CN102099082B - 惯性锻炼装置 - Google Patents
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Abstract
一种可调整惯性锻炼装置，具有细长部件，所述细长部件带有第一螺纹部及第二螺纹部，所述第一螺纹部及第二螺纹部带有相反旋向的螺纹。各自具有至少一个径向凸缘的第一螺母及第二螺母分别与所述细长部件的所述第一螺纹部及第二螺纹部旋转接合。套筒可滑动安装在所述第一螺母及第二螺母上。所述套筒包括内孔，所述内孔带有第一支承座及第二支承座和至少一个纵向槽，所述至少一个纵向槽与所述第一螺母及第二螺母的所述径向凸缘可滑动地接合。弹性阻力部件交接在所述第一螺母及第二螺母和所述第一支承座及第二支承座之间。所述细长部件相对所述套筒在一个方向上的旋转为使所述螺母彼此背离地移动且压缩所述弹性部件。所述细长部件相对所述套筒在相对方向上的旋转为使所述螺母朝着彼此移动且室所述弹性部件扩展。
Description
相关申请的交叉参考
本申请要求于2009年7月24日提交的当前未决的题为“低冲击惯性锻炼装置”的美国专利申请序列号12/508,921的优先权，其内容逐字说明地结合于此作为参考。
技术领域
下面的说明书概括地涉及锻炼器材，且更尤其涉及一种可用于增强上身的惯性锻炼装置。
背景技术
家中个人锻炼及减重装置正变成流行消费产品。由于健身俱乐部会员的费用和行进到健身俱乐部所需的时间，许多人希望在家中进行锻炼。然而，许多锻炼机械非常贵，而且要求用于使用和/或存放的专设区域或房间。出于这些原因，许多人不想拥有可锻炼若干不同肌肉的大锻炼机械。
大家庭健身机械的替代物包括自由重量器材，例如哑铃。哑铃具有比较便宜且易于使用的优点。然而，哑铃的一个缺点在于它们常是非常重的且由此如果使用者使她自身过度紧张或使用的技术差，可导致损伤。此外，每个哑铃提供了固定阻力量，所以使用者必须在重哑铃和轻哑铃之间进行切换，以改变阻力水平。另外，尽管存在有许多不同的哑铃锻炼，但各种锻炼要求的技术稍有不同。许多使用者将不会知道所有不同可能的锻炼，更不必说针对各种锻炼的恰当技术。由此，许多使用者立着一次又一次地做同样简单练习。这导致一些肌肉锻炼过度，而其它肌肉完全被忽视。
由此，需要这样一种家庭健身装置，所述家庭健身装置简单且使 用安全、比较便宜、不要求用于使用或存放的专设区域、利用可变阻力水平有效锻炼若干不同肌肉。下面公开的低冲击惯性锻炼装置的实施例满足这些需要。
发明内容
下面提供的简要概述目的是提供对所主张的主题的一些方面的基本理解。该概述不是广泛概览，且不意欲标识关键/重要部件，或详细记述所主张的主题的范围。它的目的是作为后面给出的具体实施方式的前奏以简单形式提供一些概念。
在所公开的实施例的一个方面，一种惯性锻炼装置具有：细长部件，带有相对的第一及第二端部；以及套筒，可滑动安装在所述细长部件上且设置在所述细长部件的所述第一端部和所述第二端部之间。第一弹性阻力部件交接在所述细长部件和所述套筒之间。使用者引起的使所述套筒沿所述细长部交替地朝所述第一及第二端部的韵律移动，导致所述第一及第二弹性部件随着所述细长部件的所述第一及第二端部相对所述套筒的摆动而交替地被压缩和伸展。
所述第一弹性阻力部件可安装在所述细长部件自身上。所述套筒可具有第一内肩，从而所述第一弹性阻力部件设置在所述套筒的所述第一内肩和所述细长部件的所述第一端部之间。所述套筒的所述第一内肩可为滑动支承座或形成为所述套筒的内孔的一部分。所述第一弹性阻力部件可为弹簧，例如与所述细长部件和所述套筒同轴地安装的螺旋弹簧。
所述套筒还可包括与所述第一内肩相对的第二内肩，而且所述锻炼装置还可包括第二弹性阻力部件，所述第二弹性阻力部件安装在所述细长部件上且设置在所述第二内肩和所述细长部的所述第二端部之间。如果这样，当所述第一弹性阻力部件伸展时，所述第二弹性阻力部件被压缩；而在当所述第一弹性阻力部件被压缩时，所述第二弹性阻力部件伸展。
所述锻炼装置还可包括：第一重物，连接于所述细长部件的所述 第一端部；以及第二重物，连接于所述细长部件的所述第二端部。柔性靴可连接于所述套筒和所述第一重物，所述柔性靴包围所述第一弹性阻力部件。所述柔性靴、所述第一重物、以及所述套筒一起可形成风箱，当所述第一弹性阻力部件响应使用者引起的所述套筒沿所述细长部件的韵律移动而被压缩时，所述风箱将通过所述风箱中的孔口排出空气。所述锻炼装置还可具有第二柔性靴，所述第二柔性靴连接于所述套筒和所述第二重物，所述第二柔性靴包围所述第二弹性阻力部件。所述细长部件的中间部分可具有外肩，从而所述第一弹性阻力部件设置在所述细长部件的所述外肩和所述套筒的所述第一内肩之间。
在所公开的实施例的另一方面，一种惯性锻炼装置，具有通过中心轴刚性连接在一起的第一及第二端质量块，所述第一及第二端质量块和所述中心轴共同地具有惯性。致动套筒可滑动地围绕所述中心轴安装，并具有带第一周肩的内孔。第一弹性阻力部件安装在所述致动套筒的所述内孔中且位于所述中心轴上、并设置在所述第一端质量块和所述第一周肩之间。所述第一及第二端质量块和所述中心轴相对所述致动套筒可在第一位置和第二位置之间滑动，在所述第一位置处所述第一弹性阻力部件在所述第一端质量块和所述第一周肩之间被压缩，而在所述第二位置处述第一弹性阻力部件伸展。响应所述惯性锻炼装置的使用者赋予所述致动套筒的交替韵律线性运动，所述第一及第二端质量块和所述中心轴的所述惯性使所述致动套筒相对所述第一及第二端质量块和所述中心轴摆动。
