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具有行星齿轮系统和摇摆反冲侧向运动系统的锻炼单车

阅读:300发布:2022-05-14

专利汇可以提供具有行星齿轮系统和摇摆反冲侧向运动系统的锻炼单车专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种用于运动器械中的行星 齿轮 系统,其特征在于, 飞轮 ;穿过所述飞轮中心 定位 的 驱动轴 ;设置在所述驱动轴上并且固定地附接至所述飞轮的太阳齿轮,设置在所述驱动轴上的壳体,固定地附接至所述驱动轴并且设置在所述壳体中的 行星架 ,以及固定地附接在所述壳体中的环形齿轮,一个或更多个行星齿轮可转动地附接至所述行星齿轮架。所述行星齿轮能够独立于所述行星齿轮架转动。所述驱动轴在第一方向上的转动使所述行星齿轮架在所述第一方向上转动,从而引起所述行星齿轮在所述环形齿轮内在第二方向上转动。所述行星齿轮在所述第二方向上的转动引起所述太阳齿轮和所述飞轮在所述第一方向上一起转动。,下面是具有行星齿轮系统和摇摆反冲侧向运动系统的锻炼单车专利的具体信息内容。

1.一种行星齿轮系统100,包括:
(a)飞轮105;
(b)驱动轴110,所述驱动轴110具有第一端和第二端,并设置成穿过所述飞轮105的中心106,所述飞轮105独立于所述驱动轴110转动;
(c)太阳齿轮115,所述太阳齿轮115设置在所述驱动轴110上并且固定地附接至所述飞轮105,所述太阳齿轮115独立于所述驱动轴110转动;
(d)第一曲柄120a和第二曲柄120b,所述第一曲柄120a和第二曲柄120b分别固定地附接至所述驱动轴110的第一端和第二端;
(e)壳体130,所述壳体130设置在所述驱动轴110上并位于所述飞轮105和所述第二曲柄120b之间,所述驱动轴110独立于所述壳体130转动;
(f)行星齿轮架140,所述行星齿轮架140固定地附接至所述驱动轴110并且设置在所述壳体130中;
(g)环形齿轮160,所述环形齿轮160固定地附接在所述壳体130中;
(h)至少一个行星齿轮150,所述行星齿轮150通过行星齿轮的轴158转动地附接至所述行星齿轮架140,所述行星齿轮150能够独立于所述行星齿轮架140转动,所述行星齿轮
150包括固定至大行星齿轮152的小行星齿轮151,其中,所述行星齿轮的轴158连接至所述小行星齿轮151的中心和所述大行星齿轮152的中心,所述小行星齿轮151的直径比大行星齿轮152的直径小,所述小行星齿轮151与所述环形齿轮160接合,并且所述大行星齿轮152与所述太阳齿轮115接合;
其中,所述驱动轴110通过所述曲柄120在第一方向上的转动使所述行星齿轮架140在所述第一方向上转动,从而引起每一小行星齿轮151在所述环形齿轮160内在第二方向上转动,并且引起每一大行星齿轮152围绕所述太阳齿轮115在第二方向上转动,进而引起所述太阳齿轮115和所述飞轮105在所述第一方向上一起转动。
2.根据权利要求1所述的系统100,包括第一行星齿轮150a、第二行星齿轮150b以及第三行星齿轮150c。
3.根据权利要求1所述的系统100,其中,所述行星齿轮150不对称地设置在所述行星齿轮架140上。
4.根据权利要求1所述的系统100,其中,所述行星齿轮150对称地设置在所述行星齿轮架140上。
5.根据权利要求1所述的系统100,其中,每一大行星齿轮152具有设置在外边缘上的一组齿,该组齿与设置在所述太阳齿轮115的外边缘上的一组齿相接合。
6.根据权利要求1所述的系统100,其中,所述行星齿轮150通过摩擦与所述太阳齿轮
115相接合。
7.根据权利要求1所述的系统100,其中,每一小行星齿轮151具有设置在外边缘上的一组齿,该组齿与设置在所述环形齿轮160的内边缘上的一组齿相接合。
8.根据权利要求1所述的系统100,其中,所述行星齿轮150通过摩擦与所述环形齿轮
160相接合。
9.根据权利要求1所述的系统100,其中,所述飞轮105通过第一转动轴承180a绕所述驱动轴110转动。
10.根据权利要求1所述的系统100,其中,所述驱动轴110通过第二轴承180b在所述壳体110内转动。
11.根据权利要求1所述的系统100,具有至少1:1的速度增加比。
12.根据权利要求1所述的系统100,具有大约2:1的速度增加比。
13.根据权利要求1所述的系统100,具有大约5:1的速度增加比。
14.根据权利要求1所述的系统100,具有大约8:1的速度增加比。
15.根据权利要求1所述的系统100,具有大约10:1的速度增加比。
16.根据权利要求1所述的系统100,具有大约15:1的速度增加比。
17.根据权利要求1所述的系统100,具有大约20:1的速度增加比。
18.根据权利要求1所述的系统100,其中,所述壳体130被整合至自行车框架210。
19.根据权利要求18所述的系统100,其中,所述自行车框架210进一步包括适于支承所述把手系统220的第一延伸部215a。
20.根据权利要求18所述的系统100,其中,所述自行车框架210进一步包括适于支承所述座位系统230的第二延伸部215b。
21.一种行星齿轮系统100,包括:
(a)飞轮105;
(b)驱动轴110,所述驱动轴110具有第一端和第二端,所述驱动轴110设置成穿过所述飞轮105的中心106,所述飞轮105独立于所述驱动轴110转动;
(c)太阳齿轮115,所述太阳齿轮115设置在所述驱动轴110上并且固定地附接至所述飞轮105,所述太阳齿轮115独立于所述驱动轴110转动;
(d)第一曲柄120a和第二曲柄120b,所述第一曲柄120a和第二曲柄120b分别固定地附接至所述驱动轴110的第一端和第二端;
