專利名稱：被動鍛煉裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種被動鍛煉裝置，所述被動鍛煉裝置被驅(qū)動而向使用者的腳部施加 外力以拉伸和收縮使用者的腳部肌肉。
背景技術(shù)：
如日本未審的專利申請公報No. 2004-267724中所公開的，被動鍛煉裝置已經(jīng)被 提議為這樣一種鍛煉裝置，其包括支撐使用者的左腳和右腳的腳支撐件(腳踏板)以及驅(qū) 動設(shè)備。驅(qū)動設(shè)備包括電動馬達(dá)等，用于為各個腳支撐件的往復(fù)運(yùn)動提供驅(qū)動力。日本未審的專利申請公報No. 2004-267724中所述的鍛煉裝置包括擺動單元和驅(qū) 動單元，所述驅(qū)動單元包括用于驅(qū)動擺動單元的電動馬達(dá)。擺動單元設(shè)計成使各個腳支撐 件圍繞設(shè)置在各個腳支撐件后側(cè)的軸上下交替地擺動。借助于電動馬達(dá)，該鍛煉裝置幫助 使用者上下交替地拉伸他/她的腳部以交替地拉伸和收縮他/她的兩個腳踝。該被動鍛煉裝置通過驅(qū)動單元產(chǎn)生的驅(qū)動力進(jìn)行驅(qū)動以使腳支撐件運(yùn)動。借助于 各個腳支撐件的運(yùn)動，該被動鍛煉裝置允許使用者進(jìn)行鍛煉而無需他/她主動運(yùn)動，即使 使用者只是簡單地將他/她的腳放置在腳支撐件上也如此。即，相比于他/她的主動鍛煉， 該被動鍛煉裝置允許使用者體驗減小的負(fù)荷，從而能夠有助于他/她的連續(xù)鍛煉。傳統(tǒng)的被動鍛煉裝置通過如上所述的驅(qū)動單元進(jìn)行驅(qū)動以使腳支撐件往復(fù)運(yùn)動。 然而，該傳統(tǒng)的被動鍛煉裝置通常帶給使用者腳部運(yùn)動很小的變化，因此，相比于他/她的 不依靠驅(qū)動單元產(chǎn)生的驅(qū)動力的主動鍛煉而言，導(dǎo)致他/她的鍛煉單調(diào)。在使用者的日常 使用中，該傳統(tǒng)的被動鍛煉裝置帶給他/她的鍛煉很小的變化，這可能導(dǎo)致他/她的鍛煉效 果逐漸降低。此外，該傳統(tǒng)的被動鍛煉裝置允許使用者拉伸與收縮其腳部特定部位的肌肉， 但不能拉伸與收縮其腳部的各種肌肉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明意在克服上述問題，并且本發(fā)明的主要目的在于提供一種被動鍛煉裝置， 其通過驅(qū)動單元產(chǎn)生的驅(qū)動力進(jìn)行驅(qū)動以幫助使用者拉伸和收縮他/她的腳部。被動鍛煉 裝置使使用者能夠拉伸和收縮他/她的腳部所有肌肉，同時不降低他/她的鍛煉的積極效^ ο本發(fā)明的被動鍛煉裝置包括左腳支撐件、右腳支撐件、驅(qū)動單元、以及運(yùn)動模式 調(diào)節(jié)設(shè)備。左腳支撐件和右腳支撐件設(shè)置成分別支撐使用者的左腳和右腳。驅(qū)動單元構(gòu)造 成根據(jù)預(yù)定的運(yùn)動模式為左腳支撐件和右腳支撐件中的每一個提供沿預(yù)定路徑的往復(fù)運(yùn) 動，所述預(yù)定的運(yùn)動模式由往復(fù)運(yùn)動的頻率、相位和振幅限定。運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備構(gòu)造成隨 時間而調(diào)節(jié)頻率、相位以及振幅中的至少一個。在該構(gòu)造中，為了改變使用者腳部的運(yùn)動而不是保持單調(diào)的運(yùn)動，運(yùn)動模式調(diào)節(jié) 設(shè)備構(gòu)造成對各個腳支撐件的往復(fù)運(yùn)動的頻率、相位以及振幅中的至少一個進(jìn)行調(diào)節(jié)。在 使用者的日常使用中，該被動鍛煉裝置幾乎不會提供單調(diào)的運(yùn)動，從而抑制了他/她的鍛
3煉的積極效果的逐漸降低。通過隨時間調(diào)節(jié)頻率、相位以及振幅中的至少一個，該被動鍛煉 裝置使使用者能夠拉伸和收縮他/她的腳部各個部位的肌肉，因此適于希望對他/她的腳 部的各種肌肉進(jìn)行拉伸和收縮的使用者。在本發(fā)明的被動鍛煉裝置中，運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備優(yōu)選地構(gòu)造成限定有通過不同頻 率的多個正弦波形的迭加而獲得的運(yùn)動模式。在該構(gòu)造中，被動鍛煉裝置能夠根據(jù)不同頻 率的多個正弦波形的迭加而提供復(fù)雜的往復(fù)運(yùn)動，而不是根據(jù)單個正弦波形提供單調(diào)的往 復(fù)運(yùn)動。該被動鍛煉裝置幾乎不會為使用者的腳部提供單調(diào)的運(yùn)動，因此能夠提高使用者 鍛煉的積極效果。


