專利名稱：具有串接阻力部件的阻力訓(xùn)練機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及訓(xùn)練設(shè)備，特別涉及阻力訓(xùn)練裝置，該阻力訓(xùn)練裝置通過串接的阻力部件提供阻力。
背景技術(shù)：
以往，在專業(yè)和消費(fèi)市場中已經(jīng)存在各種不同類型的訓(xùn)練設(shè)備。阻力訓(xùn)練裝置中設(shè)有重物、可變形阻力元件、摩擦或離心機(jī)構(gòu)，以便提供阻力。通常，阻力訓(xùn)練設(shè)備是一個(gè)大型的固定設(shè)備。該設(shè)備用作阻力的重物非常重，不適于以輕重量或便攜性為目的的場合。
Francis的US 4,944,511公開了一種便攜設(shè)備，其中的阻力由不同數(shù)量的疊置彈簧部件提供。每個(gè)部件具有已知阻力，阻力部件以提供累加的力的方式連接在一起。疊置的阻力部件均一起轉(zhuǎn)動(dòng)，以便在需要長的繩索伸展的應(yīng)用中、阻力部件轉(zhuǎn)動(dòng)顯著的量。當(dāng)彈簧達(dá)到其變形極限時(shí)，它們提供顯著增加的阻力。于是在設(shè)備的移動(dòng)范圍內(nèi)、特別是當(dāng)繩索接近充分伸展位置時(shí)，阻力可顯著地增加。
Whightsil的US 5,209,461中所示的阻力部件可設(shè)置在輕重量單元中，該單元能提供相當(dāng)大的阻力。所以，這種阻力部件適用于需要輕重量和便攜性的訓(xùn)練設(shè)備。但是，這種阻力部件仍難以實(shí)現(xiàn)平坦的阻力伸展曲線，尤其在需要提供大的阻力和在同一時(shí)間內(nèi)容納繩索或其它執(zhí)行裝置的長的伸展時(shí)不能實(shí)現(xiàn)平坦的阻力伸展曲線。
近年來發(fā)現(xiàn)，由于阻礙正常運(yùn)動(dòng)的重力缺少，處在微重力環(huán)境中、例如空間站中的人的肌肉物質(zhì)和骨密度會(huì)快速減少。阻力訓(xùn)練設(shè)備對于這類人員很重要，以便他們能夠有規(guī)律地進(jìn)行訓(xùn)練、從而減小肌肉萎縮和骨密度下降。較重的重物不適于在這種微重力下使用。緊湊的、輕重量的和便攜的訓(xùn)練裝置更適合在空間站和類似環(huán)境中使用。同時(shí)，需要較大的阻力，以給機(jī)組成員肌骨胳系統(tǒng)加載、從而提供所需的應(yīng)對措施。
本發(fā)明的方案本發(fā)明涉及的阻力訓(xùn)練機(jī)的特征在于它的輕重量、便攜性和在整個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)較穩(wěn)定的阻力。本發(fā)明的基本目標(biāo)是提供一種具有上述特性的阻力機(jī)構(gòu)，它可在阻力訓(xùn)練機(jī)和其它需要阻力的場合中使用。
具體地，本發(fā)明的一個(gè)重要目的是提供一種阻力機(jī)構(gòu)，其中，由串接在一起的阻力部件產(chǎn)生阻力。該裝置允許繩索或其它執(zhí)行元件在機(jī)構(gòu)整個(gè)操作范圍內(nèi)的阻力不過分改變的情況下伸展相當(dāng)大的距離。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種阻力機(jī)構(gòu)，其中，通過使用具有逐步增加直徑的皮帶輪而增加伸展、以得到基本穩(wěn)定的力，繩索以螺旋結(jié)構(gòu)纏繞在皮帶輪上。繩索被安放在皮帶輪表面的螺旋槽中，皮帶輪的直徑從底部到頂部逐漸增加。于是，當(dāng)繩索伸展時(shí)，它在逐漸增大的皮帶輪直徑部分施加力。當(dāng)繩索伸展而使阻力元件逐漸變形時(shí)，阻力元件的阻力逐漸增加。這個(gè)增加的阻力被繩索伸展時(shí)作用在皮帶輪較大直徑上的繩索所導(dǎo)致的增加的力矩臂而抵銷。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種阻力機(jī)構(gòu)，其中，可在大的阻力范圍中方便地預(yù)置任何所需大小的阻力。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種具有上述阻力機(jī)構(gòu)的阻力訓(xùn)練機(jī)，以提供一個(gè)輕重高阻力的裝置，該裝置適用于空間站或其它低引力的環(huán)境、并適用于業(yè)余和專業(yè)訓(xùn)練設(shè)備市場。
