TWI614046B - 運動器材之磁性阻力輪機構 - Google Patents

Abstract

一種運動器材之磁性阻力輪機構，係一改習知磁性阻力輪的設計，僅利用單組磁鐵，並於其兩側更改為雙間隙的設計，配合雙碟片的飛輪於轉動時切割雙間隙內的磁力線，而能將磁鐵的磁場做最有效的運用，再配合兩側磁力導引的機制，使磁場能更趨於收斂；因此，可在磁鐵數量降低一半的情況下，使得磁阻力增加，進而降低材料成本。

Description

運動器材之磁性阻力輪機構

本發明係有關於一種阻力輪機構，應用於各種運動器材藉以提供使用者操作上的磁性阻力，特別是一種僅藉由單列磁鐵而能提供相當或較大磁阻力的磁性阻力輪機構。

現代人生活忙碌，為了達到運動健身的效果，往往需要藉助運動器材的輔助；以目前常見的飛輪健身車為例，其與一般的健身腳踏車的最大差異在於具有阻力輪的設計，使用者操作上會帶動阻力輪轉動，藉由其轉動所產生的阻力，而能夠提供較佳的健身效果，且可配合阻力的動態調整，達到模擬公路之爬坡、衝刺等各種動作，提供更佳的健身效果。

而阻力輪之阻力提供的方式，一般可分為接觸式以及磁阻式，接觸式的原理類似煞車，常見者為採用羊毛纖維構成羊毛墊，以接觸摩擦飛輪的方式達到提供阻力的效果，但是因為採用接觸摩擦的方式，因此噪音會較大，同時羊毛墊在使用一段時間後就會損耗而需要更換。因故較為高階的飛輪健身車會採用磁阻式設計，除了可以免除上述的兩大缺失外，藉由飛輪切過磁場的面積，而能輕易達到阻力大小的調整，對於實境模擬的方面來說，較易於調整控制。

其磁阻裝置主要利用兩翼部分別裝設複數個相對應的高磁 力磁鐵(一般來說大約三對)，而能於兩翼部間的間隙形成磁場，而當飛輪轉動切過磁場時，就能提供阻力。然而，就此一結構來看，有一相當大的缺失，因磁鐵皆為雙面具有磁性(相反的磁性)，此結構僅利用單面的磁力來提供磁阻力，因此，對於反側(也就是相對於間隙的兩外側)的磁力線僅為向外發散，完全沒有利用到，故就此結構來看，其磁鐵的應用效率相當低(不足一半)，再加上高磁力磁鐵成本不低，無形中也造成成本的增加。

再者，磁阻裝置具有一個先天性的缺失，也就是當飛輪的轉速較低時，因為切過磁場的速度很慢，因此難以產生磁阻力；同時，藉由磁阻力的方式，也難以達到確實的煞車停止效果。

有鑑於上述，本發明遂針對上述習知技術之缺失，提出一種運動器材之磁性阻力輪機構，以有效克服上述之該等問題。

有鑑於上述課題，本發明之主要目的在提供一種運動器材之磁性阻力輪機構，係可充份運用磁鐵的磁力，再能滿足磁阻力的需求的情況下，使得運動器材所需的磁鐵數量大幅降低，來降低材料成本。

本發明之另一目的在於提供一種運動器材之磁性阻力輪機構，藉由複合式的阻力機構，而能克服磁阻裝置先天的缺失，於低速狀態提供足夠的阻力，並能確實達到煞車停止的效果。

為達到上述目的，本發明係揭露一種運動器材之磁性阻力輪機構，係包含有磁鐵承載座、二側板、以及飛輪，磁鐵承載座係藉以容置複數個磁鐵，側板為導磁材料所構成，分別裝設於磁鐵承載座兩側，並與磁鐵承載座的兩側各形成有一個間隙，透過磁鐵之磁力而可於兩間隙內形 成磁場，而飛輪則對應於上述間隙具有二碟片，使飛輪轉動並切入間隙時，因切過磁場之磁力線而產生磁性阻力。因為僅使用單排的磁鐵，且充分運用其兩側的磁力，因而能使兩側磁力皆得到完整的運用，大幅提高磁力運用的效率，因而可在磁鐵數量降低一半的情況下，能至少維持相當的磁阻力。

再者，側板上更可具有獨立導磁區以及磁力導引件，可將磁力線作有效的導引，使磁場的分佈趨於收斂，集中或是導引在磁鐵承載座，減少發散浪費(無法應用)的情況，因此，更能提高磁阻力，降低材料的成本。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

