專利名稱：運(yùn)動(dòng)器材的負(fù)荷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種負(fù)荷裝置，特別是涉及一種裝設(shè)于運(yùn)動(dòng)器材上的負(fù)荷裝置背景技術(shù)一般運(yùn)動(dòng)器材的負(fù)荷裝置大多是以復(fù)數(shù)砝碼垂吊的方式來制作，使用者在使用運(yùn)動(dòng)器材前，預(yù)先設(shè)定垂吊砝碼的數(shù)量，使用時(shí)就是以拉吊該等固定數(shù)量的砝碼上下移動(dòng)作為運(yùn)動(dòng)鍛煉時(shí)的阻力，但是使用砝碼作為阻力的運(yùn)動(dòng)器材通常十分笨重且體積龐大，使用時(shí)會(huì)發(fā)出噪音。
因此，發(fā)展出一種如圖1所示以馬達(dá)的輸出扭力作為阻力的負(fù)荷裝置，該負(fù)荷裝置包含一殼體11、一伸露于該殼體11外并可供使用者施力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的施力索輪12、一控制單元13，及裝設(shè)于該殼體11內(nèi)的一阻力單元14與一磁粉離合器15。該控制單元13可受使用者的設(shè)定而控制該阻力單元14的輸出阻力方向是恒相反該施力索輪12旋轉(zhuǎn)方向，并輸出一定電流至該磁粉離合器15調(diào)整輸出至該施力索輪12上的阻力大小。該阻力單元14的輸出扭力是先傳送至該磁粉離合器15。該磁粉離合器15受該控制單元13的輸出控制電流大小，調(diào)整阻力單元14輸出的阻力干涉至該施力索輪12上的程度。使用者于使用該運(yùn)動(dòng)器材前，在該控制單元13上設(shè)定鍛煉阻力的大小，就可依據(jù)設(shè)定的鍛煉阻力來進(jìn)行訓(xùn)練與運(yùn)動(dòng)，不需調(diào)整砝碼，也不會(huì)有砝碼移動(dòng)的吵雜聲響。
但是，使用者設(shè)定鍛煉阻力后，所有施力的過程都是同一鍛煉阻力，如于肌肉的伸展度不足時(shí)，以相同的鍛煉阻力運(yùn)動(dòng)就容易發(fā)生運(yùn)動(dòng)傷害。以抬腿為例，使用者設(shè)定三十公斤為鍛煉阻力，于小腿剛開始由直立踩地向前方上抬時(shí)，膝蓋是呈彎曲狀態(tài)，膝關(guān)節(jié)及踝關(guān)節(jié)未承受任何受力，此時(shí)如立即以三十公斤為鍛煉阻力而抬腿時(shí)，恐對膝關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)造成傷害。當(dāng)小腿抬舉接近水平時(shí)，肌肉完全伸展，此時(shí)小腿可抬舉三十五至四十公斤，三十公斤的鍛煉阻力又可能稍嫌不足，鍛煉效果較差。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種可于運(yùn)動(dòng)過程中隨著使用者的姿勢體態(tài)狀況而變化鍛煉阻力的負(fù)荷裝置。
本實(shí)用新型運(yùn)動(dòng)器材的負(fù)荷裝置，包含一殼體、一伸露于該殼體外并可供使用者施力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)施力索輪、一阻力單元，及一磁粉離合器。該阻力單元包括一固定于該殼體內(nèi)并輸出一恒相反該施力索輪旋轉(zhuǎn)方向扭力的馬達(dá)，及一受該馬達(dá)輸出扭力驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)件裝設(shè)于該殼體內(nèi)。該磁粉離合器包括一受該阻力單元的傳動(dòng)件連動(dòng)旋轉(zhuǎn)的阻力套環(huán)、一軸裝于該阻力套環(huán)內(nèi)且外端可同體旋轉(zhuǎn)地插裝于該施力索輪軸心的轉(zhuǎn)軸，及一位于該阻力套環(huán)外部的電磁線圈。
