CN118234547A - 健身自行车及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种健身自行车以及控制该健身自行车的方法。根据本发明的健身自行车包括：操作杆，其被配置成将离合器齿轮单元限制到飞轮以允许飞轮在非自由轮模式下操作，并且释放离合器齿轮单元与飞轮之间的限制以允许飞轮在自由轮模式下操作；位置检测单元，其安装在飞轮上以检测操作杆的旋转位置；以及控制器，其被配置成通过调节定子的磁力的大小来制动飞轮，使得当踏板停止时，操作杆停止在预设暴露位置处。

Description

健身自行车及其控制方法

技术领域

本申请要求于2022年3月16日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2022-0032477的优先权，该申请的公开内容通过引用结合于此。

本发明涉及一种能够在飞轮的制动期间将操作杆自动布置在暴露位置处并且操作操作杆而无需手动使飞轮旋转的健身自行车及其控制方法。

背景技术

通常，健身自行车被用作用于增强肌肉力量的室内锻炼机构。健身自行车的车轮可以通过踩踏旋转以进行锻炼。健身自行车可以被归类于能够进行动感单车(spinning)锻炼的动感单车自行车和通过像自行车一样使踏板沿着正向方向旋转而使车轮旋转的室内自行车。

由于通过踩踏进行锻炼的特性，非自由轮结构应用于动感单车自行车，并且自由轮结构应用于室内自行车。

在应用于动感单车自行车的非自由轮结构中，在踏板沿着正向方向和反向方向旋转以使车轮旋转的任何情况下，动力都被传递到车轮。

此外，在应用于室内自行车的自由轮结构中，当踏板沿着正向方向旋转时，动力被传递到车轮以使车轮旋转。然而，当踏板停止或沿着反向方向旋转时，动力不被传递到车轮，并且车轮不旋转。

在韩国专利No.2304923(于2021年9月24日登记)中，公开了一种包括电子制动器的室内健身自行车。当室内锻炼自行车由制动马达驱动时，使丝杠和制动蹄移动以制动车轮。然而，室内健身自行车不能使车轮在非自由轮模式与自由轮模式之间切换。

此外，在韩国专利申请公开No.2007-0038634(于2007年4月11日公布)中，公开了一种自行车型健身机构。公开了这样的配置，其中，当在容纳在壳体中的干扰流体中产生电磁场时，自行车型健身机构的制动单元调节施加到车轮构件的负载，并且制动车轮构件。然而，自行车型健身机构不能使车轮构件在非自由轮模式与自由轮模式之间切换。

[技术问题]

已经作出本发明以致力于解决上述问题，并且旨在提供一种健身自行车及其控制方法，其能够在飞轮的制动期间将操作杆自动布置在暴露位置处。

本发明旨在提供一种健身自行车及其控制方法，其能够操作操作杆而无需手动使飞轮旋转。

本发明旨在提供一种健身自行车及其控制方法，其能够通过逐步增大定子的磁力的大小来制动飞轮。

本发明旨在提供一种健身自行车及其控制方法，其能够使飞轮在非自由轮模式和自由轮模式中的任一种模式下旋转。

发明内容

技术问题

已经作出本发明以致力于解决上述问题，并且旨在提供一种健身自行车及其控制方法，其能够在飞轮的制动期间将操作杆自动布置在暴露位置处。

本发明旨在提供一种健身自行车及其控制方法，其能够操作操作杆而无需手动使飞轮旋转。

本发明旨在提供一种健身自行车及其控制方法，其能够通过逐步增大定子的磁力的大小来制动飞轮。

本发明旨在提供一种健身自行车及其控制方法，其能够使飞轮在非自由轮模式和自由轮模式中的任一种模式下旋转。

技术方案

根据本发明的健身自行车包括操作杆，该操作杆被配置成将离合器齿轮单元限制到飞轮以允许飞轮在非自由轮模式下操作，并且释放离合器齿轮单元与飞轮之间的限制以允许飞轮在自由轮模式下操作。

健身自行车包括位置检测单元和控制器，位置检测单元安装在飞轮上以检测操作杆的旋转位置，并且控制器被配置成通过调节定子的磁力的大小来制动飞轮，使得当踏板停止时，操作杆停止在预设暴露位置处。

离合器齿轮单元可以包括旋转齿轮单元和闩锁齿轮单元，旋转齿轮单元可旋转地并且轴向地联接到飞轮的旋转中心，并且闩锁齿轮单元被配置成当闩锁齿轮单元与旋转齿轮单元接合时允许飞轮在非自由轮模式下操作，并且当闩锁齿轮单元与旋转齿轮单元分离时允许飞轮在自由轮模式下操作。

离合器齿轮单元还可以包括联接在旋转齿轮单元与飞轮之间的单向轴承单元。

单向轴承单元可以在旋转齿轮单元沿着正向方向旋转时限制飞轮和旋转齿轮单元以使飞轮和旋转齿轮单元一起旋转，并且在旋转齿轮单元沿着反向方向旋转时释放飞轮和旋转齿轮单元的限制以仅使旋转齿轮单元旋转。

