DE202023104172U1 - Intelligent traction force simulation device - Google Patents

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DE202023104172U1 DE202023104172.8U DE202023104172U DE202023104172U1 DE 202023104172 U1 DE202023104172 U1 DE 202023104172U1 DE 202023104172 U DE202023104172 U DE 202023104172U DE 202023104172 U1 DE202023104172 U1 DE 202023104172U1
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Abstract

Intelligente Zugkraft-Simulationsvorrichtung, aufweisend:
ein Gestell (20);
eine Achse (30), die sich über das Gestell (20) erstreckt;
eine Spulrolle (40), die zusammen mit einer Spulrollen-Abdeckung (41) auf der Achse (30) angebracht ist, wobei das von diesen gebildete Innere als Aufnahmeraum dient, und wobei die Spulrolle (40) mit einem Zugseil (42) umwickelt ist, und wobei sich ein Spulenrotationsencoder (46) gegenüber der Spulrolle (40) befindet;
ein Außenschwungrad (50), das zusammen mit einer Schwungradabdeckung (51) auf der Achse (30) angebracht ist, wobei das von diesen gebildete Innere als Aufnahmeraum dient, und wobei das Außenschwungrad (50) und die Schwungradabdeckung (51) befinden sich im Inneren der Spulrolle (40), und wobei die Spulrolle (40), die mit einem Magnetleiter (44) versehen ist, mit dem Außenschwungrad (50), das mit einem Magneten (52) ausgestattet ist, gekoppelt ist, und wobei sich ein Außenschwungrad-Drehencoder (54) gegenüber dem Außenschwungrad (50) befindet;
ein Innenschwungrad (60), das mit Hilfe eines Lagers (62) auf der Achse (30) angebracht ist und innen einen Aufnahmeraum bildet, wobei sich das Innenschwungrad (60) innerhalb des Außenschwungrads (50) befindet und innen einen Feldmagneten (61) aufweist;
eine Wicklungsgruppe (70), die eine Halterung (71) auf der Achse (30) im Inneren des Innenschwungrads (60) und eine Ankerspule (72) auf der Halterung (71) aufweist, wobei die Ankerspule (72) mit dem Feldmagneten (61) des Innenschwungrads (60) gekoppelt ist, wobei die Ankerspule (72) mit einem Stromregler (73) versehen ist; und
eine Steuereinrichtung (90), die die Spulenrotationsdaten des Spulenrotationsencoders (46) und die Außenschwungrad-Rotationsdaten des Außenschwungrad-Drehencoders (54) empfängt und Ankerstromsteuerdaten an den Stromregler (73) sendet.

Figure DE202023104172U1_0000
Intelligent traction force simulation device, comprising:
a frame (20);
an axle (30) extending over the frame (20);
a spool (40), which is mounted on the axle (30) together with a spool cover (41), the interior formed by these serving as a receiving space, and the spool (40) being wrapped with a pull rope (42). , and wherein a spool rotation encoder (46) is located opposite the spool (40);
an external flywheel (50) mounted on the axle (30) together with a flywheel cover (51), the interior formed by these serving as a receiving space, and wherein the external flywheel (50) and the flywheel cover (51) are located inside the spool (40), and wherein the spool (40), which is provided with a magnetic conductor (44), is coupled to the external flywheel (50), which is equipped with a magnet (52), and wherein an external flywheel Rotary encoder (54) is located opposite the external flywheel (50);
an internal flywheel (60), which is attached to the axle (30) with the aid of a bearing (62) and forms a receiving space on the inside, the internal flywheel (60) being located inside the external flywheel (50) and having a field magnet (61) on the inside ;
a winding group (70) which has a holder (71) on the axle (30) inside the inner flywheel (60) and an armature coil (72) on the holder (71), the armature coil (72) being connected to the field magnet (61 ) of the internal flywheel (60) is coupled, the armature coil (72) being provided with a current regulator (73); and
a control device (90) which receives the coil rotation data of the coil rotation encoder (46) and the external flywheel rotation data of the external flywheel rotation encoder (54) and sends armature current control data to the current regulator (73).
Figure DE202023104172U1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine intelligente Zugkraft-Simulationsvorrichtung, insbesondere eine, die eine kontaktlose Doppelrotor-Drehmomentübertragungsstruktur nutzt, um den Ankerstrom intelligent zur Simulation von Bewegungswiderstand zu steuern.The invention relates to an intelligent traction simulation device, particularly one that utilizes a non-contact double rotor torque transmission structure to intelligently control armature current to simulate motion resistance.

