一種人力驅動裝置及應用其的健身器材的製作方法
2024-04-13 15:50:05 3
1.本實用新型涉及驅動機構領域，尤其涉及一種人力驅動裝置及應用其的健身器材。
背景技術：
2.目前的跑步機可以分為兩類：電動和非電動跑步機。對於電動跑步機，用戶需要調整跑步機的速度以便以所需的速度行走或跑步。使用者必須走路或跑步或增加跑帶的傾斜度以獲得更強烈的運動。對於許多用戶來說，提高速度或傾斜可能會傷害他們的膝蓋甚至危及用戶的安全。對於常規的非電動跑步機，由於跑帶和腳踏板的上表面之間的摩擦阻力需要由使用者克服，因此難以在不顯著增加跑帶的傾斜度的情況下達到所期望的跑步速度。在大多數情況下，增加跑帶的傾斜是更高強度鍛鍊的唯一選擇。目前的非電動跑步機很難達到預期的跑步速度，因此顯著地限制了非電動跑步機的使用。自從跑步機成為最受歡迎的健身器材以來，已經進行了大量的研究，但到目前為止在非電動跑步機上還沒有取得重大突破。
3.在公開的專利申請「一種依靠人力的驅動機構和依靠人力驅動的健身器材」(專利公布號：cn110538422a)中提及了一種手動式跑步機，通過用戶手的驅動來帶動跑帶移動，從而在使用者發生意外時跑帶可以停下，降低了跑步機發生安全事故的可能性。該方案中，傳動機構容易產生較大的噪音，尤其是鏈條傳動。方案中，鏈條傳動作為一級傳動，操作機構將使用者的往復驅動力轉化為恆定方向的旋轉動力後直接鏈條傳遞驅動力，然而人力驅動很難做到恆定輸出，這就造成一級傳動的瞬間傳動比不恆定，這也是鏈條傳動噪音大的主要原因之一，另外這不恆定的瞬間傳動比容易造成鏈條的脫節。雖然該專利申請的說明書中提及使用皮帶作為替代方案，但是不恆定的瞬間傳動比同樣會加劇皮帶的磨損和變形，一級傳動的穩定性差。
技術實現要素：
4.針對上述問題，本實用新型的目的在於提供一種傳動穩定性好且噪音小的人力驅動裝置及應用其的健身器材。
5.為達到上述目的，本實用新型公開了一種人力驅動裝置，包括安裝架以及設置在安裝架上的操作機構、傳動機構、儲能機構和輸出軸；傳動機構包括第一傳動軸和第二傳動軸；操作機構包括第一驅動柄、第二驅動柄、第一曲柄連接器和第二曲柄連接器，第一曲柄連接器和第二曲柄連接器分別連接第一傳動軸的兩端並分別與第一驅動柄和第二驅動柄連接；所述第一傳動軸上設有第一齒輪，所述第二傳動軸上設有與第一齒輪嚙合的第二齒輪；所述第二傳動軸上設有第一皮帶輪，所述輸出軸上設有第二皮帶輪，第一皮帶輪和第二皮帶輪上連接有皮帶。
6.優選地，所述傳動機構上還設有皮帶自調節機構，所述皮帶自調節機構包括調節臂、張緊輪和調節彈簧，所述調節臂一端轉軸連接在所述安裝架，調節臂的另一端連接調節
彈簧的自由端，調節彈簧的固定端連接安裝架；所述張緊輪轉軸連接於調節臂上並頂靠所述皮帶。
7.優選地，所述安裝架上設有與所述調節彈簧配合的調節塊，所述調節塊上設有若干固定孔，調節彈簧的固定端扣入固定孔實現固定。
8.優選地，所述張緊輪的兩側均設有用於所述皮帶限位的高邊。
9.優選地，所述安裝架包括相互獨立的第一側板、第二側板、第一橫板、第二橫板以及底板；所述第一側板、第一橫板、第二側板和第二橫板依次螺栓固定並圍成所述傳動機構和儲能機構的安裝空間；所述第一側板和第二側板與底板螺栓連接；所述第一驅動柄、第二驅動柄和輸出軸均與底板軸承連接。
10.優選地，所述第一側板和第二側板互呈鏡像，所述第一橫板和第二橫板互呈鏡像。
11.優選地，所述安裝架的材質為鋁合金。
