摩擦式功率車的製作方法
2023-05-23 23:58:51 1
摩擦式功率車的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種摩擦式功率車，包括車架和其上安裝的驅動輪、從動輪、摩擦負載輪、腳踏、上下前後位置可調的手把和鞍座以及加載裝置，腳踏與驅動輪同軸固定，驅動輪和從動輪分別為大、小同步帶輪，二者間採用同步帶傳動，所述從動輪和摩擦負載輪同軸相對固定安裝，所述加載裝置包括摩擦繩、過渡輪和配重單元，所述摩擦繩環繞所述摩擦負載輪和所述過渡輪並處於張緊狀態，所述摩擦繩在所述過渡輪上繞過的圈數為1-3圈，所述配重單元的上端固定連接在所述過渡輪的輪面上，下端懸空。本發明測試數據可靠、準確，可配套各類測試方案和健身負荷方案，可實現一車多用，可作為準確評價有氧工作能力、及早發現運動風險、指導科學健身的有效工具。
【專利說明】摩擦式功率車
【技術領域】
[0001]本發明涉及有氧工作能力測功儀，特別是一種摩擦式的功率車。
【背景技術】
[0002]隨著全民健身運動的開展，人們開始注重科學健身，了解自身的身體狀況如心肺耐力、身體做功能力並選擇合理的健身方式顯得尤為重要。特別是在當前青少年有氧工作能力普遍下降的趨勢下，如何正確評價青少年有氧工作能力，及早發現運動中的風險，保證青少年健康成長，顯得至關重要，功率自行車是實驗室常用的有氧工作能力測功儀，其具有負荷精確、測試過程中人體相對保持靜止，便於收集其他生理指標、運動形式安全等優點，可廣泛應用於全民健身運動中。
[0003]我國現有功率自行車以國外進口為主，配套測試方案較少，功能相對單一，負載施加不準確，因此測試誤差較大，結構設計不太適合中國人的體型，使用時有較大噪音，因此也不適合家庭使用。
【發明內容】
[0004]為了解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種摩擦式功率車，不僅測試數據可靠、準確，可配套各類測試方案和健身負荷方案，可實現一車多用，既可應用於高校、科研院所等作為測試評估的儀器用於國民體質與健康評價，也可應用於運動隊、健身機構、社區甚至家庭作為訓練設備，可作為準確評價有氧工作能力、及早發現運動風險、指導科學健身的有效工具。
[0005]本發明所採用的技術方案:
一種摩擦式功率車，包括車架，所述車架上安裝有驅動輪、從動輪、摩擦負載輪和腳踏，所述腳踏與所述驅動輪同軸相對固定，所述驅動輪和從動輪分別為大、小同步帶輪，二者間採用同步帶傳動，所述從動輪和摩擦負載輪傳動連接，所述摩擦負載輪設有摩擦負載。
[0006]所述從動輪和摩擦負載輪的傳動連接方式可以採用任意適宜的方式，其中一種優選方式為同軸相對固定安裝。
[0007]所述車架上還安裝有手把和鞍座，所述手把和鞍座作為待安裝件可採用上下前後可調的安裝結構連接於所述車架上。
[0008]所述上下前後可調的安裝結構優選為:待安裝件通過過渡件安裝到所述車架上，所述車架上設有供所述過渡件插接的插管，插管外壁一側設有可伸縮彈簧銷，所述過渡件上設有豎向排列的若干可插入所述可伸縮彈簧銷的插銷孔，所述過渡件的頂部設有直線延伸的滑軌，待安裝件底部設有與所述滑軌滑動配合的滑槽，所述待安裝件與所述過渡件通過螺紋緊固件聯接。
