用于自行车运动模拟的体育装置及其操作方法与流程

本公开的各个方面涉及一种用于自行车运动模拟的体育装置及其操作方法，更具体地，例如，涉及一种具体实现为在封闭空间(诸如，体育馆、家庭环境等)内进行自行车运动训练的体育装置，并且使用通过该体育装置可获得的特定运动锻炼，该体育装置可用于骑自行车者为维持身体条件(例如，在冬季期间)以及为改善身体准备所需的任何合适的训练。

背景技术：

在体育馆和家庭环境中，使用诸如旨在模拟自行车运动训练的动感自行车或静态自行车的训练装备可以实现锻炼训练。

然而，许多上述装置并不能准确地模拟由在户外骑行标准的自行车所提供的训练，这是由于这些装置仅设置有单一传动比(例如，传动比)；因此，在训练过程中，飞轮的旋转速度、以及由此踏板的旋转惯性直接取决于踏板的踏蹬频率(cadence)。

具体地，上述装置中的飞轮具有直接与踏蹬频率成比例的旋转速度，这一般不是标准自行车的特性。

因为用于模拟现实的骑行体验的体育装备正在普及，所以一些装置配备有用于调整飞轮的阻力和踏蹬频率的手动系统。然而，此调整通常无效并且不可靠。

根据上述内容，本领域中仍然存在对于提供一种能够快速且准确调整所提供的踏蹬频率和阻力以更好地模拟现实的骑行体验的自行车运动模拟体育装置的不能满足的需求。

技术实现要素：

本公开的一方面涉及一种用于自行车运动模拟的体育装置。

本公开的另外方面涉及用于体育装置的操作方法。

因此，本发明的具体目的是提供一种用于自行车运动模拟的装置，包括：支撑框架；传动部分，传动部分由踏板旋转驱动并且安装在所述支撑框架上，传动部分包括传动组件，传动组件用于传送来自所述踏板的运动，传动部分还包括制动组件，制动组件包括飞轮，飞轮围绕通过所述传动组件操作的飞轮轴旋转，所述制动组件被布置成用于制动所述飞轮；所述装置进一步包括：控制逻辑单元，其中，由用户将自行车训练参数储存或设置在控制逻辑单元；和传感器，传感器连接至所述控制逻辑单元，所述传感器在所述飞轮旋转过程中能够检测与作用于所述飞轮轴的转矩有关的反馈信号并且将所述信号发送至所述控制逻辑单元；所述控制逻辑单元被配置为，当向所述踏板施加力时，基于所述参数并且基于从所述传感器接收的反馈信号通过调整所述传动部分的旋转阻力而允许调整由所述制动组件施加在所述飞轮上的制动力。

始终根据本发明，所述运动传动组件包括用于选择传动比的变速器，以调整所述传动部分的旋转阻力。

仍根据本发明，所述变速器可以包括通过周转传动装置(epicyclicalgearing)耦接至彼此的齿轮(gearwheels，大齿轮)。

进一步地，根据本发明，所述运动传动组件可以包括：主轴；曲柄，曲柄耦接至所述踏板，所述曲柄与所述主轴耦接；冠部，冠部键合在所述主轴上；第一滑轮；副轴，所述第一滑轮键合至副轴；以及第一力传动部分，第一力传动部分与所述冠部并且与所述第一滑轮接合。

优选地，根据本发明，用于选择传动比的所述变速器与所述副轴机械地耦接。

始终根据本发明，所述装置可以包括：传动比选择设备，传动比选择设备与所述变速器机械地耦接；把手，把手固定至装置的所述支撑框架，包括布置在其上的第一手柄和第二手柄并包括第一杆和第二杆，第一杆固定在所述第一手柄上并且连接至所述第一线缆，并且第二杆固定在所述第二手柄上并且连接至所述第二线缆，所述第一杆和所述第二杆可枢转地操作；第一线缆，第一线缆从所述第一杆延伸至所述传动比选择设备，用于操作所述变速器；以及第二线缆，第二线缆从所述第二杆延伸至所述传动比选择设备，用于操作所述变速器。

仍根据本发明，所述传动比选择设备可以通过选择线缆连接至所述变速器，所述传动比选择设备可以包括：齿轮减速器组件，齿轮减速器组件机械地连接至所述第一线缆；齿轮增速组件，齿轮增速组件机械地连接至所述第二线缆；以及卡扣操作机构，卡扣操作机构耦接至所述选择线缆，所述卡扣操作机构通过所述齿轮减速器组件和所述齿轮增速组件操作，使得：当操作所述第一杆并且拉动所述第一线缆时，所述齿轮减速器组件操作所述卡扣操作机构，以释放一伸长段(astretch)的所述选择线缆；并且当操作所述第二杆并且拉动所述第二线缆时，所述齿轮增速组件操作所述卡扣操作机构，以拉动一伸长段的所述选择线缆。

