一种基于运动频率感应的训练单车运动防护系统的制作方法

本发明涉及运动器械领域，尤其涉及一种基于运动频率感应的训练单车运动防护系统。

背景技术：

一般在健身房或者家里使用的骑行用训练单车，都是采用人主动骑行的方式进行锻炼。这样的方式可以让人足不出户就完成体育锻炼。但是实现中会出现锻炼者没有很强大的毅力坚持锻炼，踩过几次单车觉得累就不再骑了，起不到锻炼健身的效果，训练单车也变成了摆设。如果可以给现有的单车加上被动骑行的功能，锻炼者在主动踩踏疲劳后，仍可以依靠单车被动的带动完成锻炼，维持一定心率和神经肌肉兴奋性，也是一种比较有效率，提高锻炼效果，保证锻炼强度的方式。在被动骑行的过程中，对锻炼者进行有效的防护也是相当有必要的，来避免运动器械对身体造成损伤。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种便于制造、便于设置、有利于保证和调整锻炼者锻炼强度、便于锻炼者自主锻炼并有效受到保护防止受伤的基于运动频率感应的训练单车运动防护系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种基于运动频率感应的训练单车运动防护系统，包括单车本体和频率调控箱，单车本体包括底座、支架、车轮、踏板、坐垫和把手，支架设置在底座上，车轮包括踏板轮和从动轮，踏板轮和从动轮可转动的设置在支架上，踏板轮和从动轮通过皮带连接联动，踏板轮上设置踏板，坐垫和把手均设置在支架上，坐垫位于踏板轮上方，把手位于从动轮上方，从动轮的侧边设置有一从动齿轮；频率调控箱设置于底座上并位于从动轮的侧边，频率调控箱包括箱体、推动气缸、档位内齿轮组、档位外齿轮组、调档杆组、电机和输出齿轮，推动气缸可旋转的设置在箱体内，推动气缸的推动杆上套设档位内齿轮组，档位内齿轮组具有磁性，档位内齿轮组包括从上至下由小到大排列的若干档位内齿轮，若干档位内齿轮由磁性吸引成为一体，最上部的档位内齿轮与推动杆固定设置并上端平齐，档位外齿轮组放置于箱体内形成的环形平台处，档位外齿轮组包括从上至下由小到大排列的若干档位外齿轮，若干档位外齿轮小的套在大的中，所有档位外齿轮的上表面平齐，档位外齿轮的截面呈“[”形并且具有内环齿和外环齿，内环齿所在的内环尺寸从上至下依次增大并与档位内齿轮一一相对应，调档杆组设置于箱体的侧壁上，输出齿轮可旋转的设置在箱体上部并与推动杆同轴心设置，电机设置在箱体的上部侧边并连接有传动齿；在使用时调节调档杆组中的某一根阻挡某一个档位内齿轮的外侧，该档位内齿轮之上未被阻挡的档位内齿轮由推动气缸带动上升，上升的档位内齿轮与匹配的档位外齿轮配合并带动档位外齿轮上升抵在输出齿轮下表面，输出齿轮与档位外齿轮组通过粗糙的表面摩擦传动，电机通过滑轨移动至传动齿与档位外齿轮配合传动，输出齿轮上表面的轮齿与从动齿轮配合；箱体上设置有检测输出齿轮转速的第一转速传感器和检测档位外齿轮组转速的第二转速传感器，当第一转速传感器检测的转速小于第二转速传感器检测的转速的一半时，电机在滑轨上往回滑解除传动齿与档位外齿轮的传动；底座设置有斜台，斜台上设置有斜轨，箱体可滑动与斜轨配合设置在斜台上，斜台上端的侧面设置限制箱体上滑的定位面，斜台的斜轨上设置可滑动的滑动块，滑动块抵在箱体相对定位面的另一侧，坐垫铰接在支架上，支架上还设置有触发开关，触发开关位于坐垫后部的下方，触发开关与滑动块信号连接，当坐垫向后旋转压到触发开关，触发滑动块向下滑动，箱体下滑令输出齿轮和从动齿轮相分离。