[0009]所述車架上還可以設有顯示儀表和用於向所述顯示儀表供電的內部電源和/或外部電源接入口。
[0010]對於前述任一種所述摩擦式功率車，所述摩擦負載為安裝在所述車架上的加載裝置，所述加載裝置可以包括摩擦繩、過渡輪和配重單元，所述摩擦繩環繞所述摩擦負載輪和所述過渡輪並處於張緊狀態，所述配重單元的上端固定連接在所述過渡輪的輪面上，下端懸空。
[0011]優選地，所述摩擦繩的兩個端頭均固定在所述過渡輪上，所述摩擦繩位於所述摩擦負載輪和所述過渡輪之間的一個繩段上可設有繩長調節裝置。
[0012]所述摩擦繩通過本身的張緊作用與所述摩擦負載輪的相應側面壓力接觸，由此當所述摩擦負載輪轉動或具有轉動趨勢時，形成對所述摩擦負載輪的摩擦阻力。通過調節張緊力的大小，就可以調節摩擦阻力的大小。
[0013]優選地，所述摩擦繩在所述過渡輪上繞過的圈數為1-3圈，所述張緊狀態是使所述配重單元與所述過渡輪的固定點保持在所述過渡輪的後部半個輪面範圍內的張緊程度所對應的張緊狀態。
[0014]所述配重單元可以包括單根吊杆和垂直於所述吊杆的水平託盤以及若干個重塊，所述吊杆的下端固定在所述託盤的中心，所述吊杆的下部呈圓柱形，上部呈在該圓柱面上平行切掉兩個相對側面的形狀，其橫截面的兩個側邊為平行直線，兩個端邊均為與這兩條平行直線相應端點連接的圓弧，所述重塊為左右對稱結構，中央設有能夠套在所述圓柱形上的圓孔，圓孔的一側設有貫通該圓孔和外部的矩形缺口，所述矩形缺口的寬度小於所述吊杆下部圓柱形直徑且大於所述吊杆上部兩平行側面之間的距離。
[0015]所述摩擦負載輪的輪緣表面優選設有負載槽，所述摩擦繩繞在所述摩擦負載輪上的部分位於所述負載槽中，所述配重單元的上端與所述過渡輪的固定連接方式為所述吊杆上端連接有一個橫向連接杆，所述橫向連接杆設有對稱的兩個連接帶，所述連接帶的下端與所述橫向連接杆的相對應端固定連接，上端固定連接在所述過渡輪的輪面的兩端上。
[0016]所述繩長調節裝置可以為下列任意一種結構:(I)所述繩長調節裝置包括位於摩擦負載輪和過渡輪之間的張緊輪，所述摩擦繩還繞過所述張緊輪，所述張緊輪可沿一滑道改變其與所述摩擦負載輪和過渡輪的距離，所述滑道固定在所述車架上；(2)所述繩長調節裝置包括相互螺紋連接的外螺紋套件和內螺紋套件，所述內螺紋套件的螺紋孔底部設有通孔，所述摩擦繩在所述繩長調節裝置處設有斷開的兩個繩接頭，一個繩接頭與所述外螺紋套件固定連接，另一個繩接頭穿過所述內螺紋套件的所述通孔且端頭打結從而固定在所述內螺紋套件中。
[0017]所述摩擦負載輪可以位於驅動輪的前方，相應地所述過渡輪位於所述摩擦負載輪的前上方，所述過渡輪軸向的一端設有第一擋塊，所述車架上對應設有第二擋塊，所述第一擋塊和第二擋塊的設計位置是隨著重塊的減少兩擋塊距離逐漸接近而在不放置重塊時兩擋塊剛好相抵靠的位置。
[0018]本發明的有益效果是:
1、通過對大樣本中國人的人體形態學測試數據如身高、坐高、腿長、臂長等的分析，得到適合中國人使用的功率自行車坐高、手柄高度及車長等外形設計參數，使得本發明尤其適合中國人及類似體型的人使用。功率車鞍座可以前後、上下移動，這樣可以縮小功率車整體的體積，便於搬運。
[0019]2、功率車轉動輪採用輪帶式結構，這樣可以降低噪音，便於家庭使用，特別重要的是，可以使啟動過程柔和、平穩，避免在負載過大時因啟動時的衝擊給人體特別是膝關節造成傷害。
