TWI503146B - 具有飛輪的訓練機器 - Google Patents

Description

具有飛輪的訓練機器

本發明係關於一種飛輪，以及具有飛輪的訓練機器，例如划船機。

飛輪是一種用於儲存旋轉能量的旋轉裝置。飛輪本身是一種轉動轉子，具有一固定軸，而能量以「旋轉動能」的形式，儲存在轉子。飛輪具有一轉動慣量(moment of inertia)可抵抗轉速的改變。旋轉動能是正比於轉速的平方。當施加力矩至飛輪，可增加飛輪的轉速；當施加力矩在機械負荷，可降低飛輪的轉速。

台灣專利，申請號100202361，揭露一種磁控飛輪，包含一磁飛輪以及設置於磁飛輪內的一容置空間。一金屬環設置於容置寬間的壁上。一磁控組件，具有磁石和多個控制元件，設置於容置空間。

習知技術的缺點在於，飛輪的成本較高，且結構複雜，因此有需要提供好的改善方案。

本發明是關於飛輪，以及具有飛輪的訓練機器，例如划船機。

本發明一實施例揭露一種飛輪，應用於一訓練機器。該飛輪包含一轉輪和一驅動機構。轉輪用於當其被驅動旋轉時儲存旋轉動能，驅動機構用於驅動該轉輪旋轉。該轉輪包含一挖空槽至少部分填滿一負重材料，至少一金屬片固定在該轉輪的周邊，以及複數個磁石設置在轉輪之外。該轉輪的阻尼，藉由調整該金屬片與該複數個磁石的距離而改變。

本發明另一實施例揭露一種划船機，其包含一飛輪、一把手、一支撐機構。該飛輪包含一轉輪和一驅動機構。該把手連接並驅動該驅動機構。該支撐機構支撐該飛輪。轉輪用於當其被驅動旋轉時儲存旋轉動能，驅動機構用於驅動該轉輪旋轉。該轉輪包含一挖空槽至少部分填滿一負重材料，至少一金屬片固定在該轉輪的周邊，以及複數個磁石設置在轉輪之外。該轉輪的阻尼，藉由調整該金屬片與該複數個磁石的距離而改變。

本發明的飛輪使用低成本或非金屬的負重材料，以及將磁石設置於飛輪之外，藉此可降低成本、簡化設計。

2‧‧‧飛輪

3‧‧‧把手

4‧‧‧支撐機構

20‧‧‧轉輪

202‧‧‧挖空槽

204‧‧‧金屬片/金屬環

206‧‧‧磁石

208‧‧‧葉片

22‧‧‧軸承組件

222‧‧‧單向軸承

24‧‧‧帶

26‧‧‧歸位機構

262‧‧‧迴帶盤

264‧‧‧歸位彈簧

28‧‧‧控制裝置

280‧‧‧固定基板

281‧‧‧可動基板

282‧‧‧彈簧

283‧‧‧螺栓

284‧‧‧螺帽

285‧‧‧線材

285a‧‧‧端

圖1顯示根據本發明一較佳實施例飛輪的爆炸圖。

圖2A至2B顯示根據本發明一實施例的飛輪側視圖，其中圖2A顯示顯示磁石206被控制以接近金屬環204，而圖2B顯示磁石206被控制而遠離金屬環204。

圖3顯示根據本發明一實施例飛輪的剖開示意圖。

圖4A至4B顯示根據本發明另一實施例飛輪的立體圖，其中圖4A顯示顯示磁石206被控制以接近金屬環204，而圖4B顯示磁石206被控制而遠離金屬環204。

圖5A至5B顯示根據本發明另一實施例具有一飛輪的訓練機器，其中圖5A顯示把手3在第一位置，圖5B顯示把手3在第二位置。

圖6顯示根據本發明另一實施例划船機的立體圖。

以下將詳述本案的各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本案的範圍內，並以之後的專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本發明可能在省略部分或全部這些特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意之用，並非代表元件實際的尺寸或數量，除非有特別說明。