作为一种改进，推动杆上设置有若干定位柱，定位柱配合一弹簧设置于活动槽中并由一挡盖安装限位，定位柱的球面端从挡盖的中部的开口伸出，定位柱与档位内齿轮上的定位孔相卡配合。

作为一种改进，把手上设置有与推动气缸、调档杆组、电机相电连接的控制开关。

作为一种改进，档位内齿轮的外齿与档位外齿轮相配合的内环齿均为锥形齿轮，该锥形齿轮上小下大。

作为一种改进，推动杆上还套设有具有磁性的底轮，底轮位于档位内齿轮组的下端且直径大于最大的档位内齿轮；当调档杆组未阻挡档位内齿轮组和底轮时，档位内齿轮组和底轮一齐上升，档位内齿轮和档位外齿轮一一对应配合，底轮从下部拖住最下部的档位外齿轮；当调档杆组阻挡底轮或任一档位内齿轮时，未被阻挡的档位内齿轮上升与档位外齿轮配合，最下层的档位内齿轮不带动对应的档位外齿轮仅拖住上一层的档位外齿轮。

作为一种改进，调档杆组包括若干调档杆，调档杆包括直杆和设置在直杆一端的半圆弧杆，直杆的中部设置转轴，从上到下排列的推动杆上的半圆弧杆的半径从小到大设置。

本发明达到的有益效果是：给单车本体设置了频率调控箱，锻炼者可以变自动骑行为电机带动的被动骑行，供懒惰或者难以坚持骑车锻炼的人一种强制的运动方式，或者给锻炼的人稳定的运动频率进行锻炼，提高运动锻炼的效果；采用多组不同直径的档位内齿轮和档位外齿轮，由调档杆组控制档位内齿轮的数量，对应的带动相同数量的档位外齿轮工作，档位外齿轮与输出齿轮配合输出，外层的档位外齿轮因选择的直径不同，被电机驱动时传动齿和档位外齿轮的齿数比不同可以对车轮输出不同的速度，实现运动频率调控，令锻炼者根据运动强度调整速度，适应不同人群使用和锻炼需要。通过粗糙的表面摩擦传动，在起到传动效果的同时；当锻炼者因劳累跟不上车轮的运动节拍时，锻炼者可施力停止踏板，当施加的力大于输出齿轮与档位外齿轮组之间的摩擦力时，档位外齿轮组继续旋转不能够带动输出齿轮，即实现了锻炼者运动的暂停，保护锻炼者不发生抽筋、拉伤等运动损伤。通过转速传感器控制电机解除驱动状态，一方面可以降低锻炼者持续施力控制踏板所带来的安全隐患，具体是可能造成的肌肉拉伤、抽筋等伤病，另一方面避免零部件之间长时间的抵抗磨损，延长零部件的使用寿命。通过铰接的坐垫与触发开关配合，锻炼者在运动时手抓把手身体前倾，坐垫适应性的向前，当锻炼者觉得运动量过大身体开始负荷时可以向后靠驱动坐垫旋转去按下触发开关令箱体下移解除输出齿轮与从动齿轮的传动，实现被动带动运动的暂停。起到了机械自动和人为启动的多方面的系统的防护效果，有利于保证锻炼者在运动过程中不易受伤，安全性更好。

