TWM565048U - 用於健身器材之轉動輪的阻力調整裝置 - Google Patents

Abstract

一種用於健身器材中轉動輪(例如飛輪)的阻力調整裝置，包含轉動機構 樞接於固定機構，以及馬達等元件使驅動轉動機構旋轉，並改變轉動機構上的磁鐵與轉動輪的距離。阻力調整裝置還可以具有光遮斷裝置以偵測及定義最小阻力及最大阻力，並能做到無段式阻力調整。此外，緊急煞車機構可用於緊急停止轉動輪。

Description

用於健身器材之轉動輪的阻力調整裝置

本創作是關於一種用於健身器材中轉動輪(例如飛輪)的阻力裝置。

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。

市面上具有飛輪的健身器材，通常是採用旋鈕的方式以調整飛輪的阻力。例如，台灣專利M503914，揭露一種磁控健身車負荷感知結構，其包含磁阻裝置、煞車調整機構，以及負荷感知裝置。磁阻裝置對飛輪施予一阻力。煞車調整機構具有旋鈕，旋鈕的轉動使其連接的鋼索帶動磁阻裝置，從而改變該阻力。此外，鋼索同時觸發負荷感知裝置，使該阻力被顯示而方便使用者所了解。

習知技術的缺點在於煞車調整機構的旋鈕與其連接元件等容易損耗；此外，阻力控制不夠精確。

本創作是關於一種用於健身器材中轉動輪(例如飛輪)的阻力裝置。

根據本創作一實施例，一種用於健身器材之轉動輪的阻力調整裝置，包含一固定機構、一轉動機構、一連接座、一馬達、一螺桿，以及一螺帽。該固定機構固定於該健身器材上。該轉動機構以一樞軸樞設於該固定機構，並包含複數個磁鐵以提供該轉動輪一阻力。該轉動機構的第一端樞接該連接座，該連接座與該馬達連接。該螺桿的第一端連接該馬達，並可受該馬達驅動而旋轉。該螺帽與該固定機構樞接，該螺桿的第二端與該螺帽的內螺紋螺合。藉此，該馬達驅動螺桿旋轉，導致該轉動機構繞著該樞軸旋轉，從而改變該些磁鐵與轉動輪的距離，使該阻力增加或減少。

在一實施例中，該阻力調整裝置更包含一光遮斷裝置，用以偵測阻力的控制以及定義出最小及最大阻力。在一實施例中，該光遮斷裝置包含一控制電路板、一感測片、一第一感應器，以及一第二感應器。該控制電路板電性連接該馬達。該感測片具有第一端與該轉動機構固定以及第二端懸空於該控制電路板上方。該第一感應器位於該控制電路板上，用以偵測該感測片的第二端而決定該馬達與該螺桿的最小阻力位置。該第二感應器位於該控制電路板上，用以偵測該感測片的第二端而決定該馬達與該螺桿的最大阻力位置。

在一實施例中，當該第二感應器偵測到該感測片的第二端時，輸出一停止訊號給該馬達，使該馬達停止驅動該螺桿。

在一實施例中，該第一感應器與該第二感應器分別包含一紅外線發射器以及一紅外線接收器。

在一實施例中，在最小阻力位置與最小阻力位置之間依據需求的阻力大小決定螺桿旋轉的圈數。

在一實施例中，該阻力調整裝置更包含一緊急煞車機構，用以停止該轉動輪。

在一實施例中，該緊急煞車機構包含一扳柄、一鋼索、一控制塊、一彈簧、一固定片、一摩擦塊。該扳柄固定於該健身器材上。該鋼索具有第一端與第二端，該鋼索的第一端連接該扳柄。該控制塊樞接於該固定機構，該鋼索的第二端連接該控制塊。該鋼索穿過該固定片與該彈簧，該彈簧具有第一端連接該控制塊以及第二端連接該固定片。該摩擦塊與該控制塊連接。

在一實施例中，該緊急煞車機構包含至少一摩擦塊位於該轉動機構的至少一側上，該健身器材包含一緊急按鈕用以觸發一訊號使該馬達驅動該螺桿，導致該摩擦塊接觸該轉動輪而停止該轉動輪。