圖1示出了本發(fā)明第一實施方式的被動鍛煉裝置的構(gòu)成；圖2示出了上述被動鍛煉裝置的立體圖；圖3示出了上述被動鍛煉裝置的平面圖；圖4示出了上述被動鍛煉裝置的分解立體圖；圖5示出了上述被動鍛煉裝置的主要部件的后側(cè)的截面圖；圖6(a)示出了上述被動鍛煉裝置的平面示意圖；圖6(b)示出了上述被動鍛煉裝 置中的腳支撐件的往復(fù)運(yùn)動的位移量的變化；以及圖6(c)示出了負(fù)荷傳感器的輸出比率 的變化；圖7(a)示出了上述被動鍛煉裝置中的腳支撐件與通過多個波形的迭加限定而成 的往復(fù)運(yùn)動相關(guān)的位移量的變化；以及圖7(b)示出了迭加形成迭加波形的各個波形；圖8(a)示出了本發(fā)明第二實施方式的被動鍛煉裝置的主要部件的截面圖，圖 8(b)示出了本發(fā)明第二實施方式的被動鍛煉裝置的主要部件的平面示意圖；圖9示出了本發(fā)明第三實施方式的被動鍛煉裝置的主要部件的平面示意圖。
具體實施例方式(第一實施方式)如圖2所示，該實施方式的被動鍛煉裝置包括形似淺盒的殼體1、左腳支撐件2a 和右腳支撐件2b。左腳支撐件2a和右腳支撐件2b設(shè)置于殼體1的一個表面以分別支撐使 用者的左腳和右腳。在該實施方式中，被動鍛煉裝置的使用者將殼體1放置于地板上，然后 將他/她的左腳和右腳分別放置于左腳支撐件2a和右腳支撐件2b上以保持他/她直立。 該被動鍛煉裝置可構(gòu)造成允許使用者在坐著時進(jìn)行他/她的鍛煉。此外，殼體1可嵌入到 地板中。在下文中，該實施方式中的向上和向下的方向分別限定為朝向放置于地板上的殼 體1的頂表面和底表面的方向。左腳支撐件2a和右腳支撐件2b沿左/右方向?qū)R。向前 的方向限定為由圖2中的X所指示的方向。即，該實施方式中的前/后和左/右的方向與 參照使用者正常站在該被動鍛煉裝置上的姿勢所限定的方向一致。如圖3和4所示，殼體1形成為在平面示圖中橫向拉長的矩形形狀，并且包括基座 Ia與頂板lb，所述基座Ia在其頂部具有開口。頂板Ib附接于基座Ia的開口的周邊。頂 板Ib設(shè)有一對矩形開口 IlaUlb以通過其暴露出左腳支撐件2a和右腳支撐件2b。矩形開 口 IlaUlb分別具有沿它們的縱向方向延伸的中心軸線，所述中心軸線從殼體1的橫向方
4向傾斜并且在它們的前端比在它們的后端橫向間隔開更大的距離。該實施方式中的被動鍛 煉裝置包括驅(qū)動單元3，所述驅(qū)動單元3設(shè)置在殼體1中被基座Ia和頂板Ib所包圍，用于 驅(qū)動左腳支撐件2a和右腳支撐件2b。各個左腳支撐件2a和右腳支撐件2b包括用于支撐使用者腳部(使用者的整個 腳底)的腳踏板21、以及設(shè)置在開口 IlaUlb中以保持腳踏板21的踏板蓋22。腳踏板21 由具有大摩擦系數(shù)的材料制成，并且形成為具有足夠的尺寸以防止使用者從其中滑出。踏 板蓋22包括矩形主體22a、凸緣22b、以及與主體22a的內(nèi)底部一體形成的固定板22c。凸 緣22b設(shè)置在主體22a的一個表面(頂表面)的開口的周邊。主體22a在其縱向和橫向方 向上的尺寸小于開口 IlaUlb的尺寸。如圖5所示，頂板設(shè)有一對滑槽12?；劬哂斜舜嗣鎸Φ牟劭?，并且定位在各個 開口 IlaUlb的相對側(cè)的附近，用于以可滑動的方式容納踏板蓋22的凸緣22b。踏板蓋22 的凸緣22b在其縱向和橫向上的尺寸大于各個開口 IlaUlb的尺寸。滑槽12形成為其頂 面和底面之間的距離大于凸緣22的邊緣的厚度。通過該構(gòu)造，允許踏板蓋22在與各個滑 槽12相接合的同時沿頂板Ib在開口 IlaUlb中運(yùn)動。腳踏板21形成為矩形形狀，其尺寸略小于踏板蓋22的主體22a的內(nèi)周邊緣的尺 寸。腳踏板21在其底部周邊一體地形成有大致U形的蓋段21a、21b，所述蓋段21a、21b結(jié) 合形成矩形框架。腳踏板21在其被蓋段21a、21b環(huán)繞的一部分底面設(shè)置有從其伸出的一 對軸承21c。軸承21c設(shè)置成在腳踏板21的橫向方向上彼此面對。各個大致U形的軸支撐板23固定于踏板蓋22的固定板22c的頂面從而開口向上。 腳踏板21和踏板蓋22結(jié)合成使軸支撐板23的腿23a的外側(cè)面與腳踏板21的軸承21c緊 密接觸。軸承21c與軸支撐板23的腿23a分別設(shè)有孔，各個孔允許軸24從其中穿過。通 過該構(gòu)造，允許各個腳踏板21圍繞沿腳踏板21的橫向方向延伸的軸24擺動，從而允許各 個腳踏板21的各個前端和后端作上下交替地運(yùn)動。蓋段21a、21b用于在腳踏板21擺動期 間填充腳踏板21和踏板蓋22之間的間隙。各個大致U形的托架41緊固于踏板蓋22的固定板22c從而開口向下。托架41 在其各個腿41a的外表面固定有兩個滾輪42。為各個左腳支撐件2a和右腳支撐件2b設(shè)置 兩個導(dǎo)軌43，所述導(dǎo)軌43固定于基座Ia的頂表面。各個托架41安裝在導(dǎo)軌43上以允許 各個滾輪42在導(dǎo)軌43上滾動。各個導(dǎo)軌43在其頂面形成有沿其縱向方向的導(dǎo)軌凹槽43a 以允許滾輪42在其上滾動。各個導(dǎo)軌43在其頂面還形成有脫軌擋板44以防止?jié)L輪42從 導(dǎo)軌凹槽43a中脫軌。通過該構(gòu)造，托架41、滾輪42、導(dǎo)軌43、以及擋板44 一起形成引導(dǎo)部 4以限定左腳支撐件2a和右腳支撐件2b的往復(fù)運(yùn)動的路徑。即，允許各個左腳支撐件2a 和右腳支撐件2b沿其縱向方向沿導(dǎo)軌43運(yùn)動。