一种差动轮系与电机组合的阻力装置和健身器材的制作方法

1.本实用新型涉及健身器材技术领域，具体而言，涉及一种差动轮系与电机组合的阻力装置和健身器材。


背景技术：

2.目前，健身器材行业内常常需要用到阻力系统，比如在市面上健身器材领域力量训练类型的器材在阻力系统上多采用定额重量块(如杠铃片)的增加或减少进行阻力的调节，而在动感单车细分领域内，多采用磁控进行阻力的调节，但是阻力系统采用定额重量块的增减进行阻力调节的无法进行无级调阻且需要手工进行调节，不够方便智能；而磁控阻力调节系统的结构比较复杂，且飞轮容易发热，使得磁力减小，导致阻力不稳定。
3.需要提到的是，公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种差动轮系与电机组合的阻力装置和健身器材，以解决上述问题。
5.本实用新型采用了如下方案：
6.本技术提供了一种差动轮系与电机组合的阻力装置，包括：外载荷输入轴、差动轮系、电机齿轮、动态扭矩传感器、控制装置和电机，其中，所述外载荷输入轴连接所述差动轮系的第一自由端；所述电机齿轮设置于所述电机的转轴上，且连接所述差动轮系的第二自由端；所述动态扭矩传感器设置于所述外载荷输入轴上，且电连接所述控制装置，用于检测所述外载荷输入轴的扭矩；所述控制装置连接所述电机，其配置为能调节所述电机的扭矩使其大于所述外载荷输入轴的扭矩。
7.进一步地，所述差动轮系包括中心轮、太阳轮和行星轮，所述行星轮连接所述中心轮和所述太阳轮的内齿轮；所述外载荷输入轴连接所述中心轮，所述电机齿轮连接所述太阳轮的外齿轮。
8.进一步地，所述行星轮设置三个，绕所述中心轮的外侧均匀分布。
9.进一步地，所述太阳轮包括内齿轮、外齿轮和轮架，所述内齿轮和外齿轮固定于轮架上，所述轮架与所述外载荷输入轴同轴。
10.进一步地，所述外载荷输入轴上设置有止推螺母，所述止推螺母设置于所述行星轮架的远离所述太阳轮架的一侧。
11.进一步地，所述差动轮系与所述电机的外围设置有密闭的壳体。
12.进一步地，所述外载荷输入轴与所述中心轮之间通过键连接。
13.进一步地，所述电机的转轴与所述外载荷输入轴平行设置。
14.本实用新型还提供了一种健身器材，包括上述任一所述的差动轮系与电机组合的
阻力装置。
15.通过采用上述技术方案，本实用新型可以取得以下技术效果：本实用新型可通过控制电机转动，将外载荷输入轴与电机转动合成行星轮的运动，进行扭矩调节，从而提供阻力。通过该方案优化了阻力调节和供给方式，方便阻力的调节，整体结构简单，且更加智能化。
16.根据下文对示例性实施例的描述(参考随附附图)，本实用新型的其他特征将变得显而易见。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
18.图1是本实用新型实施例一种健身器材的差动轮系与电机组合的阻力装置的结构示意图；
19.图2是本实用新型实施例一种健身器材的差动轮系与电机组合的阻力装置的剖面结构示意图；
20.图3是本实用新型实施例一种健身器材的差动轮系与电机组合的阻力装置的爆炸结构示意图；
21.图4是本实用新型实施例一种健身器材的差动轮系与电机组合的阻力装置的另一爆炸结构示意图；
22.图5是本实用新型实施例一种健身器材的差动轮系与电机组合的阻力装置的行星轮受力分析示意图；
23.图标：外壳10、支撑板11、外罩12、第一立柱13、第二立柱14、外载荷输入轴20、差动轮系30、中心轮31、太阳轮32、太阳轮架33、行星轮34、行星轮架35、电机齿轮40、动态扭矩传感器50、电机60、止推螺母70。
具体实施方式
24.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
27.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.实施例
30.结合图1至图5所示，本实施例提供了一种健身器材，包括一种差动轮系与电机组合的阻力装置。所述差动轮系与电机组合的阻力装置，包括：外载荷输入轴20、差动轮系30、电机齿轮40、动态扭矩传感器50、控制装置和电机60，其中，所述外载荷输入轴20连接所述差动轮系30的第一自由端；所述电机齿轮40设置于所述电机60的转轴上，且连接所述差动轮系30的第二自由端；所述动态扭矩传感器50设置于所述外载荷输入轴20上，且电连接所述控制装置，用于检测所述外载荷输入轴20的扭矩；所述控制装置连接所述电机60，其配置为能调节所述电机60的扭矩使其大于所述外载荷输入轴20的扭矩。