始终根据本发明，所述卡扣操作机构可以包括：第一棘轮和第二棘轮，第一棘轮和第二棘轮彼此键合，所述选择线缆的一端固定至所述第一棘轮和所述第二棘轮，所述第一棘轮和所述第二棘轮被布置成在释放选择线缆的齿轮减速方向上以及在与所述齿轮减速方向相反且拉动选择线缆的齿轮增速方向上旋转；和解锁棘爪构件，解锁棘爪构件具有杆和棘爪，所述解锁棘爪构件中的所述棘爪通过弹簧保持与第二棘轮的齿接合；并且所述传动比选择设备可以包括：容纳壳体，容纳壳体具有外壳，第一棘轮和第二棘轮布置在外壳内，并且从外壳中获得凸轮状表面，所述解锁棘爪构件围绕所述容纳壳体枢转；所述齿轮减速器组件包括设置有复位弹簧的减速滑动件和减速器棘爪构件，减速器棘爪组件通过所述减速滑动件可操作并且具有被布置成在操作时与所述解锁棘爪构件的所述杆接合的棘爪，所述减速器棘爪构件围绕所述容纳壳体枢转、固定至所述容纳壳体并且设置有复位弹簧，用于在所述减速滑动件操作之后将所述减速器棘爪构件返回至初始位置；并且所述齿轮增速组件包括：旋转板，旋转板围绕所述容纳壳体枢转；增速滑动件，增速滑动件设置有复位弹簧并且所述增速滑动件还在相对于枢轴偏心设置的点处与所述旋转板旋转地耦接，所述旋转板围绕该枢轴相对于所述容纳壳体旋转；以及增速棘爪构件，增速棘爪构件围绕所述旋转板枢转并且设置有复位弹簧，所述增速棘爪构件具有杆和棘爪并且被布置成用于接合所述第一棘轮的齿，以使得所述第一棘轮朝向所述齿轮增速方向旋转，从而致使所述解锁棘爪构件的棘爪在第二棘轮上滑动并且与后面的齿接合。

进一步地，根据本发明，所述装置可以包括用于电子激活所述变速器的致动器，所述致动器连接至所述控制逻辑单元并且通过所述控制逻辑单元操作。

始终根据本发明，所述致动器可以操作所述传动比选择设备。

仍根据本发明，所述制动组件可以包括：至少一个永磁体；磁体保持托架，磁体保持托架容纳所述至少一个永磁体，所述磁体保持托架能够采取非有效位置和有效位置，在非有效位置中，所述至少一个永磁体不在所述飞轮上重叠，在有效位置中，所述至少一个永磁体在所述飞轮上至少部分重叠；以及电机，电机连接至所述控制逻辑单元并且由所述控制逻辑单元控制，所述电机被布置成用于使所述磁体保持托架从所述非有效位置经过至有效位置，反之亦然。

进一步地，根据本发明，所述制动组件是电磁类型的，包括线圈和离合器，离合器通过由绕组线圈制成的所述线圈致动，其中，通过调整流经所述绕组线匝的电流实现对制动动作的调整。

优选地，根据本发明，所述传感器可以是转矩传感器，转矩传感器用于在所述飞轮旋转过程中检测作用于所述飞轮轴上的转矩、和/或用于检测所述飞轮的旋转速度、和/或用于检测用户通过所述踏板施加的踏蹬频率。

始终根据本发明，所述自行车训练参数可以包括锻炼功率和/或待通过锻炼进行模拟的斜度。

本发明的进一步目标是提供一种用于上述所述自行车运动模拟装置的操作方法，其中包括恒定功率训练模式和恒定倾斜训练模式。

仍根据本发明，所述恒定功率训练模式可以包括：主选择步骤(a)，其中，通过所述界面设备能够选择遵循可用程序中的一个程序进行锻炼，还是手动选择锻炼的功率级别的一个功率级别来进行锻炼；程序选择步骤(b)，在于所述主选择步骤(a)中选择遵循可用程序中的一个程序进行锻炼的情况下，执行所述程序选择步骤，其中能从可用程序中选择锻炼的程序；锻炼控制程序(c)，包括下列子步骤：(c1)可能的一组可选择的锻炼的功率级别中的锻炼的功率级别；(c2)通过所述传感器检查踏蹬频率，将其显示给用户；(c3)调整转矩，以保持所选择的锻炼的功率级别；功率级别选择步骤(e)，在用户于所述主选择步骤(a)中选择通过选择锻炼的功率级别来进行锻炼的情况下，执行所述功率级别选择步骤；以及锻炼控制流程步骤(f)，包括下列子步骤：(f1)通过所述传感器检查所述踏蹬频率，将其显示给用户；(f2)调整所述转矩，以保持当前的功率级别。

始终根据本发明，所述方法可以包括：所述控制流程步骤(c)之后的手动功率级别改变步骤(d)，其中，用户能够改变可能的一组锻炼的功率级别中的锻炼的功率级别，以使得在锻炼的功率级别改变的情况下，流程返回至所述锻炼控制流程(c)，否则，锻炼结束；和/或所述锻炼控制流程步骤(f)之后的手动锻炼的功率级别改变步骤(g)，其中，用户能够改变可能的一组锻炼的功率级别中的锻炼的功率级别，以使得在锻炼的功率级别改变的情况下，流程返回至所述锻炼控制流程(c)，否则，锻炼结束。

