自行车比赛训练器械制造技术

一种支承自行车的训练器械，其中一枢轴安装的构件连接车后轴，支承件与一支承辊筒一起支承后轮，并和一前叉支承相连。当骑车人向前倾伏时，后轮与辊筒保持摩擦接触，与辊筒相连的飞轮和可变负荷装置模拟惯性和骑行中的可变负荷，并可补偿摩擦损耗。骑车人可选择比赛路线和比赛水平。骑车人在比赛人群中的位置可显示出，并随机变化，以模拟真实比赛情况。通过控制加于骑车人的负荷，使被监测的骑车人的心律维持在一限值内。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是同一些专利技术人提出的、于1987年5月26日申请的序号为054,749的申请的部分延续申请。这个专利文献的部分公开内容包含有受版权保护的材料。版权所有者并不反对专利商标局专利申请或记录中的专利文献或专利公开中的任何内容被影印复制，然而，除此之外，保留了所有版权，不容对版权的侵犯。本专利技术总的涉及一种和负荷调节装置、显示装置和心脏监控装置一起使用的自行车型固定训练器械。本专利技术特别是一种和多速自行车一起使用的器械，尤其适用于自行车比赛的训练。许多现代的体育馆和运动俱乐部都有固定的自行车型训练器械，人们蹬踏模拟的自行车作为一种锻炼方式。一般，自行车脚蹬连接一摩擦装置或其他负荷，骑模拟自行车的人可自行调节阻力大小。这种类型的固定自行车的典型例子可参见美国专利4,358,105(“生命之车”)和4613129。还有一些训练器械可以把传统的自行车固定在一支撑自行车的装置上以使自行车的后轮克服一摩擦负荷而转动。这些类型的器械一般可以分为几类，其中第一类是将自行车的前轴和底托架与一机架相连，以支撑自行车。后轮驱动一辊子旋转，而辊子则与一载荷机构相连。这种器械的一个实例，可以参见Brown的美国专利4441705，其中后轮驱动的是一飞轮和一可变阻力的负荷。使用传统的自行车的第二类型装置把后轮支撑在一对辊子上，或者用一固定支撑支起后轴。例如，在Sackl的美国专利4596386中，连接至后轴并在离一对辊子一固定距离处支起后轴。Bisberg的美国专利3903613中，支起的是前轮，而后轮则落在一对辊子上。上述几种类型的每类装置在用作一运动器械以及一自行车比赛的训练器械时均有许多缺点。如象“生命之车”这样的固定模拟自行车，并不具备一种能模拟就象骑在一辆真正的自行车上时所获得的那种脚蹬阻力的真实感，它们不能充分模拟出惯性、风阻力、地形变化和滚动阻力。另外，这类固定自行车不能真实地模拟出骑自行车时人体的位置或骑自行车的感觉，这并不厅怪，因为那里连普通的自行车车架都没有用。采用一底托架支撑的装置可采用一真实的自行车车架，但不能提供一有真实感的阻力和骑车的模拟。这类设备通常只有一与后轮接触的辊子。利用一只辊子或多只辊子支撑后轮的这类装置有稳定性和打滑问题。如果辊子位于后轴的后方，辊子就必须较长，因为轮子总是企图“脱离”辊子要摇晃和朝侧向摆动。如辊子位于轴的前面.轮子虽然会保持在中心位置，但是，在后轮上产生最大转矩期间不能保持充分的接触。在这两种情况下，如施加一逼真的阻力，后轮胎就在辊子上打滑。例如，在一些骑车周期中，自行车骑车人不在其座子上，而是伏在车把上且基本上站立在脚蹬上。当骑车人的体重前移，加于后轮上的力就小了，而加于前轮上的重量增加，就引起后轮的打滑。另外，在这样的位置，当自行车支撑在底托架上面时，自行车就围着底托架旋转，把后轮有效地脱离与支撑辊子或几个支撑辊子的接触。这样，正当需要最大阻力来克服在后轮上的打滑时，后轮却以最小的摩擦力与阻力辊子接触因此就产生打滑。后轮可预加负荷以克服支撑辊子，但是，该预加负载装置恰恰约束后轮，从而破坏了骑车的真实感，也破坏了当骑车人坐在鞍子或自行车座上并以低速蹬车时模拟阻力的真实感。此外，底托架固定车架显得过于刚性，所以破坏了如在真实生活中骑车时的那种真实感，即车架在轮子上是有所绕曲的。在后轮上采用一对支撑辊子的这类装置不仅显得苯重，而且在两个辊子上需要有复杂的阻力机构以实现对后轮转动的合适的阻力。此外，它们不能模拟出真实骑车时的感觉，而且，如果前轮也支撑在一辊子上，如Cassini等人的专利4580983所述，那么就要求不同的平衡和训练，以便能在骑车时保持直立。例如，如将前叉固定或支撑住，在后轮上放两只辊子，那么虽然前轮是稳定的，后轮却摇晃和移动。而在真实生活中，后轮是稳定而前轮则是摇晃或移动的。当骑车人离开车座，伏在车把上在脚蹬上施上了最大作用力时，使用两只辊子仍不能克服打滑。