预设暴露位置可以是操作杆可以在框架单元的前侧处被视觉识别的位置。

位置检测单元可以包括安装在飞轮上的两个或更多个霍尔传感器。

健身自行车还可以包括踏板检测单元，该踏板检测单元安装在踏板的驱动轴单元上以检测踏板是否旋转。

在踏板停止之后，当由速度测量单元检测到的飞轮的转速低于或等于预设速度时，控制器可以通过增大定子的磁力的大小来制动飞轮。

控制器可以通过逐步增大定子的磁力的大小来使飞轮逐步减速以制动飞轮。

健身自行车还可以包括速度测量单元，该速度测量单元安装在飞轮上以测量飞轮的转速。

在非自由轮模式下，当带轮沿着正向方向和反向方向旋转时，旋转齿轮单元、闩锁齿轮单元、车轮盖和车轮主体单元可以都旋转。

在自由轮模式下，当带轮沿着正向方向旋转时，旋转齿轮单元、闩锁齿轮单元、车轮盖和车轮主体单元可以都旋转，并且当带轮沿着反向方向旋转时，旋转齿轮单元可以旋转。

定子可以固定到框架单元。

发明的有益效果

根据本发明，当踏板停止时，控制器调节定子的磁力的大小以将操作杆停止在预设暴露位置处，并且因此，用户可以在开始下一次锻炼时立即操作操作杆。

根据本发明，由于在飞轮的制动期间操作杆设置在暴露位置处，因此用户不需要手动使飞轮旋转来找到操作杆。

根据本发明，当踏板停止时，可以通过逐步增大定子的磁力的大小来使飞轮停止，使得操作杆停止在预设暴露位置处。因此，可以防止飞轮的突然制动，并且防止突然制动的负载布施加到离合器齿轮单元等。

根据本发明，当闩锁齿轮单元与旋转齿轮单元接合时，飞轮可以在非自由轮模式下操作。此外，当闩锁齿轮单元与旋转齿轮单元分离时，飞轮可以在自由轮模式下操作。

除了上述效果之外，在描述用于实施本发明的特定项目的同时将一起描述本发明的特定效果。

附图说明

图1是示意性地示出根据本发明的健身自行车的立体图。

图2是示意性地示出飞轮从图1中的健身自行车拆卸的状态的分解立体图。

图3是示意性地示出图2中的健身自行车中的飞轮的立体图。

图4是示意性地示出图2中的健身自行车中的飞轮的截面图。

图5是示意性地示出图4中的飞轮的分解立体图。

图6是示意性地示出图5中的飞轮的离合器齿轮单元中的旋转齿轮单元与带轮之间的联接结构的分解立体图。

图7是示意性地示出图5中的飞轮的离合器齿轮单元中的闩锁齿轮单元与车轮盖之间的联接结构的分解立体图。

图8是示意性地示出图5中的离合器齿轮单元中的车轮盖、旋转齿轮单元和单向轴承单元的联接结构的分解立体图。

图9是示意性地示出图5中的离合器齿轮单元中的车轮盖、旋转齿轮单元和带轮的联接结构的立体图。

图10是示意性地示出图9中的离合器齿轮单元中的闩锁齿轮单元与旋转齿轮单元之间的联接结构的立体图。

图11是示意性地示出在闩锁齿轮单元与图10中的离合器齿轮单元中的旋转齿轮单元接合时飞轮在非自由轮模式下旋转的状态的正视图。

图12是示意性地示出在图11中的非自由轮模式下将所传递的动力传递到带轮的状态的截面图。

图13是示意性地示出在闩锁齿轮单元与图10中的离合器齿轮单元中的旋转齿轮单元分离时飞轮在自由轮模式下旋转的状态的正视图。

图14是示意性地示出在图13中的自由轮模式下将所传递的动力传递到带轮的状态的截面图。

图15是示意性地示出用于控制根据本发明的健身自行车的配置的框图。

图16是示意性地示出在根据本发明的健身自行车中的飞轮的制动期间操作杆停止在暴露位置处的状态的正视图。

图17是示意性地示出控制根据本发明的健身自行车的方法的流程图。

<附图标记的描述>

1：健身自行车，110：基部单元

111：支腿单元，112：滚轮

120：框架单元，121：车叉单元

123：间隔件，124：座椅壳体

125：柄杆，126：把手

127：显示单元，128：座椅柱

129：座椅，130：踏板

132：驱动轴单元，140：保护盖

200：飞轮，210：车轮主体单元

211：凸缘单元，212：轮辋单元

213：安装单元，215：固定面板单元

216：面板安置槽，217：旋转孔

220：车轮盖，221：安置槽部分

222：内键槽，223：引导槽

224：连接孔，225：齿轮固定单元

225a：紧固构件，225b：垫圈

227：引导孔，230：离合器齿轮单元

240：旋转齿轮单元，241：旋转轴单元

242：内孔，243：外键槽

244：外平面部分，245：轴

246：轴轴承，247：带轮

248：圆形齿轮单元，250：单向轴承单元

251：外键槽，252：第二键构件

253：内键槽，254：第一键构件

260：闩锁齿轮单元，261：连接槽

262：限制构件，263：闩锁通孔

264：滑动销单元，264a：限制环

265：弹性构件，270：定子

271：铁芯，272：线圈

274：内板，275：外板

280：操作杆，281：操作肋

282：凸台单元，283：凸台闩锁单元

310：控制器，320：位置检测单元

330：踏板检测单元，340：速度测量单元

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。

本发明不限于以下公开的实施方式，而是可以具有各种改变，并且可以以各种不同的形式来实现。仅提供实施方式以使本发明的公开内容完整，并且充分告知本领域技术人员本发明的范围。因此，应当理解，本发明不限于以下公开的实施方式，而是不仅包括一个实施方式的配置和另一个实施方式的配置的替换或添加，而且包括包含在本发明的技术精神和范围中的所有改变、等价物和替代物。

