阻力传动机构

技术领域

本发明属于健身设备技术领域，具体涉及一种用于健身设备的具有差速器内置电机的阻力传动机构。

背景技术

随着人们生活水平的提高以及全民健身设备的推广，越来越多的人利用健身器材来锻炼身体。市面上健身设备品种繁多，功能各异。新型的智能型电阻力训练器械，正逐渐进入市场。通过动滑轮组结构与电机相配合以提供阻力，利用动滑轮组将阻力从一根拉绳分配到两根拉绳，该结构需要较大的空间以用于动滑轮的运动，因此该方式需占据较大的空间，不易安装在健身设备内，且很难实现较大的减速比来放大电机的拉力。

专利文献1为一件美国专利US10617903B2，其公开了一种健身器材的差速机构，该差速机构安装有两个直径相同的绕线组件，可以同时输出扭矩，所采用的结构是利用伞型齿轮和链轮等其他部件构成差速机构的方案。

但是，在专利文献1的差速机构的结构中，因为其采用的是外转子电机，需要通过同步带和同步轮在差速器和电机外转子之间传递扭矩，结构较为复杂和臃肿，成本较高，而且同步带在高速情况下噪音较大。

专利文献1

美国专利US10617903B2

发明内容

发明所要解决的课题

为了解决现有的差速器阻力传动机构的结构臃肿成本高的缺点，本发明公开了一种差速器内置于电机转子内的阻力传动机构，以解决现有机构中存在的技术缺陷问题。

用于解决问题的技术方案

本发明的一种阻力传动机构，用于健身设备，包括：内转子电机、行星传动轮组、第一绕线盘和第二绕线盘，其中，所述内转子电机包括：电机转轴、电机定子和电机转子，所述电机转轴通过轴承可转动地支承于所述电机定子，所述电机转子固定于所述电机转轴且能够与所述电机转轴一起旋转，所述行星传动轮组包括：第一输出齿轮、第二输出齿轮和至少一个行星轮组，其中，所述第一输出齿轮和所述第二输出齿轮通过轴承而被设置于所述电机转轴的轴向两侧且能够绕该轴转动，所述行星轮组至少包括一个第一行星轮和一个第二行星轮，所述第一行星轮和所述第二行星轮通过轴承而被支承于所述电机转子且能够并排转动，所述第一行星轮和所述第二行星轮相互啮合且所述第一行星轮和所述第二行星轮分别与所述第一输出齿轮和所述第二输出齿轮相啮合，所述第一绕线盘固定安装于所述第一输出齿轮，所述第二绕线盘固定安装于所述第二输出齿轮。

优选所述行星传动轮组被设置在所述电机转子的内部。

优选所述行星传动轮组的各齿轮均为圆柱形齿轮。

优选所述阻力传动机构还包括缠绕于所述第一绕线盘的第一拉绳和第一复位拉绳以及缠绕于所述第二绕线盘的第二拉绳和第二复位拉绳。

优选所述行星轮组有多组。

优选所述第一行星轮和所述第二行星轮通过滚针轴承和滚针轴而被安装于所述电机转子。

优选所述第一输出齿轮和所述第二输出齿轮通过第一轴承和第二轴承而被安装于所述电机转轴的轴向两侧，并且所述第一输出齿轮和所述第二输出齿轮的两侧分别被第三轴承的外圈设置于所述电机定子且内圈设置于所述电机转子的中心轴。

优选所述内转子电机还包括收纳所述电机转轴、所述电机定子和所述电机转子的端盖。

优选所述第一输出齿轮和所述第二输出齿轮的轴向最外侧的轴承为单向轴承。

发明效果

(1)根据本发明的阻力传动机构，通过内转子电机和行星传动齿轮组内置在电机转子内的配合，即实现了原本需要两个电机才能实现的双绳索出力的需求，极大地降低了成本，并且与两个电机输出轴直接卷绕拉绳的方案相比，本发明提供的阻力传动机构具有成本低尺寸小的优势。

