CN111150969B - 一种无碳跑步机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无碳跑步机，包括底架、扶手架和扶手，底架的上方设有脚踏架，脚踏架的后端与底架转动连接，前端和底架之间设有能调整脚踏架倾斜度的坡度调整装置，脚踏架上沿前后设有多个滚筒，滚筒的内壁上固定有磁体组件，滚筒的左右两端上设有筒盖，滚筒内设有定子铁芯，定子铁芯的左右两端上设有固定轴，固定轴和筒盖之间设有轴承，左右固定轴分别固定在脚踏架的左右侧壁上并将滚筒支撑在脚踏架上，定子铁芯上设有用于切割磁体组件产生的磁感线的线圈绕组，线圈绕组向筒盖的外侧引出有接线端子，接线端子外接负载形成回路，脚踏架上设有包裹多个滚筒并在运动时能带动滚筒转动的跑步带，结构简单，能取得较好的跑步体验效果。

Description

一种无碳跑步机

【技术领域】

本发明涉及一种无碳跑步机。

【背景技术】

现在主打低碳绿色环保，健身房已有的各种跑步机，主要采用220V的电源驱动，跑速则是通过电机的转速来实现，不够环保，既耗费电能又白白损耗掉大量运动员在锻炼运动时的机械能。而本发明将开发出一款无需电能，且能将锻炼运动时人的机械能转换为电能的无碳跑步机。本发明采用特殊的机械结构与电气结构，并应用了物理学中的楞次定律，根据用户不同的速度及坡度要求，通过简单轻松的跑步机角度调整，可以达到良好的跑步体验效果，以满足各种跑步体感。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、节能环保、能有效循环利用锻炼运动时人的机械能的无碳跑步机，通过采用多个滚筒并排支撑跑步带，并将多个滚筒倾斜设置，利用人体本身重力的分力及跑步时的摩擦力驱使跑步带自主运动和提速，并在多个滚筒内设置发电结构利用人运动时的机械能发电，应用物理学中的楞次定律，根据用户不同的速度及坡度要求，通过调整滚筒和跑步带的角度，以取得一个较为稳定的跑速，达到良好的跑步体验效果，以满足各种跑步体感。

为解决上述技术问题，本发明一种无碳跑步机，其特征在于：包括底架，所述底架上连接有扶手架，所述扶手架上设有扶手，所述底架的上方设有脚踏架，所述脚踏架的后端与底架转动连接，所述脚踏架的前端和底架之间设有能将脚踏架的前端往上顶升不同的高度从而调整脚踏架在前后方向的倾斜度的坡度调整装置，所述脚踏架包括左右脚踏板，所述脚踏架上位于左右脚踏板之间设有滚筒，所述滚筒有多个并沿前后方向排列，所述滚筒的内壁上固定有能在滚筒内部产生垂直于滚筒轴向的磁感线的磁体组件，所述滚筒的左右两端上设有筒盖，所述滚筒内设有定子铁芯，所述定子铁芯的左右两端上设有从筒盖伸出的固定轴，所述固定轴和筒盖之间设有外圈与筒盖固定、内圈与固定轴固定的轴承，左右所述固定轴分别固定在脚踏架的左右侧壁上将滚筒支撑在脚踏架上，所述定子铁芯上设有在滚筒相对定子铁芯转动时能切割滚筒内的磁感线的线圈绕组，所述线圈绕组向筒盖的外侧引出有接线端子，所述脚踏架上设有包裹在多个滚筒外侧并在运动时能带动滚筒转动的跑步带。

如上所述的一种无碳跑步机，其特征在于：所述坡度调整装置包括滑块、第一支杆和第二支杆，所述滑块滑动连接在底架上并能在底架上前后滑动，所述第一支杆一端与滑块铰接，另一端与脚踏架的前端铰接，所述第二支杆一端与底架铰接，另一端上设有条形槽，所述第一支杆的中部上设有插入在条形槽中并能在条形槽中滑动和转动的连接杆，所述底架上设有用于驱动滑块滑动的滑动驱动装置。