圖1-3顯示根據本發明一較佳實施例的飛輪，其中圖1為爆炸圖，圖2A至2B為側視圖，圖3為剖開圖。

飛輪主要包含一轉輪20以及一驅動機構。轉輪20用於當其轉動時儲存旋轉動能，而驅動機構用於驅動轉輪20旋轉。較佳地，驅動機構可包含但不限於：一軸承組件22，包含一單向軸承222以限制轉輪20的轉動方向；一帶24 繞在軸承組件22上，且可被拉動以驅動轉輪20旋轉；一歸位機構26用於當帶24被拉出的力被取消或釋放時，將帶24拉回至其原先的位置。

具體而言，歸位機構26可包含但不限於，一迴帶盤262，其內設置有一歸位彈簧264，用於當帶24被拉出的力被取消或釋放時，將帶24拉回至其原先的位置。

較佳地，迴帶盤262被設置於轉輪20的一側。軸承組件22設置於迴帶盤262與轉輪20之間，其包含一單向軸承222，設計用於傳輸單方向的力矩，且不允許相反方向的運動，如此可避免轉輪20被不經意的逆方向旋轉。此外，帶24可被拉動，以造成轉輪20與迴帶盤262旋轉。轉輪20的轉速(例如角速度)與旋轉方向可不同於迴帶盤262的轉速與旋轉方向。

轉輪20的儲存能量，是正比於旋轉中心，亦即，轉輪20中心質量的轉動慣量。如果轉輪20並未扭曲變形或損壞，旋轉動能可被安全地儲存。如圖3所示，為了提供一阻尼效果抵抗轉速，轉輪20可具有一挖空槽202，其填滿一負重材料(未圖示)。較佳地，該負重材料是一種非金屬材料，例如水泥或混擬土。在本發明其他實施例，負重材料可以是任何其他便宜的非金屬材料。負重材料或非金屬負重材料，其填充的量，限制為使儲存能量可被安全地儲存，而轉輪20不會扭曲變形或損壞。在本發明一些實施例，挖空槽202被部分填滿上述的負重或非金屬材料。在本發明另一實施例，轉輪20並未具有一挖空槽202，且轉輪20全部是由該負重材料製成。

此外，轉輪20可再包含至少一金屬片204，複數個磁石206、複數個葉片208。複數個葉片208可設置於轉輪20的周邊。例如，複數個葉片208，可 間隔地固定於轉輪20的外圍。當轉輪208旋轉時，葉片208也跟著旋轉，因而產生空氣擾動(turbulence)。由於空氣擾動，使用者將感到涼爽、舒適。

較佳地，複數個金屬片204可以是一金屬環204。金屬環204可固定在複數個葉片208的周邊。注意，在本發明另一實施例，複數個葉片208被省略而金屬片204或金屬環204被固定在轉輪20的周邊。當轉輪20旋轉，金屬環20跟著旋轉。較佳地，金屬片204或金屬環204可由鋁製成，但不限於此，在本發明其他實施例，金屬片204或金屬環204也可以由其他的導電金屬製成。

如圖2A至2B所示，磁石206被設置於轉輪20和金屬環204(或金屬片204)的外面，且金屬環204和磁石206之間具有一距離或空間。控制裝置28是用於控制金屬環204和磁石206的距離。在本實施例，控制裝置28可包含但不限於，一固定基板280、可動基板281、一彈簧282、一螺栓283、一螺帽284。磁石206設置在可動基板281上。彈簧282位於固定基板280和可動基板281之間。螺栓283通過可動基板281的一孔，且螺帽284裝設在穿過可動基板281該孔的螺栓283上。一驅動裝置(未圖示)連接螺栓283以驅動螺栓283旋轉，藉此可移動可動基板281沿著螺栓283移動。

圖2A顯示磁石206被控制以接近金屬環204，而圖2B顯示磁石206被控制以遠離金屬環204。當磁石206接近金屬環204，轉輪20的阻尼增加；當磁石206遠離金屬環204，轉輪20的阻尼減少。

