TWI542381B - Torque adjustment detection system - Google Patents

Description

扭力調整偵測系統

本創作係關於一種扭力調整偵測系統，尤指一種應用於健身車...等健身器具中，提供扭力調整以及精確偵測扭力值等功能之扭力調整偵測系統。

在現有的健身車...等健身器具中，為了提供使用者依據其體能狀況或不同階段體能訓練需求而能設定不同大小的扭力功能，所述健身器具中，除了設置有扭力調整裝置連接健身器具中對扭力產生機構(例如飛輪、...等)施以作用力之扭力作用裝置外，也一併設置一扭力偵測裝置，扭力偵測裝置電性連接健身器具中既有的控制器，藉以提供使用者自行操作扭力調整裝置調整改變扭力作用裝置施加於扭力產生機構的扭轉阻力大小，復由扭力偵測裝置偵測調整改變後的扭轉阻力，控制器顯示該調整後的扭轉阻力值。

惟前揭應用健身器具中，所述扭力調整裝置、扭力偵測裝置與健身器具中之控制器等皆為各自發展而獨立之機構，各自提供其專屬的特定功能，以致使用者在操作該健身器具時，常因各機構間之結合缺乏系統化之整合，造成健身器具難以設定扭力與精確偵測出調整後的扭力值大小等。

本創作之主要目的在於提供一種扭力調整偵測系統，藉此創作，解決現有扭力調整偵測機構未能達到系統化整合其扭力調整與精確偵測扭力值等問題。

為達成前揭目的，本創作所提出之扭力調整偵測系統係包含： 一扭力調整裝置，係用以連接一扭力作用裝置，且能改變該扭力作用裝置施力於一扭力產生機構之扭力大小；一扭力偵測裝置，具有對扭力作用裝置之位置變化量或旋轉角度變化量之偵測功能；以及一扭力計算裝置，其包含一控制器以及一電性連接控制器的訊息輸出器，所述控制器電性連接扭力偵測裝置，且能依據扭力偵測裝置提供扭力作用裝置之位置或旋轉角度的變化量而換算為相對應的扭力值，並通過訊息輸出器輸出該扭力值之訊息。

藉由前揭扭力調整偵測系統創作，其主要係利用扭力調整裝置、扭力偵測裝置與扭力計算裝置三者之組合，使其能夠利用扭力調整裝置改變扭力作用裝置施加於飛輪的作用力，以扭力偵測裝置偵測扭力作用裝置之位置或旋轉角度之變化值，再由扭力計算裝置依據扭力偵測裝置所提供之位置或旋轉角度之變化值而精確地換算成扭力值，並由訊息輸出器將所述扭力值提供予使用者。藉此系統化之整合創作，讓本創作扭力調整偵測系統能夠應用於健身器具等領域中，提供使用者調整扭力，並能偵測與顯示精確的扭力值等功效。