各個導(dǎo)軌43形成為使其縱向方向與各個開口 IlaUlb的縱向方向不同。S卩，各個 導(dǎo)軌43和各個開口 IlaUlb分別設(shè)置成使各個導(dǎo)軌43和各個開口 11a、lib的縱向方向從 殼體1的橫向方向以不同的傾斜角度傾斜。例如，各個導(dǎo)軌43設(shè)置成使其縱向方向從殼 體的橫向方向傾斜45°，而各個開口 IlaUlb設(shè)置成使其縱向方向從殼體的橫向方向傾斜 30°。左腳支撐件2a和右腳支撐件2b構(gòu)造成沿各自的導(dǎo)軌43運(yùn)動，各個導(dǎo)軌43具有從 各個開口 IlaUlb的縱向方向傾斜的縱向方向。在使用者將他/她的腳部沿左腳支撐件2a 和右腳支撐件2b的縱向方向放置于左腳支撐件2a和右腳支撐件2b上而使其腳部在其兩個腳尖處分開更大的距離時，左腳支撐件2a和右腳支撐件2b被驅(qū)動沿各自的導(dǎo)軌43運(yùn)動 而使其腳部的縱向方向彼此交叉。驅(qū)動單元3包括馬達(dá)31，其用作為產(chǎn)生驅(qū)動力的驅(qū)動源；分動器32，其用于將馬 達(dá)31的驅(qū)動力傳遞至各個腳支撐件2a、2b ；以及往復(fù)機(jī)構(gòu)33，其用于使各個腳支撐件2a、 2b利用驅(qū)動力沿導(dǎo)軌43的縱向方向往復(fù)運(yùn)動。分動器32可構(gòu)造成將驅(qū)動力從往復(fù)機(jī)構(gòu) 33傳遞至腳支撐件2a、2b。具體地，馬達(dá)31固定于基座Ia從而在前/后方向上與輸出軸31a對齊。輸出軸 31a與分動器32相連。分動器32包括與馬達(dá)31的輸出軸31a相耦接的蝸桿32a、以及與 蝸桿32a相嚙合的一對蝸輪32b。該構(gòu)造能夠?qū)ⅠR達(dá)31的輸出軸31a的轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)變成兩個 蝸輪32b的轉(zhuǎn)動力。齒輪箱34包括在其頂部開口的齒輪殼34a ；以及蓋34b，所述蓋34b 附接于齒輪殼34a的開口的周邊。齒輪箱34固定于基座la，并且在其中容納有蝸桿32a 和兩個蝸輪32b。馬達(dá)31安裝于齒輪殼34a的容置部34c和固定于基座Ia的容置板13a 上。馬達(dá)31通過緊固于蓋34和容置板13a的固定板13b固定。一對軸承32c設(shè)置在齒輪 殼34a和齒輪蓋34b之間以容納蝸桿32a的相反的縱向端部。轉(zhuǎn)軸35分別插入到蝸輪32b中。轉(zhuǎn)軸35設(shè)置成豎直地延伸，并且固定于齒輪殼 34a和齒輪蓋34b。各個轉(zhuǎn)軸35耦接于蝸輪32b從而隨其轉(zhuǎn)動。各個轉(zhuǎn)軸35在其頂部形 成有非圓形截面(圖中為矩形截面)的耦接部35a。往復(fù)機(jī)構(gòu)33包括曲柄板36和曲柄桿38。曲柄板36的一個端部耦接于穿過蓋34b 的轉(zhuǎn)軸35的耦接部35a。曲柄桿38在另一端經(jīng)由曲軸37耦接于曲柄板36。曲軸37的一 個端部固定于曲柄板36。曲軸37的另一端部在被軸承38a保持的同時以可轉(zhuǎn)動的方式耦 接于曲柄桿38，所述軸承38a支撐于曲柄桿38的一端。另外，曲柄桿38在另一端部通過軸 38b以可轉(zhuǎn)動的方式耦接于托架41。引導(dǎo)部4構(gòu)造成引導(dǎo)各個托架41沿導(dǎo)軌43的縱向方向運(yùn)動。通過該構(gòu)造，將蝸 輪32b的轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)變成各個托架41沿導(dǎo)軌43的往復(fù)運(yùn)動的驅(qū)動力。兩個蝸輪32b均配備 有曲柄桿38。各個左腳支撐件2a和右腳支撐件2b均配備有托架41。在該構(gòu)造中，各個左 腳支撐件2a和右腳支撐件2b被驅(qū)動作往復(fù)運(yùn)動。即，通過蝸桿32a和蝸輪32b將馬達(dá)31 的轉(zhuǎn)動力傳遞至曲柄板36、然后通過與曲柄板36相耦接的曲柄桿38傳遞至托架41，從而 使各個左腳支撐件2a和右腳支撐件2b沿導(dǎo)軌43的縱向方向往復(fù)運(yùn)動。在該實施方式中，依靠分動器32(蝸桿32a和蝸輪32b)將馬達(dá)31的轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)變 成用于左腳支撐件2a和右腳支撐件2b的運(yùn)動的驅(qū)動力，從而能夠通過驅(qū)動單元3驅(qū)動左 腳支撐件2a和右腳支撐件2b使其以相互關(guān)聯(lián)的方式作往復(fù)運(yùn)動。在該實施方式中，用于 將蝸桿32a的轉(zhuǎn)動力傳遞至托架41的部件設(shè)置成橫向?qū)ΨQ以使得蝸桿32a在其相對側(cè)與 兩個蝸輪32b嚙合。通過該實施方式，左腳支撐件2a和右腳支撐件2b被驅(qū)動成以180°的 相位差往復(fù)運(yùn)動。在左腳支撐件2a位于左路徑的前端時，右腳支撐件2b位于右路徑的后 端。在左腳支撐件2a位于左路徑的后端時，右腳支撐件2b位于右路徑的前端。通過調(diào)節(jié) 與蝸桿32a嚙合的蝸輪32b的位置可適當(dāng)?shù)卦O(shè)定左腳支撐件2a和右腳支撐件2b的往復(fù)運(yùn) 動的相位差。如圖1所示，該實施方式的被動鍛煉裝置包括運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6。運(yùn)動模式調(diào)節(jié) 設(shè)備6構(gòu)造成調(diào)節(jié)各個左腳支撐件2a和右腳支撐件2b的往復(fù)運(yùn)動的模式(下文中稱為運(yùn)
