專利名稱：一種抗力、阻力機構及拉回機構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械類，特別涉及一種抗力、阻力機構及拉回機構。
目前常見的作用于轉輪機構的阻力裝置不外乎有摩擦式，油壓式，渦流式及發電機式等多種；上述各類型的阻力裝置各有其優缺點，但不論上述何種常見裝置皆僅具有單純阻停或控制轉動阻力的傳輸控制功能，而無反轉拉回的控制功能，且其阻力強度有限，因此僅運用于如健身車等的踏踩阻力的設計，而無法較廣泛地運用于如拉力機、劃船器、擴胸訓練機等各類健身器材中，又如拉力機、擴胸訓練機等則多是利用鉛塊作為施力的負載，當使用者用力拉起鉛塊繼而放松不再施力時，因鉛塊重力的作用使鉛塊瞬間落回原位，此時使用者易因此瞬間的反作用力而使手臂或身體受到傷害，其使用功能不夠完善且所能運用的范圍窄，另外，上述常見結構中僅渦流式的以電磁鐵線圈作為磁場源的阻力結構的較經濟地藉與外界數位或類比信號連接以控制磁場阻力大小，其結構如附圖1所示，主要是藉由將電磁線圈R繞設于一U形電磁鐵心A上，將制動輪輪緣嵌置于U形鐵心開口的空隙W間，當電流流經線圈形成一磁場，鐵心A上產生磁通量，此時，當制動輪輪緣旋轉切芝V形鐵心A開口的空隙W時，即會有渦電流產生，該渦電流即會形成一反向轉距的阻力，以作為加于此制動輪的負載但此類電磁鐵線圈作為磁場源的結構仍有阻力的旋力點較小，其磁回路結構易造成漏電現象，其控制制動輪的阻力效果不佳等缺點。
本實用新型的目的就是針對上述常見各類型的阻力裝置存在的缺點，提供一種抗力、阻力機構及拉回機構。
本實用新型的技術方案依據本實用新型的目的，提供一種抗力、阻力機構及拉回機構，并且于轉動施力除去后，可控制轉動反轉拉回作用力的一種無段式抗力或負載產生及拉回控制機構，主要是將一個不斷轉動的附加有激磁線圈的激磁盤結構同軸設置于一個制動輪一側，并使其二者間留有氣間，藉由激磁線圈通電后于周圍產生一磁場，在激磁盤上產生磁通；當制動輪不斷轉動時，其與激磁盤磁極間會感應渦流，藉此渦流與磁通的相互作用產生一轉矩，因此，當激磁盤反于此轉矩方向受到外力拉轉時，即會產生一抗力可藉由激磁盤外接滑輪或皮帶輪將此抗力傳輸至外部；另外，假設將制動輪設定為不斷轉動者，其與激磁盤間即會感應渦流，藉此渦流與磁通的相互作用產生一轉矩，當激磁盤反于此轉矩方向受到外力拉轉時，即會產生一抗力，又當反于此轉矩方向拉動激磁盤的力除去時，激磁盤受到轉矩的力作用，因而反轉拉回，此時，若減低通過線圈的電流量，使轉矩的力量減弱，激磁盤的拉回力量即可因而減弱，因此要改變激磁電流大小，即可控制輸出轉矩，達到無段改變輸出轉矩，控制所產生的抗力及拉回作用力的目的。
結合

本實用新型的結構及實施例圖1為常見阻力機構示意圖。
圖2為本實用新型的立體外觀分解示意圖。
圖3為本實用新型的激磁筒立體外觀示意圖。
圖4為本實用新型的側剖視示意圖。
圖5為本實用新型的立體外觀示意圖。
圖6、圖7為本實用新型的錐形齒結構示意圖。
圖8為本實用新型與電動機連結剖視示意圖。
圖9為本實用新型與電動機連結立體外觀示意圖。
圖10及圖11為本實用新型使用狀態示意圖。
圖12為本實用新型另一實施例的立體分解示意圖。
圖13為本實用新型的激磁盤立體示意圖。
圖14為本實用新型的激磁盤的盤面示意圖。
圖15為本實用新型的剖視示意圖。
圖16為本實用新型的立體外觀示意圖。
圖17及圖18為本實用新型的使用狀態示意圖。