10‧‧‧車架

20‧‧‧扭力產生機構

21‧‧‧飛輪

30‧‧‧扭力作用裝置

31‧‧‧基座

32‧‧‧扭力座

33‧‧‧轉軸

34‧‧‧阻力件

40‧‧‧扭力調整裝置

41‧‧‧座管

42‧‧‧調整桿

421‧‧‧握持部

43‧‧‧移動件

44‧‧‧壓縮彈簧

50‧‧‧扭力偵測裝置

51‧‧‧感應積體電路元件

52‧‧‧磁力元件

53A‧‧‧被動旋轉構件

53B‧‧‧轉動角度偵測構件

54‧‧‧被動齒輪

55‧‧‧可變電阻

551‧‧‧旋軸

56‧‧‧從動齒輪

57‧‧‧永久磁鐵

58‧‧‧轉動感應IC

581‧‧‧感應部

59‧‧‧永久磁鐵環

591‧‧‧固定架

60‧‧‧扭力計算裝置

圖1係本創作扭力調整偵測系統第一較佳實施例應用於健身車中的側視平面示意圖。

圖2係本創作扭力調整偵測系統第二較佳實施例應用於健身車中的側視平面示意圖。

圖3係本創作扭力調整偵測系統第二較佳實施例應用於健身車中的側視局部剖面示意圖。

圖4係圖2及圖3所示扭力調整偵測系統第二較佳實施例應用於健身車中的使用狀態參考圖。

圖5係本創作扭力調整偵測系統第三較佳實施例結合健身車的扭力調整裝置的立體示意圖。

圖6係本創作扭力調整偵測系統第四較佳實施例應用於健身車中的側視平面示意圖。

如圖1至圖6所示，係揭示本創作扭力調整偵測系統之數種較佳實施例應用於健身器具中，於該些圖式中，所述健身器具係以健身車為例，如圖1及圖3所示，所述健身車包含有一車架10以及一扭力產生機構20，所述扭力產生機構20具有一飛輪21，該飛輪21係可旋轉地樞設於車架10上，所述扭力作用裝置30係包含一基座31、一扭力座32、一轉軸33、一阻力件34以及一扭力彈簧，所述基座31係固定於健身車之車架10鄰近飛輪21處，扭力座32一端結合轉軸33及扭力彈簧樞設於基座31上，扭力彈簧兩端分別抵接基座31及扭力座32，使扭力座32及轉軸33能以轉軸33為支點基座31上作有限角度範圍內旋轉，所述阻力件34設於扭力座32中，且阻力件34能接觸飛輪21外周緣而施以一作用力。

本創作扭力調整偵測系統之組成，其主要係包含一扭力調整裝置40、一扭力偵測裝置50以及一扭力計算裝置60。

如圖1所示，所述扭力調整裝置40可為手動式或電動式機構，所述扭力調整裝置40係用以連接所述扭力作用裝置30，讓使用者能夠經由扭力調整裝置40以手動或電動方式改變扭力作用裝置30施加於扭力產生機構20上的作用力大小。

如圖2至圖4所示，其揭示所述扭力調整裝置40為手動機構之一較佳實施例，所述扭力調整裝置40包含一座管41、一調整桿42、一移動件43以 及一壓縮彈簧44，所述座管41係固定於車架10上且鄰近飛輪21與扭力作用裝置30，調整桿42係能定點旋轉地樞設座管41中，調整桿42一端為具有螺紋的螺接部，所述移動件43中具有螺孔，且移動件43用以裝設於扭力座32上，調整桿42以其螺接部螺接於移動件43的螺孔中，調整桿42另一端伸出座管41外而設有一握持部421，所述壓縮彈簧44套接於調整桿42上，壓縮彈簧44一端固定於調整桿42上，壓縮彈簧44另一端抵接於移動件43，藉此，提供使用者能手持調整桿42一端的握持部旋轉調整桿42，進而經由移動件43帶動扭力座32以轉軸33為支點旋轉，調整扭力座32中之阻力件34作用於飛輪21的阻力大小。

所述扭力調整裝置為電動機構時(圖未示)，該扭力調整裝置係包含一電動馬達、一螺桿以及一移動件，所述電動馬達之心軸連接螺桿，移動件用以裝設於扭力作用裝置的扭力座上，且移動件為螺桿/穿設螺接其中，藉此，使電動馬達能驅動螺桿正反向旋轉，以帶動移動件推動扭力座以樞軸為支點旋轉，而使扭力座上的阻力件改變施加於飛輪上的力量大小。

所述扭力偵測裝置50可為長度偵測機構或旋轉角度偵測機構等，所述扭力偵測裝置50係用以連接具有阻力件34之扭力座32上，且所述扭力偵測裝置50係具有對扭力座32之位置變化量或旋轉角度變化量之偵測功能。

所述扭力計算裝置60係包含一控制器以及一電性連接控制器的訊息輸出器，並以所述控制器電性連接扭力偵測裝置50，於本較佳實施例中，所述訊息輸出器為一顯示器。所述扭力計算裝置60能依據扭力偵測裝置50提供之扭力座32位置或旋轉角度的變化而換算為相應大小的扭力值，並通過訊息輸出器輸出該扭力值之訊息。所述扭力計算裝置60還進一步具備扭力值歸零、扭力值過大之警示等。