6動模式)。運(yùn)動模式由選定的頻率、相位、和振幅限定。該實施方式中的運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備 6構(gòu)造成控制左腳支撐件2a和右腳支撐件2b的運(yùn)動速度以調(diào)節(jié)頻率。該運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6構(gòu)造成根據(jù)運(yùn)動模式設(shè)定單元7所確定的運(yùn)動模式來調(diào)節(jié) 運(yùn)動模式。具體地，運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6包括用于控制馬達(dá)31的轉(zhuǎn)速的控制電路，使得能 夠以運(yùn)動模式設(shè)定單元7所確定的頻率驅(qū)動左腳支撐件2a和右腳支撐件2b作往復(fù)運(yùn)動。 馬達(dá)31的轉(zhuǎn)速可通過使用對供應(yīng)給馬達(dá)31的電力進(jìn)行控制的設(shè)備例如PMV控制設(shè)備來控 制。運(yùn)動模式設(shè)定單元7用作為根據(jù)有關(guān)各個腳支撐件2a、2b的往復(fù)運(yùn)動的特定速度 的輸入將對應(yīng)于任一運(yùn)動模式?jīng)Q定因子(該實施方式中為頻率)的信號發(fā)送至運(yùn)動模式調(diào) 節(jié)設(shè)備6，所述往復(fù)運(yùn)動的特定速度由使用者在設(shè)定部(未圖示)從幾個速度中選定。在該 構(gòu)造中，使用者在設(shè)定部能夠適當(dāng)選擇左腳支撐件2a和右腳支撐件2b的運(yùn)動速度。設(shè)定 部可設(shè)置于殼體1的一部分上、或者可以是使用者在他/她鍛煉期間可操作的無線遙控器。 如另一示例，運(yùn)動模式設(shè)定單元7可配備有內(nèi)嵌的計時器以測量被動鍛煉裝置的用于使用 者鍛煉的累積工作時間(即，使用者借助于被動鍛煉裝置進(jìn)行鍛煉的累積時間)，從而在累 積時間等于預(yù)定時間時將運(yùn)動模式的調(diào)節(jié)信號發(fā)送給運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6。替代地，運(yùn)動模 式調(diào)節(jié)設(shè)備6可構(gòu)造成響應(yīng)于負(fù)荷傳感器S1、S2隨使用者的運(yùn)動而改變的輸出來發(fā)送合適 的運(yùn)動模式?jīng)Q定信號。左腳支撐件2a和右腳支撐件2b在其上支撐使用者左腳和右腳的同時被驅(qū)動而作 往復(fù)運(yùn)動、改變各個腳踏板21的位移量。各個腳踏板21的位移量參考各個腳踏板21的運(yùn) 動范圍的中間位置(下文中稱之為初始位置)來確定。在各個腳踏板21向前與向后運(yùn)動 時，各個腳踏板21的位移量分別正與負(fù)地變化。如圖6(b)所示，位移量以相同的頻率隨各 個左腳支撐件2a和右腳支撐件2b的往復(fù)運(yùn)動而波動。在為使用者提供適當(dāng)?shù)耐鶑?fù)運(yùn)動 時，被動鍛煉裝置在位于其運(yùn)動范圍前端的腳踏板21的前端提供有最大負(fù)荷、或者在位于 其運(yùn)動范圍后端的腳踏板21的后端提供有最大負(fù)荷。如圖6(c)所示，與該運(yùn)動相關(guān)地，負(fù) 荷傳感器Si、S2的輸出比率以相同的頻率隨腳踏板21的位移量的改變而波動。在該構(gòu)造 中，運(yùn)動模式設(shè)定單元7構(gòu)造成測量負(fù)荷傳感器Si、S2的輸出比率以獲得負(fù)荷傳感器的輸 出比率的變化與位移量的變化之間的相位差Td。運(yùn)動模式設(shè)定單元7設(shè)置成響應(yīng)于相位差 Td等于或小于預(yù)定閾值的情況而確定使用者在正確鍛煉?？商娲?，運(yùn)動模式設(shè)定單元7 響應(yīng)于相位差Td大于上述預(yù)定閾值的情況而確定使用者在不正確地鍛煉。在確定使用者已經(jīng)正確地連續(xù)鍛煉了預(yù)定時間或更長時，運(yùn)動模式設(shè)定單元7指 示運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6對運(yùn)動模式進(jìn)行調(diào)節(jié)。即，運(yùn)動模式保持不變直到使用者已經(jīng)正確 地連續(xù)鍛煉了預(yù)定的時間?？