CN103533992B - 改进的运动器械 - Google Patents

Abstract

一种肌肉阻力器械，包括：框架；至少一个阻力；以及活动部分。该活动部分与阻力结合，其中该活动部分的第一部件通过连接件被连接至框架，由此能被暂时移位，该活动部分的第二部件通过第二连接件被连接至该活动部分的第一部件，由此能被暂时移位。该活动部分的第一和第二部件可以成角度方式和/或线性方式彼此相对地独立运动。

Description

改进的运动器械

技术领域

本发明涉及改进的运动器械。

背景技术

一些现有的运动器械所存在的一个问题是，几乎没有在运动练习的整个活动范围内对作用于关节的负荷和/或方向进行控制。

例如不基于凸轮的固定重量器械、自由重量和绳索器械能锻炼多个关节，但只能提供在特定方向上是固定的负荷，该方向由重力方向、绳索方向和/或器械运动方向限定；负荷方向不会随使用者的运动而调整。因此，比如当使用者活动他们的肢体时，负荷一开始可能垂直于动作方向作用，但在运动过程中负荷以一定角度偏离垂直方向作用。

结果，这个或每个关节不是满负荷的，从而减弱了运动效果。此外，因为使用者的关节不受绳索器械和自由重量器械的支撑，故使用者尤其在疲惫时候可能会用不良姿势进行运动，这可能会损伤关节和/或肌肉。

基于凸轮的器械如由Nautilus制造的器械在关节的整个活动范围内使用由凸轮施加在关节上的转动负荷对关节均匀加载。这样的器械已经存在有一段时间了。这样的器械的缺点是，它们局限于在一个方向上锻炼一个关节；仅有单个关节得到锻炼，而不能多关节锻炼。

William Kurt Edeker的US7645216B2公开了包括多个枢转部件的运动器械，该枢转部件包括彼此关联的多个凸轮装置，这些凸轮装置允许进行多关节锻炼。这些器械的一个缺点是，它们仅在单个活动平面和/或运动路径上操作。该器械的另一缺点是，由于多个凸轮装置关联，故发生枢转以锻炼关节的部件也从属关联，从而一个部件的运动会引起或从属于另一个部件的运动。由于从属关联，器械在每个关节上的作用受到限制，因为较大的肌肉群可以抵偿较小的肌肉群，故锻炼效果减弱。此外，这样的锻炼不能在至少一个关节的整个运动范围提供负荷。

W02008009949(Al)公开了用于加强使用者颈椎的肌肉完善器械。但是，该器械的运动局限于仅允许锻炼背部和颈部。

发明内容

因此，本发明涉及肌肉阻力器械，包括：框架；至少一个阻力；和活动部分，该活动部分在沿其长度的至少一个位置被结合至这个阻力或每个阻力，其中，活动部分的第一部件通过连接件被连接至框架以便能被暂时移位，活动部分的第二部件通过第二连接件被连接至活动部分的第一部件以便能被暂时移位，其中活动部分的第一部件和第二部件能以成角度和/或线性方式彼此相对独立运动。

因为所述可动部件能独立运动，故运动器械在活动部分暂时移位的过程中可锻炼两个以上的肌肉群，移位可以是同一关节的两种运动或两个不同关节的运动。通过在两个方向或平面上锻炼一个或多个关节，用到了更多的肌肉群，由此锻炼了控制多轴运动的肌肉和协助多于一个关节的运动的多关节肌肉。

阻力在第一部件和第二部件中的每一个部件独立运动时被接入。因此，如果第一部件相对于第二部件保持在固定位置，那么第二部件的运动结合该阻力。同样，如果第二部件相对于第一部件保持在固定位置，那么第一部件的运动受到该阻力。因此，虽然每个部件无需使另一个部件运动即可运动，但阻力一直被施加于正在运动的部件。因而，使用者在使用器械时将一直感受到阻力，而不会遇到不受阻力的被动型可动部件。此外，所述部件不是造成一个部件的运动会导致另一部件的明确而可预测的运动的从属关联的。

该器械提供用于锻炼身体的至少一个关节的半约束功能环境。由于运动受助性质，故可以维持良好的姿势，而不会将运动限制于单个关节和/或运动平面。

该器械允许两个部件独立运动，由此通过在两个关节上施加扭矩而在整个运动范围内使每个关节均完全受力，以对现有技术做出改进。

对于至少其中一个连接件，优选发生直线运动，而不是旋转运动或者同时还有旋转运动。对于想获得同时包括直线运动和旋转运动的摆动，这是有益的。

使用本器械来形成独立运动的凸轮。就是说，凸轮沿由第一可动部件确定的路径运动，并且因为凸轮位置相对框架发生改变，故第二可动部件具有一系列其可运动经过的路径，而不是单一的预定路径。绳索张力抵抗凸轮的平移运动。凸轮轴线在活动范围内运动，而不是保持在固定的空间位置上。因为两个部件是独立联接的，故与所述两个部件从属关联的情形相比，使用者进行的整体锻炼可更加接近其自然运动。

在此，第二活动部分的端点在其全部活动范围内沿至少两条弧形路径，该弧形路径有不同的半径。第一可动部件的位移形成第一弧形，第二可动部件的位移形成第二弧形。由于第一和第二部件各自长度的差异，故所产生的曲率半径将是不同的。