(e)壳体130,所述壳体130设置在驱动轴110上并且位于所述飞轮105和所述第二曲柄120b之间,所述驱动轴110独立于所述壳体130转动;
(f)行星齿轮架140,所述行星齿轮架140固定地附接至所述驱动轴110并且设置在所述壳体130中;
(g)环形齿轮160,所述环形齿轮160固定地附接在所述壳体130中;
(h)至少一个行星齿轮150,所述行星齿轮150通过行星齿轮的轴158转动地附接至所述行星齿轮架140,所述行星齿轮150能够独立于所述行星齿轮架140转动,所述行星齿轮
150的外表面与所述环形齿轮160的内表面和所述太阳齿轮115的外表面相接合;
其中,所述驱动轴110通过所述曲柄120在第一方向上的转动使所述行星齿轮架140在所述第一方向上转动,从而引起所述行星齿轮150在所述环形齿轮内在第二方向上转动,所述行星齿轮150在第二方向上的转动引起所述太阳齿轮115和所述飞轮105在所述第一方向上一起转动。
22.根据权利要求21所述的系统100,其中,所述行星齿轮150不对称地设置在所述行星齿轮架140上。
23.根据权利要求21所述的系统100,其中,所述行星齿轮150对称地设置在所述行星齿轮架140上。
24.根据权利要求21所述的系统100,其中,所述行星齿轮150具有设置在外表面上的一组齿,该组齿与设置在所述太阳齿轮115的外表面上的一组齿相接合。
25.根据权利要求21所述的系统100,其中,所述行星齿轮150通过摩擦与所述太阳齿轮115相接合。
26.根据权利要求21所述的系统100,其中,所述行星齿轮150具有设置在外边缘上的一组齿,该组齿与设置在所述环形齿轮160的内表面上的一组齿相接合。
27.根据权利要求21所述的系统100,其中,所述行星齿轮150通过摩擦与所述环形齿轮160相接合。
28.根据权利要求21所述的系统100,其中,所述飞轮105通过第一转动轴承180a绕所述驱动轴110转动。
29.根据权利要求21所述的系统100,其中,所述驱动轴110通过第二轴承180b在所述壳体110内转动。
30.根据权利要求21所述的系统100,具有至少1:1的速度增加比。
31.根据权利要求21所述的系统100,具有大约2:1的速度增加比。
32.根据权利要求21所述的系统100,具有大约5:1的速度增加比。
33.根据权利要求21所述的系统100,具有大约8:1的速度增加比。
34.根据权利要求21所述的系统100,具有大约10:1的速度增加比。
35.根据权利要求21所述的系统100,具有大约15:1的速度增加比。
36.根据权利要求21所述的系统100,具有大约20:1的速度增加比。
37.根据权利要求21所述的系统100,其中,所述壳体130固定在所述自行车框架210中。
38.根据权利要求37所述的系统100,其中,所述自行车框架210进一步包括适于支承所述把手系统220的第一延伸部215a。
39.根据权利要求37所述的系统100,其中,所述自行车框架210进一步包括适于支承所述座位系统230的第二延伸部215b。
40.一种锻炼设备,包括
(a)驱动轴110,所述驱动轴110在第一端111具有第一曲柄120a,并且在第二端112具有第二曲柄120b;以及
(b)行星齿轮架140,所述行星齿轮架140固定地附接至所述驱动轴110并且与所述驱动轴110同轴。
41.根据权利要求40所述的锻炼设备,进一步包括与所述曲柄120和驱动轴110共轴的飞轮105。
42.根据权利要求40所述的锻炼设备,其中,所述设备整合至自行车机中。
43.根据权利要求40所述的锻炼设备,其中,所述设备整合至划船机中。
44.根据权利要求40所述的锻炼设备,其中,所述设备整合至椭圆训练机中。
45.根据权利要求40所述的锻炼设备,其中,所述设备整合至手动自行车机中。
46.根据权利要求40所述的锻炼设备,其中,所述设备整合至跑步机中。
47.一种系统,包括:
(a)底座250;
(b)转动轴承520a,所述转动轴承520a以度A附接至所述底座250;
(c)自行车框架210,所述自行车框架210具有下延伸部215c,所述转动轴承520a转动地接合所述下延伸部215,其中,所述自行车框架210能够相对于所述底座250向左或向右转动;以及
(d)反冲支承机构550,所述反冲支承机构550适于限制所述自行车框架210相对于所述底座250的转动运动,所述反冲支承机构550包括位于设置在所述自行车框架210上的反冲支承角板的相对的两侧上的第一缓冲器610a和第二缓冲器610b,所述缓冲器610能够至少在伸展位置和压缩位置之间移动,其中,所述自行车框架210的转动运动引起所述反冲支承角板将所述缓冲器610压缩至所述压缩位置,从而引起所述缓冲器610回推抵靠所述反冲支承角板,以限制所述自行车框架210的转动运动。
48.根据权利要求47所述的系统,其中,所述缓冲器610由弹簧替代。
49.根据权利要求47所述的系统,其中,所述转动轴承520a通过加固的框架支承530附接至所述底座250。
50.根据权利要求47所述的系统,其中,所述转动轴承520a通过所述自行车框架210的下延伸部215c中的套筒520转动地接合所述自行车框架210的下延伸部215c。
51.根据权利要求47所述的系统,其中,角度A在大约10度至30度之间。
52.根据权利要求47所述的系统,其中,角度A在大约20度至40度之间。
53.根据权利要求47所述的系统,其中,角度A在大约30度至50度之间。
54.根据权利要求47所述的系统,其中,角度A在大约40度至60度之间。
55.根据权利要求47所述的系统,其中,角度A在大约50度至70度之间。
56.一种锻炼系统,包括:
(i)行星齿轮系统,包括
(a)飞轮105;
