一种多用途数字阻力装置、阻尼结构、健身器材的制作方法

1.本实用新型涉及磁粉阻尼器技术领域，具体涉及一种多用途数字阻力装置、阻尼结构、健身器材。


背景技术：

2.目前的用于力量训练的健身器材中，通常会采用阻力的方式来实现力量训练。如现有的力量训练器械的阻力以强磁铁产生的磁阻力为主，其主要以移动磁铁与动轮铝环的相对位置来调节阻力，加上距离伺服系统组成，还有用电机的阻力系统，由于结构的限制，控制精度差，成本高，前者还与铝环（车轮）的速度成正比，即脚踩的速度越快，阻力越大，无法做成数字阻力精准控制。也有采用磁粉阻尼器的方式，可提高控制精度，但是目前的磁粉阻尼器存在结构复杂、成本较高、难以普及以及磁粉容易泄漏的问题。
3.因此，亟待一种能够显著提高控制精度、降低成本且磁粉不容易泄漏的多用途数字阻力装置、阻尼结构、健身器材。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种多用途数字阻力装置、阻尼结构、健身器材。
5.为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用了以下技术方案：多用途数字阻力装置包括机芯轴、设于该机芯轴中间段的机芯圆片、与该机芯轴旋转连接的第一机体和第二机体以及与该机芯轴同轴旋转连接的惯性轮；
6.第一机体和第二机体分别设于机芯圆片的两侧，并通过密封圈合并形成密封腔，密封腔内设有磁粉，且机芯圆片位于该密封腔内；
7.密封腔外设有供线圈安装的线圈骨架，该线圈安装于该线圈骨架上，且该线圈骨架上设于用于封闭线圈的第三机体，该第三机体分别与第一机体和第二机体可拆卸连接；
8.第一机体和第二机体均通过轴承与机芯轴实现旋转连接，且所示密封圈分别对第一机体和第二机体连接处、第一机体与轴承的连接处以及第二机体与轴承的连接处进行密封。
9.工作原理及有益效果：1、与现有技术相比，本技术通过密封圈来营造了相对密封的环境，而且密封圈可以随着两个机体向机芯圆片方向细微偏移时而发生形变，阻尼越大密封效果越好，而且第三机体分别与第一机体和第二机体可拆卸连接，因此密封腔不会自行分开，只能够继续压紧产生阻尼力，从而彻底避免了磁粉泄漏的问题发生，保证了控制精度，因为一旦磁粉泄漏就会导致相同电流下磁力下降，从而导致控制精度下降，而且对于所有存在的缝隙处都进行密封圈密封，显著提高了密封性能，而且在第一机体第二机体对接处设有第一密封圈为了防止磁短路，增加通过机芯圆片的磁场强度；
10.2、与现有技术相比，本技术通过线圈通电来控制磁场，只需要控制电流大小即可控制磁场大小，而磁场所产生的力能够把机芯圆片与第一机体和第二机体吸引在一起，如
此当能够对机芯轴起到阻尼效果，该阻尼效果与所加的电流大小成正比，其阻力可以精准地由电流所控制，从面实现数字控制和智能控制，从而解决了现有技术中无法精确控制的问题，且精度高，无需复杂的机械结构，结构简单，成本低。
11.进一步地，密封圈包括设于第一机体和第二机体接缝处的第一密封圈，以及设于密封腔外的两个第二密封圈，其中一个第二密封圈设于第一机体与机芯轴的接触位置，另一个第二密封圈设于第二机体与机芯轴的接触位置。
12.进一步地，机芯圆片与第一机体，以及机芯圆片与第二机体之间的间隙均为0.5~2mm。
13.进一步地，第一机体和第二机体以及机芯圆片均通过电工纯铁制成。电工纯铁质地特别软，韧性特别大，电磁性能很好。作为电磁材料的，有高的感磁性的低的抗磁性。因此，非常适合用于本技术，尤其对于机芯圆片非常适合。
14.进一步地，每个轴承均通过弹性挡圈限定径向自由度。
15.进一步地，线圈的漆包线线径0.12~0.44mm，圈数为500~2500圈。
16.进一步地，机芯轴靠近第一机体的一端伸出第一机体外，且该机芯轴伸出第一机体外的部分设有阻力皮带轮。如此能够通过阻力皮带轮作为传动部件与健身器材连接。
17.一种用于力量训练型健身器材的阻尼结构，包括上述的多用途数字阻力装置、皮带轮、配比轮及连接多用途数字阻力装置的阻力皮带轮、皮带轮以及配比轮的皮带
18.一种健身器材，包括上述的一种用于力量训练型健身器材的阻尼结构。
19.进一步地，该健身器材至少包括动感单车、椭圆机、划船机及综合训练器。
附图说明