商娲兀摫粍渝憻捬b置可構(gòu)造成在未從負(fù)荷傳感器Si、S2 接收到響應(yīng)時確定使用者的腳未正確地放置在腳踏板上，然后改變運(yùn)動模式從而提醒使用 者。該被動鍛煉裝置可配備有響應(yīng)于施加在其上的過載而工作的開關(guān)來代替負(fù)荷傳感器 Sl、S2，從而以相同的方式進(jìn)行工作。如圖7所示，在該實施方式中，運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6可構(gòu)造成限定通過不同頻率的 多個正弦波形的迭加而獲得的運(yùn)動模式。圖7(b)中的不同頻率的三個正弦波被迭加而形 成圖7(a)中的迭加波形。通過該配置，可以提供通過不同頻率的多個正弦波限定而成的復(fù) 雜運(yùn)動以及通過單個正弦波形限定而成的簡單的往復(fù)運(yùn)動。該被動鍛煉裝置能夠通過提供
7運(yùn)動模式的變化而使使用者體驗改進(jìn)的鍛煉效果，即使各個腳支撐件2a、2b的運(yùn)動模式幾 乎不通過使用者來實現(xiàn)也如此。被動鍛煉裝置可構(gòu)造成提供通過相對高的頻率限定的運(yùn)動 模式，以刺激使用者全身的包括其腳部在內(nèi)的肌肉。各個腳踏板21以可轉(zhuǎn)動的方式支撐于各個踏板蓋22以圍繞軸24擺動，從而使得 各個腳踏板21的前端和后端交替地前后運(yùn)動。通過該配置，被動鍛煉裝置能夠使使用者的 腳尖和腳跟交替地上下運(yùn)動，從而實現(xiàn)背屈和跖屈。腳踏板21可構(gòu)造成與驅(qū)動單元3所驅(qū) 動的左腳支撐件2a和右腳支撐件2b的往復(fù)運(yùn)動相關(guān)地擺動。替代地，腳踏板21可被驅(qū)動 成不論左腳支撐件2a和右腳支撐件2b的往復(fù)運(yùn)動都在從水平面傾斜恒定角度的情況下運(yùn) 動。腳踏板21擺動使得各個腳踝被允許背屈和跖屈以拉伸和收縮使用者的小腿并且促進(jìn) 從使用者腳部中的血管的血液循環(huán)，從而改善使用者的血液循環(huán)。該被動鍛煉裝置幫助使 用者轉(zhuǎn)動他/她的腳踝以誘導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)的反應(yīng)而維持他/她的平衡，從而刺激他/她的腳 部和背部的肌肉。在該實施方式中，腳踏板21構(gòu)造成繞沿腳踏板21的橫向方向延伸的中心軸(軸 部24)擺動，但是也可構(gòu)造成繞沿腳踏板21的縱向或豎直方向延伸的軸擺動，或者使用多 個這樣的軸擺動。各個腳踏板21繞其縱向方向擺動，使得X形或0形腳的使用者能夠通過 調(diào)節(jié)各個腳支撐件2a、2b以使他/她的腳中的一個正常化而進(jìn)行鍛煉。該被動鍛煉裝置使 使用者能夠通過調(diào)節(jié)傾斜角度來刺激他/她的腳部內(nèi)側(cè)和外側(cè)的肌肉，從而促進(jìn)他/她的 肌肉的活力。該被動鍛煉裝置也使使用者能夠通過為左腳支撐件2a和右腳支撐件2b交替 地提供往復(fù)運(yùn)動而扭曲他/她的身體。此外，該被動鍛煉裝置可構(gòu)造成使腳踏板21繞其縱 向方向擺動從而使他/她的身體進(jìn)一步更大程度地扭曲。在操作上述被動鍛煉裝置前，使用者需要站立在該裝置上使得他/她的兩只腳支 撐在停止于初始位置的左腳支撐件2a和右腳支撐件2b上。在這種情況下，左腳支撐件2a 和右腳支撐件2b分別定位成使兩個腳支撐件的縱向方向在前/后方向(例如，由X指示的 方向)上的一個部分處彼此相交。通過該構(gòu)造，使用者能夠以他/她的腳擱在腳支撐件2a、 2b上使得他/她的腳尖比他/她的腳跟分開更大的距離的方式正常站立。各個左腳支撐件2a和右腳支撐件2b最初定位于其運(yùn)動范圍的中間。當(dāng)使用者站 立在停止于初始位置的左腳支撐件2a和右腳支撐件2b上時，使用者的重心大致位于穿過 左腳支撐件2a和右腳支撐件2b之間中點的豎直線上。在驅(qū)動單元3工作期間，左腳支撐 件2a和右腳支撐件2b被驅(qū)動而前后運(yùn)動，同時改變它們在橫向方向上的位置。腳支撐件 2a、2b被驅(qū)動成沿各自線性延伸的導(dǎo)軌43往復(fù)運(yùn)動。在上述實施方式中，各個左腳支撐件2a和右腳支撐件2b構(gòu)造成沿平行于各個導(dǎo) 軌43的縱向方向的直線路徑作往復(fù)運(yùn)動。本發(fā)明中的被動鍛煉裝置并不局限于特定的腳 支撐件的往復(fù)運(yùn)動路徑?？梢赃m當(dāng)?shù)夭捎闷渌穆窂?，例如弧線形路徑和曲線形路徑?？?替代地，各個左腳支撐件2a和右腳支撐件2b可構(gòu)造成沿為其向前運(yùn)動和其向后運(yùn)動設(shè)置 的不同的路徑作往復(fù)運(yùn)動。在上述實施方式中，左腳支撐件2a和右腳支撐件2b構(gòu)造成沿 前端比后端橫向隔開更大距離的大致為V形的路徑運(yùn)動。替代地，左腳支撐件2a和右腳支 撐件2b可構(gòu)造成沿后端比前端橫向隔開更大距離的大致為V形的路徑運(yùn)動。替代地，這些 路徑可構(gòu)造成在其前端和后端均勻地橫向隔開的情況下沿前后方向延伸?？商娲兀@些 路徑可構(gòu)造成在前后方向上保持它們的位置不變情況下橫向地延伸、或者構(gòu)造成豎直地延伸。