所述致动套筒的所述内孔还可包括第二周肩，而且所述惯性锻炼装置还可包括第二弹性阻力部件，所述第二弹性阻力部件安装所述致动套筒的所述内孔内并位于所述中心轴上、且设置在所述第二端质量块和所述第二周肩之间。如果这样，当所述第一及第二端质量块和所述中心轴处于所述第一位置时，所述第二弹性阻力部件伸展；而且，当所述第一及第二端质量块和所述中心轴处于所述第二位置时，所述第二弹性阻力部件在所述第二端质量块和所述第二周肩之间被压缩。
所述第一及第二端质量块可设置在所述致动套筒的所述内孔内， 且所述致动套筒的所述第一及第二周肩可为在所述致动套筒的所述内孔中的隆脊的相对面。
在本实施例的又一方面，一种惯性锻炼装置，具有：致动筒，具有相对第一及第二端和内孔。至少一个质量块可滑动地安装在所述致动筒的所述内孔中。第一及第二弹性阻力部件安装在所述致动筒的所述内孔内，并阻止所述至少一个质量朝所述致动筒的所述端部运动。所述至少一个质量块相对所述致动筒在使所述第一弹性阻力部件受压缩的第一位置和使所述第一弹性部件伸展的第二位置之间可滑动。响应所述惯性锻炼装置的使用者赋予所述致动筒的交替韵律线性运动，所述至少一个质量块的惯性使所述至少一个质量块相对所述致动套筒摆动。
所述惯性锻炼装置还可具有第二质量块，所述第二质量块通过中心轴刚性连接于所述至少一个质量块。所述致动筒的所述内孔可包括第一及第二周肩。如果这样，所述第一弹性阻力部件设置在所述第一周肩和所述至少一个质量块之间，而所述第二弹性阻力部件设置在所述第二周肩和所述第二质量块之间。所述至少一个质量块具有相对的第一及第二面，从而所述第一弹性阻力部件设置在所述至少一个质量块的所述第一面和所述致动筒的所述第一端之间，而所述第二弹性阻力部件设置在所述至少一个质量块的所述第二面和所述致动筒的所述第二端之间。
在另一实施例中，一种可调整锻炼装置，包括细长部件，所述细长部件带有相对的第一及第二端部和设置在所述相对的第一及第二端部之间的第一及第二螺纹部。所述第一螺纹部具有右旋螺纹，而所述第二螺纹部具有左旋螺纹。第一螺母与所述细长部件的所述第一螺纹部旋转接合。所述第一螺母包括至少一个径向凸缘。第二螺母与所述细长部件的所述第二螺纹部旋转接合，且所述第二螺母也包括至少一个径向凸缘。套筒可滑动安装在所述第一及第二螺母上。所述套筒具有内孔，所述内孔带有第一及第二支承座和至少一个纵向槽，所述至少一个纵向槽与所述第一螺母的至少一个径向凸缘和所述第二螺母的 至少一个径向凸缘可滑动地接合。第一弹性阻力部件交接在所述第一螺母和所述套筒的所述内孔的所述第一支承座之间。第二弹性阻力部件交接在所述第二螺母和所述套筒的所述内孔的所述第二支承座之间。使用者引起的使所述套筒沿所述细长部交替地朝所述相对的第一及第二端部的摆动移动，导致所述第一及第二弹性部件随着所述套筒相对所述第一及第二螺母和所述细长部件摆动而交替地被压缩和伸展。
所述锻炼装置可以是可调整的。例如，所述细长部件相对所述套筒在第一方向上的旋转，可使所述第一及第二螺母沿所述细长部件彼此背离地移动且压缩所述第一及第二弹性部件；而且其中，所述细长部件相对所述套筒在相对的第二方向上的旋转，可使所述第一及第二螺母沿所述细长部件朝着彼此移动且使所述第一及第二弹性部件扩展。
所述套筒的所述内孔的所述第一及第二支承座可为所述内孔的第一及第二内肩，且所述第一弹性阻力部件可为弹簧，所述弹簧可为与所述细长部件和所述套筒同轴地安装的螺旋弹簧。第一重物可连接于所述细长部件的所述第一端部，而第二重物可连接于所述细长部件的所述第二端部。所述套筒可包括包围所述第一重物的第一外部和包围所述第二重物的第二外部。
在又一实施例中，一种锻炼装置，包括细长部件，所述细长部件带有相对的第一及第二端部和设置在所述相对的第一及第二端部之间的第一及第二螺纹部。所述第一螺纹部具有右旋螺纹，而所述第二螺纹部具有左旋螺纹。第一螺母与所述细长部件的所述第一螺纹部旋转接合。所述第一螺母包括至少一个径向凸缘。第二螺母与所述细长部件的所述第二螺纹部旋转接合，且所述第二螺母也包括至少一个径向凸缘。套筒可滑动安装在所述第一及第二螺母上。所述套筒具有内孔，所述内孔带有第一及第二支承座和至少一个纵向槽，所述至少一个纵向槽与所述第一螺母的至少一个径向凸缘和所述第二螺母的至少一个径向凸缘可滑动地接合。第一弹性阻力部件交接在所述第一螺母和所 述细长部件的所述第一端部之间，而第二弹性阻力部件交接在所述第二螺母和所述细长部件的所述第二端部之间。使用者引起的使所述套筒沿所述细长部交替地朝所述相对的第一及第二端部的摆动运动，导致所述第一及第二弹性部件随着所述套筒相对所述第一及第二螺母和所述细长部件摆动而交替地被压缩和伸展。
所述锻炼装置可以是可调整的。例如，所述细长部件相对所述套筒在第一方向上的旋转，可使所述第一及第二螺母沿所述细长部件彼此背离地移动且压缩所述第一及第二弹性部件；而且，所述细长部件相对所述套筒在相对的第二方向上的旋转，可使所述第一及第二螺母沿所述细长部件朝着彼此移动且使所述第一及第二弹性部件扩展。使用者引起的使所述套筒沿所述细长部交替地朝所述第一及第二端部的摆动运动，导致所述第一及第二弹性部件随着所述套筒相对所述第一及第二螺母和所述细长部件摆动而交替地被压缩和伸展。
所述套筒的所述内孔的所述第一及第二支承座可为所述内孔的第一及第二内肩。所述第一弹性阻力部件可为弹簧、且可为与所述细长部件和所述套筒同轴地安装的螺旋弹簧。第一重物可连接于所述细长部件的所述第一端部，而第二重物可连接于所述细长部件的所述第二端部。所述套筒可包括包围所述第一重物的第一外部和包围所述第二重物的第二外部。