此外，歸位彈簧264可被設置於迴帶盤262的內部，其一端連接迴帶盤262，另一端連接軸承組件22。在本發明較佳實施例，歸位彈簧264是一種渦漩彈簧，但在本發明其他實施例，也可以是其他類型的彈簧。當施加在帶24 上的拖引力被取消或釋放，歸位彈簧264施加一力，將帶24拖回至原先的位置。而帶24可再被施力拉出，使得轉輪20持續旋轉。

當轉輪20旋轉，金屬環204跟著旋轉，如此可產生磁感應。轉輪20的阻尼，可透過控制裝置28調整金屬環204與磁石206之間的距離而改變。

圖4A至4B為立體圖顯示根據本發明另一實施例的飛輪。在本實施例，控制裝置28可包含但不限於，一固定基板280、一可動基板281、一彈簧282、螺栓283、一螺帽284，以及一線材285。磁石206設置於可動基板281上。彈簧282位於固定基板280與可動基板281之間。螺栓283穿過可動基板281的一孔，且穿過可動基板281的螺栓283上固設有螺帽284。線材285的一部分位於彈簧282內部，且線材285的一端285a與可動基板281鉚接，另一個驅動裝置(未圖示)連接線材285的另一端，並可拉動或釋放線材285，藉此可使可動基板281沿著線材285移動。注意，螺栓283與螺帽284是用於限制可動基板281的位置，避免磁石208與金屬環204(或金屬片204)接觸。在本發明另一實施例，螺栓283和螺帽284被省略。圖4A顯示磁石206被控制以接近金屬環204，而圖4B顯示磁石206被控制以遠離金屬環204。

圖5A至5B為立體圖，顯示根據本發明一實施例一具有飛輪的訓練機器。在本實施例，前述實施例的飛輪被應用在一訓練機器，例如一划船機。於本實施例，一把手3與帶24連接，如此可透過把手3將帶24拉出。圖5B顯示帶24被拉出的情形，而圖5A顯示帶24被拉回的情形。

傳統的飛輪是由鋼鐵製成，並具有複雜的結構。本發明實施例以便宜的水泥(cement)或混擬土(concrete)取代鋼鐵，如此可降低成本。此外，將磁石設置於飛輪的外面，可減少飛輪的元件，簡化飛輪的結構設計。

圖6是立體圖，顯示根據本發明一實施例的划船機。較佳地，划船機具有一飛輪2，其可包含如前述圖1至圖5所討論的轉輪20與驅動機構，此外，尚包含一把手3以及一支撐機構4。轉輪20用於當其轉動時可儲存旋轉動能。支撐機構4用於支撐飛輪2。把手3連接至驅動機構，例如，如圖5A與5B所示連接至帶24。此外，轉輪20可包含一挖空槽202其填滿或部分填滿一負重材料，至少一金屬片204固定在轉輪20的周邊，複數個磁石206設置於轉輪的外面，其中轉輪20的阻尼，可透過調整金屬片204與複數個磁石206之間的距離而改變。

本說明書所揭露的每個/全部實施例，本領域熟悉技藝人士可據此做各種修飾、變化、結合、交換、省略、替代、相等變化，只要不會互斥者，皆屬於本發明的概念，屬於本發明的範圍。可對應或與本案所述實施例特徵相關的結構或方法，及/或發明人或受讓人任何申請中、放棄，或已核准的申請案，皆併入本文，視為本案說明書的一部分。所併入的部分，包含其對應、相關及其修飾的部分或全部，(1)可操作的及/或可建構的(2)根據熟悉本領域技藝人士修飾成可操作的及/或可建構的(3)實施/製造/使用或結合本案說明書、本案相關申請案，以及根據熟悉本領域技藝人士的常識和判斷的任何部分。

除非特別說明，一些條件句或字詞，例如「可以(can)」、「可能(could)」、「也許(might)」，或「可(may)」，通常是試圖表達本案實施例具有，但是也可以解釋成可能不需要的特徵、元件，或步驟。在其他實施例中，這些特徵、元件，或步驟可能是不需要的。

