一种自动调节阻力的健身车控制系统的制作方法

本实用新型属于健身设备技术领域，具体涉及一种自动调节阻力的健身车控制系统。

背景技术：

健身车是一种模拟户外运动的有氧健身器材，亦被称为心肺训练器材；通过身体较长时间、适当强度的运动来促进心血管的运动，加快新陈代谢，增强心脏和肺部功能，从而改善人体的体质。现有的健身车产生阻力的金属飞轮外围(或内围)有磁铁或刹车片，通过人力方式，调节磁铁或刹车片与金属飞轮的远近调节阻力大小来实现不同运动强度的要求。用户健身时调节阻力加减档，阻力增大或者减小，在用户运动频率不变的情况下速度、距离及所消耗的卡路里也相应递增或增减。

由于大部分的阻力调节(调控)装置和仪表没有任何数据输送，阻力调节装置也没有阻力大小感应装置，仪表无法获取到阻力调节装置当前的档位和阻力大小，阻力调整后，仪表上无法显示用户实际的功率、卡路里、速度和距离。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有健身车阻力控制系统所存在的上述缺点，而提供一种能够精确测量当前的阻力档位、速度、距离、卡路里及功率等参数信息，并实时反馈的能自动调节阻力的健身车控制系统。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

一种自动调节阻力的健身车控制系统，其特征在于，它包括飞轮、阻力装置、阻力调控装置及仪表，所述的阻力装置安装在飞轮处能靠近或远离飞轮，阻力调控装置与仪表及阻力装置连接，其能控制阻力装置相对飞轮的位置而获得阻力档位信息并在仪表上显示出来，所述的阻力调控装置包括编码器和依次连接设置的电机、齿轮传动结构及丝杆套筒装置，丝杆套筒装置与上述阻力装置连接能驱动阻力装置相对飞轮靠近或者远离，编码器安装在电机上其能获得电机转速。编码器还能获取电机的旋转方向。

优选的，所述的仪表上安装有蓝牙及USB接口，仪表安装在健身车上其能通过蓝牙或者USB接口与通讯终端设备连接。

优选的，所述的通讯终端设备包括手机或平板电脑等。

电机工作驱动齿轮传动结构工作，齿轮传动结构将动力传递给丝杆套筒装置，丝杆套筒装置能将旋转运动转化为直线运动，带动与其连接的阻力装置相对飞轮靠近或远离，改变飞轮受到的阻力大小。阻力装置与飞轮的相对位置、丝杆套筒装置的运动距离、齿轮传动结构的转速、电机的转速之间有一个计算关系，而编码器能测定电机的转速，通过上面的计算关系，可以获得阻力装置和飞轮的距离，通过该距离及检测到的踏频(通过另外装置检测)获得阻力及档位信息，仪表中实时记录丝杆套筒的位置和当前阻力大小。

档位信息在仪表上呈现，用户可以通过通讯终端设备发送指令，操作换挡并获得相应的测量信息(阻力档位、速度、距离、卡路里及功率等)。另外也可以设置档位按钮，通过调节档位按钮来实现档位变化。

优选的，所述的丝杆套筒装置包括丝杆及套筒，丝杆的一端位于套筒内，另一端与齿轮传动结构连接，套筒的一端与丝杆连接，另一端与上述阻力装置连接。

齿轮传动结构将电机的动力传送给丝杆，丝杆旋转，套筒将丝杆的旋转力转化为直线运动。

优选的，所述的丝杆通过铰链或者万向节联轴器与齿轮传动结构连接。

优选的，所述的阻力装置包括由磁铁制备而成的弧形磁性件，磁性件设置在飞轮的轮沿处，磁性件的凹面正对飞轮的轮沿，丝杆套筒装置与磁性件的凸面连接驱动磁性件靠近或者远离飞轮。

