CN211513283U

CN211513283U - 飞轮健身车

Info

Publication number: CN211513283U
Application number: CN201922087082.9U
Authority: CN
Inventors: 张世福
Original assignee: Qiaoshan Fitness Equipment Shanghai Co ltd
Current assignee: Qiaoshan Fitness Equipment Shanghai Co ltd
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2020-09-18
Anticipated expiration: 2029-11-27

Abstract

本实用新型关于一种飞轮健身车，其车架上装设有一飞轮及一传动组，该传动组之传动轮系以一传动带驱动该飞轮转动；该传动带绕设于该传动轮及该飞轮之间，并形成二线段；一支架，可转动地枢设于该车架上，该支架具有二压力轮，分别施压于该传动带之二线段，使该二线段具有张力。该健身车运转时，该二线段之张力将产生变化，促使支架位移，该支架将触动该车架上的一感测组件，借以侦测该转动该飞轮时之扭力。

Description

飞轮健身车

技术领域

本实用新型与健身器材有关，详而言之，尤指一种飞轮健身车。

背景技术

图1显示一现有的飞轮健身车10，其具有一提供阻尼的飞轮12，当使用者踩踏踏板14时会经由一皮带13带动飞轮12惯性转动，使用者须作功抵抗该飞轮的阻尼，达到健身效果。为了侦测使用者骑乘该健身车10的扭力及功率，该飞轮12的轮轴处装设有一扭力侦测装置15，侦测飞轮12转动时的扭力值。

请参阅图2，现有的扭力侦测装置15具有一心轴16、一轮轴壳17及一传感器壳18；一感测组件19，装设于该传感器壳18中。该皮带13绕设于一皮带轮161，以带动该心轴16转动，而该飞轮12则装设于该轮轴壳17。该皮带轮161为该扭力侦测装置15的施力端，而该轮轴壳17则为该扭力侦测装置15的阻尼端。当飞轮12转动时，扭力侦测装置15会随之转动，该感测组件19便可用以感测其扭力。

扭力侦测装置15虽能侦测该健身车10的扭力，然而，其结构复杂、价格高且取得不易，增加健身车10的成本，降低产品竞争力。

实用新型内容

本实用新型的主要目的解决上述技术问题提供一种飞轮健身车，其是以一创新的机械性的扭力侦测结构侦测飞轮健身车的扭力。

本实用新型的另一目的在于提供一种飞轮健身车，其扭力侦测结构具有较低的成本，以降低该健身车的制造成本。

为了达成上述目的，本实用新型所提供的一种飞轮健身车，包含有：

一车架；

一飞轮，具有一飞轮轴，该飞轮可转动地枢设于该车架；

一传动组，具有一传动轮及一传动带，该传动轮可转动地枢设于该车架上；该飞轮的轴心与该传动轮的轴心定义一联机；该传动带绕设于该传动轮及该飞轮的飞轮轴，该传动轮经由该传动带带动该飞轮转动；该传动带于该传动轮及该飞轮之间定义二线段，分别位于该联机的二侧；

一支架，具有一转动中心，并以该转动中心可转动地枢设于该车架上；二压力轮，设于该支架上，并分别位于该联机的不同侧，该二压力轮分别用以施压该传动带的二线段，使该传动带的二线段具有张力；以及

一感测组件，设置于该车架；当该传动轮以该传动带驱动该飞轮转动时，该支架产生角位移，同时作用于该感测组件，进而量测该飞轮的扭力值。

该支架的转动中心位于该联机上。

所述的飞轮健身车另包含有：一连动部，设于支架，该支架以该连动部作用于该感测组件。

该连动部与该支架的转动中心的距离大于该二压力轮的任一距离该转动中心的距离。

该二压力轮的轴心与该转动中心的距离为等长。

位于该联机的二侧的二线段分别为一第一线段及一第二线段，该第一线段具有一转折且于该转折二侧形成二斜率不同的区段，该二区段之间形成一第一夹角；该第二线段具有一转折及于该转折二侧形成二斜率不同的区段，该二区段之间形成一第二夹角。