其特征在于該運(yùn)動(dòng)器材的負(fù)荷裝置更包含一裝設(shè)于該殼體上量測該施力索輪旋轉(zhuǎn)角度的角度量測單元，及一控制單元。該控制單元包括一供使用者輸入設(shè)定值的操控面板、一接收該操控面板的輸入設(shè)定值與該角度量測單元的輸出值并加以運(yùn)算而隨該施力索輪的旋轉(zhuǎn)角度變化輸出不同輸出值的運(yùn)算組件，及一隨該運(yùn)算組件輸出值變化而輸出不同電流的電流控制器，該電流控制器輸出不同的電流激發(fā)該電磁線圈使該阻力套環(huán)與該轉(zhuǎn)軸間產(chǎn)生不同干涉阻力。
本實(shí)用新型運(yùn)動(dòng)器材的負(fù)荷裝置借由該控制單元可下載并儲(chǔ)存各種運(yùn)動(dòng)過程的比例曲線，并依據(jù)使用者的設(shè)定值推算出各種動(dòng)作姿勢時(shí)最佳的鍛煉阻力，并以該磁粉離合器將該阻力單元的輸出阻力依照控制單元運(yùn)算出的數(shù)值對應(yīng)地傳送至該施力索輪上，可使鍛煉的效果最佳，又避免使用者受到運(yùn)動(dòng)傷害，所以的確非常實(shí)用與進(jìn)步。


下面通過最佳實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型運(yùn)動(dòng)器材的負(fù)荷裝置進(jìn)行詳細(xì)說明，附圖中圖1是一般運(yùn)動(dòng)器材負(fù)荷裝置的示意方塊圖。
圖2是本實(shí)用新型運(yùn)動(dòng)器材的負(fù)荷裝置實(shí)施例組裝在一多功能運(yùn)動(dòng)器材上的側(cè)視圖。
圖3是該實(shí)施例的示意方塊圖。
圖4是該實(shí)施例的一阻力單元、一磁粉離合器與一施力索輪的剖面?zhèn)纫晥D。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，本實(shí)用新型運(yùn)動(dòng)器材的負(fù)荷裝置3實(shí)施例是配合組裝在一運(yùn)動(dòng)器材2上，所述運(yùn)動(dòng)器材2具有多項(xiàng)使用功能，并包括一拉伸單元21、一抬腿單元22、一慢跑單元23，及一將本實(shí)用新型負(fù)荷裝置3的鍛煉阻力傳遞至上述的拉伸、抬腿與慢跑單元21、22、23的傳動(dòng)單元24。該傳動(dòng)單元24具有分別牽引上述拉伸與抬腿單元21、22的一繩索241、復(fù)數(shù)傳動(dòng)慢跑單元23阻力的皮帶242，及復(fù)數(shù)用來改變該等繩索241與皮帶242傳輸方向的滑輪243。
配合圖3、4可見，該負(fù)荷裝置3包含一殼體4、一伸露于該殼體4外并可供使用者施力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的施力索輪51、一裝設(shè)于該殼體4上以量測該施力索輪51旋轉(zhuǎn)角度的角度量測單元52、一控制單元6，及組裝于該殼體4內(nèi)的一阻力單元7與一磁粉離合器8。
該施力索輪51是供所述傳動(dòng)單元24的一繩索241卷繞，使用者于操作所述拉伸單元21與抬腿單元22時(shí)，牽引拉動(dòng)所述繩索241并借由所述滑輪243改變施力方向，最后卷繞于該施力索輪51上驅(qū)動(dòng)該施力索輪51旋轉(zhuǎn)。而使用跑步單元時(shí)，是以皮帶242帶動(dòng)施力索輪51旋轉(zhuǎn)。該施力索輪51的一側(cè)面上具有有復(fù)數(shù)等間隔輻射狀并徑向延伸且貫穿至另一側(cè)面以供該角度量測單元52量取角度的計(jì)數(shù)槽511。
