專利名稱：自行車虛擬實境訓練平臺的制作方法
技術領域：
本實用新型與自行車有關，更詳而言之，涉及一種將傳統(tǒng)的自行車在未做任何結(jié)構(gòu)改變的情況下成為一個能與多媒體裝置相連互動的介面，并進一步使其成為該多媒體裝置控制器的虛擬實境訓練平臺。
背景技術：
健身車已行之有年。其典型結(jié)構(gòu)包含把手、阻尼器，并通常為單輪型態(tài)。健身車被建立在一個基座上，該基座支持該輪子離開地面一個預定距離并且保持整個健身車在一個穩(wěn)定的狀態(tài)。阻尼器與健身車連接，提供一個模擬真實腳踏車行進時的阻抗力量。
無聊及疲勞感是操作上述健身車的通常抱怨。主要的解決方案就是提升趣味性。其中一種方法是以一顯示器(例如，電視、電腦屏幕、虛擬實境的目鏡等)提供一個模擬腳踏車真實行程或游戲情境來進行操作。這一系列的方式接受健身腳踏車操作者利用操控把手、控制健身車的速度等方式來與虛擬實境產(chǎn)生連結(jié)互動。有些虛擬實境系統(tǒng)更可依據(jù)模擬的路面情境提供回饋控制以改變健身車的阻抗力，或者改變健身車的傾斜角度。
但是要得到上述的趣味運動效果，必須購買一臺上述的健身車，對于一個家庭而言費用太高昂，而且既定型式及尺寸的健身腳踏車也許無法適合家庭中的每一個成員。除此之外，培養(yǎng)自行車賽選手，除了現(xiàn)場訓練之外，以虛擬實境的方式揣模各種路況來訓練選手亦為良好的方案。但是，選手必須使用自己慣用的自行車來練習。因此，在可兼顧娛樂及訓練等雙重考量的情況下，設計一個使一般自行車或比賽自行車(以下簡稱自行車)與多媒體裝置連結(jié)互動的平臺為一根本的解決方案。
新型內(nèi)容本實用新型的主要目的在于，提供一個自行車虛擬實境訓練平臺，該平臺與電腦或電動游戲等多媒體裝置連結(jié)，且該平臺允許自行車在不改變?nèi)魏螌嶓w結(jié)構(gòu)的情況下能夠很快地、很容易地與平臺結(jié)合。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型技術方案一種自行車虛擬實境訓練平臺，包括一與多媒體裝置互動連結(jié)的自行車的前輪及后輪；其特征在于一轉(zhuǎn)向器，具有一固定在一可被轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)上的輪緣夾座；該輪緣夾座內(nèi)部的相對位置處具有二可調(diào)移及定位的調(diào)整塊，每一調(diào)整塊的上表面各具有一輪緣承載面；上述自行車的前輪一部份輪緣固定在該輪緣夾座內(nèi)以及二調(diào)整塊上；該轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)還包括一轉(zhuǎn)向感應器，該轉(zhuǎn)向感應器與上述多媒體裝置導電連結(jié)；一后輪架，具有二彼此平行、各以其底端為軸可轉(zhuǎn)動地附屬于一底座上的后輪支撐架，其頂端各具有一軸向彼此相對的輪軸定位件；上述底座相對位置上還具有二可彼此平行移動及定位的調(diào)整座，每一調(diào)整座與上述后輪支撐架之間具有一活動樞接的支撐桿；上述自行車的后輪位于該二后輪支撐架之間，上述輪軸定位件固定在該自行車的后輪輪軸的兩端；上述底座還包括一可相對上述自行車的后輪調(diào)移位置及定位的后輪阻力器，該后輪阻力器與上述多媒體裝置導電連結(jié)。
本實用新型進步效果本實用新型提供一個允許傳統(tǒng)型態(tài)的自行車在不改變?nèi)魏螌嶓w結(jié)構(gòu)的情況下能夠很快地、很容易地與電腦或電動游戲等多媒體裝置連結(jié)。利用多媒體裝置所提供的虛擬實境供一般人以自行車運動娛樂，或者供選手訓練之用。
本實用新型的轉(zhuǎn)向器可讓自行車前輪嵌置其上，使自行車把手通過前輪而樞控該轉(zhuǎn)向器，該轉(zhuǎn)向器并可進一步偵測前輪的轉(zhuǎn)向角度并輸出一方向訊號給上述多媒體裝置，使自行車前輪與多媒體裝置產(chǎn)生連結(jié)互動。