31.在本实施例中，这里的健身器材可以是力量训练类型的器材或者动感单车类型的器材，包括其他需要用到阻力调节装置的健身器材。例如这里可以通过脚踏板或者通过皮带连接至所述外载荷输入轴20。
32.结合图2至图4所示，所述差动轮系30与电机60组合的阻力装置包括外壳10和内部的阻力装置，所述外壳10包括两块支撑板11和外罩12，所述外罩12锁紧在两块支撑板11上，使外壳10形成一个密闭的腔室。两个所述支撑板11上设置安装所述外载荷输入轴20的安装孔，所述安装孔上均设置有转动轴承，用于安装外载荷输入轴20。支撑板11的内部还设置有若干第一立柱13，用于使连接两个所述支撑板11，使外壳10更加稳固。其中一个所述支撑板11上设置有若干个第二立柱14，用于固定电机60。所述支撑板11上有安装位，可将该装置安装于车架或者其他健身器材上。
33.所述差动轮系30包括中心轮31、太阳轮32和行星轮34，所述行星轮34连接所述中心轮31和所述太阳轮32的内齿轮；所述外载荷输入轴20连接所述中心轮31，所述电机齿轮40连接所述太阳轮32的外齿轮。在这里所述行星轮34设置三个，绕所述中心轮31的外侧均匀分布，即每个行星轮34间隔120
°
设置；所述行星轮34通过行星轮架35连接，且在行星轮34
与行星轮架35之间设置有转动轴承，所述行星轮架35通过转动轴承固定设置于所述外载荷输入轴20上。在差动轮系30中，包括有第一自由端和第二自由端，所述第一自由端用于连接外载荷输入轴20，所述第二自由端用于连接电机60。对行星轮34进行受力分析，其中f0表示由电机60通过内外齿轮传递作用于行星轮34产生的力，f1表示外载荷输入轴20通过键、中心轮31传递作用于行星轮34产生的力；则，当动态扭矩传感器50检测到外载荷输入轴20的扭矩与电机60所提供扭矩相等时(即f0＝f1)；控制装置再控制电机60增加扭矩，从而达到加阻的功能。
34.所述太阳轮32包括内齿轮、外齿轮和轮架，所述内齿轮和外齿轮固定于轮架上，所述轮架与所述外载荷输入轴20同轴；这里所述轮架通过转动轴承固定在所述外载荷输入轴20上，即所述太阳轮32可以绕着所述外载荷输入轴20转动。
35.所述中心轮31与所述外载荷输入轴20通过键连接，使得所述外载荷输入轴20转动时能驱动所述中心轮31转动，从而驱动所述行星轮34转动，再进一步驱动所述太阳轮32转动。
36.继续结合图2至图4所示，所述外载荷输入轴20上设置有动态扭矩传感器50，所述动态扭矩传感器50可以采用电感式或者金属电阻应变片式的扭矩传感器等，其能实时检测外载荷输入轴20的扭矩大小，并将该扭矩值数据传送至控制装置中。这里所述的控制装置可以为cpu或者mpu，能根据所述动态扭矩传感器50的扭矩值来控制所述电机60的扭矩，从而形成阻力，这里控制装置包括现有的常规判断程序或者软件系统，无需在此多加阐述。
37.所述电机60固定设置于所述支撑板11上，其通过第二立柱14固定。所述电机60的转轴上设置有电机齿轮40，所述电机齿轮40与所述太阳轮32的外齿轮啮合连接。这里所述电机齿轮40与所述转轴通过键连接。其中，所述转轴与所述外载荷输入轴20平行设置，增强传动的平稳性。
38.在优选实施例中，所述外载荷输入轴20上设置有止推螺母70，所述止推螺母70设置于所述行星轮架35的远离所述太阳轮架33的一侧，用于将所述行星轮架35限位在外载荷输入轴20上，防止行星模块与太阳轮32在轴上发生轴向窜动。
39.本实用新型的工作原理为：通过控制电机60转动，将外载荷输入轴20与电机60转动合成行星轮34的运动，进行扭矩调节即提供阻力。所述动态扭矩传感器50实时检测外载荷输入轴20的扭矩，反馈给控制器，进而控制电机60转动所提供的扭矩大小。
40.本实用新型可通过控制电机60转动，将外载荷输入轴20与电机60转动合成行星轮34的运动，进行扭矩调节，从而提供阻力。通过该方案优化了阻力调节和供给方式，方便阻力的调节，整体结构简单，且更加智能化。
41.在本实用新型中，采用差动轮系30将电机60转动与外载荷输入轴20的转动合成行星轮34的运动，通过电机60转动提供阻力，可以实现无级调节阻力；通过动态扭矩传感器50实时监测外载荷输入轴20的控制电机60转动，可以辅助电机60控制。
42.以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。