本發明屬于健身單車領域，涉及一種多功能健身單車。

背景技術：

隨著人們健康意識和生活品質的提高，近年來“全民鍛煉，低碳生活”掀起了一股熱潮，越來越多的人投身于鍛煉當中。

健身單車適合做高強度間歇運動，并具有較好的減肥效果，因而是深受運動歡迎的一類運動器材。鍛煉者在使用健身單車健身時，會產生大量機械能，而傳統健身單車中這些能量往往沒有得到利用，最終轉換成熱能直接排放到環境中。

健身過程中健身單車產生的機械能可以通過發電機轉化成電能，并儲存在蓄電池中，再經逆變器、變壓器等轉化成所需的電源供給家用小型用電器使用。但其在健身過程產生的機械能需要經過多次能量轉化才能供應小型用電器，因而能量利用效率不高。為了最有效地利用該機械能，可用健身單車直接驅動小型電動設備，如直接帶動機械轉動用來清洗衣物，大大提高能量利用效率。如中國專利cn204563452u公布的“一種具有洗衣機功能的儲能式家用健身單車”。然而，受運動強度的限制，脫水過程難以通過單車直接驅動，需要外部電源輔助；另外，健身頻率一般高于洗衣頻率，洗衣機不工作時機械能依然能夠轉化為電能并儲存于蓄電池中。因此，為兼顧用戶實際需求和能量利用效率，應設計一種能夠同時滿足動力需求和電力需求的健身器械，并可以實現兩種工作模式的自由切換。

技術實現要素：

為實現上述技術目的，本發明提供一種多功能健身單車，其能實現洗衣、儲能兩種工作模式的自由切換。

為實現上述技術目的，本發明采取的具體技術方案為，一種多功能健身單車，包括單車模塊、洗衣模塊以及發電模塊；

單車模塊包括單車車體、變速/變軌車把、單車牙盤、變速/變軌飛輪a、變速/變軌飛輪b、變速/變軌后撥、單車腳踏、單車支架；單車牙盤設于單車車體上，單車腳踏安裝于單車牙盤上、并能帶動單車牙盤繞自身軸線轉動；單車支架安裝于單車車體上，支撐整個單車模塊；變速/變軌飛輪a與變速/變軌飛輪b分別以能獨立轉動的方式同軸連接，變速/變軌飛輪a有兩個及以上的飛輪片、變速/變軌飛輪b有兩個及以上的飛輪片，變速/變軌飛輪a最小飛輪片的尺寸大于變速/變軌飛輪b最大飛輪片的尺寸，并且兩者齒輪級數差與變速/變軌飛輪a自身相鄰兩輪片的齒輪級數差一致；變速/變軌飛輪a最小飛輪片與變速/變軌飛輪b最大飛輪片的尺寸相鄰設置；變速/變軌后撥安裝于變速/變軌飛輪b上，變速/變軌車把傳動連接變速/變軌后撥，通過控制變速/變軌車把能實現單車牙盤與變速/變軌飛輪a的傳動連接、或者單車牙盤與變速/變軌飛輪b的傳動連接；

發電模塊包括電動機、發電機與蓄電池；發電機包括發電機轉軸，發電機轉軸能與變速/變軌飛輪b傳動連接，并能在變速/變軌飛輪b的帶動下轉動；蓄電池連接于發電機用于儲蓄發電機產生的電能；電動機連接于蓄電池，用于將電能轉化為動能；

洗衣模塊包括洗衣機；洗衣機包括洗衣機滾筒轉軸；洗衣機滾筒轉軸分設有洗衣輪與脫水輪，洗衣輪能與變速/變軌飛輪a傳動連接，并能在變速/變軌飛輪a的帶動下轉動；脫水輪能與電動機傳動連接，能在電動機的帶動下轉動。

作為本發明改進的技術方案，單車車體上還是控制板，控制板上布設有插座、插座開關以及脫水開關；脫水開關控制電動機的開啟/關閉，電動機開啟時洗衣模塊實現脫水功能；插座連接于蓄電池，通過插接插座實現蓄電池對電動機的供電；插座開關控制插座與蓄電池間通電/斷電。