A為U形電磁鐵心、R為電磁線圖、W為U形鐵心開口的空隙、3為轉筒輪、32為凹槽、321為環壁、35為連動軸、36為輪孔、5為激磁筒、51為齒盤、511S為翼面、511P為齒盤感應區、512為線圈座、513為固定軸、513a為固定軸通孔、514為錐形齒、514a為錐形齒外側面、514b為錐形齒內側面、52為圓齒筒、521為圓齒筒圓齒、521P為圓齒筒感應區、522為圓齒筒軸孔、525為圓齒斜面、515為錐形齒斜面、53為波浪形空隙、4為線圈、6為軸承、7為支架。N為電動機、W’為中介皮帶輪、T為皮帶、1’為固定軸、12’為L形孔、2’為制動輪、24’為輪孔、3’為激磁盤、32’為內激磁盤、321’為軸座、H’為軸孔、322’為翼片、322a’為翼片外側面、322b’為翼片內側面、322P’為翼片加厚部分、323’為翼片斜面、34’為外激磁盤、342P’為圓齒加厚部份、4’為線圈、5’為支架、S’為波浪紋般起伏的空隙、6’為軸承。
如附圖2至附圖9所示，本實用新型是由一內設線圈座512的激磁筒5與一轉筒輪3同軸套固定于支架7上，其中激磁筒5的線圈座512上套設有一個繞有N匝電線的線圈4，其電線并自線圈座512上接出外接電源；激磁筒5兩端凸設有一固定軸513，此兩端的固定軸513穿過轉筒輪3而架置套入于支架7內設的軸承6中，因此當固定軸513轉動時會自然帶動激磁筒5轉動，轉筒輪3內也置有軸承6，使轉筒輪3也可相對于激磁筒5單獨藉外力而轉動；激磁筒5是由一齒盤51及一圓齒筒52接連成滾筒狀，齒盤51主要是由軸心向外放射出數個環列齒狀凸出的翼面511S，并于各翼面端緣轉折凸設有錐形齒514，錐形齒齒面尖端略為加厚作為感應區511P；圓齒筒52一端是封閉的，而中央開有軸孔522，另一端則沿筒緣形成數個凸出的圓齒521，此各圓齒尖端齒面上也同樣略為加厚作為感應區521P，又其圓齒521與圓齒521間的內縮部分恰可供齒盤上的錐形齒514對合置入，使齒盤51及圓齒筒52對合接連成滾筒狀，且接合后錐形齒514與圓齒521間形成波狀的波浪形N/S極的空隙53；在線圈4通電后感應區511P、521P即形成磁極；圓齒521與錐形齒都是外側面514a較寬而內側面514b較窄，即圓齒521與錐形齒514都是自外側面向內側漸縮小，使圓齒521與錐形齒514左右兩端形成略為向內傾斜的斜面515、525，齒盤51及圓齒筒52互相嵌合使齒盤51及圓齒筒52將線圈4包覆封設于內側，線圈4則套接于一個線圈座512上，此線圈的電線是自線圈座512的線孔中穿入于固定軸513的通孔513a中，再沿固定軸通孔514穿出于外部，因電線是置于通孔513a中固定軸中心軸線位置，因此當固定軸513持續轉動時，電線不會因其轉動而纏繞打結影響使用功效；在固定軸外接一電動機，可藉電動機N的帶動使固定軸513不斷轉動，而帶動激磁筒5或轉筒輪3隨之不斷轉動；轉筒輪3是一面凹設有一凹槽32，另一面則凸設有一連動軸35，其與激磁筒5同軸接設，且激磁筒5感應區端恰可套接于凹槽內，并使其凹槽32的環壁321恰可包覆于激磁筒5呈環狀分布的感應區511P、521P的外側，且環壁321與感應區511P、521P間留有適距的氣隙，另外轉筒輪3的軸心位置開有一輪孔36，此輪孔36內嵌置有軸承6，激磁筒5外伸的固定軸513則是穿過此軸承6而架置于支架7上。