(2)此外，行星传动轮组被设置在电机转子的内部，电机转子起到行星架的作用，不需要额外的传动结构，使得装置的结构更加紧凑，占用空间小。

(3)另外，相比动滑轮绳索差速结构方案，本发明提供的阻力传动机构可靠性更高，结构紧凑，更容易满足外部结构需求。

(4)另外，相比现有技术中的齿轮差速结构，本发明的结构更简单紧凑，不需要同步带和同步轮传动，能够以更低的成本实现更高的精度，能够更容易实现高精度并且能够进一步容易地实现低噪音。

(5)另外，相比动滑轮绳索差速结构、外置于电机外的差速结构和双电机方案，本发明提供的阻力传动机构只需占用较小的空间，即可实现单电机双出线的阻力传动需求，并且其安装场所不局限于健身房，例如还可以将其安装在住宅、办公室、休闲场所等更多的地方。

(6)另外，通过将第一输出齿轮和第二输出齿轮的两侧分别用一个轴承的外圈设置于电机定子端盖上且内圈设置于电机转子的中心轴，使得整个结构相对比较封闭，可以大大地减小其噪音，并且齿轮设置于电机内部也可以大大减小其空间尺寸，此外，电机转子方向和输出方向相同，使得可以确保两边输出速度的一致性。

(7)另外，通过在行星传动轮组的行星轮组中设置多组(例如两组)由第一行星轮和第二行星轮构成的组，使得能够更稳定地进行动力/阻力的传递且能够承受更高强度的受力。

(8)另外，通过行使星传动轮组的各齿轮均采用斜齿，能够获得更高的传动精度，能够更容易实现高精度的啮合，从而能够进一步容易地实现低噪音。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的阻力传动机构的差速器内置电机的剖面图；

图2是本发明的第一实施方式的差速器内置电机的装配示意图；

图3是本发明的第一实施方式的差速器内置电机的内部装配结构的立体图，其中，图中示出的是去掉了端盖且仅示出了一个绕线盘的状态；

图4是本发明的第一实施方式的差速器内置电机的行星传动轮组的立体图。

图5是本发明的第一实施方式的差速器内置电机的行星传动轮组被设置于电机转子的内部的状态下的示意图，示出的是从电机转子的外部观察的状态；

图6是本发明的第二实施方式的阻力传动机构的差速器内置电机的行星传动轮组的装配示意图；

图7是本发明的第二实施方式的差速器内置电机的行星传动轮组的装配简图；

图8是本发明的第三实施方式的阻力传动机构的差速器内置电机的剖面图；

图9是本发明的第三实施方式的差速器内置电机的装配示意图；

图10是本发明的第三实施方式的差速器内置电机的内部装配结构(行星传动轮组)的立体图(示出了安装有第一绕线盘和第二绕线盘的状态)；

图11是图10的差速器内置电机的行星传动轮组的立体图(拆除了第一绕线盘和第二绕线盘的状态)。

附图标记说明

1：内转子电机

2：行星传动轮组

3：第一绕线盘

4：第二绕线盘

5：第一拉绳

6：第一复位拉绳

7：第二拉绳

8：第二复位拉绳

11：电机转轴(中心轴)

12：电机定子

13：电机转子

14：端盖

21：第一输出齿轮

22：第二输出齿轮

23：行星轮组23

231：第一行星轮

232：第二行星轮

21a：第一圆柱形输出齿轮

22a：第二圆柱形输出齿轮

231a：第一圆柱形行星轮

232a：第二圆柱形行星轮

21b：第一伞形输出齿轮

22b：第二伞形输出齿轮

231b：第一伞形行星轮

232b：第二伞形行星轮

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明进行详细说明。

第一实施方式

图1～图5示出了本发明的第一实施方式，其中，图1是本发明的第一实施方式的差速器内置电机的剖面图；图2是本发明的第一实施方式的差速器内置电机的装配示意图；图3是本发明的第一实施方式的差速器内置电机的内部装配结构的立体图，其中，图中示出的是去掉了端盖且仅示出了一个绕线盘的状态；图4是本发明的第一实施方式的差速器内置电机的行星轮组的立体图；图5是本发明的第一实施方式的差速器内置电机的行星传动轮组被设置于电机转子的内部的状态下的示意图，示出的是从电机转子的外部观察的状态。