仍根据本发明，所述恒定倾斜训练模式可以包括：主选择步骤(h)，其中，通过界面设备能够选择是否通过所述界面设备遵循可用程序中的一个程序来进行锻炼，还是手动选择模拟斜度值中的一个模拟斜度值来进行锻炼；和程序选择步骤(i)，在于所述主选择步骤(h)中遵循可用程序中的一个程序来进行锻炼的情况下，执行所述程序选择步骤，其中能从可用程序中选择锻炼的程序；锻炼控制流程(l)，包括下列子步骤：(l1)运行可能的一组可选择的模拟斜度值的级别中的模拟斜度值；(l2)通过所述传感器检查踏蹬频率，将其显示给用户；检查步骤(m)，其中，检查用户是否能够完成所建议的踏蹬频率，以使得在用户不能够完成所建议的踏蹬频率，所述恒定倾斜训练模式则包括通过所述变速器对踏蹬频率的调整步骤(n)；否则，提供斜度级别手动改变步骤(o)，在用户能够改变可能的一组斜度级别中的锻炼的斜度级别的情况下，返回至所述锻炼控制流程(l)；斜度级别选择步骤(p)，在用户在所述主选择步骤(h)中选择通过选择斜度级别进行锻炼的情况下，执行所述斜度级别选择步骤；锻炼控制流程(q)，包括通过所述传感器检查踏蹬频率、将其显示给用户的步骤；检查步骤(r)，其中，检查用户是否能够完成所建议的踏蹬频率，使得在用户不能够完成所建议的踏蹬频率，所述恒定倾斜训练模式则包括通过所述变速器对踏蹬频率的调整步骤(s)；斜度级别手动改变步骤(t)，其中，用户能够改变可能的一组斜度级别中的锻炼的斜度级别，以使得在所选择的斜度级别改变的情况下，流程返回至所述锻炼控制流程(q)，否则，锻炼结束。

下列描述中部分设定了这些方面的额外优点和新颖性特征，并且一旦根据本发明的各方面对下文进行审查或通过实践获知，这些方面的额外优点和新颖性特征将对本领域技术人员变得更为显而易见。

附图说明

结合至本说明书且构成本说明书的一部分的附图示出本公开的一个或多个示例性方面，并且该附图与具体实施方式一起用来说明它们的原理及其实现。

图1示出了根据本公开的各方面的用于自行车运动模拟的示例性体育装置的侧视图。

图2示出了图1的装置的示例性功能组件的立体透视图。

图3示出了图2的功能组件的另一立体图。

图4示出了图2的功能组件的侧视图。

图5示出了图2的功能组件的另一侧视图。

图6示出了根据本公开的各方面的用于自行车运动模拟的体育装置的布局的立体图。

图7示出了图6的装置的立体透视图。

图8示出了图2的功能组件的传动比选择设备的分解图。

图8a示出了图8的传动比选择设备的齿轮减速器组件的分解图。

图8b示出了图8的传动比选择设备的齿轮增速组件的分解图。

图9a示出了传动比选择设备在齿轮减速之前的初始状态的侧视图。

图9b示出了传动比选择设备在齿轮减速时的中间状态的透视图。

图9c示出了传动比选择设备在齿轮减速之后的最后状态的透视图。

图10a示出了传动比选择设备在齿轮增速之前的初始状态的侧视图。

图10b示出了传动比选择设备在齿轮增速时的中间状态的透视图。

图10c示出了传动比选择设备在齿轮增速之后的最后状态的透视图。

图11a示出了图2的功能组件的永磁体制动器的细节。

图11b示出了图11a的永磁体制动器的局部透视图。

图11c示出了图11a的永磁体制动器的剖视图。

图12示出了根据本公开的各方面的用于自行车运动模拟的体育装置的操作方法的流程图。

图13示出了根据本公开的各方面的包括电源的示例性体育装置的各种特征的代表性示意性侧视图。

图14示出了根据本公开的各方面的示例性体育装置的代表性示意性侧视图，其中示出了电源配置。

图15包含能够执行根据本发明的各方面的示例性实现方式中描述的功能的示例计算机系统的代表性图。

图16是根据本发明的各方面使用的各种示例性系统部件的框图。

具体实施方式

在各个图中，类似零件可以由相同的参考数字来表示。

参考图1，根据本公开的各个方面的用于自行车运动模拟的体育装置1可以包括支撑框架10、当使用装置1时用于支撑用户上肢的把手20、以及用于用户和体育装置1之间交互的界面设备30。

装置1还可以包括传动部分40、控制逻辑单元90(参见图13和图14所示的控制逻辑单元或clu90，其元件和其他特征可以进一步组成计算机系统和/或终端或者作为计算机系统和/或终端的一部分，如下面关于图15和图16进一步示出和描述的)及用户的座椅5。

把手20可以进一步包括布置在把手20的相对端部上的第一手柄21及第二手柄22。如图1所示，例如当用户坐在装置1上时，上述第一手柄21可以由用户的右手抓握，并且第二手柄22可以由用户的左手抓握。

第一杆211可以固定地附接或保持至第一手柄21，并且第二杆221可以固定地保持或者附接在第二手柄22上。这种固定的保持或附接可以包括例如带子、螺栓、粘合剂、焊接或其他附接特征或方法。

现在参考图2，第一杆211和第二杆221可以连接至相应的线缆211a和221a。线缆211a、221a可以连接或以其他方式耦接至传动比选择设备23，其细节和功能将在下面进一步详细讨论。

参考图2-5和图6-7，传动部分40可以包括运动传动组件41和制动组件42。

此外，运动传动组件41可以包括主轴413，冠部(crown)414和支撑踏板411(图1)的曲柄412(图1)可以连接或耦接到该主轴。例如，冠部414可以键合到主轴413。