當線圈4通電而導入電流時，線圈4周圍即會產生一磁場，而在激磁筒5上產生磁通，使激磁筒5的感應區511P、521P成為磁極，其磁力線由激磁線圈幅向內磁路，外磁路、磁極及轉筒輪3而構成磁回路，因此，當電動機N帶動固定軸513轉動時，轉筒輪隨著轉動，此時激磁筒感應區511P、521P因與轉筒輪環壁321間的相互旋轉而感應渦流，藉此渦流與磁通的相互作用即產生一個轉矩，因此當激磁筒5受到外力反于轉矩方向拉轉時，此轉矩即成為其轉動的抗力，而藉外接滑輪W’即可將此作用力傳輸至應用機構的施力板上。
如附圖10所示，為本實用新型應用于擴胸訓練機上的狀態，是藉激磁筒5與數個中介滑輪W’將施力傳導至擴胸訓練機的施力板C上，當使用者用力將施力板C向內推動靠近時，激磁筒5因受到使用者施加于施力板上力量的拉動而轉動，但此時因電動機帶動轉筒輪3轉動所產生的轉矩牽掣住激磁筒5，使其受到與施力板C及滑輪W’拉力方向相反的抗力，因此；使用者必須用力去推動施力板C以抵抗激磁筒5上的抗力，藉以拉動激磁筒5轉動直至二施力板C互相靠貼為止，又當其欲放松使二施力板C回復原狀時，可調低施于激磁筒5內線圈的電力，使其加于激磁筒5的抗力減小，因此施力板滑輪W’上拉回的力量降低，使用者即可緩慢放松使施力板回復原狀，而不致受到過強的拉回力量而傷及筋肉。
如附圖11所示，本實用新型應用于舉重訓練機的使用狀態，與前述原理相同，也是藉數個中介滑輪W’將施力傳導至舉重訓練機的拉把上，并同樣可控制其拉回的力量，可有助于使用者訓練的實施；另可與一電源控制機構連結以控制輸入的電流大小，藉由此機構的數位控制，即可根據使用者的訓練需要精確地調整擴胸訓練機或舉重訓練機等阻力大小，以達有效、精確控制阻力的目的。
如附圖12至附圖18所示，為本實用新型的另一實施例，其結構主要是以一固定軸I’將一制動輪2’、一激磁盤3’及激磁線圈4’套固于支架5’上，其中激磁線圈4’是套設于激磁盤3’的軸座321’上，使其與激磁盤3’結合成一整體；激磁盤3’主要是由一內激磁盤32’及一外激磁盤34’接合構成，內激磁盤32’略可分為放射翼狀盤面部分與軸座321’部分，且盤面與軸座321’二者是互相接連的；盤面是以與軸座321’相連部分為中心，向外凸伸有數個放射狀的翼片322’，此各翼片的外側面322a’較寬而內側面322b’較窄，即翼片322’是自外側面向內側漸縮小，使翼片322’左右兩端形成略為向內傾斜的斜面323’，此翼片的斜面323’構造可成為機構旋轉時氣流的導流面，又各翼片的外側面322’尾端皆設有加厚部分322P’作為感應區，使各翼片的尾端部分322P’皆略高于其它部分，軸座321’是呈略圓筒狀，其中央開設有軸孔H’，可供固定軸1’自盤面中央穿經此軸座軸孔H’，再將其他組件撐持于支架5’上，外激磁盤34’則是恰可供內激磁盤32’嵌入其空隙中的中空圓齒環，其是向內圈凸出有圓齒的環狀結構，其中空部分略可供內激磁盤32’的盤面翼片部分嵌入并接連，且外激磁盤34’此向內凸伸的各圓齒部分的尖端同樣用加厚部分342P’作為感應區，內激磁盤32’與外激磁盤34’結合后其盤面即形成類似波浪紋般起伏的N/S極的空隙S’，該加厚部分322P’、342P’即恰分布于盤面周邊環狀部分，當通電后，此環狀位置的加厚部分即成為磁極，并作為與其側邊的制動輪2’相互作用時的感應面，激磁線圈4’其上纏繞有N匝的電線，此纏繞有N’匝電線的線圈是套接于內激磁盤的軸座321’上，制動輪2’是位于激磁盤3’的感應面外側邊，此制動輪2’中央開有一輪孔24’，輪孔內嵌置有二軸承6’，使固定軸I’可穿過激