一种多功能健身单车的制作方法

本发明属于健身单车领域，涉及一种多功能健身单车。

背景技术：

随着人们健康意识和生活品质的提高，近年来“全民锻炼，低碳生活”掀起了一股热潮，越来越多的人投身于锻炼当中。

健身单车适合做高强度间歇运动，并具有较好的减肥效果，因而是深受运动欢迎的一类运动器材。锻炼者在使用健身单车健身时，会产生大量机械能，而传统健身单车中这些能量往往没有得到利用，最终转换成热能直接排放到环境中。

健身过程中健身单车产生的机械能可以通过发电机转化成电能，并储存在蓄电池中，再经逆变器、变压器等转化成所需的电源供给家用小型用电器使用。但其在健身过程产生的机械能需要经过多次能量转化才能供应小型用电器，因而能量利用效率不高。为了最有效地利用该机械能，可用健身单车直接驱动小型电动设备，如直接带动机械转动用来清洗衣物，大大提高能量利用效率。如中国专利cn204563452u公布的“一种具有洗衣机功能的储能式家用健身单车”。然而，受运动强度的限制，脱水过程难以通过单车直接驱动，需要外部电源辅助；另外，健身频率一般高于洗衣频率，洗衣机不工作时机械能依然能够转化为电能并储存于蓄电池中。因此，为兼顾用户实际需求和能量利用效率，应设计一种能够同时满足动力需求和电力需求的健身器械，并可以实现两种工作模式的自由切换。

技术实现要素：

为实现上述技术目的，本发明提供一种多功能健身单车，其能实现洗衣、储能两种工作模式的自由切换。

为实现上述技术目的，本发明采取的具体技术方案为，一种多功能健身单车，包括单车模块、洗衣模块以及发电模块；

单车模块包括单车车体、变速/变轨车把、单车牙盘、变速/变轨飞轮a、变速/变轨飞轮b、变速/变轨后拨、单车脚踏、单车支架；单车牙盘设于单车车体上，单车脚踏安装于单车牙盘上、并能带动单车牙盘绕自身轴线转动；单车支架安装于单车车体上，支撑整个单车模块；变速/变轨飞轮a与变速/变轨飞轮b分别以能独立转动的方式同轴连接，变速/变轨飞轮a有两个及以上的飞轮片、变速/变轨飞轮b有两个及以上的飞轮片，变速/变轨飞轮a最小飞轮片的尺寸大于变速/变轨飞轮b最大飞轮片的尺寸，并且两者齿轮级数差与变速/变轨飞轮a自身相邻两轮片的齿轮级数差一致；变速/变轨飞轮a最小飞轮片与变速/变轨飞轮b最大飞轮片的尺寸相邻设置；变速/变轨后拨安装于变速/变轨飞轮b上，变速/变轨车把传动连接变速/变轨后拨，通过控制变速/变轨车把能实现单车牙盘与变速/变轨飞轮a的传动连接、或者单车牙盘与变速/变轨飞轮b的传动连接；

发电模块包括电动机、发电机与蓄电池；发电机包括发电机转轴，发电机转轴能与变速/变轨飞轮b传动连接，并能在变速/变轨飞轮b的带动下转动；蓄电池连接于发电机用于储蓄发电机产生的电能；电动机连接于蓄电池，用于将电能转化为动能；

洗衣模块包括洗衣机；洗衣机包括洗衣机滚筒转轴；洗衣机滚筒转轴分设有洗衣轮与脱水轮，洗衣轮能与变速/变轨飞轮a传动连接，并能在变速/变轨飞轮a的带动下转动；脱水轮能与电动机传动连接，能在电动机的带动下转动。

作为本发明改进的技术方案，单车车体上还是控制板，控制板上布设有插座、插座开关以及脱水开关；脱水开关控制电动机的开启/关闭，电动机开启时洗衣模块实现脱水功能；插座连接于蓄电池，通过插接插座实现蓄电池对电动机的供电；插座开关控制插座与蓄电池间通电/断电。