作為本發明改進的技術方案，還包括設于單車車體上的單車車座與單車龍頭。

作為本發明改進的技術方案，變速/變軌飛輪a上同軸設有若干個不同尺寸的飛輪片；變速/變軌飛輪b上同軸設有若干個不同尺寸的飛輪片。

作為本發明改進的技術方案，變速/變軌飛輪a上小尺寸的飛輪片為洗衣變速飛輪、大尺寸的飛輪片為洗衣變速飛輪從動輪，洗衣變速飛輪能傳動連接于單車牙盤，洗衣變速飛輪從動輪能傳動連接于洗衣機滾筒轉軸；所述變速/變軌飛輪b上大尺寸的飛輪片為發電變速飛輪、小尺寸的飛輪片為發電變速飛輪從動輪，發電變速飛輪能傳動連接于單車牙盤，發電變速飛輪從動輪能傳動連接于發電機轉軸。

作為本發明改進的技術方案，單車支架包括單車固定前支架與單車固定后支架，單車固定前支架與單車固定后支架分設于單車牙盤的前后兩側，用于支撐整個單車模塊。

作為本發明改進的技術方案，發電模塊還包括同軸設置的發電加速主動輪與發電加速從動輪，發電加速從動輪的尺寸大于發電加速主動輪的齒輪；發電加速主動輪傳動連接于變速/變軌飛輪b，發電加速從動輪傳動連接于發電加速主動輪，發電加速主動輪傳動連接于發電機轉軸。

有益效果

本發明創新型的采用兩個變速/變軌飛輪實現洗衣模式和充電模式之間能輕松切換，并且使用者能夠根據自身實際情況調節運動負荷。這突破現有技術中單純的將變速/變軌飛輪用于單車變速的局限性。同時也有效防止洗衣模式和脫水模式之間的干擾。

另外，本發明實現了洗衣功能和發電功能的有效結合，可以高效利用健身過程產生的機械能。

附圖說明

圖1本發明健身單車的結構示意圖；

圖2控制板的結構示意圖；

圖3變速/變軌后撥與變速/變軌飛輪的結構示意圖；

圖4洗衣機的結構示意圖；

圖中：1-1、單車車體；1-2單車支架；1-3單車龍頭；1-4、單車座椅；1-5、單車杯架；1-6、控制板；1-6-1、脫水開關；1-6-2、插座開關；1-6-3、插座；1-7、單車腳踏；1-8、單車牙盤；1-9、變速/變軌轉把；1-10、變速/變軌后撥；1-10-1、后撥主體；1-10-2、后撥導向輪；1-10-3、后撥張力輪；1-11、變速/變軌飛輪；1-11-1、洗衣飛輪；1-11-1-1、洗衣變速飛輪；1-11-1-2、洗衣變速飛輪從動輪；1-11-2、發電飛輪；1-11-2-1、發電變速飛輪；1-11-2-2、發電變速飛輪從動輪；1-12、鏈條；2-1、洗衣加速主動輪；2-2、洗衣加速從動輪；2-3、洗衣棘輪主動輪；2-4、洗衣棘輪；2-5、洗衣棘爪；2-6、洗衣棘爪從動輪；2-7、洗衣機；2-7-1、洗衣機支架；2-7-2、洗衣機外桶；2-7-3、洗衣機外桶蓋；2-7-4、洗衣機內桶；2-7-5、洗衣機內桶蓋；2-7-6、進水閥；2-7-7、出水閥；2-7-8、洗衣機滾筒轉軸；2-7-9、洗衣輪；2-7-10、脫水輪；2-8、洗衣加速帶；2-9、洗衣棘輪帶；2-10、洗衣傳動帶；3-1、發電加速主動輪；3-2、發電加速從動輪；3-3、發電機；3-4、蓄電池；3-5、逆變器；3-6、發電加速帶；3-7、發電傳動帶；4-1、電動機；4-2、脫水加速主動輪；4-3、脫水加速從動輪；4-4、脫水棘輪主動輪；4-5、脫水棘輪；4-6、脫水棘爪；4-7、脫水棘爪從動輪；4-8、脫水加速帶；4-9、脫水棘輪帶；4-10、脫水傳動帶。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的和技術方案更加清楚，下面將結合本發明實施例的附圖，對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于所描述的本發明的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語包括技術術語和科學術語具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