飞轮正对磁性件的边缘包裹或全部为非磁性金属轮材料构成，非磁性金属在磁场中旋转，从而产生电磁阻力。

优选的，所述的阻力装置包括导槽及磁阵列条，磁阵列条包括若干磁阵列单元，各磁阵列单元均包括底座、磁铁及两个滚轮，两个滚轮安装在底座的两侧，磁铁安装在底座上，导槽安装有两条，两条导槽位于上述飞轮的轮沿处，各磁阵列单元连接在一起形成磁阵列条均布在两条导槽上(即两条导槽上的磁阵列条包含的磁阵列单元的数量一致)，上述丝杆套筒装置的套筒通过一连接杆与磁阵列条的中部连接，丝杆套筒装置运动能使得磁阵列条沿着对应的导槽来回运动。

上述磁铁为强磁铁。丝杆套筒装置运动即丝杆运动使得套筒直线运动，电机正转反转过程，套筒能直线前后运动。

本实用新型的连接杆位于飞轮的径向方向上，两条导槽长度一致且以连接杆为对称轴分布在连接杆的两侧，电机工作带动齿轮传动结构运动，使得丝杆套筒装置驱动连接杆沿着飞轮的径向方向运动，而磁阵列条均布在两个导槽上，连接杆来回运动时，磁阵列条位于两个导槽的部分分别沿着对应的导槽上下运动，从而使得磁阵列条靠近或者远离飞轮，从而改变飞轮受到的阻力。

另外阻力装置这样设置还有一个好处：当用户调节阻力时，电机工作带动丝杆套筒装置运动，连接杆两侧的磁阵列条的引力和斥力相互抵消，所以可以轻松带动磁阵列条运动，能有效的降低电机功率和成本。

优选的，所述的导槽呈弧形，两个导槽呈人字形。两个导槽也可以设置成为V型，但是弧形的要优于V型，避免磁阵列条运动过程卡住。

该阻力装置适用于垂直空间比较大的健身车。

优选的，所述的阻力装置包括固定支架及若干磁铁块，固定支架呈门形，包括弧形顶板及与顶板连接且相互平行的两个侧板，上述飞轮的轮沿位于两个侧板之间，若干磁铁块均布在两个侧板的内侧，丝杆套筒装置与固定支架的顶板连接驱动固定支架靠近或者远离飞轮。由于磁铁块设置在固定支架两个侧板的内侧，所述固定支架靠近或者远离飞轮的时候，磁铁块也靠近或者远离飞轮，从而对飞轮产生不同强度的阻力。该阻力装置适用于水平空间比较大的健身车。

优选的，所述的阻力装置为弧形磁性件，弧形磁性件通过中间传动件与磁性件连接，磁性件的凹面正对飞轮的轮沿，磁性件与健身车车架之间设置有压缩弹簧，中间传动件包括引线件及钢丝线，引线件上设置有小孔并与健身车车架固定连接且位于磁性件的正上方，钢丝线穿过引线件后，其靠近飞轮的一端与磁性件凸面连接，另一端与上述丝杆套筒装置连接。该阻力装置适用于阻力调控装置设置的位置相对飞轮较远的健身车。

优选的，所述的飞轮为部分包裹或者全部使用非磁性金属的惯性飞轮。

优选的，所述的自动调节阻力的健身车控制系统还包括行程管理装置，所述的行程管理装置包括位置传感装置和位置触发装置，所述的位置触发装置设置有两个，分别间隔设置在套筒上，位置传感装置设置在套筒运动方向限位行程的末端，位置触发装置运动至位置传感装置处时被触发，并将触发信息发送给仪表。

本实用新型将套筒的长度控制在合适范围内，两个位置触发装置分别设置在套筒的首端(套筒靠近齿轮传动结构一端)和末端，仪表根据触发信息和编码器检测到的电机的旋转方向获取当前位置是初始位(首端)还是终止位(末端)。

位置触发装置和位置传感装置设置在套筒的同一侧，位置传感装置为槽型光电传感器，位置触发装置运动至槽型光电传感器的槽处激光被阻挡，光电传感器(位置传感装置)被触发。

设置行程管理装置可以将套筒的运动距离控制在一定范围内(通过控制两个位置触发装置设置在套筒上的位置及两个位置触发装置之间的距离实现)，从而阻力装置相对飞轮轮沿的距离也在一定的范围内，防止阻力装置与飞轮轮沿相碰或者距离太远。

