CN2441509Y - 一种抗力、阻力机构及拉回机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种抗力、阻力机构及拉回机构,可控制产生转轮机构转动的抗力,并于转动施力除去后,可控制转轮反转拉回作用力的一种无段式抗力或负载产生及拉回控制机构,主要是将一个不断转动的激磁盘同轴设置于一个制动轮一侧,并使其二者间留有空隙,藉由激磁线圈通电后产生磁场,在激磁盘上产生磁通;当制动轮不断转动中,其与激磁盘磁极间会感应涡流,藉此涡流与磁通的相互作用产生转距,当激磁盘反于此转矩方向受到外力拉转时,即产生一抗力可藉由激磁盘外接滑轮或皮带轮,将抗力传输至外部。

Description

一种抗力、阻力机构及拉回机构

本实用新型涉及机械类，特别涉及一种抗力、阻力机构及拉回机构。

目前常见的作用于转轮机构的阻力装置不外乎有摩擦式，油压式，涡流式及发电机式等多种；上述各类型的阻力装置各有其优缺点，但不论上述何种常见装置皆仅具有单纯阻停或控制转动阻力的传输控制功能，而无反转拉回的控制功能，且其阻力强度有限，因此仅运用于如健身车等的踏踩阻力的设计，而无法较广泛地运用于如拉力机、划船器、扩胸训练机等各类健身器材中，又如拉力机、扩胸训练机等则多是利用铅块作为施力的负载，当使用者用力拉起铅块继而放松不再施力时，因铅块重力的作用使铅块瞬间落回原位，此时使用者易因此瞬间的反作用力而使手臂或身体受到伤害，其使用功能不够完善且所能运用的范围窄，另外，上述常见结构中仅涡流式的以电磁铁线圈作为磁场源的阻力结构的较经济地藉与外界数位或类比信号连接以控制磁场阻力大小，其结构如附图1所示，主要是藉由将电磁线圈R绕设于一U形电磁铁心A上，将制动轮轮缘嵌置于U形铁心开口的空隙W间，当电流流经线圈形成一磁场，铁心A上产生磁通量，此时，当制动轮轮缘旋转切芝V形铁心A开口的空隙W时，即会有涡电流产生，该涡电流即会形成一反向转距的阻力，以作为加于此制动轮的负载但此类电磁铁线圈作为磁场源的结构仍有阻力的旋力点较小，其磁回路结构易造成漏电现象，其控制制动轮的阻力效果不佳等缺点。

本实用新型的目的就是针对上述常见各类型的阻力装置存在的缺点，提供一种抗力、阻力机构及拉回机构。

本实用新型的技术方案：

依据本实用新型的目的，提供一种抗力、阻力机构及拉回机构，并且于转动施力除去后，可控制转动反转拉回作用力的一种无段式抗力或负载产生及拉回控制机构，主要是将一个不断转动的附加有激磁线圈的激磁盘结构同轴设置于一个制动轮一侧，并使其二者间留有气间，藉由激磁线圈通电后于周围产生一磁场，在激磁盘上产生磁通；当制动轮不断转动时，其与激磁盘磁极间会感应涡流，藉此涡流与磁通的相互作用产生一转矩，因此，当激磁盘反于此转矩方向受到外力拉转时，即会产生一抗力可藉由激磁盘外接滑轮或皮带轮将此抗力传输至外部；另外，假设将制动轮设定为不断转动者，其与激磁盘间即会感应涡流，藉此涡流与磁通的相互作用产生一转矩，当激磁盘反于此转矩方向受到外力拉转时，即会产生一抗力，又当反于此转矩方向拉动激磁盘的力除去时，激磁盘受到转矩的力作用，因而反转拉回，此时，若减低通过线圈的电流量，使转矩的力量减弱，激磁盘的拉回力量即可因而减弱，因此要改变激磁电流大小，即可控制输出转矩，达到无段改变输出转矩，控制所产生的抗力及拉回作用力的目的。