(b)驱动轴110,所述驱动轴110具有第一端和第二端并且设置成穿过所述飞轮105的中心106,所述飞轮105独立于所述驱动轴110转动;
(c)太阳齿轮115,所述太阳齿轮115设置在所述驱动轴110上并且固定地附接至所述飞轮105,所述太阳齿轮115独立于所述驱动轴110转动;
(d)第一曲柄120a和第二曲柄120b,所述第一曲柄120a和第二曲柄120b分别固定地附接至所述驱动轴110的第一端和第二端;
(e)壳体130,所述壳体130设置在驱动轴110上并且位于所述飞轮105和所述第二曲柄120b之间,所述驱动轴110独立于所述壳体130转动;
(f)行星齿轮架140,所述行星齿轮架140固定地附接至所述驱动轴110并且设置在所述壳体130中;
(g)环形齿轮160,所述环形齿轮160固定地附接在所述壳体130中;
(h)至少一个行星齿轮150,所述行星齿轮150通过行星齿轮的轴158转动地附接至所述行星齿轮架140,所述行星齿轮150能够独立于所述行星齿轮架140转动,所述行星齿轮
150的外表面与所述环形齿轮160的内表面和所述太阳齿轮115的外表面相接合,其中,所述驱动轴110通过所述曲柄120在第一方向上的转动使所述行星齿轮架140在所述第一方向上转动,从而引起所述行星齿轮150在所述环形齿轮内在第二方向上转动,所述行星齿轮150在第二方向上的转动引起所述太阳齿轮115和所述飞轮105在所述第一方向上一起转动;以及
(ii)枢转系统,包括:
(a)底座250;
(b)转动轴承520a,所述转动轴承520a以角度A附接至所述底座250;
(c)自行车框架210,所述自行车框架210具有下延伸部215c,所述转动轴承520a转动地接合所述下延伸部215,其中,所述自行车框架210能够相对于所述底座250向左或向右转动,所述行星齿轮系统整合至所述自行车框架210;以及
(d)反冲支承机构550,所述反冲支承机构550适于限制所述自行车框架210相对于所述底座250的转动运动,所述反冲支承机构550包括位于设置在所述自行车框架210上的反冲支承角板的相对的两侧上的第一缓冲器610a和第二缓冲器610b,所述缓冲器610能够至少在伸展位置和压缩位置之间移动,其中,所述自行车框架210的转动运动引起所述反冲支承角板将所述缓冲器610压缩至所述压缩位置,从而引起所述缓冲器610回推抵靠所述反冲支承角板,以限制所述自行车框架210的转动运动。

说明书全文

具有行星齿轮系统和摇摆反冲侧向运动系统的锻炼单车

[0001] 交叉引用
[0002] 本申请要求2010年5月13日提交的、申请号为61/334,396的美国临时申请的优先权,其说明书以完全引用的方式并入于此。

技术领域

[0003] 本发明指向一种行星齿轮系统,例如用于锻炼设备的行星齿轮系统。

背景技术

[0004] 标准的固定自行车通常包括直接的驱动系统,例如,链条驱动系统或者皮带驱动系统。通常,主曲柄包括附接至齿形链齿轮或者皮带轮的一个或三个曲柄。该曲柄附加地提供了螺纹安装点,从而踏板能够安装在曲柄臂的端部。所述踏板还被定向成平行于地面。接着,所述齿形链齿轮或者皮带轮通过链条或者皮带被附接至更小的齿形链齿轮或者同步皮带轮,所述更小的齿形链齿轮或者同步皮带轮附接至主要的自行车飞轮。该飞轮能够被安装在所述主曲柄之前或者之后,距主曲柄的距离大于所述飞轮的半径。所述飞轮通常具有大约45英镑的重量。
[0005] 本发明的特征在于一种应用于诸如锻炼设备(例如固定的自行车系统)的机器中的新型的行星齿轮系统和摇摆反冲侧向运动系统。然而,本申请的系统不限于锻炼设备(例如,固定的自行车系统、旋转机、划船机、健腹器等等)。本发明的这种新型的行星齿轮系统使得所述曲柄和飞轮被整合到单独的组件中。在此描述了本发明的行星齿轮系统的优点。所述摇摆反冲侧向运动系统使得能够实现侧向的、从一侧到另一侧的、以及摇摆运动,这类似于骑自行车进入拐弯或者站起(例如冲刺)时的自然的运动。
[0006] 如果包含在这种组合中的特征与从上下文、本说明书以及本领域普通技术人员的知识中明显得出的互相不一致,则在此描述的任何特征或者特征的组合包括在本发明的范围内。本发明的另外的优势和方面在以下详细的说明书和权利要求中是明显的。

发明内容

[0007] 本发明的特征在于用于诸如锻炼设备的机器(例如固定的自行车系统)的新型的行星齿轮系统和摇摆反冲侧向运动系统。在一些实施例中,所述行星齿轮系统包括飞轮和设置成穿过所述飞轮的中心的驱动轴。所述驱动轴具有第一端和第二端,并且第一曲柄固定地附接至所述第一端,第二曲柄固定地附接至所述驱动轴的第二端。所述飞轮独立于所述驱动轴转动。太阳齿轮设置在所述驱动轴上,并且固定地附接至所述飞轮。所述太阳齿轮独立于所述驱动轴转动。壳体设置驱动轴上,位于在所述飞轮和所述第二曲柄(或第一曲柄)之间。所述驱动轴独立于所述壳体转动。行星齿轮架固定地附接至所述驱动轴,并且设置在所述壳体中,并且环形齿轮固定地附接在所述壳体中。一个或更多个行星齿轮通过行星齿轮轮轴转动地附接至所述行星齿轮架。所述行星齿轮能够独立于所述行星齿轮架转动。
[0008] 在一些实施例中,所述行星齿轮的外表面接合所述环形齿轮的内表面和所述太阳齿轮的外表面。所述驱动轴通过所述曲柄在第一方向上的转动使所述行星齿轮架在所述第一方向上转动,从而引起所述行星齿轮在所述环形齿轮内在所述第二方向上转动。所述行星齿轮在所述第二方向上的转动引起所述太阳齿轮和所述飞轮在所述第一方向上一起转动。
[0009] 在一些实施例中,所述行星齿轮包括固定至大行星齿轮上的小行星齿轮,其中,所述行星齿轮的轮轴连接至所述小行星齿轮的中心和所述大行星齿轮的中心。所述小行星齿轮具有比大行星齿轮更小的直径。所述小行星齿轮与所述环形齿轮相接合,并且,所述大行星齿轮与所述太阳齿轮相接合。所述驱动轴通过所述曲柄在第一方向上的转动使得所述行星齿轮架在所述第一方向上转动,从而引起每一小行星齿轮在所述环形齿轮内在第二方向上转动,并且每一大行星齿轮关于所述太阳齿轮在所述第二方向上转动,从而引起所述太阳齿轮和所述飞轮在所述第一方向上一起转动。