如上所述的一种无碳跑步机，其特征在于：所述滑动驱动装置包括转动连接在底架上的丝杆，所述丝杆上螺纹连接有一对以上在丝杆转动时能够相对运动的螺母，每个所述螺母和滑块之间通过推杆连接，所述推杆的两端分别与螺母和滑块铰接，每对螺母上的推杆左右对称设置并形成等腰三角形或者等腰梯形的两腰，所述丝杆上连接有用于驱动其转动的丝杆驱动装置，所述丝杆转动时，每一对中的两个螺母左右对称相对张开或靠近，从而带动滑块前后滑动。

如上所述的一种无碳跑步机，其特征在于：所述丝杆驱动装置包括手摇柄，所述手摇柄和丝杆通过皮带和皮带轮传动。

如上所述的一种无碳跑步机，其特征在于：在所述滚筒的一端，所述固定轴的外侧上设有位于筒盖内侧的换向器，所述线圈绕组与换向器电性连接，所述固定轴的外侧上设有两个位于筒盖外侧并相互绝缘的导电环，所述筒盖上固定有两套随滚筒转动的电刷，每套电刷均包括一个内电刷和一个外电刷，每套内电刷和外电刷电性连接并分别位于筒盖的内外两侧，其中两个内电刷分别与换向器的不同换向片触压，两个外电刷分别与两个导电环触压，每个外电刷对应压着一个导电环，滚筒转动时，所述内电刷和外电刷分别压着换向器和导电环转动，所述接线端子有两个并分别与两个导电环电性连接。

如上所述的一种无碳跑步机，其特征在于：每个滚筒所对应的两个所述接线端子，其中一个为正极接线端子，另一个为负极接线端子，并设在固定轴的外侧上，所述脚踏架用于支撑固定轴的侧壁上设有左右两个凹槽，所述凹槽位于固定轴下方，并且所述凹槽前后横跨多个滚筒对应的多个固定轴，每个所述凹槽中均设有用于将多个固定轴上同极的接线端子电性串接起来的串接件，其中一个串接件将多个正极接线端子串接，另一个串接件将多个负极接线端子串接。

如上所述的一种无碳跑步机，其特征在于：所述磁体组件包括由N极磁体和S极磁体绕滚筒的内周形成的磁极对，所述磁极对从滚筒的左端延伸到右端，所述线圈绕组对应磁极对从滚筒的左端跨越到右端。

与现有技术相比，本发明有如下优点：本发明通过坡度调整装置调节脚踏架在前后方向倾斜一定的角度，则多个滚筒和跑步带从前往后向下倾斜，当人站在跑步带上时，在自重作用下，产生一个沿跑步带斜向下的分力F。相同体重的人，当脚踏架的倾斜角度越大时，分力F越大，当分力F达到一定值时，贴在跑步带内侧的滚筒发生滚动，同时脚下的跑步带向后运动，人需要在跑步带上向前运动，才能避免被跑步带向后送出跑步带，通过跑步机上人的重力势能的转化，实现跑步带的自主运动，当人在跑步带上运动时，人脚踩的一部分力又可转为驱动跑步带向后运动的力，结合重力的分离共同实现跑步带的提速，节能环保。跑步带运动的速度越快，滚筒转动的速度越快。滚筒转动时，带着磁体组件绕定子铁芯和线圈绕组转动，使得线圈绕组切割滚筒内的磁感线产生电流发电，并通过接线端子直接或间接接向外部负载，将人锻炼运动时的机械能转换为电能，合理利用人锻炼运动时的机械能。同时利用楞次定律，通过设置多个滚筒和对应的线圈绕组，在提速时，每个线圈绕组产生磁场力阻碍滚筒的运动，多组线圈绕组产生的磁场力共同作用，使得人的跑速达到一定后能够保持一个较稳定的跑步状态，以达到良好的跑步体验效果；同时根据不同体重的人及不同的速度要求，可以调整脚踏架的角度，以达到各种跑步体感。