应当理解，附图仅用于容易理解本说明书中公开的实施方式，本说明书中公开的技术精神不受附图的限制，并且该附图包括包含在本发明的精神和技术范围中的所有改变、等价物和替代物。在附图中，考虑到便于理解等，部件的尺寸或厚度可以夸大地较大或较小，但是因此，本发明的范围不应被解释为受到限制。

本文使用的术语仅被用于描述特定的实现方式或实施方式，而不旨在限制本发明。此外，除非上下文另有明确规定，否则单数表述包括复数表述。在本说明书中，诸如“包括”和“由…构成”的术语旨在表明存在本说明书中所描述的特征、数量、步骤、操作、部件、单元或其组合。也就是说，在说明书中，应当理解，诸如“包括”和“由…构成”的术语并不预先排除存在或添加一个或更多个其它特征、数量、步骤、操作、部件、单元或其组合的可能性。

包括序号的术语(例如，第一和第二)可以被用于描述各种部件，但这些部件不受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个部件与另一个部件区分开的目的。

应当理解，当将某个部件描述为“连接”或“联接”到另一个部件时，该某个部件可以直接连接或联接到另一部件，但在它们之间可以存在其它部件。另一方面，应当理解，当将某个部件描述为“直接连接”或“直接联接”到另一个部件时，它们之间不存在其它部件。

应当理解，当将某个部件描述为在另一个部件“上方”或“下方”时，不仅该某个部件可以设置在另一部件的正上方，而且在它们之间也可以存在其它部件。

除非另有限定，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语或科学术语)具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。诸如在常用词典中限定那些的术语应被解释为具有与相关技术上下文中的含义一致的含义，并且除非在本申请中明确限定，否则不将这些术语解释为理想或过于正式的含义。

在下文中，将描述根据本发明的实施方式的健身自行车。

图1是示意性地示出根据本发明的健身自行车的立体图，并且图2是示意性地示出飞轮从图1中的健身自行车拆卸的状态的分解立体图。

参照图1和图2，根据本发明的实施方式的健身自行车1制动飞轮200，使得当锻炼停止时，操作杆280停止在预设暴露位置处。因此，当用户重新开始锻炼时，用户可以容易地操作操作杆280，而无需手动使飞轮200旋转。

健身自行车1包括框架单元120。基部单元110安装在框架单元120的下侧处，以支撑框架单元120。基部单元110可以包括从框架单元120的下侧的两侧向外延伸的多个支腿单元111。此外，基部单元110可以包括连接到框架单元120的下侧的基板(未示出)。基部单元110可以以各种形状中的任一种来形成。

滚轮112可以安装在基部单元110上，以使健身自行车1移动。滚轮112可以仅安装在基部单元110的前侧和后侧中的任一侧处。此外，滚轮112可以安装在基部单元110的前侧和后侧的两侧处。

间隔件123从框架单元120的前侧向上延伸。柄杆125联接到具有可调节高度的间隔件123。把手126安装在间隔件123上，使得用户可以通过握持把手126来锻炼。此外，显示单元127可以安装在间隔件123上方，以输出锻炼信息，例如健身自行车1的速度和旋转负载。显示单元127可以在柄杆125上方安装成角度调节或固定的。

座椅壳体124从框架单元120的后侧向上延伸。座椅柱128联接到座椅壳体124以被调节高度。座椅129安装在座椅柱128上方，使得用户可以坐于其上。

由于柄杆125和座椅柱128安装成高度被调节，因此把手126和座椅129可以根据用户的身体状况或锻炼方式进行调节。

踏板130可旋转地安装在框架单元120的下侧处。踏板130连接到驱动轴单元132的两侧。此外，带轮247可旋转地安装在框架单元120下方。驱动轴单元132和带轮247通过诸如皮带或链条的动力传递单元(未示出)来连接。因此，当用户踩踏踏板130时，随着踏板130的驱动力通过动力传递单元被传递到离合器齿轮单元230，可以使飞轮200旋转。

保护盖140安装在框架单元120的两侧处，以遮蔽驱动轴单元132、离合器齿轮单元230和动力传递单元免受外部影响。保护盖140联接到框架单元120的两侧。保护盖140设置在框架单元120的下侧处，以在前后方向上延伸。

根据本发明的健身自行车1可以具有设置在框架单元120的下后侧处的踏板130和设置在框架单元120的下前侧处的飞轮200。此外，踏板130可以设置在框架单元120的下前侧处，并且飞轮200可以设置在框架单元120的下后侧处。随着踏板130和飞轮200的前后位置改变，框架单元120的形状和结构可以改变。在下文中，将描述其中飞轮200设置在框架单元120的前侧处的情况的一个示例。

图3是示意性地示出图2中的健身自行车中的飞轮的立体图，图4是示意性地示出图2中的健身自行车中的飞轮的截面图，图5是示意性地示出图4中的飞轮的分解立体图，图6是示意性地示出图5中的飞轮的离合器齿轮单元中的旋转齿轮单元与带轮之间的联接结构的分解立体图，图7是示意性地示出图5中的飞轮的离合器齿轮单元中的闩锁齿轮单元与车轮盖之间的联接结构的分解立体图，图8是示意性地示出图5中的离合器齿轮单元中的车轮盖、旋转齿轮单元和单向轴承单元的联接结构的分解立体图，并且图9是示意性地示出图5中的离合器齿轮单元中的车轮盖、旋转齿轮单元和带轮的联接结构的立体图。

