CN114534168B - 一种阻力调节的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻力调节的装置，包括：磁性物质、转轮、滑块1、弹力体和阻力架，所述滑块1设置在所述阻力架上，所述阻力架用于支撑所述滑块1和/或所述弹力体；所述弹力体是指具有弹性形变特性的物体，所述的弹力体产生的弹力用于作用所述滑块1，使所述滑块1与所述转轮的距离能随骑行设备19的倾斜度的变化而快速（接近实时）对应发生变化，再通过距离的变化控制磁性物质之间的引力变化，最终达到模拟踩车上下坡时能受到实时阻力的变化效果，显著提高了模拟阻力（例如模拟自行车上坡和下坡踩车时的阻力）变化的真实体验感。

Description

一种阻力调节的装置

技术领域

本发明涉及阻力控制技术领域，尤其涉及一种通过重力做功控制滑块1的移动而控制阻力的变化一种阻力调节的装置。

背景技术

.阻力调节的功能在模拟骑行的设备（例如传统健身车、VR自行车等）中大量应用，其中以磁控阻力调节的功能的应用居多，主要是模拟用户在使用骑行设备时，通过控制骑行设备的磁控模块（例如控制正在旋转的转轮与磁铁之间的距离）产生的阻力来模拟真实环境中车轮与地面摩擦所产生的阻力，在骑行设备没有移动的情况下，使用户能获得与在真实路面上骑行相似的体验感，骑行设备一般还会结合前方屏幕展示出的虚拟画面来进行视觉模拟，以便能获得更好的骑行体验，但是，目前这类传统的磁控阻力装置，不能使骑行设备模拟上坡或下坡的实时阻力变化的效果( 通过普通电机控制磁力的方式，使受力的变化的响应时间很滞后，即使通过高端电机驱动的方式，其运转的声音也较大，成本也很高)，导致在模拟上坡或下坡的骑行时，不能实时感知到真实阻力的变化，从而大大影响了此类模拟骑行的沉浸式体验的真实感。

发明内容

因此，为了克服背景技术中的不足，本发明的目的是提供一种当骑行设备19在模拟上坡或下坡时（即模拟骑行设备19的旋转倾斜）时，车轮（第二转轮17）旋转所受到的阻力能随骑行设备19的旋转角度（倾斜度）快速（接近实时）发生对应变化的一种阻力调节的装置及其方法。

为了实现所述发明的目的，本发明采用如下技术方案：一种阻力调节的装置，包括：磁性物质、转轮、阻力架、弹力体、滑块1和动力模块；所述转轮和所述弹力体设置在所述阻力架上，所述弹力体与所述滑块1连接，所述磁性物质设置在所述滑块1上或设置在所述转轮上，所述阻力架包括平板26；所述转轮用于被外力驱使转动,所述磁性物质所产生的磁力用于作用对应的所述转轮，所述阻力架用于支撑所述滑块1 和/或所述弹力体，所述的弹力体产生的弹力用于作用所述滑块1，所述弹力体是指具有弹性形变特性的物体；其特征在于包括：所述滑块1设置在所述平板26上，所述动力模块用于使所述阻力架转动，所述阻力架的转动使所述滑块1能随所述阻力架的转动角度的变化产生滑动，通过控制所述滑块1与所述转轮之间的距离从而控制所述滑块1与所述转轮之间的相互作用力。

优选地，还包括：所述弹力体有2个，分别是第一弹力体3和第二弹力体13； 所述滑块1位于所述第一弹力体3、所述第二弹力体13之间。

优选地，还包括：转子6，所述转轮包括第一转轮8和第二转轮17；所述第二转轮17与所述转子6接触，所述第一转轮8 与所述转子6连接，所述第二弹力体13位于所述第一转轮8和所述滑块1之间。

优选地，还包括：所述动力模块包括所述传动器和动力源，所述传动器与所述阻力架连接。

优选地，还包括：所述动力源是电机12，所述传动器是电动缸25，所述电动缸25包括伸缩 杆10，所述伸缩杆10与所述阻力架连接。

优选地，还包括：骑行设备19，所述骑行设备19包含有所述第二转轮17。

优选地，还包括：支撑脚11，所述阻力架与所述支撑脚11连接。

优选地，还包括：显示屏23和底板20，所述底板20与转动器24连接，所述转动器24用于直接或间接驱动底板20的转动，所述底板20分别与所述伸缩杆10和所述支撑脚11连接。

本段已删除。

.本段已删除。

本发明的工作原理：利用重力做功，重力对滑块1做功，使其沿斜面快速滑动，从而能使所述滑块1直接地或间接地与所述第一转轮8（或所述第二转轮17）之间产生的距离能随骑行设备19的倾斜度的变化而快速（接近实时）对应发生变化，通过距离的变化控制磁性物质的磁力所产生的相互作用力，最终达到模拟踩车上下坡时能受到实时阻力的变化效果。