结合附图说明本实用新型的结构及实施例：

图1为常见阻力机构示意图。

图2为本实用新型的立体外观分解示意图。

图3为本实用新型的激磁筒立体外观示意图。

图4为本实用新型的侧剖视示意图。

图5为本实用新型的立体外观示意图。

图6、图7为本实用新型的锥形齿结构示意图。

图8为本实用新型与电动机连结剖视示意图。

图9为本实用新型与电动机连结立体外观示意图。

图10及图11为本实用新型使用状态示意图。

图12为本实用新型另一实施例的立体分解示意图。

图13为本实用新型的激磁盘立体示意图。

图14为本实用新型的激磁盘的盘面示意图。

图15为本实用新型的剖视示意图。

图16为本实用新型的立体外观示意图。

图17及图18为本实用新型的使用状态示意图。

A为U形电磁铁心、R为电磁线图、W为U形铁心开口的空隙、3为转筒轮、32为凹槽、321为环壁、35为连动轴、36为轮孔、5为激磁筒、51为齿盘、511S为翼面、511P为齿盘感应区、512为线圈座、513为固定轴、513a为固定轴通孔、514为锥形齿、514a为锥形齿外侧面、514b为锥形齿内侧面、52为圆齿筒、521为圆齿筒圆齿、521P为圆齿筒感应区、522为圆齿筒轴孔、525为圆齿斜面、515为锥形齿斜面、53为波浪形空隙、4为线圈、6为轴承、7为支架。N为电动机、W’为中介皮带轮、T为皮带、1’为固定轴、12’为L形孔、2’为制动轮、24’为轮孔、3’为激磁盘、32’为内激磁盘、321’为轴座、H’为轴孔、322’为翼片、322a’为翼片外侧面、322b’为翼片内侧面、322P’为翼片加厚部分、323’为翼片斜面、34’为外激磁盘、342P’为圆齿加厚部份、4’为线圈、5’为支架、S’为波浪纹般起伏的空隙、6’为轴承。

如附图2至附图9所示，本实用新型是由一内设线圈座512的激磁筒5与一转筒轮3同轴套固定于支架7上，其中激磁筒5的线圈座512上套设有一个绕有N匝电线的线圈4，其电线并自线圈座512上接出外接电源；激磁筒5两端凸设有一固定轴513，此两端的固定轴513穿过转筒轮3而架置套入于支架7内设的轴承6中，因此当固定轴513转动时会自然带动激磁筒5转动，转筒轮3内也置有轴承6，使转筒轮3也可相对于激磁筒5单独藉外力而转动；激磁筒5是由一齿盘51及一圆齿筒52接连成滚筒状，齿盘51主要是由轴心向外放射出数个环列齿状凸出的翼面511S，并于各翼面端缘转折凸设有锥形齿514，锥形齿齿面尖端略为加厚作为感应区511P；圆齿筒52一端是封闭的，而中央开有轴孔522，另一端则沿筒缘形成数个凸出的圆齿521，此各圆齿尖端齿面上也同样略为加厚作为感应区521P，又其圆齿521与圆齿521间的内缩部分恰可供齿盘上的锥形齿514对合置入，使齿盘51及圆齿筒52对合接连成滚筒状，且接合后锥形齿514与圆齿521间形成波状的波浪形N/S极的空隙53；在线圈4通电后感应区511P、521P即形成磁极；圆齿521与锥形齿都是外侧面514a较宽而内侧面514b较窄，即圆齿521与锥形齿514都是自外侧面向内侧渐缩小，使圆齿521与锥形齿514左右两端形成略为向内倾斜的斜面515、525，齿盘51及圆齿筒52互相嵌合使齿盘51及圆齿筒52将线圈4包覆封设于内侧，线圈4则套接于一个线圈座512上，此线圈的电线是自线圈座512的线孔中穿入于固定轴513的通孔513a中，再沿固定轴通孔514穿出于外部，因电线是置于通孔513a中固定轴中心轴线位置，因此当固定轴513持续转动时，电线不会因其转动而缠绕打结影响使用功效；在固定轴外接一电动机，可藉电动机N的带动使固定轴513不断转动，而带动激磁筒5或转筒轮3随之不断转动；转筒轮3是一面凹设有一凹槽32，另一面则凸设有一连动轴35，其与激磁筒5同轴接设，且激磁筒5感应区端恰可套接于凹槽内，并使其凹槽32的环壁321恰可包覆于激磁筒5呈环状分布的感应区511P、521P的外侧，且环壁321与感应区511P、521P间留有适距的气隙，另外转筒轮3的轴心位置开有一轮孔36，此轮孔36内嵌置有轴承6，激磁筒5外伸的固定轴513则是穿过此轴承6而架置于支架7上。