[0010] 在一些实施例中,所述系统包括第一行星齿轮,第二行星齿轮以及第三行星齿轮。在一些实施例中,所述行星齿轮不对称地设置在所述行星齿轮架上。在一些实施例中,所述行星齿轮对称地设置在所述行星齿轮架上。在一些实施例中,每一大行星齿轮具有一组设置在外边缘上的齿,所述齿与设置在所述太阳齿轮的外边缘上的一组齿相接合。在一些实施例中,所述行星齿轮通过摩擦与所述太阳齿轮相接合。在一些实施中,每一小行星齿轮具有一组设置在外边缘上的齿,所述齿与所述环形齿轮的内边缘上设置的齿相接合。在一些实施例中,所述行星齿轮通过摩擦与所述环形齿轮相接合。
[0011] 在一些实施例中,所述飞轮通过第一转动轴承(例如,滚珠轴承平面轴承滚针轴承等)绕所述驱动轴转动。在一些实施例中,所述驱动轴通过第二轴承(例如,滚珠轴承、平面轴承、滚针轴承等)在所述壳体中转动。
[0012] 在一些实施例中,所述系统具有至少1∶1的速度增加比。在一些实施例中,所述系统具有大约2∶1的速度增加比。在一些实施例中,所述系统具有大约5∶1的速度增加比。在一些实施例中,所述系统具有大约8∶1的速度增加比。在一些实施例中,所述系统具有大约10∶1的速度增加比。在一些实施例中,所述系统具有大约12∶1的速度增加比。在一些实施例中,所述系统具有大约15∶1的速度增加比。在一些实施例中,所述系统具有大约20∶1的速度增加比。
[0013] 在一些实施例中,所述壳体固定在自行车框架上。在一些实施例中,所述自行车框架进一步包括适于支承把手系统的第一延伸部。在一些实施例中,所述自行车框架进一步包括适于支承座位系统的第二延伸部。
[0014] 本发明的特征还在于锻炼设备,包括驱动轴和行星齿轮架,所述驱动轴在第一端具有第一曲柄和在第二端具有第二曲柄,所述行星齿轮架固定地附接至所述驱动轴并且与所述驱动轴同轴。
[0015] 在一些实施例中,所述锻炼设备进一步包括与所述曲柄和驱动轴同轴的飞轮。在一些实施例中,所述设备整合至自行车机器中。在一些实施例中,所述设备整合至划船机中。在一些实施例中,所述设备整合至椭圆训练机。在一些实施例中,所述设备整合至手动自行车机。在一些实施例中,所述设备整合至跑步机
[0016] 本发明的特征还在于一种系统(例如枢转系统),包括:底座;转动轴承以度A附接至所述底座;自行车框架具有下延伸部,其中所述转动轴承转动地接合所述下延伸部。所述自行车框架能够相对于所述底座向左或向右转动。所述系统(例如枢转系统)进一步包括反冲支承机构,所述反冲支承机构适于限制所述自行车框架相对于所述底座的运动,所述反冲支承机构包括定位在设置于所述自行车框架上的反冲支承角板的相对的两侧的第一缓冲器和第二缓冲器。所述缓冲器能够在至少一个伸展位置和压缩位置之间移动,其中,所述自行车框架的转动运动引起所述反冲支承角板将所述缓冲器压缩至所述压缩位置,从而引起所述缓冲器回推抵靠所述反冲支承角板,以限制所述自行车框架的转动运动。
[0017] 在一些实施例中,所述缓冲器由弹簧替代。在一些实施例中,所述转动轴承通过加固的框架支承附接至所述底座。在一些实施例中,所述转动轴承通过在所述自行车框架的下延伸部的套筒转动地接合所述自行车框架的下延伸部。在一些实施例中,所述套筒为所述底座的一部分。在一些实施例中,所述驱动轴为所述底座的一部分。
[0018] 在一些实施例中,角度A为大约10度至30度之间。在一些实施例中,角度A为大约20度至40度之间。在一些实施例中,角度A为大约30度至50度之间。在一些实施例中,角度A为大约40度至60度之间。在一些实施例中,角度A为大约50度至70度之间。
[0019] 本发明的特征还在于包括所述行星齿轮系统和枢转系统的锻炼系统。所述枢转系统包括底座;转动轴承以角度A附接至所述底座;自行车框架具有下延伸部,其中所述转动轴承转动地接合所述下延伸部。所述自行车框架能够相对于所述底座向左或向右转动。所述行星齿轮系统整合至所述自行车框架中。所述枢转系统进一步包括反冲支承机构,所述反冲支承机构适于限制所述自行车框架相对于所述底座的转动运动,所述反冲支承机构包括定位在设置于所述自行车框架上的反冲支承角板的相对的两侧的第一缓冲器和第二缓冲器。所述缓冲器能够在至少一个伸展位置和压缩位置之间移动,其中,所述自行车框架的转动运动引起所述反冲支承角板将所述缓冲器压缩至所述压缩位置,从而引起所述缓冲器回推抵靠所述反冲支承角板,以限制所述自行车框架的转动运动。附图说明
[0020] 图1为本发明的所述行星齿轮系统的侧视图;
[0021] 图2为本发明的所述行星齿轮系统的侧透视图和局部横截面视图;
[0022] 图3A为本发明的行星齿轮系统的侧视图;
[0023] 图3B为图3A的所述行星齿轮系统的横截面图;
[0024] 图4为本发明的行星齿轮系统的透视的横截面视图;
[0025] 图5为本发明的行星齿轮系统和本发明的摇摆反冲侧向运动系统的使用视图;
[0026] 图6为图5中的系统的侧视图;
[0027] 图7为图6中的所述摇摆反冲侧向运动系统的详细侧视图;
[0028] 图8为本发明的所述摇摆反冲侧向运动系统的详细透视图;
[0029] 图9为本发明的所述摇摆反冲侧向运动系统的详细透视图;
[0030] 图10为本发明的所述行星齿轮系统的替代实施例的侧透视图和局部横截面图;
[0031] 图11为图10中的所述行星齿轮系统的替代实施例中的反侧透视图和局部横截面视图;
[0032] 图12为图10中的所述行星齿轮系统的替代实施例的侧视图。
[0033] 本发明的优选实施例