[0020]3、加載裝置採用單杆結構，同時，在吊杆上部設置兩個豎直的平行平面，有利於加載重塊並且能夠保持配重的平衡，避免因配重不平衡或晃動造成負載力波動及車身整體晃動，重塊設置有裡端為圓孔通過矩形缺口徑向延伸到外部的卡槽，可以保證在測試過程中重塊不會滑落。
[0021 ] 4、功率車可以採用內部電源和/或外部交流電供電，取電方便，具有普遍適用性。
[0022]5、功率車顯示儀表採用大屏顯示，在顯示儀表顯示轉速、負荷、裡程等指標，進而還可以通過相應的通信技術和通信方式與其他電子設備進行通信和信號傳輸，例如可將人體佩戴的心率遙測帶無線通信，將心率測量數據顯示在顯示儀表上，方便功率車的使用者隨時了解自身狀況，也可以通過具有數據處理功能的檢測裝置自動進行數據採集、存儲和分析處理，實現對各種測試數據的綜合分析，從而有利於實現心肺功能測評、運動風險評估、無氧能力測試、最大攝氧量測試、健身負荷等多種測評方案的實現。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明的輪傳動部分結構示意圖；
圖2是本發明的鞍座部分結構示意圖；
圖3是本發明的加載裝置部分結構示意圖；
圖4是本發明的吊杆的一個實施例的結構示意圖；
圖5是本發明的重塊的一個實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]本發明公開了一種摩擦式功率車，如圖1所示，包括車架1，所述車架上安裝有驅動輪2、從動輪3、摩擦負載輪4和腳踏5，所述腳踏與所述驅動輪同軸相對固定，所述驅動輪和從動輪分別為大、小同步帶輪，齒數可分別是84和22，二者間採用同步帶傳動，所述從動輪和摩擦負載輪同軸相對固定安裝。腳踏的踏板上設有固定帶，便於腳部的固定。使用時，人雙腳瞪踏在腳踏5上做騎行動作,驅動輪轉動,通過帶傳動帶動從動輪轉動,從而帶動摩擦負載輪隨從動輪同步轉動。採用同步帶傳動相比現有技術下普遍採用的鏈傳動，可有效降低測試或鍛鍊時的噪音，因此也非常適合家庭使用。所述車架可採用矩形金屬管焊接製成。
[0025]所述車架上還安裝有手把和鞍座6，所述手把和鞍座作為待安裝件可採用上下前後可調的安裝結構連接於所述車架上。
[0026]以鞍座的安裝為例，如圖2所示，所述上下前後可調的安裝結構優選為:待安裝件(即鞍座)通過過渡件7安裝到所述車架上，所述車架上設有供所述過渡件插接的插管11，插管外壁一側設有可伸縮彈簧銷12，所述過渡件上對應一側面上設有豎向排列的若干可供所述可伸縮彈簧銷插入的插銷孔，所述過渡件的頂部設有直線延伸的滑軌71，所述滑軌前後方向延伸，待安裝件底部設有與所述滑軌滑動配合的滑槽，所述待安裝件與所述過渡件通過螺紋緊固件聯接固定。通過改變所述可伸縮彈簧銷插入的插銷孔，可以改變鞍座的高度，通過改變鞍座相對於滑軌的相對位置，可以改變鞍座的前後位置。即本發明的鞍座、手把均前後、上下可調，以適應不同測試者的體型要求，同時，鞍座、手把的前後可調可有效減小功率車的前後長度，以縮小體積，節省空間。
[0027]所述車架表面上可設置顯示儀表及相應的內部電源和/或外部電源接入口。所述顯示儀表可以顯示摩擦負載輪的轉速、負載和裡程等數據，所述外部電源接入口可供外部電源插頭插入以為所述顯示儀表提供外部供電。所述顯示儀表的連接線可從車架的內部走線。