一種多功能健身單車，包括單車模塊、洗衣模塊以及發電模塊；

所述單車模塊包括單車車體1-1、單車支架1-2、單車龍頭1-3、單車座椅1-4、單車杯架1-5、控制板1-6、單車腳踏1-7、單車牙盤1-8、變速/變軌轉把1-9、變速/變軌后撥1-10、變速/變軌飛輪1-11、變速/變軌飛輪b和鏈條1-12。

單車牙盤設于單車車體上，單車腳踏安裝于單車牙盤上、并能帶動單車牙盤繞自身軸線轉動（具體可見現有技術中單車的腳踏與單車牙盤的安裝方式）；單車支架安裝于單車車體上，支撐整個單車模塊，具體的單車支架包括單車固定前支架與單車固定后支架，單車固定前支架與單車固定后支架分設于單車牙盤的前后兩側，用于支撐整個單車模塊。單車座椅1-4設于單車車體上，支撐鍛煉人員的身體；單車龍頭1-3設于單車車體上，控制板1-6、單車杯架1-5均設于單車龍頭上，單車杯架1-5用于放置水杯；單車座椅1-4高度可調（現有技術手段），可以適應不同身高的人群。單車杯架1-5用于放置水杯，使得使用者在運動過程中能及時補充水分；

變速/變軌飛輪1-11包括變速/變軌飛輪a（也是洗衣飛輪1-11-1）與變速/變軌飛輪b（也是發電飛輪1-11-2），變速/變軌飛輪a（洗衣飛輪1-11-1）與變速/變軌飛輪b（發電飛輪1-11-2）分別以能獨立轉動的方式同軸連接，（具體的變速/變軌飛輪a與變速/變軌飛輪b分別通過軸承安裝于同一連接軸上）；使得洗衣模式和充電模式之間能輕松切換，并且使用者能夠根據自身實際情況調節運動負荷；同在這里所述變速/變軌飛輪1-11的洗衣飛輪1-11-1與發電飛輪1-11-2兩者雖然共軸線，但兩者可以相對轉動、互不影響，因此鏈條1-12在洗衣飛輪1-11-1和發電飛輪1-11-2之間移動時，實現了變軌，即洗衣模式與發電模式的切換；

變速/變軌飛輪a與變速/變軌飛輪b分別以能獨立轉動的方式同軸連接，變速/變軌飛輪a有兩個及以上的飛輪片（本實施例中選為三組）、變速/變軌飛輪b有兩個及以上的飛輪片（本實施例中選為三組），變速/變軌飛輪a最小飛輪片的尺寸大于變速/變軌飛輪b最大飛輪片的尺寸，并且兩者齒輪級數差與變速/變軌飛輪a自身相鄰兩輪片的齒輪級數差一致；變速/變軌飛輪a最小飛輪片與變速/變軌飛輪b最大飛輪片的尺寸相鄰設置；所述洗衣飛輪1-11-1上較小尺寸的兩組飛輪片為洗衣變速飛輪1-11-1-1（其是與單車牙盤齒輪連接，為洗衣模式中的洗衣變速中的主動輪）、較大尺寸的一組飛輪片為洗衣變速飛輪從動輪1-11-1-2；洗衣變速飛輪1-11-1-1能傳動連接于單車牙盤1-8，洗衣變速飛輪從動輪1-11-1-2能傳動連接于洗衣機滾筒轉軸；所述洗衣飛輪1-11-1中的洗衣變速飛輪1-11-1-1與洗衣變速飛輪從動輪1-11-1-2是一體的，即兩者轉動是同步的，并且洗衣變速飛輪1-11-1-1有多組飛輪片，洗衣變速飛輪1-11-1-1作為主動輪，洗衣變速飛輪從動輪1-11-1-2作為從動輪，當鏈條1-12在洗衣變速飛輪1-11-1-1內部不同的飛輪片移動時，由于不同飛輪片的齒數不同，從而實現了洗衣過程中的變速，給使用者提供了不同強度單車鍛煉；