活动部分的至少一部分最好能多向运动。这可以是在单个平面内的两个方向上运动，或者是在两个不同平面内运动。例如两个运动均呈弧形但有不同的半径。或者，该运动可以先是直线且然后是弧形的，反之亦然。

活动部分和所述至少一个阻力之间的连接最好包括至少一个凸轮。通过在活动部分和阻力之间的连接设置凸轮，使用者为克服阻力所需的力矩可以改变，以使力矩在活动部分的整个活动范围内根据预定的数额保持恒定或发生改变。可通过这样的方式实现将转矩作用同时加载于两个关节(连接件)，即借由位于第二连接件处的凸轮施加力矩并借由围绕第一连接件发生作用的绳索中的张力加载第一连接件。这尤其有利于控制横跨两个关节的运动的双关节肌肉，如二头肌、三头肌、四头肌、腿筋、小腿等。

凸轮有利地被布置成大致邻近活动部分的第二连接件。凸轮可方便地布置在第一和第二可动部件之间的连接件处，并且相对容易以这样的形式构造。特别有利的是，作用于第一部件的力矩比作用于第二部件的大。

优选地，所述一个或多个凸轮的整体效果是，在活动部分的整个活动范围内，为克服至少一个阻力所需要的作用力是可变的。通过改变为克服所述至少一个阻力所需要的力，该器械能被调节成最佳地锻炼选中的肌肉群。例如优选在活动范围的第一部分的肌肉锻炼比在该活动范围的后续部分多。通过结合多向活动部分使用凸轮，可获得这样的运动路径。通过改变凸轮的半径和轮廓，能调节第二部件的力矩。通过改变凸轮连接至第一连接件的位置，第一部件的力矩可被调节。

在一种结构中，凸轮以凸轮轴线相对于连接件轴线错开的位置连接至第一可动部件，并且凸轮通过绳索与第二可动部件连接。与将凸轮布置在第一和第二部件之间的连接件处或沿第二可动部件(这本身也是优选的)布置凸轮相比，沿第一可动部件布置凸轮，为克服阻力所需要的力矩或线性力可被调节。

在一个实施例中，第一连接件和第二连接件允许朝大体相同的方向运动，从而允许活动部分的第一和第二部件在单个平面内运动。这样的结构可用于锻炼手臂以使肩部和二头肌都能在单个平面内被用到，例如耸肩和弯曲二头肌这样的运动。

在替代的配置中，第一连接件和第二连接件被对齐以允许活动部分的第一部件在选自包括矢状面、冠状面以及横断面的组的一平面内运动并允许活动部分的第二部件在选自同一组的不同平面内运动。这样的结构允许多面运动，从而在两个可能垂直的平面内锻炼使用者身体的一个或多个关节。这使人们可更接近于重现体育运动和多轴关节运动过程中自发的运动，从而可提供支撑和引导。这对损伤恢复特别有用。

优选在使用中，该器械对使用者身体的第一关节的合拢提供阻力并对使用者身体的第二关节的展开和弯曲提供阻力。或者，在使用中，该器械对使用者身体的第一关节的合拢提供阻力并对使用者身体的同一关节或第二关节的转动提供阻力。在锻炼用于特定运动或活动的肌肉时，期望是反映身体自然运动的动作。

有利的是，该活动部分的第二连接件允许活动部分的第二部件相对第一部件自转。通过在活动部分的活动范围内允许活动部分的第二部件相对第一部件转动，可以获得更为自然的运动。例如当两部件之间可以转动时，可以更准确模仿使用球拍的运动击球时的手臂转动。三维凸轮例如可用于实现两部件之间的所述运动，以使第二部件末端的转动成为可能。

至少一个连接件最好允许至少一个所述活动部分摆动。摆动可以是旋转运动和线性运动的结合，或只是旋转运动。这样的运动可获得模拟人类或动物关节的活动部分的运动路径。

连接件优选是枢轴。枢轴允许以和人体中一些关节类似的方式进行运动，因此该器械有利于复制这样的运动。此外，枢轴是相对容易复制的连接件且易于维护。

附图说明

现将参照附图且仅举例描述本发明的实施例，其中：

图1示出了本发明的第一实施例；

图2示出了当操作图1的实施例时使用者手臂的有效运动；

图3示出了本发明的第二实施例；

图4示出了本发明的第三实施例；

图5示出了本发明的第四实施例；

图6示出了本发明的第五实施例；

图7示出了本发明的第六实施例；

图8示出了本发明的第七实施例；

图9示出了本发明的第八实施例；

图10示出了用于本发明的凸轮装置的侧向透视图；

图11示出了图10中的凸轮装置的分解透视图。

具体实施方式

图1示出了固定重量的运动器械10，该器械包括装有配重叠块14的框架12。配重叠块14具有现有技术中已知的惯常结构并包括矩形块16，矩形块具有多个内槽，两根大体竖直的杆18穿过内槽。所需的重量通过将销钉(未示出)水平穿过块16进入竖杆来选择，该竖杆被连接至配重叠块14的顶块并向下延伸穿过其它配重块16(未示出)。配重叠块在最顶块16连接至一滑轮20。另一滑轮22在滑轮20的大致竖向上方位置连接至框架。

座椅部24以与配重叠块14垂直的方式布置。座椅部24包括大致竖直的立柱26，靠背28和头枕30连接至立柱26。在立柱26的向上2/3位置处，大致在就座的使用者肩膀高度位置，设有大致水平的横梁32，横梁在其两端具有凸缘34，凸缘基本垂直于横梁32地在座椅部24方向上延伸。每个凸缘34安装有相应的活动部分36。