[0034] 现在参考图1-12,本发明的特征在于一种用于诸如锻炼设备(例如固定的自行车系统)的机器的新型的行星齿轮系统和摇摆反冲侧向运动系统。然而,本发明的系统不限于锻炼设备(例如,固定的自行车系统、旋转机、划船机、健腹器等等)。本发明的所述新型的行星齿轮系统使得所述曲柄和飞轮被整合至单独的组件。
[0035] 行星齿轮系统
[0036] 如图1-4所示,所述行星齿轮系统100包括飞轮105。所述飞轮105类似于在固定的自行车中使用的标准的飞轮,这对本领域普通技术人员是公知的。所述飞轮105通常为圆形(例如平面圆形,例如具有外边缘、中心106、第一表面、第二表面)。在一些实施例中,当摩擦制动衬垫应用于所述旋转飞轮的外表面时,所述飞轮还用做阻装置。这为使用者提供了更大的阻力,用于不同的和增长的努力平的锻炼。
[0037] 所述飞轮105可以被构造成不同大小和重量。例如,在一些实施例中,所述飞轮105的重量大约在5英镑到10英镑之间。在一些实施例中,所述飞轮105的重量大约在10英镑到15英镑之间。在一些实施例中,所述飞轮105的重量大约在15英镑到20英镑之间。在一些实施例中,所述飞轮105的重量大约在20英镑到25英镑之间。在一些实施例中,所述飞轮105的重量大约在25英镑到30英镑之间。在一些实施例中,所述飞轮105的重量大约在30英镑到35英镑之间。在一些实施例中,所述飞轮105的重量大约在35英镑到40英镑之间。在一些实施例中,所述飞轮105的重量大约在40英镑到45英镑之间。在一些实施例中,所述飞轮105的重量大约在45英镑到50英镑之间。在一些实施例中,所述飞轮105的重量大约在50英镑到55英镑之间。在一些实施例中,所述飞轮105的重量大约在55英镑到60英镑之间。在一些实施例中,所述飞轮105的重量大约在60英镑到65英镑之间。在一些实施例中,所述飞轮105的重量多于65英镑。根据在设计过程中所选择的齿轮齿数比和优选的惯性“感觉”,所述飞轮的重量事实上可以在5到65英镑之间。本发明不限于以上提到的飞轮重量。
[0038] 在一些实施例中,所述飞轮105的直径在大约4英寸到8英寸之间。在一些实施例中,所述飞轮105的直径在大约8英寸到10英寸之间。在一些实施例中,所述飞轮105的直径在大约10英寸到12英寸之间。在一些实施例中,所述飞轮105的直径在大约12英寸到16英寸之间。在一些实施例中,所述飞轮105的直径在大约16英寸到20英寸之间。在一些实施例中,所述飞轮105的直径大于20英寸。在一些实施例中,所述飞轮105的直径小于8英寸。所述飞轮大小的限制可以作为所述运动单车的整体设计的功能。本发明不限于所述飞轮105的以上提到的尺寸。
[0039] 穿过所述飞轮105的中心106的为驱动轴110。所述驱动轴110可以独立于所述飞轮105转动(也即,所述驱动轴110和飞轮105不被固定地附接)。所述驱动轴110具有第一端111和第二端112,其中,所述驱动轴110的所述第一端111从所述飞轮105的第一表面伸出,所述驱动轴110的第二端112从所述飞轮105的第二表面伸出。第一曲柄120a设置在所述驱动轴110的第一端111上,并且第二曲柄120b设置在所述驱动轴110的第二端112上。
[0040] 太阳齿轮115设置(不固定地)在所述驱动轴上。所述太阳齿轮115固定地附接至所述飞轮105。例如,所述太阳齿轮115的中心与所述飞轮105的中心106对准,并且,所述驱动轴110穿过所述飞轮105的中心106和所述太阳齿轮115的中心。像所述飞轮105一样,所述太阳齿轮115独立于所述驱动轴110转动(例如,由于两者被固定地附接,所述飞轮105和所述太阳齿轮115一起转动)。
[0041] 在一些实施例中,壳体130设置在所述驱动轴110上,位于所述飞轮105和所述第二曲柄120b(或者所述第一曲柄120a)之间。所述驱动轴110不固定地附接至所述壳体;所述驱动轴110独立于所述壳体130转动。例如,所述壳体130保持固定,并且所述驱动轴
110相对于所述壳体130以第一方向和/或第二方向转动。
[0042] 行星齿轮架140固定地附接至所述驱动轴110(并且容纳在所述壳体130中)。所述行星齿轮架140具有中心,并且所述驱动轴110穿过其中心。所述驱动轴110在第一方向上的转动引起所述行星架在所述第一方向上的转动,并且所述驱动轴110在第二方向上的转动引起所述行星架140在第二方向上的转动。所述行星架140可以构造成不同的形状。例如,在一些实施例中,所述行星齿轮架140具有大体上三角形的形状(例如图1)。在一些实施例中,所述行星齿轮架140具有大体上正方形/矩形的形状。在一些实施例,所述行星齿轮架140具有大体上五边形的形状。在一些实施例中,所述行星齿轮架140具有大体上圆形的形状。所述行星齿轮架140不限于以上提到的形状。
[0043] 环形齿轮160容纳在所述壳体130中,并且固定地附接至所述壳体130。在一些实施例中,所述环形齿轮160围绕所述行星齿轮140,然而,本发明不限于这种结构。例如,在一些实施例中,所述环形齿轮160定位成全部围绕或部分围绕行星齿轮150,所述行星齿轮150设置在所述行星齿轮架140上。
[0044] 本发明的系统100进一步包括设置在所述行星齿轮架140上的行星齿轮150。在一些实施例中,所述系统100包括一个行星齿轮150。在一些实施例中,所述系统100包括两个行星齿轮150。在一些实施例中,所述系统100包括三个行星齿轮150。在一些实施例中,所述系统100包括四个行星齿轮150。在一些实施例中,所述系统100包括五个行星齿轮150。在一些实施例中,所述系统100包括六个行星齿轮150。在一些实施例中,所述系统100包括七个行星齿轮150。在一些实施例中,所述系统100包括八个行星齿轮150。在一些实施例中,所述系统100包括九个行星齿轮150。在一些实施例中,所述系统100包括十个行星齿轮150。在一些实施例中,所述系统100包括多于十个(例如,十一、十二、十三、十四、十五、十六、十七、十八、十九、二十、多于二十等等)的行星齿轮150。
