用于动感单车的固定健身器材的制作方法本公开涉及一种用于动感单车训练的固定健身器材(exerciseapparatus，锻炼设备)，即，固定式健身自行车，其优选设置有磁阻单元。

　　固定式健身自行车在本领域中是已知的。健身自行车通常包括用于容纳可旋转元件和阻力单元的框架、安装在框架前端处的手把、安装在框架后端处的座椅以及带脚蹬的一对曲柄臂。还可以提供显示器以向用户呈现关于骑行的信息。健身自行车可用于提高运动员的表现，以及改善或保持非运动员的健康。

　　在固定式健身自行车上模拟普通自行车的感觉和流动(flow，流畅性)是一项挑战，特别是从轻蹬踏到计时赛和强烈冲刺的大动力输入。此外，为输送给健身自行车的功率输入提供精确监测也是一项挑战，因为这对于激励用户是重要的。即使固定式健身自行车不像普通自行车那样暴露在变化的天气条件下，固定式健身自行车仍然必须具有耐用的设计，因为其通常会被众多使用者在出汗和潮湿的条件下使用。

　　大体上，本公开涉及一种固定式健身器材，其中接收和存储由用户提供的旋转能量的可旋转元件是飞轮。飞轮通常由可旋转的曲轴驱动，曲柄臂和踏板可以安装在曲轴上。大体上，固定式健身自行车优选适于接纳用于安装鞍座的座柱和用于安装手把的前管。健身自行车优选适于使得鞍座位置和/或手把位置能够竖直地和/或水平地调节。可以提供外壳(诸如框架)，用于容纳自行车的各种元件并将这些元件相对于彼此固定。

　　飞轮在健身自行车中是常见的竞博JBO，但是本发明人已经认识到，在周边中具有径向间隙(优选地位于中心的径向间隙)的飞轮，比如两个平行飞轮之间具有间隙，提供了多个优点。即，在一个实施例中，本公开的固定式健身自行车包括下部框架，所述下部框架容纳可由可旋转曲轴驱动的飞轮，所述飞轮在周边中具有径向间隙。

　　第一个优点是该间隙使得能将磁体插入飞轮的间隙中。因此，在本公开的健身自行车的第一实施例中，至少飞轮的周边具有导电性和/或铁磁性，且一磁阻单元被配置为将一个、两个或更多个磁体可控制地插入飞轮中的所述径向间隙中。这已成为提供飞轮磁阻的非常有效的解决方案，并且使得能为健身自行车设计非常纤细的框架。

　　径向间隙的第二个优点是飞轮可以通过该径向间隙被传送带或链条中心式驱动。因此，在本公开的健身自行车的另一个实施例中，飞轮包括第一驱动轮并且径向间隙延伸到第一驱动轮。具有第二驱动轮的驱动单元则可以从第一驱动轮偏移且平行于第一驱动轮，还可以设置驱动元件以通过飞轮中的径向间隙连接第一驱动轮和第二驱动轮。以这种方式，飞轮可以被中心式驱动，例如，在飞轮质量中心的轴线上被驱动。

　　本公开的另一方面涉及固定式健身自行车的自由转轮(freewheeling，惯性滑行)装置。所有公路竞赛自行车和山地自行车都在后轮中设有自由转轮机构。即竞博JBO，自行车的骑行者习惯于骑具有自由转轮装置的自行车，但这在固定式健身自行车中是不常见的。然而，为了在固定式健身自行车上更加接近地模仿真实自行车的感觉和流动，非常期望自由转轮装置，但是其在飞轮设置中难以实施。但是本发明人已经认识到，可以在曲轴中包含自由转轮装置。因此，另一实施例涉及一种固定式健身自行车，其包括飞轮、具有安装在自由转轮机构中的曲轴的驱动单元、以及连接飞轮与自由转轮曲轴的驱动元件，使得健身自行车可以以自由转轮装置被驱动。

　　另一方面涉及固定式健身自行车的灵活性。竞赛自行车、计时赛自行车、铁人三项自行车、山地自行车、城市自行车、旋转自行车(spinningbike，动感单车)和“传统”固定式健身自行车之间存在巨大的几何形状差异。目前公开的固定式健身自行车在另一个实施例中通过提供单独的下部框架来解决该问题，该单独的下部框架用于容纳可旋转元件(例如飞轮)、具有踏板的曲柄臂和阻力单元。在这个下部框架上可以安装有上部框架，该上部框架用于容纳座柱和车座以及前管和手把。优点是可以设计多种不同的上部框架，每种设计具有针对不同应用的不同几何形状设置。例如，对于竞赛自行车的应用，座柱和前管可以具有通常用于竞赛自行车的角度和高度，其中手把可以远离车座并且在车座下方，而对于传统的健身自行车来说，手把更接近车座且高于车座且在自行车上的更加直立的位置。图1和图2中示出了固定式健身自行车的分离的下部框架和上部框架的一个实例。