第一可动部件38在预定的休止位置时基本竖直向下延伸，第一可动部件的一端通过枢轴40与凸缘34连接。第二可动部件42的一端通过枢轴44与第一可动部件38的另一端连接。第二可动部件42的另一端设有手柄46。手柄46可被动旋转以允许前臂的前旋和后旋。枢轴40和44均大体水平并与横梁32大体平行。滑轮48a和48b与横梁32相连，凸轮50连接至第二可动部件42并与枢轴44同轴。在第二可动部件42内侧设有肘垫52。在休止位置，第二可动部件42指向下，尽管不一定竖直向下。

绳索(未示出)连接配重叠块14上的滑轮20并穿过第二滑轮22。绳索然后绕滑轮48a和48b延伸并连接至每个活动部分36上的相应的凸轮50。

使用时，使用者(未示出)坐在座椅部24上，背靠着靠背28，头靠着头枕30。座椅部可被调节以确保使用者处于正确高度。使用者将其肘部放在相应的肘垫52上并握住手柄46。这将使用者的肩膀定位成与第一连接件42齐平并将其肘部定位成与第二连接件44齐平。使用者向前向上运动手臂，从而第一可动部件38被提起至水平位置或超出水平位置。手柄46被提起，从而在经过器械的整个运动范围的一次动作过程中，在第一可动部件38的上表面和第二可动部件42的上表面之间形成的夹角变小。在器械的整个运动范围的终点，第一可动部件38将大致水平，或在凸缘34的预定底面和第一可动部件38之间形成优角。在该位置，第二可动部件42可能大致竖直或超出竖直，从而在第一可动部件38与第二可动部件42的底面之间形成优角。显然，在运动范围终点处的最终角度将因使用者而不同，并且可能未达到所述这些位置。所述运动即第一可动部件38和第二可动部件42的运动可根据所需的锻炼同时进行或分步进行。

在活动部分36的运动过程中，配重叠块14能让使用者感觉到阻力。凸轮50a和50b提供负荷，所以需要使用者用力提起配重叠块14并移动活动部分36经过整个运动范围。第一部件38上的负荷可通过改变其形状而变化，包括改变凸轮50的半径和/或改变绳索在凸轮50半径上相对于第一连接件40的连接位置。第一可动部件38围绕枢轴40的转动可以锻炼肩关节和与肩关节相关的肌肉，即二头肌的肩部连接部分。第二可动部件42围绕枢轴44的转动可以锻炼肘关节和与肘关节相关的肌肉，即二头肌的肘关节连接部分。

图2示出了当使用图1所示的器械时使用者手臂的有效运动。60a表示使用者上臂的可能初始位置，其中第一可动部件38处于休止位置。60b表示处于最终位置的使用者手臂，其中已用力使第一可动部件38抵达整个运动范围的终点。使用者的前臂62可以运动经过如图所示的多个位置。

图3示出了本发明的第二实施例，其示出了用于锻炼使用者的背部和颈部的器械10’。第二实施例包括装有配重叠块14’的框架12’。座椅部24’被设置成经由其最靠近配重叠块14’的既定后角连接至立柱26’的外表面。座椅部24’被布置成与配重叠块14’垂直。立柱26’大致竖直向上延伸至使用者后背腰部的位置。立柱的下端设置有脚撑25’。

第一可动部件38’在其一端通过枢轴40’被连接至立柱26’的上端。第一可动部件38’大致竖直向上延伸。大约在第一可动部件38’的向上一半的位置，在使用者肩胛骨区域设有靠背28’。第二可动部件42’在其一端通过枢轴44’与第一可动部件的另一端连接。第二可动部件42’在其另一端设有头枕30’，凸轮50’设置在枢轴44’上并与其同轴。绳索(未示出)将凸轮50’连接至配重叠块14’。

使用时，使用者在座椅部24’上呈坐姿并把背和头分别靠在靠背28’和头枕30’上。使用者的双脚位于脚撑25’上，以帮助稳住使用者并帮助提供用于克服配重叠块14’的阻力的反力。使用者将其背部压靠在靠背28’上来运动第一可动部件38，把头靠在头枕30’上来运动第二可动部件42。通过由使用者的背部和颈部向活动部分36’施力，凸轮50’和绳索(未示出)能把该力转变成配重叠块14的竖直运动。

如图4所示的器械10”用于阻止使用者肩膀的横向合拢和内转，该器械模拟了球拍类运动的高抛发球和扣杀动作。器械10”包括框架12”、配重叠块14”及座椅部24”，座椅部与第一立柱26”连接并与配重叠块14”分隔开，该座椅部朝向与配重叠块14”所处平面大致平行的方向。靠背28”与第一立柱26”相连，该靠背正好大致终止于使用者肩胛骨下方的位置。第二立柱27”位于第一立柱26”后面并在两者各自的上端部相连接。横梁29”将立柱26”和立柱27”的下端部相连，因此在大致与配重叠块14平行的平面上形成包括立柱26”、立柱27”及横梁29”的三角形结构。头枕30”被布置成与由立柱形成的三角形结构的顶部相邻并位于座椅部24”上方。