作为本发明改进的技术方案，还包括设于单车车体上的单车车座与单车龙头。

作为本发明改进的技术方案，变速/变轨飞轮a上同轴设有若干个不同尺寸的飞轮片；变速/变轨飞轮b上同轴设有若干个不同尺寸的飞轮片。

作为本发明改进的技术方案，变速/变轨飞轮a上小尺寸的飞轮片为洗衣变速飞轮、大尺寸的飞轮片为洗衣变速飞轮从动轮，洗衣变速飞轮能传动连接于单车牙盘，洗衣变速飞轮从动轮能传动连接于洗衣机滚筒转轴；所述变速/变轨飞轮b上大尺寸的飞轮片为发电变速飞轮、小尺寸的飞轮片为发电变速飞轮从动轮，发电变速飞轮能传动连接于单车牙盘，发电变速飞轮从动轮能传动连接于发电机转轴。

作为本发明改进的技术方案，单车支架包括单车固定前支架与单车固定后支架，单车固定前支架与单车固定后支架分设于单车牙盘的前后两侧，用于支撑整个单车模块。

作为本发明改进的技术方案，发电模块还包括同轴设置的发电加速主动轮与发电加速从动轮，发电加速从动轮的尺寸大于发电加速主动轮的齿轮；发电加速主动轮传动连接于变速/变轨飞轮b，发电加速从动轮传动连接于发电加速主动轮，发电加速主动轮传动连接于发电机转轴。

有益效果

本发明创新型的采用两个变速/变轨飞轮实现洗衣模式和充电模式之间能轻松切换，并且使用者能够根据自身实际情况调节运动负荷。这突破现有技术中单纯的将变速/变轨飞轮用于单车变速的局限性。同时也有效防止洗衣模式和脱水模式之间的干扰。

另外，本发明实现了洗衣功能和发电功能的有效结合，可以高效利用健身过程产生的机械能。

附图说明

图1本发明健身单车的结构示意图；

图2控制板的结构示意图；

图3变速/变轨后拨与变速/变轨飞轮的结构示意图；

图4洗衣机的结构示意图；

图中：1-1、单车车体；1-2单车支架；1-3单车龙头；1-4、单车座椅；1-5、单车杯架；1-6、控制板；1-6-1、脱水开关；1-6-2、插座开关；1-6-3、插座；1-7、单车脚踏；1-8、单车牙盘；1-9、变速/变轨转把；1-10、变速/变轨后拨；1-10-1、后拨主体；1-10-2、后拨导向轮；1-10-3、后拨张力轮；1-11、变速/变轨飞轮；1-11-1、洗衣飞轮；1-11-1-1、洗衣变速飞轮；1-11-1-2、洗衣变速飞轮从动轮；1-11-2、发电飞轮；1-11-2-1、发电变速飞轮；1-11-2-2、发电变速飞轮从动轮；1-12、链条；2-1、洗衣加速主动轮；2-2、洗衣加速从动轮；2-3、洗衣棘轮主动轮；2-4、洗衣棘轮；2-5、洗衣棘爪；2-6、洗衣棘爪从动轮；2-7、洗衣机；2-7-1、洗衣机支架；2-7-2、洗衣机外桶；2-7-3、洗衣机外桶盖；2-7-4、洗衣机内桶；2-7-5、洗衣机内桶盖；2-7-6、进水阀；2-7-7、出水阀；2-7-8、洗衣机滚筒转轴；2-7-9、洗衣轮；2-7-10、脱水轮；2-8、洗衣加速带；2-9、洗衣棘轮带；2-10、洗衣传动带；3-1、发电加速主动轮；3-2、发电加速从动轮；3-3、发电机；3-4、蓄电池；3-5、逆变器；3-6、发电加速带；3-7、发电传动带；4-1、电动机；4-2、脱水加速主动轮；4-3、脱水加速从动轮；4-4、脱水棘轮主动轮；4-5、脱水棘轮；4-6、脱水棘爪；4-7、脱水棘爪从动轮；4-8、脱水加速带；4-9、脱水棘轮带；4-10、脱水传动带。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语包括技术术语和科学术语具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