12.本實用新型還公開了一種人力驅動的健身器材，包括上述任一項所述的人力驅動裝置以及健身機構，所述輸出軸與健身機構傳動連接。
13.優選地，健身器材為跑步機，所述健身機構為環形跑帶。
14.本實用新型具有以下有益效果：
15.1、本實用新型的第一傳動軸和第二傳動軸通過齒輪傳動，第二傳動軸和輸出軸通過皮帶傳動，部件少，結構得以優化，傳動更穩定，而且噪音小。
16.2、皮帶自調節機構的設置，通過調節彈簧的拉力自動調節皮帶的鬆緊，避免了手動調節需要開蓋等諸多麻煩，而且其結構簡單易於安裝和加工。
17.3、安裝架由多塊板拼裝而成，便於加工和運輸；安裝架的開孔精準，通過螺栓連接，避免了焊接造成的變形，便於轉軸的連接且能保證穩定性；另外，安裝架局部損壞無需整體替換，維護方便成本低。另外，第一側板和第二側板、第一橫板和第二橫板均互呈鏡像設置，可以節省兩塊板的開模成本，利於大批量的生產，裝配時備料也不容易出錯，提高了生產效率。
附圖說明
18.圖1為人力驅動裝置的示意圖。
19.圖2為人力驅動裝置的示意圖(隱藏側板)。
20.圖3為安裝架的分解示意圖。
21.圖4為皮帶自調節機構的示意圖。
22.主要部件符號說明：
23.11：第一側板，12：第二側板，13：第一橫板，14：第二橫板，15：底板，16：調節塊，161：固定孔，21：第一驅動柄，22：第二驅動柄，23：第一曲柄連接器，24：第二曲柄連接器，31：第一傳動軸，32：第二傳動軸，33：第一齒輪，34：第二齒輪，35：第一皮帶輪，36：第二皮帶輪，37：皮帶，381：張緊輪，3811：高邊，382：調節臂，383：調節彈簧，41：擺臂，42：儲能彈簧，43：復位輪，44：凸輪，51：輸出軸。
具體實施方式
24.為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施
例，對本實用新型進行進一步詳細說明。
25.如圖1～4所示，本實用新型公開了一種人力驅動裝置，包括安裝架、操作機構、傳動機構、儲能機構和輸出軸51。
26.安裝架由鋁合金材料開模鑄成，重量輕且強度高。安裝架包括相互獨立的第一側板11、第二側板12、第一橫板13、第二橫板14以及底板15。第一側板11和第二側板12相同且互呈鏡像，第一橫板13和第二橫板14相同且互呈鏡像，這般設置可以使得第一側板11和第二側板12可以替換實用，第一橫板13和第二橫板14可以替換使用，這在備料過程中更不容易出差錯，替代性強，另外，在開模時還可以減少兩塊板的成本，性價比更高。安裝架具備開模鑄件穩定性好、尺寸精確度好、利於大批量製造等優點。
27.第一側板11、第一橫板13、第二側板12和第二橫板14依次螺栓固定並圍成傳動機構和儲能機構的安裝空間，第一側板11和第二側板12與底板15螺栓連接，通過螺栓連接可以避免焊接造成的變形，利於傳動機構的安裝和穩定。底板15的面積大於安裝空間的面積，可以起到承重的作用。
28.傳動機構包括第一傳動軸31和第二傳動軸32，第一傳動軸31的兩端分別與第一側板11和第二側板12軸承連接，第二傳動軸32的兩端分別與第一側板11和第二側板12轉軸連接。