[0045] 在一些实施例中,所述系统100包括三个行星齿轮150。在一些实施例中,第一行星齿轮150a转动地附接至所述行星齿轮架140上的第一位置(例如,通过第一行星齿轮的轴158a),第二行星齿轮150b转动地附接至所述行星齿轮架140的第二位置上(例如,通过第二行星齿轮的轴158b),并且,第三行星齿轮150c转动地附接至所述行星齿轮架140的第三位置上(例如,通过第三行星齿轮的轴158c)。所述行星齿轮150不固定地附接至所述行星齿轮架140,并且能够独立于所述齿轮架140转动。例如,所述行星齿轮150能够相对于所述齿轮架140关于其各自的行星齿轮的轴158转动。
[0046] 所述行星齿轮150能够以任何构型设置在所述行星架140上。在一些实施例中,所述行星齿轮150不对称地设置在所述行星齿轮架140上。在一些实施例中,所述行星齿轮150被对称地且间隔地设置在所述行星齿轮架140上。例如,在所述行星齿轮架140上的第一位置与在所述行星齿轮架140上的第二位置和第三位置是等距的,并且在所述行星齿轮架140上的第二位置与在所述行星齿轮架140上的第一和第三位置是等距的(例如参见图1)。本发明绝不限于这种构型。
[0047] 在一些实施例中,每一行星齿轮150包括固定到大行星齿轮152上的小行星齿轮151。然而,所述行星齿轮150不限于这种复合的构型。每一小行星齿轮151和每一大行星齿轮152具有中心,并且,小行星齿轮151的中心与大行星齿轮152的各自的中心是对准的。所述行星齿轮的轴158穿过小行星齿轮151和大行星齿轮152的各自的中心。所述小行星齿轮151小于其各自的大行星齿轮152,因此,每一小行星齿轮151的直径小于其各自的大行星齿轮152的直径。在一些实施例中,所述复合的齿轮可以由单独的齿轮替代(例如,单独的齿轮与太阳齿轮和/或环形齿轮接合并啮合)。
[0048] 如图1所示,每一小行星齿轮151接合所述环形齿轮160(所述环形齿轮160的内表面),每一大行星齿轮152接合所述太阳齿轮115(所述太阳齿轮115的外表面)。在一些实施例中,每一大行星齿轮152具有设置在外边缘(外表面)上的一组齿,所述齿接合设置在所述太阳齿轮115的外边缘(外表面)上的一组齿。在一些实施例中,每一小行星齿轮151具有设置在外边缘(外表面)上的一组齿,所述齿接合设置在所述环形齿轮160的内边缘(内表面)上的一组齿。本发明不限于通过齿对齿轮进行接合,例如,在一些实施例中,所述大行星齿轮152通过摩擦接合所述太阳齿轮;在一些实施例中,所述小行星齿轮151通过摩擦接合所述环形齿轮。
[0049] 当所述驱动轴110在第一方向上转动时(通过所述曲柄120),所述行星齿轮架140也在第一方向上转动(例如,所述行星齿轮架140固定地附接至所述驱动轴110)。所述行星齿轮架140在第一方向上的转动引起每一小行星齿轮151在所述环形齿轮160内在所述第二方向(与所述第一方向相反)上转动,并且每一大行星齿轮152关于/绕所述太阳齿轮115在第二方向(与第一方向相反)上转动。所述小行星齿轮151和所述大行星齿轮152在第二方向上的转动引起所述太阳齿轮115和飞轮105一起在所述第一方向上转动(所述飞轮在与所述曲柄120相同的方向上转动)。
[0050] 在一些实施例中,所述飞轮105通过第一滚球轴承180a(例如参见图4)绕所述驱动轴110转动。在一些实施例中,所述驱动轴110通过第二滚球轴承180b(例如参见图4)在所述壳体110内转动。
[0051] 在一些实施例中,摩擦制动衬垫安装至所述框架或者壳体。所述摩擦制动衬垫可以由使用者可调节压靠所述飞轮的力,从而为所述系统提供制动阻力,使得使用者能够增加或者调节对所述系统的阻力,并且改变转动所述踏板所需的力的量。所述制动衬垫可以由诸如毡或者皮制品制成,从而为所述飞轮的任何表面提供摩擦制动动作的耐磨装置。所述制动衬垫不限于这种构造。
[0052] 在一些实施例中,为了相同的目的,磁场可应用于金属飞轮中,从而通过涡流效应产生摩擦阻力。所述磁场可以由永久类型的磁体、或者电磁体或者其他类型的磁体产生。这种磁体对于本领域普通技术人员是公知的。阻力的大小可以通过调节所述磁场的强度和/或将磁场接近所述飞轮的表面来改变。
[0053] 如图10-12所示,在一些实施例中,所述行星齿轮150不是复合的齿轮(复合的齿轮,例如,如上所述的大行星齿轮152和小行星齿轮151的组合)。如上所述,所述太阳齿轮115固定地附接至所述飞轮105,所述行星齿轮架140固定至所述驱动轴110。一个或更多个行星齿轮150(例如两个、三个、四个、五个、六个等)设置在所述行星齿轮架140上(例如通过行星齿轮的轴158)。所述行星齿轮150能够独立于所述行星齿轮架140转动。设置在所述壳体130中围绕所述行星齿轮150的是所述环形齿轮160。所述环形齿轮160的内表面接合所述行星齿轮150的外表面。所述行星齿轮150设置成其外表面接合所述太阳齿轮
115(例如参见图11)。当所述曲柄120和驱动轴110在第一方向上转动时,所述行星齿轮架140在所述第一方向上转动。这引起所述行星齿轮150与所述环形齿轮160一起在所述第二方向上转动。所述行星齿轮150在所述第二方向上的转动驱动所述太阳齿轮115和所述飞轮105在所述第一方向上转动。
[0054] 本发明的所述系统100提供了速度增加比。如在此所使用的,术语“速度增加比”是指所述飞轮105的转数与所述曲柄120的转数之比。例如,速度增加比11:1是指所述曲柄每转动1转,所述飞轮105转动11转。