参照图3至图9，飞轮200可旋转地安装在框架单元120上。飞轮200可以完全形成为圆形形状。

离合器齿轮单元230可旋转地并且轴向地联接到飞轮200。离合器齿轮单元230安装成与飞轮200同心。离合器齿轮单元230安装成穿过飞轮200的旋转中心。轴245被装配到离合器齿轮单元230中。轴245的两侧联接到框架单元120的车叉单元121以不旋转。离合器齿轮单元230安装成与轴245同心。带轮247联接到离合器齿轮单元230，使得诸如皮带或链条的动力传递单元连接到离合器齿轮单元230。因此，当离合器齿轮单元230通过动力传递单元旋转时，轴245不旋转。

定子270通过将磁力施加到飞轮200来调节飞轮200的旋转负载。定子270可以是电磁铁，其中，线圈272围绕铁芯271缠绕。当电力被施加到线圈272时，在定子270中产生磁力。定子270的磁力的大小可以通过调节施加到定子270的线圈272的电流来调节。随着飞轮200的旋转负载(定子270的磁力的大小)增大，施加在踏板130上的踏板力增大，并且随着飞轮200的旋转负载(定子270的磁力的大小)减小，施加在踏板130上的踏板力减小。如上所述，用户的踏板力可以通过调节定子270的磁力的大小来调节飞轮200的旋转负载而被调节。

内板274可以被堆叠在定子270的内表面上，并且外板275可以被堆叠在定子270的外表面上。具有与安置槽部分221相对应的形状的凹部(未示出)可以形成在内板274的中心处，使得车轮盖220的安置槽部分221被装配。该凹部可旋转地装配到离合器齿轮单元230的旋转轴单元241中。外板275可以以盘形形成，从而完全遮蔽定子270的外表面。

操作杆280可旋转地安装在飞轮200上，并且连接到离合器齿轮单元230。操作杆280安装在飞轮200的外表面上，以在预定角度范围内旋转。操作杆280安装成暴露在飞轮200的外表面上。操作杆280将离合器齿轮单元230限制到飞轮200以允许飞轮200在非自由轮模式下操作，并且将离合器齿轮单元230从飞轮200释放以允许飞轮200在自由轮模式下操作。

非自由轮模式是这样的操作模式，其中，当带轮247和离合器齿轮单元230沿着正向方向旋转或者沿着反向方向旋转时，飞轮200旋转。在非自由轮模式下，离合器齿轮单元230和飞轮200互锁从而一起旋转。

自由轮模式是这样的操作模式，其中，当离合器齿轮单元230沿着正向方向旋转时，并且当离合器齿轮单元230沿着正向方向旋转然后停止时，飞轮200旋转，并且当离合器齿轮单元230沿着反向方向旋转时，飞轮200不旋转。在自由轮模式下，当离合器齿轮单元230沿着反向方向旋转时，由于离合器齿轮单元230在飞轮200中空转，所以飞轮200不旋转。

位置检测单元320安装在飞轮200上，以检测操作杆280的旋转位置。位置检测单元320检测操作杆280的位置信号，并且电连接到控制器310以将该位置信号传输到控制器310。

当踏板130停止时，控制器310通过调节定子270的磁力的大小来制动飞轮200，使得操作杆280停止在预设暴露位置处。也就是说，当在用户的踏板力没有被施加到踏板130的状态下飞轮200的转速减小到预设速度或更低时，控制器310通过增大定子270的磁力的大小来制动飞轮200。

此时，在控制器310中，定子270的磁力的大小被预设成响应于飞轮200的预设转速。因此，当飞轮200在踏板130停止之后到达预设转速时，定子270通过施加预设大小的磁力来制动飞轮200，并且操作杆280停止在预设暴露位置处。

飞轮200的预设转速和定子270的磁力的预设强度可以根据飞轮200的重量、飞轮200的直径以及定子270的容量而不同地改变。例如，当飞轮200的负载和飞轮200的直径较大时，可以将飞轮200的预设转速设定为相对低的速度。此外，可以将定子270的磁力的预设大小设定为相对较大。另一方面，当飞轮200的负载和飞轮200的直径较小时，可以将飞轮200的预设转速设定成相对高的速度。此外，可以将定子270的磁力的预设大小设定为相对较小。

如上所述，由于当踏板130停止时控制器310调节定子270的磁力的大小以将操作杆280停止在预设暴露位置处，因此用户可以在开始下一次锻炼时立即操作操作杆280。此外，用户不必手动使飞轮200旋转以找到操作杆280。因此，用户可以在非自由轮模式和自由轮模式下容易且快速地操作健身自行车1。

此外，当踏板130停止时，控制器310可以通过逐步增大定子270的磁力的大小来制动飞轮200，使得操作杆280停止在预设暴露位置处。因此，由于飞轮200在逐步减速的同时被制动，因此可以防止飞轮200被突然制动，并且防止突然制动的负载被施加到离合器齿轮单元230等。

飞轮200包括车轮主体单元210和车轮盖220。

车轮盖220安装在车轮主体单元210内部。离合器齿轮单元230的圆形齿轮单元248设置在车轮主体单元210和车轮盖220内部。离合器齿轮单元230安装成穿过车轮主体单元210和车轮盖220的中心。