根據(jù)本發(fā)明，將選定數(shù)量的阻力部件串接在一起而構(gòu)成阻力機(jī)構(gòu)。每個(gè)阻力部件具有圓形輪緣和經(jīng)彈性輪輻與輪緣連接的中心輪轂，彈性輪輻拉緊以阻止輪緣相對輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)。阻力部件成對設(shè)置，每對中的輪緣相互連接。成對的阻力部件以其中心疊置在軸上。花鍵軸套安裝在軸上、并與阻力部件輪轂上的花鍵嚙合。每個(gè)部件的輪轂具有與相鄰對中的阻力部件的輪轂連接的花鍵。但是，每對中的部件輪轂不連接、并可彼此相對轉(zhuǎn)動(dòng)。
阻力部件的串接是本發(fā)明的重要特征。當(dāng)施加力以轉(zhuǎn)動(dòng)阻力部件的輪轂時(shí)，力經(jīng)輪輻傳輸?shù)捷喚?，而后到達(dá)同一對中其它部件的輪緣，經(jīng)其輪輻到達(dá)輪轂，并經(jīng)花鍵連接、到達(dá)相鄰對中的部件的輪轂。該力以這種形式依次經(jīng)過所有的阻力部件傳輸。并使每個(gè)部件中的輪輻產(chǎn)生較小且基本相等的變形。于是，當(dāng)執(zhí)行元件逐步位移時(shí)，所有部件的輪輻均分擔(dān)該變形，執(zhí)行裝置的整個(gè)移動(dòng)范圍被容納，任何輪輻都不會(huì)達(dá)到或接近其變形極限。
通過將阻力機(jī)構(gòu)設(shè)置在適宜的殼體中、并使疊置組一端上阻力部件的輪緣或輪轂保持在一個(gè)靜止位置，則可將阻力機(jī)構(gòu)安裝到訓(xùn)練機(jī)中。具有從一端到另一端逐漸增加的直徑的螺旋皮帶輪可安裝到疊置組另一相對端上阻力部件的輪緣或輪轂上。執(zhí)行裝置可以是圍繞皮帶輪的螺旋槽伸展的繩索。這個(gè)結(jié)構(gòu)可使繩索在伸展時(shí)作用在皮帶輪逐漸增大的直徑部分，于是可以抑制當(dāng)繩索伸展時(shí)因輪輻增加變形而產(chǎn)生的輕微增長的力。
當(dāng)阻力機(jī)構(gòu)在這種訓(xùn)練機(jī)中使用時(shí)，可配置預(yù)加載機(jī)構(gòu)，預(yù)加載機(jī)構(gòu)包括固定到與皮帶輪相對的疊置組端部的阻力部件上的齒輪。用手動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)小齒輪、從而轉(zhuǎn)動(dòng)大齒輪，于是給設(shè)置預(yù)加載阻力的疊置組施加初始變形。作用在齒輪系統(tǒng)上的棘爪機(jī)構(gòu)將齒輪保持在設(shè)置的預(yù)加載位置。與力刻度共同起作用的指示器可提供預(yù)加載力的可見指示。


下面參看構(gòu)成說明書組成部分的附圖，其中相同的標(biāo)號表示相似的部件，在附圖中圖1表示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的阻力機(jī)構(gòu)安裝在訓(xùn)練機(jī)中被使用時(shí)的透視圖；圖2是圖1所示訓(xùn)練機(jī)的放大視圖；圖3是按圖2中箭頭方向、沿線3-3所作的剖視圖；圖4是圖3中標(biāo)號4所示部分的局部放大視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明包括在阻力機(jī)構(gòu)中的一對阻力部件的分解透視圖；圖6是一個(gè)阻力部件的平面7是按圖2中箭頭方向、沿線7-7所作的局部剖視圖，斷開線表示連續(xù)長度和斷開的驅(qū)動(dòng)繩索的端部；圖8表示阻力機(jī)構(gòu)中鄰近的阻力部件對如何連接的放大的局部剖視圖；圖9是按圖6中箭頭方向、沿線9-9所作的放大的局部剖視圖；圖10是包括在本發(fā)明阻力機(jī)構(gòu)中的釋放皮帶輪的底視圖。
對本發(fā)明的具體說明首先參看圖1，標(biāo)號10表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的裝配有阻力機(jī)構(gòu)的訓(xùn)練機(jī)。訓(xùn)練機(jī)10包括空心殼體12，殼體12大體為一個(gè)圓筒、并裝有給諸如柔性繩索14的執(zhí)行元件提供阻力的阻力機(jī)構(gòu)。繩索14的端部處在殼體12的外部、并具有一個(gè)供訓(xùn)練機(jī)使用者18的手抓握的手柄16。可利用卡爪(未示出)將手柄16從繩索上拆卸，卡爪還可安裝所用的其它附件(例如，下蹲裝置的蹲杠、踝套)。