在一實施例中，在該樞軸與該固定機構之間具有一自潤襯套。

根據本創作實施例所提供的阻力調整裝置，可精確調整施予轉動輪的阻力值，並提高使用上的安全性。

以下將詳述本案的各實施例，並配合圖式作為例示。在一些實施例中，圖中顯示的範例可依照比例，但在其他實施例中，不需要按照比例。在一些實施例中，相同或相似的元件符號可代表相同、相似，或類比的元件及/或元素，但在某些實施例中，也可以表示不同的元件。在一些實施例中，描述方向的名詞，例如上、下、左、右、往上、往下、超過、上方、下方、後面、前面等可根據字面意義解釋，但在其他實施例中，也可以不根據字面意義解釋。此外，為了清楚表示本創作的某些元件，圖示中可能省略部分元件。在說明書的描述中，為了使讀者對本創作有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本創作可能在省略部分或全部這些特定細節的前提下，仍可實施。

圖1A和1B為立體圖，顯示根據本創作一實施例的阻力調整裝置1。圖2A與圖2B為俯視圖與側視圖，顯示在圖1的實施例中，阻力調整裝置1用於一健身器材(未圖示)中的轉動輪2，以施加阻力於轉動輪2。在一些實施例中，轉動輪2可以是飛輪，而健身器材可是任何具有轉動輪2的器材，例如，飛輪腳踏車、橢圓機、臥式健身車等等。

如圖1A和1B所示，阻力調整裝置1的主要元件包含固定機構10，轉動機構11、馬達12、螺桿13、螺帽14、連接座17。

如圖1A和1B所示，固定機構10是用於與健身器材固定。在本實施例，固定機構可為類似T形的結構，例如，由第一結構101與第二結構103所構成的T形結構，並透過兩個固定元件102，例如螺絲，固定於健身器材上。如圖2A與2B所示，轉動機構11可以由兩個相同形狀的板110構成。其中，每個板110的內側壁分別具有複數個磁鐵112。相同板110上兩相鄰磁鐵112的極性為相反，亦即，一個為N極，另一個為S極。不同板110上相同對應位置的兩磁鐵112的極性亦為相反。轉動輪2可包含金屬部分22，而金屬部分的外圍可具有一個非磁吸環21，例如鋁環，但轉動輪2不限於上述結構。藉此當磁鐵112接近轉動輪2時，產生一阻力。當複數個磁鐵112愈接近轉動輪2，則阻力愈大。

如圖1A和1B所示，螺帽14以樞接點142樞接於固定機構10上。螺桿13的第二端132與螺帽14的內螺紋螺合並可穿過螺帽14，螺桿的第一端131連接馬達12並可受馬達12驅動而雙向(順時針與逆時針)旋轉。轉動機構11的第一端113以樞接點172樞接連接座17，而連接座17與馬達12連接。此外，轉動機構11的兩個板110以一樞軸114樞設於固定機構10上。藉此，當馬達12驅動螺桿13旋轉時，馬達12與螺帽14的距離會改變，導致轉動機構11繞著樞軸114旋轉，造成轉動機構11的第二端115與轉動輪2的距離改變，從而改變磁鐵112與非磁吸環21的距離，使阻力增加或減少。圖1A所示為磁鐵112與非磁吸環21的距離最遠的情形，此時阻力最小。圖1B所示為磁鐵112與非磁吸環21的距離最近的情形，此時阻力最大。較佳的，樞軸114設有自潤襯套(未圖示)，使增加轉動機構11旋轉的穩定性與耐磨可靠度。

圖3A和3B為立體圖，顯示根據本創作另一實施例的阻力調整裝置1’。在本較佳實施例，阻力調整裝置1’具有與阻力調整裝置1相同的元件：固定機構10，轉動機構11、馬達12、螺桿13、螺帽14、連接座17。此外，阻力調整裝置1’還具有光遮斷裝置15，用以偵測阻力的控制以及定義出最小及最大的阻力。在本實施例，光遮斷裝置15具有控制電路板151以及感測片152。