附图说明

图1是本发明训练单车的停止状态结构示意图。

图2是本发明训练单车的工作状态结构示意图。

图3是本发明的频率调控箱停止状态结构示意图。

图4是本发明的频率调控箱工作状态结构示意图。

图5是本发明的档位内齿轮组和档位外齿轮组工作状态时配合的局部放大示意图一。

图6是本发明的档位内齿轮组和档位外齿轮组工作状态时配合的局部放大示意图二。

图7是本发明的调档杆组工作状态时的向视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。

如图1-7所示，本发明提供的基于运动频率感应的训练单车运动防护系统的实施例，该实施例包括单车本体1和频率调控箱2，单车本体1包括底座11、支架12、车轮13、踏板14、坐垫15和把手16，支架12设置在底座11上，车轮13包括踏板轮13a和从动轮13b，踏板轮13a和从动轮13b可转动的设置在支架12上，踏板轮13a和从动轮13b通过皮带17连接联动，踏板轮13a上设置踏板14，坐垫15和把手16均设置在支架12上，坐垫15位于踏板轮13a上方，把手16位于从动轮13b上方，从动轮13b的侧边设置有一从动齿轮13c；频率调控箱2设置于底座11上并位于从动轮13b的侧边，频率调控箱2包括箱体21、推动气缸22、档位内齿轮组23、档位外齿轮组24、调档杆组25、电机26和输出齿轮27，推动气缸22可旋转的设置在箱体21内，推动气缸22的推动杆22a上套设档位内齿轮组23，档位内齿轮组23具有磁性，档位内齿轮组23包括从上至下由小到大排列的若干档位内齿轮23a，若干档位内齿轮23a由磁性吸引成为一体，最上部的档位内齿轮23a与推动杆22a固定设置并上端平齐，档位外齿轮组24放置于箱体21内形成的环形平台21a处，档位外齿轮组24包括从上至下由小到大排列的若干档位外齿轮24a，若干档位外齿轮24a小的套在大的中，所有档位外齿轮24a的上表面平齐，档位外齿轮24a的截面呈“[”形并且具有内环齿24b和外环齿24c，内环齿24b所在的内环尺寸从上至下依次增大并与档位内齿轮23a一一相对应，调档杆组25设置于箱体21的侧壁上，输出齿轮27可旋转的设置在箱体21上部并与推动杆22a同轴心设置，电机26设置在箱体21的上部侧边并连接有传动齿26a；在使用时调节调档杆组25中的某一根阻挡某一个档位内齿轮23a的外侧，该档位内齿轮23a之上未被阻挡的档位内齿轮23a由推动气缸22带动上升，上升的档位内齿轮23a与匹配的档位外齿轮24a配合并带动档位外齿轮24a上升抵在输出齿轮27下表面，输出齿轮27与档位外齿轮组24通过粗糙的表面摩擦传动，电机26通过滑轨26b移动至传动齿26a与档位外齿轮24a配合传动，输出齿轮27上表面的轮齿与从动齿轮13c配合；箱体21上设置有检测输出齿轮27转速的第一转速传感器41和检测档位外齿轮组24转速的第二转速传感器42，当第一转速传感器41检测的转速小于第二转速传感器42检测的转速的一半时，电机26在滑轨26b上往回滑解除传动齿26a与档位外齿轮24a的传动；底座11设置有斜台91，斜台91上设置有斜轨，箱体21可滑动与斜轨配合设置在斜台91上，斜台91上端的侧面设置限制箱体21上滑的定位面92，斜台91的斜轨上设置可滑动的滑动块93，滑动块93抵在箱体21相对定位面92的另一侧，坐垫15铰接在支架12上，支架12上还设置有触发开关3，触发开关3位于坐垫15后部的下方，触发开关3与滑动块93信号连接，当坐垫15向后旋转压到触发开关3，触发滑动块93向下滑动，箱体21下滑令输出齿轮27和从动齿轮13c相分离。本发明单车本体1的各部件为平常的健身训练单车结构，锻炼者在不连接频率调控箱2时可以作为一般的主动骑行用；在从动轮13b和从动齿轮13c处连接上频率调控箱2可以接入外动力进行被动的骑行，实现强制和定强度的锻炼效果。本发明通过多组档位内齿轮23a和档位外齿轮24a的配合实现了不同强度和速度的档位切换，供锻炼者选择使用。