一种多功能健身单车，包括单车模块、洗衣模块以及发电模块；

所述单车模块包括单车车体1-1、单车支架1-2、单车龙头1-3、单车座椅1-4、单车杯架1-5、控制板1-6、单车脚踏1-7、单车牙盘1-8、变速/变轨转把1-9、变速/变轨后拨1-10、变速/变轨飞轮1-11、变速/变轨飞轮b和链条1-12。

单车牙盘设于单车车体上，单车脚踏安装于单车牙盘上、并能带动单车牙盘绕自身轴线转动（具体可见现有技术中单车的脚踏与单车牙盘的安装方式）；单车支架安装于单车车体上，支撑整个单车模块，具体的单车支架包括单车固定前支架与单车固定后支架，单车固定前支架与单车固定后支架分设于单车牙盘的前后两侧，用于支撑整个单车模块。单车座椅1-4设于单车车体上，支撑锻炼人员的身体；单车龙头1-3设于单车车体上，控制板1-6、单车杯架1-5均设于单车龙头上，单车杯架1-5用于放置水杯；单车座椅1-4高度可调（现有技术手段），可以适应不同身高的人群。单车杯架1-5用于放置水杯，使得使用者在运动过程中能及时补充水分；

变速/变轨飞轮1-11包括变速/变轨飞轮a（也是洗衣飞轮1-11-1）与变速/变轨飞轮b（也是发电飞轮1-11-2），变速/变轨飞轮a（洗衣飞轮1-11-1）与变速/变轨飞轮b（发电飞轮1-11-2）分别以能独立转动的方式同轴连接，（具体的变速/变轨飞轮a与变速/变轨飞轮b分别通过轴承安装于同一连接轴上）；使得洗衣模式和充电模式之间能轻松切换，并且使用者能够根据自身实际情况调节运动负荷；同在这里所述变速/变轨飞轮1-11的洗衣飞轮1-11-1与发电飞轮1-11-2两者虽然共轴线，但两者可以相对转动、互不影响，因此链条1-12在洗衣飞轮1-11-1和发电飞轮1-11-2之间移动时，实现了变轨，即洗衣模式与发电模式的切换；

变速/变轨飞轮a与变速/变轨飞轮b分别以能独立转动的方式同轴连接，变速/变轨飞轮a有两个及以上的飞轮片（本实施例中选为三组）、变速/变轨飞轮b有两个及以上的飞轮片（本实施例中选为三组），变速/变轨飞轮a最小飞轮片的尺寸大于变速/变轨飞轮b最大飞轮片的尺寸，并且两者齿轮级数差与变速/变轨飞轮a自身相邻两轮片的齿轮级数差一致；变速/变轨飞轮a最小飞轮片与变速/变轨飞轮b最大飞轮片的尺寸相邻设置；所述洗衣飞轮1-11-1上较小尺寸的两组飞轮片为洗衣变速飞轮1-11-1-1（其是与单车牙盘齿轮连接，为洗衣模式中的洗衣变速中的主动轮）、较大尺寸的一组飞轮片为洗衣变速飞轮从动轮1-11-1-2；洗衣变速飞轮1-11-1-1能传动连接于单车牙盘1-8，洗衣变速飞轮从动轮1-11-1-2能传动连接于洗衣机滚筒转轴；所述洗衣飞轮1-11-1中的洗衣变速飞轮1-11-1-1与洗衣变速飞轮从动轮1-11-1-2是一体的，即两者转动是同步的，并且洗衣变速飞轮1-11-1-1有多组飞轮片，洗衣变速飞轮1-11-1-1作为主动轮，洗衣变速飞轮从动轮1-11-1-2作为从动轮，当链条1-12在洗衣变速飞轮1-11-1-1内部不同的飞轮片移动时，由于不同飞轮片的齿数不同，从而实现了洗衣过程中的变速，给使用者提供了不同强度单车锻炼；