分别构成第一可动部件的两个臂部38”在位置40”处可枢转连接至横梁29”并从横梁29”延伸出。两个臂部38”均包括各自从横梁29”向外伸出并大致与横梁垂直的第一构件38A”。第二构件38B”的第一端部垂直于第一构件38A”延伸并平行于立柱26”和27”所在平面地离开第一立柱26”。大致竖直延伸的第三构件38C”在其第一端与第二构件38B”的另一端连接。第三构件38C”的另一端与第四构件38D”相连，第四构件38D”与第二构件38B”大体平行并朝立柱26”延伸。构件38B”、38C”和38D”形成在连接件40”处枢转的大体倒C形的形状。

在第四构件38D”的另一端，第二可动部件42”在连接件44”处可枢转连接。第二可动部件42”包括第一构件42A”和第二构件42B”，第一构件在其第一端与枢轴44”连接并与枢轴44”同轴地在立柱26”方向上延伸，第二构件42B”在邻近第一构件42A”的第一端的位置处垂直于第一构件42A”地在大致竖直方向上向上延伸。除了附接在第一构件的第二端附近的臂垫54”，第一构件42A”的第二端不与任何其它部件连接。凸轮50”可枢转连接至第一可动部件38”的第三构件38C”并定位成沿第三构件长度的大约三分之一。凸轮50”经由行经滑轮的绳索(未示出)连接至配重叠块并连接至第二可动部件42”。第二可动部件的第二构件42B”的另一端设有手柄46”。

使用者就座于座椅部24”并手握手柄46”。这导致使用者上臂大致水平并在冠状面内伸展，其中前臂在相同平面内大体竖直。当使用者完成肩膀合拢并内旋的动作时，器械10对从使用者肩膀后方向使用者前方转动的第一部件38”的运动施以阻力，两个部件38”以及与之相连的第二部件42”彼此相向转动。使用者的最终姿势是，前臂(和第二可动部件42”)大致水平并横越使用者身体且与其胸部平行，上臂(和第一可动部件38”)在使用者前方垂直于使用者肩膀(和摆动部38”的水平构件38A”)地前伸。

图5所示的器械10”’想要抵抗使用者肌肉在使用者臀部合拢和外旋时所产生的力。例如可以在足球运动员用脚内侧传球时看到这种运动。

该器械包括装有配重叠块14”’的框架12”’。大致水平的细长杆13”’的第一端被布置成大致垂直于框架12”’的底架中点。细长杆13”’的另一端设有大致竖直的立柱26”’，该立柱支撑座椅部的24”’的后背。座椅部24”’设置成当使用者使用器械时面向配重叠块14”’。

大致直立的支腿82A”’和82B”’沿细长杆13”’的长度就位，在沿轴的中心线的任一侧并且在细长杆的上表面。直立的支腿82A”’和82B”’支撑座椅部24”’的前部。相应的活动部分36A”’和36B”’可枢转连接至立柱82A”’和82B”’，该活动部分大致平行于延伸件13”’地延伸向配重叠块14”’。每个活动部分包括第一可动部件38”’，第一活动部分在其一端可枢转连接至支腿82”’，以向上的角度延伸并包括邻近其另一端的膝支撑部84”’。在第一可动部件38”’的另一端，通过枢轴44”’连接有第二可动部件42”’，第二可动部件大致竖直向下延伸。脚撑86”’与第二可动部件42”’的另一端连接。第一可动部件38”’在横向平面内转动，就是说在大致水平的平面内弧形摆动，第二可动部件42”’能在冠状面内从大致竖直的位置向另一个第二可动部件42”’转动，直至处于水平位置。

使用者(未示出)坐在座椅部24”’上，将腿放在活动部分36”’外侧，将膝盖靠在膝支撑部84”’上，把每个脚放在脚撑86”’上。通过合拢使用者腿部，使用者的膝盖克服由配重叠块14”’提供的阻力而合拢。臀部的随后转动使脚再次克服配重叠块14”’阻力地从大致竖直位置摆动到水平位置。

图6示出了本发明的所述部分的另一个实施例，其例如可用在如图1所示的器械中，但它也可适用在所有前述的实施例中。第一可动部件38^*通过枢轴40^*连接到框架(未示出)。第一可动部件38^*的另一端通过枢轴44^*与第二可动部件42^*枢转连接。凸轮50^*在与第一可动部件长度错开的位置上连接至第一可动部件38^*。

第一齿轮90^*沿第一可动部件38^*长度的大约中间位置设置，第一齿轮能绕其中心旋转。在凸轮50^*的轴线上设有第二齿轮92^*，第二齿轮与第一齿轮90^*之间有一定距离并固定在凸轮50^*上，从而当凸轮50^*转动时，第二齿轮也转动。设有三位齿轮箱，其包括第三齿轮94^*，第三齿轮位于连接第一齿轮90^*和第二齿轮92^*的轴线的假想线的一侧，齿轮箱还包括第四齿轮96^*与第五齿轮98^*，这两个齿轮相互啮合并位于连接第一齿轮90^*与第二齿轮92^*的轴线的所述假想线的另一侧。齿轮箱可移动至第一位置，此时第三齿轮94^*同时啮合第一齿轮90^*和第二齿轮92^*，或者移动至第二位置(未示出)，此时第四齿轮96^*啮合第二齿轮92^*且第五齿轮98^*啮合第一齿轮90^*，或者移动至第三位置(未示出)，此时齿轮箱中的齿轮94^*、96^*、98^*均不与第一齿轮90^*或第二齿轮92^*啮合。第一齿轮90^*与第二可动部件42^*连接，从而当第二可动部件42^*绕枢轴44^*顺时针转动时，齿轮90^*也顺时针转动。连接可以由链条100^*形成，链条连接着与枢轴44^*同轴并连接在第二可动部件42^*上的其它齿轮(未示出)。箱体(由虚线102^*表示)设置用于减小外来物卡住齿轮箱中的齿轮的危险。利用调节第一可动部件38^*长度的机构来设定长度X，以使长度X可针对使用者的不同臂长被调节。凸轮50^*通过绳索104^*与配重叠块(未示出)连接。