所述扭力偵測裝置為長度偵測機構之較佳實施例時，所述扭力偵測裝置50可為可變電阻式偵測組件等接觸式感測組件，或者，所述扭力偵測裝置50亦可為磁力式感測組件等非接觸感測組件。

當扭力偵測裝置50為可變電阻時(圖未示)，所述可變電阻連接於車架10與設於扭力座32上的移動件43之間，且電性連接所述扭力計算裝置60的控制器，所述可變電阻能隨著裝設於扭力座32上的移動件43相對於車架或基座31的位置改變而產生相對應的電阻值變化。再由所述扭力計算裝置60的控制器根據電阻值的端電壓變化而計算出相應的扭力值大小，並通過顯示器顯出該扭力值。

當該扭力偵測裝置50為非接觸式感測組件時，其包含一主感測元件以及一被感測元件，所述主感測元件與被感測元件中擇一元件固定於所述扭力作用裝置30的一固定部位(如車架)，餘一元件則裝設於所述扭力裝置30能為扭力調整裝置40改變位置之活動部位(如移動件)上，主感測元件與被感測元件相對而不接觸，主感測元件電性連接扭力計算裝置60的控制器，且能非接觸方式感測主感測元件與被感測元件間之相對距離改變而產生相應的訊號。

如圖1所示，於本較佳實施例中，所述非接觸式感測組件50是選用磁力式感測組件，其中以感應積體電路元件51(如：霍爾感應元件等)作為主感測元件，並電性連接扭力計算裝置60的控制器，另以一磁力元件52(如：永久磁鐵等)作為被感測元件，感應積體電路元件51與磁力元件52間能因相對距離的改變造成磁通的變化，所述扭力計算裝置60的控制器則根據感應積體電路元件51與磁力元件52間因相對距離的改變造成磁通的變化而計算出扭力值大小，並通過顯示器顯示該扭力值。

如圖2及圖3所示，所述扭力偵測裝置50為旋轉角度偵測組件時，其包含一被動旋轉構件53A以及一轉動角度偵測構件53B。所述被動旋轉構 件53A係用以組接於扭力作用裝置30之轉軸33支點上，並能隨同扭力作用裝置30以轉軸33為支點於一定角度範圍內旋轉，所述轉動角度偵測構件53B係被固定於扭力作用裝置30外側，且能偵測被動旋轉構件53A轉動角度之變化而產生相應的信號。

如圖2及圖3所示，其揭示所述扭力偵測裝置為旋轉角度偵測機構之第一較佳實施例。所述被動旋轉構件53A具有一被動齒輪54，該被動齒輪54固接於扭力作用裝置30的轉軸33上，且能與扭力作用裝置30之扭力座32一同以轉軸33為支點旋轉，所述轉動角度偵測構件53B包含一可變電阻55以及一從動齒輪56，可變電阻55被固定於扭力作用裝置30外側，且電性連接外部的扭力計算裝置60，所述可變電阻55中包含一旋軸551，該旋軸551旋轉角度的改變能產生相對應的電阻值變化，從動齒輪56固接於旋軸551末端，且與被動齒輪54相嚙合。所述從動齒輪56直徑小於被動齒輪54的直徑為佳。於本較佳實施例，被動齒輪54與從動齒輪56的齒輪比為2：1。

如圖2至圖4所示，當所述扭力調整裝置40帶動扭力作用裝置30之扭力座以轉軸33為支點旋轉，調整扭力座32之阻力件34作用於飛輪21上之作用力時，被動齒輪54也隨同扭力座32旋轉，且帶動與被動齒輪54相嚙合的從動齒輪56一併旋轉，可變電阻55隨著從動齒輪56之旋轉角度的改變而產生相對應的電阻值變化。如此，電性連接可變電阻55的扭力計算裝置60即根據可變電阻55之電阻值變化產生之信號而換算為相對應的扭力值，並於扭力計算裝置60之顯示器上呈現該扭力值。