运动传动组件41还可以包括第一力传动部分415。例如，第一力传动部分415可以是带或者链条。运动传动组件41还可以包括第一滑轮416，第一力传动部分415与该第一滑轮接合。第一滑轮416可以进一步键合至副轴418。

此外，运动传动组件41可包括变速器417，诸如一个或多个齿轮以及传动比选择器。变速器417可以机械地或以其他方式耦接至副轴418。

上述变速器417可以包括例如齿形轮(toothedwheels)，其可以经由例如周转传动装置(epicyclicalgearing)彼此互操作。周转传动装置可以包括环齿轮(例如，环形齿轮)。例如，环齿轮可以绕中心齿轮(例如，太阳齿轮)旋转并与中心齿轮共享旋转轴。此外，周转传动装置可以包括由载体支撑的单个或多个行星齿轮。太阳齿轮可以具有与上述行星齿轮(多个行星齿轮)中的任一个的齿或其他相应特征啮合地操作的齿或其他特征。行星齿轮(多个行星齿轮)可以进一步与环齿轮的齿或其他特征啮合地操作。

如图2所示，传动比选择设备23可以诸如经由选择线缆23a与变速器417连接或以其他方式操作地耦接，使得用户可以改变传动比。例如，用户可以移动第一杆211和/或第二杆221来选择不同的传动比。作为实例，用户可以通过激活(activate，活动)第一杆211(例如，移动第一杆的位置)选择较高速档并通过激活第二杆221选择较低速档。

在操作中，经由线缆211a、221a分别接收来自第一杆211或第二杆221的输入，可以使传动比选择设备23提供输出，以根据选择改变传动比。

例如，当相应的线缆211a或221a被移动或从其接收信号时，传动比选择设备23带动卡爪，该卡爪进而拉动选择线缆23a。选择线缆23a与变速器417接合并使传动比变换。

参考图8、8a和8b，示出了传动比选择设备23的结构。其基本上包括容纳壳体231、齿轮减速器组件232、齿轮增速组件233、彼此并排布置并彼此键合的第一棘轮234和第二棘轮235，选择线缆23a的端部固定在第一棘轮和第二棘轮之间。所述第一棘轮234和第二棘轮235旨在在齿轮减速方向(其中，释放选择线缆23a)和与所述齿轮减速方向相反的齿轮增速方向(其中，拉动选择线缆23a)上旋转。

传动比选择设备23还包括盖236和解锁棘爪构件237，解锁棘爪构件绕容纳壳体231枢转并且具有杆237a和棘爪237b，该棘爪与所述第二棘轮235的齿接合。

解锁棘爪构件237以及第一棘轮234和第二棘轮235形成可卡扣操作机构。

所述容纳壳体231具有外壳2311，所述第一棘轮234和第二棘轮235容纳在该外壳中。在所述外壳2311的内表面上，获得有凸轮状表面2312，其操作将在下面更好地描述。

所述齿轮减速器组件232包括设置有复位弹簧2322并机械连接到所述线缆211a的减速滑动件2321、布置在所述减速滑动件2321和所述线缆211a之间用于调节所述线缆211a的张力的张力调节构件2323、以及可由所述减速滑动件2321操作并且具有棘爪2324a的减速器棘爪构件2324，该棘爪被布置成当操作时与所述解锁棘爪构件237的所述杆237a接合。

所述减速器棘爪构件2324绕所述容纳壳体231枢转、固定到所述容纳壳体231并且设置有复位弹簧2325，用于在所述减速滑动件2321操作之后使所述减速器棘爪构件2324返回到初始位置。

所述齿轮增速组件233包括设置有复位弹簧2332并且机械地连接到所述线缆221a的增速滑动件2331、布置在所述增速滑动件2331和所述线缆221a之间用于调节所述线缆221a的张力的张力调节构件2333、以及绕所述容纳壳体231枢转的旋转板2336。

所述增速滑动件2331在相对于枢轴偏心设置的点处与所述旋转板2336可旋转地耦接，所述旋转板2336围绕该枢轴相对于所述容纳壳体231枢转。齿轮增速组件233还包括增速棘爪构件2334，其具有杆2334a和棘爪2334b。

增速棘爪构件2334绕所述旋转板2336枢转并且还设置有相关的复位弹簧2326。增速棘爪构件2334的棘爪2334b布置成用于接合所述第一棘轮的齿，以便使其朝向所述齿轮增速方向旋转，从而使得所述解锁棘爪构件237的棘爪237b在第二棘轮235上滑动并与随后的齿接合。

选择线缆23a的一端固定在所述第一棘轮234和第二棘轮235之间，使得当所述第一棘轮234和第二棘轮235在减速齿轮方向或增速齿轮方向上旋转时，释放或拉动选择线缆23a。