在再一实施例中，一种惯性锻炼装置，包括：细长中心轴，带有一对安装在所述细长中心轴的相对端上的柄。一对肩与相应的柄相邻地安装在所述细长中心轴上。一质量块可滑动地安装在所述细长中心轴上并位于所述一对肩之间。一对弹性阻力部件安装在所述细长中心轴上并位于所述质量块和相应肩之间。响应所述惯性锻炼装置的使用者赋予所述中心轴的交替韵律线性运动，所述质量块的惯性使所述质量块相对所述中心轴摆动。
为了实现前述和相关方面，针对下面的说明书和随附附图，在此说明了某些示范性方面。然而，这些方面代表各种可采用所主张的主题的原理的方式中的仅仅几个方式，且所主张的主题意欲包括所有这 些方面及其等同物。从结合附图时考虑的下面详细说明中，其他优点和新颖特征将变得清楚。
附图说明
图1是惯性锻炼装置一个实施例的立体图。
图2示出图1的在使用时的惯性锻炼装置。
图3是图1的惯性锻炼装置的分解图。
图4是图1的惯性锻炼装置的一端的剖视图，惯性锻炼装置带有与端质量块远离开的致动套筒。
图5是图1的惯性锻炼装置的一端的剖视图，惯性锻炼装置带有与端质量块相邻的致动套筒。
图6是惯性锻炼装置的替代实施例的局部剖视图。
图7是图6的惯性锻炼装置的剖视图，惯性锻炼装置带有与端质量块相邻的致动套筒。
图8是惯性锻炼装置的另一替代实施例的剖视图。
图9是图8的惯性锻炼装置的剖视图，其中弹性阻力部件中的一个被压缩。
图10是惯性锻炼装置的又一替代实施例的剖视图。
图11是图10的惯性锻炼装置的剖视图，其中弹性阻力部件中的一个被压缩。
图12是示出采用惯性锻炼装置和标准腹部仰卧起坐进行一侧到另一侧的锻炼期间总肌肉活动性对比的曲线图。
图13是示出采用惯性锻炼装置和标准哑铃在二头肌弯曲期间总肌肉活动性对比的曲线图。
图14是示出采用惯性锻炼装置三头肌重复和标准哑铃三头肌伸展期间总肌肉活动性对比的曲线图。
图15是示出为处于扩展中立构型的可调整惯性锻炼装置的一个实施例的剖视图。
图16是图15的可调整惯性锻炼装置的剖视图，可调整惯性锻炼装置示出为在套筒行进一端处于扩展构型。
图17是图15的可调整惯性锻炼装置的剖视图，可调整惯性锻炼装置示出为处于压缩的中立构型。
图18是图17的可调整惯性锻炼装置的剖视图，可调整惯性锻炼装置示出为处于套筒行进一端处的压缩构型。
图19是图15至图18的可调整惯性锻炼装置的柄、细长部件和可调整螺母的剖视图。
具体实施方式
在本公开实施例的一个方面，一种惯性锻炼装置，具有：细长部件，带相对第一及第二端部；以及套筒，可滑动连接于所述细长部件并设置在所述细长部件的所述第一及第二端部之间。第一弹性阻力部件交接在所述细长部件和所述套筒之间。使用者诱导的套筒沿所述细长部件交替朝所述相对第一及第二端部的韵律运动，引起所述第一弹性阻力部件随着所述细长部件的所述第一及第二端部相对所述套筒摆动交而替地被压缩和拉伸。
图1是示出惯性锻炼装置10的一个实施例的立体图。在该实施例中，锻炼装置10为一般哑铃形状，具有中间致动套筒12和可滑动连接于致动套筒12的相对端质量块14。柔性靴16延伸在致动套筒12和端质量块14之间，并用于掩藏功能上将致动套筒12连接于端质量块14的内部部件(下面讨论)。致动套筒12设置成使使用者能用一只或两只手或能用身体其他部分抓握或以其他方式保持惯性锻炼装置10。致动套筒12、端质量块14和柔性靴16的实际形状或轮廓可依据设计偏好来改变。由此，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可对惯性锻炼装置10的形状和外形做出修改或变化。例如，抓握部12可在尺寸或轮廓上更纤细或相对惯性锻炼装置10的纵轴18横向定向。类似地，惯性锻炼装置10不必成型为像哑铃一样，而可例如为直柱轴。
惯性锻炼装置10设计成提供致动套筒12相对端质量块14的有限独立运动。就是说，在操作时，使用者抓握或保持致动套筒12并主要沿纵轴18“振动”惯性锻炼装置10，如图2所示。因为端质量块14 未刚性固定于致动套筒12，而是相对致动套筒12可移动，所以端质量块14将与致动套筒12的运动不同步移动。换句话说，由于端质量块14的惯性，在使用者沿纵轴18在一个方向上快速移动致动套筒12之后，端质量块初始将趋于保持静止。最后，端质量块14在与致动套筒12的所述初始运动相同的方向上移动，但使用者随后沿纵轴18在相对方向上移动致动套筒12。由于端质量块14的惯性，端质量块将趋于保持在初始方向上的运动，甚至在使用者已沿所述相对方向快速移动致动套筒12之后。最后，端质量块14响应致动套筒12的所述第二次移动并开始沿相对方向运动。由此，使用者必须克服端质量块14的惯性，以沿纵轴18韵律地移动或摆动致动套筒12。这个与端质量块14惯性不断地较量，允许使用者强有力地锻炼用于使致动套筒12移动的肌肉，即使端质量块14的质量块比传统哑铃小得多。
图3示出了惯性锻炼装置10一端的分解图。惯性锻炼装置10优选大体对称，从而惯性锻炼装置10的另一端(未示出)在结构上基本相同。致动套筒12可滑动或可伸缩地安装在细长部件(例如中心轴20)上。由此，致动套筒12沿中心轴20自由地来回运动。为了支撑致动套筒12沿中心轴20的滑动运动，滑动支承座24压配到致动套筒12的内孔中。由此，在该实施例中，致动套筒12的所述内孔不直接接触中心轴20，而是通过滑动支承座24滑动支撑在中心轴20上。滑动支承座24包括为弹性阻力部件30的一端提供支撑的周凸缘或周肩25，在该实施例中，弹性阻力部件30为同轴安装在中心轴20上的螺旋弹簧。