如图1～图5所示，本发明的一个实施方式的阻力传动机构包括：内转子电机1、行星传动轮组2、第一绕线盘3和第二绕线盘4。

内转子电机1包括：电机转轴(中心轴)11、电机定子12、电机转子13和端盖14。其中，电机转轴11例如通过轴承等部件可转动地支承于电机定子12，电机转子13固定于电机转轴11，能够与电机转轴11一起旋转，端盖14将电机转轴11、电机定子12、电机转子13收纳在其中。

如图1～图5所示，行星传动轮组2被设置在电机转子13的内部，包括：第一输出齿轮21、第二输出齿轮22和至少一个行星轮组23。其中，行星轮组23至少包括第一行星轮231和第二行星轮232，第一行星轮231和第二行星轮232均通过轴承而被支承于电机转子13上而能够转动。此处，如图1～图5所示，行星传动轮组2被设置在电机转子13的内部是指行星传动轮组2的设置地点位于电机转子13的内部，无需行星传动轮组2的整体都位于电机转子13的内部，也可以是部分位于电机转子13的内部，只要行星传动轮组2的设置地点位于电机转子13的内部，使电机转子13起到行星架的作用即可。

其中，如图1～图5所示，在本发明的第一实施方式中，以行星传动轮组2的各齿轮(包括第一输出齿轮21、第二输出齿轮22以及行星轮组23所具有的第一行星轮231和第二行星轮232)均为圆柱形齿轮为例进行说明。为了便于说明，有时将第一输出齿轮21也称为第一圆柱形输出齿轮21a，将第二输出齿轮22也称为第二圆柱形输出齿轮22a，将第一行星轮231也称为第一圆柱形行星轮231a，将第二行星轮232也称为第二圆柱形行星轮232a。

如图1～图5所示，具体而言，在行星轮组23中，分别在第一圆柱形行星轮231a和第二圆柱形行星轮232a上设置轴承，再分别通过例如轴等部件将第一圆柱形行星轮231a和第二圆柱形行星轮232a设置于电机转子13上，使得第一圆柱形行星轮231a和第二圆柱形行星轮232a能够被轴支承于电机转子13上而能够转动。

此外，在本发明的第一实施方式中，第一圆柱形行星轮231a和第二圆柱形行星轮232a均采用滚针轴承和滚针轴，但本发明并不局限于此，也可以采用其他方式。接着对本发明的第一实施方式进行说明，如图1～图4所示，作为第一输出齿轮21的第一圆柱形输出齿轮21a和作为第二输出齿轮22的第二圆柱形输出齿轮22a分别通过轴承而被设置于电机转轴11的轴向两侧且能够绕该轴转动。此处，为了更好地承受偏置负载，在本发明的一个实施方式中，如图1和图2所示，分别采用两个轴承将第一圆柱形输出齿轮21a和第二圆柱形输出齿轮22a设置于电机转轴11的轴向两侧，但本发明并不局限于此，也可以采用其他方式，例如，当采用较长的滚针轴承时，可以只使用1个轴承。此外，为了更高地约束电机转子13的上下移动，使其只能绕中心轴11旋转而不会上下窜动，优选将第一圆柱形输出齿轮21a和第二圆柱形输出齿轮22a的两侧分别用一个轴承的外圈设置于电机定子13的端盖上，且内圈设置于电机转子12的中心轴11上。另外，通过这样设置，整个结构相对比较封闭，可以大大地减小其噪音，并且齿轮设置于电机内部也可以大大减小其空间尺寸，此外，电机转子12的方向和输出方向相同，使得可以确保两边输出速度的一致性。

另外，在本发明的一个实施方式中，行星传动轮组2的各齿轮均采用圆柱形齿轮，但本发明并不局限于此，也可以根据需要采用其他类型的齿轮。

接着参照图1～图4，在本发明的第一实施方式中，行星轮组23的第一圆柱形行星轮231a与第一圆柱形输出齿轮21a相啮合，行星轮组23的第二圆柱形行星轮232a与第二圆柱形输出齿轮22a相啮合，并且第一圆柱形行星轮231a和第二圆柱形行星轮232a相互啮合。