1‧‧‧磁阻裝置

11‧‧‧磁鐵承載座

111‧‧‧缺槽

112‧‧‧第一磁鐵容置槽

113‧‧‧第二磁鐵容置槽

114‧‧‧第三磁鐵容置槽

12‧‧‧第一側板

121‧‧‧開孔

122‧‧‧第一獨立導磁區

13‧‧‧第二側板

131‧‧‧開孔

132‧‧‧第二獨立導磁區

14‧‧‧第一間隙

15‧‧‧第二間隙

16‧‧‧提桿

21‧‧‧第一接觸式摩擦件

22‧‧‧第二接觸式摩擦件

30‧‧‧螺絲

31‧‧‧螺帽

40‧‧‧螺栓

51‧‧‧第一磁鐵

52‧‧‧第二磁鐵

53‧‧‧第三磁鐵

70‧‧‧調整桿

80‧‧‧運動器材

81‧‧‧連桿

90‧‧‧飛輪

91‧‧‧第一碟片

92‧‧‧第二碟片

100‧‧‧飛輪健身車

第1圖係為本發明所揭露之運動器材之磁性阻力輪機構的分解圖。

第2圖係為本發明所揭露之運動器材之磁性阻力輪機構的立體示意圖。

第3圖係為本發明所揭露之運動器材之磁性阻力輪機構的操作示意圖。

第4A、4B圖係為本發明所揭露之運動器材之磁性阻力輪機構的磁力導引示意圖。

第5、6圖係為本發明所揭露之運動器材之磁性阻力輪機構的操作示意圖。

第7圖係為本發明所揭露之運動器材之磁性阻力輪機構應用於飛輪健身車之實施態樣示意圖。

為清楚揭露本發明所揭露之運動器材之磁性阻力輪機構，以下將提出數個實施例以詳細說明本發明的技術特徵，更同時佐以圖式俾使該些技術特徵得以彰顯。

根據本發明所揭露之運動器材之磁性阻力輪機構，請參閱第1、2圖所示，磁阻裝置1包含有磁鐵承載座11、第一側板12、第二側板13，磁鐵承載座11上具有缺槽111，而下方具有複數個磁鐵容置槽(如圖中所示為第一磁鐵容置槽112、第二磁鐵容置槽113、以及第三磁鐵容置槽114)，缺槽111可供結合提桿16，並利用螺栓40來加以樞接固定；而第一磁鐵容置槽112、第二磁鐵容置槽113、以及第三磁鐵容置槽114則分別用以容置第一磁鐵51、第二磁鐵52以及第三磁鐵53。

第一側板12與第二側板13分別裝設固定於磁鐵承載座11兩側，並利用複數個螺絲30與螺帽31來結合固定，結合後，因磁鐵承載座11上方的厚度會較下方為厚，因此會於磁鐵承載座11與第一側板12、第二側板13之間，對應於第一磁鐵51、第二磁鐵52以及第三磁鐵53的兩側形成有第一間隙14與第二間隙15，其底部則分別裝設有第一接觸式摩擦件21以及第二接觸式摩擦件22，最常見者為羊毛纖維所構成的羊毛墊或是羊毛毯。

因有別於習知的磁阻結構之單一間隙的設計，因此，配合之運動器材80的飛輪90，也需要具有兩個碟片(第一碟片91與第二碟片92)，請參閱第3圖，運動器材80藉由連桿81樞接於磁鐵承載座11的尾端，而調整 桿70則連接於提桿16，藉以控制磁阻裝置1的角度，達到調整磁阻力的目的。而飛輪90的部份，可為同一中心部，僅外側分成兩碟片，抑或是兩個獨立的碟片亦可。第一碟片91與第二碟片92對應於第一間隙14與第二間隙15，而可選擇性地置入，並藉由上述調整桿70的作用，控制切入的角度與面積。

再回到第1圖，磁鐵承載座11之第一磁鐵容置槽112、第二磁鐵容置槽113、以及第三磁鐵容置槽114之兩側蓋略為鏤空，而可使第一磁鐵51、第二磁鐵52以及第三磁鐵53置入後，兩側面(磁極面)可以外露，而配合第一側板12以及第二側板13為導磁性材料(一般為導磁金屬)構成，使第一磁鐵51、第二磁鐵52以及第三磁鐵53的磁力線向外延伸至兩側板12、13，而於第一間隙14與第二間隙15內分別形成有磁場。相較於習知單一間隙而言，其所建立的磁場，乃是利用兩磁鐵間的磁力線，因此，就單一對磁鐵所建立的磁場而言，是高於本發明，然而，本發明的磁場數量為兩倍，配合雙間隙、雙碟片的設計，整體磁阻力而言，並不會少於習知結構；然而，所需要的磁鐵數量僅為一半，因高磁力磁鐵的價格不菲，因此省下的一半數量磁鐵，將能大幅降低其材料的成本。是故，藉由本發明所提供的磁阻裝置藉由磁力的最佳化應用，而能再不減少磁阻力的情況下，降低約一半的材料成本。