【附图说明】

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明取掉跑步带时的结构示意图；

图3是图2中A处的局部放大图；

图4是固定轴及其相关配合结构的结构示意图；

图5是本发明的侧面示意图；

图6是坡度调整装置的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明作进一步描述：

如图1至图6所示的一种无碳跑步机，包括底架1，所述底架1上连接有扶手架2，所述扶手架2上设有扶手21，所述底架1的上方设有脚踏架3，所述脚踏架3的后端与底架1转动连接，如铰接，所述脚踏架3的前端和底架1之间设有能将脚踏架3的前端往上顶升不同的高度从而调整脚踏架3在前后方向的倾斜度的坡度调整装置6，所述脚踏架3包括左右脚踏板31，所述脚踏架3上位于左右脚踏板31之间设有滚筒41，所述滚筒41有多个并沿前后方向排列，所述滚筒41的内壁上固定有能在滚筒41内部产生垂直于滚筒41轴向的磁感线的磁体组件42，所述滚筒41的左右两端上设有筒盖43，所述滚筒41内设有定子铁芯44，所述定子铁芯44的左右两端上设有从筒盖43伸出的固定轴45，所述固定轴45和筒盖43之间设有外圈与筒盖43固定、内圈与固定轴45固定的轴承46，左右所述固定轴45分别固定在脚踏架3的左右侧壁上并将滚筒41支撑在脚踏架3上，所述定子铁芯44上设有在滚筒41相对定子铁芯44转动时能切割滚筒41内的磁感线的线圈绕组47，所述线圈绕组47向筒盖43的外侧引出有接线端子48，所述脚踏架3上设有包裹在多个滚筒41外侧并在运动时能带动滚筒41转动的跑步带5。

通过坡度调整装置6调节脚踏架3在前后方向倾斜一定的角度，则多个滚筒41和跑步带5从前往后向下倾斜，当人站在跑步带5上时，在自重作用下，产生一个沿跑步带5斜向下的分力F。相同体重的人，当脚踏架3的倾斜角度越大时，分力F越大，当分力F达到一定值时，贴在跑步带5内侧的滚筒41发生滚动，同时脚下的跑步带5向后运动，人需要在跑步带5上向前运动，才能避免被跑步带5向后送出跑步带5，通过跑步机上人的重力势能的转化，实现跑步带5的自主运动，当人在跑步带5上运动时，人脚踩的一部分力又可转为驱动跑步带5向后运动的力，结合重力的分离共同实现跑步带的提速，节能环保。跑步带运动的速度越快，滚筒41转动的速度越快。滚筒41转动时，带着磁体组件42绕定子铁芯44和线圈绕组47转动，使得线圈绕组47切割滚筒41内的磁感线产生电流发电，并通过接线端子48直接或间接接向外部负载，将人锻炼运动时的机械能转换为电能，合理利用人锻炼运动时的机械能。同时利用楞次定律，通过设置多个滚筒41和对应的线圈绕组47，在提速时，每个线圈绕组47产生磁场力阻碍滚筒41的运动，多组线圈绕组47产生的磁场力共同作用，使得人的跑速达到一定后能够保持一个较稳定的跑步状态，以达到良好的跑步体验效果；同时根据不同体重的人及不同的速度要求，可以调整脚踏架3的角度，以达到各种跑步体感。

所述坡度调整装置6包括滑块61、第一支杆62和第二支杆63，所述滑块61滑动连接在底架1上并能在底架1上前后滑动，所述第一支杆62一端与滑块61铰接，另一端与脚踏架3的前端铰接，所述第二支杆63一端与底架1铰接，另一端上设有条形槽64，所述第一支杆62的中部上设有插入在条形槽64中并能在条形槽64中滑动和转动的连接杆65，所述底架1上设有用于驱动滑块61滑动的滑动驱动装置。

所述滑动驱动装置包括转动连接在底架1上的丝杆66，所述丝杆66上螺纹连接有一对以上在丝杆转动时能够相对运动的螺母67，每个所述螺母67和滑块61之间通过推杆68连接，所述推杆68的两端分别与螺母67和滑块61铰接，每对螺母67上的推杆68左右对称设置并形成等腰三角形或者等腰梯形的两腰，所述丝杆66上连接有用于驱动其转动的丝杆驱动装置，所述丝杆66转动时，每一对中的两个螺母67左右对称相对张开或靠近，从而带动滑块61前后滑动。