所述解锁棘爪构件237的棘爪237b通过弹簧323c与第二棘轮235的齿保持接合。

如图8所示，在使用中，选择线缆23a根据如箭头f所定向的力由变速器417拉紧。

参考图9a-9c，针对作用于手柄21的齿轮减速，示出了传动比选择设备23的几种状态。具体地，当所述手柄21拉动线缆211a时(图9a)，减速滑动件2321进而被拉动，克服复位弹簧2322的阻力，从而导致减速器棘爪构件2324的旋转(图9b)，使得棘爪2324a与解锁棘爪构件237的杆237a接合，引起该杆的旋转并使棘爪237b脱离与其接合的第二棘轮235的齿。由于通过所述选择线缆23a作用在所述第一棘轮234和第二棘轮235上的力f，所以第二棘轮235旋转直到齿与杆237a抵触(interfere)。

释放线缆211a，弹簧2322将减速滑动件2321带回其初始位置，减速器棘爪构件2324与所述解锁棘爪构件237的杆237a脱离，然后由于复位弹簧237c的作用，所述解锁棘爪构件237的棘爪237b与第二棘轮235的后续的齿接合(图9c)。在该位置上，第二棘轮235现在相对于原始位置旋转了，从而释放选择线缆23a并使变速器417的齿轮减速。

参考图10a至10c，作用于手柄22可使齿轮增速。具体地，当手柄22拉动线缆221a时(图10a)，增速滑动件2331进而被拉动，克服复位弹簧2332的阻力，从而导致旋转板2336的旋转(图10b)。由于增速棘爪构件2334的旋转，这使得增速棘爪构件2334的杆2334a与放置在外壳2311内的所述凸轮状表面2312抵触，棘爪2334b与第一棘轮234的齿接合，导致其朝向齿轮增速方向旋转，从而拉动选择线缆23a。同时，所述解锁棘爪构件237的棘爪237b在第二棘轮235上滑动，与随后的齿接合，以阻止所述第二棘轮235的任何进一步的旋转。

在根据本发明的各个方面的一个示例性实现方式中，例如，如图2、3、4、5或6和7所示，制动组件42可包括直径大于第一滑轮416的第二滑轮421和键合至飞轮轴423的第三滑轮422。

制动组件42还可以包括第二力传动部分424。例如，第二力传动部分424可以是带或者链条。此外，第二力传动部分424可以与第二滑轮421和第三滑轮422接合。此外，带张紧器425可以与第二力传动部分424接触以辅助第二力传动部分424与第二滑轮421和第三滑轮422的接合。

制动组件42还可以包括飞轮426，该飞轮可以键合并可拆卸地连接到飞轮档位(shift)423。

还参考图11a至11c，示出了上述制动组件42的细节。具体地，磁体保持托架427绕枢轴427a枢转，第一对4272和第二对4273永磁体4271容纳在所述磁体保持托架427内，使得所述第一对4272永磁体4271的每个永磁体面对所述第二对4273永磁体4271的相应永磁体，以这种方式使得飞轮426可以在所述第一对永磁体4272和所述第二对永磁体4273的磁体4271之间通过。

所述磁体保持托架427可以呈现非有效(inactive)位置和有效位置，在非有效位置中，所述第一对永磁体4272和所述第二对永磁体4273的永磁体4271不重叠在飞轮426上，在有效位置中，所述第一对永磁体4272和所述第二对永磁体4273的所述永磁体4271至少部分地重叠在所述飞轮426上。

所述制动组件42还包括布置用于使蜗杆429a以及与所述蜗杆(wormscrew)429a接合的螺母(nutscrew)429b旋转的电机428(优选地电动机)。所述螺母429b与所述磁体保持托架427成一体或所述螺母固定到所述磁体保持托架上，以便在旋转时使所述磁体保持托架427从所述非有效位置经过到所述有效位置。

当控制逻辑单元(clu)90(再次参考图13和14)驱动电机428时，电机引起蜗杆429a根据第一旋转方向的旋转，从而使螺母429b旋转。

因此，磁体保持托架427绕枢轴427a旋转，导致所述第一对永磁体4272和所述第二对永磁体4273的永磁体4271在飞轮426上的重叠表面的增加。这由于其中感应产生的涡流而增加了(旋转的)飞轮426上的制动作用。飞轮426由合适的金属材料制成。

当所述电机428使蜗杆429a在与所述第一旋转方向相反的第二方向上旋转时，所述螺母429b使所述磁体保持托架427从所述有效位置旋转到所述非有效位置。

可替代地，制动组件42可以包括电磁式制动器。在这种情况下，通过调节流过绕组线匝的电流而进行调节。

如图13和图14所示，界面设备30可包括例如触敏显示器、监视器等，用户可以通过其来设置训练设置。上述界面可以进一步示出由例如用户输入所定义的设置训练序列或其他训练序列的特征参数。

界面设备30可以包括和/或耦接有控制逻辑单元90，以用于调节电机428(图4)。如上所述并进一步在图4和图11a-11c中示出的，电机428可以激活磁体保持托架427。磁体保持托架427可以基于用户选择的程序或者训练设置作用于飞轮426(例如，磁体保持托架427可以选择性地移动成与飞轮426更近或更远，以便选择性地增减飞轮426上的制动作用，如上所述)。

上述训练设置或程序可以包括存储在控制逻辑单元90的存储器中的模拟路径或轨迹(参见clu90，图13和14)。模拟路径或轨迹可基于现有的或已知的自行车赛道或已知道路。例如，训练设置或程序可包括恒定功率训练模式和倾斜训练模式。