所述發電飛輪1-11-2上較大尺寸的兩組飛輪片為發電變速飛輪1-11-2-1（其能與單車牙盤進行齒輪連接，為主動輪）、較小尺寸的一組飛輪片為發電變速飛輪從動輪1-11-2-2；發電變速飛輪1-11-2-1能傳動連接于單車牙盤1-8，發電變速飛輪從動輪1-11-2-2能傳動連接于發電機轉軸；所述發電飛輪1-11-2中的發電變速飛輪1-11-2-1與發電變速飛輪從動輪1-11-2-2是一體的，即兩者轉動是同步的，并且發電變速飛輪1-11-2-1有多組飛輪片；發電變速飛輪1-11-2-1作為主動輪，發電變速飛輪從動輪1-11-2-2作為從動輪；當鏈條1-12在發電變速飛輪1-11-2-1內部不同的飛輪片移動時，由于不同飛輪片的齒數不同，從而實現了發電過程中的變速，給使用者提供了不同強度單車鍛煉；

變速/變軌后撥安裝于變速/變軌飛輪b上，變速/變軌車把傳動連接變速/變軌后撥，通過控制變速/變軌車把能實現單車牙盤與變速/變軌飛輪a的傳動連接、或者單車牙盤與變速/變軌飛輪b的傳動連接；變速/變軌飛輪a（b）與單車牙盤的傳動連接是通過鏈條實現的；

變速/變軌轉把1-9用于控制變速/變軌后撥1-10，具體的是變速/變軌轉把1-9通過鋼絲連接于變速/變軌后撥1-10；變速/變軌后撥1-10包括與變速/變軌飛輪b連接的后撥主體1-10-1、設于后撥主體1-10-1上的后撥導向輪1-10-2與后撥張力輪1-10-3（后撥主體1-10-1、后撥導向輪1-10-2與后撥張力輪1-10-3相對位置關系屬于現有技術）；變速/變軌飛輪a通過轉動變速/變軌轉把1-9控制鋼絲繩收放，從而使得后撥主體1-10-1控制后撥導向輪1-10-2軸向移動，使單車牙盤1-8和變速/變軌飛輪a（b）之間的傳動的鏈條1-12在變速/變軌飛輪a（b）1-11上沿軸線方向移動。后撥張力輪1-10-3能保證鏈條1-12有一定張力，可以讓鏈條1-12處于張緊狀態。變速/變軌轉把1-9用的轉把可以換成指撥。

控制板1-6上布設有插座1-6-3、插座開關1-6-2以及脫水開關1-6-1；脫水開關控制電動機的開啟/關閉，電動機開啟時洗衣模塊實現脫水功能；所述插座1-6-3提供給用電器的是經逆變器3-5整合的蓄電池3-4的能量，通過插接插座實現蓄電池對電動機的供電；插座開關控制插座與蓄電池間通電/斷電；所述變速/變軌后撥1-10分為后撥主體1-10-1、后撥導向輪1-10-2和后撥張力輪1-10-3。

發電模塊包括電動機3-3、發電機與蓄電池3-4；發電機包括發電機轉軸，發電機轉軸能與變速/變軌飛輪b（發電飛輪1-11-2）傳動連接，并能在變速/變軌飛輪b的帶動下轉動；還包括同軸設置的發電加速主動輪3-1與發電加速從動輪3-2，發電加速從動輪3-2的尺寸大于發電加速主動輪3-1的齒輪；具體地是發電飛輪1-11-2通過發電加速帶3-6傳動連接于發電加速主動輪3-1，發電加速從動輪3-2通過發電傳動帶3-7傳動連接于發電加速主動輪3-1，發電加速主動輪3-1帶動發電加速從動輪3-2傳動連接于發電機轉軸；蓄電池連接于發電機用于儲蓄發電機產生的電能；電動機連接于蓄電池，用于將電能轉化為動能；發電加速從動輪3-2與發電機3-3通過發電傳動帶3-7以帶傳動的方式連接；發電機3-3的輸出端連接蓄電池3-4，蓄電池3-4儲存的電能經逆變器3-5轉變為220v、50hz的家用電供給用電器使用。