Wie in 1 gezeigt, werden beim herkömmlichen Krafttrainingsgerät 10 Eisenblöcke 11 als Widerstandslast verwendet, wodurch der Benutzer durch das Ziehen der Eisenblöcke 11 mit einem Griff 12 und einem Kabel 13 Muskeln formt und physiologische Funktionen fördert und die Gesundheit erhält. Allerdings gibt es folgende Mängel bei herkömmlichen Krafttrainingsgeräten:

  1. 1. Die Eisenblöcke 11 sind groß und beanspruchen viel Platz. Das Einstellen des Trainingswiderstandes ist sehr zeitaufwändig und anstrengend.
  2. 2. Wenn der Eisenblock 11 durch das Kabel 13 angehoben und wieder abgesenkt wird, entsteht ein größeres Aufprallgeräusch.
  3. 3. Es ist nicht möglich, eine Bewegungskurve einzustellen, um den Bewegungswiderstand zu ändern, wodurch die Bewegungsfunktion eingeschränkt wird.
As in 1 As shown, in the conventional strength training device, 10 iron blocks 11 are used as a resistance load, whereby the user shapes muscles and promotes physiological functions and maintains health by pulling the iron blocks 11 with a handle 12 and a cable 13. However, there are the following shortcomings with conventional strength training devices:
  1. 1. The iron blocks 11 are large and take up a lot of space. Adjusting the training resistance is very time-consuming and strenuous.
  2. 2. When the iron block 11 is raised and lowered by the cable 13, a larger impact noise is produced.
  3. 3. It is not possible to set a motion curve to change the motion resistance, thereby limiting the motion function.

Darüber hinaus ist aus TW M697670 bzw. US11173343 ein „Krafttrainingsgerät“ bekannt, bei dem eine Wickelrolle mit einer Ausgangswelle eines Getriebemechanismus kombiniert ist, sodass das vom Elektromotor erzeugte Drehmoment direkt auf die Wickelrolle übertragen wird. Es handelt sich dabei um eine „Kontaktdrehmomentübertragungsstruktur“. Diese Konstruktion hat jedoch folgende Mängel:

  1. 1. Es muss ein Elektromotor mit größerer Leistung verwendet werden, um ausreichenden Trainingswiderstand zu bieten.
  2. 2. Das Einstellen der Drehzahl des Elektromotors kann den Trainingswiderstand nicht linear anpassen.
Beyond that is out TW M697670 or. US11173343 A “strength training device” is known in which a winding roller is combined with an output shaft of a gear mechanism so that the torque generated by the electric motor is transmitted directly to the winding roller. It is a “contact torque transfer structure”. However, this design has the following disadvantages:
  1. 1. A larger power electric motor must be used to provide sufficient training resistance.
  2. 2. Adjusting the speed of the electric motor cannot linearly adjust the training resistance.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine intelligente Zugkraft-Simulationsvorrichtung bereitzustellen, die den Erregerstrom steuert, um den Effekt eines intelligent simulierten Bewegungswiderstands zu erzielen.The invention is based on the object of providing an intelligent traction force simulation device which controls the excitation current in order to achieve the effect of an intelligently simulated movement resistance.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine intelligente Zugkraft-Simulationsvorrichtung, die die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor.This object is achieved according to the invention by an intelligent traction force simulation device which has the features specified in claim 1. Further advantageous developments of the invention emerge from the features of the subclaims.

Gemäß der Erfindung wird eine intelligente Zugkraft-Simulationsvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes aufweist:

  • ein Gestell;
  • eine Achse, die sich über das Gestell erstreckt;
  • eine Spulrolle, die zusammen mit einer Spulrollen-Abdeckung auf der Achse angebracht ist, wobei das von diesen gebildete Innere als Aufnahmeraum dient, und wobei die Spulrolle mit einem Zugseil umwickelt ist, und wobei sich ein Spulenrotationsencoder gegenüber der Spulrolle befindet;
  • ein Außenschwungrad, das zusammen mit einer Schwungradabdeckung auf der Achse angebracht ist, wobei das von diesen gebildete Innere als Aufnahmeraum dient, und wobei das Außenschwungrad und die Schwungradabdeckung befinden sich im Inneren der Spulrolle, und wobei die Spulrolle, die mit
  • einem Magnetleiter versehen ist, mit dem Außenschwungrad, das mit einem Magneten ausgestattet ist, gekoppelt ist, und wobei sich ein Außenschwungrad-Drehencoder gegenüber dem Außenschwungrad befindet;
  • ein Innenschwungrad, das mit Hilfe eines Lagers auf der Achse angebracht ist und innen einen Aufnahmeraum bildet, wobei sich das Innenschwungrad innerhalb des Außenschwungrads befindet und innen einen Feldmagneten aufweist;
  • eine Wicklungsgruppe, die eine Halterung auf der Achse im Inneren des Innenschwungrads und eine Ankerspule auf der Halterung aufweist, wobei die Ankerspule mit dem Feldmagneten des Innenschwungrads gekoppelt ist, wobei die Ankerspule mit einem Stromregler versehen ist; und
  • eine Steuereinrichtung, die die Spulenrotationsdaten des Spulenrotationsencoders und die Außenschwungrad-Rotationsdaten des Außenschwungrad-Drehencoders empfängt und Ankerstromsteuerdaten an den Stromregler sendet.
According to the invention there is provided an intelligent traction simulation device comprising:
  • a rack;
  • an axle extending across the frame;
  • a spool mounted on the axle together with a spool cover, the interior thereof serving as a receiving space, and wherein the spool is wrapped with a pull rope, and a spool rotation encoder is disposed opposite the spool;
  • an external flywheel, which is mounted on the axle together with a flywheel cover, the interior formed by these serving as a receiving space, and wherein the external flywheel and the flywheel cover are located inside the spool, and wherein the spool, which with
  • a magnetic conductor coupled to the external flywheel equipped with a magnet, and wherein an external flywheel rotation encoder is disposed opposite the external flywheel;
  • an internal flywheel mounted on the axle by means of a bearing and forming a receiving space inside, the internal flywheel being located inside the external flywheel and having a field magnet inside;
  • a winding group having a holder on the axle inside the internal flywheel and an armature coil on the holder, the armature coil being coupled to the field magnet of the internal flywheel, the armature coil being provided with a current regulator; and
  • a controller that receives the coil rotation data of the coil rotation encoder and the external flywheel rotation data of the external flywheel rotation encoder and sends armature current control data to the current regulator.

Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

  • 1 eine perspektivische Darstellung eines herkömmlichen Krafttrainingsgeräts;
  • 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 3 eine perspektivische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 4 eine perspektivische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei eine Spulrolle und ein Planetengetriebe gezeigt sind;
  • 5 eine perspektivische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei eine Spulrolle, ein Innenschwungrad und eine Schwungradabdeckung gezeigt sind;
  • 6 einen Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 in 6;
  • 8 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
  • 9 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung.
The invention and its refinements are explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing shows:
  • 1 a perspective view of a conventional strength training device;
  • 2 a perspective exploded view of a first embodiment of a device according to the invention;
  • 3 a perspective view of the first exemplary embodiment of a device according to the invention;
  • 4 a perspective view of the first embodiment of a device according to the invention, showing a winding roller and a planetary gear;
  • 5 a perspective view of the first embodiment of a device according to the invention, showing a spool, an inner flywheel and a flywheel cover;
  • 6 a section through the first embodiment of a device according to the invention;
  • 7 a cut along the line 7-7 in 6 ;
  • 8th a section through a second embodiment of a device according to the invention; and
  • 9 a block diagram of a control device according to the invention.

In 1 bis 3 ist eine erfindungsgemäße intelligente Zugkraft-Simulationsvorrichtung gezeigt, die ein Gestell 20, eine Achse 30, eine Spulrolle 40, ein Außenschwungrad 50, ein Innenschwungrad 60, eine Wicklungsgruppe 70, ein Planetengetriebe 80 und eine Steuereinrichtung 90 aufweist.In 1 until 3 An intelligent tensile force simulation device according to the invention is shown, which has a frame 20, an axle 30, a winding roller 40, an external flywheel 50, an internal flywheel 60, a winding group 70, a planetary gear 80 and a control device 90.

Das Gestell 20 verbindet mithilfe von Befestigungselementen 24 zwei Seitenprofile 21, 22 und ein Abdeckprofil 23, wobei das Abdeckprofil 23 ein Seilloch 231 aufweist, in dem sich eine Seilbuchse 232 befindet.The frame 20 connects two side profiles 21, 22 and a cover profile 23 using fastening elements 24, the cover profile 23 having a cable hole 231 in which a cable bushing 232 is located.

Die Achse 30 erstreckt sich über das Gestell 20 und ist durch Positionierungselemente 31 befestigt.The axis 30 extends over the frame 20 and is fastened by positioning elements 31.

Die Spulrolle 40 ist zusammen mit einer Spulrollen-Abdeckung 41 auf der Achse 30 angebracht, wobei das von diesen gebildete Innere als Aufnahmeraum dient. Die Spulrolle 40 ist mit einem Zugseil 42 umwickelt, das durch das Seilloch 231 und die Seilbuchse 232 führt und an einen Ziehring 43 angebracht ist. Die Spulrolle 40 und die Spulrollen-Abdeckung 41 sind mithilfe eines Lagers 45 auf der Achse 30 angebracht. Gegenüber der Spulrolle 40 befindet sich ein Spulenrotationsencoder 46. Der Spulenrotationsencoder 46 weist einen Spulenrotationsencoder-Magneten 461 auf der Spulrolle 40 auf. Auf dem Seitenprofil 21 des Gestells 20 gegenüber dem Spulenrotationsencoder-Magneten 461 befindet sich ein Spulenrotationsencoder-Hall-Element 462.The spool 40 is mounted on the axle 30 together with a spool cover 41, the interior formed by these serving as a receiving space. The winding reel 40 is wrapped with a pull rope 42, which passes through the rope hole 231 and the rope bushing 232 and is attached to a pull ring 43. The spool 40 and the spool cover 41 are mounted on the axle 30 using a bearing 45. Opposite the spool 40 there is a spool rotation encoder 46. The spool rotation encoder 46 has a spool rotation encoder magnet 461 on the spool 40. A coil rotation encoder Hall element 462 is located on the side profile 21 of the frame 20 opposite the coil rotation encoder magnet 461.