在恒定功率训练模式中，用户可以设置以瓦特表示的功率p的固定值，例如clu可以使用该固定值来控制施加到飞轮的制动功率，以便要求用户作用力的功率p以保持飞轮426的旋转速度。用户还可以对上述模拟路径或轨迹进行手动改变。例如，上述改变可包括可变功率值的设置，基于功率变化(例如，对应于上山或下山的轨迹)来选择存储在控制逻辑单元90的存储器中的多个训练模式中的一个。用户还可以例如通过改变目标功率或所需的踏蹬频率级别来对设置的程序进行手动改变。

在倾斜训练模式中，用户可以选择存储在clu(参见clu90，图13和14)的存储器中的多个训练程序中的一个。上述训练程序可以基于预定的模拟路径或轨迹。在倾斜训练模式中，用户能够对设置的模拟路径或轨迹进行手动改变，例如通过设置模拟路径或轨迹的斜度。

下面将参考图12进一步描述用于自行车运动模拟的体育装置1进行操作的操作方法。

在另一方面，如图2所示的传动部分40中的变速器417的控制也可以电子方式进行。体育装置1可包括致动器24，其耦接至控制逻辑单元(参见clu90，图13和14)，该致动器可以向电子换档部分发送信号，以使得电子换档部分直接作用在选择线缆23a上。例如，电子换档部分可以包括伺服电机、螺线管电机或步进电机。电子换档部分可以基于从控制逻辑单元(参见clu90，图13和14)接收的信号作用在选择线缆23a上。所述控制逻辑单元可以根据设置的训练参数改变发送到电子换档部分的信号。例如，该改变可以是针对应用于飞轮426的转矩值(例如经由制动部分427)和/或通过发信号通知用户来改变踏蹬频率(例如，增大转矩的增加的踩踏速度)。作为另一实例，控制逻辑单元(参见clu90，图13和14)可以设置训练程序，使得用户必须保持适合于保持设置的功率值的踏蹬频率，其中功率值基于飞轮上的已知转矩和恒定功率值。在上述设置训练程序中，如果用户对踏板施加变化的踏蹬频率，则控制逻辑单元(参见clu90，图13和14)可以发送信号以激活致动器24，以便拉动选择线缆23a以用于改变传动比。在上述实例中，可以改变传动比，使得用户能够保持与设置的功率的恒定值相关联的适当踏蹬频率。

图12示出了根据本公开的各个方面的关于用于自行车运动模拟的体育装置1的操作方法的流程图，其可以由控制逻辑单元(参见clu90，图13和14)，特别是通过计算机系统(如图15的计算机系统100)如上所述地实现和运行。

所述操作方法主要提供两种操作模式，其可以由用户经由所述界面设备30进行选择：恒定功率训练模式，或恒定倾斜训练模式。

在恒定功率训练模式中，用户可以决定是否遵循存储在控制逻辑单元(参见clu90，图13和14)中的一个程序或是否手动进行锻炼。

恒定功率训练模式包括：主选择步骤(a)，其中用户通过界面设备30选择是否遵循可用程序中的一个来进行锻炼，还是手动选择功率级别p1...pn(即，锻炼的功率的参数)中的一个来进行锻炼；以及程序选择步骤(b)，在用户在所述步骤(a)中选择遵循可用程序中的一个来进行锻炼的情况下，执行该程序选择步骤，其中用户在可用程序中选择锻炼的程序。

恒定功率训练模式还包括锻炼控制流程(c)，其包括子步骤：(c1)运行可选的可能的一组功率级别p1...pn中的功率级别pi；(c2)通过所述传感器sc执行检查用户踏蹬频率的步骤；(c3)调节转矩，以便保持当前功率值pi。

恒定功率训练模式包括：手动功率级别改变步骤(d)，其中用户可以改变可能的一组功率级别p1...pn中的锻炼的功率级别pi，使得在功率级别pi改变的情况下，流程返回到锻炼控制流程(c)，否则锻炼结束；功率级别选择步骤(e)，在用户在所述步骤(a)中选择通过选择功率级别pi来进行锻炼的情况下，执行该功率级别选择步骤；以及锻炼控制流程(f)，包括子步骤(f1)通过所述传感器sc执行检查用户的踏蹬频率，以及(f2)调节转矩，以便保持当前功率值pi；(g)手动功率级别改变，其中用户可以改变可能的一组功率级别p1...pn中的锻炼的功率级别pi，使得在功率级别pi改变的情况下，流程返回到锻炼控制流程(c)，否则锻炼结束。

在恒定倾斜训练模式中，用户可以决定是否遵循存储在控制逻辑单元(参见clu90，图13和14)中的一个程序或是否手动进行锻炼。

恒定倾斜训练模式包括：主选择步骤(h)，其中用户通过界面设备30选择是否通过界面设备30遵循可用程序中的一个来进行锻炼，还是手动选择斜度slope_1；...；slope_n(即，待通过锻炼模拟的斜度)中的一个来进行锻炼；以及程序选择步骤(i)，在用户在所述主选择步骤(h)中选择遵循可用程序中的一个来进行锻炼的情况下，执行该程序选择步骤，用户在该步骤中在可用程序中选择锻炼的程序。