雖然圖中只示出了殼體12，但可以理解，訓(xùn)練機(jī)可提供一對殼體，以便用戶同時(shí)鍛練兩臂或兩肩或兩腿。類似地，雖然圖中示出作為執(zhí)行元件的繩索14，但其它種類的執(zhí)行元件也可使用。還可給繩索14提供各種附件(包括下蹲裝置)、以便用戶18進(jìn)行腿部下蹲或其它種類的模擬負(fù)重訓(xùn)練。
繩索1 4配置有制動(dòng)器20，制動(dòng)器20固定在繩索靠近手柄16的位置。制動(dòng)器20可沿繩索長度進(jìn)行調(diào)整、并具有適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)(未示出)以使制動(dòng)器鎖定在繩索的所需位置。
殼體12安裝在平底板22上，如圖1所示，平底板22可伸展到殼體12之外、以提供容納用戶18腳部的表面。底板22可以固定在地板或其他使用訓(xùn)練機(jī)的表面上。如圖2所示，基板24安裝在底板上、并覆蓋殼體12的底部。
位于殼體12內(nèi)的阻力機(jī)構(gòu)包括多個(gè)圖5和6中所示的阻力部件26。每個(gè)阻力部件26具有剛性的圓形輪緣28和中心輪轂30。多個(gè)彈性輪輻32在各阻力部件26的輪轂30與輪緣28之間徑向地伸展。輪輻32在其外端與輪緣28的內(nèi)表面連接、并與輪轂30的外表面相切地連接。各輪輻32從其外端向其內(nèi)端逐漸縮小。輪轂30是與輪緣28同軸的圓形部件。
各輪轂30是環(huán)形的、并在其內(nèi)徑設(shè)有花鍵34。
這種阻力部件26具有輪形結(jié)構(gòu)、并允許每個(gè)輪緣28相對輪轂30轉(zhuǎn)動(dòng)，這種相對轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致各輪輻32的張緊和變形。輪輻的彈性結(jié)構(gòu)使它們阻止這種形式的變形、并提供與輪緣28和輪轂30之間的相對轉(zhuǎn)動(dòng)相反的阻力。只要輪緣28與輪轂30之間的相對轉(zhuǎn)動(dòng)保持在足夠小的不達(dá)到輪輻變形極限的程度，輪輻32的的結(jié)構(gòu)則能基本保持阻力不變。盡管可以使用其它材料，輪緣28和輪轂30最好由諸如鋁的輕金屬構(gòu)成。
每個(gè)阻力部件26基本上與Whightsil的US 5,209,461所公開的相同，該文件在本文中引作參考，阻力部件的具體結(jié)構(gòu)可參考該文件。
阻力部件26成對設(shè)置、并相互鄰近。具體參看圖5，每對中的阻力部件26用銷釘36或其它適宜的方式在它們的輪緣進(jìn)行連接。每個(gè)輪緣28在徑向相對位置上設(shè)有一對小通孔38。銷釘36可裝配在每對輪緣28的通孔38中、以將各對阻力部件26的輪緣固定在一起。各對中的阻力部件26的輪轂30不連接，以保持它們相互間的自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
阻力部件26可設(shè)置在圖7所示疊置組中的殼體12之內(nèi)。設(shè)置的垂直軸40可穿過殼體中心12和輪轂30而垂直伸展。阻力部件26成對地一個(gè)在一個(gè)之上地依次相互疊置，并以中心軸40作為阻力機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。應(yīng)注意，阻力部件的疊置不必垂直疊置，也可沿水平方向或其它方向伸展。
如圖8所示，相鄰對的阻力部件的輪轂30連接在花鍵結(jié)構(gòu)中。圖8中所示的上面兩個(gè)阻力部件26形成一對，而下面兩個(gè)阻力部件形成另一對。如前所述，每對中的阻力部件具有由銷釘36連接在一起的輪緣28。設(shè)置多個(gè)花鍵軸套42、以將阻力部件的輪轂連接到不同對中的相鄰輪轂。如圖8所示，上面對中較下的阻力部件26的輪轂30與下面對中較上的阻力部件26的輪轂30由一個(gè)花鍵軸套42連接。軸套42外表面的花鍵與輪轂花鍵34嚙合。軸套42裝配在軸40上、并可相對軸40轉(zhuǎn)動(dòng)。
在這種情況下，每對阻力部件中每個(gè)阻力部件的輪轂與相鄰對阻力部件中相鄰阻力部件的輪轂連接。于是，每對中的阻力部件在輪緣處連接在一起，并在輪轂處與另一對相鄰阻力部件連接。