[0055] 在一些实施例中,所述速度增加比在大约1:1至大约20:1之间。在一些实施例中,所述速度增加比至少为大约1:1。在一些实施例中,所述速度增加比大约为11:1。在一些实施例中,所述速度增加比大约为2:1。在一些实施例中,所述速度增加比大约为5:1。在一些实施例中,所述速度增加比大约为8:1。在一些实施例中,所述速度增加比大约为10:1。在一些实施例中,所述速度增加比大约为12:1。在一些实施例中,所述速度增加比大约为15:1。在一些实施例中,所述速度增加比大约为20:1。在一些实施例中,所述速度增加比至少为大约20:1。
[0056] 通常,本发明的所述系统100被用于锻炼设备,例如固定的自行车系统。如图5所示,所述系统被整合至自行车框架210中。所述壳体130固定至所述框架210(或者在所述框架210中),提供支承和阻力,所述曲柄和驱动轴110能够抵靠所述框架210转动。如在标准的固定自行车中,所述自行车系统包括把手系统220和座位系统230。在一些实施例中,所述自行车框架210包括适于支承所述把手系统220的第一延伸部215a。在一些实施例中,所述自行车框架210包括适于支承所述座位系统230的第二延伸部215b。所述把手系统220和座位系统230可以为不同的构型和系统,包括但不限于本领域普通技术人员公知的标准的固定把手系统和座位系统。本发明的该系统也可以用于伏卧格的自行车,其中使用者位于座位上,或者位于基本上在所述踏板曲轴之后的鞍座上,而非在所述踏板曲轴之上。使用者坐在椅子状的装置上,并且所述自行车的框架设计成容纳此种位置,以及把手、座位靠背以及设置的其他合适的特征。
[0057] 如图5所示,所述固定的自行车系统包括底座250,所述自行车框架210附接至所述底座。在一些实施例中,所述底座250为大体上椭圆的形状,然而,所述底座250不限于这种形状(例如,所述底座250可以为圆形形状、长方形形状、H形、I形、X形等)。所述自行车框架210可以包括连接至所述底座250的下延伸部215c。
[0058] 在一些实施例中,所述环形齿轮160(例如在内直径上具有齿)可以由安装在相同的轴上、在外径上具有齿的齿轮所代替。所述环形齿轮160还可以与所述行星齿轮140接合或啮合,但在面向所述驱动轴110的所述行星的一侧(而非如上所述的面向与所述驱动轴110相反的一侧)。这种配置使得所述行星齿轮150在与所述行星齿轮架140相同的方向上转动,并且,所述太阳齿轮150在所述相反的转动方向上转动。
[0059] 在一些实施例中,所述行星齿轮架140刚性地附接至所述框架支承(例如,两个壳体130、130a;所述两个壳体130、130a能够由所述轴承180b支承),并且所述环形齿轮160固定地附接至所述驱动轴110。在这种构型中,所述行星齿轮架140是固定的并且不转动,因此所述行星齿轮150不绕所述主驱动轴110的轨道而行。当所述曲柄120转动时,所述环形齿轮160也转动(所述环形齿轮160固定地附接至所述驱动轴110),引起所述行星齿轮150绕其各自的行星齿轮轮轴158转动。所述行星齿轮150,与所述太阳齿轮115相接合(啮合),引起所述太阳齿轮115转动,并且因为所述飞轮被固定地附接至所述太阳齿轮115,所述飞轮150也因此转动。
[0060] 不希望将本发明限于任何理论或者机制,可以相信,本发明的所述行星齿轮系统100是有利的,因为它消除了调节链条或者皮带的需要。例如,许多运动自行车使用链条或者皮带驱动系统将所述踏板和曲柄的转动动作传递至飞轮。皮带和链条均常常需要调节所述中心距离(在所述驱动器和被驱动轴之间的距离)的方法,来保持所述系统正常地工作。
皮带太松将会滑动,并且引起传递的能力和扭矩的损失。类似地,链条太松将会跳齿,制造噪音,或者甚至脱离所述链环。相反地,如果所述链条或者皮带太紧,可能引起过早磨损及破损。随着时间的推移和使用,链条和皮带都会被拉长,从而需要在其有效的寿命中周期性地调节它们。这花费所有者的时间和金钱。因为本发明的所述系统100不使用皮带或者链条,因此不需要为了正常使用而调节,消除了周期的维修的需要或者由于缺少维修的故障。
还有,由于所述行星齿轮系统100的紧凑性,不存在露出的外部移动部件被缠住或者挂住,如所述链条驱动器易于发生的情况。
[0061] 不希望将本发明限于任何理论或者机制,可以相信,本发明的所述行星齿轮系统100是有利的,因为它使得具有更高的齿轮比。例如,许多运动自行车具有皮带或者链条驱动以将所述踏板曲柄轴的转动动作传递到所述飞轮。在运动自行车上具有飞轮的目的在于为所述驱动系统增加转动惯性,当使用者加速时给他一种阻力的感觉,并且当该使用者不施加踏板力时(诸如在每一踏板行程的顶部或者底部),保持所述系统的速度。所述飞轮的物理惯性由其重量和构型所决定。所述骑乘者在所述踏板曲柄车轴处感觉到的惯性量由于所述踏板曲柄和所述飞轮之间的运动比(可以称为齿轮比)来确定。对于固定重量的飞轮,所述齿轮比越高,在踏板处感觉到的惯性越高。大多数链条驱动运动自行车由所述踏板曲柄链环大小和所述飞轮齿盘大小的实际大小被限为大约3.25:1的齿轮比。具有这种比例,接近45磅重、直径为20英寸的飞轮必须舒适地模拟可接受的踏板惯性。本发明的行星齿轮系统能够在更小、更紧凑的空间中实现更高的齿轮比。具有11:1的齿轮比,例如,所述飞轮所需要的重量仅仅为大约8磅和直径12英寸,以具有与重45磅的飞轮的链条驱动自行车同样的踏板惯性感觉。这对于多个方面包括制造成本、运输以及自行车的灵活性都是有利的。