从而，在该状态下，包括第一圆柱形输出齿轮21a、第二圆柱形输出齿轮22a和行星轮组23(第一圆柱形行星轮231a和第二圆柱形行星轮232a)在内的行星传动轮组2被设置在电机转子13的内部。

此外，第一绕线盘3固定安装于第一圆柱形输出齿轮21a上，能够随第一圆柱形输出齿轮21a绕电机转轴11的转动而转动，同样地，第二绕线盘4固定安装于第二圆柱形输出齿轮22a上，能够随第二圆柱形输出齿轮22a绕电机转轴11的转动而转动，由此，第一绕线盘3和第二绕线盘4通过第一圆柱形输出齿轮21a和第二圆柱形输出齿轮22a而被设置在行星传动轮组2的两侧。另外，优选固定安装第一绕线盘3的第一圆柱形输出齿轮21a和固定安装第二绕线盘4的第二圆柱形输出齿轮22a的轴向最外侧均为单向轴承，即，第一绕线盘3和第二绕线盘4分别经由第一圆柱形输出齿轮21a和第二圆柱形输出齿轮22a以及单向轴承而被安装于电机转轴11，且第一绕线盘3和第二绕线盘4均可独立旋转。

如图1～图4所示，通过如上所述的内转子电机1的电机转子13、行星传动轮组2的行星轮组23的第一圆柱形行星轮231a和第二圆柱形行星轮232a、行星传动轮组2的第一圆柱形输出齿轮21a和第二圆柱形输出齿轮22a、第一绕线盘3和第二绕线盘4之间的相互啮合关系和固定关系以及配合关系，使得能够实现动力/阻力的传递，由此不仅可以起到差速作用，而且还能够实现结构紧凑。

另外，如图1～图5所示，该阻力传动机构还包括第一拉绳5、第一复位拉绳6、第二拉绳7、第二复位拉绳8。其中，第一拉绳5和第一复位拉绳6缠绕于第一绕线盘3，第二拉绳7和第二复位拉绳8缠绕于第二绕线盘4。

下面，结合图1～图5，对本发明的阻力传动机构的一个具体实施例的扭矩输出进行说明。

在该具体实施例中，行星传动轮组2被设置在电机转子13的内部，电机转子13与电机转子13的中心轴11被固定设置在一起，第一圆柱形输出齿轮21a通过轴承可转动地安装于中心轴11，且在第一圆柱形输出齿轮21a上固定有第一绕线盘3，另外，第二圆柱形输出齿轮22a通过轴承可转动地安装于中心轴11，且在第二圆柱形输出齿轮22a上固定有第二绕线盘4，行星轮组23所具有的第一圆柱形行星轮231a和第二圆柱形行星轮232a分别通过滚针轴和滚针轴承被设置在电机转子13上且第一圆柱形行星轮231a和第二圆柱形行星轮232a均可转动，此外，第一圆柱形行星轮231a与第二圆柱形行星轮232a相啮合。另外，第一圆柱形行星轮231a与第一圆柱形输出齿轮21a相啮合，第二圆柱形行星轮232a与第二圆柱形输出齿轮22a相啮合。另外，第一拉绳5和第一复位拉绳6缠绕于第一绕线盘3，第二拉绳7和第二复位拉绳8缠绕于第二绕线盘4。

此时，当拉拽第一绕线盘3的第一拉绳5时，因为第一绕线盘3固定于第一圆柱形输出齿轮21a，所以来自于第一绕线盘3的拉拽力会传递到第一圆柱形输出齿轮21a。接着，因为第一圆柱形输出齿轮21a与第一圆柱形行星轮231a啮合，所以拉拽力会传递到第一圆柱形行星轮231a。接着，因为第一圆柱形行星轮231a与第二圆柱形行星轮232a相啮合，所以拉拽力会传递到第二圆柱形行星轮232a。接着，因为第二圆柱形行星轮232a与第二圆柱形输出齿轮22a相啮合，所以拉拽力会传递到第二圆柱形输出齿轮22a，并且因为第二绕线盘4固定于第二圆柱形输出齿轮22a，所以拉拽力会传递到第二绕线盘4。另外，拉拽第二绕线盘4的第二拉绳7时的情况与拉拽第一绕线盘3的第一拉绳5的情况相反。