如圖3A與3B所示，在本實施例，控制電路板151上具有兩個感應器，第一感應器153與第二感應器154。其中第一光感應器153用於偵測最小阻力，而第二光感應器154則用於偵測最大阻力。第一感應器153與第二感應器154可包含，但不限於，紅外線遮斷感應器或發光二極體遮斷感應器。例如，第一感應器153與第二感應器154可分別包含一紅外線發射器以及一紅外線接收器，當紅外線發射器發出的光被遮斷而無法被紅外線接收器所接收，可觸發一訊號。例如，第一感應器153與第二感應器154可分別包含一發光二極體以及一光接收器，當發光二極體發出的光被遮斷而無法被光接收器所接收，可觸發一訊號。此外，控制電路板151可透過連接線(未圖示)電性連接馬達12。

如圖3A與3B所示，控制電路板151與固定機構10固定。感測片152的一端(下端)與轉動機構11固定，另一端(上端)則懸空於控制電路板151上方。如圖3A所示，當馬達12與螺桿13位於起始位置，亦即，馬達12與螺帽14的操作距離為最短且磁鐵112與非磁吸環21的距離為最遠時，感測片152的上端恰好位於第一感應器153的位置並被第一感應器153所偵測。此時，阻力調整裝置1’並未對轉動輪2施加阻力。此時控制電路板151可輸出一停止訊號給馬達12，使馬達12停止驅動螺桿13。如圖3B所示，當馬達12驅動螺桿13旋轉，導致轉動機構11繞著樞軸114旋轉，使得感測片152的上端離開第一感測器153的位置，並朝向第二感測器154移動。當馬達12繼續驅動螺桿13旋轉，導致馬達12與螺帽14的操作距離為最遠且磁鐵112與非磁吸環21的距離為最近時，感測片152的上端恰好位於第二感應器154的位置並被第二感應器154所偵測。此時，阻力調整裝置1’對轉動輪2所施加的阻力為最大值，且控制電路板151可輸出一停止訊號給馬達12，使馬達12停止驅動螺桿13。在本實施例，利用控制電路板151、第一感應器153、第二感應器154，可精確調整阻力並提高使用的安全性。

如圖3A與3B所示，此外，控制電路板151可連接健身器材的電路板(未圖示)，而健身器材的電路板可連接健身器材的顯示面板(未圖示)。馬達12與螺桿13於第一感應器153與第二感應器154所偵測到時的位置分別為「最小阻力位置」與「最大阻力位置」。而螺桿13由「最小阻力位置」移動至「最大阻力位置」所需要旋轉的圈數可以被得知。此外，轉動輪2在不同轉速、螺桿13在「最小阻力位置」與「最大阻力位置」時的阻力，可分別被測量得知。在一實施例中，於健身器材生產時，扭力機(未圖示)被設置於轉動輪2的軸心，以進行阻力的測量。於測量後，扭力機可移除。如此，可透過螺桿13旋轉的圈數，換算成阻力值，並顯示於健身器材的顯示面板上。由於螺桿13旋轉的單位，可以是非常小，例如，0.0001圈；如此，當使用者輸入指令，例如，透過顯示面板輸入一指令欲調整轉動輪2至某個阻力值時，電路板或控制電路板151可將該阻力值換算成對應的旋轉圈數後進行調整。藉由上述方式，可以做到無段式、精確的阻力控制。

如圖3A與3B所示，在另一實施例中，馬達12與螺桿13於「最小阻力位置」移動至「最大阻力位置」之間被區分成一定數量的等級，例如20級，並在生產健身器材時，以扭力機測量馬達12與螺桿13在該些等級位置(包含最大阻力位置)、以及轉動輪2在不同轉速下(例如30 rpm、60 rpm、90rpm、100 rpm、120 rpm)的阻力。由於該些等級所需要旋轉螺桿13的圈數是固定的，因此，可根據使用者需求的阻力等級進行調整。