凸缘单元211沿着周向方向形成在车轮主体单元210的周向部分上。凸缘单元211形成为与离合器齿轮单元230的轴向方向平行。凸缘单元211以环形形状形成，以围绕车轮主体单元210的外周。轮辋单元212在凸缘单元211的外周表面上形成为垂直于或基本上垂直于凸缘单元211。轮辋单元212可以在凸缘单元211的周向方向上以环形形状形成。

车轮盖220设置在凸缘单元211内部。车轮盖220可以完全形成为盘形形状。向车轮主体单元210的相反侧突出的安置槽部分221形成在车轮盖220的中心处。安置槽部分221以环形形状形成。

离合器齿轮单元230包括旋转齿轮单元240、单向轴承单元250和闩锁齿轮单元260。

旋转齿轮单元240可旋转地并且轴向地联接到飞轮200的旋转中心。旋转齿轮单元240包括旋转轴单元241和形成在旋转轴单元241的外周表面上的圆形齿轮单元248。旋转轴单元241安装成穿过车轮主体单元210和车轮盖220。轴245可旋转地安装在旋转轴单元241的中心处。轴轴承246安装在旋转轴单元241与轴245之间。带轮247联接到旋转轴单元241的一侧。带轮247联接到旋转轴单元241，以与旋转轴单元241同心并且连接到动力传递单元。带轮247与旋转轴单元241一起旋转，并且轴245被紧固到框架单元120的车叉单元121以不旋转。圆形齿轮单元248设置在车轮主体单元210与车轮盖220之间。圆形齿轮单元248以外齿轮的形式形成。圆形齿轮单元248形成为与旋转轴单元241同心。

单向轴承单元250联接在旋转齿轮单元240与飞轮200之间。单向轴承单元250限制飞轮200和旋转齿轮单元240，使得当旋转齿轮单元240沿着正向方向旋转时飞轮200和旋转齿轮单元240一起旋转，并且释放飞轮200和旋转齿轮单元240的限制，使得当旋转齿轮单元240沿着反向方向旋转时仅旋转齿轮单元240旋转。

单向轴承单元250形成为其中轴承(未示出)插设在内环(未示出)与外环(未示出)之间的结构。在单向轴承单元250中，轴承在沿着一个方向旋转时限制内环和外环，并且在沿着另一方向旋转时释放内环和外环之间的限制。轴承可以以各种形状中的任一种(例如，球形和圆棒形)而应用。单向轴承单元250可以以各种形状中的任一种而应用，只要其在旋转轴单元241沿着正向方向旋转时使飞轮200旋转即可。

闩锁齿轮单元260连接到操作杆280，以通过操作杆280旋转。闩锁齿轮单元260可旋转地安装在与旋转齿轮单元240的轴心径向间隔开预定距离的位置处。闩锁齿轮单元260安装成通过操作杆280在预定角度范围内旋转。当闩锁齿轮单元260与旋转齿轮单元240接合时，闩锁齿轮单元260允许飞轮200在非自由轮模式下操作，并且当闩锁齿轮单元260与旋转齿轮单元240分离时，允许飞轮200在自由轮模式下操作。

图11是示意性地示出在闩锁齿轮单元与图10中的离合器齿轮单元中的旋转齿轮单元接合时飞轮在非自由轮模式下旋转的状态的正视图，图12是示意性地示出在图11中的非自由轮模式下将所传递的动力传递到带轮的状态的截面图，图13是示意性地示出在闩锁齿轮单元与图10中的离合器齿轮单元中的旋转齿轮单元分离时飞轮在自由轮模式下旋转的状态的正视图，图14是示意性地示出在图13中的自由轮模式下将所传递的动力传递到带轮的状态的截面图，图15是示意性地示出用于控制根据本发明的健身自行车的配置的框图，并且图16是示意性地示出在根据本发明的健身自行车中的飞轮的制动期间操作杆停止在暴露位置处的状态的正视图。

参照图11至图14，在非自由轮模式下，闩锁齿轮单元260旋转以与旋转齿轮单元240接合。因此，当带轮247沿着正向方向和反向方向旋转时，旋转齿轮单元240、闩锁齿轮单元260、车轮盖220和车轮主体单元210都旋转(参见图11和图12)。

在自由轮模式下，闩锁齿轮单元260旋转以与旋转齿轮单元240分离。因此，由于当带轮247沿着正向方向旋转时单向轴承单元250限制旋转齿轮单元240和车轮盖220，因此旋转齿轮单元240、闩锁齿轮单元260、车轮盖220和车轮主体单元210都沿着正向方向旋转。另一方面，由于当带轮247沿着反向方向旋转或停止时单向轴承单元250释放旋转齿轮单元240与车轮盖220之间的限制，因此旋转齿轮单元240沿着反向方向旋转。另一方面，当带轮247沿着反向方向旋转时，闩锁齿轮单元260、车轮盖220和车轮主体单元210保持停止状态(参见图13和图14)。

此外，由于定子270固定到框架单元120，因此定子270在非自由轮模式和自由轮模式下总是不旋转。

旋转轴轴承241a安装在旋转轴单元241与车轮主体单元210之间。单向轴承单元250安装在旋转轴单元241与车轮盖220之间。单向轴承单元250安装在车轮盖220的安置槽部分221中。定子轴承277安装在旋转轴单元241与定子270之间。

安装单元213安装在与车轮主体单元210的旋转中心径向间隔开预定距离的部分处，并且固定面板单元215安装在安装单元213处(参见图7)。面板安置槽216形成在固定面板单元215中，使得操作杆280安置在其上，并且旋转孔217形成在面板安置槽的中心处。