因此可见，通过拉拽第一拉绳5和第二拉绳7，即，当第一圆柱形输出齿轮21a和第二圆柱形输出齿轮22a转动或受到外力时，通过本发明的阻力传动机构的上述内部结构的配合关系，根据第一拉绳5和第二拉绳7的各自的受力情况，传递给第一圆柱形行星齿轮231a和第二圆柱形行星齿轮232a的运动趋势有两种，一种是行星轮的自转，另一种是行星轮的公转趋势并带动电机转子13的运动。由此，健身者能够在通过以不同的速度拉拽第一拉绳5和第二拉绳7，感受到第一拉绳5和第二拉绳7所输出的相同阻力/拉力，从而能够满足健身者的使用需求。

根据本发明的阻力传动机构，通过差速器内置电机和行星传动齿轮组的配合，即实现了原本需要两个电机才能实现的双绳索出力的需求，极大地降低了成本，并且与两个电机输出轴直接卷绕拉绳的方案相比，本发明提供的阻力传动机构具有尺寸小成本低的优势。

此外，行星传动轮组被设置在电机转子的内部，电机转子起到行星架的作用，不需要额外的传动结构，使得装置的结构更加紧凑，占用空间小。

另外，相比动滑轮绳索差速结构方案，本发明提供的阻力传动机构可靠性更高，结构紧凑，更容易满足外部结构需求。

另外，相比现有技术中的齿轮差速结构，本发明的结构更简单紧凑，不需要同步带和同步轮传动，所以能够以更低的成本实现更高的精度，不仅能够降低成本，还因为能够更容易实现高精度而能够进一步容易地实现低噪音。

另外，相比动滑轮绳索差速结构、其它的差速结构和双电机方案，本发明提供的阻力传动机构只需占用较小的空间，即可实现单电机双出线的阻力传动需求，并且其安装场所不局限于健身房，例如还可以将其安装在住宅、办公室、休闲场所等更多的地方。

第二实施方式

在上述的在第一实施方式中，以行星轮组23的数量为一个的情况为例进行了说明，但其也可以为多个。换句话说，对于由作为第一行星轮231的第一圆柱形行星轮231a和作为第二行星轮232的第二圆柱形行星轮232a构成的组，在本发明的第一实施方式中只设置了一组，但并不局限于此，也可以设置多组由作为第一行星轮231的第一圆柱形行星轮231a和作为第二行星轮232的第二圆柱形行星轮232a构成的组。

具体而言，如图6和图7所述，例如，也可以在行星传动轮组2的行星轮组23中设置两组由第一圆柱形行星轮231a和第二圆柱形行星轮232a构成的组，即，行星轮组23具有的第一圆柱形行星轮231a和第二圆柱形行星轮232a分别为两个。其中，在该第二实施方式中，两个第一圆柱形行星轮231a分别与第一圆柱形输出齿轮21a啮合，两个第二圆柱形行星轮232a分别与第二圆柱形输出齿轮22a啮合，并且两个第一圆柱形行星轮231a中的一个与两个第二圆柱形行星轮232a中的一个啮合且两个第一圆柱形行星轮231a中的另一个与两个第二圆柱形行星轮232a中的另一个啮合，其他的结构与第一实施方式相同。

通过本发明的上述第二实施方式，通过相互啮合关系和固定关系以及配合关系，能够实现动力/阻力的传递，同样能够起到差速作用，实现结构紧凑。即，除了能够得到上述第一实施方式的有益效果之外，与第一实施方式相比，因为在行星传动轮组2的行星轮组23中设置两组由第一圆柱形行星轮231a和第二圆柱形行星轮232a构成的组，使得能够更稳定地进行动力/阻力的传递且能够承受更高强度的受力。