该健身车未运转时，该第一夹角与该第二夹角的角度相同。

该二压力轮与该飞轮轴之间的距离相同。

该感测组件是一压力传感器、一荷重元传感器或一应变规传感器。

该飞轮具有一被动轮，该被动轮装设该飞轮轴，并与该飞轮同步转动；该传动带绕设于该传动轮及该飞轮的被动轮。

较佳地，述的移动轮可转动自如；该飞轮的飞轮轴与该传动轮的轮轴形成一联机；该支架的转动位置位于该联机上。

较佳地，该支架的转动位置与该二压力轮的联机形成一等腰三角形。

本实用新型的有益效果：该健身车作动时，借由该传动带的张力变化可驱动该支架角位移，进而侦测转动该飞轮的扭力。其结构性结构可靠稳定，成本较低，可提升健身车的竞争力。

附图说明

本实用新型的目的、特征以及所达成之功效可由下述较佳实施例的说明及图式获得了解，其中：

图1是现有一飞轮健身车的侧视图。

图2是图1的飞轮健身车的扭力侦测装置的剖面示意图。

图3是本实用新型一较佳实施例的飞轮健身车的立体图。

图4是图3的侧视图。

图5是图3的健身车的立体图，并省略部分构件。

图6是图5的侧视示意图。

图7是本实用新型的扭力侦测机构的示意图，并说明其力学关系。

图8是该健身车运转时，侦测扭力的作动状态。

具体实施方式

请参阅图3和图4，是本实用新型一较佳实施例所提供的一种飞轮健身车20，本实用新型提供一种机械性结构的扭力侦测装置，装设于该健身车，通过其机械性的动作，侦测该健身车的扭力值。该健身车20包含有：

一车体30，包含一底座32及一设于该底座32上的车架34，该车体30是以该底座 32置放于一平面(例如地面)上。一把手36，设于该车架34的前端，并可调整高低及前后位置。一座垫37，以一座管38装设于该车架34，且可调整高低及前后位置。所述底座32、车架34、把手36(及其调整机构)及座垫37(及其调整机构)不以图式所示为限，且非本实用新型的主要标的，容不赘述。该车体30另装设有一操控面板39，具有一液晶显示屏(未示)以及若干按键(未示)，以供设定及显示健身过程的相关数值，例如卡路里、时间、功率、距离等，容不赘言。

一飞轮40，具有一飞轮轴42，并以该飞轮轴42为轴心可转动地枢设于该车架34 的悬臂35上。

一传动组50，装设于该车架34，以驱动该飞轮40转动。该传动组50具有一传动轮52、与二踏板54，该传动轮52于本较佳实施例为一大皮带轮，可转动地枢设于该车架34。该二踏板54是以二曲柄55连接于该传动轮52的轮轴，通过踩踏该二踏板便可转动该传动轮。该传动轮52与该飞轮40可以前、后排列或上、下排列的方式设置于车架32。本实施例的传动轮52位于飞轮40前方。一传动带56，于本较佳实施例是一皮带，绕设于该传动轮52及该飞轮40的飞轮轴42，使传动轮52及飞轮40可连动。详而言之，该飞轮40更包含有一被动轮44，为一小皮带轮，装设于该飞轮轴42上，位于飞轮40一侧。该被动轮44与该飞轮40共享该飞轮轴42，且与飞轮40同步转动。该传动带56绕设于该传动轮52及该飞轮40的被动轮44，使传动轮通过该被动轮带动飞轮转动。请参阅图4，该传动轮52的轴心53与该飞轮40的轴心(亦为该被动轮44的轴心)，即该飞轮轴42，形成一联机D；该传动带56于该传动轮52及飞轮40的被动轮 44之间形成二线段561、562，该二线段561、562分别位于该联机D二侧，亦即，位于该联机D的不同侧，也就是说，该传动带56位于该联机D上半部的带体可定义为第一线段561，而位于该联机D下半部的带体则可定义为第二线段562。