20.图1是本实用新型多用途数字阻力装置的内部结构图；
21.图2是本实用新型线圈骨架与线圈安装示意图；
22.图3是多用途数字阻力装置应用于动感单车的示意图；
23.图4是多用途数字阻力装置应用于椭圆机的示意图；
24.图5是多用途数字阻力装置应用于一种划船机的示意图；
25.图6是多用途数字阻力装置应用于另一种划船机的示意图；
26.图7是多用途数字阻力装置应用于一种力量训练器械的示意图；
27.图8是多用途数字阻力装置应用于另一种力量训练器械的示意图。
28.图中，1、弹性挡圈；2、第二密封圈；4、z型十字槽沉头螺钉；6、轴承；8、惯性轮；9、第一机体；10、第二机体；11、第三机体；121、机芯轴；122、机芯圆片；13、第一密封圈；14、线圈骨架；15、阻力皮带轮；16、线圈；17、密封腔；d1、多用途数字阻力装置；d2、配比轮；d3、皮带轮。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
31.实施例1，
32.如图1-2所示，本多用途数字阻力装置d1包括机芯轴121、设于该机芯轴121中间段的机芯圆片122、与该机芯轴121旋转连接的第一机体9和第二机体10以及与该机芯轴121同轴旋转连接的惯性轮8。其中，第一机体9和第二机体10均通过轴承6与机芯轴121实现旋转连接，且每个该轴承6均通过弹性挡圈1限定径向自由度。由于第一机体9和第二机体10与机芯轴121之间通过安装轴承6来实现旋转连接，因此只要通过弹性挡圈1限定轴承6的径向自由度，再通过第二密封圈2对轴承6与机芯轴121以及轴承6与第一机体9和第二机体10的间隙进行阻挡密封，如此可以显著提高密封性能。惯性轮8内侧有方键由十字槽盘头螺钉锁紧在机芯轴121上。
33.具体地，第一机体9和第二机体10分别设于机芯圆片122的两侧，并通过密封圈合并形成密封腔17，密封腔17内设有磁粉，且机芯圆片122位于该密封腔17内，其中，密封圈包括设于第一机体9和第二机体10接缝处的第一密封圈13，以及设于密封腔17外的两个第二密封圈2，其中一个第二密封圈2设于第一机体9与机芯轴121的接触位置，另一个第二密封圈2设于第二机体10与机芯轴121的接触位置。对于所有存在的缝隙处都进行密封圈密封，显著提高了密封性能。其中，在第一机体9第二机体10对接处设有第一密封圈13为了防止磁短路，增加通过机芯圆片122的磁场强度。
34.在本实施例中相关零件尺寸与材质：
35.机芯圆片122厚度2~5mm，直径30~100mm，材质：电工纯铁；
36.机芯轴121直径5~20mm，总长50~150mm，材质：45#钢；
37.第一机体9直径60~150mm，材质：电工纯铁；
38.第二机体10直径60~150mm，材质：电工纯铁；
39.线圈16的漆包线线径0.12~0.44mm，圈数：500~2500圈；
40.机芯圆片122与第一机体9以及第二机体10之间的间隙：0.5~2.0mm；
41.轴承6为深沟球轴承。
42.电工纯铁质地特别软，韧性特别大，电磁性能很好。作为电磁材料的，有高的感磁性的低的抗磁性。因此，非常适合用于本技术，尤其对于机芯圆片122非常适合。
43.具体地，密封腔17外设有供线圈16安装的线圈骨架14，该线圈16卷绕安装于该线圈骨架14上，且该线圈骨架14上设于用于封闭线圈16的第三机体11，第一机体9、第三机体11及第二机体10各用3颗z型十字槽沉头螺钉4锁紧，机芯轴121上装有阻力皮带轮15，阻力皮带轮15内则有方键由十字槽盘头螺钉锁紧。
44.实施例2，
45.一种健身器材，将上述的多用途数字阻力装置d1作为阻尼器，还包括控制器以及与该控制器通信连接的人体运动信息获取单元，该控制器与阻尼器的单片机通信连接，且该控制器通过人体运动信息获取单元获取人体的心率、血氧数据计算出锻炼者的状态并依
据该状态来调节脉宽调制电路的输出电流大小，以调节力矩。将本技术的多用途数字阻力装置d1作为健身器材的阻尼器，可以通过控制器获取人体运动信息获取单元的数据，获取人体的心率、血氧等数据，从而可以针对人体运动状态来调节阻尼大小，如此实现智能调节。其中，人体运动信息获取单元可以是常见的手环/手表、血氧传感器、心率传感器等可以获取人体特征的传感器或设备。