操作肋281形成为从操作杆280向外突出。凸台单元282可以形成为从操作杆280的中心突出，并且凸台闩锁单元283可以形成在凸台单元282上。凸台闩锁单元283可以以平面形状形成。

连接槽261形成在闩锁齿轮单元260的一侧处，使得凸台单元282被插入到闩锁齿轮单元260中，并且受该闩锁齿轮单元260限制。引导槽223形成在车轮盖220中，使得固定面板单元215安置于在其上。连接孔224形成在引导槽223中，使得凸台单元282穿过引导槽223。此外，引导孔227形成在引导槽223中，使得闩锁齿轮单元260的滑动销单元264可移动地插入到引导槽223中。引导孔227可以以弧形形状形成。引导孔227限制滑动销单元264的移动距离。此外，齿轮固定单元225形成在连接孔224中，以紧固到操作杆280的凸台单元282。齿轮固定单元225可以包括紧固构件225a和紧固到凸台单元282的垫圈225b。

限制构件262可以安装在闩锁齿轮单元260的另一侧(上侧)处以联接到闩锁齿轮单元260，来限制滑动销单元264(参见图7)。闩锁通孔263形成在限制构件262和闩锁齿轮单元260中，使得滑动销单元264穿过限制构件262和闩锁齿轮单元260，并且台阶部分(未示出)形成在闩锁通孔263的两侧处，以限制沿着纵向方向被装配到滑动销单元264中的弹性构件265的两侧。限制环264a形成在滑动销单元264的外周表面上。

内孔242形成在旋转齿轮单元240的旋转轴单元241中，并且外键槽243形成在旋转轴单元241的一侧的外周表面中。此外，外平面部分244形成在旋转轴单元241的另一侧处，并且内平面部分247a形成在带轮247的内侧处以与外平面部分244相对。由于当带轮247装配到旋转轴单元241中时内平面部分247a和外平面部分244彼此表面接触，因此带轮247被旋转轴单元241限制成不单独旋转。

内键槽222形成在车轮盖220的安置槽部分221中，并且单向轴承单元250的外键槽251形成在单向轴承单元250的外周表面上，以与安置槽部分221的内键槽222相对应(参见图8)。在单向轴承单元250安置在安置槽部分221中之后，在第二键构件252被插入到单向轴承单元250的内键槽253和外键槽251中时，单向轴承单元250的外环被安置槽部分221限制成不旋转。此外，外键槽251可以形成在旋转齿轮单元240的旋转轴单元241的外周表面中，并且内键槽253可以形成在单向轴承单元250的内周表面中。在单向轴承单元250被插入到旋转轴单元241中之后，在第一键构件254被插入到内键槽253和外键槽251中时，单向轴承单元250的内环被旋转轴单元241限制成不旋转。

操作杆280的预设暴露位置可以是操作杆280可以在框架单元120的前侧处被视觉识别的位置(参见图16)。该预设暴露位置可以是在框架单元120的前侧处避开框架单元120和保护盖140的区域。例如，预设暴露位置可以定位在相对于在旋转轴单元241的中心处绘制的水平线段向上和向下45°的每个角度范围内，也就是说，90°的总角度范围θ内(参见图16)。

因此，由于操作杆280在飞轮200上设置在视觉可见的位置处，因此用户可以更容易地找到操作杆280并且操作该操作杆280。

位置检测单元320可以包括安装在飞轮200上的至少两个霍尔传感器(参见图15)。霍尔传感器可以包括安装在飞轮200上的光学传感器(未示出)以及安装在光学传感器的旋转轨迹上的磁铁(未示出)。由于位置检测单元320由两个或更多个霍尔传感器形成，因此当飞轮200旋转时，可以精确地检测飞轮200的旋转角度。因此，位置检测单元320可以通过检测飞轮200的旋转角度来精确地检测操作杆280的位置。通过计算操作杆280的由位置检测单元320检测到的位置来控制施加到定子270的电流，控制器310可以精确地制动飞轮200，使得操作杆280定位在预设暴露位置处。

健身自行车1还包括安装在踏板130的驱动轴单元132上的踏板检测单元330，以测量踏板130是否旋转。踏板检测单元330可以是安装在驱动轴单元132上的压力传感器，以测量施加到踏板130的压力。此外，踏板检测单元330可以是安装在驱动轴单元132上的编码器，以检测驱动单元的旋转。踏板检测单元330电连接到控制器310。踏板检测单元330检测踏板130的压力或旋转，并且将检测到的信号传输到控制器310。控制器310可以通过从踏板检测单元330接收到的信号来检测踏板130是否旋转。

健身自行车1还可以包括安装在飞轮200上的速度测量单元340，以检测飞轮200的转速。速度测量单元340电连接到控制器310。作为速度测量单元340，可以应用用于通过将红外线辐照到飞轮200来测量速度的红外线传感器。此外，速度测量单元340可以是安装在轴245或旋转齿轮单元240上的编码器，以测量飞轮200的转速。诸如非接触式传感器和接触式传感器的各种类型可以被应用到速度测量单元340。

速度测量单元340将关于飞轮200的转速的信号传输到控制器310。当确定了在踏板130停止之后飞轮200的转速小于预设速度时，控制器310可以通过将电流施加到定子270来制动飞轮200。在这种制动模式下，通过最大限度地将电流施加到定子270，控制器310可以制动飞轮200，使得操作杆280定位在预设暴露位置处。