若干档位内齿轮23a通过磁性相互吸引成为一体，最上部的档位内齿轮23a位于推动杆22a的端部并与推动杆22a加工成一体，作为基础齿轮，下部的档位内齿轮23a吸在其上，档位内齿轮23a均套设在推动杆22a上，在推动气缸22启动时推动杆22a带动档位内齿轮23a上升，若干档位内齿轮23a均因磁性定位在推动杆22a的端部；锻炼者可以预先调整调档杆组25，其中的调档杆25a具有不同的规格大小，在选择操作某一根调档杆25a阻挡相对应的档位内齿轮23a时，该对应的档位内齿轮23a及其下方的档位内齿轮23a均会因为被阻挡而与上方的档位内齿轮23a脱离，上方的档位内齿轮23a继续活动到达档位外齿轮24a处，对应的档位外齿轮24a会被档位内齿轮23a带动一起上升至输出齿轮27处；到位后位于侧边的电机26在滑轨26b上活动至传动齿26a和档位外齿轮24a配合，电机26工作能够进行传动，输出齿轮27可以带动从动齿轮13c及从动轮13b一起转动，实现了动力的输出，锻炼者脚踏踏板轮13a处的踏板14，可以被动的随动力骑行，起到强制锻炼和定强度锻炼的效果；并且因采用多组不同直径的档位内齿轮23a和档位外齿轮24a，由调档杆组25控制档位内齿轮23a的数量，对应的带动相同数量的档位外齿轮24a工作，外层的档位外齿轮24a因选择的直径不同，被电机26驱动时传动齿26a和档位外齿轮24a的齿数比不同可以对车轮13输出不同的速度，实现运动频率调控，令锻炼者根据运动强度调整速度，适应不同人群使用和锻炼需要。通过粗糙的表面摩擦传动，在起到传动效果的同时；当锻炼者因劳累跟不上车轮13的运动节拍时，若腿脚持续的跟随踏板14运动容易引起抽筋、拉伤等运动损伤，这时锻炼者就可施力停止踏板14，当施加的力大于输出齿轮27与档位外齿轮组24之间的摩擦力时，档位外齿轮组24就会克服与输出齿轮27的摩擦力继续旋转，而不能够带动输出齿轮27，即实现了锻炼者运动的暂停。在不同档位运行时，档位外齿轮24a的数量不同，增加的档位外齿轮24a增加了与输出齿轮27的接触面积，摩擦力也会增加。因此在最高速的档位下，为单独的最小的档位外齿轮24a与输出齿轮27配合，其摩擦力小，便于锻炼者对踏板14施力克服输出齿轮27和档位外齿轮24a之间的摩擦力，避免高速损伤；而低速档位就是逐渐增加档位外齿轮24a，本身转速低了，所要求克服的摩擦力要求更大，设计人性化，且有利于控制各转速时的运动安全性和稳定性。在正常运行的情况下，输出齿轮27和档位外齿轮组24是同步旋转的，第一转速传感器41和第二转速传感器42的转速相同；当锻炼者开始出现疲态时，其跟不上被动的转速之后，可以对踏板14施力令车轮13停止转动，当施力大于输出齿轮27和档位外齿轮组24之间的摩擦力时可以减缓车轮13的转速，即与车轮13配合联动的输出齿轮27的转速下降，当第一转速传感器41检测的转速小于第二转速传感器42检测的转速的一半时，可以反馈给电机26的控制单元，控制电机26沿滑轨26b往回滑动解除传动，一方面可以降低锻炼者持续施力控制踏板14所带来的安全隐患，具体是可能造成的肌肉拉伤、抽筋等伤病，另一方面避免零部件之间长时间的抵抗磨损，延长零部件的使用寿命。设置在底座11上具体的结构，即箱体21被定位在斜台91的斜轨上，通过操作滑动块93，令箱体21可以下滑，使输出齿轮27和从动齿轮13c分离，从而训练单车可以具有原始的主动骑行的功能；当滑动块93和定位面92稳定定位箱体21时，保证输出齿轮27和从动齿轮13c良好啮合配合，完善了训练单车主动和被动锻炼的切换功能。另一方面通过铰接的坐垫15与触发开关3配合，锻炼者在运动时手抓把手16身体前倾，坐垫15适应性的向前；当锻炼者觉得运动量过大身体开始负荷时可以向后靠驱动坐垫15旋转去按下触发开关3，触发开关3反馈信号到滑动块93，滑动块93下滑令箱体下移解除输出齿轮27与从动齿轮13c的传动，实现被动带动运动的暂停，起到了机械自动和人为启动的多方面的系统的防护效果，有利于保证锻炼者在运动过程中不易受伤，安全性更好。