Das Außenschwungrad 50 ist zusammen mit einer Schwungradabdeckung 51 auf der Achse 30 angebracht, wobei das von diesen gebildete Innere als Aufnahmeraum dient. Das Außenschwungrad 50 und die Schwungradabdeckung 51 befinden sich im Inneren der Spulrolle 40. Die Spulrolle 40, die mit einem Magnetleiter 44 versehen ist, ist mit dem Außenschwungrad 50, das mit einem Magneten 52 ausgestattet ist, gekoppelt. Der Magnetleiter 44 kann aus Kupfer bestehen. Das Außenschwungrad 50 und die Schwungradabdeckung 51 sind mithilfe eines Lagers 53 auf der Achse 30 angebracht. Gegenüber dem Außenschwungrad 50 befindet sich ein Außenschwungrad-Drehencoder 54. Der Außenschwungrad-Drehencoder 54 hat einen Außenschwungrad-Drehencoder-Magneten 541 auf der Schwungradabdeckung 51.The external flywheel 50 is mounted on the axle 30 together with a flywheel cover 51, the interior formed by these serving as a receiving space. The external flywheel 50 and the flywheel cover 51 are located inside the spool 40. The spool 40, which is provided with a magnetic conductor 44, is coupled to the external flywheel 50, which is equipped with a magnet 52. The magnetic conductor 44 can be made of copper. The external flywheel 50 and the flywheel cover 51 are mounted on the axle 30 using a bearing 53. Opposite the external flywheel 50 there is an external flywheel rotation encoder 54. The external flywheel rotation encoder 54 has an external flywheel rotation encoder magnet 541 on the flywheel cover 51.

Das Innenschwungrad 60 ist mit Hilfe eines Lagers 62 auf der Achse 30 angebracht ist und bildet innen einen Aufnahmeraum.The internal flywheel 60 is attached to the axle 30 with the aid of a bearing 62 and forms a receiving space inside.

Das Innenschwungrad 60 befindet sich innerhalb des Außenschwungrads 50 und weist innen einen Feldmagneten 61 auf.The internal flywheel 60 is located inside the external flywheel 50 and has a field magnet 61 on the inside.

Die Wicklungsgruppe 70 weist eine Halterung 71 auf der Achse 30 im Inneren des Innenschwungrads 60 und eine Ankerspule 72 auf der Halterung 71 auf, wobei die Ankerspule 72 mit dem Feldmagneten 61 des Innenschwungrads 60 gekoppelt ist. Die Ankerspule 72 ist mit einem Stromregler 73 versehen. Die Ankerspule 72 der Wicklungsgruppe 70 weist gegenüber dem Außenschwungrad-Drehencoder-Magneten 541 ein Außenschwungrad-Drehencoder-Hall-Element 542 auf.The winding group 70 has a holder 71 on the axis 30 inside the internal flywheel 60 and an armature coil 72 on the holder 71, the armature coil 72 being coupled to the field magnet 61 of the internal flywheel 60. The armature coil 72 is provided with a current regulator 73. The armature coil 72 of the winding group 70 has an external flywheel rotary encoder Hall element 542 opposite the external flywheel rotary encoder magnet 541.

Das Planetengetriebe 80 weist ein Ringrad 81 innerhalb des Außenschwungrads 50 und ein Sonnenrad 82 außerhalb des Innenschwungrads 60 auf. Zwischen dem Ringrad 81 und dem Sonnenrad 82 sind mehrere Planetenräder 83 angeordnet.The planetary gear 80 has a ring gear 81 inside the external flywheel 50 and a sun gear 82 outside the internal flywheel 60. Several planet gears 83 are arranged between the ring gear 81 and the sun gear 82.

Die Steuereinrichtung 90 empfängt die Spulenrotationsdaten des Spulenrotationsencoders 46 und die Außenschwungrad-Rotationsdaten des Außenschwungrad-Drehencoders 54 und sendet Erregerstromsteuerdaten an den Stromregler 73.The controller 90 receives the coil rotation data of the coil rotation encoder 46 and the external flywheel rotation data of the external flywheel rotation encoder 54 and sends exciting current control data to the current controller 73.