另外，上述第二实施方式中以在行星传动轮组2的行星轮组23中设置两组由第一圆柱形行星轮231a和第二圆柱形行星轮232a构成的组的情况为例进行说明，但是也可以根据实际应用设置三组或三组以上的由第一圆柱形行星轮231a和第二圆柱形行星轮232a构成的组，对此并不限制。

第三实施方式

在上述实施方式中，以行星传动轮组2的各齿轮(包括第一输出齿轮21、第二输出齿轮22以及行星轮组23所具有的第一行星轮231和第二行星轮232)均为圆柱形齿轮为例进行说明，但本发明并不局限于此，例如，行星传动轮组2的各齿轮(包括第一输出齿轮21、第二输出齿轮22以及行星轮组23所具有的第一行星轮231和第二行星轮232)也可以均为伞形齿轮。

具体而言，如图8～图11所示，在本发明的第三实施方式中，行星传动轮组2的各齿轮均为伞形齿轮。为了便于说明，将第一输出齿轮21也称为第一伞形输出齿轮21b，所将第二输出齿轮22也称为第二伞形输出齿轮22b，第一伞形输出齿轮21b和第二伞形输出齿轮22b同样通过轴承而被设置于电机转轴11的轴向两侧且能够绕该电机转轴11转动。

另外，行星轮组23至少包括一个作为第一行星轮231的第一伞形行星轮231b和一个作为第二行星轮232的第二伞形行星轮232b，第一伞形行星轮231b和第二伞形行星轮232b通过轴承被支承于电机转子13而能够转动，第一伞形行星轮231b与第一伞形输出齿轮21b和第二伞形输出齿轮22b相啮合且第二伞形行星轮232b与第一伞形输出齿轮21b和第二伞形输出齿轮22b相啮合。此外，如图8～图11所示，在第三实施方式中，第一伞形行星轮231b和第二伞形行星轮232b相隔开而不啮合。对于与第一实施方式相同或相似的结构省略了说明。

在第三实施方式中，当拉拽第一绕线盘3的第一拉绳5时，因为第一绕线盘3固定于第一伞形输出齿轮21b，所以来自于第一绕线盘3的拉拽力会传递到第一伞形输出齿轮21b。接着，因为第一伞形输出齿轮21b与第一伞形行星轮231b和第二伞形行星轮232b相啮合，所以拉拽力会传递到第一伞形行星轮231b和第二伞形行星轮232b。接着，因为第一伞形行星轮231b和第二伞形行星轮232b与第二伞形输出齿轮22b相啮合，所以拉拽力会传递到第二伞形输出齿轮22b，并且因为第二绕线盘4固定于第二伞形输出齿轮22b，所以拉拽力会传递到第二绕线盘4。另外，拉拽第二绕线盘4的第二拉绳7时的情况与拉拽第一绕线盘3的第一拉绳5的情况相反。

因此可见，通过拉拽第一拉绳5和第二拉绳7，即，当第一伞形输出齿轮21b和第二伞形输出齿轮22b转动或受到外力时，通过本发明的阻力传动机构的上述内部结构的配合关系，根据第一拉绳5和第二拉绳7的各自的受力情况，施加的力会传递给第一伞形输出齿轮21b与第一伞形行星轮231b并带动电机转子13进行运动。由此，健身者能够在通过以不同的力量拉拽第一拉绳5和第二拉绳7，感受到第一拉绳5和第二拉绳7所输出的不同阻力/拉力，从而能够满足健身者的使用需求。

根据本发明第三实施方式的阻力传动机构，除能够得到上述第一实施方式的效果之外，因为本发明第三实施方式采用了伞齿轮的结构，因此能够获得使用更少的行星轮，让结构变得更加紧凑，行星架(转子)的结构也更容易设计和实现。

以上，对本发明的具体实施方式进行了说明，但本领域技术人员在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以对本发明的实施方式进行各种修改和变更。