該角度量測單元52是以光學(xué)計(jì)數(shù)方式來感應(yīng)該施力索輪的計(jì)數(shù)槽通過數(shù)量，以得知該施力索輪51轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，借此知悉使用者目前的姿勢與肌肉伸展程度。以抬腿單元22為例，假設(shè)將小腿由垂直踩地的姿勢抬舉至水平的姿勢可驅(qū)動(dòng)該施力索輪51旋轉(zhuǎn)半圈約180度，而施力索輪51上是每隔10度刻一計(jì)數(shù)槽511，當(dāng)該角度量測單元52計(jì)數(shù)至18時(shí)就可得知小腿已抬平至水平狀態(tài)。市面上量測旋轉(zhuǎn)角度的器材種類繁多，因此實(shí)施上不以上述的方式為限。
該控制單元6包括一供使用者輸入設(shè)定值的操控面板61、一接收該操控面板61的輸入設(shè)定值與該角度量測單元52的輸出值并加以運(yùn)算而隨該施力索輪51的旋轉(zhuǎn)角度變化輸出不同輸出值的運(yùn)算組件62、一轉(zhuǎn)換訊號型式的數(shù)位類比轉(zhuǎn)換器63、一隨該運(yùn)算組件62輸出值的變化而輸出不同電流的電流控制器64，及一控制該阻力單元7的輸出阻力方向的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器65。該操控面板61可設(shè)置于所述抬腿與拉伸單元21的前側(cè)或所述慢跑單元23前側(cè)，讓使用者方便操控與監(jiān)看鍛煉阻力值，因此其數(shù)量不以一為限。
該操控面板61可輸入設(shè)定所述運(yùn)動(dòng)器材2的使用單元種類，及鍛煉阻力的數(shù)值。該運(yùn)算組件62是一微處理機(jī)，可儲(chǔ)存所述抬腿，拉伸與跑步等不同單元的比例曲線，并接收該操控面板61輸出的運(yùn)動(dòng)種類與鍛煉阻力值，再比照儲(chǔ)存于內(nèi)的比例曲線，計(jì)算出不同姿勢狀態(tài)時(shí)的鍛煉阻力值，再依據(jù)該角度量測單元52量測到的施力索輪51的轉(zhuǎn)動(dòng)角度值變化，輸出不同的鍛煉阻力值至該數(shù)位類比轉(zhuǎn)換器63，該輸出的鍛煉阻力值是一數(shù)位訊號，經(jīng)由該數(shù)位類比轉(zhuǎn)換器63轉(zhuǎn)換為一類別訊號，再傳送至該電流控制器64輸出不同電流至該磁粉離合器8。以抬腿為例，假設(shè)使用者設(shè)定三十公斤為鍛煉阻力，于小腿剛開始由直立踩地向前方上抬時(shí)，膝蓋是呈彎曲狀態(tài)，膝關(guān)節(jié)及踝關(guān)節(jié)未承受任何受力，此時(shí)控制單元6將以抬腿的比例曲線作依據(jù)，以三十公斤的20％作為鍛煉阻力，并隨著小腿抬舉的高度越高漸漸提升百分比。當(dāng)小腿抬舉接近水平時(shí)，肌肉完全伸展時(shí)，此時(shí)百分比可提升至120％，大約三十六公斤，使運(yùn)動(dòng)的鍛煉效果達(dá)到最佳化又可避免運(yùn)動(dòng)傷害的發(fā)生。以上數(shù)據(jù)只為舉例說明功效，各種運(yùn)動(dòng)單元的鍛煉阻力最佳比例曲線可由人體工學(xué)的相關(guān)原理計(jì)算得知，且非本實(shí)用新型的特征，在此不再詳細(xì)說明，實(shí)施上也不以上述的數(shù)據(jù)為限。該運(yùn)算組件62于輸出當(dāng)時(shí)的鍛煉阻力值時(shí)，也可傳送該數(shù)值至該操控面板61作相應(yīng)顯示以供使用者監(jiān)看。
該運(yùn)算組件62另一功能是依據(jù)所述拉伸，抬腿與跑步等不同單元的比例曲線再配合該角度量測單元52輸出值，適時(shí)的輸出指令至該動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器65，以驅(qū)動(dòng)該阻力單元改變輸出阻力的方向。如當(dāng)使用者是使用該抬腿與拉伸單元21時(shí)，該施力索輪51是反復(fù)的正、逆旋轉(zhuǎn)，所以該運(yùn)算組件62需適時(shí)地輸出指令改變該阻力單元7的輸出阻力方向，使阻力恒相反于該施力索輪51的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。該運(yùn)算組件62也可與一外部的電腦620連線，下載不同功能的運(yùn)動(dòng)比例曲線，使所述運(yùn)動(dòng)器材2可作為訓(xùn)練不同部位肌肉或其它不同功能的機(jī)型。