Wie in 8 dargestellt, besteht der Unterschied zwischen dem zweiten Ausführungsbeispiel und dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass im zweiten Ausführungsbeispiel kein Planetengetriebe 80 vorgesehen ist. Stattdessen wird das Drehmoment durch eine enge Kopplung zwischen dem Außenschwungrad 50 und dem Innenschwungrad 60 übertragen.As in 8th shown, the difference between the second exemplary embodiment and the first exemplary embodiment is that no planetary gear 80 is provided in the second exemplary embodiment. Instead, the torque is transmitted through a tight coupling between the external flywheel 50 and the internal flywheel 60.

Wie in 9 dargestellt, verfügt die Steuereinrichtung 90 über einen Drehmomentdaten-Analysator 91, einen Bewegungsdaten-Analysator 92, eine Widerstandsbedarfseinheit 93, eine Drehmoment-Bedarfseinheit 94, eine Drehmomentsteuereinheit 95 und eine Ankerstrom-Berechnungseinheit 96. Der Drehmomentdaten-Analysator 91 empfängt die Drehdaten des Außenschwungrad-Drehencoders 54 und analysiert die Drehgeschwindigkeitsdaten um des Außenschwungrades. Der Bewegungsdaten-Analysator 92 empfängt die Drehdaten des Spulenrotationsencoders 46 und analysiert die Drehrichtungsdaten Du, die Drehgeschwindigkeitsdaten ωu und die Seilausziehlängendaten Lu der Spulrolle 40. Die Drehmoment-Bedarfseinheit 94 empfängt vom Drehmomentdaten-Analysator 91 die Drehgeschwindigkeitsdaten um des Außenschwungrades, die Drehgeschwindigkeitsdaten ωu und die Seilausziehlängendaten Lu der Spulrolle. Zusammen mit den Widerstandsbedarfsdaten Fr, die von der Widerstandsbedarfseinheit 93 eingegeben werden, berechnet der Drehmomentdaten-Analysator 91 die Drehmomentbedarfsdaten Tr. Die Drehmomentsteuereinheit 95 empfängt vom Bewegungsdaten-Analysator 92 die Drehrichtungsdaten Du der Spulenrolle. Zusammen mit den Drehmomentbedarfsdaten Tr, die von der Drehmoment-Bedarfseinheit 94 eingegeben werden, werden die Zielstromdaten Ct durch die Drehmomentsteuereinheit 95 ermittelt. Die Ankerstrom-Berechnungseinheit 96 empfängt vom Bewegungsdaten-Analysator 92 die Drehgeschwindigkeitsdaten ωu der Spulenrolle. Zusammen mit den Zielstromdaten Ct, die von der Drehmomentsteuereinheit 95 eingegeben werden, werden die Ankerstromdaten Cr durch die Ankerstrom-Berechnungseinheit 96 ermittelt. Der Stromregler 73 empfängt die von der Ankerstrom-Berechnungseinheit 96 ermittelten Ankerstromdaten Cr und verwandelt diese in Ankerstrom-Steuerdaten, um den Strom der Ankerspule 72 zu steuern.As in 9 shown, the control device 90 has a torque data analysis sator 91, a motion data analyzer 92, a resistance demand unit 93, a torque demand unit 94, a torque control unit 95 and an armature current calculation unit 96. The torque data analyzer 91 receives the rotation data of the external flywheel rotation encoder 54 and analyzes the rotation speed data about the external flywheel. The motion data analyzer 92 receives the rotation data of the spool rotation encoder 46 and analyzes the rotation direction data Du, the rotation speed data ωu and the cable extension length data Lu of the spool 40. The torque demand unit 94 receives from the torque data analyzer 91 the rotation speed data about the external flywheel, the rotation speed data ωu and the Rope pull-out length data Lu of the spool reel. Together with the resistance demand data Fr input from the resistance demand unit 93, the torque data analyzer 91 calculates the torque demand data Tr. The torque control unit 95 receives the rotation direction data Du of the spool reel from the motion data analyzer 92. Together with the torque demand data Tr inputted from the torque demand unit 94, the target current data Ct is determined by the torque control unit 95. The armature current calculation unit 96 receives the rotation speed data ωu of the spool reel from the motion data analyzer 92. Together with the target current data Ct input from the torque control unit 95, the armature current data Cr is determined by the armature current calculation unit 96. The current controller 73 receives the armature current data Cr determined by the armature current calculation unit 96 and converts it into armature current control data to control the current of the armature coil 72.