　　如上所述，本公开的一个实施例涉及一种包括飞轮的固定式健身自行车，该飞轮优选在周边中具有径向间隙。例如一种固定式健身自行车，其包括下部框架，下部框架容纳可由可旋转曲轴驱动的飞轮，该飞轮在周边中具有径向间隙。飞轮可以由安装在飞轮轴上的两个平行板(诸如金属板，优选为铝板)形成，两板之间具有一定距离，从而在板之间形成径向间隙。

　　在普通自行车车轮中，由于轮辋和轮胎，大部分重量位于周边附近。为了更加酷似自行车车轮的感觉，本飞轮可以在周边附近具有增加的重量。例如，采用在周边附近附接到飞轮侧部的一个或多个环的形式。在飞轮的两个平行板的情况下，每个板可以具有位于飞轮板的侧表面的内侧或外侧的周边环。因此，周边环不会增加飞轮的直径，而是用于增加飞轮周边的重量。然而，可选地，较重材料的一个或多个环可以径向安装在飞轮上，以便增加飞轮的周边附近的重量，由此增加飞轮的直径和飞轮的周边的重量。该径向环还可以设置有径向间隙。

　　在此应用的制动/阻力系统优选为磁阻系统。如果至少飞轮的外周边是导电体，则飞轮在磁场内的旋转将在导电体中感应电流，从而产生与原始场相反的磁场，因而产生用于使旋转的飞轮减速的力。因此，制动系统通过将飞轮的动能转换成热而不实际接触飞轮32，来阻碍飞轮的运动或引起飞轮减速。因此，飞轮的至少一部分优选由导电材料(诸如铝、钢、铜、金、银等)制成，从而能够产生内部电流。如果飞轮的至少一部分，优选飞轮的至少一部分以铁磁材料(例如适当选择的钢合金)提供，则可以提供其他优点。

　　当使用磁阻单元时，一个或多个环的另一个优点是，飞轮可以以较低导电性和/或铁磁性且重量轻的材料(如，铝)提供，而环可以以较高导电性和/或铁磁性的材料提供。因此，所述一个或多个环可以以具有(良好)导电性和/或铁磁性的材料(诸如，钢)提供。

　　当在磁阻单元中使用强永磁体时，已经认识到，环可有利地附接在飞轮板的外侧上，使得飞轮的宽度将磁体(位于间隙中)与环分离。

　　在优选实施例中，磁阻单元包括电机(例如直流电机，比如步进电机)、螺纹式导向螺栓、滑动座、以及用于保持所述磁体的磁体保持器。这些元件可以被组装和设置成使得磁体保持器可以以由步进电机控制的线性方式在飞轮的径向间隙中平移，这也在图3和图5中示出。使用步进电机的优点在于，可以提供非常小且非常精确的步幅(step)来控制磁体相对于飞轮的位置，从而获得可重复性很好的磁阻设置。步进电机和磁阻单元优选构造为提供微步幅，使得步进电机的每个步幅对应于磁体保持器的小于0.05mm、更优选0.04mm、最优选为小于0.03mm的线性平移。这可以通过在步进电机的至少1000步幅、优选地至少1500步幅之上允许例如45mm的线性平移来提供。

　　在磁体保持器中可以利用磁体强烈彼此吸引。在一个实施例中，磁体保持器包括板的相对侧上的两个接触表面，每个接触表面形成为保持预限定的永磁体，板形成为使得永磁体在安装在磁体保持器中时彼此吸引。这在图5和图6中示出。

　　如前所述，飞轮中的径向间隙的优点在于，飞轮可以被中心式驱动，例如，在飞轮的质量中心的轴线处被驱动。如果自行车曲轴和曲柄臂直接安装在飞轮上，飞轮也可以被中心式驱动。然而，这将飞轮的转动限制于使用者的蹬踏转动。当使用磁阻单元时，施加在飞轮上的阻力至少部分取决于飞轮的转速。所以，如果飞轮的旋转速度较高，则可以用相同的磁体获得较大的阻力。因此，提供由驱动元件连接的第一驱动轮和第二驱动轮是有利的，因为这能够实现可以显著提高飞轮的旋转速度的飞轮的传动(gearing，传动比)。在本公开的固定式健身自行车中，第一驱动轮和第二驱动轮之间的传动比至少为3，优选至少为4，更优选至少为5。取决于应用，这可以通过具有10-20个齿、优选为13-18个齿、例如16个齿的第一驱动齿轮来设置。第二驱动齿轮则可以有60-110之间个齿、优选为70-100个齿、更优选为80-90个齿，例如88个齿。