本實用新型的后輪架可將自行車的后輪離地架起，并保持整個自行車呈一種穩(wěn)定的狀態(tài)。除此之外，該后輪架可配應數(shù)種不同的后輪規(guī)格。此處所指的后輪規(guī)格，包括了輪徑以及輪中軸的整個軸長。本實用新型后輪架更可提供后輪一可調(diào)式阻力，該阻力狀態(tài)是受上述多媒體裝置中的程式所控制，依據(jù)虛擬實境的變化產(chǎn)生不同阻力，使自行車后輪與多媒體裝置產(chǎn)生連結(jié)互動。且為了配合各種不同的輪徑尺寸使阻尼器能與后輪的輪緣相切，所以本實用新型的后輪阻尼器甚至是可以調(diào)整位置的。


圖1本實用新型前輪轉(zhuǎn)向器的立體分解圖。
圖2本實用新型前輪轉(zhuǎn)向器外觀與自行車前輪結(jié)合的示意圖。
圖3圖2的3-3剖面暨箭頭方向指視的剖面圖。
圖4依據(jù)圖3的剖面并表示適用不同輪徑的示意圖。
圖5圖2中箭頭5所指方向的側(cè)視圖。
圖6本實用新型的俯視圖。
圖7本實用新型的俯視暨轉(zhuǎn)動前輪的示意圖。
圖8本實用新型后輪架立體外觀圖。
圖9圖8中箭頭9所指示的側(cè)視圖。
圖10本實用新型后輪架固定一較大輪徑后輪的側(cè)視圖。
圖11本實用新型后輪架固定一較小輪徑后輪的側(cè)視圖。
圖12本實用新型具有彈簧避震器型支撐桿的后輪架。
圖13一自行車結(jié)合于本實用新型的轉(zhuǎn)向器與后輪架的平面圖。
具體實施方式
本實用新型上述的轉(zhuǎn)向器，包含一固定底座20，如圖1、圖2、圖3，其頂面中央設一樞軸21以及若干底座環(huán)槽22。
一滾珠承座10，設于上述固定底座20上，其上設若干珠座13；每一珠座13中設一滾珠14，滾珠14的部份珠緣可突伸出該珠座13的上、下端，而滾珠14可于珠孔內(nèi)靈活運轉(zhuǎn)而不脫離掉落；上述滾珠14的部份下珠緣滑滾于上述底座環(huán)槽22中。
一轉(zhuǎn)座25，如圖1、圖2、圖3，設于上述滾珠承座10上，其中央設一軸孔26對應套固于上述固定底座20的樞軸21上，底面設若干供上述滾珠14的部份上珠緣得以滑滾于其中的轉(zhuǎn)座環(huán)槽27。
一轉(zhuǎn)向感應器30，如圖1、圖3，包含一垂直從屬于該轉(zhuǎn)座25偏心位置的第一搖桿31、一固定于上述固定底座20的感應器32，以及一水平從屬于該感應器32的第二搖桿33；該第一搖桿31穿過該滾珠承座10及固定底座20預設的弧形孔15、23而結(jié)合于該第二搖桿33的自由端；該感應器32更被一固定于固定底座20的外罩35予以罩蓋。
一輪緣夾座40，如圖1、圖2、圖3，于一底板41的兩側(cè)各連接一側(cè)板42構(gòu)成其主體。該底板41以固定元件43固定于上述轉(zhuǎn)座25頂面，二側(cè)板42近兩端處各設一橫向長孔44。
二調(diào)整塊45，如圖1、圖2、圖3，置于該輪緣夾座40二側(cè)板42之間的內(nèi)部空間兩端，并各以一固定元件46通過輪緣夾座40的橫向長孔44穿鎖；該二調(diào)整塊45上表面各為一輪緣承載面47，而彼此相對的部面則各設一輪緣固定槽48。
一旋向角度控制器50，如圖1、圖2、圖6，設在固定底座20及轉(zhuǎn)座25上的固定栓51及活動栓52所構(gòu)成，當轉(zhuǎn)座25被旋轉(zhuǎn)至預定的極限角度時，該活動栓52即被該固定栓51所擋止，該轉(zhuǎn)座30即無法再以同一方向續(xù)轉(zhuǎn)。該固定底座20更利用該固定栓51固定于若干具止滑及減震作用的腳墊53上。
如圖5、圖6、圖7，上述的固定底座20、滾珠承座10以及轉(zhuǎn)座25構(gòu)成一供自行車前輪架設其上的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)。自行車的前輪1000輪緣可嵌置于該輪緣夾座40二側(cè)板42之間的容置空間中。使用者轉(zhuǎn)動自行車把手使前輪1000偏轉(zhuǎn)預定角度，即同步驅(qū)使該轉(zhuǎn)座25轉(zhuǎn)動，并使從屬于轉(zhuǎn)座25的第一搖桿31為圓周繞移，該第一搖桿31牽動上述第二搖桿33，使其產(chǎn)生水平擺動的角度變化，該角度由該感應器32感應進而輸出一方向訊號予一多媒體裝置(圖未示)的中央處理器，使自行車的前輪1000與多媒體裝置產(chǎn)生互動連結(jié)。