与现有技术相比，本实用新型工作时能够自动的调节阻力，通过仪表控制阻力调控装置工作，带动阻力装置接近或者远离飞轮，改变阻力。阻力调控装置的编码器将调控信息实时在仪表上反馈出来，并结合检测到的运动踏频，根据当前阻力档位信息和运动踏频计算当前的速度、距离、卡路里和功率。通过蓝牙和USB接口传输方式与通讯终端设备连接能够使用户实时方便获得当前的速度、距离、卡路里及功率。

附图说明

图1为本实用新型阻力调控装置的结构示意图；

图2为第一种阻力装置结构示意图；

图3为第二种阻力装置结构示意图；

图4为磁阵列单元的结构示意图；

图5为第三种阻力装置结构示意图；

图6为第三种阻力装置与飞轮的位置示意图；

图7为第四种阻力装置结构示意图。

图中，1、飞轮；2、阻力调控装置；3、编码器；4、电机；5、齿轮传动结构；6、丝杆套筒装置；7、套筒；8、导槽；9、磁阵列条；10、底座；11、磁铁；12、滚轮；13、连接杆；14、位置传感装置；15、位置触发装；16、磁性件；17、固定支架；18、压缩弹簧；19、引线件；20、钢丝线；21、健身车车架；22、刹车装置；23、磁铁块。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1-图7所示，本实用新型提供的一种自动调节阻力的健身车控制系统，它包括飞轮1、阻力装置、阻力调控装置2及仪表。仪表上安装有蓝牙及USB接口，仪表安装在健身车上其能通过蓝牙或者USB接口与通讯终端设备连接。该通讯终端设备包括手机或平板电脑等。

阻力装置安装在飞轮1处能靠近或远离飞轮1，阻力调控装置2与仪表及阻力装置连接，其能控制阻力装置相对飞轮1的位置而获得阻力档位信息并在仪表上显示出来。

阻力调控装置2包括编码器3和依次连接安装的电机4、齿轮传动结构5及丝杆套筒装置6，丝杆套筒装置6与上述阻力装置连接能驱动阻力装置相对飞轮1靠近或者远离，编码器3安装在电机4上其能获得电机4转速。本实用新型的飞轮1为部分包裹或者全部使用非磁性金属的惯性飞轮1。

丝杆套筒装置6包括丝杆及套筒7，丝杆的一端位于套筒7内，另一端与齿轮传动结构5(包括若干齿轮)连接，套筒7的一端与丝杆连接，另一端与上述阻力装置连接。丝杆通过铰链或者万向节联轴器与齿轮传动结构5连接。套筒7远离丝杆的一端通过铰链或者万向节联轴器与阻力装置连接。

齿轮传动结构5将电机4的动力传送给丝杆，丝杆旋转，在限位结构作用下，套筒7只能将丝杆的旋转力转化为直线运动。

如图2所示，健身车的垂直空间比较大时，阻力装置(第一种阻力装置)可以包括由磁铁制备而成的弧形磁性件16，磁性件16安装在飞轮1的轮沿处，磁性件16的凹面正对飞轮1的轮沿，丝杆套筒装置6与磁性件16的凸面连接驱动磁性件16靠近或者远离飞轮1。该阻力装置结构简单，性价比高，具有巨大的使用价值。

如图3及图4所示，作为本实用新型的进一步改进，本实用新型的阻力装置(第二种阻力装置)包括导槽8及磁阵列条9，磁阵列条9包括若干磁阵列单元，各磁阵列单元均包括底座10、磁铁11及两个滚轮12，两个滚轮12安装在底座10的两侧，磁铁11安装在底座10上，导槽8安装有两条，两条导槽8呈人型安装(固定安装)且位于上述飞轮1的轮沿处，各磁阵列单元连接(通过铰链连接)在一起形成磁阵列条9均布在两条导槽8上(即两条导槽8上的磁阵列条9具有相同的磁阵列单元数量)，上述丝杆套筒装置6的套筒7通过一连接杆13与磁阵列条9的中部连接，丝杆套筒装置6运动能使得磁阵列条9沿着对应的导槽8来回运动。