当线圈4通电而导入电流时，线圈4周围即会产生一磁场，而在激磁筒5上产生磁通，使激磁筒5的感应区511P、521P成为磁极，其磁力线由激磁线圈幅向内磁路，外磁路、磁极及转筒轮3而构成磁回路，因此，当电动机N带动固定轴513转动时，转筒轮随着转动，此时激磁筒感应区511P、521P因与转筒轮环壁321间的相互旋转而感应涡流，藉此涡流与磁通的相互作用即产生一个转矩，因此当激磁筒5受到外力反于转矩方向拉转时，此转矩即成为其转动的抗力，而藉外接滑轮W’即可将此作用力传输至应用机构的施力板上。

如附图10所示，为本实用新型应用于扩胸训练机上的状态，是藉激磁筒5与数个中介滑轮W’将施力传导至扩胸训练机的施力板C上，当使用者用力将施力板C向内推动靠近时，激磁筒5因受到使用者施加于施力板上力量的拉动而转动，但此时因电动机带动转筒轮3转动所产生的转矩牵掣住激磁筒5，使其受到与施力板C及滑轮W’拉力方向相反的抗力，因此；使用者必须用力去推动施力板C以抵抗激磁筒5上的抗力，藉以拉动激磁筒5转动直至二施力板C互相靠贴为止，又当其欲放松使二施力板C回复原状时，可调低施于激磁筒5内线圈的电力，使其加于激磁筒5的抗力减小，因此施力板滑轮W’上拉回的力量降低，使用者即可缓慢放松使施力板回复原状，而不致受到过强的拉回力量而伤及筋肉。

如附图11所示，本实用新型应用于举重训练机的使用状态，与前述原理相同，也是藉数个中介滑轮W’将施力传导至举重训练机的拉把上，并同样可控制其拉回的力量，可有助于使用者训练的实施；另可与一电源控制机构连结以控制输入的电流大小，藉由此机构的数位控制，即可根据使用者的训练需要精确地调整扩胸训练机或举重训练机等阻力大小，以达有效、精确控制阻力的目的。