　　如前所述，自由转轮机构可以有利地包含在安装在自由转轮机构中的曲轴中，使得健身自行车可以以自由转轮装置的方式被驱动。自由转轮机构可以包含在飞轮中，但为了维持飞轮的动力，飞轮机构必须具有相当大的直径。安装在飞轮机构上的齿轮必须具有至少25个齿或更多的齿。这会减少健身自行车的可用传动比，因为曲柄驱动轮需要125个齿或更多的齿才能具有5的传动比，从而使健身自行车更大。通过在曲轴中具有自由转轮机构，可将飞轮驱动轮制造成小得多，并且健身自行车的传动比相应地更大。

　　本公开的自行车可以被容纳在由板形成的框架中，所述板例如为刚性侧板、底板和顶板，例如为5-10mm厚的金属板(例如铝板或钢板)。如前所述，健身自行车可以具有分开的上部框架和下部框架，上部框架和下部框架可以分开，以使得不同类型的上部框架可以安装在同一下部框架上。

　　多个刚性支撑元件，例如2个、3个、4个或至少5个支撑元件(优选为细长的和金属的，例如铝元件或钢元件)可以设置在本公开的固定式健身自行车中，以提供更加刚性和稳定的结构。如图4所示，支撑元件可以在上部框架和下部框架之间延伸，牢固地附接到下部框架和上部框架两者，优选地附接到上部框架和下部框架的侧板。支撑元件的宽度优选分别匹配上部框架和下部框架的内部宽度。

　　从精英运动员到娱乐运动员越来越有兴趣接收有关其生理学健康的信息。一个参数是用户在操作健身自行车时所输送的功率。许多健身自行车在健身期间实时测量输出，但是这提供了相对较大的不确定性，并且测量设备可能相当复杂且昂贵。然而，也如wo2008/051693中所公开的，功率取决于飞轮的rpm和磁体的位置。这两个参数可以预先测量，以提供rpm相对于磁体位置的“映射(map，图)”。在本公开的健身自行车中，可以通过rpm监视器标准地测量飞轮的rpm，且可以由步进电机非常精确地确定磁体的位置。通过将具有已知和校准的输出功率的电机安装到曲轴，可以预先确定飞轮rpm相对于步进电机位置(0-1550)的非常详细的映射。即，本公开的固定健身自行车可以被预先“校准”，使得可以以任何rpm和磁阻单元的任何设置向用户提供瓦特数(wattage)。对于磁阻单元，磨损和损耗将被忽略，提供坚固和精确的解决方案，瓦特数可以在显示器中显示给用户、存储在计算机等中。还可以提供曲轴的rpm，既用于向用户提供蹬踏频率，也用于监视用户何时不蹬踏，从而可以在计算的用户的能量消耗中考虑到这一点。

　　瓦特数、rpm和阻力之间的精确对应关系也可以用来给用户模拟真实的骑行情境。如果已知用户的身高和体重，则可以计算来自风的拖曳力和来自重力和滚动的阻力，从而可以确定在给定地理路线上行驶所需的瓦特数。然后，本公开的健身自行车可以被配置为在迎风、上坡、下坡等中行驶的任何真实生活情境——所需的是用户的体重和身高以及路线。然后，可以设置处理单元、和/或显示器以持续监视和控制健身自行车，因此用户可以成为真正的历史道路竞赛的一部分且与真实的骑车人比较(有可能可视化)，或者几个用户可以在一起虚拟骑行并相互竞争。

　　在附图中示出了示例性的固定健身自行车1。自行车1包括下部框架2，下部框架2容纳飞轮10以及曲轴9，飞轮在飞轮轴8上旋转，曲轴上具有曲柄臂7。下部框架2被置于底部平台11上。上部框架3附接到分离的下部框架2，该上部框架3容纳可调节高度的座管5以及可调节高度的前管6，鞍座可安装在座管上，手把可安装在前管上。如图2所示，下部框架2和上部框架3可以在点4处分离，图2中单独示出下部框架2。

　　飞轮10由安装在凸缘23上的两个平行铝板形成，在这两个平行铝板之间形成40mm宽的径向间隙25。飞轮的直径为390mm。板之间的间隙25允许在板之间的中心、在飞轮轴上具有带有16个齿的齿轮。飞轮10的这两个平行板安装在凸缘23上，凸缘附接到飞轮轴8上的轴承24。

　　钢元件10被附接到飞轮10的周边附近的外侧表面以形成钢环10，这增加了飞轮10的周边的重量并且提升了飞轮10的周边的铁磁性。每个钢环10的高度测量为30mm，宽度为5mm。