Basierend auf der oben erwähnten Gestaltung der vorliegenden Erfindung werden die Wicklungsgruppe 70 und das Innenschwungrad 60 verwendet, um das Außenschwungrad 50 zum Erzeugen eines Drehmoments zu bewegen. Wenn das Zugseil 42, das um die Spulrolle 40 gewickelt ist, ausgezogen wird, wird das Drehmoment vom Außenschwungrad 50 über den gekoppelten Magnetleiter 44 und Magneten 52 an die Spulrolle 40 übertragen, um einen Bewegungswiderstand zu simulieren. Daher kann der Strom der Ankerspule 72 eingestellt werden, um den Bewegungswiderstand zu regulieren. Wie in 7 gezeigt, bilden das Außenschwungrad 50 und die Spulrolle 40 eine kontaktlose Doppelrotor-Drehmomentübertragungsstruktur. Wenn das Zugseil 42, das auf der Spulenrolle 40 aufgewickelt ist, herausgezogen wird, drehen sich das Außenschwungrad 50 und die Spulenrolle 40 in entgegengesetzten Richtungen. Das Außenschwungrad 50 erzeugt durch den gekoppelten Magnetleiter 44 und Magneten 52 einen Bewegungswiderstand gegen die Spulenrolle 40. Wenn kein externer Kraftaufwand auf das Zugseil 42 der Spulenrolle 40 ausgeübt wird, dreht das Außenschwungrad 50 durch den gekoppelten Magnetleiter 44 und Magneten 52 die Spulenrolle 40 in dieselbe Richtung und wickelt somit das Zugseil 42 zurück auf die Spulenrolle 40. Daher weist die erfindungsgemäße intelligente Zugkraft-Simulationsvorrichtung den Vorteil, dass es den Bewegungswiderstand durch intelligente Steuerung des Stroms in der Ankerspule 72 simulieren kann.Based on the above-mentioned design of the present invention, the winding group 70 and the internal flywheel 60 are used to move the external flywheel 50 to generate torque. When the pull rope 42 wrapped around the spool 40 is extended, the torque from the external flywheel 50 is transmitted to the spool 40 via the coupled magnetic conductor 44 and magnet 52 to simulate motion resistance. Therefore, the current of the armature coil 72 can be adjusted to regulate the resistance to movement. As in 7 As shown, the external flywheel 50 and the spool 40 form a non-contact dual rotor torque transfer structure. When the pull rope 42 wound on the spool reel 40 is pulled out, the external flywheel 50 and the spool reel 40 rotate in opposite directions. The external flywheel 50 generates a movement resistance against the coil roller 40 through the coupled magnetic conductor 44 and magnet 52. If no external force is exerted on the pull cable 42 of the coil roller 40, the external flywheel 50 rotates the coil roller 40 into the same through the coupled magnetic conductor 44 and magnet 52 Direction and thus winds the traction cable 42 back onto the coil reel 40. Therefore, the intelligent traction force simulation device according to the invention has the advantage that it can simulate the movement resistance by intelligently controlling the current in the armature coil 72.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • TW M697670 [0003]TW M697670 [0003]
  • US 11173343 [0003]US 11173343 [0003]

Claims (5)