阻力部件26的疊置組安裝在釋放皮帶輪44的頂部，釋放皮帶輪44相對軸40的下端轉(zhuǎn)動(dòng)。參看圖7，皮帶輪44具有截頭圓錐形的特殊結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括較小直徑的下端44a和較大直徑的上端44b。從下端44a到上端44b，皮帶輪44的直徑逐漸增大。阻力部件疊置組包括位于疊置組底部、且不與其它阻力部件配對的底部阻力部件26a(盡管它與相鄰部件輪轂連接)。皮帶輪44的頂端設(shè)有凸緣44c，利用銷釘46或其它固定裝置可將凸緣44c與阻力部件26a的輪緣28連接。
連續(xù)螺旋槽48形成在皮帶輪44的外表面。槽48的起始端靠近皮帶輪的下端44a，其結(jié)束端鄰近皮帶輪上端44b。由于皮帶輪的結(jié)構(gòu)，槽48從皮帶輪下端向其上端纏繞、并從下端44a向上端44b圍繞逐漸增大的直徑伸展。
繩索12的一端由適當(dāng)?shù)木o固件50固定到皮帶輪凸緣44c下側(cè)(圖10)。繩索從緊固件50伸展、并纏繞在皮帶輪44的槽48中，繩索在皮帶輪下端44a處從槽48引出(見圖7)。參看圖7，繩索緊密地在一對安裝在訓(xùn)練機(jī)殼體的垂直方向的輥52之間伸展，以便轉(zhuǎn)動(dòng)、并隨后緊密地在一對水平輥54之間伸展。如圖2所示，水平輥54安裝在一對支架板56之間、以便轉(zhuǎn)動(dòng)。制動(dòng)器20(圖1)太大以致不能安裝到輥54之間，于是，繩索14端部的手柄16保持在殼體外側(cè)易達(dá)到的位置。
阻力機(jī)構(gòu)設(shè)有預(yù)加載機(jī)構(gòu)，預(yù)加載機(jī)構(gòu)可根據(jù)需要設(shè)置初始預(yù)加載阻力。具體參看圖7，阻力部件26的疊置組具有不與其它阻力部件配對的上端部件26b(盡管它與相鄰部件以輪轂連接)。圓盤58蓋住阻力部件26b、并在60處釘住阻力部件26b的輪緣28。大齒輪62通過銷釘64或其它緊固裝置依次與圓盤58連接。小殼體66在其上部內(nèi)含有與齒輪62嚙合的小齒輪68。殼體66可安裝到主殼體12一側(cè)。蓋板70蓋住殼體12和66的頂部、并緊緊地蓋住齒輪62和68。利用曲柄可使齒輪68轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄包括與齒輪68中心連接的垂直柱72。橫向伸展的曲柄臂74(圖2)從柱72頂部伸展。手柄76從曲柄臂74外端向上伸展。用手握住手柄76進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)可使齒輪68轉(zhuǎn)動(dòng)、并使與齒輪68嚙合的齒輪62轉(zhuǎn)動(dòng)。
在進(jìn)行預(yù)加載時(shí)，用圖4所示的棘爪機(jī)構(gòu)保持住大齒輪62。棘爪78被設(shè)置得可相對垂直銷釘80轉(zhuǎn)動(dòng)，垂直銷釘80固定在殼體12上輪緣與殼體66沿直徑方向相對的位置處。棘爪78包括臂82，壓縮彈簧84使臂82抵靠齒輪62的齒，壓縮彈簧84也作用于支架86。形成在棘爪臂82端部的尖端部88嚙合在齒輪62的齒62a之間、并由彈簧84推到齒之間。尖端88具有直角面88a，直角面88a抵靠鄰接的齒62a以防止齒輪62沿圖4中箭頭90所指方向的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。尖端88另一側(cè)上具有斜面88b，斜面88b允許齒輪62沿箭頭90所指方向轉(zhuǎn)動(dòng)，齒62a推動(dòng)斜表面88b而從齒62a之間的鎖定位置移動(dòng)尖端88。
這樣，曲柄可轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪68，使齒輪62沿箭頭90的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，棘爪78在相反方向鎖定齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。在這種情況下，可轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪62以轉(zhuǎn)動(dòng)阻力部件26、以便使輪輻初始變形，從而提供初始阻力，該初始阻力給阻力部件疊置組預(yù)加載、以選擇預(yù)加載阻力。棘爪78具有釋放桿92，用手向內(nèi)壓下釋放桿92可將尖端88從其處在齒輪齒62a之間的正常位置釋放，于是釋放齒輪62在恢復(fù)到未變形狀態(tài)的阻力部件的影響下的轉(zhuǎn)動(dòng)。
