TWI543794B - Flywheel brake for sports equipment - Google Patents

Description

運動器材之飛輪制動裝置

本發明係一種運動器材之飛輪制動裝置，尤指一種透過制動裝置干涉飛輪旋轉，進而調整飛輪旋轉所需驅動力量的運動器材之飛輪制動裝置。

適量的運動是維持健康的不二法門，然而現代人常常因為場地、時間或其他因素的限制，少有機會進行戶外運動，導致運動量不足，致使身體抵抗力較弱，而容易受到疾病的侵襲。

因此，市面上出現許多種類的運動器材，而眾多運動器材當中，飛輪健身車不但可以提升心肺功能，而且對於背部肌肉、臀部及下肢的鍛鍊也有很好的效果，再加上飛輪健身車不但可以做出爬坡及衝刺等動作，而且透過立式或斜躺式的騎乘方式，亦可達到不同的運動效果，因此不像一般的健身腳踏車僅有踩踏功能，騎久了會有無聊的感覺，所以飛輪健身車較為多數人所接受。

而飛輪健身車的運動效果，係來自於阻力輪的重量，當阻力輪的重量越重，代表使用者在踩踏飛輪健身車所需要耗費的力量越大，一般使用者一開始所選用的阻力輪重量多為18kg(低於18kg則不具有運動的效果)左右，而當使用者適應當前的阻力輪重量後，而想要有更好的運動效果時，就必須換阻力輪更重的飛輪健身車，然而一台飛輪健身車的價格至少 要數萬台幣，因此對一般使用者而言，是一筆相當大的負擔。

而為解決此問題，一般的飛輪健身車都還會配置一阻力調整機構，讓使用者可以配合自身需求而調整飛輪在轉動時所受到的阻力大小。就阻力調整機構的先前技術來說，例如美國公開第2008/0096725號專利案及第2012/0088638號專利案皆是藉由改變磁鐵與飛輪之間的相對位置而對飛輪進行阻力大小的調整，但是此二習用專利案同樣都具有結構複雜及操作不易的問題，因而有改良之必要。

另外，如本案申請人於2012年11月29日向貴局申請並經核准之第M457074號新型專利案，其主要係利用制動單元透過電力控制單元接收發電線圈組所產生之電力並與金屬圈作用後，產生一制動力施加至飛輪上，而此種利用電力並與金屬圈作用產生之制動力，對飛輪產生之制動效果雖然已原本預期之效能，惟，本案申請人認為仍有改良及增進效能之處，故亟思加以改良創新，並經苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本件運動器材之飛輪制動裝置。

本發明之主要目的係在於提供一種透過調整阻力達到等同增加阻力輪重量的運動器材之飛輪制動裝置。

本發明之次要目的在於提供一種無須更換不同重量之阻力輪即可達到不同運動效果的運動器材之飛輪制動裝置。

本發明之又一目的在於提供一種利用單一飛輪運動車達到不同運動效果的運動器材之飛輪制動裝置。

為達上述目的，本發明運動器材之飛輪制動裝置主要包括一 飛輪本體、一制動裝置及一固定支架組，該飛輪本體軸心位置之外緣繞設有一同心圓金屬圈，且該同心圓金屬圈與飛輪本體的外環間具有一阻力環，該阻力環與同心圓金屬圈間形成一容置空間，該固定支架組包括一定位支架及一固定支架，該定位支架一端與該固定軸連接，另一端則延伸至容置空間之位置並與固定支架將制動裝置包覆固定於容置空間內，透過制動裝置產生之磁力與阻力環作用，使飛輪本體切割磁場產生的渦流阻尼效果，進而變更飛輪本體之阻力重量，而可令使用者透過單一飛輪本體達到不同運動效果。

1‧‧‧飛輪本體

11‧‧‧同心圓金屬圈

12‧‧‧阻力環

121‧‧‧鐵環

122‧‧‧金屬環

13‧‧‧外環

14‧‧‧永久磁鐵

15‧‧‧容置空間

2‧‧‧固定軸

3‧‧‧制動裝置

31‧‧‧定位凹槽

33‧‧‧制動單元

36‧‧‧圓弧形片體

4‧‧‧固定支架組

41‧‧‧定位支架

42‧‧‧固定支架

43‧‧‧定子

44‧‧‧定位部

45‧‧‧定位凸塊

5‧‧‧間隙

6‧‧‧控制器

第1圖 為本發明運動器材之飛輪制動器之立體外觀圖；第2圖 為本發明運動器材之飛輪制動器之立體分解圖；第3圖 為本發明運動器材之飛輪制動器之俯視圖；第4圖 為本發明制動裝置與固定支架組另一視角之立體分解圖一；第5圖 為本發明制動裝置與固定支架組另一視角之立體分解圖二第6圖 為本發明制動裝置設於飛輪本體外緣之俯視圖；第7圖 為本發明制動裝置設於飛輪本體外緣另一實施例之俯視圖；以及第第8圖 為本發明實施例之俯視圖。