如圖5所示，其揭示所述扭力偵測裝置為旋轉角度偵測機構之第二較佳實施例。所述被動旋轉構件53A具有一圓形的永久磁鐵57，該永久磁鐵57固接於扭力作用裝置30的轉軸33的支點處，且能與扭力作用裝置30之扭力座32一同以轉軸33為支點旋轉，所述轉動角度偵測構件53B包含一轉動感應 IC58，所述轉動感應IC58藉由一固定架591固定於扭力座32外側，且轉動感應IC58電性連接外部的扭力計算裝置60，所述轉動感應IC58包含一感應部581，所述感應部581鄰近永久磁鐵57之軸向一端且不接觸，所述轉動感應IC58能感應永久磁鐵57旋轉角度改變之磁場變化而產生信號。

如圖5所示，當扭力調整裝置40帶動扭力作用裝置30之扭力座32以轉軸33為支點旋轉，調整扭力座32之阻力件34作用於飛輪21上之作用力時，轉軸33上的永久磁鐵57也隨同扭力座32一起旋轉，轉動感應IC58感應永久磁鐵57旋轉角度改變產生之磁場變化，所述扭力計算裝置60之控制器能根據轉動感應IC58之磁場變化產生之信號而換算為相對應的扭力值，並於扭力計算裝置60之顯示器上顯出該扭力值。

如圖6所示，係揭示所述扭力偵測裝置50為旋轉角度偵測機構之第三較佳實施例。所述被動旋轉構件53A具有一圓形的永久磁鐵環59，該永久磁鐵環59係用以固接於扭力座32之轉軸33外周圍處，且與扭力座32一同以轉軸33為支點旋轉，所述轉動角度偵測構件53B包含一轉動感應IC58，所述轉動感應IC58藉由一固定架591固定於基座31上且位於永久磁鐵環59徑向一側，所述轉動感應IC58電性連接外部的扭力計算裝置60，所述轉動感應IC58包含一感應部581，所述感應部581鄰近永久磁鐵環59之徑向一側且不接觸，所述轉動感應IC58能感應永久磁鐵環59旋轉角度改變之磁場變化而產生信號。所述扭力計算裝置60之控制器能根據轉動感應IC58之磁場變化產生之信號而換算為相對應的扭力值，並由扭力計算裝置60之顯示器上顯出該扭力值。

如圖6所示，當扭力調整裝置40帶動扭力作用裝置30之扭力座32以轉軸33為支點旋轉，調整扭力座32之阻力件34作用於飛輪21上之作用力時(配合參閱圖5所示)，轉軸33上的永久磁鐵環59也隨同扭力座32一起旋轉，所述轉動感應IC58能感應永久磁鐵環59旋轉角度改變產生之磁場變化，扭力計 算裝置60根據轉動感應IC58之磁場變化產生之信號換算為相對應的扭力值，而於扭力計算裝置60之顯示器上顯出該扭力值。

經由以上說明中可知，本創作主要係利用扭力調整裝置40、扭力偵測裝置50與扭力計算裝置60三者之組合，使其能夠利用扭力調整裝置40改變扭力作用裝置施加於飛輪的作用力，以扭力偵測裝置50偵測扭力作用裝置之位置或旋轉角度之變化值，再由扭力計算裝置60依據扭力偵測裝置50所提供之位置或旋轉角度之變化值而精確地換算成扭力值，並由扭力計算裝置60的訊息輸出器將所述扭力值提供予使用者。

10‧‧‧車架

20‧‧‧扭力產生機構

21‧‧‧飛輪

30‧‧‧扭力作用裝置

31‧‧‧基座

32‧‧‧扭力座

33‧‧‧轉軸

40‧‧‧扭力調整裝置

41‧‧‧座管

42‧‧‧調整桿

421‧‧‧握持部

43‧‧‧移動件

50‧‧‧扭力偵測裝置

51‧‧‧感應積體電路元件

52‧‧‧磁力元件

60‧‧‧扭力計算裝置

Claims (6)