預(yù)加載力設(shè)置由指示器94可視地示出，指示器94在殼體66中沿螺紋垂直軸96上下移動(dòng)。軸96可在殼體66中轉(zhuǎn)動(dòng)，其頂端固定到齒輪68、所以軸96可隨齒輪68的轉(zhuǎn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。指示器94與軸96螺紋連接，當(dāng)軸96轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)指示器94上下移動(dòng)。
如圖2所示，殼體66具有切口或窗口98。一對刻度尺100靠近窗口98安裝在殼體66中、并以其隔開的內(nèi)緣提供垂直槽102?？潭瘸?00在靠近槽102的位置設(shè)有與預(yù)加載機(jī)構(gòu)所加力(磅或其它適宜的單位)相對應(yīng)的刻度標(biāo)記(未示出)。指示器94具有凸出的尖端94a，尖端94a穿過槽102面伸出、并與對應(yīng)于預(yù)加載力的刻度標(biāo)記對準(zhǔn)。尖端94a緊緊地裝配在槽102中以防止其在軸96上轉(zhuǎn)動(dòng)。
為了避免在輪輻32變形時(shí)向上向下偏斜，每對阻力部件可設(shè)置分隔盤104(見圖6-8)。盤104緊裝配在每對中的阻力部件26之間，盤104的直徑小到使它處在連接輪緣28的銷釘36之內(nèi)。優(yōu)選地，盤104的內(nèi)直徑裝配在相鄰軸套42的端部之間，以避免在軸套上的磨損。較大的分隔盤106設(shè)置在相鄰的阻力部件對之間。盤106的內(nèi)直徑裝配在軸套42上、并且它們的外直徑可終止于與阻力部件周邊相鄰處。盤106類似地緊裝配在阻力部件之間、以避免輪輻32變形時(shí)向上或向下凸出。
在使用中，用手轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄76可使訓(xùn)練機(jī)10預(yù)加載到所需的力水平。如圖7所示，這時(shí)繩索14充分地縮回，使制動(dòng)器20與輥54嚙合。當(dāng)齒輪62轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它轉(zhuǎn)動(dòng)頂阻力部件26b的輪緣，力通過部件26b的輪輻32傳輸?shù)狡漭嗇?0。其輪轂30具有與相鄰對的預(yù)阻力部件26中的輪轂30連接的花鍵，于是傳送輪轂之間的力，而后經(jīng)第二阻力部件的輪輻32到達(dá)其輪緣28。該力被傳送到第一對阻力部件中的其它阻力部件的輪緣28，并經(jīng)其輪輻32到達(dá)其輪轂30。該力繼續(xù)以這種方式、通過花鍵連接、在相鄰對中的阻力部件的輪轂之間經(jīng)阻力部件的疊置組傳送，而后經(jīng)輪輻32到達(dá)在每對中被銷釘連接在一起的輪緣。結(jié)果，在由定位在與所需力水平對應(yīng)的刻度尺100上的凸起尖端94a所指示的預(yù)加載力水平達(dá)到之前，疊置組中的每個(gè)阻力部件只有輕微變形。
用戶18可緊握手柄16拉伸繩索14以伸展它。當(dāng)繩索伸展時(shí)，它伸出螺旋槽48、并轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶輪44，皮帶輪44依次轉(zhuǎn)動(dòng)最下面的阻力部件26a。由于阻力部件26a與相鄰阻力部件26的輪轂具有花鍵連接，所以輪轂被轉(zhuǎn)動(dòng)并將位移力經(jīng)輪輻傳送到該輪緣、而后借助銷釘連接傳送到下一個(gè)輪緣。該力以這種方式通過整個(gè)阻力部件26的疊置組傳送，于是每個(gè)輪緣26相對其輪轂32輕微轉(zhuǎn)動(dòng)。
阻力部件26的串連接允許繩索伸展很大的距離，而每個(gè)輪輻32只偏轉(zhuǎn)較小的程度。偏轉(zhuǎn)力是疊加的，其中，總的力等于每個(gè)彎曲部件的輪輻32的變形所提供的力。由于輪輻32只偏轉(zhuǎn)小的距離，所以不會(huì)到達(dá)它們的變形極限，在繩索14的整個(gè)伸展范圍內(nèi)、阻力保持相對穩(wěn)定。