端质量块14刚性连接于中心轴20，从而端质量块14不能相对中心轴20移动。端质量块14的主体(bulk)由夹在内帽51和外帽54之间的环形惯性质量块52来提供。外帽54包括容置中心轴20的管状突出部55。外帽54还包括一个或一个以上的片56，当组装端质量块14时，所述片56与内帽51中的开口64接合。最后，外帽54具有一个或一个以上的用于容置紧固件57的开口66。
支撑盘53安装在管状突出部55之上且包括一个或一个以上的螺 纹孔口60。支撑盘53用作至少两个目的。第一，支撑盘为弹性阻力部件30外端提供支撑面，从而弹性阻力部件30可在滑动支承座24和支撑盘53之间被压缩。第二，支撑盘53用于将端质量块14的各种构件夹紧在一起。支撑盘53设置在内帽51的周凸缘62上，从而当紧固件57通过外帽54的开口66插入并进入到支撑盘53的螺纹孔口60中时，支撑盘53将内帽51连同内帽和外帽之间的惯性质量块52一起夹紧于外帽54上。
紧固件58穿过外帽54中的管状突出部55，并与中心轴20端部中的开口接合，由此将端质量块14刚性固定于中心轴20。最后，端帽59压配到外帽54上，以隐藏紧固件57。当惯性质量块52的外表面可能与内帽51和外帽54的周边缘大体齐平、且端帽59可能与外帽54的外表面大体齐平时，能给端质量块14提供光滑且圆滑的外观。
还为惯性锻炼装置10添加审美要求的是在各端质量块14和致动套筒12的相应端之间延伸的柔性靴16。各端质量块14、柔性靴16和致动套筒12的端部一起共同地形成风箱。当致动套筒12朝端质量块14行进时，柔性靴16包围的空气被从一个或一个以上孔口中排出。该孔口可位于柔性靴16中或位于端质量块14的一部分中。由此形成的风箱不仅用于形成空气随致动套筒12相对中心轴20摆动而冲进和冲出所述孔口的与众不同的声音，而且用于部分缓冲在致动套筒12和各质量块14的端部之间的相应碰撞。换句话说，风箱防止致动套筒12的端部猛击到端质量块14中并产生刺耳且潜在有害的声音，而且改为使所述碰撞柔和并形成“喘息”或“嘘嘘”声。不仅柔性靴16的外观而且通过包含柔性靴16能实现的冲击空气声音是惯性锻炼装置10的审美学上令人愉悦的特征。另外，通过缓冲致动套筒12和端质量块14之间的相应碰撞，降低了惯性锻炼装置10上的磨损和断裂。
如图4和图5所示，惯性锻炼装置10的致动套筒12可在两个终端位置之间移动。在图4和图5所示的第一终端位置，致动套筒12处于它相距第一端质量块14a最大距离处，且第一弹性阻力部件30a伸展。在所述第一终端位置处，致动套筒12也处于它相距第二端质量 块14b最小距离处，且第二弹性阻力部件30b在第二滑动支承座24b和第二支撑盘53b之间被完全压缩。
在第二终端位置处，致动套筒12处于它相距第一端质量块14a最小距离处，且第一弹性阻力部件30a在第一滑动支承座24a和第一支撑盘53a之间被完全压缩。同时，致动套筒12处于它相距第二端质量块14b最大距离处，且第二弹性阻力部件30b伸展。由此，致动套筒12的第一及第二终端位置只是彼此相反：当致动套筒12最接近第一端质量块14a时(即第二终端位置)，第一弹性阻力部件30a受压缩而第二弹性阻力部件30b伸展；而当致动套筒12最接近第二端质量块14b时(即第一终端位置)，第二弹性阻力部件30b受压缩而第一弹性阻力部件30a伸展。致动套筒12可沿中心轴20在这些第一及第二终端位置之间滑动。
尽管弹性阻力部件30示出为在滑动支承座24和支撑盘53之间受压缩，但是可采用各种替代设计。例如，可全部取消滑动支承座24，从而弹性阻力部件30由致动套筒12中的肩13来支撑。该肩13为致动套筒12的直径比弹性阻力部件30小的内孔的区域，从而弹性阻力部件30接触肩13并由此阻止致动套筒12朝端质量块14移动。可替代地，滑动支承座24可与致动套筒12一体形成。另外，可取消支撑盘53，从而弹性阻力部件30压靠在外帽54上。可替代地，支撑盘53可由一体形成或以其他方式连接于中心轴20端部的凸缘来替代。
惯性锻炼装置的另一实施例示出在图6和图7中。在该实施例中，惯性锻炼装置100包括可滑动安装在中心轴120上的致动套筒112。端质量块114a和114b刚性固定于中心轴120的端部，从而致动套筒112可相对中心轴120和端质量块114a及114b滑动。弹性阻力部件130a及130b在致动套筒112的内孔115内安装在中心轴120上。致动套筒112的内孔115包括与弹性阻力部件130端部接触的第一及第二周肩113。第一及第二周肩113可为在内孔115上形成的一个隆脊111的相对面，但是也可为在内孔115上形成的两个分离的隆脊或突出部。在图6中，致动套筒112示出为处于它的居中于端质量块114a 和114b之间的中立位置。
滑动支承座124a及124b安装在中心轴120上并沿中心轴120支撑致动套筒112的滑动或伸缩移动。滑动支承座124a及124b牢固地固定于中心轴120，从而当使用者使用惯性锻炼装置100时，致动套筒112相对滑动支承座124a及124b移动。由此，致动套筒112包括位于内孔115两端的室117，以当致动套筒112沿中心轴120来回滑动时容纳滑动支承座124a及124b。由此，当使用者使致动套筒112远离端质量块114a并朝端质量块114b滑动时，第二弹性阻力部件130b在第二周肩113b和第二滑动支承座124b之间被压缩，由此，阻止致动套筒112运动。当致动套筒112抵达它朝端质量块114b行进的末端时，如图7所示，可看到，滑动支承座124b随后处于室117的内端。类似地，当使用者使致动套筒112运动反向从而致动套筒朝端质量块114a滑动时，第一弹性阻力部件130a在第一周肩113a和第一滑动支承座124a之间被压缩，由此阻止致动套筒112的这种运动。