[0028]如圖3、4、5所示，所述車架上還安裝有加載裝置，所述加載裝置構成施加於所述摩擦負載輪的摩擦負載，可以包括摩擦繩8、過渡輪9和配重單元，過渡輪與車架旋轉連接，所述摩擦繩環繞所述摩擦負載輪和所述過渡輪並處於張緊狀態，所述摩擦繩在所述過渡輪上繞過的圈數為1-3圈，所述配重單元的上端可通過柔性帶固定連接在所述過渡輪的輪面上，配重單元的下端懸空，所述張緊狀態是使所述配重單元與所述過渡輪的固定點保持在所述過渡輪的後部半個輪緣表面範圍內的張緊程度所對應的張緊狀態。設置配重單元以及使摩擦繩處於張緊狀態，且摩擦繩在過渡輪上繞過多圈，可有效地保持過渡輪、摩擦繩大體上不隨摩擦負載輪的轉動而移位，即可以在摩擦負載輪轉動時有效地維持摩擦負載輪與摩擦繩之間的相對運動狀態和過渡輪與摩擦繩之間的相對靜止狀態。摩擦繩施加在過渡輪上的合力矩驅使過渡輪與摩擦負載輪同一方向的轉動或有轉動趨勢，該合力矩與摩擦繩和摩擦負載輪之間的摩擦力相關，配重單元施加在過渡輪上的力矩阻止過渡輪的上述轉動或轉動趨勢。在摩擦繩張力一定時，配重單元的重力越大，摩擦繩與摩擦負載輪間的摩擦力越大，即所加載荷越大，被測人體需要克服的阻力矩越大，且成正比關係。
[0029]所述摩擦繩的兩個端頭均固定在所述過渡輪上，其中一個端頭在所述過渡輪上繞過一圈以上再固定在所述過渡輪上，由此實現前述的「所述摩擦繩在所述過渡輪上繞過的圈數為1-3圈」，所述摩擦繩位於所述摩擦負載輪和所述過渡輪之間的一個繩段上可設有繩長調節裝置。當使用一段時間後，摩擦繩可能出現鬆懈現象，可以通過調節所述繩長調節裝置微調摩擦繩的張緊力。更重要的是，在對功率車進行校準時，可以通過所述繩長調節裝置進行微調，使實測功率等於理論計算功率。
[0030]所述配重單元可以包括單根吊杆101和垂直於所述吊杆的水平託盤102以及若干個重塊103，所述吊杆的下端固定在所述託盤的中心，通過將適量的重塊放置在水平託盤上實現加載。本實施例中，所述吊杆是一根圓柱形杆，其上部為在該圓柱形柱面上豎向平行切掉兩個相對側平面後形成的形狀，設有兩個豎直的平行平面1011，所述平行平面的間距小於所述吊杆的直徑，所述重塊外形是圓柱形，所述重塊的中心設有通孔1031，該通孔的直徑略大於所述吊杆的直徑，以便所述重塊能夠套在所述吊杆上，所述重塊上設有上下貫通的徑向延伸的矩形缺口 1032，所述矩形缺口的寬度略大於所述吊杆上部兩平行平面的間距，以方便將重塊套在吊杆上，同時所述缺口的寬度小於所述吊杆的直徑，以避免套在吊杆上的重塊因非人為因素(例如摩擦式功率車出現擺動或偏斜)從吊杆上脫落。同樣的道理，吊杆、重塊以及重塊上的通孔還可以是其他形狀。相比於採用兩根吊杆並一左一右分別承載重塊的技術手段，本申請採用單根吊杆並使之處於左右對稱中心位置，不僅簡化了結構，更使得加載變得精確，不會出現像左右分別承載兩個/兩組重塊那樣出現左右不平衡等的問題。所述吊杆的上端連接有一個橫向連接杆，所述橫向連接杆設有對稱的兩個連接帶，所述連接帶的下端與所述橫向連接杆的相對應端固定連接，上端固定連接在所述過渡輪的輪面的兩端上。所述過渡輪的中間設有輪槽，所述連接帶的上端分別固定在過渡輪兩端的輪面上，即兩個直徑較大的輪面上，摩擦繩則纏繞在輪槽的槽面上。