在齿轮箱第一位置，当第一齿轮90^*逆时针转动时，由于第三齿轮94^*所形成的连接，第二齿轮92^*也逆时针转动。在齿轮箱位于第二位置的情况下，当第一齿轮90^*逆时针转动，由于第四齿轮96^*和第五齿轮98^*所形成的第一和第二齿轮之间的连接，第二齿轮92^*顺时针转动，该连接逆转第二齿轮92^*相对于第一齿轮90^*的转动方向。当齿轮箱在第三或者说空挡位置时，齿轮箱中的齿轮均不与第一齿轮90^*和/或第二齿轮92^*啮合，从而第二可动部件42^*能被调节为未对凸轮50^*施以作用。

引入图6的齿轮传动装置可形成“空挡位”和“倒挡位”，从而使该器械能以不同方式来使用。例如，优选能逆转图1所示器械的第二部件42的运动，以使其初始位置大致垂直于第一部件38。在这种结构下，使该器械经历整个运动范围可锻炼肱三头肌。这样的逆转可以用于把“胸推”运动转换成“飞鸟”运动。这使得该器械更适合锻炼拮抗肌组，因此缩小了固定重量器械所需的占地面积，因为一种器械能做不止一种锻炼。

图7示出了固定重量运动器械110，它与图1所示的器械相似并以与该实施例相似的方式工作，不过，图6所示的器械110与图1所示的器械10相比有一些额外的特征。器械100包括装有配重叠块114的框架112，配重叠块包括多个重块116，其可通过与图1所示相似的方式选择性地连接到直杆(未示出)上。

设有座椅部124，其可滑动连接至位于其后侧的竖直的立柱126并具有从座椅部124底部延伸的大致直立的支腿125。座椅部124是高度可调的并可使用销127将座椅部124锁定在期望高度。

横梁132等同于图1中的横梁32并起到与其相同的作用，其包括中间部分132a。套筒132b和132c接合中间部分132a的相应端并能沿中间部分132a滑动。螺纹调节构件133连接至框架112并连接至套筒132b和132c，以控制套筒132b和132c相对于中间部分132a的位置。螺纹调节构件133的转动将使套筒132b和132c相对中间部分132a移位。呈偏压张紧组件形式的张紧机构135设置用于确保绳索保持拉紧，无论套筒132b和132c的位置以及它们之间距离如何。相当于图1中的部分36的活动部分136通过延伸件134连接到套筒132c，从而在使用时，活动部分136能延伸向使用者。因此，使用调节构件133调节套筒132c的侧向位置可使活动部分136之间距离改变，从而使不同体型的使用者可使用同一器械。第二螺纹构件(未示出)设置用来独立调节另一个套筒132b。

可以明白，器械110可被调整，从而可使用两个调节构件133独立调节套筒132b和132c以控制套筒132b和132c的横向位置。

延伸件134固定连接到套筒132b和132c，所述延伸件朝预期的使用者位置延伸，但在附图未示出的其它实施例中，延伸件也可以是枢转连接而不是固定连接。相当于图1中的部件38的相应的第一可动部件138被设置成在枢轴140处连接至延伸件134并从延伸件伸出。第一可动部件138设有第一长度调节机构139。该机构包括套筒139a，套筒内装有细长构件139b。细长构件139b能在套筒139a里滑动并通过旋钮139c来调节。旋钮139c使细长构件滑进或滑出套筒139a，借此调节第一可动部件138长度。张紧器139d设置用于确保在细长构件139b的位置被调节时绳索(未示出)张力能得到保持。张紧器139d呈偏压铰接的双臂件形式。

第二可动部件142在枢轴144处与第一可动部件138连接，第二可动部件同样对应于图1中的部件42。第二可动部件142具有调节机构145，其包括围绕细长部145b的滑动部145a，还具有锁止装置来保持滑动部145a就位。设有调节控制旋钮，当该旋钮被旋动时，调节细长部145b相对于滑动部145a的位置，以此可控制第二可动部件142长度。

所述调节机构考虑到使用者的肩宽、上臂长和下臂长，允许器械110可被不同尺寸与体型的使用者使用。这就降低了受伤危险，因为器械110能被改变以确保与使用者的关节正确对齐。

可转动的手柄146与第二可动部件142的端部连接，其允许使用者在无需手腕转动受力情况下舒服地运动经过其活动范围。

活动范围限制器155a和155b分别确保可动部件138和142不会伸到预定位置之外。该限制器包括连接至一个可动部件的板件，板件内有凹槽，销与该凹槽接合。这可阻止使用者超出其运动范围之外，降低对器械110造成损害的风险。或者，可通过将独立的销穿过板件的孔而将一个可动部件固定就位，以此将该部件锁定就位。这使得使用者可将器械的运动限制于单个关节，而不是同时锻炼两个关节。