本文前述的文件，其內容皆併入本文，視為本案說明書的一部分。本發明提供的實施例，僅作為例示，不是用於限制本發明的範圍。本發明所提到的特徵或其他特徵包含方法步驟與技術，可與相關申請案所述的特徵或結構做任何結合或變更，部分的或全部的，其可視為本案不等的、分開的、不 可替代的實施例。本發明所揭露的特徵與方法其對應或相關者，包含可從文中導出不互斥者，以及熟悉本領域技藝人士所做修飾者，其部分或全部，可以是(1)可操作的及/或可建構的(2)根據熟悉本領域技藝人士的知識修飾成可操作的及/或可建構的(3)實施/製造/使用或結合本案說明書的任何部分，包含(I)本發明或相關結構與方法的任何一個或更多部分，及/或(II)本發明所述任何一或多個發明概念及其部分的內容的任何變更及/或組合，包含所述任何一或多個特徵或實施例的內容的任何變更及/或組合。

20‧‧‧轉輪

206‧‧‧磁石

24‧‧‧帶

26‧‧‧歸位機構

28‧‧‧控制裝置

280‧‧‧固定基板

281‧‧‧可動基板

282‧‧‧彈簧

283‧‧‧螺栓

284‧‧‧螺帽

Claims (10)

1. 一種飛輪，應用於一訓練機器，該飛輪包含：一轉輪，用於當其被驅動旋轉時儲存旋轉動能；以及一驅動機構，用於驅動該轉輪旋轉；其中該轉輪包含：一挖空槽至少部分填滿一負重材料；至少一金屬片固定在該轉輪的周邊；以及複數個磁石設置在轉輪之外；複數個葉片，固定於該金屬片與該挖空槽之間，當轉輪被驅動而旋轉，該些葉片跟著旋轉，藉此產生一空氣擾動，該空氣擾動提供使用者一冷卻效果；其中該轉輪的阻尼，藉由調整該金屬片與該複數個磁石的距離而改變。
2. 如申請專利範圍第1項的飛輪，其中該負重材料是一種非金屬材料。
3. 如申請專利範圍第2項的飛輪，其中該負重材料包含水泥或混擬土。
4. 如申請專利範圍第1項的飛輪，其中該金屬片的材質為鋁，形狀是環形。
5. 如申請專利範圍第1項的飛輪，其中該驅動機構包含：一軸承組件包含一單向軸承以限制該轉輪的轉動方向；一帶繞著該軸承組件，當該帶被拉出可驅動該轉輪旋轉；以及 一歸位機構，用於當拉該帶的力被取消或釋放，將該帶拉回其原先位置。
6. 如申請專利範圍第5項的飛輪，其中該歸位機構包含一渦漩彈簧，用於當拉該帶的力被取消或釋放，將該帶拉回其原先位置。
7. 一划船機，包含：一飛輪，包含一轉輪用於當其被驅動旋轉時儲存旋轉動能，以及一驅動機構用於驅動該轉輪旋轉；一支撐機構，用於支撐該飛輪；以及一把手，連接並操作該驅動機構；其中該轉輪包含：一挖空槽至少部分填滿一負重材料；至少一金屬片固定在該轉輪的周邊；複數個磁石設置在轉輪之外；以及複數個葉片，固定於該金屬片與該挖空槽之間，當轉輪被驅動而旋轉，該些葉片跟著旋轉，藉此產生一空氣擾動，該空氣擾動提供使用者一冷卻效果；其中該轉輪的阻尼，藉由調整該金屬片與該複數個磁石的距離而改變。
8. 如申請專利範圍第7項的划船機，其中該負重材料是一種非金屬材料。
9. 如申請專利範圍第8項的划船機，其中該負重材料包含水泥或混擬土。
10. 如申請專利範圍第7項的划船機，其中該驅動機構包含：一軸承組件包含一單向軸承以限制該轉輪的轉動方向；一帶繞著該軸承組件，當該帶被拉出可驅動該轉輪旋轉；以及一歸位機構包含一渦漩彈簧，用於當拉該帶的力被取消或釋放，將該帶拉回其原先位置。