本發(fā)明并不限于上述的驅(qū)動單元3的部件，而是可由用于通過馬達(dá)31和其它驅(qū)動 源產(chǎn)生的驅(qū)動力來驅(qū)動左腳支撐件2a和右腳支撐件2b作往復(fù)運(yùn)動的其它部件來形成。例 如，可通過一對錐齒輪而不是蝸桿32a和蝸輪32b將馬達(dá)31的輸出軸31a的轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)變成 用于轉(zhuǎn)動曲柄板36的轉(zhuǎn)動力，各個所述曲柄板36具有垂直于輸出軸31a的轉(zhuǎn)軸。可替代 地，馬達(dá)31可設(shè)置成使得輸出軸31a沿馬達(dá)31的豎直方向延伸，以依靠多個正齒輪或皮帶 與滑輪的組合將馬達(dá)31的轉(zhuǎn)動力傳遞至曲柄板36。曲柄板36和曲柄桿38可分別由偏心 凸輪和設(shè)計成隨偏心凸輪而動的凸輪從動件來代替，以借助于轉(zhuǎn)動力使左腳支撐件2a和 右腳支撐件2b作往復(fù)運(yùn)動。(第二實施方式)關(guān)于運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6，該實施方式中的被動鍛煉裝置與第一實施方式中的不 同，所述運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6構(gòu)造成對決定各個左腳支撐件2a和右腳支撐件2b的往復(fù)運(yùn) 動的運(yùn)動模式的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)。在該實施方式中，驅(qū)動單元3配備有如圖8 (a)所示的用于單獨(dú)地驅(qū)動左腳支撐件 2a和右腳支撐件2b的兩個馬達(dá)31。該構(gòu)造包括用于將馬達(dá)31的轉(zhuǎn)動力傳遞至曲柄桿38 的傳動器50而不是用于將馬達(dá)31的轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)變成兩個單獨(dú)的驅(qū)動力的分動器32(蝸桿 32a和蝸輪32b)。傳動器50包括第一錐齒輪51a和嚙合于第一錐齒輪51a的第二錐齒輪51b，用于 將馬達(dá)31的轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)變成第二錐齒輪51b的轉(zhuǎn)動力。該對馬達(dá)31和該對第二錐齒輪51b 設(shè)置成在豎直方向上對齊。轉(zhuǎn)軸52保持于軸支撐件14中，并且在第二錐齒輪51b的中心 處插入到第二錐齒輪51b中以豎直地延伸。軸支撐件14固定于基座la。轉(zhuǎn)軸52插入到各 自的第二錐齒輪51b中并且沿著公垂線設(shè)置。轉(zhuǎn)軸52構(gòu)造成獨(dú)立地轉(zhuǎn)動。如圖8(b)所示，往復(fù)機(jī)構(gòu)33的曲柄桿38經(jīng)由曲軸37連接到第二錐齒輪51b。曲 軸37在其一個端部固定于第二錐齒輪51b，并且在其另一端部支撐于保持在曲柄桿38 —端 的軸承38b，從而以可轉(zhuǎn)動的方式耦接于曲柄桿38。曲柄桿38在其另一端部以可轉(zhuǎn)動的方 式耦接于托架41。在該實施方式中，曲軸37固定于第二錐齒輪51b以便與轉(zhuǎn)軸52隔開， 從而響應(yīng)于轉(zhuǎn)軸52的轉(zhuǎn)動而繞轉(zhuǎn)軸52轉(zhuǎn)動。上部的第二錐齒輪51b (在該實施方式中用 于驅(qū)動左腳支撐件2a的第二錐齒輪51b)在其頂部與曲柄桿38相連。下部的第二錐齒輪 51b (在該實施方式中用于驅(qū)動右腳支撐件2b的第二錐齒輪51b)在其底部與曲柄桿38相 連。通過該構(gòu)造，能夠防止曲柄桿之間的相互干擾。 通過該構(gòu)造，依靠曲柄桿38將第二錐齒輪51b的轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)變成用于左腳支撐件2a 和右腳支撐件2b的往復(fù)運(yùn)動的驅(qū)動力。即，經(jīng)由第一錐齒輪51a和第二錐齒輪51b將馬達(dá) 31的轉(zhuǎn)動力傳遞至曲柄桿38。另外，將用于曲柄桿38的驅(qū)動力傳遞至托架41，用于使各個 左腳支撐件2a和右腳支撐件2b在其縱向方向上沿導(dǎo)軌43作往復(fù)運(yùn)動。如上所述，左腳支撐件2a和右腳支撐件2b單獨(dú)提供有馬達(dá)31，從而通過控制單元 3對左腳支撐件2a和右腳支撐件2b的運(yùn)動進(jìn)行單獨(dú)控制。在該實施方式中，運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6包括對馬達(dá)31進(jìn)行單獨(dú)控制的控制電路、 并且構(gòu)造成對決定左腳支撐件2a和右腳支撐件2b的往復(fù)運(yùn)動的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)。