作为一种改进的具体实施方式，推动杆22a上设置有若干定位柱51，定位柱51配合一弹簧52设置于活动槽53中并由一挡盖54安装限位，定位柱51的球面端从挡盖54的中部的开口伸出，定位柱51与档位内齿轮23a上的定位孔55相卡配合。以上结构提高了档位内齿轮23a在推动杆22a上定位传动的稳定性，若干档位内齿轮23a通过磁力成为一体稳定在推动杆22a端部，配合上定位柱51卡在定位孔55处，可以有效定位档位内齿轮23a，令档位内齿轮23a与档位外齿轮24a的配合定稳定，档位外齿轮24a更好的与上方的输出齿轮27、侧方的传动齿26a接触配合。在调档杆25a挡住下方档位内齿轮23a时，定位柱51的球面端会被顶入活动槽53从而可以解除锁定，推动杆22a收回时可通过推动气缸22的收回力卡回档位内齿轮23a，弹簧52提供定位柱51向外的推力，挡盖54为可拆卸结构，便于对使用较久磨损严重的定位柱51进行单独的更换，延长频率调控箱2的使用寿命，保证传动效果。

作为一种改进的具体实施方式，把手16上设置有与推动气缸22、调档杆组25、电机26相电连接的控制开关8。作为一种改进的具体实施方式，把手16上设置有与推动气缸22、调档杆组25、电机26相电连接的控制开关8。为了提高锻炼者对训练单车控制的灵活程度，将个部分重要的机构设置控制开关8，锻炼者可以在把手16上有效控制频率调控箱2的启停以及档位。

作为一种改进的具体实施方式，档位内齿轮23a的外齿与档位外齿轮24a相配合的内环齿24b均为锥形齿轮，该锥形齿轮上小下大。如图6所示，采用上小下大的锥形齿轮实现档位内齿轮23a对档位外齿轮24a的向上支撑，档位内齿轮23a可以带动对应的档位外齿轮24a上升配合、旋转联动，推动气缸22可旋转的设置在箱体21内，可以为下部转盘的类似结构上，随档位内齿轮23a一同旋转。

作为一种改进的具体实施方式，推动杆22a上还套设有具有磁性的底轮6，底轮6位于档位内齿轮组23的下端且直径大于最大的档位内齿轮23a；当调档杆组25未阻挡档位内齿轮组23和底轮6时，档位内齿轮组23和底轮6一齐上升，档位内齿轮23a和档位外齿轮24a一一对应配合，底轮6从下部拖住最下部的档位外齿轮24a；当调档杆组25阻挡底轮6或任一档位内齿轮23a时，未被阻挡的档位内齿轮23a上升与档位外齿轮24a配合，最下层的档位内齿轮23a不带动对应的档位外齿轮24a仅拖住上一层的档位外齿轮24a。如图5所示，为上述最下层的档位内齿轮23a不带动对应的档位外齿轮24a仅拖住上一层的档位外齿轮24a的实施方式，该种方式依靠多一层的档位内齿轮23a对上一层的档位外齿轮24a进行支撑稳定，令档位外齿轮24a与上方输出齿轮27、侧方传动齿26a的配合更稳定不偏移，确保零部件的高效配合使用，保证使用寿命。而当所有档位内齿轮23a均上升时，设置磁性的底轮6作为最底部的支撑结构支撑最下层的档位外齿轮24a，该档位外齿轮24a上也可设置定位柱51和定位孔55的结构进行加固稳定。

作为一种改进的具体实施方式，调档杆组25包括若干调档杆25a，调档杆25a包括直杆71和设置在直杆71一端的半圆弧杆72，直杆71的中部设置转轴73，从上到下排列的推动杆22a上的半圆弧杆72的半径从小到大设置。若干调档杆25a采用简单的上下排列设计，并绕一根转轴73旋转，锻炼者可以手动进行操作调档杆25a，也可接电动实现外接的开关控制。直杆71的一端伸出箱体21供手动操作，另一端连接半圆弧杆72，半圆弧杆72可以挡住直径大的档位内齿轮23a而供直径小的顺利通过，起到良好控制调档的效果，各层的调档杆25a不会相互影响，档位会因最上层的调档杆25a的阻挡而确定。