　　飞轮10由具有88个齿的前齿轮13经由传送带驱动14驱动，从而提供5.5的飞轮传动比。前齿轮13通过自由转轮轴承12安装在曲轴9上。齿轮13和16通过传送带驱动14连接。

　　曲轴9经由常规轴承26安装并具有位于中心的自由转轮机构25。曲轴9上的自由转轮机构25为使用者提供了像自行车竞赛一样的自由转轮感觉。如果使用者进行蹬踏从而转动自由转轮10，随后停止蹬踏，则自由转轮10将保持转动并驱动传送带14从而转动前齿轮13。然而，自由转轮机构12确保曲轴9和曲柄7不旋转。同样，自由转轮机构12确保向后蹬踏是自由转轮，而向前蹬踏使飞轮10转动。

　　磁阻单元安装在底部平台11上且位于两个竖直壁21、22之间。磁阻单元包括：步进电机17，其定向成使得旋转轴线。这种结构确保了磁体保持器15相对于底部平台11线性地移动，从而相对于飞轮10的旋转轴线的行进间隔。磁阻单元的实心底板34被安装在健身自行车的底部平台11上。在步长小于0.03mm的情况下，为了使得滑座18移动45mm的直线距离，步进电机具有多于1500的步幅。

　　磁体保持器附接到块体20，该块体具有用于螺栓19的通孔37。在通过螺钉孔36连接到块体20的元件19中设置有螺纹。磁体保持器15包括两个接触表面31，每个接触表表面适于接收测得其尺寸为30×60mm且厚度为15mm的呈长方形钕磁体(未示出)形式的永磁体。接触表面31由倾斜边缘32和33限定，形成用于接收磁体的90度角。形成接触表面31的板是4mm厚的铝板。磁体将附接至磁体保持器的每一侧，并且将彼此磁吸引以便非常紧密地附着。边缘32和33相对于水平底板34的角度大约为45度，优选在42度与47度之间，以使得边缘33大致径向地指向飞轮10。下边缘33有助于防止磁体被旋转期间飞轮和磁体产生的磁场脱离。在两个15mm的磁体附接至厚度为4mm的接触表面31的情况下，所得到的磁性“制动器”将具有34mm的总厚度，从而适合于飞轮10中的40mm的径向间隙25，在磁铁与飞轮之间提供3mm的间隔。铝飞轮板进一步分离磁体与铁磁钢元件10。

　　下部框架2和上部框架3以金属和/或塑料制造且提供为5-10mm的壁厚。侧板41、42优选以铝提供，而底板11优选为钢。纤细的设计提供了这样一种健身自行车，其下部框架2的外部宽度仅为95毫米。上部框架可以被制造为外部宽度为50毫米这么薄。

　　支撑元件51、55为结构提供刚度和牢固度，并且在图4a和图9中可见。两个最外面的支撑元件51主要在上部框架3与下部框架2之间竖直地延伸，而两个中心支撑元件55设置为分别大致平行于座柱和前管，以更好地支撑来自坐在鞍座(未示出)上且靠在把手把(未示出)上的用户的重量。如前所述，在一个实施例中，上部框架3和下部框架2可以是可分离的。这可以通过松开下部框架2中的中心支撑元件55(通过移除相应的螺钉)并松开上部框架3中的最外侧支撑元件51来提供。然后，可以将包括中心支撑元件55的上部框架3提起并使其与下部框架2及外部支撑元件51分离，并且可以通过将从另一个新的上部框架(其可能具有不同几何形状的座柱和前管)延伸的支撑元件附接到该下部框架2，而将该新的上部框架安装到下部框架2。

　　如图9所示，支撑元件51、55可以在下端处比上端更宽，以匹配上部框架3和下部框架2的不同内部宽度。支撑元件51竞博JBO、55优选以12mm的钢提供。在支撑元件51、55的侧面中设置有螺纹孔52、53、57、58，以允许与上部框架3和下部框架2的侧板41、41附接。如图9d所示，中心支撑元件55可以在下端中形成为叉状以允许图4a所示的前驱动轮通过。还如图4a所示，中心支撑元件55的上端中可以设有孔56，以分别允许用于座柱高度调节器和手把高度调节器的螺栓贯穿。

　　图中所示的示例性健身自行车1具有对应于竞赛自行车的座柱和前管的几何形状。通过安装另一个上部框架2可以提供不同的几何形状。在图1和图2中可见用于支撑元件51、55的螺钉的孔。具有不同几何形状的座柱和前管的另一个上部框架将仅需要下部框架2中的另一组孔(未示出)，该另一组孔则将被构造成与该特定类型的上部框架接合。