一种应用于骑行的虚拟变速系统

技术领域

本发明涉及骑行设备技术领域，具体为一种应用于骑行的虚拟变速系统。

背景技术

一直以来，骑行是最受欢迎的户外运动之一，但户外骑行常常受制于距离、场地和天气等现实方面的不利因素，而室内骑行却完全不受限制，并借助增强现实、虚拟现实以及3D地图等科技手段，可实现全时域骑行，这也是近年来动感单车、功率车、训练台等室内骑行设备渐渐流行的重要原因。

在骑行中，变速功能非常重要，尤其是应对上下坡(App中模拟坡度)的情形，然而在这些室内骑行设备上，大多数没有变速功能，即使有那也是装备了专门的变速装置(飞轮)，增加了额外成本，使用效果不理想。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种应用于骑行的虚拟变速系统，包括变速系统载体骑行车以及应用在变速系统载体骑行车上的虚拟骑行变速系统，所述变速系统载体骑行车包括主体支架以及设置于主体支架上的无变速装置的传动机构，所述无变速装置的传动机构包括牙盘以及与牙盘传动连接的惯性轮；

所述虚拟骑行变速系统包括变速控制器、主控制器以及磁阻控制器，所述磁阻控制器用于对惯性轮施加磁吸力，以增加所述惯性轮的转动阻力。

作为本发明的一种优选技术方案，所述变速系统载体骑行车还包括有设置于主体支架底端的底座，所述主体支架的另一端设置有一端与底座顶部一端相连接的前叉。

作为本发明的一种优选技术方案，所述惯性轮转动设置于前叉的内部，所述前叉、底座以及主体支架之间组合呈三角形设置。

作为本发明的一种优选技术方案，所述主体支架上设置有座椅部，所述主体支架远离底座的一端通过伸缩套管安装有手持部；

所述伸缩套管包括固定设置于主体支架一端的固定管以及活动套设于固定管内部且一端与手持部固定连接的活动管，所述固定管上设置有一端抵触活动管的螺栓。

作为本发明的一种优选技术方案，所述牙盘转动设置于主体支架的一侧，所述牙盘与惯性轮之间通过传动件传动连接，所述传动件为链条和皮带中的一种。

作为本发明的一种优选技术方案，所述座椅部与手持部之间设置有横梁，所述主体支架、座椅部以及横梁组成呈A字形设置。

作为本发明的一种优选技术方案，所述变速控制器包括设置于手持部上的后齿轮变速器以及前齿轮变速器，所述后齿轮变速器与前齿轮变速器均与主控制器电连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述主控制器设置于磁阻控制器上并与磁阻控制器电连接，所述磁阻控制器设置于主体支架上，所述惯性轮的表面延伸至磁阻控制器的内部。

作为本发明的一种优选技术方案，所述磁阻控制器的内部设置有电磁线圈，电磁线圈的磁力与经过电磁线圈的电流成正比。

作为本发明的一种优选技术方案，所述变速系统载体骑行车为动感单车、功率车和训练台中的一种。

与现有技术相比，本发明提供了一种应用于骑行的虚拟变速系统，具备以下有益效果：

该应用于骑行的虚拟变速系统，通过设置变速系统载体骑行车以及虚拟骑行变速系统，无需额外的实体变速装置，通过磁阻控制器控制阻力即可模拟出变速效果，提升用户体验，减少结构的设计复杂度和成本，扩展骑行设备所能支持的自行车种类，符合经济效益，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明提出的一种应用于骑行的虚拟变速系统的结构示意图；

图2为图1中A处的结构放大图；

图3为本发明提出的一种应用于骑行的虚拟变速系统的变速控制器结构示意图；

图4为本发明提出的一种应用于骑行的虚拟变速系统的系统框图。

图中：1、变速系统载体骑行车；11、主体支架；12、无变速装置的传动机构；121、牙盘；122、惯性轮；123、传动件；13、底座；14、座椅部；15、手持部；2、虚拟骑行变速系统；21、变速控制器；211、后齿轮变速器；212、前齿轮变速器；22、主控制器；23、磁阻控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

请参阅图1-4，一种应用于骑行的虚拟变速系统，包括变速系统载体骑行车1以及应用在变速系统载体骑行车1上的虚拟骑行变速系统2，所述变速系统载体骑行车1包括主体支架11以及设置于主体支架11上的无变速装置的传动机构12，所述无变速装置的传动机构12包括牙盘121以及与牙盘121传动连接的惯性轮122。

所述虚拟骑行变速系统2包括变速控制器21、主控制器22以及磁阻控制器23，所述磁阻控制器23用于对惯性轮122施加磁吸力，以增加所述惯性轮122的转动阻力，主控制器22负责全部统筹控制，参阅图4，仅用于接收变速控制器21的升降档信息，并运行档位与阻力的转换算法，将其转换成对应的磁阻变化量，输出给磁阻控制器23，磁阻控制器23负责将主控制器22输出的磁阻变化量转换成具体的磁吸力，通过电磁线圈作用于惯性轮122上，惯性轮122是模拟真实骑行惯性的器件，同时也是骑行阻力的载体，即骑行阻力来源于电磁线圈与惯性轮122之间的磁吸力，磁吸力越大，骑行感觉就越重，反之骑行越轻，无变速装置的传动机构12是阻力传递的中介，可用链条或皮带连接，当惯性轮122受到的磁吸力变化时，骑行用户可通过转动牙盘121迅速感知到，可以看出，这种变速无需额外的实体变速装置，属于虚拟变速，本质是采用可变磁阻来代替实体变速装置(多齿盘的齿轮)的变化力矩。