由于存在皮帶輪44，力伸展曲線保持平直狀態(tài)。當(dāng)繩索14逐漸伸展時(shí)，輪輻32逐漸拉緊，隨著伸展變形的增加、阻力略微地增加。這一作用因繩索在伸展時(shí)從螺旋槽48松脫并作用在皮帶輪44增大的直徑區(qū)而被抵消。因此，當(dāng)繩索不斷伸展時(shí)，力矩臂(繩索14和皮帶輪44之間的嚙合到轉(zhuǎn)動(dòng)軸40軸線的距離)逐漸增大，增加的力矩臂基本上抵消了輪輻32變形增大所帶來的附加阻力。借助適當(dāng)形狀的皮帶輪44和設(shè)置適當(dāng)?shù)穆菪?8的間距，可在繩索14伸展范圍的主要部分得到基本平直的阻力伸展曲線。
在繩索14充分伸展后，用戶18慢慢釋放繩索使它返回到制動(dòng)器20抵靠著輥54的初始位置。應(yīng)注意，返回行程施加阻力對訓(xùn)練過程是有益的。
本發(fā)明的阻力機(jī)構(gòu)特別適合用作阻力訓(xùn)練設(shè)備，還特別適合用作在諸如空間站等引力基本為零的環(huán)境下的輕便緊湊的阻力訓(xùn)練設(shè)備。同時(shí)，該訓(xùn)練機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)平直的力伸展曲線，因此它可用于包括專業(yè)和業(yè)余消費(fèi)市場的訓(xùn)練設(shè)備、以及其它需要應(yīng)用阻力的所有設(shè)備中。
從以上所述可知，本發(fā)明的固有結(jié)構(gòu)能夠很好地達(dá)到上述的目的、且其它優(yōu)點(diǎn)也是明顯的。
應(yīng)該理解，某些特征和變形是有效且不必參考其它特征和變形即可實(shí)現(xiàn)的。這些特征和變形是可以預(yù)料并處在權(quán)利要求范圍之內(nèi)的。
由于在不脫離本發(fā)明范圍的前提下以作出許多可能的實(shí)施例，所以可知，本文結(jié)合附圖所述的所有內(nèi)容應(yīng)視為一種示例性說明、而并不具有限定性的意義。
權(quán)利要求
1．一種用于阻力訓(xùn)練機(jī)的阻力機(jī)構(gòu)，包括多個(gè)排列在疊置組中的阻力部件，疊置組中包含多對阻力部件，每個(gè)阻力部件具有基本上圓形的輪緣和借助多個(gè)阻力元件與所述輪緣連接的中心輪轂，多個(gè)阻力單元用于阻止每個(gè)阻力部件的輪緣相對其輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)；輪緣連接件，它連接每對中阻力部件輪緣，每對中阻力部件的輪轂可彼此相對轉(zhuǎn)動(dòng)；輪轂連接件，它將每對中一個(gè)阻力部件的輪轂與每個(gè)相鄰阻力部件對中的一個(gè)阻力部件的輪轂連接；執(zhí)行元件，它與一個(gè)選定的所述阻力部件連接，所述執(zhí)行元件可用手動(dòng)方式操作以實(shí)現(xiàn)阻力部件的輪緣與輪轂之間的相對轉(zhuǎn)動(dòng)，在操作中，所述輪輻元件抵抗這種相對轉(zhuǎn)動(dòng)、以相對述執(zhí)行元件的移動(dòng)提供一個(gè)阻力。
2．一種如權(quán)利要求1所述的阻力機(jī)構(gòu)，其中，所述執(zhí)行元件包括一個(gè)柔性繩索，柔性繩索有一個(gè)可抓握的端部，拉伸該端部可實(shí)現(xiàn)阻力部件的輪緣與輪轂之間的所述相對轉(zhuǎn)動(dòng)。
3．一種如權(quán)利要求2所述的阻力機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)皮帶輪，皮帶輪與所述選定的一個(gè)阻力部件耦合、并具有接收所述繩索的槽。
4．一種如權(quán)利要求2所述的阻力機(jī)構(gòu)，其中所述皮帶輪的直徑從其一端到另一端逐漸增加；所述的槽以螺旋形式在皮帶輪所述一端與另一端之間伸展；所述皮帶輪的取向使施加的力隨著所述繩索逐漸伸展和所述輪輻元件的增大變形而作用在該槽增大的直徑上。
5．一種如權(quán)利要求4所述的阻力機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)預(yù)加載機(jī)構(gòu)，該預(yù)加載機(jī)構(gòu)使阻力部件的輪緣和輪轂在開始時(shí)彼此相對轉(zhuǎn)動(dòng)以進(jìn)行預(yù)加載設(shè)置、從而對該繩索的拉伸提供可調(diào)節(jié)的預(yù)加載阻力。
