TWI684474B - 用於健身器材之雙向傳動機構 - Google Patents

Abstract

本發明有關於一種用於健身器材之雙向傳動機構，其包含有一第一傳動輪、一第二傳動輪、一傳動軸、一單向棘輪及一馬達。第一傳動輪設於一曲柄軸且與第二傳動輪分別透過一傳動皮帶連接一第一中繼輪與一第二中繼輪，傳動軸連接第一、第二中繼輪，單向棘輪設於第一中繼輪與傳動軸之間，使動力在兩者之間作單向傳遞，馬達具有一連接第二傳動輪之轉軸，當馬達在通電但未運轉時，轉軸會被第二傳動輪帶動而朝第一方向轉動，此時馬達作為阻力系統，當馬達在運轉時，轉軸會帶動第二傳動輪朝跟第一方向相反之第二方向轉動，此時馬達作為動力系統。

Description

用於健身器材之雙向傳動機構

本發明與用於健身器材之傳動機構有關，特別是指一種可以在人力驅動與電力驅動等兩種不同模式下進行切換之雙向傳動機構。

一般以人力驅動的健身車主要是由雙腳踩動踏板，使踏板透過傳動機構帶動飛輪轉動，藉此讓使用者模擬騎乘自行車的狀態，以達到健身的效果；另外還有一種以電力驅動的健身車是利用馬達驅動踏板，讓雙腳跟著踏板一起運動，進而對雙腳起到運動效果。

然而，前述兩種健身車都是獨立功能之設計，若想要利用以上兩種不同模式進行訓練，消費者勢必得要同時添購兩台健身車，如此不但會增添購買成本且更加佔據擺設空間。

本發明之主要目的在於提供一種用於健身器材之雙向傳動機構，其將人力驅動模式與電力驅動模式整合在一起，讓使用者可以根據實際需要在兩種不同模式之間進行切換，以達到不同的訓練效果。

為了達成上述主要目的，本發明之雙向傳動機構包含有一個曲柄單元、一個傳動單元、一個單向棘輪，以及一個馬達。該曲柄單元具有一根曲柄軸與二根曲柄臂，該二曲柄臂設於該曲柄軸之二端；該傳動單元具有一個第一傳動輪、一個第一中繼輪、一條第一傳動皮帶、一根傳動軸、一個第二中繼輪、一個第二傳動輪及一條第二傳動皮帶，該第一傳動輪固設於該曲柄軸之一端且鄰設於一該曲柄臂，使該第一傳動輪能與該曲柄軸同步作動，該第一傳動皮帶連接該第一傳動輪與該第一中繼輪，使該第一傳動輪與該第一中繼輪能同步作動，該傳動軸平行於該曲柄軸且將該第一中繼輪與該第二中繼輪以同軸方式連接在一起，使該第一中繼輪與該第二中繼輪能同步作動，該第二傳動皮帶連接該第二傳動輪與該第二中繼輪，使該第二傳動輪與該第二中繼輪能同步作動；該單向棘輪設於該第一中繼輪與該傳動軸之間，使動力僅能在兩者之間作單向傳遞；該馬達具有一轉軸，該馬達以該轉軸連接該第二傳動輪，使該馬達之轉軸與該第二傳動輪能同步作動。

藉由上述設計，當該馬達在通電但尚未運轉時，使用者施加於該二曲柄臂的驅動力量會帶動該曲柄軸與該第一傳動輪一起轉動，接著動力會依序經由該第一中繼輪、該單向棘輪、該傳動軸及該第二中繼輪而傳遞至該第二傳動輪，若要使該第二傳動輪能夠帶動該馬達之轉軸朝一個第一方向轉動，使用者之踩踏力量需要克服該馬達所產生的轉矩自我保持力才能順利達成，此時該馬達作為阻力系統；當該馬達在開始運轉之後，該馬達之轉軸帶動該第二傳動輪轉動，接著動力會依序經由該第二中繼輪、該傳動軸、該單向棘輪及該第一中繼輪而傳遞至該第一傳動輪，再由該第一傳動輪帶動該曲柄軸與該二曲柄臂一起朝一個相反於該第一方向之第二方向轉動，此時該馬達作為動力系統，使用者之雙腳在這時候可以施加抵抗反轉的力量來進行訓練。換言之，本發明之雙向傳動機構將人力驅動模式與電力驅動模式整合在一起，讓使用者可以根據實際需要進行切換，藉以達到不同的訓練效果。