磁盤3’及激磁線圈4’，并穿過制動輪中央輪孔軸承6’，將上述各組件架固于支架5’上，其中，固定軸兩端與支架之間各嵌置有一軸承，固定軸可藉一電動機帶動自轉，并連動制動輪2’或激磁盤3’旋轉，另外制動輪2’在其內加設有軸承6’而可獨立經向轉動；又固定軸及激磁盤軸座此二組件與線圈之間各開有一線孔，固定軸沿中心軸線則開有一通孔，且線孔與通孔相接呈L形12’，使激磁線圈4’上的電線得以經由此L形孔12’穿入于固定軸I’中以拉出外接電源，使固定軸于轉動時，線圈不會因轉動而纏繞或松脫；激磁盤3’是置于制動輪2’一側，并使激磁盤3’的盤面與制動輪面間隔有適距的氣隙；當線圈通電而導入電流時，線圈4’周圍即會產生一磁場，而在激磁盤3’的內激磁盤32’與外激磁盤34’上產生磁通，使內激磁盤各翼片尾端322P’與外激磁盤各圓齒尾端加厚部分342P’成為磁極，其磁力線由激磁線圈幅向內磁路，外磁路、磁極及制動輪而構成磁回路，當電動機帶動固定軸轉動時，制動輪2’隨著轉動，此時激磁盤3’因與制動輪間的相互作用而感應渦流，藉此渦流與磁通的相互作用即產生一個轉矩。
如附圖17所示，為本實用新型的另一實施例應用在擴胸訓練機上，代替鉛塊重力的抗力負載結構，其主要作動方式與前述略同，激磁盤3’的連動軸上因套接有滑輪W’，藉與數滑輪的連結作用，可將力量傳導至施力板上，因此當使用者用力將施力板C向內推動靠近時，施力板受到使用者施加于施力板C上力量的拉動而牽動激磁盤3’轉動，但此時因電動機帶動制動輪2’轉動所產生的轉矩牽掣住激磁盤3’，使其受到與施力板C及滑輪拉力方向相反的抗力，因此使用者必須用力去推動施力板以抵抗激磁盤3’上的抗力藉以拉動激磁盤3’轉動直至二施力板C互相靠貼為止，又當其欲放松使二施力板回復原狀時，可調低施于制動輪2’的電力，使其加于激磁盤3’的抗力減小，因此施力板C及滑輪W’上拉回的力量降低，使用者即可緩慢放松使施力板回復原狀。
如附圖18所示，為本實用新型另一實施例應用于舉重訓練機上的狀態，藉數個中介滑輪W’將施力傳至至舉重訓練機的拉把上，并同樣可控制其拉回的力量，可有助于使用者訓練的安全。
本實用新型結構簡單，應用范圍廣泛，適用于各類健身器材上，作為抗力或負載，并可作為拉回作用力的緩和機構，其使用功能甚佳。
權利要求1．一種抗力、阻力機構及拉回機構，它是由轉筒輪(3)、線圈(4)、激磁筒(5)、軸承(6)、支架(7)所構成，其特征在于在二支架(7)內皆設有一軸承(6)，在轉筒輪(3)外側端凸出一連動軸(35)，使連動軸(35)套置入于其一側的支架(7)的軸承(6)內，而連動軸(35)內側開有一輪孔、此輪孔內也嵌置有軸承(6)；一固定軸(513)一端穿經激磁筒(5)軸心再經過轉筒輪(3)的輪孔(36)內軸承并穿出支架向外伸出，另一端則套置入于另一側的支架軸承內，使固定軸兩端皆穿置于支架上；在固定軸(513)中心軸線上開有一通孔(513a)，激磁筒(5)內設有一線圈座(512)，線圈座(512)上套設有一個繞有N匝電線的激磁線圈(4)，其電線是穿入于固定軸中，并沿固定軸通孔的中心軸線拉出于外部并外接一電源控制機構，可藉其附加數值控制以調節輸入的電流大小；另外穿出于支架的固定軸上外接有一電動機。