1. 一種扭力調整偵測系統，係包含：一扭力調整裝置，係用以連接一扭力作用裝置，且能改變該扭力作用裝置施力於一扭力產生機構之扭力大小；一扭力偵測裝置，係旋轉角度偵測組件，其包含一被動旋轉構件以及一轉動角度偵測構件，所述被動旋轉構件係用以組接於所述扭力作用裝置之一轉軸支點上，並能隨同扭力作用裝置以轉軸為支點於一定角度範圍內旋轉，所述轉動角度偵測構件係被固定於扭力作用裝置外側，且能偵測被動旋轉構件轉動角度之變化而產生相應的信號；以及一扭力計算裝置，其包含一控制器以及一電性連接控制器的訊息輸出器，所述控制器電性連接扭力偵測裝置，所述扭力計算裝置根據轉動角度偵測構件所產生之信號而換算為相對應的扭力值，並通過訊息輸出器輸出該扭力值之訊息。
2. 如請求項1所述之扭力調整偵測系統，其中，所述扭力調整裝置包含一座管、一調整桿、一移動件以及一壓縮彈簧，所述調整桿係能定點旋轉地樞設座管中，所述移動件係用以裝設於所述扭力作用裝置的扭力座上，所述調整桿一端螺接於移動件中，調整桿另一端伸出座管外而設有一握持部，所述壓縮彈簧套接於調整桿上，壓縮彈簧一端固定於調整桿上，壓縮彈簧一端抵接於移動件，所述扭力調整裝置能手動調整扭力作用裝置施加於扭力產生機構之阻力大小。
3. 如請求項1所述之扭力調整偵測系統，其中，所述扭力調整裝置包含一電動馬達、一螺桿以及一移動件，所述電動馬達以其心軸連接螺桿，移動件用以裝設於扭力作用裝置上，且移動件為螺桿穿設螺接其中，電動馬達能 驅動螺桿旋轉，所述扭力調整裝置能電動調整扭力作用裝置施加於扭力產生機構之阻力大小。
4. 如請求項1至3中任一項所述之扭力調整偵測系統，其中，所述被動旋轉構件具有一被動齒輪，該被動齒輪固接於所述扭力作用裝置的一轉軸上，且能與扭力作用裝置之扭力座一同以轉軸為支點旋轉，所述轉動角度偵測構件包含一可變電阻以及一從動齒輪，可變電阻被固定於扭力作用裝置外側，且電性連接外部的扭力計算裝置，所述可變電阻中包含一旋軸，該旋軸旋轉角度的改變能產生相對應的電阻值變化，從動齒輪固接於旋軸末端，且與被動齒輪相嚙合。
5. 如請求項1至3中任一項所述之扭力調整偵測系統，其中，所述被動旋轉構件具有一圓形的永久磁鐵，該永久磁鐵固接於所述扭力作用裝置的一轉軸支點處，且能與扭力作用裝置之扭力座一同以轉軸為支點旋轉，所述轉動角度偵測構件包含一轉動感應IC，所述轉動感應IC藉由一固定架固定於扭力座外側，且轉動感應IC性連接外部的扭力計算裝置，所述轉動感應IC包含一感應部，所述感應部鄰近永久磁鐵之軸向一端且不接觸，所述轉動感應IC能感應永久磁鐵旋轉角度改變之磁場變化而產生信號，所述扭力計算裝置之控制器能根據轉動感應IC之磁場變化產生之信號而換算為相對應的扭力值。
6. 如請求項1至3中任一項所述之扭力調整偵測系統，其中，所述被動旋轉構件具有一圓形的永久磁鐵環，該永久磁鐵環係用以固接於所述扭力作用裝置之一轉軸外周圍處，且與扭力座一同以轉軸為支點旋轉，所述轉動角度偵測構件包含一轉動感應IC，所述轉動感應IC藉由一固定架固定於基座上且位於永久磁鐵環徑向一側，所述轉動感應IC電性連接外部的扭力計算裝置，所述轉動感應IC包含一感應部，所述感應部鄰近永久磁鐵環之徑向一側且不接觸，所述轉動感應IC能感應永久磁鐵環旋轉角度改變之磁場變化而產生信號， 所述扭力計算裝置之控制器能根據轉動感應IC之磁場變化產生之信號而換算為相對應的扭力值。