較佳地，該曲柄軸或該馬達之轉軸可以根據實際需要加裝一個慣性輪，藉由該慣性輪的轉動慣量來進一步強化訓練效果及增加踩踏的舒適度。

較佳地，該馬達跟一個電阻器電性連接，使該電阻器將該馬達在阻力模式下所產生的功率給消耗掉，以避免該馬達及其他相關的電控系統損壞。

較佳地，該傳動單元更具有一個導輪，該導輪鄰設於該第一中繼輪且抵接於該第一傳動皮帶，主要用來防止該第一傳動皮帶在高扭力傳動之下脫離該第一中繼輪。

有關本發明所提供對於用於健身器材之雙向傳動機構的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

申請人首先在此說明，於整篇說明書中，包括以下介紹的實施例以及申請專利範圍的請求項中，有關方向性的名詞皆以圖式中的方向為基準。其次，在以下將要介紹之實施例以及圖式中，相同之元件標號，代表相同或近似之元件或其結構特徵。

請參閱圖1，圖中所示之健身器材10為立式健身車，其包含有一個車架11、一個操作面板16、一個座墊17、二個踏板18，以及一個雙向傳動機構20，其中，車架11具有一個底座12、一根立管13及一根座桿14。立管13之底端固設於底座12之前端，立管13之頂端跟操作面板16組裝在一起；外殼19固設於底座12之後半部，用來對雙向傳動機構20提供保護效果，座桿14之底端穿設於外殼19內且固設於底座12之中央，座桿14之頂端跟座墊17組裝在一起。在此必須加以說明的是，本發明所提供的雙向傳動機構20並不限於使用在圖1所揭露的立式健身車中，亦可應用於其他不同類型的健身器材(如圖2所示之臥式健身車)。

請再參閱圖3、圖4及圖7，本發明所提供之雙向傳動機構20包含有一個曲柄單元30、一個傳動單元40、一個單向棘輪50，以及一個馬達60。

曲柄單元30具有一根曲柄軸31與左右二根曲柄臂32，如圖7所示，曲柄軸31以可原地轉動的方式穿設於一個支撐座33內，支撐座33固設於座桿14之前側面，該二曲柄臂32露出於外殼19外，該二曲柄臂32之一端固設於曲柄軸31之左右二端，該二曲柄臂32之另一端分別跟一個踏板18組裝在一起。藉此，曲柄軸31、該二曲柄臂32及該二踏板18能同步作動。

如圖3及圖4所示，傳動單元40具有一個第一傳動輪41、一根傳動軸42、一個第一中繼輪43、一個第二中繼輪44及一個第二傳動輪45，其中：第一傳動輪41在本實施例中以時規皮帶輪為例，但不此為限。第一傳動輪41固設於曲柄軸31之左端且鄰設於左曲柄臂32，使得第一傳動輪41能跟著曲柄軸31同步作動；傳動軸42以可原地轉動的方式穿設於一根接設於座桿14與底座12之間之斜桿15，並且與曲柄軸31相互平行；第一、第二中繼輪43、44在本實施例中均以時規皮帶輪為例，但不此為限。第一中繼輪43的輪徑小於第二中繼輪44的輪徑，第一、第二中繼輪43、44分別設於傳動軸42之左右二端，其中的第一中繼輪43利用一條第一傳動皮帶46(在本實施例中以時規皮帶為例，但不此為限)跟第一傳動輪41連接，使第一傳動輪41與第一中繼輪43能同步作動，而第二中繼輪44則是利用一條第二傳動皮帶47(在本實施例中以時規皮帶為例，但不此為限)跟第二傳動輪45連接，使第二中繼輪44與第二傳動輪45能同步作動。

在此需要補充說明的是，為了防止第一傳動皮帶46在高扭力傳動之下脫離第一中繼輪43，傳動單元40更提供一個導輪48，如圖3所示，導輪48鄰設於第一中繼輪43且抵接於第一傳動皮帶46，用以增加第一傳動皮帶46在運作時的穩定性及順暢度。