所述发电飞轮1-11-2上较大尺寸的两组飞轮片为发电变速飞轮1-11-2-1（其能与单车牙盘进行齿轮连接，为主动轮）、较小尺寸的一组飞轮片为发电变速飞轮从动轮1-11-2-2；发电变速飞轮1-11-2-1能传动连接于单车牙盘1-8，发电变速飞轮从动轮1-11-2-2能传动连接于发电机转轴；所述发电飞轮1-11-2中的发电变速飞轮1-11-2-1与发电变速飞轮从动轮1-11-2-2是一体的，即两者转动是同步的，并且发电变速飞轮1-11-2-1有多组飞轮片；发电变速飞轮1-11-2-1作为主动轮，发电变速飞轮从动轮1-11-2-2作为从动轮；当链条1-12在发电变速飞轮1-11-2-1内部不同的飞轮片移动时，由于不同飞轮片的齿数不同，从而实现了发电过程中的变速，给使用者提供了不同强度单车锻炼；

变速/变轨后拨安装于变速/变轨飞轮b上，变速/变轨车把传动连接变速/变轨后拨，通过控制变速/变轨车把能实现单车牙盘与变速/变轨飞轮a的传动连接、或者单车牙盘与变速/变轨飞轮b的传动连接；变速/变轨飞轮a（b）与单车牙盘的传动连接是通过链条实现的；

变速/变轨转把1-9用于控制变速/变轨后拨1-10，具体的是变速/变轨转把1-9通过钢丝连接于变速/变轨后拨1-10；变速/变轨后拨1-10包括与变速/变轨飞轮b连接的后拨主体1-10-1、设于后拨主体1-10-1上的后拨导向轮1-10-2与后拨张力轮1-10-3（后拨主体1-10-1、后拨导向轮1-10-2与后拨张力轮1-10-3相对位置关系属于现有技术）；变速/变轨飞轮a通过转动变速/变轨转把1-9控制钢丝绳收放，从而使得后拨主体1-10-1控制后拨导向轮1-10-2轴向移动，使单车牙盘1-8和变速/变轨飞轮a（b）之间的传动的链条1-12在变速/变轨飞轮a（b）1-11上沿轴线方向移动。后拨张力轮1-10-3能保证链条1-12有一定张力，可以让链条1-12处于张紧状态。变速/变轨转把1-9用的转把可以换成指拨。

控制板1-6上布设有插座1-6-3、插座开关1-6-2以及脱水开关1-6-1；脱水开关控制电动机的开启/关闭，电动机开启时洗衣模块实现脱水功能；所述插座1-6-3提供给用电器的是经逆变器3-5整合的蓄电池3-4的能量，通过插接插座实现蓄电池对电动机的供电；插座开关控制插座与蓄电池间通电/断电；所述变速/变轨后拨1-10分为后拨主体1-10-1、后拨导向轮1-10-2和后拨张力轮1-10-3。

发电模块包括电动机3-3、发电机与蓄电池3-4；发电机包括发电机转轴，发电机转轴能与变速/变轨飞轮b（发电飞轮1-11-2）传动连接，并能在变速/变轨飞轮b的带动下转动；还包括同轴设置的发电加速主动轮3-1与发电加速从动轮3-2，发电加速从动轮3-2的尺寸大于发电加速主动轮3-1的齿轮；具体地是发电飞轮1-11-2通过发电加速带3-6传动连接于发电加速主动轮3-1，发电加速从动轮3-2通过发电传动带3-7传动连接于发电加速主动轮3-1，发电加速主动轮3-1带动发电加速从动轮3-2传动连接于发电机转轴；蓄电池连接于发电机用于储蓄发电机产生的电能；电动机连接于蓄电池，用于将电能转化为动能；发电加速从动轮3-2与发电机3-3通过发电传动带3-7以带传动的方式连接；发电机3-3的输出端连接蓄电池3-4，蓄电池3-4储存的电能经逆变器3-5转变为220v、50hz的家用电供给用电器使用。