将描述控制如上所述配置的根据本发明的健身自行车的方法。

图16是示意性地示出在根据本发明的健身自行车中的飞轮的制动期间操作杆停止在暴露位置处的状态的正视图，并且图17是示意性地示出控制根据本发明的健身自行车的方法的流程图。

参照图16和图17，当用户按下电源按钮时，健身自行车1被接通(S11)。此时，电流被施加到控制器310、位置检测单元320、速度测量单元340和定子270。

用户在非自由轮模式或自由轮模式下使操作杆280旋转(S12)。此时，当操作杆280在一个方向上旋转时，选择非自由轮模式，并且当操作杆280在另一个方向旋转时，选择自由轮模式。

控制器310和位置检测单元320被初始化(S13)。此时，操作杆280在当前状态下的位置被初始化。

当用户踩踏踏板130时，飞轮200在非自由轮模式或自由轮模式下旋转(S14)。

在非自由轮模式下，闩锁齿轮单元260与旋转齿轮单元240接合。因此，当带轮247沿着正向方向和反向方向旋转时，旋转齿轮单元240、闩锁齿轮单元260、车轮盖220和车轮主体单元210都旋转。

在自由轮模式下，闩锁齿轮单元260与旋转齿轮单元240分离。因此，由于当带轮247沿着正向方向旋转时单向轴承单元250限制旋转齿轮单元240和车轮盖220，因此旋转齿轮单元240和闩锁齿轮单元260、车轮盖220以及车轮主体单元210都旋转。另一方面，由于当带轮247沿着反向方向旋转时单向轴承单元250释放旋转齿轮单元240与车轮盖220之间的限制，因此旋转齿轮单元240旋转。同时，闩锁齿轮单元260、车轮盖220和车轮主体单元210保持停止状态。

踏板检测单元330检测踏板130的旋转(S15)。此时，踏板检测单元330可以通过施加在踏板130上的踏板力或踏板130的旋转次数来测量施加到驱动轴单元132的压力。踏板检测单元330将踏板130的旋转信号传输到控制器310。当接收到踏板130的旋转信号时，控制器310确定用户在踩踏踏板130的同时正在锻炼。

速度测量单元340测量飞轮200的转速，并且将信号传输到控制器310(S16)。控制器310在接收到从速度测量单元340传输的旋转信号之后确定飞轮200旋转。

通过调节定子270的磁力的大小来调节飞轮200的旋转负载(S17)。此时，当确定飞轮200的转速是预设速度(例如，20RPM至30RPM)或更高时，控制器310调节飞轮200的旋转负载，以增大或减小施加在踏板130上的踏板力。因此，用户可以感受到与在上坡路或下坡路上行驶时相同的锻炼感觉。

踏板检测单元330持续检测踏板130的操作状态(S18)。此时，当踏板检测单元330没有检测到踏板130的压力或踏板130的旋转次数时，控制器310可以确定踏板130停止。

控制器310确定踏板130是否停止(S19)。此时，速度测量单元340可以持续测量飞轮200的转速。此外，位置检测单元320可以持续检测操作杆280的位置。此外，当踏板130停止时，控制器310可以逐步增大施加到定子270的电流量，以逐步降低飞轮200的转速。

控制器310基于从速度测量单元340接收到的信号来确定飞轮200的转速是否低于或等于预设速度(S20)。例如，控制器310可以确定飞轮200是否以大约10RPM的预设速度旋转。这里，考虑到飞轮200的重量、飞轮200的直径等，可以将该预设速度预设在5RPM至15RPM的范围内。

通过增大定子270的磁力来制动飞轮200(S21)。此时，控制器310可以通过最大限度地增大定子270的磁力并且最大限度地增大施加到定子270的电流来制动飞轮200。根据定子270的容量以及飞轮200的重量和直径，可以将定子270的磁力的最大量值在控制器310中进行不同地预设。

此外，当踏板130停止时，控制器310可以通过逐步增大定子270的磁力的大小来制动飞轮200，使得操作杆280停止在预设暴露位置处。因此，由于飞轮200在逐步减速的同时被制动，所以可以防止飞轮200被突然制动，并且防止突然制动的负载被施加到离合器齿轮单元230等。

位置检测单元320检测操作杆280的位置(S22)。位置检测单元320在飞轮200的特定旋转时间点检测操作杆280的特定位置。位置检测单元320将关于检测到的操作杆280的位置的信号传输到控制器310。控制器310可以精细地调节施加到定子270的电流的大小，以与接收到的操作杆280的位置信号相对应。

位置检测单元320持续检测操作杆280的位置，以确定操作杆280是否已经到达预设暴露位置(S23)。控制器310计算飞轮200的旋转角度，以确定操作杆280是否已经定位在暴露位置处。

控制器310确定飞轮200的制动是否已经完成(S24)。此时，控制器310通过从速度测量单元340接收到的信号来确定飞轮200是否已经停止。

控制器310切断施加到定子270的电流(S25)。也就是说，当确定在操作杆280定位在暴露位置处的状态下飞轮200的制动已经完成时，控制器310切断向定子270的电流供应。因此，操作杆280可以保持从飞轮200暴露于外部的状态。

如上所述，当踏板130停止时，由于控制器310调节定子270的磁力的大小，以将操作杆280停止在预设暴露位置处，因此用户可以在开始下一次锻炼时立即操作操作杆280。此外，用户不需要手动使飞轮200旋转来找到操作杆280。因此，用户可以在非自由轮模式和自由轮模式下容易且快速地操作健身自行车1。