單向棘輪50設於第一中繼輪43與傳動軸42之間，如圖5所示，使動力僅能從第一中繼輪43單向傳遞至傳動軸42，或者從傳動軸42單向傳遞至第一中繼輪43。

馬達60在此以伺服馬達為例，但不以此為限。馬達60安裝於底座12之後端且具有一根轉軸61，馬達60以轉軸61同軸連接第二傳動輪45，使馬達60之轉軸61能與第二傳動輪45同步作動。更明確地說，如圖6所示，馬達60之轉軸61與第二傳動輪45之間設有一個軸套62，軸套62具有一個凹部63與一個徑向連通凹部63之螺孔64，馬達60之轉軸61具有一個凸部65，軸套62套設於轉軸61且以其凹部63嵌卡於轉軸61之凸部65，並利用一個鎖設於螺孔64之螺絲66迫緊於轉軸61之凸部65，使軸套62與馬達60之轉軸61固定在一起；此外，軸套62具有一個第一鍵槽67，第二傳動輪45具有一個第二鍵槽49，藉由一個鍵塊68嵌設於第一、第二鍵槽67、49之間，使軸套62與第二傳動輪45固定在一起。藉此，馬達60之轉軸61與第二傳動輪45經由軸套62而能同步作動。

由上述可知，當馬達60在通電但尚未運轉時，如圖8及圖9所示，使用者以雙腳往前踩踏該二踏板18，該二踏板18經由該二曲柄臂32驅動曲柄軸31，使第一傳動輪41跟著曲柄軸31朝第一方向D1轉動，接著動力依序經由第一傳動皮帶46、第一中繼輪43、單向棘輪50、傳動軸42、第二中繼輪44、第二傳動皮帶47及第二傳動輪45而傳遞至馬達60之轉軸61，此時使用者所施加的踩踏力量需要克服馬達60的轉矩自我保持力，才能透過第二傳動輪45帶動馬達60之轉軸61一起朝著第一方向D1轉動，換言之，馬達60在這時候作為阻力系統使用。在此一模式之下，馬達60所產生的功率會傳遞至一個電阻器70，利用電阻器70將馬達60所產生的功率給消耗掉，以避免馬達60及相關的電控系統損壞；此外，若使用者在此一模式之下以雙腳倒踩該二踏板18，單向棘輪50會發揮作用，使動力無法從第一中繼輪43傳遞至傳動軸42，進而中斷傳遞至馬達60之轉軸61的動力。

如圖10及圖11所示，當馬達60受到一個控制器71的控制而開始運轉之後，馬達60之轉軸61帶動第二傳動輪45朝跟第一方向D1相反之第二方向D2轉動，接著動力依序經由第二傳動皮帶47、第二中繼輪44、傳動軸42、單向棘輪50、第一中繼輪43、第一傳動皮帶46及第一傳動輪41而傳遞至曲柄軸31，使曲柄軸31透過該二曲柄臂32帶動該二踏板18一起朝著第二方向D2轉動，此時的馬達60作為動力系統使用，至於使用者的雙腳在這時候可以跟著該二踏板18一起反轉，並且在反轉過程中同時對該二踏板18施加抵抗力量來進行訓練或復健。

另一方面，曲柄軸31之右端可以加裝一個慣性輪72，如圖4及圖7所示，慣性輪72以同軸方式連接一個第三傳動輪73(在本實施例中以時規皮帶輪為例，但不此為限)，第三傳動輪73利用一條第三傳動皮帶74(在本實施例中以時規皮帶為例，但不此為限)連接第二中繼輪44，使慣性輪72跟著第二中繼輪44同步作動，如此不論正反轉都能利用慣性輪72的轉動慣量來進一步強化訓練效果及增加踩踏的舒適度。然而於其他實施例中，慣性輪72亦可安裝於馬達60之轉軸61來提供相同的效果。