作为本实施例的一种具体技术方案，所述变速系统载体骑行车1还包括有设置于主体支架11底端的底座13，所述主体支架11的另一端设置有一端与底座13顶部一端相连接的前叉，底座13的设置，用于对主体支架11进行支撑，使得无变速装置的传动机构12使用时更加稳定，减少晃动。

作为本实施例的一种具体技术方案，所述惯性轮122转动设置于前叉的内部，所述前叉、底座13以及主体支架11之间组合呈三角形设置，三角形设置的前叉、底座13以及主体支架11，保证了该装置的整体结构强度以及结构稳定性。

作为本实施例的一种具体技术方案，所述主体支架11上设置有座椅部14，所述主体支架11远离底座13的一端通过伸缩套管安装有手持部15，所述伸缩套管包括固定设置于主体支架11一端的固定管以及活动套设于固定管内部且一端与手持部15固定连接的活动管，所述固定管上设置有一端抵触活动管的螺栓，转动螺栓即可调节活动管在固定管的内部的位置，方便了根据不同用户的高度需求进行调节。

作为本实施例的一种具体技术方案，所述牙盘121转动设置于主体支架11的一侧，所述牙盘121与惯性轮122之间通过传动件123传动连接，所述传动件123为链条和皮带中的一种，参阅图1，牙盘121中心处通过曲柄连接有脚踏板，通过脚踏板和曲柄踩动牙盘121转动，使得牙盘121通过传动件123带动惯性轮122转动。

作为本实施例的一种具体技术方案，所述座椅部14与手持部15之间设置有横梁，所述主体支架11、座椅部14以及横梁组成呈A字形设置，A字形设置的主体支架11、座椅部14和横梁，进一步保证了该装置的稳定性，保证了变速系统载体骑行车1的使用安全性。

作为本实施例的一种具体技术方案，所述变速控制器21包括设置于手持部15上的后齿轮变速器211以及前齿轮变速器212，所述后齿轮变速器211与前齿轮变速器212均与主控制器22电连接，后齿轮变速器211以及前齿轮变速器212用于用户调节变速档位，类似于变速自行车上的变速拨档，上面分别有一个升档和降档的按钮，通过有线或无线与主控制器22连接，将用户的升降档调节信息通过有线或无线的方式传送给主控制器22。

作为本实施例的一种具体技术方案，所述主控制器22设置于磁阻控制器23上并与磁阻控制器23电连接，所述磁阻控制器23设置于主体支架11上，所述惯性轮122的表面延伸至磁阻控制器23的内部，为了还原真实的升降档的阻力变化感受，变速控制器21分成前齿轮变速器212和后齿轮变速器211，分别控制牙盘121的变速和惯性轮122的变速，与此同时，变速档位N也与常见轮齿比相对应，算法上实现相应的阻力对应关系，如选定双盘的前齿轮为55T/34T，11速后齿轮为11T/12T/13T/14T/15T/17T/19T/21T/23T/25T/28T，假设从55T前齿轮11T后齿轮切换到55T前齿轮15T后齿轮，那么阻力的变化比例应该是减小到原阻力的(55T/15T)/(55T/11T)＝73.3％。

作为本实施例的一种具体技术方案，所述磁阻控制器23的内部设置有电磁线圈，电磁线圈的磁力与经过电磁线圈的电流成正比，电磁线圈的电流大小I的平方与磁吸力大小F成正比，即F＝kI

作为本实施例的一种具体技术方案，所述变速系统载体骑行车1为动感单车、功率车和训练台中的一种，参阅图1，本实施例中的变速系统载体骑行车1位动感单车，但是该虚拟骑行变速系统2进过简单改造可用于功率车和训练台等骑行设备上。

在使用时，用户踩踏牙盘121带动惯性轮122转动，骑行过程中，通过前齿轮变速器212和后齿轮变速器211生成升降挡信息并传输至主控制器22，主控制器22运行档位与阻力的转换算法，将其转换成对应的磁阻变化量，输出给磁阻控制器23，负责将主控制器22输出的磁阻变化量转换成具体的磁吸力，通过电磁线圈作用于惯性轮122上，使得惯性轮122的转动阻力增加，同时惯性轮122将该阻力通过传动件123施加到牙盘121上，使得正在骑行的用户感受到骑行阻力的变化。

综上所述，该应用于骑行的虚拟变速系统，通过设置变速系统载体骑行车1以及虚拟骑行变速系统2，无需额外的实体变速装置，通过磁阻控制器23控制阻力即可模拟出变速效果，提升用户体验，减少结构的设计复杂度和成本，扩展骑行设备所能支持的自行车种类，符合经济效益，具有广阔的应用前景。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。