請參閱第1~3圖，本發明運動器材之飛輪制動裝置，主要包括一飛輪本體1、一固定軸2、一制動裝置3及一固定支架組4，該飛輪本體1係由三個同心圓環體所形成，其中該內環為鐵環或其他導磁材質之同心圓 金屬圈11，該同心圓金屬圈11之內環面排列有若干永久磁鐵14，中間之環體為鋁環、銅環或其他不導磁材質之阻力環12，該同心圓金屬圈11與阻力環12間形成一容置空間15，而該飛輪本體1之外環13與阻力環12之間灌入有水泥、鐵砂或混凝土，另外，該飛輪本體1更可更包括一上蓋，該上蓋係以螺合、鎖固或其他等效固定方式，將灌入飛輪本體之水泥、鐵砂或混凝土固定於上蓋與飛輪本體1之間，避免外露，該固定軸2係穿設於飛輪本體1之軸心，該制動裝置3為電磁粉末制動器、電磁渦流制動器、乾式單片電磁制動器、乾式多片電磁制動器或濕式多片電磁制動器…等單制動軸電磁制動器或雙制動軸電磁制動器，且該制動裝置3之兩側分別設有一個或一個以上之定位凹槽31，該固定支架組4包括一定位支架41及一固定支架42，該定位支架41一端與固定軸2連接，且該定位支架41與固定軸2連接之一端具有一定子43，該定子43為包覆於該等永久磁鐵14中，並與該等永久磁鐵14間具有一間隙5，而該定位支架41相對與固定軸2連接之另一端兩側分別具有一定位部44，該等定位部44延伸於容置空間15內，二定位部44分別於與另一定位部44之相對面上均延伸有一個或一個以上之定位凸塊45，且該等定位凸塊45之數量及位置對應該制動裝置3之定位凹槽31的數量及位置。

請參閱第1~5圖，本發明運動器材之飛輪制動裝置組合時，係將制動裝置3放置於二定位部44之間，並使二定位部44之定位凸塊45穿入制動裝置3之定位凹槽31內，然後，將固定支架42以崁入、鎖固、螺合或其他等效方式與定位支架41結合，而使制動裝置3固定於定位支架41與固定支架42之間，並定位於容置空間15內。

本發明運動器材之飛輪制動裝置作動時，係由使用者操作運 動器材帶動飛輪本體1轉動，當飛輪本體轉動1時，會帶動永久磁鐵14轉動並與定子43產生感應交流電源，因此，當使用者操作運動器材時，同時具有發電之效果，且由於永久磁鐵14與定子43之間具有一間隙5，所以永久磁鐵14轉動時，並不會與定子43產生干涉現象，因此並不會影響飛輪本體1的轉動，另外，當使用者欲調整飛輪本體1之阻力效果時，僅須透過制動裝置3產生磁力與阻力環12作用，使飛輪本體1切割磁場產生的渦流阻尼效果，即可增加飛輪本體1旋轉時之阻力重量，且經由調整制動裝置3產生不同磁力，使不同磁力大小與阻力環12作用而產生不同阻力，而無須更換阻力輪重量即可達到不同運動效果，再者，如第3圖所示，該阻力環12之外緣亦可包覆一鐵環或其他導磁材質之金屬環122，用以增加運對飛輪1旋轉時，制動裝置3對飛輪本體產生之磁吸力。

另外，請參閱第6圖，本發明運動器材之飛輪制動裝置中，該制動裝置3亦可設於飛輪本體1之外緣，該飛輪本體1之軸心位置繞設有一同心圓金屬圈11，該同心圓金屬圈11之內環面排列有若干永久磁鐵14，該等永久磁鐵14中心包覆有一連接於一固定軸2之定子43，且該同心圓金屬圈11與飛輪本體1之外環13間可灌入水泥、鐵砂或混凝土，透過制動裝置3產生磁力與飛輪本體1之外環13作用，使飛輪本體1切割磁場產生的渦流阻尼效果，以增加飛輪本體1旋轉時之阻力重量，又或者，該制動裝置3為一個或一個以上之磁性體，透過一控制器6調整制動裝置3與飛輪本體1之外環13的距離，或制動裝置3所產生之磁力大小，使制動裝置3產生之磁力與外環13作用，以增加飛輪本體1旋轉時之阻力，另外，如第7圖所示，該外環13之內緣亦可套設一鐵環131或其他導磁材質之環體，用以增加運對飛輪1旋轉時，制 動裝置3對飛輪本體產生之磁吸力，再者，該外環13可為一鋁環、銅環或其他不導磁材質，使飛輪本體1旋轉時，透過制動裝置3產生之磁力與外環13產生切割磁場，而造成渦流阻尼的效果。

再者，請參閱第8圖，此實施例中，該制動裝置3為一圓弧形片體36，該制動裝置3係設於飛輪本體1外緣，且該制動裝置3相對飛輪本體1方向之表面上設有一個或一個以上之制動單元33，此實施例是採用不具磁性之制動裝置3，其中該制動單元33為剎車皮或剎車片，藉由制動裝置3由兩側夾制飛輪本體1之側邊，或直接與飛輪本體1之阻力環12環面接觸，而令制動單元33與飛輪本體1接觸，即可使飛輪本體1之阻力環12環面或側面與制動單元33產生摩擦，進而增加飛輪本體1旋轉時之阻力。