如圖3、圖4，圖中表示該輪緣夾座40如何與不同輪徑的前輪1000、1001配應。該調(diào)整塊45以其固定元件46沿著該側(cè)板42上的橫向長孔44移動，改變二調(diào)整塊45的相對距離，使其輪緣承載面47能與前輪1000、1001的輪緣相切，據(jù)此輪緣前、后有兩個相對的固定點，而輪的左、右側(cè)則由該輪緣夾座40的側(cè)板42予以限位，因此前輪1000、1001即被制定在輪緣夾座40中。
如圖6、圖7，上述輪緣夾座40二側(cè)板42之間的距離取一般自行車前輪寬度的公約值，使一般輪寬的前輪均可適用。若遇特別窄的輪寬者(例如比賽用車)，該輪1002可嵌于上述二調(diào)整塊45的輪緣固定槽48中。
如圖8、圖9，本實用新型上述的后輪架，包含一底座60，該底座60包含一前橫桿61、一后橫桿62以及一端部活動樞連于該前橫桿61，另一端則為自由端的二調(diào)整桿63；該前、后橫桿61、62的底部各設若干具止滑及減震功能的底墊64。
二后輪支撐架70，其一端各與上述一調(diào)整桿63的自由端活動樞連，并將其盡端依后橫桿62的圓形外輪廓設計為弧槽狀，以附合于該后橫桿62圓周面上；該支撐架70與后橫桿62相異的一端設一軸方向與自行車的后輪1003輪軸x平行相對的后輪固定桿71、72，該后輪固定桿71、72中設一可軸向調(diào)動的輪軸定位件73、74，二輪軸定位件73、74相對該輪軸x的端部各設一支撐套75、76，俾套合于該輪軸x的二軸端。上述二輪軸定位件其中的一73系螺栓，與其后輪固定桿71的內(nèi)螺牙相配，樞轉(zhuǎn)即可軸向移動。另一輪軸定位件74則為一桿件，惟該桿件徑向穿設一栓741樞出于其后輪固定桿72桿壁預設的軸向長孔721中，于長孔721中移動該栓741，可軸向驅(qū)動該桿件74于該后輪固定桿72中移動。
二調(diào)整組件80，包含一可沿著該調(diào)整桿63移動或者被固定的調(diào)整座81，該調(diào)整座81上活動樞接一支撐桿82的一端，該支撐桿82的另一端活動樞接于該后輪支撐架70。該調(diào)整座81以及調(diào)整桿63之間主要以螺絲元件811以及若干的孔631構(gòu)成彼此的固定關系。
一后輪阻力器90，包含一組固定于后橫桿62上的阻力器調(diào)整塊91，該阻力器調(diào)整塊91與后橫桿62直角相交，其相對于該前橫桿61的端部為一上揚端911；該阻力器調(diào)整塊91上設一可被移動及固定的滾輪固定座92，二滾輪固定座92之間設一滾輪93。
如圖10，該阻力器調(diào)整塊91通過一固定在后橫桿62上的阻力器固定片94而間接地固定在后橫桿62上。該阻力器固定片94與阻力器調(diào)整塊91之間主要以螺絲元件913以及若干的孔941構(gòu)成彼此的固定關系。
如圖8、圖9，該滾輪固定座92通過一阻力器結(jié)合塊95與阻力器調(diào)整塊91結(jié)合，該阻力器結(jié)合塊95與阻力器調(diào)整塊91之間具有互嵌的結(jié)構(gòu)關系，從而使結(jié)合塊95能于調(diào)整塊91上移動且無脫離之虞。該結(jié)合塊95與調(diào)整塊91主要以螺絲元件951以及若干的孔912構(gòu)成彼此的固定關系。
如圖10、圖11，該后輪架可以配應不同尺寸規(guī)格的后輪1003、1004設置于后輪架上。該調(diào)整座81可于調(diào)整桿63上移動并且在預定位置被固定，據(jù)以改變該后輪支撐架70與調(diào)整桿63之間的夾角角度。例如，調(diào)整座81愈靠近該后橫桿62，該后輪支撐架70與調(diào)整桿63之間的夾角角度θ愈大，該輪軸定位件73、74的軸心與地面B直線距離L愈大，可應配較大輪徑尺寸的后輪1003。反之，調(diào)整座81愈靠近該前橫桿61，該后輪支撐架70與調(diào)整桿63的夾角角度θ愈小，該后輪固定桿71、72的軸心與地面的距離L2愈小，可應配較小輪徑尺寸的后輪1004。