惯性锻炼装置100可选择地包括在端质量块114a及114b和致动套筒112的各自相应端之间延伸的柔性靴116。端质量块114a和114b、柔性靴116和致动套筒112端部共同一起形成风箱。该风箱的功能和特征与参照前述公开的上述讨论的风箱类似。当致动套筒112相对中心轴120和端质量块114a及114b摆动时，柔性靴116包围的空气排入和排出于所述风箱的孔口。由此形成的风箱不仅用于形成冲出所述孔口的与众不同的声音，而且部分缓冲致动套筒112和端质量块114的端部之间的相应碰撞。
应理解的是，惯性锻炼装置的其它实施例不必为传统哑铃形状。例如，如图8和图9所示，惯性锻炼装置200为柱形形状。致动套筒或柱筒212为具有至少一个居中隆脊211的中空柱体，所述至少一个居中隆脊211形成第一及第二周肩213。中心轴220将端质量块214彼此刚性连接。端质量块214滑动包含在致动套筒212内，从而端质量块214和中心轴220可在致动套筒212内以从一侧到另一侧的伸缩运动方式移动。然而，该运动受到第一及第二弹性阻力部件230的阻 止，第一及第二弹性阻力部件230安装在致动套筒212内且位于中心轴220上。各弹性阻力部件的内端支靠在周肩213上。
由此，当使用者使致动套筒沿它的纵轴218在一个方向上移动时，端质量块214和中心轴220的惯性将使弹性阻力部件230在周肩213和端质量块214之间被压缩。换句话说，当使用者使致动套筒212沿它的纵轴218迅速加速时，端质量块214和中心轴220的惯性将初始使端质量块相对致动套筒212保持静止。致动套筒212和端质量块214之间的这个相对运动导致弹性阻力部件230中的一个被压缩。当使用者使致动套筒212沿它的纵轴218摆动时，各弹性阻力部件轮流交替被压缩。图8示出了处于静止时的惯性锻炼装置200；而图9示出的惯性锻炼装置200是，在使用者已使惯性锻炼装置200沿它的纵轴218快速移动之后，弹性阻力装置230中的一个被压缩。尽管在这些图中未示出，但是致动套筒212的外表面可包括有助于防止惯性锻炼装置200在使用者手中滑动的抓握特征，例如凹痕或凸起。
应理解的是，在图8和图9示出的实施例中，致动套筒212可在一端或两端为敞口端。如果这样，当端质量块214在致动套筒212内摆动时，端质量块214可部分突出于致动套筒212的所述敞口端。
另一筒形惯性锻炼装置示出在图10和图11中。惯性锻炼装置300包括也为中空柱体的致动套筒或柱筒312，该中空柱体具有形成第一及第二周肩313的居中隆脊311。然而，在该实施例中，可全部取消居中隆脊311和周肩313，因为它们不像前述实施例而无需用于支靠弹性阻力部件330。端质量块314滑动包含在致动套筒312内，从而端质量块314和中心轴320可在致动套筒312内以从一侧到另一侧的伸缩运动方式运动。然而，该运动受到第一及第二弹性阻力部件330的阻止，第一及第二弹性阻力部件330安装在致动套筒312内并设置在端质量块314和致动套筒312端部之间。
由此，当使用者使致动套筒沿它的纵轴318在一个方向上快速移动时，端质量块314和中心轴320的惯性将使弹性阻力部件330在致动套筒312端部和端质量块314外表面之间被压缩。换句话说，当使 用者使致动套筒312沿它的纵轴318快速加速时，端质量块314和中心轴320的惯性将初始使它们相对致动套筒312保持静止。致动套筒312和端质量块314之间的这种相对运动导致弹性阻力部件330中的一个被压缩。当使用者使致动套筒312沿它的纵轴318摆动时，各弹性阻力部件330轮流交替被压缩。图10示出了处于静止的惯性锻炼装置300；而图11示出的惯性锻炼装置300是，在使用者已使惯性锻炼装置300沿它的纵轴318快速移动之后，弹性阻力部件330中的一个被压缩。尽管在这些图中未示出，但是致动套筒312的外表面可包括有助于防止惯性锻炼装置300在使用者手中滑动的抓握特征，例如凹痕或凸起。
该实施例的变型为采用单个惯性部件(即质量块)而不是采用两个彼此刚性连接的端质量块。例如，端质量块314和中心轴320可全部由非常像活塞一样地滑动设置在致动套筒312中的单个柱形质量块或棒来替代。当使用者使致动套筒312沿它的纵轴318摆动时，所述棒在弹性阻力部件外表面和致动套筒312之间交替地压缩各弹性阻力部件330。
尽管上述公开的实施例大体成形为像哑铃或柱体，但是所述惯性锻炼装置的精确形状不是关键。例如，致动套筒和/或端质量块的横截面可以甚至不是圆形，而且可为多边形，例如六边形。此外，所述惯性锻炼装置可以为做成大范围的各种尺寸，包括仅供一只手使用的小尺寸，或者供两只手使用的大尺寸。例如，所述惯性锻炼装置可以长约12英寸外径1.5英寸的致动套筒和直径3.5英寸厚1.5英寸的端质量块。致动套筒相对中心轴的总纵向行程可以大约为1.75英寸，或者为惯性锻炼装置总长度的约15％。这些尺寸仅是惯性锻炼装置的可能尺寸中的一个实例，且在任何方式下不应视为限制。