46.实施例3，
47.如图3所示，将实施例1和2应用于动感单车。当动感单车踏脚用力后，皮带轮d3会带动配比轮d2转动，配比轮d2带动多用途数字阻力装置d1的阻力皮带轮15转动，此时动感单车踏脚阻力由阻力皮带轮15所决定，同上述，阻力皮带轮15的阻力由所加的脉宽调制电流大小所决定，脉宽调制电流由电子数字控制，因此就可以精准地模拟路况，实现起步，平路，小上坡，中上坡，陡坡，下坡等等场景，仿真骑行。进一步地在运动锻炼时可以根据锻炼者的心率、血氧数据，计算出锻炼者的状态，如果发现过量运动，就会在提示的同时减少力矩，如果发现运动量不足，就会在提示的同时进行增加力矩，从而达到最佳的运动锻炼效果。实现数字化ai智能控制。
48.实施例4，
49.如图4所示，将实施例1和2应用于椭圆机，当椭圆机踏脚及手臂用力后，皮带轮d3会带动配比轮d2转动，配比轮d2带动多用途数字阻力装置d1的阻力皮带轮15转动，此时椭圆机踏脚及手臂阻力由阻力皮带轮15所决定，同上述，阻力皮带轮15的阻力由所加的脉宽调制电流大小所决定，脉宽调制电流由电子数字控制，因此就可以精准地设置预备轻载状态，过渡至中等加载状态，再过渡至高强度加载状态，再过渡至轻载状态，结束运动。进一步地在运动锻炼时可以根据锻炼者的心率、血氧数据，计算出锻炼者的状态，如果发现过量运动，就会在提示的同时减少力矩，如果发现运动量不足，就会在提示的同时进行增加力矩，从而达到最佳的运动锻炼效果。实现数字化ai智能控制。
50.实施例5，
51.如图5和图6所示，将实施例1和2应用于划船机，当划船机踏脚及手臂用力后，皮带轮d3会带动配比轮d2转动，配比轮d2带动多用途数字阻力装置d1的阻力皮带轮15转动，此时划船机踏脚及手臂阻力由阻力皮带轮15所决定，同上述，阻力皮带轮15的阻力由所加的脉宽调制电流大小所决定，脉宽调制电流由电子数字控制，因此就可以精准地设置预备轻载状态，过渡至中等加载状态，再过渡至高强度加载状态，再过渡至轻载状态，结束运动。进一步地在运动锻炼时可以根据锻炼者的心率、血氧数据，计算出锻炼者的状态，如果发现过量运动，就会在提示的同时减少力矩，如果发现运动量不足，就会在提示的同时进行增加力矩，从而达到最佳的运动锻炼效果。实现数字化ai智能控制。
52.实施例6，
53.如图7和图8所示，将实施例1和2应用于健身房常见的力量训练器械，当力量训练器械进行运动，腿部、腰部及手臂用力后，皮带轮d3会带动配比轮d2转动，配比轮d2带动多用途数字阻力装置d1的阻力皮带轮15转动，此时力量训练器械腿部、腰部及手臂阻力由阻力皮带轮15所决定，同上述，阻力皮带轮15的阻力由所加的脉宽调制电流大小所决定，脉宽调制电流由电子数字控制，因此就可以精准地设置预备轻载状态，过渡至中等加载状态，再过渡至高强度加载状态，再过渡至轻载状态，结束运动。进一步地在运动锻炼时可以根据锻
炼者的心率、血氧数据，计算出锻炼者的状态，如果发现过量运动，就会在提示的同时减少力矩，如果发现运动量不足，就会在提示的同时进行增加力矩，从而达到最佳的运动锻炼效果。实现数字化ai智能控制。
54.上述实施例3-6中，均采用皮带轮d3、配比轮d2以及多用途数字阻力装置d1通过皮带连接在一起的阻尼结构，起到调节阻尼的效果。当然不仅限于这些健身器材，还可以是其他产品上。
55.本实用新型未详述部分为现有技术，故本实用新型未对其进行详述。
56.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
57.尽管本文较多地使用了弹性挡圈1、第二密封圈2、z型十字槽沉头螺钉4、轴承6、惯性轮8、第一机体9、第二机体10、第三机体11、机芯轴121、机芯圆片122、第一密封圈13、线圈骨架14、阻力皮带轮15、线圈16、密封腔17、多用途数字阻力装置d1、配比轮d2、皮带轮d3、第一电阻r1、第二电阻r2、三极管q1、稳压二极管q2、第三电阻r3、第四电阻r4、电源vdd等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
58.本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。