[0031]所述摩擦負載輪的輪緣表面優選設有負載槽41，所述摩擦繩繞在所述摩擦負載輪上的部分位於所述負載槽中。一方面，負載槽可有效避免摩擦繩脫離摩擦負載輪，另一方面，僅需要保證負載槽的底面這樣一個局部表面的粗糙度情況，即可較好地保證摩擦繩與摩擦負載輪間的摩擦特性。
[0032]所述繩長調節裝置可以為下列任意一種結構:(I)所述繩長調節裝置包括位於摩擦負載輪和過渡輪之間的張緊輪，所述摩擦繩還繞過所述張緊輪，所述張緊輪可沿一滑道改變其與所述摩擦負載輪和過渡輪的距離，所述滑道固定在所述車架上，當張緊輪越遠離所述摩擦負載輪和過渡輪，則摩擦繩的張力越大；(2)所述繩長調節裝置包括相互螺紋連接的外螺紋套件和內螺紋套件，所述內螺紋套件的螺紋孔底部設有通孔，所述摩擦繩在所述繩長調節裝置處設有斷開的兩個繩接頭，一個繩接頭與所述外螺紋套件固定連接，另一個繩接頭穿過所述內螺紋套件的所述通孔且端頭打結從而固定在所述內螺紋套件中，當留置在內螺紋套件內的繩接頭越長時，摩擦繩的張力越大。所述外螺紋套件和內螺紋套件的外表面可設有防滑花紋，所述外螺紋套件上可設置徑向貫通的供扳手插入的插孔，以方便利用工具裝拆繩長調節裝置。
[0033]所述摩擦負載輪可以位於驅動輪的前方，相應地所述過渡輪位於所述摩擦負載輪的前上方，所述過渡輪軸向的一端設有第一擋塊91，所述車架上對應設有第二擋塊，所述第一擋塊和第二擋塊的設計位置是隨著重塊的減少兩擋塊距離逐漸接近而在不放置重塊時兩擋塊剛好相抵靠的位置。
[0034] 申請人:依據本發明技術方案製備的一種功率自行車實例，其功率的準確性可達到進口同類產品水平，小功率輸出時誤差小於5%，大功率輸出時誤差小於1% ;關於功率自行車的穩定性，連續使用I小時，功率輸出誤差小於1% ;關於功率自行車輸出最大阻力功率:最大功率700瓦,最小5瓦；功率自行車輸出阻力功率遞增梯度可低至I瓦。
[0035]所述摩擦式功率車具有負荷精確、測試過程中人體相對保持靜止，便於收集其他生理指標(如測量血壓和採集血樣)、運動形式安全(不承受體重的測試方式，尤其對體重大、久坐不動、膝關節有病症人群身體的威脅小)等優點，可適用於高校等體育科學研究機構進行心肺功能等方面測試評估；適用於運動隊進行專項訓練、康復訓練；以及適用於健身機構、社區及家庭進行大眾健身。
[0036]本發明所稱的前後左右是從坐在該摩擦式功率車上正常騎行的人體的視角所感知的相應方向。
【權利要求】
1.一種摩擦式功率車，包括車架，其特徵在於所述車架上安裝有驅動輪、從動輪、摩擦負載輪和腳踏，所述腳踏與所述驅動輪同軸相對固定，所述驅動輪和從動輪分別為大、小同步帶輪，二者間採用同步帶傳動，所述從動輪和摩擦負載輪傳動連接，所述從動輪和摩擦負載輪的傳動連接方式優選為同軸相對固定安裝，所述摩擦負載輪設有摩擦負載。
2.根據權利要求1所述的摩擦式功率車，其特徵在於所述車架上還安裝有手把和鞍座，所述手把和鞍座作為待安裝件採用上下前後可調的安裝結構連接於所述車架上。
3.根據權利要求2所述的摩擦式功率車，其特徵在於所述上下前後可調的安裝結構為:待安裝件通過過渡件安裝到所述車架上，所述車架上設有供所述過渡件插接的插管，插管外壁一側設有可伸縮彈簧銷，所述過渡件上設有豎向排列的若干可插入所述可伸縮彈簧銷的插銷孔，所述過渡件的頂部設有直線延伸的滑軌，待安裝件底部設有與所述滑軌滑動配合的滑槽，所述待安裝件與所述過渡件通過螺紋緊固件聯接。