2．按照權利要求1所述的一種抗力、阻力機構及拉回機構，其特征在于所說的激磁筒(5)是由一齒盤(51)及一圓齒筒(52)接合成滾筒狀，齒盤(51)是自軸心向外放射出數個環列齒狀凸出的翼面(511S)，并于各翼面端緣轉折凸設有錐形齒(514)，錐形齒齒面尖端略為加厚作為感應區(511P)；圓齒筒(52)一端是封閉而中央開有軸孔(522)，另一端則沿筒緣形成數個凸出的圓齒(521)，各圓齒尖端齒面上也同樣略為加厚作為感應區(521P)，圓齒(521)與圓齒(521)間的內縮部分恰可供齒盤上的錐形齒(514)對合置入，使齒盤(51)及圓齒筒(52)對合接連成滾筒狀，且接合后錐形齒與圓齒間形成波狀的波浪形N/S極的空隙。
3．按照權利要求2所述的一種抗力、阻力機構及拉回機構，其特征在于所說的圓齒與錐形齒都是外側面較寬而內側面較窄，即圓齒與錐形齒都是自外側面向內側漸縮小，使圓齒與錐形齒左右兩端形成略為向內傾斜的斜面。
4．按照權利要求1所述的一種抗力、阻力機構及拉回機構，其特征在于所說的固定軸(1’)將一制動輪(2’)，一激磁盤(3’)及激磁線圈(4’)套固于支架(5’)上，固定軸一端穿經激磁盤軸心再穿過制動輪的輪孔內軸承并穿過支架內軸承向外伸出，另一端則套置入另一側的支架軸承內；在固定軸中心線上開有一通孔，使其呈中空管狀；激磁線圈套置于激磁盤的軸座上，且固定軸及激磁盤軸座此二組件與線圈之間各開有線孔，固定軸沿中心軸線則開有一通孔，且線孔與通孔相接呈L形，使激磁線圈上的電線得以經由線孔穿入于固定軸通孔中，并沿固定軸中心軸線拉出外接電源并外接一電源控制機構，藉其數位控制以調節輸入的電流大小，在固定軸上直接外接或藉皮帶連接一電動機。
5．按照權利要求4所述的一種抗力、阻力機構及拉回機構，其特征在于所說的激磁盤(3’)是由一內激磁盤(32’)及一外激磁盤(34’)接合構成，內激磁盤(32’)略可分為放射翼狀盤面部分與軸座(321’)部分，且盤面與軸座(321’)二者是互相接連，盤面是以與軸座(321’)相連部分為中心，向外凸伸有數個放射狀的翼片(322’)，此各翼片的尾端皆加厚作為感應區，使各翼片的尾端加厚部分較其他部分略高；外激磁盤是向內圈凸設有圓齒的環狀結構，其環內中空部分恰略可供內激磁盤的盤面翼片部分嵌入并接連，在翼片(322’)與圓齒其間留有N/S極的空隙，且外激磁盤此向內凸伸的各圓齒部分的尖端同樣有加厚部分作為感應區，在軸座中央開設有軸孔H’。
6．按照權利要求5所述的一種抗力、阻力機構及拉回機構，其特征在于所說的各翼片的外側面(322a’)較寬而內側面(322b’)較窄，即翼片是自外側面向內側漸縮小，使翼片左右兩端形成略為向內傾斜的斜面。
7．按照權利要求4所述的一種抗力、阻力機構及拉回機構，其特征在于所說的制動輪(2’)是設置在激磁盤(3’)的盤面外側邊，并使激磁盤(3’)的盤面與制動輪(2’)面貼近正對，但仍間隔有適距的氣隙。
專利摘要本實用新型是一種抗力、阻力機構及拉回機構,可控制產生轉輪機構轉動的抗力,并于轉動施力除去后,可控制轉輪反轉拉回作用力的一種無段式抗力或負載產生及拉回控制機構,主要是將一個不斷轉動的激磁盤同軸設置于一個制動輪一側,并使其二者間留有空隙,藉由激磁線圈通電后產生磁場,在激磁盤上產生磁通;當制動輪不斷轉動中,其與激磁盤磁極間會感應渦流,藉此渦流與磁通的相互作用產生轉距,當激磁盤反于此轉矩方向受到外力拉轉時,即產生一抗力可藉由激磁盤外接滑輪或皮帶輪,將抗力傳輸至外部。
文檔編號H02K49/04GK2441509SQ00250928
公開日2001年8月8日 申請日期2000年8月28日 優先權日2000年2月11日
發明者張煌東 申請人:張煌東