該阻力單元7固定于該殼體4內(nèi)，包括一受該動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器65驅(qū)動(dòng)而輸出一恒相反于該施力索輪51旋轉(zhuǎn)方向扭力的馬達(dá)72，及一受該馬達(dá)72輸出扭力驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)件73。該傳動(dòng)件73具有分別裝置于該馬達(dá)72上與該磁粉離合器8上的第一皮帶輪731與第二皮帶輪732，及一圈套于該第一、第二皮帶輪731、732上的皮帶733。該馬達(dá)72依據(jù)使用者的訓(xùn)練過程，適時(shí)提供相反方向的阻力，借由該第一、第二皮帶輪731、732與該皮帶733將阻力傳送至該磁粉離合器8上。該傳動(dòng)件73于一般的機(jī)械結(jié)構(gòu)中常見，且傳動(dòng)扭力的方法眾多，因此實(shí)施上不以上述的型式為限。
該磁粉離合器8裝設(shè)于該殼體4內(nèi)，包括一中空的基座80、一可連動(dòng)旋轉(zhuǎn)地容置于該基座80內(nèi)且外端固結(jié)于該傳動(dòng)件73的第二皮帶輪732上的阻力套環(huán)81、一內(nèi)端軸裝于該阻力套環(huán)81內(nèi)且外端可同體旋轉(zhuǎn)地插裝于該施力索輪51軸心的轉(zhuǎn)軸82、一固定于該基座80上并位于該阻力套環(huán)81外部且接引該控制單元6的電流控制器64輸出電流的電磁線圈83，及定量的磁粉84。
該阻力套環(huán)81具有一軸裝于該轉(zhuǎn)軸82的軸孔811，及一由該軸孔811的內(nèi)周面徑向往外延伸以容置該磁粉84的環(huán)狀磁粉槽812。相對的該轉(zhuǎn)軸82外周面上具有一徑向往外延伸并可于該磁粉槽812內(nèi)滑動(dòng)的盤狀離合片821。該電磁線圈83正對應(yīng)于該阻力套環(huán)81的磁粉槽812外部，當(dāng)該控制單元6的電流控制器64無輸出電流時(shí)，該碳粉是松散地散布于該碳粉槽內(nèi)，該離合片821可毫無干涉阻力地于該磁粉槽812內(nèi)移動(dòng)。當(dāng)該電流控制器64輸出電流至該電磁線圈83而使其激磁時(shí)，促使該磁粉84固結(jié)于該磁粉槽812內(nèi)并使該離合片821被固結(jié)的磁粉84夾阻于該磁粉槽812內(nèi)，致使該阻力套環(huán)81與該轉(zhuǎn)軸82間產(chǎn)生一干涉阻力，而電流越大該干涉阻力越大。由此可知，該磁粉離合器8可將該阻力單元7的輸出阻力傳送至該施力索輪51上。該磁粉離合器8非本實(shí)用新型的特征構(gòu)造，其詳細(xì)構(gòu)造在此不再多作說明。
借此，該控制單元6可依照使用者的設(shè)定值與人體工學(xué)的比例曲線推算出使用者各種訓(xùn)練過程中最佳的鍛煉阻力，并借由該控制單元6的輸出電流大小調(diào)整阻力單元7傳送至該施力索輪51的輸出阻力大小?？墒瑰憻挼男Ч罴?，又避免使用者受到運(yùn)動(dòng)傷害。