如附图12至附图18所示，为本实用新型的另一实施例，其结构主要是以一固定轴I’将一制动轮2’、一激磁盘3’及激磁线圈4’套固于支架5’上，其中激磁线圈4’是套设于激磁盘3’的轴座321’上，使其与激磁盘3’结合成一整体；激磁盘3’主要是由一内激磁盘32’及一外激磁盘34’接合构成，内激磁盘32’略可分为放射翼状盘面部分与轴座321’部分，且盘面与轴座321’二者是互相接连的；盘面是以与轴座321’相连部分为中心，向外凸伸有数个放射状的翼片322’，此各翼片的外侧面322a’较宽而内侧面322b’较窄，即翼片322’是自外侧面向内侧渐缩小，使翼片322’左右两端形成略为向内倾斜的斜面323’，此翼片的斜面323’构造可成为机构旋转时气流的导流面，又各翼片的外侧面322’尾端皆设有加厚部分322P’作为感应区，使各翼片的尾端部分322P’皆略高于其它部分，轴座321’是呈略圆筒状，其中央开设有轴孔H’，可供固定轴1’自盘面中央穿经此轴座轴孔H’，再将其他组件撑持于支架5’上，外激磁盘34’则是恰可供内激磁盘32’嵌入其空隙中的中空圆齿环，其是向内圈凸出有圆齿的环状结构，其中空部分略可供内激磁盘32’的盘面翼片部分嵌入并接连，且外激磁盘34’此向内凸伸的各圆齿部分的尖端同样用加厚部分342P’作为感应区，内激磁盘32’与外激磁盘34’结合后其盘面即形成类似波浪纹般起伏的N/S极的空隙S’，该加厚部分322P’、342P’即恰分布于盘面周边环状部分，当通电后，此环状位置的加厚部分即成为磁极，并作为与其侧边的制动轮2’相互作用时的感应面，激磁线圈4’其上缠绕有N匝的电线，此缠绕有N’匝电线的线圈是套接于内激磁盘的轴座321’上，制动轮2’是位于激磁盘3’的感应面外侧边，此制动轮2’中央开有一轮孔24’，轮孔内嵌置有二轴承6’，使固定轴I’可穿过激磁盘3’及激磁线圈4’，并穿过制动轮中央轮孔轴承6’，将上述各组件架固于支架5’上，其中，固定轴两端与支架之间各嵌置有一轴承，固定轴可藉一电动机带动自转，并连动制动轮2’或激磁盘3’旋转，另外制动轮2’在其内加设有轴承6’而可独立经向转动；又固定轴及激磁盘轴座此二组件与线圈之间各开有一线孔，固定轴沿中心轴线则开有一通孔，且线孔与通孔相接呈L形12’，使激磁线圈4’上的电线得以经由此L形孔12’穿入于固定轴I’中以拉出外接电源，使固定轴于转动时，线圈不会因转动而缠绕或松脱；激磁盘3’是置于制动轮2’一侧，并使激磁盘3’的盘面与制动轮面间隔有适距的气隙；当线圈通电而导入电流时，线圈4’周围即会产生一磁场，而在激磁盘3’的内激磁盘32’与外激磁盘34’上产生磁通，使内激磁盘各翼片尾端322P’与外激磁盘各圆齿尾端加厚部分342P’成为磁极，其磁力线由激磁线圈幅向内磁路，外磁路、磁极及制动轮而构成磁回路，当电动机带动固定轴转动时，制动轮2’随着转动，此时激磁盘3’因与制动轮间的相互作用而感应涡流，藉此涡流与磁通的相互作用即产生一个转矩。

如附图17所示，为本实用新型的另一实施例应用在扩胸训练机上，代替铅块重力的抗力负载结构，其主要作动方式与前述略同，激磁盘3’的连动轴上因套接有滑轮W’，藉与数滑轮的连结作用，可将力量传导至施力板上，因此当使用者用力将施力板C向内推动靠近时，施力板受到使用者施加于施力板C上力量的拉动而牵动激磁盘3’转动，但此时因电动机带动制动轮2’转动所产生的转矩牵掣住激磁盘3’，使其受到与施力板C及滑轮拉力方向相反的抗力，因此使用者必须用力去推动施力板以抵抗激磁盘3’上的抗力藉以拉动激磁盘3’转动直至二施力板C互相靠贴为止，又当其欲放松使二施力板回复原状时，可调低施于制动轮2’的电力，使其加于激磁盘3’的抗力减小，因此施力板C及滑轮W’上拉回的力量降低，使用者即可缓慢放松使施力板回复原状。

如附图18所示，为本实用新型另一实施例应用于举重训练机上的状态，藉数个中介滑轮W’将施力传至至举重训练机的拉把上，并同样可控制其拉回的力量，可有助于使用者训练的安全。

本实用新型结构简单，应用范围广泛，适用于各类健身器材上，作为抗力或负载，并可作为拉回作用力的缓和机构，其使用功能甚佳。

Claims (7)

1．一种抗力、阻力机构及拉回机构，它是由转筒轮(3)、线圈(4)、激磁筒(5)、轴承(6)、支架(7)所构成，其特征在于在二支架(7)内皆设有一轴承(6)，在转筒轮(3)外侧端凸出一连动轴(35)，使连动轴(35)套置入于其一侧的支架(7)的轴承(6)内，而连动轴(35)内侧开有一轮孔、此轮孔内也嵌置有轴承(6)；一固定轴(513)一端穿经激磁筒(5)轴心再经过转筒轮(3)的轮孔(36)内轴承并穿出支架向外伸出，另一端则套置入于另一侧的支架轴承内，使固定轴两端皆穿置于支架上；在固定轴(513)中心轴线上开有一通孔(513a)，激磁筒(5)内设有一线圈座(512)，线圈座(512)上套设有一个绕有N匝电线的激磁线圈(4)，其电线是穿入于固定轴中，并沿固定轴通孔的中心轴线拉出于外部并外接一电源控制机构，可藉其附加数值控制以调节输入的电流大小；另外穿出于支架的固定轴上外接有一电动机。