请配合参阅图5、图6，一支架60，装设有二压力轮61、62，所述的压力轮于本实施例为惰轮。该支架60设有一转轴64，并以该转轴64枢接于该车架34的悬臂35上，该转轴64为支架60的转动中心，使支架60以转轴64为中心可于该车架34上角位移。该转动中心(转轴64)位于该联机D上；该二压力轮61、62分别位于该联机D的不同侧，并分别施压于该传动带56的二线段561、562，该传动带56的二线段561、562分别受该二压力轮61、62压迫而朝该联机D弯折，通过该二压力轮61、62的设置可进一步拉紧该传动带56，使该传动带维持一定程度的张力。请参阅图7，由于传动带 56的二线段561、562均形成一转折，该第一线段561于其转折处的二侧形成二个斜率不同的区段，该二区段之间形成一第一夹角θ₁，即线段561通过第一压力轮61的夹角；而该第二线段562于其转折处二侧亦形成二个斜率不同的区段，该二区段之间形成一第二夹角θ₂，即线段562通过第二压力轮62的夹角。一连动部66，设于该支架60，随该支架角位移。此外，于本较佳实施例中，该二压力轮61、62的轴心与该转轴64形成等腰三角形，亦即，该二压力轮61、62与该转轴64为等距，且具有相同的底角；该健身车静止时，二压力轮61、62系等距地位于该联机D二侧。其中，该支架之构形在此并不限制。

一感测组件70，固设于车架34的悬臂35上，并对应于该支架60的连动部66。于本实施例，该感测组件70可为一压力传感器、荷重元传感器(load cell sensor)或应变规传感器(strain gauge sensor)，例如，使用于体重器的负载传感器或重量传感器，其成本较为低廉，且容易取得。该支架60角位移时，其连动部66可触压该感测组件70，以产生电讯号。其他形式的传感器亦可应用于本实用新型，例如应变规、线性的可变电阻等；该连动部66可触踫或连动该应变规或可变电阻，以产生电讯号。较佳地，该连动部66相对于该转轴64位于支架60的另一端(自由端)，连动部66距该转轴64有较长的距离，大于各压力轮距转轴的距离，使连动部66具有较大的角位移量，以获得更灵敏的电讯号。本实施例之感测组件70为压力式的传感器，因此，支架60的连动部66以触压的方式作用于该感测组件70。当选择不同感应型式的感测组件时，该连动部66便以拉动或推移等不同的方式作用于不同类型的感测组件，以获得感测的数值。

请参阅图8，以该健身车20实施健身运动时，该传动轮52借由该传动带56转动该飞轮40时，该传动带56的二线段561、562的张力将产生变化，促使该支架60角位移，令连动部66触压该感测组件70，进而侦测该飞轮40的扭力值。

该传动轮52、皮带56、支架60、飞轮40、与压力轮61、62系构成本实用新型之机械性扭力侦测装置，以下说明该扭力侦测装置之作动原理及力学与作动关系。

请参阅图7，该传动带(皮带)56的二线段561、562受到该二压力轮61、62的压迫而具有一定的张力，以图7的方向为准，相关之条件定义如下：

上侧的线段561的张力为T₁；

下侧的线段562的张力为T₂；

飞轮40的被动轮44的半径为R；

第一压力轮61的轴心距该支架60的转轴64的力臂为L₁，称为第一力臂L₁；

第二压力轮62的轴心距该支架60的转轴64的力臂为L₂，称为第二力臂L₂；

该连动部66距该转轴64形成一力臂L；

该第一线段561的二区段之间形成该第一夹角θ₁；

该第二线段562的二区段之间形成该第二夹角θ₂。

静止时，T₁＝T₂＝传动带的装配张力T。当该传动轮52顺时针方向转动，经由传动带56带动被动轮44及飞轮40同向转动时，该传动带56传递动力，此时，上侧的线段561为紧边，其张力增加，故紧边线段561的张力T₁＝T+dT，而下侧的线段562为松边，其张力T₂＝T-dT，则传递给飞轮的扭力值为：

(T₁ x R)–(T₂x R)＝2dT x R………………(式1)

该紧边线段561的张力T₁作用在第一压力轮61上的合力为F₁，

F₁＝2x T₁ cos(θ₁/2)

该合力F₁为该紧边线段561的不同斜率的二区段对该第一压力轮61的作用力的合力，以下称为紧边作用力F₁。因此，该紧边线段561施加予该支架60的力矩为该紧边作用力F₁与该第一力臂L₁的乘积，该力矩(称第一力矩)表示如下：

第一力矩为F₁ x L₁＝2x T₁ cos(θ₁/2)x L₁

该松边线段562的张力T₂作用在第二压力轮62上的合力为F₂，

F₂＝2x T₁ cos(θ₁/2)

该合力F₂为该松边线段562的二区段对该第二压力轮62的作用力的合力，以下称为松边作用力F₂。因此，该松边线段562施加予该支架60的力矩为该松边作用力F₂与该第二力臂L₂的乘积，该力矩(称第二力矩)表示如下：