4.根據權利要求3所述的摩擦式功率車，其特徵在於所述車架上設有顯示儀表和用於向所述顯示儀表供電的內部電源和/或外部電源接入口。
5.根據權利要求1-4中任一項權利要求所述的摩擦式功率車，其特徵在於所述摩擦負載為安裝在所述車架上的加載裝置，所述加載裝置包括摩擦繩、過渡輪和配重單元，所述摩擦繩環繞所述摩擦負載輪和所述過渡輪並處於張緊狀態，所述配重單元的上端固定連接在所述過渡輪的輪面上，下端懸空。
6.根據權利要求5所述的摩擦式功率車，其特徵在於所述摩擦繩的兩個端頭均固定在所述過渡輪上，所述摩擦繩位於所述摩擦負載輪和所述過渡輪之間的一個繩段上設有繩長調節裝置，所述摩擦繩在所述過渡輪上繞過的圈數為1-3圈，所述張緊狀態是使所述配重單元與所述過渡輪的固定點保持在所述過渡輪的後部半個輪面範圍內的張緊程度所對應的張緊狀態。
7.根據權利要求6所述的摩擦式功率車，其特徵在於所述配重單元包括單根吊杆和垂直於所述吊杆的水平託盤以及若干個重塊，所述吊杆的下端固定在所述託盤的中心，所述吊杆的下部呈圓柱形，上部呈在該圓柱面上平行切掉兩個相對側面的形狀，其橫截面的兩個側邊為平行直線，兩個端邊均為與這兩條平行直線相應端點連接的圓弧，所述重塊為左右對稱結構，中央設有能夠套在所述圓柱形上的圓孔，圓孔的一側設有自圓孔徑向延伸的矩形缺口，所述矩形缺口的寬度小於所述吊杆下部圓柱形直徑且大於所述吊杆上部兩平行側面之間的距離。
8.根據權利要求7所述的摩擦式功率車，其特徵在於所述摩擦負載輪的輪緣表面設有負載槽，所述摩擦繩繞在所述摩擦負載輪上的部分位於所述負載槽中，所述配重單元的上端與所述過渡輪的固定連接方式為所述吊杆上端連接有一個橫向連接杆，所述橫向連接杆設有對稱的兩個連接帶，所述連接帶的下端與所述橫向連接杆的相對應端固定連接，上端固定連接在所述過渡輪的輪面的兩端上。
9.根據權利要求8所述的摩擦式功率車，其特徵在於所述繩長調節裝置為下列任意一種結構:(I)所述繩長調節裝置包括位於摩擦負載輪和過渡輪之間的張緊輪，所述摩擦繩還繞過所述張緊輪，所述張緊輪可沿一滑道改變其與所述摩擦負載輪和過渡輪的距離，所述滑道固定在所述車架上；(2)所述繩長調節裝置包括相互螺紋連接的外螺紋套件和內螺紋套件，所述內螺紋套件的螺紋孔底部設有通孔，所述摩擦繩在所述繩長調節裝置處設有斷開的兩個繩接頭，一個繩接頭與所述外螺紋套件固定連接，另一個繩接頭穿過所述內螺紋套件的所述通孔且端頭打結從而固定在所述內螺紋套件中。
10.根據權利要求9所述的摩擦式功率車，其特徵在於所述摩擦負載輪位於驅動輪的前方，所述過渡輪位於所述摩擦負載輪的前上方，所述過渡輪軸向的一端設有第一擋塊，所述車架上對應設有第二擋塊，所述第一擋塊和第二擋塊的設計位置是隨著重塊的減少兩擋塊距離逐漸 接近而在不放置重塊時兩擋塊剛好相抵靠的位置。
【文檔編號】A63B21/015GK104027944SQ201410279709
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月20日 優先權日:2014年6月20日
【發明者】熊開宇, 何輝, 張一民, 薛安虎 申請人:北京體育大學