各個馬達(dá) 31被驅(qū)動以一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，從而使左腳支撐件2a和右腳支撐件2b以通過運(yùn)動模式設(shè)定單元7確定的相位差(例如，0度至360度)作往復(fù)運(yùn)動。該實施方式中的運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6允許在左腳支撐件2a的一次往復(fù)運(yùn)動期間 對馬達(dá)31進(jìn)行控制，使得右腳支撐件2b被驅(qū)動成以相對于左腳支撐件2a的運(yùn)動的一半速 度而運(yùn)動，從而使左腳支撐件2a和右腳支撐件2b之間的往復(fù)運(yùn)動的相位差從0度調(diào)節(jié)至 180度。該實施方式中的運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6也允許在左腳支撐件2a的一次往復(fù)運(yùn)動期間 對馬達(dá)31進(jìn)行控制，使得右腳支撐件2b被驅(qū)動成以相對于左腳支撐件2a的運(yùn)動的四分之 一速度而運(yùn)動，從而使左腳支撐件2a和右腳支撐件2b之間的往復(fù)運(yùn)動的相位差從0度調(diào) 節(jié)至90度。在獲得期望的相位差后，運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6使左腳支撐件2a和右腳支撐件 2b的往復(fù)運(yùn)動的頻率(速度)相等。即，該實施方式中的被動鍛煉裝置構(gòu)造成通過運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6對左腳支撐件 2a和右腳支撐件2b之間的往復(fù)運(yùn)動的相位差進(jìn)行調(diào)節(jié)。在將相位差設(shè)定為180度時，該被 動鍛煉裝置能夠使使用者的重心在前/后方向上的波動最小化，從而適合于平衡功能低下 的使用者。在將相位差設(shè)定成小于180度的角度(例如90度)時，該被動鍛煉裝置能夠使 使用者的重心在前/后方向上的波動變大，從而促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)的用于維持他/她的平衡的 反應(yīng)，并且最終活動他/她的背部肌肉以及其腳部的肌肉。在該實施方式中，上部的和下部的第二錐齒輪51b通過各自的馬達(dá)31來驅(qū)動而轉(zhuǎn) 動。兩個第二錐齒輪51b可通過單個馬達(dá)31而不是各自的馬達(dá)31來驅(qū)動而轉(zhuǎn)動。在該構(gòu) 造中，軸支撐件14在其內(nèi)部配備有例如棘輪的調(diào)節(jié)設(shè)備以允許兩個轉(zhuǎn)軸52相耦接或相分 離。正常情況下，兩個轉(zhuǎn)軸52相耦接以允許兩個第二錐齒輪51b借助于單個馬達(dá)31而轉(zhuǎn) 動。兩個第二錐齒輪51b中的一個能夠在兩個第二錐齒輪51b相分離時被驅(qū)動而轉(zhuǎn)動，從 而在該構(gòu)造中調(diào)節(jié)左腳支撐件2a和右腳支撐件2b之間的往復(fù)運(yùn)動的相位差。該實施方式中的其它部件和功能與第一實施方式中的那些幾乎完全相同。(第三實施方式)關(guān)于運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6，該實施方式中的被動鍛煉裝置與第一實施方式中的不 同，所述運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6構(gòu)造成對決定各個左腳支撐件2a和右腳支撐件2b的往復(fù)運(yùn) 動的振幅進(jìn)行調(diào)節(jié)。該實施方式中的驅(qū)動單元3包括與設(shè)置有兩個馬達(dá)31的第二實施方式中的驅(qū)動 單元3相同的基本部件。關(guān)于用于對與第二錐齒輪51b相連的曲軸37的部分進(jìn)行調(diào)節(jié)的 機(jī)構(gòu)，該實施方式中的驅(qū)動單元3與第二實施方式中的不同。如圖9所示，在該實施方式中，第二錐齒輪51b設(shè)有凹槽53以容納曲軸37。曲軸 37構(gòu)造成可在凹槽53中運(yùn)動。凹槽53在第二錐齒輪51b的一個表面上沿第二錐齒輪51b 的半徑延伸，使曲軸37和第二錐齒輪51b的轉(zhuǎn)軸52之間的距離可變。曲軸37設(shè)計成在與 軸52分開恒定間距的情況下繞軸52轉(zhuǎn)動，所述恒定間距對應(yīng)于轉(zhuǎn)軸52與曲軸37之間的 距離。在該構(gòu)造中，各個托架41的往復(fù)運(yùn)動的振幅(行程)隨轉(zhuǎn)軸52與曲軸37之間距離 的增加而增加。與圖9所示的用于左腳支撐件2a的部件相同的部件被提供給右腳支撐件 2b。運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6配備有用于改變曲軸37在凹槽53中的位置的控制電路。運(yùn) 動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6驅(qū)動曲軸37遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸52運(yùn)動以增加各個左腳支撐件2a和右腳支撐件 2b的往復(fù)運(yùn)動的振幅。可替代地，運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6驅(qū)動曲軸37朝向轉(zhuǎn)軸52運(yùn)動以減