2．按照权利要求1所述的一种抗力、阻力机构及拉回机构，其特征在于：所说的激磁筒(5)是由一齿盘(51)及一圆齿筒(52)接合成滚筒状，齿盘(51)是自轴心向外放射出数个环列齿状凸出的翼面(511S)，并于各翼面端缘转折凸设有锥形齿(514)，锥形齿齿面尖端略为加厚作为感应区(511P)；圆齿筒(52)一端是封闭而中央开有轴孔(522)，另一端则沿筒缘形成数个凸出的圆齿(521)，各圆齿尖端齿面上也同样略为加厚作为感应区(521P)，圆齿(521)与圆齿(521)间的内缩部分恰可供齿盘上的锥形齿(514)对合置入，使齿盘(51)及圆齿筒(52)对合接连成滚筒状，且接合后锥形齿与圆齿间形成波状的波浪形N/S极的空隙。

3．按照权利要求2所述的一种抗力、阻力机构及拉回机构，其特征在于：所说的圆齿与锥形齿都是外侧面较宽而内侧面较窄，即圆齿与锥形齿都是自外侧面向内侧渐缩小，使圆齿与锥形齿左右两端形成略为向内倾斜的斜面。

4．按照权利要求1所述的一种抗力、阻力机构及拉回机构，其特征在于：所说的固定轴(1’)将一制动轮(2’)，一激磁盘(3’)及激磁线圈(4’)套固于支架(5’)上，固定轴一端穿经激磁盘轴心再穿过制动轮的轮孔内轴承并穿过支架内轴承向外伸出，另一端则套置入另一侧的支架轴承内；在固定轴中心线上开有一通孔，使其呈中空管状；激磁线圈套置于激磁盘的轴座上，且固定轴及激磁盘轴座此二组件与线圈之间各开有线孔，固定轴沿中心轴线则开有一通孔，且线孔与通孔相接呈L形，使激磁线圈上的电线得以经由线孔穿入于固定轴通孔中，并沿固定轴中心轴线拉出外接电源并外接一电源控制机构，藉其数位控制以调节输入的电流大小，在固定轴上直接外接或藉皮带连接一电动机。

5．按照权利要求4所述的一种抗力、阻力机构及拉回机构，其特征在于：所说的激磁盘(3’)是由一内激磁盘(32’)及一外激磁盘(34’)接合构成，内激磁盘(32’)略可分为放射翼状盘面部分与轴座(321’)部分，且盘面与轴座(321’)二者是互相接连，盘面是以与轴座(321’)相连部分为中心，向外凸伸有数个放射状的翼片(322’)，此各翼片的尾端皆加厚作为感应区，使各翼片的尾端加厚部分较其他部分略高；外激磁盘是向内圈凸设有圆齿的环状结构，其环内中空部分恰略可供内激磁盘的盘面翼片部分嵌入并接连，在翼片(322’)与圆齿其间留有N/S极的空隙，且外激磁盘此向内凸伸的各圆齿部分的尖端同样有加厚部分作为感应区，在轴座中央开设有轴孔H’。

6．按照权利要求5所述的一种抗力、阻力机构及拉回机构，其特征在于：所说的各翼片的外侧面(322a’)较宽而内侧面(322b’)较窄，即翼片是自外侧面向内侧渐缩小，使翼片左右两端形成略为向内倾斜的斜面。

7．按照权利要求4所述的一种抗力、阻力机构及拉回机构，其特征在于所说的制动轮(2’)是设置在激磁盘(3’)的盘面外侧边，并使激磁盘(3’)的盘面与制动轮(2’)面贴近正对，但仍间隔有适距的气隙。

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