所述丝杆驱动装置包括手摇柄7，所述手摇柄7和丝杆66通过皮带8和皮带轮9传动。如图5，手摇柄7可设在扶手架2的上部，以方便运动人员站在跑步机上时进行操作，然后通过两条皮带8和若干皮带轮9进行传动，其中一条皮带8的上端与手摇柄7连接，另一条皮带8的左端与丝杆66连接，两条皮带轮9的另一端通过两个同轴转动的皮带轮9连接，以便两条皮带成一定角度连接传动，使一条皮带沿着扶手架2向下设置后再通过另一条皮带拉向丝杆66，结构紧凑美观。

当然，丝杆驱动装置还可以采用电机和链轮结构，通过接蓄电池供电，而该蓄电池可接入线圈绕组47发电时的负载回路上，通过跑步发电而进行充电和蓄电，再接入控制系统控制电机工作，实现自动化控制。

在所述滚筒41的一端，参考直流发电机的原理，所述固定轴45的外侧上设有位于筒盖43内侧的换向器49，所述线圈绕组47与换向器49电性连接，所述固定轴45的外侧上设有两个位于筒盖43外侧并相互绝缘的导电环410，所述筒盖43上固定有两套随滚筒41转动的电刷，每套电刷均包括一个内电刷411和一个外电刷412，每套内电刷411和外电刷412电性连接并分别位于筒盖43的内外两侧，其中两个内电刷411分别与换向器49的不同换向片触压，两个外电刷412分别与两个导电环410触压，每个外电刷412对应压着一个导电环410，滚筒41转动时，所述内电刷411和外电刷412分别压着换向器49和导电环410转动，在转动过程中，导电环410与不同的换向器49电性连通，所述接线端子48有两个并分别与两个导电环410电性连接，从而将滚筒41内侧产生的电流引出到滚筒41外侧静止的接线端子48上，以便接线端子48引向负载。

每个滚筒41所对应的两个所述接线端子48，其中一个为正极接线端子，另一个为负极接线端子，并设在固定轴45的外侧上，所述脚踏架3用于支撑固定轴45的侧壁上设有左右两个凹槽32，所述凹槽32位于固定轴45下方，并且所述凹槽32前后横跨多个滚筒41对应的多个固定轴45，每个所述凹槽32中均设有用于将多个固定轴45上同极的接线端子电性连串接起来的串接件33，其中一个串接件33将多个正极接线端子串接，另一个串接件33将多个负极接线端子串接，结构简单，隐藏式布线将同极接线端子串接，再接向负载，结构紧凑整齐。

所述磁体组件42包括由N极磁体421和S极磁体422绕滚筒41的内周形成的磁极对，由于滚筒41较宽，所述磁极对从滚筒41的左端延伸到右端，所述线圈绕组47对应磁极对从滚筒41的左端跨越到右端，以便更好的发电。所述N极磁体421和S极磁体422为电磁铁，优选永磁铁。

Claims (4)

1.一种无碳跑步机，其特征在于：包括底架(1)，所述底架(1)上连接有扶手架(2)，所述扶手架(2)上设有扶手(21)，所述底架(1)的上方设有脚踏架(3)，所述脚踏架(3)的后端与底架(1)转动连接，所述脚踏架(3)的前端和底架(1)之间设有能将脚踏架(3)的前端往上顶升不同的高度从而调整脚踏架(3)在前后方向的倾斜度的坡度调整装置(6)，所述脚踏架(3)包括左右脚踏板(31)，所述脚踏架(3)上位于左右脚踏板(31)之间设有滚筒(41)，所述滚筒(41)有多个并沿前后方向排列，所述滚筒(41)的内壁上固定有能在滚筒(41)内部产生垂直于滚筒(41)轴向的磁感线的磁体组件(42)，所述滚筒(41)的左右两端上设有筒盖(43)，所述滚筒(41)内设有定子铁芯(44)，所述定子铁芯(44)的左右两端上设有从筒盖(43)伸出的固定轴(45)，所述固定轴(45)和筒盖(43)之间设有外圈与筒盖(43)固定、内圈与固定轴(45)固定的轴承(46)，左右所述固定轴(45)分别固定在脚踏架(3)的左右侧壁上将滚筒(41)支撑在脚踏架(3)上，所述定子铁芯(44)上设有在滚筒(41)相对定子铁芯(44)转动时能切割滚筒(41)内的磁感线的线圈绕组(47)，所述线圈绕组(47)向筒盖(43)的外侧引出有接线端子(48)，所述脚踏架(3)上设有包裹在多个滚筒(41)外侧并在运动时能带动滚筒(41)转动的跑步带(5)，所述坡度调整装置(6)调节脚踏架(3)在前后方向倾斜一定的角度，使得多个滚筒(41)和跑步带(5)从前往后向下倾斜，多个所述滚筒(41)分别对应线圈绕组(47)，在提速时，每个线圈绕组(47)产生磁场力阻碍滚筒(41)的运动；