10小各個左腳支撐件2a和右腳支撐件2b的往復(fù)運(yùn)動的振幅。在凹槽53的一側(cè)設(shè)置有蝸輪。曲軸37配備有用于與蝸輪嚙合的齒輪段。通過該 配置，響應(yīng)于蝸輪的運(yùn)動，曲軸37被驅(qū)動在凹槽53中運(yùn)動。蝸輪可通過安裝于第二錐齒輪 51b的緊湊馬達(dá)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，但是也可構(gòu)造成通過上述馬達(dá)31的轉(zhuǎn)動力進(jìn)行驅(qū)動。第二錐齒輪51b可設(shè)置有多個螺紋孔而不是凹槽53。另外，曲軸37可設(shè)置有與螺 紋孔相接合的螺紋。通過該配置，該被動鍛煉裝置能夠通過改變曲軸37和轉(zhuǎn)軸52之間的 距離來調(diào)節(jié)各個托架41的往復(fù)運(yùn)動的振幅。該實施方式中的被動鍛煉裝置能夠依靠運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6來調(diào)節(jié)左腳支撐件 2a和右腳支撐件2b的往復(fù)運(yùn)動的振幅(行程)。該被動鍛煉裝置能夠通過增大振幅使負(fù) 荷主要施加于使用者腳部的肌肉以提高他/她的鍛煉效果。運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6構(gòu)造成對決定各個左腳支撐件2a和右腳支撐件2b的往復(fù)運(yùn) 動的頻率、相位、和振幅中的至少一個進(jìn)行調(diào)節(jié)。替代地，運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備6可構(gòu)造成響 應(yīng)于負(fù)荷傳感器Si、S2的輸出比率對頻率、相位、和振幅中的任一個或其組合進(jìn)行調(diào)節(jié)。該實施方式中的其它部件和功能與第一或第二實施方式中的那些幾乎完全相同。
權(quán)利要求
一種被動鍛煉裝置，包括左腳支撐件和右腳支撐件，所述左腳支撐件和右腳支撐件設(shè)置成分別支撐使用者的左腳和右腳；驅(qū)動單元，所述驅(qū)動單元用于根據(jù)預(yù)定的運(yùn)動模式為所述左腳支撐件和所述右腳支撐件中的每一個提供沿預(yù)定路徑的往復(fù)運(yùn)動，所述預(yù)定的運(yùn)動模式由所述往復(fù)運(yùn)動的頻率、相位和振幅限定；以及運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備，所述運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備構(gòu)造成隨時間而調(diào)節(jié)所述頻率、所述相位以及所述振幅中的至少一個。
2.如權(quán)利要求1所述的被動鍛煉裝置，其中，所述運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備構(gòu)造成限定通過不同頻率的多個正弦波形的迭加而獲得的運(yùn) 動模式。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種被動鍛煉裝置，其通過驅(qū)動單元的驅(qū)動力驅(qū)動使得使用者能夠拉伸和收縮他/她的腿部的各種肌肉群來進(jìn)行鍛煉，而不會逐漸降低可獲得的鍛煉效果。被動鍛煉裝置包括用于分別放置使用者的左腳和右腳的左腳支撐件(2a)和右腳支撐件(2b)、驅(qū)動單元(3)以及運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備(6)，驅(qū)動單元沿給定的路徑往復(fù)運(yùn)動左腳支撐件和右腳支撐件，運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備調(diào)節(jié)頻率、相位以及振幅中的至少一個以調(diào)節(jié)左腳支撐件(2a)和右腳支撐件(2b)的往復(fù)運(yùn)動的運(yùn)動模式。運(yùn)動模式調(diào)節(jié)設(shè)備(6)根據(jù)運(yùn)動模式設(shè)定單元(7)的設(shè)定來調(diào)節(jié)運(yùn)動模式。
文檔編號A63B23/04GK101945635SQ200880127219
公開日2011年1月12日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者后藤孝夫, 四宮葉一, 小澤尚久, 越智和弘 申請人:松下電工株式會社