上述磁铁11为强磁铁。丝杆套筒装置6运动即丝杆运动使得套筒7直线运动，电机4正转反转过程，套筒7能直线前后运动。

本实用新型的连接杆13位于飞轮1的径向方向上，两条导槽8长度一致且以连接杆13为对称轴分布在连接杆13的两侧，电机4工作带动齿轮传动结构5运动，使得丝杆套筒装置6驱动连接杆13沿着飞轮1的径向方向运动，而磁阵列条9均布在两个导槽8上，连接杆13来回运动时，磁阵列条9位于两个导槽8的部分分别沿着对应的导槽8上下运动，从而使得磁阵列条9靠近或者远离飞轮1，从而改变飞轮1受到的阻力。导槽8呈弧形。

另外阻力装置这样安装还有一个好处：当用户调节阻力时，电机4工作带动丝杆套筒装置6运动，连接杆13两侧的磁阵列条9的引力和斥力相互抵消，所以可以轻松带动磁阵列条9运动，能有效的降低电机4功率和成本。

自动调节阻力的健身车控制系统还包括行程管理装置，所述的行程管理装置包括位置传感装置14和位置触发装置15，所述的位置触发装置15安装有两个，分别安装在套筒7的首端(靠近齿轮传动结构5一端)和末端，位置传感装置14安装在套筒7运动方向限位行程的末端。

如图5及图6所示，作为本实用新型的进一步改进，当健身车的水平空间比较大时，阻力装置(第三种阻力装置)可以包括固定支架17及若干磁铁块23，固定支架17呈槽型，槽型的截面呈门形，固定支架17包括弧形顶板及与顶板连接且相互平行的两个侧板，上述飞轮1的轮沿位于两个侧板之间，若干磁铁块23均布在两个侧板的内侧，本实施例中，每块侧板上均安装有多个磁铁块23。

丝杆套筒装置6与固定支架17的顶板连接驱动固定支架17靠近或者远离飞轮1。由于磁铁块23安装在固定支架17两个侧板的内侧，所述固定支架17靠近或者远离飞轮1的时候，磁铁块23也靠近或者远离飞轮1，从而对飞轮1产生不同强度的阻力。

如图7所示，作为本实用新型的进一步改进，当健身车的阻力调控装置2安装的位置相对飞轮1较远时，阻力装置(第四种阻力装置)为弧形磁性件16，弧形磁性件16通过中间传动件与磁性件16连接，磁性件16的凹面正对飞轮1的轮沿，磁性件16与健身车车架21之间安装有压缩弹簧18，中间传动件包括引线件19及钢丝线20，引线件19上设置有小孔并与健身车车架21固定连接且位于磁性件16的正上方，钢丝线20穿过引线件19后，其靠近飞轮1的一端与磁性件16凸面连接，另一端与上述丝杆套筒装置6的套筒7连接。

本实用新型的车架上还安装有刹车装置22，其包括刹车片。

用户调节阻力时，本实用新型电机4工作驱动齿轮传动结构5工作，齿轮传动结构5将动力传递给丝杆套筒装置6，丝杆套筒装置6能将旋转运动转化为直线运动，带动与其连接的阻力装置相对飞轮1靠近或远离，改变飞轮1受到的阻力大小。阻力装置与飞轮1的相对位置、丝杆套筒装置6的运动距离、齿轮传动结构5的转速、电机4的转速之间有一个计算关系，而编码器3能测定电机4的转速，通过上面的计算关系，可以获得可以获得阻力装置和飞轮1的距离，通过该距离和测量的踏频获取阻力和档位信息，仪表能实时记录丝杆套筒的位置和当前阻力大小，用户可以通过通讯终端设备发送指令，操作换挡并获得相应的测量信息(阻力档位、速度、距离、卡路里及功率等)。另外也可以设置档位按钮，通过调节档位按钮来实现档位变化。

应该理解，在本实用新型的权利要求书、说明书中，所有“包括……”均应理解为开放式的含义，也就是其含义等同于“至少含有……”，而不应理解为封闭式的含义，即其含义不应该理解为“仅包含……”。

本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。