本发明的有益效果是：能模拟踩车上坡下坡时所受到的阻力的真实体验感。当通过观看虚拟影像（例如通过VR眼镜或液晶屏幕进行观看）模拟上坡或下坡的骑行时，所使用的骑行设备19的骑行阻力（第二转轮17转动时受到的阻力，即用户踩踏转轮时感受到的阻力）能根据骑行设备19的前后倾斜角度进行快速(接近实时)的对应调节，因此，当正在模拟骑行的用户看到显示屏幕23里虚拟画面的虚拟骑行设备在上坡或下坡时，能实时感受到所使用的骑行设备19的倾斜，也能几乎实时地感受到第二转轮17的阻力的对应变化，最大限度地接近真实的骑行状态，从而大大提高了此类模拟骑行的沉浸式体验的真实感。另外，本发明使调节阻力的机构其运转的声音比采用传统电机控制磁力感应距离的方法产生的运转声音小，制作工艺简单，成本低。

本发明的特征和优点将在下面的说明中进行描述，可以通过描述得到理解或者可以通过结合本发明的附图和实施例得到理解。

附图说明

图1为本发明实施例的立体示意图。

图2为本发明模拟下坡行驶的实施例的侧面结构示意图。

图3为本发明实施例的阻力架(或直线30)处于状态一（模拟上坡行驶）的内部结构示意图。

图4为本发明实施例的阻力架(或直线30)处于状态二（模拟下坡行驶）的内部结构示意图。

图5为本发明实施例的阻力架(或直线30)处于状态三（模拟水平行驶）的内部结构示意图。

图6为本发明实施例的阻力架的局部、转子6、第一转轮8、滑块1、第一弹力体3和第二弹力体13的结构示意图。

附图中：1 .滑块，2 .保护壳，3 . 第一弹力体，5 .水平线，6 .转子，8 .第一转轮，9 .旋转支架，10 .伸缩杆 , 11 .支撑脚，12 .电机，13 .第二弹力体 , 17 .第二转轮，19 .骑行设备， 20 .底板，22 .转动轴，23 .显示屏幕 . 24 .转动器，25 .电动缸，26.平板，30 .直线；L1、L2和L3 分别是3种不同倾斜状态时，所述滑块1与所述第一转轮8之间的距离。

具体实施方式

结合说明书附图，通过下面的实施例可以详细地解释本发明。

下面是本发明的一个实施例，如图1，采用一台骑行设备19，骑行设备19包括第二转轮17，所述第二转轮17与转子6接触 (如图6)，所述第二转轮17被转动轴22固定，并能围绕其转动，所述第二转轮17的材质包括橡胶，或者所述第二转轮17的外观是齿轮形状；把转子6与第一转轮8固定连接，把转子6和所述第一转轮8固定在阻力架上，所述阻力架由平板26、保护壳2和旋转支架9组成，把所述平板26、保护壳2、转子6、第一转轮8和骑行设备19设置在旋转支架9上，把滑块1设置在所述平板26的表面上，把滑块1、第一弹力体3（例如弹簧）和第二弹力体13（例如弹簧）设置在保护壳2里，所述第一弹力体3和第二弹力体13是形变系数相等的弹簧；把滑块1放置在第一弹力体3和第二弹力体13之间，使这两个弹力体（弹簧）处于形变正常压缩状态，所述的平板26的表面抛光（所述的平板26也可以换成一条钢线），使所述滑块1能在所述平板26（也可以换成钢线）上沿所述的弹力体（弹簧）的形变方向滑动，所述滑块1被限制在第一弹力体3和第二弹力体13之间滑动（使用较光滑的平板26或有滚轮的滑块，使滑块1滑动时受到平板26的阻力尽量小）。本发明所述的弹力体可以是弹簧、橡皮筋或钢条等具有能实现拉伸形变、压缩形变、切变、弯曲形变和扭转形变的物体。