6．一種如權(quán)利要求1所述的阻力機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)預(yù)加載機(jī)構(gòu)，該預(yù)加載機(jī)構(gòu)使阻力部件的輪緣和輪轂在開始時(shí)彼此相對轉(zhuǎn)動(dòng)以進(jìn)行預(yù)加載設(shè)置、從而對所述執(zhí)行元件的移動(dòng)提供可調(diào)節(jié)的預(yù)加載阻力。
7．一種如權(quán)利要求6所述的阻力機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)指示器，該指示器提供所述預(yù)加載阻力大小的視覺指示。
8．一種如權(quán)利要求6所述的阻力機(jī)構(gòu)，其中，所述預(yù)加載機(jī)構(gòu)包括第一齒輪，它與一個(gè)所述阻力部件耦合、并具有選定的直徑；第二齒輪，它隨著所述第一齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)、并具有小于所述選定直徑的直徑；可操作的曲柄，用于轉(zhuǎn)動(dòng)所述第二齒輪以實(shí)現(xiàn)所述第二齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。
9．一種如權(quán)利要求8所述的阻力機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)棘爪，該棘爪在一個(gè)方向鎖定所述第一齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)、而在相反方向允許第一齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
10．一種阻力訓(xùn)練機(jī)，包括一個(gè)殼體；阻力機(jī)構(gòu)，它具有多對彼此相鄰的阻力部件，每個(gè)阻力部件具有基本上圓形的輪緣和借助多個(gè)可變形輪輻元件而與所述輪緣連接的中心輪轂，可變形輪輻元件相對位于公共軸線上的輪轂阻止每個(gè)阻力部件輪緣的轉(zhuǎn)動(dòng)；輪緣連接件，它將每對阻力部件中的輪緣連接以便一起轉(zhuǎn)動(dòng)，每對中阻力部件的輪轂可彼此相對地轉(zhuǎn)動(dòng)；輪轂連接件，它將每個(gè)輪轂與另一對阻力部件的相鄰輪轂連接；預(yù)加載機(jī)構(gòu)，它使所述阻力機(jī)構(gòu)中的阻力部件相對所述軸線轉(zhuǎn)動(dòng)到初始設(shè)置、以實(shí)現(xiàn)阻力部件的可調(diào)節(jié)的預(yù)加載；執(zhí)行元件，它與所述阻力機(jī)構(gòu)連接并可用手抓握進(jìn)行移動(dòng)、以實(shí)現(xiàn)阻力部件的輪緣與輪轂之間圍繞所述軸線的相對轉(zhuǎn)動(dòng)，所述輪輻元件抵抗這種相對轉(zhuǎn)動(dòng)、以提供與所述執(zhí)行元件的移動(dòng)相反的阻力。
11．一種如權(quán)利要求10所述的阻力訓(xùn)練機(jī)，其中，所述執(zhí)行元件包括一個(gè)柔性繩索，柔性繩索有一個(gè)可抓握的端部，拉伸該柔性端部可實(shí)現(xiàn)阻力部件的輪緣與輪轂之間的所述相對轉(zhuǎn)動(dòng)。
12．一種如權(quán)利要求11所述的阻力訓(xùn)練機(jī)，包括一個(gè)皮帶輪，皮帶輪與所述選擇的一個(gè)阻力部件耦合、并具有接收所述繩索的槽。
13．一種如權(quán)利要求12所述的阻力訓(xùn)練機(jī)，其中所述皮帶輪的直徑從其一端到另一端逐漸增加；所述的槽以螺旋形式在皮帶輪所述一端與另一端之間伸展；所述皮帶輪的取向使施加的力隨著所述繩索逐漸伸展和所述輪輻元件的增大變形而作用在該槽增大的直徑上。
14．一種如權(quán)利要求10所述的阻力訓(xùn)練機(jī)，其中，所述輪緣連接件包括多個(gè)將每對阻力部件中的輪緣銷接在一起的銷釘。
15．一種如權(quán)利要求10所述的阻力訓(xùn)練機(jī)，其中，所述輪轂連接件包括位于每個(gè)輪轂與另一相鄰對的阻力部件的每個(gè)輪轂之間的花鍵。