洗衣模塊包括洗衣機2-7；洗衣機2-7包括洗衣機外桶2-7-2，密封洗衣機外桶2-7-2的洗衣機外桶蓋2-7-3，支撐洗衣機外桶2-7-2的洗衣機支架2-7-1，設于洗衣機外桶2-7-2內的洗衣機內桶2-7-4，密封洗衣機內桶2-7-4的洗衣機內桶蓋2-7-5，設于洗衣機外桶2-7-2上的進水閥2-7-6、出水閥2-7-7，連接于洗衣機內桶2-7-4的洗衣機滾筒轉軸2-7-8、位于洗衣機滾筒轉軸2-7-8上并遠離洗衣機內桶2-7-4側的洗衣輪2-7-9與脫水輪2-7-10；洗衣輪2-7-9的尺寸大于脫水輪2-7-10的尺寸；洗衣輪2-7-9能與變速/變軌飛輪a（也是洗衣飛輪1-11-1）傳動連接，并能在變速/變軌飛輪a的帶動下轉動；脫水輪能與電動機傳動連接，能在電動機的帶動下轉動。洗衣機外桶2-7-2與洗衣機外桶蓋2-7-3之間、洗衣機內桶2-7-4與洗衣機內桶蓋2-7-5可密封配合。洗衣機內桶2-7-4為多孔不銹鋼材質，主要用作脫水模式的過濾介質。

這里進水閥2-7-6既可以采用手動閥，也可采用電磁閥；當采用電磁閥時其所需電能由蓄電池3-4提供，其控制開關可安裝在控制板1-6上；出水閥2-7-7既可采用手動閥，也可采用電磁閥；當采用電磁閥時其所需電能由蓄電池3-4提供，需在控制板1-6上安裝額外的開關。

具體的是，洗衣模塊分為洗衣模式與脫水模式，在洗衣模式中還包括洗衣加速主動輪2-1、洗衣加速從動輪2-2、洗衣棘輪主動輪2-3、洗衣棘輪2-4、洗衣棘爪2-5、洗衣棘爪從動輪2-6、洗衣機2-7、洗衣加速帶2-8、洗衣棘輪帶2-9和洗衣傳動帶2-10。洗衣加速從動輪2-2與洗衣加速主動輪2-1同軸設置，并能同速同向轉動；洗衣棘輪主動輪2-3、洗衣棘輪2-4與洗衣棘爪從動輪2-6同軸設置，并能同速同向轉動；洗衣棘爪2-5沿洗衣棘輪2-4的周向設置；單車牙盤1-8傳動連接于洗衣變速飛輪1-11-1-1，洗衣加速主動輪2-1通過洗衣加速帶2-8傳動連接于洗衣變速飛輪從動輪1-11-1-2，洗衣加速從動輪2-2通過洗衣棘輪帶2-9傳動連接于洗衣棘輪主動輪2-3，洗衣棘爪從動輪2-6通過洗衣傳動帶2-10傳動連接于洗衣輪2-7-9，通過單車牙盤的轉動，在經過變速傳動后實現，洗衣輪的轉動，從而實現洗衣功能，由于采用變速傳動，從而實現單車牙盤在較慢的轉速下也能實現洗衣輪的快速轉動，提供洗衣效率。洗衣棘輪2-4與洗衣棘爪2-5構成棘輪機構。如圖1，洗衣棘輪主動輪2-3與洗衣棘輪2-4同步順時針轉動時，通過洗衣棘爪2-5帶動洗衣棘爪從動輪2-6順時針轉動。洗衣模式中的棘輪機構能夠有效避免脫水模式的傳動過程對洗衣模式的傳動機構的干擾。當洗衣機工作在脫水模式下，因洗衣輪2-7-9與脫水輪2-7-10同步順時針轉動引起洗衣棘爪從動輪2-6順時針轉動時，但洗衣棘輪2-4不會相應轉動。