尽管以上已经参照示例性附图描述了本发明，但是显而易见的是本发明不受说明书中公开的实施方式和附图的限制，并且在不脱离本发明的技术精神的范围的情况下，各种修改被本领域技术人员作出。此外，尽管在描述本发明的实施方式时没有明确描述和解释根据本发明的配置的操作和效果，但是不言而喻，也应当公认由相应配置可预测的效果。

Claims (18)

1.一种健身自行车，所述健身自行车包括：

飞轮，所述飞轮能旋转地安装在框架单元上；

离合器齿轮单元，所述离合器齿轮单元能旋转地并且轴向地联接到所述飞轮；

定子，所述定子被配置成将磁力施加到所述飞轮以调节所述飞轮的旋转负载；

操作杆，所述操作杆能旋转地安装在所述飞轮上，连接到所述离合器齿轮单元以操作所述离合器齿轮单元，并且所述操作杆被配置成将所述离合器齿轮单元限制到所述飞轮以允许所述飞轮在非自由轮模式下操作，并且释放所述离合器齿轮单元与所述飞轮之间的限制以允许所述飞轮在自由轮模式下操作；

位置检测单元，所述位置检测单元安装在所述飞轮上以检测所述操作杆的旋转位置；以及

控制器，所述控制器被配置成通过调节所述定子的磁力的大小来制动所述飞轮，使得当踏板停止时，所述操作杆停止在预设暴露位置处。

2.根据权利要求1所述的健身自行车，其中，所述离合器齿轮单元包括：

旋转齿轮单元，所述旋转齿轮单元能旋转地并且轴向地联接到所述飞轮的旋转中心；

单向轴承单元，所述单向轴承单元联接在所述旋转齿轮单元与所述飞轮之间，并且被配置成限制所述飞轮和所述旋转齿轮单元，以当所述旋转齿轮单元在正向方向上旋转时使所述飞轮和所述旋转齿轮单元一起旋转，并且释放所述飞轮和所述旋转齿轮单元的限制，以当所述旋转齿轮单元在反向方向上旋转时仅使所述旋转齿轮单元旋转；以及

闩锁齿轮单元，所述闩锁齿轮单元连接到所述操作杆以通过所述操作杆旋转，并且被配置成当所述闩锁齿轮单元与所述旋转齿轮单元接合时，允许所述飞轮在所述非自由轮模式下操作，并且当所述闩锁齿轮单元与所述旋转齿轮单元分离时，允许所述飞轮在所述自由轮模式下操作。

3.根据权利要求1所述的健身自行车，其中，所述预设暴露位置是所述操作杆能在所述框架单元的前侧处视觉识别的位置。

4.根据权利要求1所述的健身自行车，其中，所述位置检测单元包括安装在所述飞轮上的两个或更多个霍尔传感器。

5.根据权利要求1所述的健身自行车，所述健身自行车还包括踏板检测单元，所述踏板检测单元安装在所述踏板的驱动轴单元上以检测所述踏板是否旋转。

6.根据权利要求5所述的健身自行车，其中，在所述踏板停止之后，当由速度测量单元检测到的所述飞轮的转速低于或等于预设速度时，所述控制器通过增大所述定子的磁力的大小来制动所述飞轮。

7.根据权利要求6所述的健身自行车，其中，所述控制器通过逐步增大所述定子的磁力的大小来使所述飞轮逐步减速以制动所述飞轮。

8.根据权利要求1所述的健身自行车，所述健身自行车还包括速度测量单元，所述速度测量单元安装在所述飞轮上以测量所述飞轮的转速。

9.根据权利要求1所述的健身自行车，其中，在所述非自由轮模式下，当带轮在正向方向和反向方向上旋转时，旋转齿轮单元、闩锁齿轮单元、车轮盖和车轮主体单元都旋转。

10.根据权利要求1所述的健身自行车，其中，在所述自由轮模式下，当带轮在正向方向上旋转时，旋转齿轮单元、闩锁齿轮单元、车轮盖和车轮主体单元都旋转，并且当所述带轮在反向方向上旋转时，所述旋转齿轮单元旋转。

11.根据权利要求1所述的健身自行车，其中，所述定子固定到所述框架单元。

12.一种控制健身自行车的方法，所述方法包括以下步骤：

运行操作，允许飞轮在非自由轮模式或自由轮模式下操作；

位置检测操作，由位置检测单元检测安装在所述飞轮上的操作杆的位置；以及

制动操作，由控制器通过调节定子的磁力的大小来制动所述飞轮使得当踏板停止时所述操作杆停止在预设暴露位置处。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述预设暴露位置是所述操作杆能在框架单元的前侧处视觉识别的位置。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述位置检测单元包括安装在所述飞轮上的两个或更多个霍尔传感器。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述踏板停止之后，当由速度测量单元检测到的所述飞轮的转速低于或等于预设速度时，所述控制器通过增大所述定子的磁力的大小来制动所述飞轮。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述控制器通过逐步增大所述定子的磁力的大小来使所述飞轮逐步减速以制动所述飞轮。

17.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述非自由轮模式下，当带轮在正向方向和反向方向上旋转时，旋转齿轮单元、闩锁齿轮单元、车轮盖和车轮主体单元都旋转。

18.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述自由轮模式下，当带轮在正向方向上旋转时，旋转齿轮单元、闩锁齿轮单元、车轮盖和车轮主体单元都旋转，并且当所述带轮在反向方向上旋转时，所述旋转齿轮单元旋转。