用于制造惯性锻炼装置的材料同样不是关键。致动套筒可为塑料，而中心轴可为金属，但是可采用任意的材料。端质量块一般包括金属惯性质量块，仅来增加所述装置的惯性；但是针对所述惯性质量块，可采用任何比较密的材料。弹性阻力部件可为金属或弹性体弹簧或衬 垫。弹性阻力部件的弹性常数不是关键，但依赖于所采用的端质量块的质量块。例如，对于2.5磅的端质量块，弹性阻力部件的弹性常数可大约为10磅/英寸。
在此公开的惯性锻炼装置的主要优点之一在于，使用者可不需采用重的重量来强有力地锻炼肌肉。所采用的端质量块各可以小到一或两磅，但是通过使所述装置沿它的纵轴快速摆动，使用者不断地与端质量块的惯性和弹性阻力部件的阻力进行较量。此外，惯性锻炼装置可用于一次锻炼比采用标准压力可能获得锻炼的更多的肌肉。例如，使用者使惯性锻炼装置沿它的纵轴并基本平行于使用者的肩部摆动，将同时锻炼臂、肩、胸、腹中的肌肉。
惯性锻炼装置的另一实施例示出在图15至图19中。可调整惯性锻炼装置400在大多数方面与图6所示的惯性锻炼装置100基本相同。另外，应理解的是，惯性锻炼装置10或惯性锻炼装置100的任意特征可结合到可调整惯性锻炼装置400中。例如，端质量块的构型(图3最佳所示)可结合到可调整锻炼装置400中。可调整惯性锻炼装置400与惯性锻炼装10及100之间的主要差异在于，可调整惯性锻炼装置400允许使用者改变弹性阻力部件430提供的阻力量。
图15和图16示出了第一扩展构型的可调整惯性锻炼装置。通过“扩展构型”，意味着当惯性锻炼装置处于中立或静止时(即当致动套筒412处于中间且未被强迫到一侧，如图15所示)，弹性阻力部件430处于它们的最大可能长度。由于螺旋安装在细长部件(即中心轴420，致动套筒412滑动安装在所述细长部件上)上的调整螺母424，可形成该装置构型。中心轴420包括两个与各自调整螺母424螺纹接合的螺纹部421。第一调整螺母424A与包括右旋螺纹的第一螺纹部421A螺纹接合。第二调整螺母424B与包括左旋螺纹的第二螺纹部421B螺纹接合。应指出的是，由于第一及第二螺纹部421A及421B的相对旋向螺纹，给定的螺母当在螺纹部421A及421B上以相同方向旋转时将沿相对方向行进。
为了更好地理解调整螺母424、中心轴420和致动套筒412之间 的关系，观察示出在图19中的一个调整螺母424的横向横截面将是有帮助的。调整螺母424螺纹接合于中心轴420。调整螺母424包括至少一个径向背离调整螺母424表面延伸的径向凸缘425。与惯性锻炼装置10及100的构型类似，致动套筒412可滑动地安装在调整螺母424和中心轴420上。然而，在该实施例中，致动套筒412具有包括至少一个纵向槽427的内孔。在图19所示的实施例中，调整螺母424具有两个径向凸缘425，且致动套筒412具有两个纵向槽，各纵向槽与径向凸缘425中的一个径向凸缘滑动接合。由此可看到，径向凸缘425与纵向槽427的接合要求调整螺母424和致动套筒412一致旋转。换句话说，如果致动套筒412相对中心轴420旋转，则调整螺母424被迫与致动套筒412一起一致旋转，因为纵向槽427将旋转力施加到径向凸缘425上。
返回图16，可看到，相对图15，致动套筒412已沿中心轴420被移动，由此将弹性阻力部件424B压缩。致动套筒412沿中心轴420的这种位移基本与上述参照惯性锻炼装置100所述的情形相同。当使用者使致动套筒412远离端质量块414A而朝端质量块414B滑动时，第二弹性阻力部件430B在周肩413和第二调整螺母424B之间被压缩，由此阻止致动套筒412运动。同样，当使用者使致动套筒412的运动反向时，从而致动套筒朝端质量块414A滑动，第一弹性阻力部件430A在周肩413和第一调整螺母424A之间被压缩，由此阻止致动套筒412的这种运动。通过使致动套筒412沿中心轴420交替朝第一端质量块414A和第二端质量块414B韵律滑动，使用者必须不断地克服端质量块414的惯性和弹性阻力部件430的阻力。
然而，在该实施例中，通过对调整螺栓424的位置进行调整，可使锻炼难度加大。为了进行这种调整，使用者抓住致动套筒412和端质量块414(所述端质量块刚性连接于中心轴420)中的一个端质量块，并随后使这两个相对旋转。如上所解释的，由于径向凸缘425与纵向槽427接合，调整螺母424必须与致动套筒412一致旋转。由此，随着使用者使致动套筒412相对端质量块414和中心轴420旋转，调整 螺母424将沿中心轴420的它们相应的螺纹部朝向彼此行进。随着调整螺母424朝彼此移动，弹性阻力部件430在调整螺母424和内周肩413之间被压缩，如图17所示。图17中的可调整惯性锻炼装置400A与图15中的调整惯性锻炼装置400的比较是说明性的。可看到，弹性阻力部件430在可调整惯性锻炼装置400中比弹性阻力部件在可调整惯性锻炼装置400A中长，尽管两个装置400和400A均示出为处于静止。
由此，可调整惯性锻炼装置400为使用者提供了可变阻力量。依据胡克定律，压缩弹簧所需的力与弹簧的弹性常数乘以弹簧距离中立的位移成正比(F＝kx)。因为弹性阻力部件430在可调整惯性锻炼装置400A的构型中静止时要比它们在可调整惯性锻炼装置400的构型中压缩得更多(从中立位移更多)，所以与启动致动套筒412在可调整锻炼装置400中的韵律摆动相比，使用者需要使用更多的力来启动致动套筒412在可调整锻炼装置400A中的韵律摆动。另外，可看到，在可调整惯性锻炼装置400A的构型中，致动套筒412沿中心轴420的总行进长度要比其在可调整惯性锻炼装置400的构型中更短，因为弹性阻力部件430将在内周肩413和调整螺母424之间被完全压缩到更短距离(对比图16和图18)。这意味着除了克服由于弹性阻力部件430在可调整锻炼装置400A中已被压缩更多而导致的增加的初始阻力之外，由于致动套筒412沿中心轴420的更短的总行进长度，使用者也必须更快地摆动致动套筒412。