恒定倾斜训练模式包括锻炼控制流程(l)，其包括子步骤：(l1)运行可选的可能的一组功率级别slope_1；...；slope_n中的斜度slope_i；(l2)检查用户的踏蹬频率；(m)检查步骤，其中检查用户是否能够执行建议的踏蹬频率，使得在用户不能执行建议的踏蹬频率的情况下，所述恒定倾斜训练模式包括通过集成的变速器417进行的踏蹬频率的调节步骤(n)；否则设置手动斜度值级别改变步骤(o)，在用户可以改变可能的一组斜度级别slope_1；...；slope_n中的锻炼的斜度级别slope_i的情况下，返回所述锻炼控制流程(l)。

恒定倾斜训练模式还包括斜度级别选择步骤(p)，在用户在所述主选择步骤(h)中选择通过选择斜度级别slope_i进行锻炼的情况下，执行该斜度级别选择步骤；锻炼控制流程(q)，包括通过所述传感器sc执行检查用户的踏蹬频率的步骤；检查步骤(r)，其中检查用户是否能够执行建议的踏蹬频率，使得在用户不能执行建议的踏蹬频率的情况下，所述恒定倾斜训练模式包括通过集成的变速器417进行的踏蹬频率的调节步骤(s)；斜度级别手动改变步骤(t)，其中用户可以改变可能的一组斜度级别slope_1；...；slope_n中的锻炼的斜度级别slope_i，使得在所选的斜度slope_i改变的情况下，流程返回到锻炼控制流程(q)，否则锻炼结束。

现在参考图13，例如，体育装置1可以由至公用电气主电源或其他电源的连接件50供电。可替代地，装置1可以由内部电源，诸如电池供电。连接件50可以向电机427b和/或界面设备30以及其他部件提供电力。

现在参考图14，体育装置1也可以自供电或者经由发电机60再充电(例如，如果由内部可再充电电池供电)，例如，发电机馈送转换器70。发电机60和转换器70可以与电池80交换能量，以用于向电机427b和/或界面设备30以及其他部件供电。

上述体育装置1可以进一步操作如下。当用户希望在体育装置1上训练时，用户可以与界面设备30进行交互，以便设置可存储在存储器中的任意数量的程序中的训练类型。在体育装置1的操作期间，显示器可以显示用户的踏蹬频率连同其他信息，该信息可以允许用户遵循所设置的训练程序。用户在向踏板施加力时感觉到的惯性可取决于飞轮426的阻力变化，这可以使用上述方法和特征中的任何一种来进行控制。因此，可以基于用户设置的训练程序控制飞轮426的阻力变化。例如，在恒定功率训练模式中，显示器可以传达用户必须执行保持设置的恒定功率值的训练。

可以使用检测的转矩、和/或由飞轮426的制动施加的阻力、和/或飞轮轴423的转速和/或踏蹬频率来计算由用户施加的功率值p(被保持以对应于设置的功率值)。

基于踏蹬频率，控制逻辑单元(参见clu90，图13和14)可以调节作用于飞轮426的制动力。例如，在飞轮轴423的旋转期间，转矩传感器sc可以周期性地检测作用于飞轮轴423的转矩并将数据传输至clu(参clu90，见图13和14)。当接收到数据时，clu(参见clu90，图13和14)可以发送信号以激活电机274b，该电机可以改变由飞轮426的永磁体制动器427施加的制动力的强度，适合于选择的锻炼程序，从而实现反馈控制。

在倾斜训练模式中，例如，如上所述，用户可以通过界面设备30基于存储在存储器中的预定模拟路径或轨迹选择训练。控制逻辑单元(参见clu90，图13和14)可以基于用户选择的模拟路径或轨迹以及由用户设置的传动比来计算诸如经由第一杆211和/或第二杆221应用于飞轮426的转矩。例如，如果由用户选择的路径或轨迹提供低斜度部分，则控制逻辑单元(参见clu90，图13和14)可以通过界面设备30向用户传达至少斜度信息。控制逻辑单元(参见clu90，图13和14)可以同时确定模拟的斜度需要增加的阻力值，并且控制逻辑单元可以输出信号以通过激活电机427b增加飞轮426上的阻力值。电机427b可以向磁体保持托架427a施加力，从而赋予例如经由飞轮426传输的阻力。在上述示例性模拟中，可以引导用户以更高的速度踩踏，在该点上，用户可以确定高的踏板踏蹬频率。用户可以通过作用于第一杆211和/或第二杆221来改变传动比，以使得上述踏蹬频率减小。

作为另一实例，如果由用户选择的路径或轨迹提供高的向下倾斜部分，则控制逻辑单元(参见clu90，图13和14)可以通过界面设备30向用户传达至少斜度信息。

控制逻辑单元(参见clu90，图13和14)可以同时确定模拟的斜度需要飞轮426的阻力的减小，并且因此产生相应的输出信号。因此，通过操作电机427b来移动磁体保持托架427a离开飞轮426可以适当地减小阻力。

本发明的各个方面可以使用硬件、软件或其组合来实现，并且可以在一个或多个计算机系统或其他处理系统中实现。在本发明的一个方面中，特征涉及能够执行本文描述的功能的一个或多个计算机系统。在图15中示出这种计算机系统100的实例。

计算机系统100包括一个或多个处理器，诸如处理器101。处理器101耦接至通信基础设施102(例如，通信总线、交叉连接条或网络)。根据该示例性计算机系统描述各个软件方面。在阅读本说明书后，对于相关领域的技术人员来说，如何使用其他计算机系统和/或架构实现本文的各个方面将会变的显而易见。