權(quán)利要求1.一種運(yùn)動(dòng)器材的負(fù)荷裝置，包含一殼體；一施力索輪，伸露于該殼體外，并可供使用者施力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；一阻力單元，包括一固定于該殼體內(nèi)并輸出一恒相反該施力索輪旋轉(zhuǎn)方向扭力的馬達(dá)，及一受該馬達(dá)輸出扭力驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)件；及一磁粉離合器，裝設(shè)于該殼體內(nèi)，包括一受該阻力單元的傳動(dòng)件連動(dòng)旋轉(zhuǎn)的阻力套環(huán)、一軸裝于該阻力套環(huán)內(nèi)且外端可同體旋轉(zhuǎn)地插裝于該施力索輪軸心的轉(zhuǎn)軸，及一位于該阻力套環(huán)外部的電磁線圈；其特征在于該運(yùn)動(dòng)器材的負(fù)荷裝置更包含一角度量測單元，裝設(shè)于該殼體上，量測該施力索輪的旋轉(zhuǎn)角度；一控制單元，包括一供使用者輸入設(shè)定值的操控面板、一接收該操控面板的輸入設(shè)定值與該角度量測單元的輸出值并加以運(yùn)算而隨該施力索輪的旋轉(zhuǎn)角度變化輸出不同輸出值的運(yùn)算組件，及一隨該運(yùn)算組件輸出值的變化而輸出不同電流的電流控制器，該電流控制器輸出不同的電流激發(fā)該電磁線圈使該阻力套環(huán)與該轉(zhuǎn)軸間產(chǎn)生不同干涉阻力。
2.如權(quán)利要求1所述運(yùn)動(dòng)器材的負(fù)荷裝置，其特征在于該施力索輪的一側(cè)面上具有復(fù)數(shù)等間隔輻射狀并徑向延伸且貫穿至另一側(cè)面的計(jì)數(shù)槽，該角度量測單元是以光學(xué)計(jì)數(shù)來感應(yīng)該施力索輪的計(jì)數(shù)槽通過數(shù)量以換算該施力索輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。
3.如權(quán)利要求1所述運(yùn)動(dòng)器材的負(fù)荷裝置，其特征在于該控制單元更包括一組裝于該運(yùn)算組件與該電流控制器間，將該運(yùn)算組件的數(shù)位輸出訊號轉(zhuǎn)換成類比訊號并輸出至該電流控制器的數(shù)位類別轉(zhuǎn)換器。
4.如權(quán)利要求1所述運(yùn)動(dòng)器材的負(fù)荷裝置，其特征在于該控制單元更包括一受該運(yùn)算組件控制該阻力單元的輸出阻力方向恒相反于該施力索輪旋轉(zhuǎn)方向的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器。
5.如權(quán)利要求1所述運(yùn)動(dòng)器材的負(fù)荷裝置，其特征在于該磁粉離合器更包括定量的磁粉，該阻力套環(huán)具有一軸裝于該轉(zhuǎn)軸的軸孔，及一由該軸孔的內(nèi)周面徑向往外延伸以容置該磁粉的環(huán)狀磁粉槽，該轉(zhuǎn)軸的外周面上具有一徑向往外延伸并可于該磁粉槽內(nèi)滑動(dòng)的盤狀離合片，該電磁線圈受該控制單元輸出的電流激磁時(shí)，促使該磁粉固結(jié)于該磁粉槽內(nèi)并使該離合片被固結(jié)的磁粉夾阻于該磁粉槽內(nèi)，致使該阻力套環(huán)與該轉(zhuǎn)軸間產(chǎn)生一干涉阻力。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種運(yùn)動(dòng)器材的負(fù)荷裝置包含一供使用者施力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的施力索輪、一量測施力索輪旋轉(zhuǎn)角度的角度量測單元、一可供使用者輸入設(shè)定值并與角度量測單元的輸出值共同加以運(yùn)算而隨該施力索輪的旋轉(zhuǎn)角度變化輸出一變化控制電流的控制單元、一輸出恒相反該施力索輪旋轉(zhuǎn)方向扭力的阻力單元，及一受控制電流的控制而將阻力元件的輸出阻力依控制電流的大小傳送不同的鍛煉阻力至施力索輪上，使用者于運(yùn)動(dòng)過程中隨著姿勢改變而有最佳的鍛煉阻力。
文檔編號A63B24/00GK2681776SQ20042000298
公開日2005年3月2日 申請日期2004年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月26日
發(fā)明者梁信隆, 李秉儒 申請人:梁修舜, 林淑蘭