应注意的是，尽管图15至图18示出设置在调整螺母424和内周肩413之间的弹性阻力部件430，但是还可考虑的是，弹性阻力部件430可以与构型锻炼装置10构型类型的方式设置在调整螺母424和端质量块414之间。在这种构型中，为了增加弹性阻力部件430提供的初始阻力，使用者使致动套筒412相对中心轴420旋转，从而相反地使调整螺母424彼此远离地行进，从而弹性阻力部件430在静止时被压缩得更多。在任一构型中，使用者可通过使致动套筒412相对中心轴420旋转来改变阻力，直到在静止时调整螺母424压缩弹性阻力部 件430到使用者针对特定赛前练习所需的精确量。
惯性锻炼装置的另一实施例示出在图20中。惯性锻炼装置500包括一对安装在细长中心轴520相对端上的柄502。在柄502之间滑动安装在中心轴520上的是质量块514。质量块514在肩513之间可滑动，肩513与柄502相邻地安装在中心轴520上。肩513可与柄502一体形成，或者可以为安装在中心轴520上的分离的构件。阻止质量块514沿中心轴520滑动运动的是弹性阻力部件530。弹性阻力部件530可为安装在中心轴520上的柱形螺旋弹簧。
为了使用惯性锻炼装置500，使用者每只手中抓住一个柄502，并开始沿中心轴520的纵轴在交替方向上使惯性锻炼装置500快速移动。这种快速交替移动使质量块514开始在肩513之间来回摆动，同时质量块514的运动受到弹性阻力部件530的阻止。由此，为了使用惯性锻炼装置500，使用者必须克服质量块514的惯性和弹性阻力部件530的阻力。在一些实施例中，柄502和/或肩513可螺纹安装在中心轴520上，从而它们可朝向或背离中心轴520的中心移动。可看到，柄502和/或肩513的这种移动会具有增加或减少质量块514的总行进长度和弹性阻力部件530的总压缩距离的效果。换句话说，在一些实施例中，惯性锻炼装置500可提供可调整的阻力。
还应注意的是，在前述实施例中的任一实施例中，弹性阻力部件可为遵守胡克定律的柱形螺旋弹簧，即压缩弹簧所需的力直接与弹簧被压缩的距离成比例。尽管这不应作为对所公开的实施例的限制，但是与其他可能的弹性阻力部件(例如锥形弹簧，其不必要求压缩力直接与压缩距离成比例)不同。通过采用遵守胡克定律的柱形螺旋弹簧，致动套筒相对端质量块的韵律摆动特性得以改善。但是，在采用锥形弹簧的情况下，压缩弹簧所需的力的量可能不与弹簧被压缩的距离成比例(由此使摆动韵律差且更不稳定)；采用柱形螺旋弹性，力与压缩成比例，由此使摆动能更具韵律。
实例
在研究20位受试者(12位男性，8为女性)中，证实所公开的惯 性锻炼装置的益处。受试者的平均年龄为25.6岁(标准偏差＝4.1岁)，同时最小的为21岁、最大的为31岁。所有受试者相对健康且相对结实。多数参与一些形式的心血管锻炼项目和/或力量训练项目。
受试者被给予低冲击惯性锻炼装置(下文为“振动铃”或“SW”)的可视显示。另外，受试者被给予约5-10分钟的采用SW的练习时间，以确保合适地定位所述装置并确保在所述装置的运动范围内具有足够的舒适性。一旦采用SW变得舒适，则受试者在下列肌肉部位上安装肌动电流图(EMG)电极：外斜肌(腹部)、胸大肌(胸部)、中三角肌(肩部)、肱二头肌(上臂，前面)、上斜方肌和中斜方肌(肩胛带)、胸竖脊肌(背部)、以及中三头肌(上臂，后面)。接地电极置于髂前上棘上。所有的EMG电极置于身体右侧上。
受试者采用SW和哑铃、以及进行标准仰卧起坐和俯卧撑例程完成12种不同锻炼例程。所述例程包括以下：
1.SW二头肌振动
2.SW二头肌完整重复
3.SW三头肌振动
4.SW三头肌完整重复(full repetition)
5.SW推拉
6.SW一侧到另一侧扭腰
7.亚铃二头肌弯曲
8.哑铃三头肌伸展
9.哑铃单臂划(屈向)
10.哑铃站立侧扩胸
11.标准地板仰卧起坐
12.标准俯卧撑
所有哑铃动作在六秒一次的均匀步调下进行。通过采用每三秒提供一可听得到簧音的听觉节拍器来保持所述步调。受试者在所述簧音下指示改变方向，并保持稳定的流畅运动。针对哑铃例程和仰卧起坐及俯卧撑例程中的每个例程，受试者完成大约五次。在例程之间提供 60秒休息。对于1、3、5和6号例程，SW例程进行了约6秒。对于2号和4号例程(采用SW完整重复)，受试者完成两次完整重复。
针对十二个锻炼例程中的每一个例程，基于单次完整重复并基于所有八个肌肉求和，估计EMG的总面积(其为肌肉功的估计值)。所述面积是基于所建立的六秒时间，来完成针对每个标准锻炼的完整重复。对于SW锻炼，建立同样的时间归一化。
与标准锻炼中的任一项锻炼相比(即哑铃锻炼、仰卧起坐锻炼、俯卧撑锻炼)相比，所有SW例程产生的功(EMG面积)明显更多。
表1给出了针对十二个锻炼例程中的每个例程的EMG平均面积。该面积为所有测试肌肉的求和。例如，针对哑铃弯曲(DB弯曲)的总面积为1209.02微伏-秒(μv·s)，且针对摆动铃二头肌弯曲(SW二头肌弯曲)的单次重复的总面积为5004.54μv·s。与标准哑铃弯曲相比，SW结果为总肌肉功值(所有肌肉求和)的四倍以上。
表1针对十二个锻炼条件下的每一个条件在所有八个肌肉上求和的平均值(μv·s)和标准偏差。
| 例程 | 平均值(μv·s) | 标准偏差 | N |