器械110以与图1中的器械10相似的方式进行操作，同时考虑到了器械110的可调节特点。

图8示出了肩部外旋器械210，它具有许多与其它图所示的其它运动器械实施例相同的特征。框架212与图7所示相似地装有配重叠块(未示出)。器械210包括可调节的座椅部224，座椅部具有大致直立的支腿225并可滑动接合至大致直立的立柱226。锁定销227设置用于设定座椅部224的高度并将其固定就位。

设置横梁232并使用与图7所示类似的机构。套筒232b和232c可滑动放置在中间部分232a上。与图7中的器械类似，沿大致水平的中间部分232a的长度，套筒232b和232c位置可被调整以适应肩宽不同的使用者。转动调节构件233被用于控制套筒232b和232c的位置。

在每一个套筒232b和232c上都设有延伸件234，延伸件又连接至相应的活动部分236。活动部分236的第一部件238在枢轴连接件240处连接到延伸件234。第二可动部件242在枢轴244处连接第一可动部件，轴线运动式凸轮250在相同位置被连接至第二可动部件242。使用时，可通过使用旋钮在被动式肘部调节机构253的接头处调节第二可动部件242的长度，该接头对应于使用者肘部位置。

设置张紧机构以确保在调节器械210以适合使用者的过程中保持绳索张紧。

运动范围限制器255a和255b被设置用于阻止第一和第二可动部件超过预定位置。

图9示出了腿筋运动器械310，其包括装有配重叠块314的框架312。框架312实际呈双A型结构形式，两个A型结构在顶点通过横梁件相连接并在多个其它位置被连接以增加稳定性和刚性。框架在其一个上侧面设有使用者支撑部分324。两个手柄346设置在框架312的与支撑部分324相同侧面上，在向下一些的位置处，每个手柄与框架312的一个实际的A型框架连接。

每个实际的A型结构的顶点分别连接至大致直立的延伸部334的下端。枢转连接的活动部分336与延伸部334的另一端连接。活动部分包括第一可动部件338，其一端在枢轴340处与延伸部334连接。第一可动部件338的另一端在枢轴344处连接至第二可动部件342。第二可动部件342在相同的枢轴344处通过枢轴被连接至轴线运动式凸轮350。

第一可动部件338包括第一构件338a，第二构件388b可滑动安装在第一构件内并可通过锁紧装置338c保持就位。锁紧装置338c呈可旋转手柄的形式，其中朝一个方向的旋转使第一构件338a可在第二构件388b内伸长或回缩。第一构件338a和第二构件338b的布置使第一可动部件338长度可被调节。腿垫339沿第二构件338b的长度布置。第一可动部件338设有绳索张紧器335，以在调节第一可动部件338长度时保持绳索(未示出)张紧。

第二可动部件342在其下端设有可调节的脚踏板325，该脚踏板相对于第二可动部件的位置可用销锁机构来改变。

在活动部分336之间有台阶360来帮助使用者装卸器械310。

可调节的活动范围限制器355设置用于限制活动部分336的运动范围。该限制器包括板件，其连接至可动部件338和342并具有位于其内部的凹槽和能被插入凹槽的销，借此限制板件可有的运动。额外的锁紧机构可设置用于把可动部件锁定就位以便能进行单关节锻炼。

使用时，使用者登上器械310并脸朝下躺在框架312上。使用者把躯干放在使用者支撑部分324上，握住手柄346。第一可动部件338应该被调节成使腿垫339位于使用者大腿下方。然后调整脚踏板325以确保使用者的脚在正确位置上并且第二可动部件342具有足够长度来操作器械310。然后，使用者克服配重叠块的阻力来锻炼腿筋。第一可动部件和第二可动部件的结合使用可以锻炼使用者的臀部并允许腿后筋肌的全部活动范围。

图10和11更详细示出了活动部分436。该活动部分包括连接于第二可动部件442和枢轴440的第一可动部件438。枢轴444连接第二可动部件和轴线运动式凸轮450，从而其中一个转动时另一个也跟着转动。导向滑轮449和固定滑轮451各自设置在延伸部434和第一可动部件438上。绳索(未示出)延伸经过导向滑轮449和固定滑轮451并延伸到凸轮450。张紧机构435沿绳索路径设置，以在第一可动部件438的长度被调节时保持绳索张紧。活动范围限制器455设置用于限制延伸部434和第一可动部件438间的接头以及第一可动部件和第二可动部件442间的接头的运动，以降低对器械和/或使用者造成损害的风险。

导向滑轮位于如图所示的装置上以在凸轮和配重叠块之间引导绳索。各种垫可被设置在运动器械上以提高舒适性和支撑。

活动范围限制器被布置成可锁定运动器械接头，以此将第一可动部件或第二可动部件锁定就位。这容许使用者单独锻炼单个关节。

优选使用销锁机构来调节第一和第二可动部件的长度。

在凸轮与第一部件38和第二部件42之间的枢轴同轴且连接至第二部件的情况下，在第一部件38内为克服阻力所需要的力矩和/或线性力大于在第二部件42所需要的。在例如进行如图5所示的多轴锻炼时，如果凸轮50”’半径小于36A”’的长度时，在第一部件38”’内为克服阻力所需要的力将大于在第二部件42”’内所需要的力。