洗衣模块包括洗衣机2-7；洗衣机2-7包括洗衣机外桶2-7-2，密封洗衣机外桶2-7-2的洗衣机外桶盖2-7-3，支撑洗衣机外桶2-7-2的洗衣机支架2-7-1，设于洗衣机外桶2-7-2内的洗衣机内桶2-7-4，密封洗衣机内桶2-7-4的洗衣机内桶盖2-7-5，设于洗衣机外桶2-7-2上的进水阀2-7-6、出水阀2-7-7，连接于洗衣机内桶2-7-4的洗衣机滚筒转轴2-7-8、位于洗衣机滚筒转轴2-7-8上并远离洗衣机内桶2-7-4侧的洗衣轮2-7-9与脱水轮2-7-10；洗衣轮2-7-9的尺寸大于脱水轮2-7-10的尺寸；洗衣轮2-7-9能与变速/变轨飞轮a（也是洗衣飞轮1-11-1）传动连接，并能在变速/变轨飞轮a的带动下转动；脱水轮能与电动机传动连接，能在电动机的带动下转动。洗衣机外桶2-7-2与洗衣机外桶盖2-7-3之间、洗衣机内桶2-7-4与洗衣机内桶盖2-7-5可密封配合。洗衣机内桶2-7-4为多孔不锈钢材质，主要用作脱水模式的过滤介质。

这里进水阀2-7-6既可以采用手动阀，也可采用电磁阀；当采用电磁阀时其所需电能由蓄电池3-4提供，其控制开关可安装在控制板1-6上；出水阀2-7-7既可采用手动阀，也可采用电磁阀；当采用电磁阀时其所需电能由蓄电池3-4提供，需在控制板1-6上安装额外的开关。

具体的是，洗衣模块分为洗衣模式与脱水模式，在洗衣模式中还包括洗衣加速主动轮2-1、洗衣加速从动轮2-2、洗衣棘轮主动轮2-3、洗衣棘轮2-4、洗衣棘爪2-5、洗衣棘爪从动轮2-6、洗衣机2-7、洗衣加速带2-8、洗衣棘轮带2-9和洗衣传动带2-10。洗衣加速从动轮2-2与洗衣加速主动轮2-1同轴设置，并能同速同向转动；洗衣棘轮主动轮2-3、洗衣棘轮2-4与洗衣棘爪从动轮2-6同轴设置，并能同速同向转动；洗衣棘爪2-5沿洗衣棘轮2-4的周向设置；单车牙盘1-8传动连接于洗衣变速飞轮1-11-1-1，洗衣加速主动轮2-1通过洗衣加速带2-8传动连接于洗衣变速飞轮从动轮1-11-1-2，洗衣加速从动轮2-2通过洗衣棘轮带2-9传动连接于洗衣棘轮主动轮2-3，洗衣棘爪从动轮2-6通过洗衣传动带2-10传动连接于洗衣轮2-7-9，通过单车牙盘的转动，在经过变速传动后实现，洗衣轮的转动，从而实现洗衣功能，由于采用变速传动，从而实现单车牙盘在较慢的转速下也能实现洗衣轮的快速转动，提供洗衣效率。洗衣棘轮2-4与洗衣棘爪2-5构成棘轮机构。如图1，洗衣棘轮主动轮2-3与洗衣棘轮2-4同步顺时针转动时，通过洗衣棘爪2-5带动洗衣棘爪从动轮2-6顺时针转动。洗衣模式中的棘轮机构能够有效避免脱水模式的传动过程对洗衣模式的传动机构的干扰。当洗衣机工作在脱水模式下，因洗衣轮2-7-9与脱水轮2-7-10同步顺时针转动引起洗衣棘爪从动轮2-6顺时针转动时，但洗衣棘轮2-4不会相应转动。