| DB弯曲 | 1209.0167 | 368.99781 | 17 |
| DB三头肌屈接 | 1214.9500 | 138.68263 | 18 |
| DB侧扩胸 | 1840.5500 | 187.83938 | 18 |
| DB单臂划 | 964.0500 | 156.60903 | 19 |
| SW二头肌不动 | 3302.2430 | 535.94178 | 20 |
| SW三头肌不动 | 2982.5200 | 258.56921 | 17 |
| SW一侧到一侧扭腰 | 3204.3825 | 383.55000 | 20 |
| SW推拉 | 2701.9900 | 505.21213 | 16 |
| SW二头肌弯曲 | 5004.5400 | 789.64885 | 17 |
| SW三头肌屈接 | 4307.6040 | 602.73946 | 20 |
| 仰卧起坐 | 440.6333 | 106.18907 | 15 |
| 俯卧撑 | 1403.0667 | 429.34959 | 18 |
| 总和 | 2377.4581 | 322.8090 | 205 |
不管所述锻炼例程如何，当与标准锻炼(p＜0.05)相比时，针对每个肌肉，SW例程一致地产生更显著大的运动单元征召(motor unit recruitment)(EMG)和功(面积)。
图12示出了在采用惯性锻炼装置和标准腹肌仰卧起坐的一侧到另一侧锻炼期间总肌肉活动性对比。针对所有肌肉的平均EMG读数，对于惯性锻炼装置一侧到另一侧扭腰为1120μv，而对于腹肌仰卧起坐为178μv。
图13示出了采用惯性锻炼装置和采用标准哑铃进行二头肌弯曲期间的总肌肉活动性对比。针对所有肌肉的平均EMG读数，对于惯性锻炼装置的二头肌弯曲为1167μv，而对于标准哑铃二头肌弯曲为933μv。
图14示出了采用惯性锻炼装置和采用标准哑铃进行三头肌重复(repetition)期间的总肌肉活动性对比。针对所有肌肉的平均EMG读数，对于惯性锻炼装置的三头肌重复为1123μv，而对于标准哑铃三头肌伸展为388μv。
由此，可清楚地看到，所述惯性锻炼装置与这些标准哑铃锻炼相比有了显著地提高。在每个例程中，不仅更多的肌肉得到锻炼，而且那些肌肉具有更高的活动性。
上面已说明的包括一个或一个以上实施例的实例。当然，针对说明前述实施例的目的，不可能说明构件或方法的每一个可想到的组合，但是本领域技术人员可认识到，各种实施例的许多进一步的组合和排列是可行的。由此，已说明的实施例意欲包括所有这些落入随附权利要求的精神和范围内的改变、修改和变型。此外，术语“包含”在详细说明书或权利要求书中使用为达到这样的程度，以致这种术语意欲是以与术语“包括”类似的开放性的，因为当采用时“包括”解释为权利要求中的过渡词。
Claims (10)
1.一种锻炼装置，包括：
细长部件，其具有相对的第一端部及第二端部和设置在相对的所述第一端部及第二端部之间的第一纵向掣子及第二纵向掣子；
套筒，其滑动安装在所述细长部件上并处于所述第一端部和所述第二端部之间，所述套筒包括内孔，所述内孔带有相对的第一螺纹部及第二螺纹部，所述第一螺纹部具有右旋螺纹而所述第二螺纹部具有左旋螺纹；
外螺纹第一螺母，其螺纹接合于所述套筒的所述内孔的所述第一螺纹部，所述第一螺母包括与所述第一纵向掣子滑动接合的至少一个径向锁；
外螺纹第二螺母，其螺纹接合于所述套筒的所述内孔的所述第二螺纹部，所述第二螺母包括与所述第二纵向掣子滑动接合的至少一个径向锁；
第一弹性阻力部件，其交接在所述第一螺母和所述细长部件的所述第一端部之间；以及
第二弹性阻力部件，其交接在所述第二螺母和所述细长部件的所述第二端部之间。
2.如权利要求1所述的锻炼装置，其中，所述细长部件相对所述套筒在第一方向上的旋转使所述第一螺母及第二螺母沿所述套筒的所述内孔彼此背离地移动并且压缩所述第一弹性部件及第二弹性部件；并且，所述细长部件相对所述套筒在相对的第二方向上的旋转使所述第一螺母及第二螺母沿所述套筒的所述内孔朝着彼此移动并且使所述第一弹性阻力部件及第二弹性阻力部件扩展。
3.如权利要求1所述的锻炼装置，其中，使用者引起的使所述套筒沿所述细长部件交替地朝相对的所述第一端部及第二端部的摆动运动，导致所述第一弹性阻力部件及第二弹性阻力部件随着所述套筒相对所述第一螺母及第二螺母和所述细长部件摆动而交替地压缩和伸展。
4.如权利要求1所述的锻炼装置，其中，所述套筒的所述内孔的第一支承座及第二支承座为所述内孔的第一内肩及第二内肩。
5.如权利要求1所述的锻炼装置，其中，所述第一弹性阻力部件及第二弹性阻力部件为弹簧。
6.如权利要求5所述的锻炼装置，其中，所述第一弹性阻力部件及第二弹性阻力部件为与所述细长部件和所述套筒同轴地安装的螺旋弹簧。
7.如权利要求1所述的锻炼装置，还包括：
第一重物，其连接于所述细长部件的所述第一端部；以及
第二重物，其连接于所述细长部件的所述第二端部。
8.如权利要求7所述的锻炼装置，其中，所述套筒还包括：
第一外部，其包围所述第一重物；以及
第二外部，其包围所述第二重物。
9.如权利要求1所述的锻炼装置，其中，所述套筒的所述内孔的所述第一纵向掣子及第二纵向掣子为位于所述内孔中的槽。
10.如权利要求1所述的锻炼装置，其中，所述套筒的所述内孔的所述第一纵向掣子及第二纵向掣子为位于所述内孔中的肋。
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