所述坡度调整装置(6)包括滑块(61)、第一支杆(62)和第二支杆(63)，所述滑块(61)滑动连接在底架(1)上并能在底架(1)上前后滑动，所述第一支杆(62)一端与滑块(61)铰接，另一端与脚踏架(3)的前端铰接，所述第二支杆(63)一端与底架(1)铰接，另一端上设有条形槽(64)，所述第一支杆(62)的中部上设有插入在条形槽(64)中并能在条形槽(64)中滑动和转动的连接杆(65)，所述底架(1)上设有用于驱动滑块(61)滑动的滑动驱动装置；

所述滑动驱动装置包括转动连接在底架(1)上的丝杆(66)，所述丝杆(66)上螺纹连接有一对以上在丝杆转动时能够相对运动的螺母(67)，每个所述螺母(67)和滑块(61)之间通过推杆(68)连接，所述推杆(68)的两端分别与螺母(67)和滑块(61)铰接，每对螺母(67)上的推杆(68)左右对称设置并形成等腰三角形或者等腰梯形的两腰，所述丝杆(66)上连接有用于驱动其转动的丝杆驱动装置，所述丝杆(66)转动时，每一对中的两个螺母(67)左右对称相对张开或靠近，从而带动滑块(61)前后滑动；

所述丝杆驱动装置包括手摇柄(7)，所述手摇柄(7)和丝杆(66)通过皮带(8)和皮带轮(9)传动，所述手摇柄(7)设于扶手架(2)的上部。

2.根据权利要求1所述的一种无碳跑步机，其特征在于：在所述滚筒(41)的一端，所述固定轴(45)的外侧上设有位于筒盖(43)内侧的换向器(49)，所述线圈绕组(47)与换向器(49)电性连接，所述固定轴(45)的外侧上设有两个位于筒盖(43)外侧并相互绝缘的导电环(410)，所述筒盖(43)上固定有两套随滚筒(41)转动的电刷，每套电刷均包括一个内电刷(411)和一个外电刷(412)，每套内电刷(411)和外电刷(412)电性连接并分别位于筒盖(43)的内外两侧，其中两个内电刷(411)分别与换向器(49)的不同换向片触压，两个外电刷(412)分别与两个导电环(410)触压，每个外电刷(412)对应压着一个导电环(410)，滚筒(41)转动时，所述内电刷(411)和外电刷(412)分别压着换向器(49)和导电环(410)转动，所述接线端子(48)有两个并分别与两个导电环(410)电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种无碳跑步机，其特征在于：每个滚筒(41)所对应的两个所述接线端子(48)，其中一个为正极接线端子，另一个为负极接线端子，并设在固定轴(45)的外侧上，所述脚踏架(3)用于支撑固定轴(45)的侧壁上设有左右两个凹槽(32)，所述凹槽(32)位于固定轴(45)下方，并且所述凹槽(32)前后横跨多个滚筒(41)对应的多个固定轴(45)，每个所述凹槽(32)中均设有用于将多个固定轴(45)上同极的接线端子电性串接起来的串接件(33)，其中一个串接件(33)将多个正极接线端子串接，另一个串接件(33)将多个负极接线端子串接。

4.根据权利要求1所述的一种无碳跑步机，其特征在于：所述磁体组件(42)包括由N极磁体(421)和S极磁体(422)绕滚筒(41)的内周形成的磁极对，所述磁极对从滚筒(41)的左端延伸到右端，所述线圈绕组(47)对应磁极对从滚筒(41)的左端跨越到右端。