除此之外，不同變速段級的自行車，因變速齒盤的設置數(shù)量不同，后輪輪軸總軸長亦有所差異，例如變速段級較多，其變速齒盤的設置數(shù)量較多，后輪輪軸總軸長較長；反之，變速段級較少，其變速齒盤的設置數(shù)量較少，后輪輪軸總軸長較短。
如圖9，在本實用新型中，該后輪架亦可以配應不同的輪軸長度。輪軸x與變速齒盤G的相異端以輪軸定位件74固定之，該輪軸定位件74于其后輪固定桿72中的軸向移動距離是被其上的長孔721及栓741所限制，因此當其支撐套76套固于輪軸X一端時，定義出后輪1003與其中一后輪支撐架70的固定距離；而輪軸X與變速齒盤G的相對端以另一輪軸定位件73固定之，該輪軸定位件73為螺栓，可依不同的輪軸延伸長度而調(diào)整不同的軸進距離，使支撐套75確實套合于輪軸。
如圖10、圖11，本實用新型后輪阻力器90可依輪徑大小調(diào)整位置，使其滾輪93確與自行車后輪1003、1004的輪緣相切提供予后輪一設定阻力。該后輪阻力器90的滾輪93以上述滾輪固定座92的調(diào)移設定在與后輪輪緣相切的位置。如圖11，配應小徑尺寸的后輪1004時，該滾輪固定座92甚至可以定位在該阻力調(diào)整塊91的上揚端911。本實用新型的滾輪93為一利用磁力以控制其轉(zhuǎn)動阻力，當滾輪93的轉(zhuǎn)動阻力增加時，后輪1003、1004的轉(zhuǎn)動阻力亦隨的增加，使用者需較費力地踩動自行車腳踏板；反之，當滾輪93的自轉(zhuǎn)阻力較小時，后輪1003、1004的轉(zhuǎn)動阻力較小，使用者則可較省力地踩踏腳踏曲柄。該滾輪93的阻力受上述多媒體裝置中的程式來控制，使后輪的轉(zhuǎn)動阻力與虛擬情境連結(jié)互動。
如圖12，圖中表示將上述支撐桿82設計為彈簧避震器型態(tài)83，提供該后輪支撐架70一彈性緩沖的力量。
如圖13，上述自行車以其前輪結(jié)合于本實用新型的轉(zhuǎn)向器，以其后輪結(jié)合于本實用新型后輪架的平面圖。
雖然本實用新型是以一個最佳實施例做說明，但本領域技術人員能在不脫離本案精神與范疇下做各種不同形式的改變。以上所舉實施例僅用以說明本案而已，非用以限制本案的范圍。舉凡不違本案精神所從事的種種修改或變化，俱屬本案申請專利范圍。
權(quán)利要求1.一種自行車虛擬實境訓練平臺，包括一與多媒體裝置互動連結(jié)的自行車的前輪(1000)及后輪(1003)；其特征在于一轉(zhuǎn)向器，具有一固定在一可被轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)上的輪緣夾座(40)；該輪緣夾座(40)內(nèi)部的相對位置處具有二可調(diào)移及定位的調(diào)整塊(45)，每一調(diào)整塊(45)的上表面各具有一輪緣承載面(47)；上述自行車的前輪(1000)一部份輪緣固定在該輪緣夾座(40)內(nèi)以及二調(diào)整塊(45)上；該轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)還包括一轉(zhuǎn)向感應器(30)，該轉(zhuǎn)向感應器(30)與上述多媒體裝置導電連結(jié)；一后輪架，具有二彼此平行、各以其底端為軸可轉(zhuǎn)動地附屬于一底座(60)上的后輪支撐架(70)，其頂端各具有一軸向彼此相對的輪軸定位件(73)(74)；上述底座(60)相對位置上還具有二可彼此平行移動及定位的調(diào)整座(81)，每一調(diào)整座(81)與上述后輪支撐架(70)之間具有一活動樞接的支撐桿(82)；上述自行車的后輪(1003)位于該二后輪支撐架(70)之間，上述輪軸定位件(73)(74)固定在該自行車的后輪(1000)輪軸(x)的兩端；上述底座(60)還包括一可相對上述自行車的后輪(1003)調(diào)移位置及定位的后輪阻力器(90)，該后輪阻力器(90)與上述多媒體裝置導電連結(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的自行車虛擬實境訓練平臺，其特征在于上述轉(zhuǎn)向器的輪緣夾座(40)包括一底板(41)，其相對的兩側(cè)各具有一側(cè)板(42)；上述二調(diào)整塊(45)與該側(cè)板(42)的相對面具有長孔(44)及固定件(46)。