计算机系统100可包括显示界面30，该显示界面从通信基础设施102(或从未示出的帧缓冲器)转送图形、文本和其他数据，以在所述显示界面30上显示，并通过显示接口103连接到通信基础设施102。计算机系统100可以包括主存储器110(优选地为随机存取存储器(ram))，并且还可包括辅助存储器120。辅助存储器120可包括例如表示软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器等的可移动存储驱动器122和/或硬盘驱动器121。可移动存储驱动器122可以用公知的方式从可移动存储单元123读取和/或写入到该可移动存储单元。可移动存储单元123表示软盘、磁带、光盘等，其可以由另一可移动存储单元124读取并写入该另一可移动存储单元，该另一可移动存储单元连接至接口125。如将被理解的，可移动存储单元123可包括其中存储有计算机软件和/或数据的计算机可用存储介质。

如上所述，本发明的替代方面可包括所述辅助存储器120和用于允许将计算机程序或其他指令加载到计算机系统100中的其他类似设备。如上所述，这种设备可包括例如所述可移动存储单元124和相关接口125。这种实例可包括程序盒和盒式接口(例如在视频游戏设备中所发现的)、可移动存储器芯片(诸如可擦除可编程只读存储器(eprom)或可编程只读存储器(prom))和相关联的插座以及其他可移动存储单元124和允许将软件和数据从可移动存储单元124传送到计算机系统100的接口125。

计算机系统100还可包括通信接口130。通信接口130可允许软件和数据在计算机系统100和外部设备中传送。通信接口130的实例可包括调制解调器、网络接口(例如以太网卡)、通信端口、个人计算机存储卡国际协会(pcmcia)插槽和卡等。经由通信接口130传送的软件和数据可以是信号131的形式，信号可以是能够被通信接口130接收的电子、电磁、光学或其他信号。这些信号131可以经由通信路径(例如，信道)132提供至通信接口824。该路径132可以携带信号131，并且可以使用有线或线缆、光纤、电话线、蜂窝链路、射频(rf)链路和/或其他通信信道来实现。如本文所使用的，术语“计算机程序介质”和“计算机可用介质”总体上指诸如可移动存储驱动器122、安装在硬盘驱动器121中的硬盘、和/或信号131之类的介质。这些计算机程序产品可以向计算机系统100提供软件。本发明的各个方面涉及这种计算机程序产品。

计算机程序(也称为控制逻辑单元，clu；参见图13和14的clu90)可以存储在主存储器110和/或辅助存储器120中。计算机程序还可以经由通信接口130接收。这种计算机程序在执行时可以使得计算机系统100能够执行根据本发明的各个方面的特征，如本文所讨论的。具体地，计算机程序在执行时可以使得处理器101能够执行根据本发明的各个方面的特征。因此，这种计算机程序可以表示计算机系统100的控制器。

在可以使用软件实现本发明的各方面的情况下，软件可以存储在计算机程序产品中，并使用可移动存储驱动器122、硬盘驱动器121或通信接口125加载到计算机系统100中。控制逻辑(软件)当由处理器101执行时，可以使处理器101执行本文描述的功能。在本发明的另一方面，该系统可以主要以使用例如硬件部件(诸如专用集成电路(asic))的硬件来实现。实现硬件状态机器以执行这里描述的功能对于相关领域的技术人员将是显而易见的。

在又一个变型中，可以使用硬件和软件两者的组合来实现本发明的各个方面。

图15是根据本发明的各方面使用的各种示例性系统部件的框图。图16示出根据本发明的各方面可用的示例性通信系统200。通信系统200可包括一个或多个访问者201、202(在本文中也可互换地称为一个或多个“用户”)以及一个或多个终端210、211，诸如关于图15示出和描述的计算机系统100和/或关于图13和14示出和描述的clu90。在一个方面中，根据本发明的各方面使用的数据例如可以经由终端210、211(诸如计算机系统100(图15)或者clu90(图13和14))通过访问者201、202输入和/或访问，所述终端可包括或者包含个人计算机(pc)、小型计算机、大型计算机、微型计算机、电话设备或无线设备(诸如个人数字助理(“pda”)、智能电话、或耦接至服务器220的其他手持式无线设备，该服务器诸如pc、小型计算机、大型计算机、微型计算机或具有处理器和用于数据的存储库和/或经由例如网络230(诸如互联网或者内联网)和联接器231、232、233连接到用于数据的存储库的连接件的其他设备)的部件。联接器231、232、233包括例如有线、无线或光纤链路。在另一变型中，根据本发明的各方面的方法和系统在诸如单个终端的独立环境中操作。

从上述说明可以看出，本发明的自行车运动模拟体育装置允许进行逼真的自行车运动训练。

虽然已经结合上述示例性方面描述了本文所描述的方面，无论是已知的或者可能是目前未预见到的各种替代、修改、变化、改进和/或实质等同物可能对于具有至少本领域的普通技能的那些来说是显而易见的。因此，如上所述的示例性方面旨在是说明性的而不是限制性的。在不背离本公开的精神和范围的情况下，可能进行各种变化。因此，本公开旨在涵盖所有已知或稍后开发的交替物、变型、变化、改进和/或实质等同物。