导装置70分别套设在两组导杆上，并与两侧的链条连接，直线引导装置能沿导杆上下移动，用于带动链条从而驱动齿轮转动。两组导杆的底端还套设有缓冲弹簧34，链条也可以采用皮带或同步带替代。脚踏板80的运动方式为上下直线式运动，人体作用于脚踏板上的力传递到链条上，链条带动齿轮转动，脚踏板的直线运动被转化为齿轮的圆周运动，再经过旋转变向装置40，带动发电机转子朝同一方向旋转，使得测试者在运动过程中克服发电机阻力做功。
如图3所示，所述旋转变向装置40包括主动轴41、从动轴42以及三个依次啮合的伞齿轮43，所述主动轴上套设有单向轴承一44和单向轴承二45，该单向轴承一和单向轴承二成反向设置，所述单向轴承一用于连接主动轴和从动轴，所述单向轴承二与伞齿轮传动连接，所述伞齿轮与所述从动轴传动连接。
当主动轴41顺时针旋转时，可通过单向轴承一44带动从动轴42顺时针旋转，此时单向轴承二45由于反向设置，不传递扭矩，当主动轴41逆时针旋转时，单向轴承一44不传递扭矩，而单向轴承二45带动三个伞齿轮43转动，最终驱动从动轴42顺时针旋转。因此，不管主动轴顺时针或是逆时针转动，总有一个单向轴承不传递扭矩(打滑)，再通过三个伞齿轮之间的传动使得从动轴始终朝同一方向转动，从而带动发电机转子也朝同一方向转动。
如图2所示，所述脚踏板80的底部设置有第一力传感器81和位移传感器82，该第一力传感器和位移传感器与所述平板电脑60信号连接，用公式P＝F*V，可测定人体的实际输出功率。根据测定人体实际输出功率，调节发电机的阻力，通过控制反馈算法，较为准确地实现了人体的恒功率输出，可实现测试者在恒功率模式下进行测试、训练。所述发电机20阻力可通过改变励磁电流、负载大小任意调节，保持发电机励磁电流、负载恒定，可实现测试者在恒阻力模式下进行测试、训练。
如图4所示，所述把手50包括固定连接的操纵杆51和支撑杆52，该操纵杆可以向上抬起，也可以左右转动，操纵杆上设置有第二力传感器53，支撑杆的底端设置有角度电位计54。所述第二力传感器53和角度电位计54可用于测量手把向上和左右旋转的力以及左右旋转角度，为模拟各类游戏化场景提供了技术依据。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种智能化健身车恒功率输出装置，其特征在于，包括车架本体(10)以及设置在该车架本体上的发电机(20)、齿轮传动装置(30)、旋转变向装置(40)、把手(50)和平板电脑(60)，所述齿轮传动装置(30)上设置有直线引导装置(70)，该直线引导装置上设置有脚踏板(80)，脚踏板(80)的底部设置有第一力传感器(81)和位移传感器(82)，该第一力传感器和位移传感器与所述平板电脑(60)信号连接，用公式P=F*V，测定人体的实际输出功率，根据测定人体实际输出功率，调节发电机的阻力，通过控制反馈算法，实现测试者在恒功率模式下进行测试、训练，所述齿轮传动装置(30)用于将脚踏板的直线运动转化为齿轮的圆周运动，所述旋转变向装置(40)用于带动发电机转子始终朝同一方向旋转，所述发电机(20)阻力可通过改变励磁电流、负载大小任意调节，利用发电机阻力调节可实现人体恒定功率输出。
2.根据权利要求1所述的智能化健身车恒功率输出装置，其特征在于，所述齿轮传动装置(30)包括两组导杆(31)、设置在该导杆两端的齿轮(32)以及用于传动齿轮的链条(33)，其中位于导杆下端的齿轮与所述旋转变向装置(40)的主动轴(41)啮合，所述直线引导装置(70)分别套设在两组导杆上，两个直线引导装置分别与两侧的链条(33)连接。
3.根据权利要求2所述的智能化健身车恒功率输出装置，其特征在于，两组导杆(31)的底端均套设有缓冲弹簧(34)。
4.根据权利要求1所述的智能化健身车恒功率输出装置，其特征在于，所述旋转变向装置(40)包括主动轴(41)、从动轴(42)以及三个依次啮合的伞齿轮(43)，所述主动轴(41)上套设有相对反向设置的单向轴承一(44)和单向轴承二(45)，所述单向轴承一用于连接主动轴和从动轴，所述单向轴承二与伞齿轮传动连接，所述伞齿轮与所述从动轴传动连接。
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