第二力矩为F₂ x L₂＝2x T₂ cos(θ₂/2)x L₂

当紧边作用力F₁与松边作用力F₂施加予该支架60的力矩不平衡时，则需一个外力Fs来平衡，令该外力Fs作用于该连动部66之处，该Fs的力臂为L，则得出该支架60 的力矩平衡的关系式为：F₁ x L₁–F₂ x L₂＝Fs x L

通过结构设计让L₁＝L₂、θ₁＝θ₂，且带入T₁＝T+dT，T₂＝T-dT，则力矩平衡方程式可演变为：

2x(T+dT)x cos(θ₁/2)x L₁–2x(T-dT)x cos(θ₁/2)x L₁＝Fs x L

4x dT x cos(θ₁/2)x L₁＝Fs x L

dT＝(Fs x L)/(4x cos(θ₁/2)x L₁)………………(式2)

由于θ₁、L₁、L均为已知，因此可通过量测该外力Fs的值来推算出dT的值。

由式1得知传递给飞轮的扭力值＝2x dT x R，且由式2得知dT＝(Fs x L)/(4xcos(θ₁/2)x L₁)，便可得出传递给飞轮的扭力值＝2x(Fs x L)/(4x cos(θ₁/2)x L₁)x R。

由于L、θ₁、L₁、R均为已知的定值，因此仅需要通过量测该Fs即可推算传动带56施加在飞轮40上的扭力值，而该Fs的值可通过该感测组件70来量测。

请参阅图8并以图8的方向为准，当健身者以传动轮52通过该传动带56带动该飞轮40转动时，该紧边线段561的张力T₁将大于松边线段562的张力T₂，因此，紧边作用力F₁大于松边作用力F₂，该传动带56便施压于支架60并驱使支架60逆时针方向角位移，使该连动部66移向并触压该感测组件70，该感测组件70侦测该连动部66所施加的作用力。由于作用力等于反作用力，感测组件70所测得的作用力即为前述的外力Fs，如此，便可由式2计算出该传动带56对该飞轮40施加的扭力，并可测得运动者所作的功。

由上说明可知，相较于图1所示的现有扭力侦测装置，本实用新型配合飞轮健身车的结构特性提供一种创新的机械性的扭力侦测结构，通过传动带的张力变化及力学设计以侦测转动该飞轮的扭力，其结构可靠稳定，且其机械性构造的成本较低，能有效降低此类健身车的制造成本。

上述实施例仅是说明本实用新型的技术方案而非加以限制，举凡由本实用新型的等效修改，均应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种飞轮健身车，其特征在于：包含有：

一车架；

一飞轮，具有一飞轮轴，该飞轮可转动地枢设于该车架；

2.如权利要求1所述的飞轮健身车，其特征在于：该支架的转动中心位于该联机上。

3.如权利要求1所述的飞轮健身车，其特征在于：另包含有：一连动部，设于支架，该支架以该连动部作用于该感测组件。

4.如权利要求3所述的飞轮健身车，其特征在于：该连动部与该支架的转动中心的距离大于该二压力轮的任一距离该转动中心的距离。

5.如权利要求1所述的飞轮健身车，其特征在于：该二压力轮的轴心与该转动中心的距离为等长。

6.如权利要求1所述的飞轮健身车，其特征在于：位于该联机的二侧的二线段分别为一第一线段及一第二线段，该第一线段具有一转折且于该转折二侧形成二斜率不同的区段，该二区段之间形成一第一夹角；该第二线段具有一转折及于该转折二侧形成二斜率不同的区段，该二区段之间形成一第二夹角。

7.如权利要求6所述的飞轮健身车，其特征在于：该健身车未运转时，该第一夹角与该第二夹角的角度相同。

8.如权利要求2所述的飞轮健身车，其特征在于：该二压力轮与该飞轮轴之间的距离相同。

9.如权利要求1所述的飞轮健身车，其特征在于：该感测组件是一压力传感器、一荷重元传感器或一应变规传感器。

10.如权利要求1所述的飞轮健身车，其特征在于：该飞轮具有一被动轮，该被动轮装设该飞轮轴，并与该飞轮同步转动；该传动带绕设于该传动轮及该飞轮的被动轮。