圖4A和4B為立體圖，顯示根據本創作另一實施例的阻力調整裝置1”，應用於一健身器材4。阻力調整裝置1”與阻力調整裝置1’具有相同的元件。此外，為了提升安全性，阻力調整裝置1”更包含緊急煞車機構16。在本實施例，緊急煞車機構16具有一扳柄161、一鋼索162、一控制塊163、一彈簧164、一摩擦塊165，以及固定片166。扳柄161固定於健身器材4上。控制塊163以樞接點1631樞接於固定機構10。固定片166與固定機構10固定，鋼索162的一端連接扳柄161，另一端穿過固定片166並連接控制塊163的一端，而控制塊163的另一端連接摩擦塊165。鋼索162穿過彈簧164，彈簧164的一端連接控制塊163，另一端連接固定片166。

如圖4A所示，當扳柄161位於起始位置，摩擦塊165並未與轉動輪2的金屬部分22接觸，轉動輪2能夠持續旋轉，此時彈簧164沒有受到擠壓。如圖4B所示，當需要緊急停止轉動輪，使用者將扳柄161往下扳，此時鋼索162會拉動控制塊163，使其繞著樞接點1631逆時針旋轉，造成控制塊163的摩擦塊165與轉動輪2的金屬部分22接觸，使轉動輪2停止轉動，同時，彈簧164受控制塊163擠壓而壓縮。較佳地，摩擦塊165為羊毛氈。在另一實施例，摩擦塊165為橡膠。當扳柄161回復至圖4A的位置，彈簧164的彈力使得控制塊163回到如圖4A的位置。本實施例所提供的阻力調整裝置1”可進一步提高使用的安全性。

圖5A和5B為立體圖，顯示根據本創作另一實施例的阻力調整裝置3，應用於一健身器材。阻力調整裝置3與阻力調整裝置1’具有相同的元件。此外，為了提升安全性，阻力調整裝置1”更包含摩擦塊165。摩擦塊165設置於轉動機構11的第二端115的一側的板110上。在另一實施例，兩個摩擦塊165分別設置於轉動機構11的第二端115的兩側的板110上。顯示面板或健身器材4上可具有虛擬或真實的緊急按鈕(未圖示)。如圖5A所示，當緊急按鈕未被按下，則摩擦塊165不與轉動輪2接觸，轉動輪2可持續旋轉。當需要緊急停止轉動輪2，使用者按下緊急按鈕，此時電路板或控制電路板151會發出指令，使馬達12驅動螺桿13旋轉並超過最大阻力位置(忽略於最大位置所產生的停止訊號)，直到摩擦塊165與轉動輪2的金屬部分22接觸，使得轉動輪2停止旋轉。

根據本創作各實施例的阻力調整裝置，可精確調整施予轉動輪的阻力值，並提高使用上的安全性。

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，皆屬於本創作的概念，屬於本創作的範圍。可對應或與本案所述實施例特徵相關的結構或方法，及/或創作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。本創作提供的實施例，僅作為例示，不是用於限制本創作的範圍。本創作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。本創作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)本創作或相關結構與方法的任何一個或更多部分，及/或(II)本創作所述任何一或多個創作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。