由上所述，本發明運動器材之飛輪制動裝置與習知技術及裝置相比較，更具有以下之特點及功效：

1. 本發明運動器材之飛輪制動裝置透過制動裝置產生磁力與飛輪本體之阻力環作動，使飛輪本體切割磁場產生的渦流阻尼效果，而於飛輪本體轉動時產生阻力，使本發明無須更換不同重量之阻力輪即可達到不同運動效果。

2. 本發明利用調整制動裝置產生不同磁力，使不同磁力大小與阻力環作用而產生不同阻力，因此可依使用者變更飛輪運動車的阻力重量，進而令使用者可利用單一飛輪運動車達到不同運動效果。

3. 本發明透過飛輪本體帶動永久磁鐵旋轉，令永久磁鐵與定子產生感應交流電源，而讓使用者於運動健身時，同時可進行發電之動作。

上列詳細說明係針對本創作之一可行實施例之具體說明，惟 該實施例並非用以限制本創作之專利範圍，凡未脫離本創作技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

1‧‧‧飛輪本體

11‧‧‧同心圓金屬圈

12‧‧‧阻力環

13‧‧‧外環

14‧‧‧永久磁鐵

15‧‧‧容置空間

2‧‧‧固定軸

3‧‧‧制動裝置

31‧‧‧定位凹槽

4‧‧‧固定支架組

41‧‧‧定位支架

42‧‧‧固定支架

43‧‧‧定子

Claims (12)

1. 一種運動器材之飛輪制動裝置，其主要包括：一飛輪本體，該飛輪本體軸心位置之外緣繞設有一同心圓金屬圈，且該同心圓金屬圈與該飛輪本體的外環間具有一阻力環，該阻力環與該同心圓金屬圈間形成一容置空間，而該阻力環與該飛輪本體之外環之間則可灌入水泥、鐵砂或混凝土，且該同心圓金屬圈之內環面排列有若干永久磁鐵；一固定軸，該固定軸係穿設於該飛輪本體之軸心位置；一制動裝置，該制動裝置係設置於該容置空間內；一固定支架組，該固定支架組包括一定位支架及一固定支架，該定位支架一端與該固定軸連接，且該定位支架與該固定軸連接之一端具有一定子，該定子為包覆於該等永久磁鐵中，該定位支架相對連接該固定軸之另一端則延伸至該容置空間之位置並與該固定支架將該制動裝置包覆固定於該容置空間內。
2. 如請求項1所述之運動器材之飛輪制動裝置，其中該阻力環為鋁環、銅環或其他不導磁材質。
3. 如請求項1所述之運動器材之飛輪制動裝置，其中該同心圓金屬圈為鐵環或其他導磁材質。
4. 如請求項1所述之運動器材之飛輪制動裝置，其中更包括一上蓋，該上蓋係以螺合、鎖固或其他等效固定方式，將灌入該飛輪本體之水泥、鐵砂或混凝土固定於該上蓋與該飛輪本體之間。
5. 如請求項1所述之運動器材之飛輪制動裝置，其中該等永久磁鐵係與該 定子產生感應交流電源。
6. 如請求項1所述之運動器材之飛輪制動裝置，其中該外環內緣套設有一鐵環或其他導磁材質之金屬環。
7. 一種運動器材之飛輪制動裝置，其主要包括：一飛輪本體，該飛輪本體包括一同心圓金屬圈及一阻力環，該同心圓金屬圈係繞設於該飛輪本體之軸心位置，該同心圓金屬圈之內環面排列有若干永久磁鐵，該等永久磁鐵中心包覆有一連接於一固定軸之定子，且該同心圓金屬圈與該飛輪本體之該阻力環間可灌入水泥、鐵砂或混凝土；一制動裝置，該制動裝置係設於該飛輪本體之外緣，並以一個或一個以上之制動單元與該飛輪本體之該阻力環環面或該飛輪本體側邊作動。
8. 如請求項7所述之運動器材之飛輪制動裝置，其中該阻力環可為鋁環、銅環或其他不導磁材質。
9. 如請求項7所述之運動器材之飛輪制動裝置，其中該同心圓金屬圈為鐵環或其他導磁材質。
10. 如請求項7所述之運動器材之飛輪制動裝置，其中該阻力環之內緣亦可套設一鐵環或其他導磁材質之阻力環。
11. 如請求項7所述之運動器材之飛輪制動裝置，其中該制動裝置係一圓弧形片體，該制動裝置設於該飛輪本體外緣，該等制動單元係設於該制動裝置相對該飛輪本體方向之表面上。
12. 如請求項7所述之運動器材之飛輪制動裝置，其中該等永久磁鐵係與該定子產生感應交流電源。