再者，因磁鐵與導磁材料(側板)間的吸引力，相對於習知磁鐵與磁鐵間的引力會比較低，因此，磁場分佈上會較為發散，容易影響整體磁阻力的大小。因此，請參閱第4A、4B圖，本發明提出磁力導引的機制，能進一步使磁場的磁力線較為收斂，一般磁鐵排列，概略以不同極性交錯排列，如圖中所繪示，第一磁鐵51以S極朝上、第二磁鐵52以N極朝上、 而第三磁鐵53以S極朝上。此處請配合第1圖，於第一側板12上開設複數個開孔121來形成第一獨立導磁區122，同理，於第二側板13上開設複數個開孔131來形成第二獨立導磁區132，第一獨立導磁區122與第二獨立導磁區132的位置係對應於第一磁鐵51與第二磁鐵52，因此，磁力線會由第一磁鐵51的N極向下至第二側板13之第二獨立導磁區132，受到第二獨立導磁區132的導引而再往上至第二磁鐵52的S極；而上方的第一獨立導磁區121的作用相同，不重複累述。

而第三磁鐵53的部份，則可藉由磁力導引件的導引，就圖上所繪示的實施態樣，直接利用用來固定的螺絲30作為磁力導引件；磁力線由第三磁鐵53的N極至左方的第二側板13，經由螺絲30而傳導至第一側板12後再回到第三磁鐵53的S極；就此實施例而言，磁力導引件亦可為額外增加的元件，可為穿過第一側板12、磁鐵承載座11與第二側板13的方式，抑或是繞過磁鐵承載座11的設計。因此，藉由此方式的導引，可使得整體磁場的磁力線分佈趨於收斂，減少過多磁力線發散所造成的浪費，進而提供所能提供的磁阻力。

實際使用上，請參閱第5圖，藉由調整桿70的控制，使磁鐵承載座11可以尾端相對於連桿81轉動，而改變飛輪90切入的角度，進而控制其切過磁力線的面積以及所產生的磁阻力大小。而當於低速或是需要停止時，如第6圖所示，則可將磁鐵承載座11相對於飛輪90完整切入，使其接觸於第一接觸式摩擦件21以及第二接觸式摩擦件22(見第1圖)，而能提供需要的阻力以及煞車停止的效果；因此，藉由此混合(hybrid)阻力的設計，則可克服磁阻裝置先天上的缺失。

而最常運用的態樣，請參閱第7圖，實際應用於飛輪健身車100的狀態，飛輪90配合具有第一碟片91與第二碟片92，而能與本發明的磁阻裝置1來匹配。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

11‧‧‧磁鐵承載座

12‧‧‧第一側板

13‧‧‧第二側板

14‧‧‧第一間隙

15‧‧‧第二間隙

16‧‧‧提桿

70‧‧‧調整桿

80‧‧‧運動器材

81‧‧‧連桿

90‧‧‧飛輪

91‧‧‧第一碟片

92‧‧‧第二碟片

Claims (6)

1. 一種運動器材之磁性阻力輪機構，適用於一運動器材，該磁性阻力輪機構係包含有：一磁鐵承載座，係藉以容置複數個磁鐵；二側板，係為導磁材料所構成，分別裝設於該磁鐵承載座兩側而與該磁鐵承載座之間分別形成有一間隙，而可於該間隙內形成一磁場；以及一飛輪，具有二碟片，對應於該磁鐵承載座設置，該些碟片可選擇性地置入該些間隙，使該飛輪轉動時，該些碟片切過該磁場之磁力線而產生阻力。
2. 如申請專利範圍第1項所述之運動器材之磁性阻力輪機構，其中相鄰之該磁鐵，係以不同極性交錯排列。
3. 如申請專利範圍第2項所述之運動器材之磁性阻力輪機構，其中該側板對應於其中該二磁鐵，係利用至少一開孔而形成一獨立導磁區，使其中之一該磁鐵之磁力線，透過該獨立導磁區之導引，而回到另一該磁鐵，使該磁場趨於收斂。
4. 如申請專利範圍第2項所述之運動器材之磁性阻力輪機構，更包含有一磁力導引件，係連通於該二側板，使該磁鐵之磁力線通過其中之一側板，並藉由該磁力導引件之導引而至另一該側板後，回到該磁鐵之反側，進而能使該磁場趨於收斂。
5. 如申請專利範圍第4項所述之運動器材之磁性阻力輪機構，其中該磁力導引件係藉以將該二側板固定於該磁鐵承載座。
6. 如申請專利範圍第1項所述之運動器材之磁性阻力輪機構，其中該間隙內更安裝有一接觸式摩擦件，藉以與該飛輪之碟片產生直接接觸的摩擦阻力。