在脫水模式中，還包括電動機4-1、脫水加速主動輪4-2、脫水加速從動輪4-3、脫水棘輪主動輪4-4、脫水棘輪4-5、脫水棘爪4-6、脫水棘爪從動輪4-7、脫水加速帶4-8、脫水棘輪帶4-9和脫水傳動帶4-10。所述電動機4-1使用的是經逆變器3-5整合的蓄電池3-4的電能。電動機4-1與脫水加速主動輪4-2通過脫水加速帶4-8以帶傳動的方式連接。脫水加速主動輪4-2與脫水加速從動輪4-3同軸。脫水加速從動輪4-3與脫水棘輪主動輪4-4通過脫水棘輪帶4-9以帶傳動的方式連接。脫水棘輪主動輪4-4與脫水棘輪4-5同軸，即兩者同步轉動。脫水棘爪4-6安裝在脫水棘爪從動輪4-7上，兩者也同步轉動。脫水棘輪4-5與脫水棘爪4-6構成棘輪機構。如圖1，脫水棘輪主動輪4-4與脫水棘輪4-5同步順時針轉動時，通過脫水棘爪4-6帶動脫水棘爪從動輪4-7順時針轉動。脫水模式中的棘輪機構能夠有效避免洗衣模式的傳動過程對脫水模式的傳動機構的干擾。當洗衣機工作在洗衣模式下，因脫水輪2-7-10與洗衣輪2-7-9同步順時針轉動引起脫水棘爪從動輪4-7順時針轉動時，但脫水棘輪4-5不會相應轉動。脫水棘爪從動輪4-7與洗衣機2-7的洗衣機滾筒轉軸2-7-8上的脫水輪2-7-10通過脫水傳動帶4-10以帶傳動的方式連接。

衣服需要脫水時，只需閉合控制板1-6上的脫水開關1-6-1即可。當洗衣機在脫水模式下運行時，出水閥2-7-7處于打開狀態。所述插座1-6-3提供給用電器的是經逆變器3-5整合的蓄電池3-4的能量。當需要使用插座1-6-3提供的電能時，只需閉合控制板1-6上的插座開關1-6-2即可。單車腳踏1-7上的腳踏綁帶能滿足不同程度使用者的需要，單車專用鞋和運動鞋均適用。

本裝置的工作狀態分為洗衣模式、發電模式和脫水模式。

1.洗衣模式：洗衣機工作的驅動力由人提供。其傳動過程如下：

當人踩動單車腳踏1-7順時針轉動時，單車牙盤1-8順時針轉動，鏈條1-12順時針轉動，洗衣飛輪1-11-1順時針轉動，洗衣加速帶2-8順時針轉動，洗衣加速主動輪2-1和洗衣加速從動輪2-2順時針轉動，洗衣棘輪帶2-9順時針轉動，洗衣棘輪主動輪2-3、洗衣棘輪2-4、洗衣棘爪2-5和洗衣棘爪從動輪2-6順時針轉動，洗衣傳動帶2-10順時針轉動，洗衣輪2-7-9、洗衣機滾筒轉軸2-7-8和洗衣機內桶2-7-4順時針轉動。

2.發電模式：發電機工作的驅動力由人提供。其傳動過程如下：

當人踩動單車腳踏1-7順時針轉動時，單車牙盤1-8順時針轉動，鏈條1-12順時針轉動，發電飛輪1-11-2順時針轉動，發電加速帶3-6順時針轉動，發電加速主動輪3-1和發電加速從動輪3-2順時針轉動，發電傳動帶3-7順時針轉動，發電機3-3的轉子順時針轉動。

3.脫水模式：電動機工作的驅動力由蓄電池提供。其傳動過程如下：

電動機4-1的轉子順時針轉動，脫水加速帶4-8順時針轉動，脫水加速主動輪4-2和脫水加速從動輪4-4順時針轉動，脫水棘輪帶4-9順時針轉動，脫水棘輪主動輪4-4、脫水棘輪4-5、脫水棘爪4-6和脫水棘爪從動輪4-7順時針轉動，脫水傳動帶4-10順時針轉動，脫水輪2-7-10、洗衣機滾筒轉軸2-7-8和洗衣機內桶2-7-4順時針轉動。

以上僅為本發明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些均屬于本發明的保護范圍。