在脱水模式中，还包括电动机4-1、脱水加速主动轮4-2、脱水加速从动轮4-3、脱水棘轮主动轮4-4、脱水棘轮4-5、脱水棘爪4-6、脱水棘爪从动轮4-7、脱水加速带4-8、脱水棘轮带4-9和脱水传动带4-10。所述电动机4-1使用的是经逆变器3-5整合的蓄电池3-4的电能。电动机4-1与脱水加速主动轮4-2通过脱水加速带4-8以带传动的方式连接。脱水加速主动轮4-2与脱水加速从动轮4-3同轴。脱水加速从动轮4-3与脱水棘轮主动轮4-4通过脱水棘轮带4-9以带传动的方式连接。脱水棘轮主动轮4-4与脱水棘轮4-5同轴，即两者同步转动。脱水棘爪4-6安装在脱水棘爪从动轮4-7上，两者也同步转动。脱水棘轮4-5与脱水棘爪4-6构成棘轮机构。如图1，脱水棘轮主动轮4-4与脱水棘轮4-5同步顺时针转动时，通过脱水棘爪4-6带动脱水棘爪从动轮4-7顺时针转动。脱水模式中的棘轮机构能够有效避免洗衣模式的传动过程对脱水模式的传动机构的干扰。当洗衣机工作在洗衣模式下，因脱水轮2-7-10与洗衣轮2-7-9同步顺时针转动引起脱水棘爪从动轮4-7顺时针转动时，但脱水棘轮4-5不会相应转动。脱水棘爪从动轮4-7与洗衣机2-7的洗衣机滚筒转轴2-7-8上的脱水轮2-7-10通过脱水传动带4-10以带传动的方式连接。

衣服需要脱水时，只需闭合控制板1-6上的脱水开关1-6-1即可。当洗衣机在脱水模式下运行时，出水阀2-7-7处于打开状态。所述插座1-6-3提供给用电器的是经逆变器3-5整合的蓄电池3-4的能量。当需要使用插座1-6-3提供的电能时，只需闭合控制板1-6上的插座开关1-6-2即可。单车脚踏1-7上的脚踏绑带能满足不同程度使用者的需要，单车专用鞋和运动鞋均适用。

本装置的工作状态分为洗衣模式、发电模式和脱水模式。

1.洗衣模式：洗衣机工作的驱动力由人提供。其传动过程如下：

当人踩动单车脚踏1-7顺时针转动时，单车牙盘1-8顺时针转动，链条1-12顺时针转动，洗衣飞轮1-11-1顺时针转动，洗衣加速带2-8顺时针转动，洗衣加速主动轮2-1和洗衣加速从动轮2-2顺时针转动，洗衣棘轮带2-9顺时针转动，洗衣棘轮主动轮2-3、洗衣棘轮2-4、洗衣棘爪2-5和洗衣棘爪从动轮2-6顺时针转动，洗衣传动带2-10顺时针转动，洗衣轮2-7-9、洗衣机滚筒转轴2-7-8和洗衣机内桶2-7-4顺时针转动。

2.发电模式：发电机工作的驱动力由人提供。其传动过程如下：

当人踩动单车脚踏1-7顺时针转动时，单车牙盘1-8顺时针转动，链条1-12顺时针转动，发电飞轮1-11-2顺时针转动，发电加速带3-6顺时针转动，发电加速主动轮3-1和发电加速从动轮3-2顺时针转动，发电传动带3-7顺时针转动，发电机3-3的转子顺时针转动。

3.脱水模式：电动机工作的驱动力由蓄电池提供。其传动过程如下：

电动机4-1的转子顺时针转动，脱水加速带4-8顺时针转动，脱水加速主动轮4-2和脱水加速从动轮4-4顺时针转动，脱水棘轮带4-9顺时针转动，脱水棘轮主动轮4-4、脱水棘轮4-5、脱水棘爪4-6和脱水棘爪从动轮4-7顺时针转动，脱水传动带4-10顺时针转动，脱水轮2-7-10、洗衣机滚筒转轴2-7-8和洗衣机内桶2-7-4顺时针转动。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。