骑车人体重的偏移还会引起后轮与辊子之间的打滑。这就要求一种装置，它能提供一种骑在自行车上的真实感和一具有真实感的阻力，特别是当骑车人站立在脚蹬上骑车以获得最大动力时，要不发生打滑。另外，要求这种装置便于携带，尤其是一种能使用个人自己的自行车而又能提供训练目的所需的最大真实感的装置。本专利技术的另一构思是真实地模拟骑自行车时的感觉和骑自行车时所受到的负荷阻力。负荷变量包括不管是上山或下山时的风阻力、骑车人和自行车的惯性、自行车本身固有的摩擦和自行车轮胎与骑行路面之间的摩擦阻力。以前旨在精确重现这些负荷作用的企图均有它们的缺点。例如，以前的装置曾利用与自行车轮的旋转速度机械耦合的旋转的风扇叶片，模拟风阻力的作用。虽然旋转的风扇叶片具有一随风扇叶片旋转速度的平方增加的力，但这些风扇噪音大，也不精确，不易调节，而且不能根据不同身高和体重的骑车人所引起的风阻力的变化来进行调节。类似的，以前的装置企图由一机械的或电子制动系统来模拟所施加的负荷量。典型的机械制动器包括一摩擦皮带，该皮带绕在一运动表面上以造成一作用于那个旋转表面上的摩擦阻力，该阻力决定于皮带的力。但是，这些机械系统不能精确校正(定标)，响应时间慢，另外，由于该机械系统的诸零部件时间久了会失调和对准失常，负荷会发生变化。因此，机械系统的重现性较差，阻力变化较大，难以或不能精确校正(标定)到一给定负荷。电子制动系统具有超过机械系统的优点，但是，模拟骑车的精度取决于一些因素，包括该系统是如何精确校正(定标)的，以及电子制动系统赖以变化的程序的真实性。模拟精确性的变化的一个例子是风阻力。风扇叶片可以模拟一随自行车轮的速度而变化的负荷，但是，它不能模拟随骑车人的身高和体重面变化的负荷阻，或有能模拟发生在一伙其他自行车骑车人的前方或在他们的中间处发生的风负荷的变化。这样，就要求对负荷变化的较真实的模拟，尤其是风负荷变化的较真实的模拟。电子的和机械制动系统只有当它们被精确校正以及当这种校正保持于负荷模拟的始终时才是有效的。以前，电子系统有几种校正方法，包括使用应变仪，这种仪器精确但较昂贵；使用起来也较麻烦。有一些电子和机械系统利用如一发电机的装置以测量系统功率输出，为了校正系统，然后假设一恒定的系统效率和摩擦力。这种校正系统不能精确地预测出系统中的摩擦损耗或任何施加于自行车和骑车人上的摩擦或负荷的变化。这类校正系统也没有绝对的基准，因此，难以在多变条件下预测性能。最后一个校正方法是选择一绝对基准，测出相对于该基准的系统变化。这类方法要求初始基准是经精确确定的，要求在实际生活中在不同的负荷条件下该基准保持不变，以及该基准能精确监测和校正系统性能的各种状况。这类系统的一个例子是一电子制动器，它假设一特定电压的变化会引起一已知的负荷变化。使用这一具体的例子的缺陷是电压和负荷的关系难以预测，在各种温度和长时间内也难以保持这种关系，在所加的电压和骑车人在骑一真实的自行车的所期望体验的负荷之间也没有恒定的精确的相关性。因此，要求一种校正训练系统的实际的方法。要有一种实际的方法，用以改变训练系统中的负荷，以便更精确模拟一自行车骑车人经受到的真实的负荷。本专利技术还有另一构思是模拟真实负荷情况的能力。美国专利4441705利用与一自行车轮相连接的风扇以模拟风负荷，而Melton的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于较正一含有一旋转轮和一加负荷于旋转轮上的加载装置的练习装置的方法，其特征在于包括下列步骤：　　旋转一练习装置中的轮子，直至轮子至少达到一第一预定转速；　　使轮子惯性减速至一第二预定转速，在这减速期间，除了固有的摩擦负荷处，加载装置并不加负荷于轮子上；　　随着轮子从第一转速减速至第二转速，按一定时间间隔检测和记录时间和转速；　　确定因轮子转动而转动的、练习装置上的任何组件的转动质量惯性矩；　　对记录到的诸转速和诸时间做一线性回归分析，以确定作为转速函数的轮子和各转动组件的减速度；和　　按照公式：摩擦转矩＝质量惯性×角减速度，求出由于练习装置的轮子和各组件旋转而产生的摩擦负荷。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯A萨金特，罗布里森，马克J霍芬伯格，罗伯特A瓦尔珀特，
申请(专利权)人：施温自行车公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]