Intelligente Zugkraft-Simulationsvorrichtung, aufweisend: ein Gestell (20); eine Achse (30), die sich über das Gestell (20) erstreckt; eine Spulrolle (40), die zusammen mit einer Spulrollen-Abdeckung (41) auf der Achse (30) angebracht ist, wobei das von diesen gebildete Innere als Aufnahmeraum dient, und wobei die Spulrolle (40) mit einem Zugseil (42) umwickelt ist, und wobei sich ein Spulenrotationsencoder (46) gegenüber der Spulrolle (40) befindet; ein Außenschwungrad (50), das zusammen mit einer Schwungradabdeckung (51) auf der Achse (30) angebracht ist, wobei das von diesen gebildete Innere als Aufnahmeraum dient, und wobei das Außenschwungrad (50) und die Schwungradabdeckung (51) befinden sich im Inneren der Spulrolle (40), und wobei die Spulrolle (40), die mit einem Magnetleiter (44) versehen ist, mit dem Außenschwungrad (50), das mit einem Magneten (52) ausgestattet ist, gekoppelt ist, und wobei sich ein Außenschwungrad-Drehencoder (54) gegenüber dem Außenschwungrad (50) befindet; ein Innenschwungrad (60), das mit Hilfe eines Lagers (62) auf der Achse (30) angebracht ist und innen einen Aufnahmeraum bildet, wobei sich das Innenschwungrad (60) innerhalb des Außenschwungrads (50) befindet und innen einen Feldmagneten (61) aufweist; eine Wicklungsgruppe (70), die eine Halterung (71) auf der Achse (30) im Inneren des Innenschwungrads (60) und eine Ankerspule (72) auf der Halterung (71) aufweist, wobei die Ankerspule (72) mit dem Feldmagneten (61) des Innenschwungrads (60) gekoppelt ist, wobei die Ankerspule (72) mit einem Stromregler (73) versehen ist; und eine Steuereinrichtung (90), die die Spulenrotationsdaten des Spulenrotationsencoders (46) und die Außenschwungrad-Rotationsdaten des Außenschwungrad-Drehencoders (54) empfängt und Ankerstromsteuerdaten an den Stromregler (73) sendet. Intelligent traction force simulation device, comprising: a frame (20); an axle (30) extending over the frame (20); a spool (40), which is mounted on the axle (30) together with a spool cover (41), the interior formed by these serving as a receiving space, and the spool (40) being wrapped with a pull rope (42). , and wherein a spool rotation encoder (46) is located opposite the spool (40); an external flywheel (50) mounted on the axle (30) together with a flywheel cover (51), the interior formed by these serving as a receiving space, and wherein the external flywheel (50) and the flywheel cover (51) are located inside the spool (40), and wherein the spool (40), which is provided with a magnetic conductor (44), is coupled to the external flywheel (50), which is equipped with a magnet (52), and wherein an external flywheel Rotary encoder (54) is located opposite the external flywheel (50); an internal flywheel (60), which is attached to the axle (30) with the aid of a bearing (62) and forms a receiving space on the inside, the internal flywheel (60) being located inside the external flywheel (50) and having a field magnet (61) on the inside ; a winding group (70) which has a holder (71) on the axle (30) inside the inner flywheel (60) and an armature coil (72) on the holder (71), the armature coil (72) being connected to the field magnet (61 ) of the internal flywheel (60) is coupled, the armature coil (72) being provided with a current regulator (73); and a control device (90) which receives the coil rotation data of the coil rotation encoder (46) and the external flywheel rotation data of the external flywheel rotation encoder (54) and sends armature current control data to the current regulator (73). Intelligente Zugkraft-Simulationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass die Steuereinrichtung (90) über einen Drehmomentdaten-Analysator (91), einen Bewegungsdaten-Analysator (92), eine Widerstandsbedarfseinheit (93), eine Drehmoment-Bedarfseinheit (94), eine Drehmomentsteuereinheit (95) und eine Ankerstrom-Berechnungseinheit (96) verfügt; - dass der Drehmomentdaten-Analysator (91) die Drehdaten des Außenschwungrad-Drehencoders (54) empfängt und die Drehgeschwindigkeitsdaten (ωm) des Außenschwungrades analysiert; - dass der Bewegungsdaten-Analysator (92) die Drehdaten des Spulenrotationsencoders (46) empfängt und die Drehrichtungsdaten (Du), die Drehgeschwindigkeitsdaten (ωu) und die Seilausziehlängendaten (Lu) der Spulrolle (40) analysiert; - dass die Drehmoment-Bedarfseinheit (94) vom Drehmomentdaten-Analysator (91) die Drehgeschwindigkeitsdaten ωm des Außenschwungrades, die Drehgeschwindigkeitsdaten ωu und die Seilausziehlängendaten (Lu) der Spulrolle empfängt, wobei zusammen mit den Widerstandsbedarfsdaten (Fr), die von der Widerstandsbedarfseinheit (93) eingegeben werden, der Drehmomentdaten-Analysator (91) die Drehmomentbedarfsdaten (Tr) berechnet; - dass die Drehmomentsteuereinheit (95) vom Bewegungsdaten-Analysator (92) die Drehrichtungsdaten Du der Spulenrolle empfängt, wobei zusammen mit den Drehmomentbedarfsdaten (Tr), die von der Drehmoment-Bedarfseinheit (94) eingegeben werden, die Zielstromdaten (Ct) durch die Drehmomentsteuereinheit (95) ermittelbar sind; - dass die Ankerstrom-Berechnungseinheit (96) vom Bewegungsdaten-Analysator (92) die Drehgeschwindigkeitsdaten (ωu) der Spulenrolle empfängt, wobei zusammen mit den Zielstromdaten (Ct), die von der Drehmomentsteuereinheit (95) eingegeben werden, die Ankerstromdaten (Cr) durch die Ankerstrom-Berechnungseinheit (96) ermittelbar sind; und - dass der Stromregler (73) die von der Ankerstrom-Berechnungseinheit (96) ermittelten Ankerstromdaten (Cr) empfängt und diese in Ankerstrom-Steuerdaten verwandelt, um den Strom der Ankerspule (72) zu steuern.Intelligent traction force simulation device Claim 