29.操作機構包括第一驅動柄21、第二驅動柄22、第一曲柄連接器23和第二曲柄連接器24，第一驅動柄21和第二驅動柄22分別設置在鑄鐵框架兩側邊並分別靠近第一側板11和第二側板12，第一驅動柄21和第二驅動柄22的下端與底板15軸承連接並沿同一軸線旋轉，第一驅動柄21中間段某一處通過第一曲柄連接器23連接到第一傳動軸31的一端，第二驅動柄22中間段的某一處通過第二曲柄連接器24連接到第一傳動軸31的另一端。第一驅動柄21和第二驅動柄22始終保持反向移動，同時曲柄連接器限制了驅動柄的移動軌跡，驅動柄做反覆移動。在驅動柄的驅動下，兩個曲柄連接器帶動第一傳動軸31始終保持一個方向轉動。
30.在第一傳動軸31上設置有第一齒輪33，第二傳動軸32上設有與第一齒輪33嚙合的第二齒輪34，第一齒輪33和第二齒輪34配合，使得第一傳動軸31帶動第二傳動軸32旋轉。在第二傳動軸32上設有第一皮帶輪35，在輸出軸51上設有第二皮帶輪36，第一皮帶輪35和第二皮帶輪36上連接有皮帶37。輸出軸51軸承連接與底板15上，通過皮帶37帶動，最終驅動柄的往復驅動力最終轉化為輸出軸51轉向唯一的驅動力。因為驅動柄的行程要適配使用者甩臂或其它動作，曲柄連接器在驅動柄上的連接點不會太低，且考慮到傳動比的關係，上述齒輪傳動加皮帶37傳動的組合方式具有構件少而且傳動噪音小的優點。
31.因為皮帶37使用久了容易鬆弛導致打滑，故還設有皮帶37自調節機構，其包括調節臂382、張緊輪381和調節彈簧383，調節臂382一端轉軸連接在第一側板11上，調節臂382的另一端連接調節彈簧383的自由端。在第一側板11上還設有一調節塊16，該調節塊16上設有多個均勻排布的固定孔161，調節彈簧383的固定端扣入固定孔161實現固定。張緊輪381則轉軸連接於調節臂382上並頂靠皮帶37。通過調節彈簧383的拉力使得張緊輪381自動壓緊皮帶37，通過扣接不同的固定孔161還可以調節調節彈簧383的拉力，操作方便。另外，在張緊輪381的兩側均設有高邊3811，使得皮帶37始終限制在兩高邊中間，減少皮帶37的晃動，傳動更穩定。
32.儲能機構在操作機構運動至接近死點時釋能使其越過死點。所謂死點是指操作機
構在到達其輸入功率最小的時的角度或擺幅。儲能機構包括擺臂41、儲能彈簧42、復位輪43和凸輪44，擺臂41的一端樞接於一連接在第一側板11和第二側板12之間的轉軸上，擺臂41的另一端與與儲能彈簧42的一端連接，儲能彈簧42的另一端連接於第一橫板13上。復位輪43樞接在擺臂41上，凸輪44則固定在第一傳動軸31上，復位輪43始終抵靠著凸輪44並沿著凸輪44滑動。當操作機構未運動至死點時，凸輪44下壓復位輪43，擺臂41正向擺動以拉伸儲能彈簧42儲能。操作機構運動至接近死點時，擺臂41在儲能彈簧42復位力的帶動下反向擺動，復位輪43與凸輪44之間的抵靠作用力帶動凸輪44繼續轉動，進而使得操作機構更順利地越過死點，使得驅動柄往復運動更順暢。
33.本實用新型還公開了一種人力驅動的健身器材，本案中選用跑步機為例進行說明，跑步機包括上述的人力驅動裝置以及健身機構，健身機構為環形跑帶。輸出軸51與環形跑帶傳動連接。為了便於使用者手握驅動柄進行運動，可以在驅動柄延伸連接手柄。使用者通過推拉驅動柄進而帶動環形跑帶轉動，而使用者的推拉動作與跑步時的擺臂41動作相近，不會存在不協調的問題。使用者停止擺臂41後，可以快速地停止下，避免危險發生，安全性高。另外，因為通過擺臂41動作帶動跑帶轉動，使用者的運動強度得以提高，可以在較短的時間內得到相對更大的運動量。
34.以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。