16．一種阻力訓(xùn)練機(jī)，包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力機(jī)構(gòu)，它具有未變形的狀態(tài)，所述機(jī)構(gòu)可圍繞軸線從所述未變形狀態(tài)被轉(zhuǎn)動(dòng)、并抵抗變形而呈現(xiàn)出與繞所述軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)相反的阻力；皮帶輪，它與所述阻力機(jī)構(gòu)連接以傳輸施加到該皮帶輪上的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述皮帶輪具有螺旋槽，該螺旋槽從皮帶輪的小直徑部分伸展到皮帶輪的大直徑部分；柔性繩索具有可抓握并拉伸該繩索的端部，所述繩索在所述螺旋槽中伸展，當(dāng)繩索被拉伸并伸展時(shí)、繩索以逐漸增大的直徑將力施加到皮帶輪，于是當(dāng)增加所述繩索的伸展而使所述機(jī)構(gòu)圍繞所述軸線逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)、所述繩索將力施加到皮帶輪逐漸增大的直徑部分。
17．一種如權(quán)利要求16所述的阻力訓(xùn)練機(jī)，其中，所述的阻力機(jī)構(gòu)包括多對阻力部件，它們彼此相鄰地設(shè)置并以轉(zhuǎn)動(dòng)軸為中心，每個(gè)阻力部件具有基本上圓形的輪緣和借助多個(gè)可變形輪輻元件與該輪緣連接的中心輪轂，可變形輪輻元件基于該輪緣與輪轂之間的相對轉(zhuǎn)動(dòng)而變形、以便用輪輻元件增加的變形抵抗這種增大的相對轉(zhuǎn)動(dòng)；第一和第二端阻力部件，當(dāng)伸展該繩索時(shí)，所述第一端阻力部件的輪緣或輪轂被固定以抵抗相對所述軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)、所述第二端阻力部件的輪緣或輪轂與所述皮帶輪耦合以便轉(zhuǎn)動(dòng)；輪緣連接件，它用于連接每對中阻力部件的輪緣以便相對所述軸線一起轉(zhuǎn)動(dòng)，每對中所述阻力部件的輪轂可圍繞所述軸線彼此相對轉(zhuǎn)動(dòng)；輪轂連接件，它將每個(gè)輪轂與不同對中阻力部件的相鄰輪轂連接、以便圍繞所述軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
18．一種如權(quán)利要求17的訓(xùn)練機(jī)，包括預(yù)加載機(jī)構(gòu)，用于圍繞所述軸線可調(diào)節(jié)地轉(zhuǎn)動(dòng)所述第一端阻力部件、而使所述輪輻初始變形，從而設(shè)置與繩索伸展相反的預(yù)加載阻力。
19．一種如權(quán)利要求17的訓(xùn)練機(jī)，包括預(yù)加載機(jī)構(gòu)，它允許阻力部件的輪緣和輪轂圍繞所述軸線彼此相對地進(jìn)行初始轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)能提供與繩索伸展相反的預(yù)加載阻力的所述輪輻元件的初始變形狀態(tài)。
20．一種如權(quán)利要求19的訓(xùn)練機(jī)，包括一個(gè)指示器，該指示器提供所述預(yù)加載阻力等級的視覺指示。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于阻力訓(xùn)練設(shè)備的阻力機(jī)構(gòu)。阻力部件(26)包括由可變形輪輻(32)連接的圓形輪緣(28)和中心輪轂(30)。阻力部件成對地疊置，每對中阻力部件的輪緣被銷釘連接在一起，輪轂可以彼此相對轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)輪轂具有一個(gè)與相鄰對中鄰近的阻力部件的輪轂連接的花鍵連接件(42)。阻力部件的這種串接設(shè)置使執(zhí)行裝置在進(jìn)行很長的伸展時(shí)、每個(gè)阻力部件的輪輻只進(jìn)行輕微的變形。螺旋釋放皮帶輪(44)有助于避免繩索(14)伸展時(shí)的阻力變化。
文檔編號A63B21/045GK1317980SQ99811070
公開日2001年10月17日 申請日期1999年8月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月7日
發(fā)明者保羅·S·弗朗西斯, 威廉·N·尼爾森, 特里爾·K·勞斯 申請人:斯派拉弗萊克斯公司