[0062] 不希望将本发明限于任何理论或者机制,可以相信,本发明的所述行星齿轮系统100是有利的,因为曲柄和飞轮的同轴运行是紧凑的,并且使得具有设计自由。例如,许多运动自行车具有皮带或者链条驱动,以将所述踏板曲柄轴的转动运动传递至所述飞轮。在所述踏板曲柄与飞轮轴之间所需要的中心距离可能大于18英寸,使得所述整个动力传动系统具有20英寸的飞轮体积,并且需要刚性框架来支持所述两个驱动轴的两套轴承。通过将所述飞轮和所述踏板曲柄定位在本发明的系统100中的相同的驱动轴上,所述整个动力传动系统包可以更紧凑地制成。所述框架仅需要支承仅一套轴承。并且,由于更小的飞轮允许如上所述的更高的齿轮比,所述整个动力传动系统,包括曲柄、传动装置、以及飞轮能够被制造在12英寸的直径的圆形空间内。由于其允许所述框架构造的实际选择、占用更小的空间并且允许产品设计的新的不同的形状,因此该种系统由于这种自由度而具有优势。
[0063] 不希望限制本发明,可以相信,本发明的所述系统100是有利的,因为该系统使得所述飞轮105以更大的速度旋转。这种速度和能量可以用于其他目的。
[0064] 本发明的系统能够由多种材料构造。材料的例子可以包括但不限于金属和/或金属合金(例如,不锈素钢等)、橡胶、塑料、类似物或者其组合。
[0065] 摇摆反冲侧向运动系统
[0066] 现在参考图5-9,本发明的特征还在于摇摆反冲侧向运动系统500。所述摇摆反冲侧向运动系统500使得能够实现侧向的、从一侧到另一侧、以及摇摆运动,这种感觉类似于当骑乘自行车进入拐弯或者站起时(例如冲刺)的自然动作。
[0067] 本发明的所述摇摆反冲侧向运动系统500包括转动地结合在所述自行车框架210的下延伸部215c中的转动轴承520a(例如,通过支承部件528支承在所述下延伸部215c中的套筒520)。所述转动轴承520a能够在所述套筒520里转动。所述转动轴承520a以角度A附接至所述底座250(例如,角度A为形成在所述底座和转动轴承520a的平面中的角)。在一些实施例中,所述转动轴承520a通过加固的框架支承530附接至所述底座250。
[0068] 在一些实施例中,角度A在大约30度至50度之间。在一些实施例中,角度A在大约10度至30度之间。在一些实施例中,角度A在大约20度至40度之间。在一些实施例中,角度A在大约40度至60度之间。在一些实施例中,角度A在大约50度至70度之间。
[0069] 所述系统500使得所述自行车框架210相对于所述底座250向左或向右转动(例如,朝所述底座250的右侧或者朝所述底座250的左侧)。所述系统500包括提供用于限制该转动运动(例如,至小程度)的反冲支承机构550。该反冲支承机构550帮助所述自行车(例如框架210)返回至其正常竖立垂直方向。结果,如果所述自行车(例如框架210)的底部移动至太远的左侧,所述反冲支承机构将帮助所述自行车(例如框架210)朝右返回,反之亦然。在一些实施例中,所述反冲支承机构550包括第一缓冲器610a和第二缓冲器610b或者第一弹簧和第二弹簧,所述第一缓冲器610a和第二缓冲器610b设置在所述自行车框架210的相对的两侧(或者在自行车框架210的反冲支承角板620的相对的两侧)上,所述第一弹簧和第二弹簧设置在所述自行车框架210的相对的两侧(或者所述自行车框架210的反冲支承角板)上。所述缓冲器610或弹簧提供了朝中心返回的力。
[0070] 所述缓冲器610或弹簧能够在至少一个伸展位置和压缩位置之间移动。所述反冲支承角板的转动运动引起所述反冲支承角板620将所述缓冲器610或者弹簧压缩至压缩位置。因为所述缓冲器610或者弹簧在所述伸展位置被偏压,所述缓冲器610或弹簧回推抵靠所述反冲支承角板,以限制关于所述轴的转动运动。
[0071] 在一些实施例中,所述系统500包括适于使得使用者能够防止所述框架枢转的定机制(例如,所述锁定机制被整合至所述枢转系统)。例如,使用者可能希望当上自行车或下自行车时锁定所述枢转系统,或者骑乘时锁定所述枢转系统以改变锻炼的感觉。在一些实施例中,所述锁定系统可以由使用者通过适当的控制开关或者操作来致动,或者防止所述自行车框架绕所述枢转轴转动,保持所述框架固定。
[0072] 图9示出了作为所述主机架一部分的枢转套筒520。所述套筒520接纳所述枢转轴承520a。所述螺母520b帮助将所述轴承保持在适当的位置并且防止所述套筒520滑动。示出的所述枢转轴525提供了驱动轴,所述框架绕所述驱动轴转动。所述反冲支承机构550附接(例如焊接)至所述框架并且与所述框架一起运动。在一些实施例中,所述枢转轴和所述套筒与此处示出的相反(例如所述套筒为所述底座的一部分)。
[0073] 如此处所使用的,术语“大约”是指多于或者少于参考数字的10%。例如,所述飞轮105的直径为大约10英寸的实施例包括直径在9英寸和11英寸之间。
[0074] 以下美国专利所公开的内容以参考的方式完全并入于此:美国专利No.3,964,742;美国专利No.4,272,094;美国专利No.4,309,043;美国专利No.4,632,386;
美国专利No.4,712,806;美国专利No.4,880,224;美国专利No.5,031,902;美国专利No.5,480,366;美国专利No.7,163,491;美国专利No.2006/0217237;美国专利No.2008/0051258;美国专利No.2009/0036276。
[0075] 除了在此所描述的,本发明的不同变型对于本领域技术人员从前述说明中将是明显的。这种变型用于落入所附的权利要求的范围内。在本申请中所引用的参考以参考的方式完全并入于此。
[0076] 虽然在此示出和描述了本发明的优选实施例,对本领域技术人员显而易见的是,对其所做的变型不会超出所附的权利要求的范围。因此,本发明的范围仅由以下权利要求所限定。
[0077] 在以下权利要求中所引用的参考标记仅便于本申请的审查,并且是示例的,并且绝不用于将所述权利要求的范围限于在附图中具有对应的参考标记的特定特征。
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