1 , characterized in - that the control device (90) has a torque data analyzer (91), a movement data analyzer (92), a resistance requirement unit (93), a torque requirement unit (94), a torque control unit (95) and an armature current -Calculation unit (96); - that the torque data analyzer (91) receives the rotation data of the external flywheel rotation encoder (54) and analyzes the rotation speed data (ωm) of the external flywheel; - that the movement data analyzer (92) receives the rotation data of the spool rotation encoder (46) and analyzes the rotation direction data (Du), the rotation speed data (ωu) and the cable extension length data (Lu) of the spool reel (40); - that the torque requirement unit (94) receives from the torque data analyzer (91) the rotational speed data ωm of the external flywheel, the rotational speed data ωu and the cable extension length data (Lu) of the winding reel, together with the resistance requirement data (Fr), which are from the resistance requirement unit (93 ) are entered, the torque data analyzer (91) calculates the torque requirement data (Tr); - that the torque control unit (95) receives the rotation direction data Du of the spool roll from the movement data analyzer (92), together with the torque requirement data (Tr) entered by the torque requirement unit (94), the target current data (Ct) being sent by the torque control unit (95) can be determined; - that the armature current calculation unit (96) receives the rotational speed data (ωu) of the coil roll from the movement data analyzer (92), the armature current data (Cr) being transmitted together with the target current data (Ct) which are entered by the torque control unit (95). the armature current calculation unit (96) can be determined; and - that the current controller (73) receives the armature current data (Cr) determined by the armature current calculation unit (96) and converts this into armature current control data in order to control the current of the armature coil (72). Intelligente Zugkraft-Simulationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragung zwischen dem Innenschwungrad (60) und dem Außenschwungrad (50) durch ein Planetengetriebe (80) erfolgt, wobei sich ein Ringrad (81) im Inneren des Außenschwungrads (50) befindet, während ein Sonnenrad (82) außerhalb des Innenschwungrads (60) angeordnet ist, und wobei mehrere Planetenräder (83) zwischen dem Ringrad (81) und dem Sonnenrad (82) vorgesehen sind, wobei alternativ auch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Innenschwungrad (60) und dem Außenschwungrad (50) für die Kraftübertragung genutzt werden kann.Intelligent traction force simulation device Claim 1 or 2 , characterized in that the power transmission between the internal flywheel (60) and the external flywheel (50) takes place through a planetary gear (80), with a ring gear (81) located inside the external flywheel (50), while a sun gear (82) outside of the internal flywheel (60), and wherein a plurality of planet gears (83) are provided between the ring gear (81) and the sun gear (82), alternatively also a positive connection between the internal flywheel (60) and the external flywheel (50) for the Power transmission can be used. Intelligente Zugkraft-Simulationsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, - dass das Gestell (20) durch zwei Seitenprofile (21, 22) und ein Abdeckprofil (23) begrenzt ist, wobei das Abdeckprofil (23) ein Seilloch (231) aufweist, in dem sich eine Seilbuchse (232) befindet; - dass das Zugseil (42) durch das Seilloch (231) hindurchführbar und mit einem Ziehring (43) verbunden ist; und - dass der Magnetleiter (44) aus Kupfer besteht.Intelligent traction force simulation device Claim 3 , characterized in that - the frame (20) is delimited by two side profiles (21, 22) and a cover profile (23), the cover profile (23) having a cable hole (231) in which a cable bushing (232) is located ; - that the pull rope (42) can be passed through the rope hole (231) and is connected to a pull ring (43); and - that the magnetic conductor (44) is made of copper. Intelligente Zugkraft-Simulationsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, - dass der Spulenrotationsencoder (46) einen Spulenrotationsencoder-Magneten (461) auf der Spulrolle (40) aufweist, dass sich ein Spulenrotationsencoder-Hall-Element (462) auf dem Seitenprofil (21) des Gestells (20) gegenüberliegend zum Spulenrotationsencoder-Magneten (461) befindet; und - dass der Außenschwungrad-Drehencoder (54) mit einem Außenschwungrad-Drehencoder-Magneten (541) auf der Schwungradabdeckung (51) versehen ist, wobei sich ein Außenschwungrad-Drehencoder-Hall-Element (542) auf der Ankerspule (72) der Wicklungsgruppe (70) gegenüberliegend zum Außenschwungrad-Drehencoder-Magneten (541) befindet.Intelligent traction force simulation device Claim 4 , characterized in - that the coil rotation encoder (46) has a coil rotation encoder magnet (461) on the coil roll (40), that a coil rotation encoder Hall element (462) is located on the side profile (21) of the frame (20) opposite the coil rotation encoder magnet ( 461); and - that the external flywheel rotary encoder (54) is provided with an external flywheel rotary encoder magnet (541) on the flywheel cover (51), with an external flywheel rotary encoder Hall element (542) on the armature coil (72) of the winding group (70) is located opposite the external flywheel rotary encoder magnet (541).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11173343B2 (en) 2020-01-16 2021-11-16 Chi Hua Fitness Co., Ltd. Strength training equipment

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