为了调节克服阻力所需要的力矩，可沿活动部分的第一和/或第二可动部件的长度移动凸轮。可以使用一个或多个预定的独立位置或沿着连续滑动定位系统来实施该移动。通过调节凸轮位置，移动活动部分36的每个部件38和42所需要的力矩能被调节，从而第一部件所需要的力矩将根据期望的锻炼大于或小于第二部件所需要的力矩。例如在图3所示的实施例中，希望活动部分的第二部件具有的力矩明显小于活动部分的第一部件，从而颈部不会拉紧并且后背将承担更多的所需力矩。

尽管凸轮通常与枢轴44同轴布置，其还可被布置成与枢轴44垂直或在两者之间成一个角度。通过把凸轮设置成具有这样的角度，可向第二部件38提供阻力，从而允许使用者的关节转动。该角度优选设置成在与第二构件垂直和平行之间以获得适当程度的所需平移和转动。还优选将导向滑轮安置在凸轮上，以在第一部件38的运动过程中使与第二部件42的夹角保持不变。导向件依据第一部件38在枢轴40上的枢转程度转动凸轮至预定角度。进一步优选的是设有被连接至第一部件38的导向滑轮，在第一部件38向内运动时，例如在肩部横向合拢时，导向滑轮维持绳索在凸轮50上的夹角。

在进一步结构中，凸轮的旋转中心相对于枢轴44轴线错开一定距离，因此有效形成了不同的凸轮轮廓，如图4所示。通过将凸缘连接至第一部件38和/或第二部件42并且安装相应的凸轮于其上，凸轮可移位到不同位置。相比于位于固定偏移位置的凸轮，优选使用被连接至滑轨的可调节凸轮，从而可以在连续滑轨上或者在具有多个独立预定位置的滑轨上调节关于枢轴轴线的偏移量。

凸轮可以连接至活动部分36的第一可动部件38，而第二部件是被动的。在这样的结构中，阻力主要通过第一部件38被感受到，第二部件42能枢转或旋转以保持身体处于自然姿势。例如在肩部转动时前臂能转动，从而使用者会更舒适，整体将遵从更自然的路径。

本发明的示例性应用包括，但不限于：

踝关节

·跖屈，内翻

·背屈，外翻

·跖屈，外翻

·背屈，内翻

小腿

·踝关节跖屈，膝盖弯曲

·踝关节背屈，膝盖伸展

·踝关节跖屈，膝盖伸展

·踝关节背屈，膝盖弯曲

膝盖

·弯曲，内旋

·弯曲，外旋

·伸展，内旋

·伸展，外旋

大腿

·膝盖弯曲，臀部伸展

·膝盖伸展，臀部弯曲

·膝盖伸展，臀部伸展

·膝盖弯曲，臀部弯曲

臀部

·合拢，外旋

·合拢，内旋

·合拢，内旋

·合拢，外旋

·伸展，膝盖弯曲

·臀部弯曲，膝盖伸展

脊柱

·胸腰侧屈

·胸腰转动

·胸腰前屈(腹肌)

·颈部和头部侧屈、弯曲、伸展

·伸展

锁骨

·肩胛骨抬高，肩部外展

·肩胛骨压低，肩部合拢

·肩胛骨外展，肩部横向弯曲

·肩胛骨合拢，肩部横向伸展

肩部

·横向外展，外旋

·横向合拢，内旋

·外展，外旋

·合拢，内旋

上臂

·肩部横向外展，肘部伸展

·肩部横向合拢，肘部弯曲

·肩部外展，肘部弯曲

·肩部合拢，肘部伸展

·肩部弯曲，肘部弯曲

·肩部伸展，肘部伸展

·肩部横向弯曲，肘部伸展

·肩部横向伸展，肘部弯曲

·肩部外展，肘部伸展

·肩部合拢，肘部弯曲

肘部

·伸展，旋前

·弯曲，旋后

前臂

·肘部弯曲，手腕弯曲

·肘部伸展，手腕伸展

在每种情况下，优选还可在许多其它额外平面内进行运动。例如肩膀横向外展和外旋可能遵从肩部横向外展和伸展的路径，两者均带有外旋。

还可引入其它运动至该器械，例如手柄和脚撑(如有)的被动转动。或者，手柄和脚撑优选通过使用三维凸轮可被施以阻力。

至少一个滑轮可以枢转设置以引导将阻力和活动部分相结合的绳索。这使得在活动范围内绳索总是指向相应的凸轮。

可以设置引导连接绳索至凸轮的滑轮，以在第一部件的整个活动范围内提供转矩。这可通过将滑轮的旋转轴线布置成与第一连接件的旋转轴线同心实现。或者，滑轮是偏置的。

如果器械具有大致水平向外伸的手臂的起始位置，并锻炼手臂朝着矢状面再越过冠状面地合拢，同时肘部弯曲，例如如图4所示，优选在第一可动部件38”和第二可动部件42”之间的连接件是“球窝”，从而在整个活动范围内允许手臂更自然地运动，包括前臂旋转。这就重现了网球的正手击球动作。或者，第一可动部件和第二可动部件之间的连接件包括两个以上的枢轴以提供在多个平面内的旋转，优选两个正交定位的枢轴。这适用于器械中的任何连接件。