綜上所陳，本發明之雙向傳動機構20將人力驅動模式與電力驅動模式整合在一起，讓使用者可以根據實際需要進行切換，藉以達到不同的訓練效果。

10‧‧‧健身器材

11‧‧‧車架

12‧‧‧底座

13‧‧‧立管

14‧‧‧座桿

15‧‧‧斜桿

16‧‧‧操作面板

17‧‧‧座墊

18‧‧‧踏板

19‧‧‧外殼

20‧‧‧雙向傳動機構

30‧‧‧曲柄單元

31‧‧‧曲柄軸

32‧‧‧曲柄臂

33‧‧‧支撐座

40‧‧‧傳動單元

41‧‧‧第一傳動輪

42‧‧‧傳動軸

43‧‧‧第一中繼輪

44‧‧‧第二中繼輪

45‧‧‧第二傳動輪

46‧‧‧第一傳動皮帶

47‧‧‧第二傳動皮帶

48‧‧‧導輪

49‧‧‧第二鍵槽

50‧‧‧單向棘輪

60‧‧‧馬達

61‧‧‧轉軸

62‧‧‧軸套

63‧‧‧凹部

64‧‧‧螺孔

65‧‧‧凸部

66‧‧‧螺絲

67‧‧‧第一鍵槽

68‧‧‧鍵塊

70‧‧‧電阻器

71‧‧‧控制器

72‧‧‧慣性輪

73‧‧‧第三傳動輪

74‧‧‧第三傳動皮帶

圖1為本發明之立式健身車的外觀立體圖。 圖2為本發明之臥式健身車的外觀立體圖。 圖3為本發明之雙向傳動機構的外觀立體圖。 圖4為本發明之雙向傳動機構另一視角的外觀立體圖。 圖5為本發明之雙向傳動機構的局部立體分解圖。 圖6為本發明之雙向傳動機構的另一局部立體分解圖。 圖7為本發明之雙向傳動機構的俯視圖。 圖8為本發明之雙向傳動機構的左側視圖，主要顯示踏板受力往前踩踏的狀態。 圖9為本發明之雙向傳動機構的右側視圖，主要顯示馬達之轉軸朝第一方向轉動。 圖10為本發明之雙向傳動機構的右側視圖，主要顯示馬達之轉軸朝第二方向轉動。 圖11為本發明之雙向傳動機構的左側視圖，主要顯示踏板往後反轉的狀態。

15‧‧‧斜桿

18‧‧‧踏板

20‧‧‧雙向傳動機構

32‧‧‧曲柄臂

40‧‧‧傳動單元

41‧‧‧第一傳動輪

42‧‧‧傳動軸

43‧‧‧第一中繼輪

44‧‧‧第二中繼輪

46‧‧‧第一傳動皮帶

47‧‧‧第二傳動皮帶

48‧‧‧導輪

50‧‧‧單向棘輪

71‧‧‧控制器

72‧‧‧慣性輪

Claims (7)

1. 一種用於健身器材之雙向傳動機構，包含有：一曲柄單元，具有一曲柄軸與二曲柄臂，該二曲柄臂設於該曲柄軸之二端；一傳動單元，具有一第一傳動輪、一第一中繼輪、一第一傳動皮帶、一傳動軸、一第二中繼輪、一第二傳動輪及一第二傳動皮帶，該第一傳動輪固設於該曲柄軸之一端且鄰設於一該曲柄臂，該第一傳動皮帶連接該第一傳動輪與該第一中繼輪，該傳動軸平行於該曲柄軸且將該第一中繼輪與該第二中繼輪以同軸方式連接在一起，該第二傳動皮帶連接該第二傳動輪與該第二中繼輪；一單向棘輪，設於該第一中繼輪與該傳動軸之間；一馬達，具有一轉軸，該轉軸連接該傳動單元之第二傳動輪，使該轉軸能與該第二傳動輪同步作動，該轉軸的外周面具有一凸部；以及一軸套，設置於該馬達之轉軸與該第二傳動輪之間，該軸套具有一凹部，該軸套之凹部嵌卡於該馬達之轉軸的凸部，該軸套更具有一徑向連通該凹部之螺孔，該螺孔內設有一螺絲，該螺絲之一端頂抵於該馬達之轉軸的凸部。
2. 如請求項1所述之用於健身器材之雙向傳動機構，其中當該馬達通電且未運轉時，該轉軸能被該第二傳動輪所帶動而朝一第 一方向轉動，當該馬達運轉時，該轉軸帶動該第二傳動輪朝一相反於該第一方向之第二方向轉動。
3. 如請求項1所述之用於健身器材之雙向傳動機構，其中該曲柄軸之一端設置一慣性輪，該慣性輪同軸連接一第三傳動輪，該第三傳動輪利用一第三傳動皮帶連接該第二中繼輪。
4. 如請求項1所述之用於健身器材之雙向傳動機構，其中該馬達之轉軸同軸連接一慣性輪。
5. 如請求項1所述之用於健身器材之雙向傳動機構，其中該軸套具有一第一鍵槽，該第二傳動輪具有一第二鍵槽，該第一鍵槽與該第二鍵槽之間嵌設一鍵塊。
6. 如請求項1所述之用於健身器材之雙向傳動機構，其中該馬達跟一電阻器電性連接。
7. 如請求項1所述之用於健身器材之雙向傳動機構，其中該傳動單元更具有一導輪，該導輪鄰設於該第一中繼輪且抵接於該第一傳動皮帶。

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