1‧‧‧阻力調整裝置

1’‧‧‧阻力調整裝置

1”‧‧‧阻力調整裝置

2‧‧‧轉動輪

3‧‧‧阻力調整裝置

4‧‧‧健身器材

10‧‧‧固定機構

11‧‧‧轉動機構

12‧‧‧馬達

13‧‧‧螺桿

14‧‧‧螺帽

15‧‧‧光遮斷裝置

16‧‧‧緊急煞車機構

17‧‧‧連接座

21‧‧‧非磁吸環

22‧‧‧金屬部分

101‧‧‧第一結構

102‧‧‧固定元件

103‧‧‧第二結構

110‧‧‧板

112‧‧‧磁鐵

113‧‧‧第一端

114‧‧‧樞軸

115‧‧‧第二端

142‧‧‧樞接點

151‧‧‧控制電路板

152‧‧‧感測片

153‧‧‧第一感應器

154‧‧‧第二感應器

161‧‧‧扳柄

162‧‧‧鋼索

163‧‧‧控制塊

164‧‧‧彈簧

165‧‧‧摩擦塊

166‧‧‧固定片

172‧‧‧樞接點

1631‧‧‧樞接點

圖1A和1B為立體圖，顯示根據本創作一實施例用於健身器材之轉動輪的阻力調整裝置。

圖2A和2B為局部俯視圖和側視圖，顯示根據本創作一實施例用於健身器材之轉動輪的阻力調整裝置。

圖3A和3B為立體圖，顯示根據本創作另一實施例用於健身器材之轉動輪的阻力調整裝置。

圖4A和4B為立體圖，顯示根據本創作另一實施例用於健身器材之轉動輪的阻力調整裝置。

圖5A和5B為立體圖，顯示根據本創作另一實施例用於健身器材之轉動輪的阻力調整裝置。

Claims (10)

1. 一種用於健身器材之轉動輪的阻力調整裝置，包含：一固定機構，固定於該健身器材上；一轉動機構，以一樞軸樞設於該固定機構，並包含複數個磁鐵以提供該轉動輪一阻力；一連接座，該轉動機構的第一端樞接該連接座；一馬達，與該連接座連接；一螺桿，該螺桿的第一端連接該馬達，並可受該馬達驅動而旋轉；以及一螺帽，與該固定機構樞接，該螺桿的第二端穿過該螺帽並與該螺帽的內螺紋螺合；藉此，該馬達驅動螺桿旋轉，導致該轉動機構繞著該樞軸旋轉，從而改變該些磁鐵與轉動輪的距離，使該阻力增加或減少。
2. 如申請專利範圍第1項所述之阻力調整裝置，更包含一光遮斷裝置，用以偵測阻力的控制以及定義出最小及最大阻力。
3. 如申請專利範圍第2項所述之阻力調整裝置，其中該光遮斷裝置包含：一控制電路板，電性連接該馬達；一感測片，具有第一端與該轉動機構固定以及第二端懸空於該控制電路板上方；一第一感應器，位於該控制電路板上，用以偵測該感測片的第二端而決定該馬達與該螺桿的最小阻力位置；以及一第二感應器，位於該控制電路板上，用以偵測該感測片的第二端而決定該馬達與該螺桿的最大阻力位置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之阻力調整裝置，其中當該第一感應器或該第二感應器偵測到該感測片的第二端時，輸出一停止訊號給該馬達，使該馬達停止驅動該螺桿。
5. 如申請專利範圍第3項所述之阻力調整裝置，其中該第一感應器與該第二感應器分別包含一紅外線發射器以及一紅外線接收器，或包含一發光二極體以及一光接收器。
6. 如申請專利範圍第3項所述之阻力調整裝置，其中在最小阻力位置與最小阻力位置之間依據需求的阻力大小決定螺桿旋轉的圈數。
7. 如申請專利範圍第1項所述之阻力調整裝置，更包含一緊急煞車機構，用以停止該轉動輪。
8. 如申請專利範圍第7項所述之阻力調整裝置，其中該緊急煞車機構包含：一扳柄，固定於該健身器材上；一鋼索，具有第一端與第二端，該鋼索的第一端連接該扳柄；一控制塊，樞接於該固定機構，該鋼索的第二端連接該控制塊；一固定片，與該固定機構固定；一彈簧，該鋼索穿過該固定片與該彈簧，該彈簧具有第一端連接該控制塊以及第二端連接該固定片；以及一摩擦塊，與該控制塊連接。
9. 如申請專利範圍第7項所述之阻力調整裝置，其中該緊急煞車機構包含至少一摩擦塊位於該轉動機構的至少一側上，該健身器材包含一緊急按鈕用以觸發一訊號使該馬達驅動該螺桿，導致該摩擦塊接觸該轉動輪而停止該轉動輪。
10. 如申請專利範圍第1項所述之阻力調整裝置，其中在該樞軸與該固定機構之間具有一自潤襯套。