3.如權(quán)利要求1所述的自行車虛擬實境訓練平臺，其特征在于上述轉(zhuǎn)向器的該二調(diào)整塊(45)的相對面還具有一輪緣固定槽(48)。
4.如權(quán)利要求1所述的自行車虛擬實境訓練平臺，其特征在于上述轉(zhuǎn)向器的該轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)包括一固定底座(20)，其上可轉(zhuǎn)動地軸接有一轉(zhuǎn)座(25)，上述的輪緣夾座(40)固定在該轉(zhuǎn)座(25)上；上述固定底座(20)及轉(zhuǎn)座(25)之間具有一具若干滾珠(14)的滾珠承座(10)。
5.如權(quán)利要求4所述的自行車虛擬實境訓練平臺，其特征在于上述的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)還包括一用于限制該轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)角度的旋向角度控制器(50)；該旋向角度控制器(50)由位于上述固定底座(20)及上述轉(zhuǎn)座(25)上的固定栓(51)及活動栓(52)構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的自行車虛擬實境訓練平臺，其特征在于上述后輪架的后輪阻力器(90)具有一受上述多媒體裝置的控制而可調(diào)整轉(zhuǎn)動阻力，并與上述自行車的后輪(1003)輪緣相切的滾輪(93)。
7.如權(quán)利要求6所述的自行車虛擬實境訓練平臺，其特征在于上述的后輪阻力器(90)包括一組固定在上述底座(60)上的阻力器調(diào)整塊(91)以及一可在調(diào)整塊(91)上移動及固定的滾輪固定座(92)，該滾輪固定座(92)上具有該滾輪(93)。
8.如權(quán)利要求1所述的自行車虛擬實境訓練平臺，其特征在于上述后輪架的該支撐桿(82)為直桿形狀。
9.如權(quán)利要求1所述的自行車虛擬實境訓練平臺，其特征在于上述后輪架的該支撐桿(83)為彈簧避震器形狀。
10.如權(quán)利要求1所述的自行車虛擬實境訓練平臺，其特征在于上述后輪架具有一輪軸定位件(73)，其包括一穿樞在位于上述一后輪支撐架(70)頂端，且具內(nèi)螺牙的后輪固定桿(71)中的螺栓；上述后輪架另一輪軸定位件(74)包括一穿樞在上述另一后輪支撐架(70)頂端后輪(1003)固定桿(72)中的桿件；上述的后輪固定桿(72)桿壁具有一軸向長孔(721)，該桿件(74)徑向具有一伸在該長孔(721)中的栓(741)。
專利摘要一種自行車虛擬實境訓練平臺，包含與自行車前輪結(jié)合而可輸出方向訊號的轉(zhuǎn)向器，以及將自行車后輪懸空架起以利其轉(zhuǎn)動并提供可調(diào)式阻力的后輪架；本實用新型提供一個允許傳統(tǒng)型態(tài)的自行車在不改變?nèi)魏螌嶓w結(jié)構(gòu)的情況下能夠很快地、很容易地與電腦或電動游戲等多媒體裝置連結(jié)。
文檔編號A63B69/16GK2792565SQ20052001848
公開日2006年7月5日 申請日期2005年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月12日
發(fā)明者吳宏生, 陳中杰, 江子朋 申請人:財團法人自行車暨健康科技工業(yè)研究發(fā)展中心