所述旋转支架9的一端与支撑脚11的一端通过转动方式（例如通过转动轴22）连接，旋转支架9的另一端与电动缸25的伸缩杆10通过转动方式（例如通过转动轴22）连接，所述支撑脚11的另一端通过转动轴22与底板20连接。所述电动缸25由电机12驱动，所述电机12和电动缸25被固定在底板20上，底板20与转动器24连接，底板20能被转动器24驱动旋转。所述滑块1包含有磁性物质，所述磁性物质是指具有磁吸力的物质，例如永磁铁，或包含有永磁铁，所述第一转轮8采用具有被永磁铁吸引特性的金属材质，例如铁材质，或包含有铁的材质，弹簧采用非磁性物质，例如具有不被永磁铁吸引特性的金属。设定经过所述滑块1的直线30与所述旋转支架9（例如是一块直板）平行，则转动角α转动的值就等于所述旋转支架9转动的值，当90°＞α＞0°时，为模拟下坡状态（例如图2），当0°＞α＞－90°时，为模拟上坡状态（例如图3）；现在设定上坡的最大倾斜度为20度，即α=－20°，设定下坡的最大倾斜度为20度，即α=20°，那么，当所述旋转支架9处于下坡倾斜20°时，滑块1与第一转轮8的距离为L2，受到的磁力最小（即第一转轮8所受到的阻力最小）；当所述旋转支架9处于上坡倾斜－20°时，滑块1与第一转轮8的距离为L1，受到的磁力最大（即第一转轮8所受到的阻力最大）；当所述直线30（或旋转支架9）与水平线5处于平行状态时，滑块1与第一转轮8的距离为L3，第一转轮8所受到的磁力比上坡时所受到的磁力小，但比下坡时所受到的磁力大（即模拟在水平的地面上行驶，其阻力比模拟下坡时的阻力大，但比模拟上坡时的阻力小），所述的L1、L2 、L3满足：L2 ＞L3＞L1。

当用户模拟骑行时，坐在骑行设备19上，用脚蹬骑行设备19的脚踏使第二转轮17转动，从而驱动转子6转动，再带动第一转轮8转动。

把高清LED屏幕23设置在骑行设备前方，当播放到对应的上坡画面时，电动缸25的伸缩杆10向下缩，使旋转支架9发生倾斜，当播放到下坡画面时，电动缸25的伸缩杆10向上伸，使旋转支架9发生倾斜。使画面在上坡、下坡、平地行驶的状态支架来回播放，电动缸25的伸缩杆10使旋转支架9来回倾斜。当画面播放转动方向时，转动器24驱使底板20转动，使整个机体（包括骑行设备19）跟随画面的场景旋转，此时用户能通过本发明获得了模拟在平地行驶、上坡、下坡和转弯时的真实体验感。

电动缸25包括伸缩杆10和电机12，电动缸25通过电脑控制，把对应的电动缸25数据和对应的画面内容数据分别同时输入游戏引擎，由游戏引擎统一配匹，当虚拟画面里的骑行设备下坡到达坡底时，电脑控制电动缸25使旋转支架9处于如图2状态，参看图4，即下坡转动角α=20°。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种阻力调节的装置，包括：磁性物质、转轮、阻力架、弹力体、滑块（1）和动力模块；所述转轮和所述弹力体设置在所述阻力架上，所述弹力体与所述滑块(1)连接，所述磁性物质设置在所述滑块（1）上或设置在所述转轮上，所述阻力架包括平板（26）；所述转轮用于被外力驱使转动,所述磁性物质所产生的磁力用于作用对应的所述转轮，所述阻力架用于支撑所述滑块（1）和/或所述弹力体，所述的弹力体产生的弹力用于作用所述滑块（1），所述弹力体是指具有弹性形变特性的物体；其特征在于包括：所述滑块（1）设置在所述平板（26）上，所述动力模块用于使所述阻力架转动，所述阻力架的转动使所述滑块（1）能随所述阻力架的转动角度的变化产生滑动，通过控制所述滑块（1）与所述转轮之间的距离从而控制所述滑块（1）与所述转轮之间的相互作用力。

2.根据权利要求1所述的一种阻力调节的装置，其特征在于还包括：所述弹力体有2个，分别是第一弹力体（3）和第二弹力体（13）；所述滑块（1）位于所述第一弹力体（3）、所述第二弹力体（13）之间。

3.根据权利要求2所述的一种阻力调节的装置，其特征在于包括：转子（6），所述转轮包括第一转轮（8）和第二转轮（17）；所述第二转轮（17）与所述转子（6）接触，所述第一转轮（8）与所述转子（6）连接，所述第二弹力体（13）位于所述第一转轮（8）和所述滑块（1）之间。

4.根据权利要求1、 2或3所述的一种阻力调节的装置，其特征在于还包括：所述动力模块包括传动器和动力源，所述传动器与所述阻力架连接。

5.根据权利要求4所述的一种阻力调节的装置，其特征在于还包括：所述动力 源是电机（12），所述传动器是电动缸（25），所述电动缸（25）包括伸缩 杆（10），所述伸缩杆（10）与所述阻力架连接。

6.根据权利要求3所述的一种阻力调节的装置，其特征在于还包括：骑行设备（19），所述骑行设备（19）包含有所述第二转轮（17）。

7.根据权利要求5所述的一种阻力调节的装置，其特征在于还包括：支撑脚（11），所述阻力架与所述支撑脚（11）连接。

8.根据权利要求7所述的一种阻力调节的装置，其特征在于还包括：显示屏（23）和底板（20），所述底板（20）与转动器（24）连接，所述转动器（24）用于直接或间接驱动底板（20）的转动，所述底板（20）分别与所述伸缩杆（10）和所述支撑脚（11）连接。