在本发明的实施例中，如果凸轮布置在沿第一部件长度的位置处，则凸轮和第二连接件之间的距离可被改变以调节第一和第二连接件之间的距离，从而使器械可被调节来适应使用者肢体长度差异。同样，手柄(如果有)和第二连接件之间的距离可被调节。这些调节可以相互关联，从而只需一次调节即可改变第一和第二部件的相对长度。优选器械的其它部件可被调节以适应使用者尺寸的差异。凸轮可沿其中一个部件的长度布置并相对于部件轴线错开，从而当从一侧观察时，凸轮的位置或者说轴线与第一和第二连接件形成三角形。在两维或三维上使凸轮位置相对于其中一个可动部件的路径错开有助于改变活动部分所受到的最终阻力。

凸轮可以具有配重(或平衡重)来增加或减小在器械使用中为使凸轮运动而所需要的力矩。

枢轴40和44可在多个平面内移位，例如通过球窝枢转装置，从而提供在多个自由度上的运动。这例如适用于与图5所示的实施例结合，其中在使用者运动时膝关节可以伸展，更像足球的传球动作。

尽管所述的实施例涉及座椅部的使用，但同样可以希望使用者处于站姿或倚姿，包括平躺，这样就不再需要座椅部了。

除了所公开的用途外，或作为替代方式，该器械能用于心血管的锻炼。

当多个活动部分被描述成在相应的端部连接时，这是指在该端部的附近或区域。其还指沿该部分的第二部件的长度，例如如果该部件以特定方式成形而导致第二部件沿第一部件长度被连接，而不一定在末端被连接。如果第二部件不是连接在第一部件的末端，优选第二部件连接在第一部件下半段。

可以例如通过配重叠块、飞轮、活塞-缸装置或阻力带或其组合来提供阻力。阻力可以呈直接附接在第一和/或第二可动部件上的重物的形式，而不通过绳索。活塞-缸装置包括连接至第一部件并抵抗其运动的活塞-缸以及连接至第二部件并抵抗其运动的第二活塞-缸装置。显然，可使用其它阻力装置来代替活塞-缸装置，例如连接到相应的部件上的两个配重叠块。在活动范围内，阻力是可变的，以便在达到预定位置时肌肉能过载。这可通过使用活塞-缸装置或增加质量至配重叠块来实现。或者，可以通过使用一个凸轮或所述凸轮来产生增大/减小的阻力。通过提供具有特定轮廓的凸轮，可显著增大或减小阻力以改变肌肉负荷，即偏心阻力。调节凸轮半径和/或其位置也将调整克服阻力所需要的力矩，正如通过调节第一和第二部件的长度来调整凸轮的位置。

其它连接机构可被用于形成变速箱配置，如图6举例所示，包括但不限于可转向的带或活塞-缸装置。

“固定重量”是指在操作器械时阻力通过滑轮装置被结合到至可动部件，而在自由重量情况下，使用者可以以不受限制的方式朝任意方向或多个方向的组合运动。

“绳索”包括链条、绳、带、金属线以及其它连接装置。连接装置可以包含一个或多个齿轮或嵌齿以把阻力结合到可动部件。

“矢状”、“冠状”、“横断”平面是指与其平行的平面，有时被称为“平行矢状面”，等等。

“摆动”涵盖线性运动和/或成角度的运动。因此，第一可动部件能以线性方式运动，第二可动部件能以成角度的方式运动。

第一和第二可动部件基本是细长的并可被布置成反映使用者肢体或身体部分的位置。“细长”是指部件长度明显大于它的其它尺寸。

使用变速箱装置可以反转至少一部分本文所述的器械的运动，因此可以增加使用单台器械进行锻炼的肌肉的数量。

Claims (15)

1.一种肌肉阻力器械(10)，包括：框架(12)；连接至该框架(12)的使用者支撑构件(24)，在使用时，使用者的至少一部分体重可被支撑在该使用者支撑构件上；用于产生至少一个阻力(14)的装置；活动部分(36)，该活动部分在沿其长度的至少一个位置上结合有这个阻力或每个阻力(14)，该活动部分(36)的第一细长部件(38)通过第一连接件(40)被连接至该框架(12)以便该第一细长部件(38)能被移位，该活动部分(36)的第二细长部件(42)通过第二连接件(44)被连接至该活动部分(36)的第一细长部件(38)以便该第二细长部件(42)能被移位，其中在使用时，该活动部分(36)的第一细长部件(38)和第二细长部件(42)可以成角度和/或线性的方式彼此相对地独立运动，并且所述阻力(14)被同时施加至所述第一细长部件(38)和第二细长部件(42)，其特征在于，所述器械(10)包括至少一个用于锁定器械的接头的活动范围限制器(455)。

2.根据权利要求1所述的器械(10)，其特征在于，所述活动部分(36)的至少一部分能沿多个方向运动。

3.根据权利要求1所述的器械(10)，其特征在于，通过至少两个滑轮(20,449)来施加所述阻力(14)，以同时给该活动部分的第一细长部件(38)和第二细长部件(42)提供旋转负荷。

4.根据权利要求3所述的器械(10)，其特征在于，第一滑轮(20)被连接至该框架(12)，第二滑轮(449)被连接至该活动部分。

5.根据权利要求3所述的器械(10)，其特征在于，第一滑轮(20)被定向成与第一细长部件(38)的运动平面平行，第二滑轮(449)被定向成与第二细长部件(42)的运动平面平行。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的器械(10)，其特征在于，该活动部分(36)与所述至少一个阻力(14)之间的结合包括至少一个可变负荷凸轮。

7.根据权利要求6所述的器械(10)，其特征在于，所述凸轮的位置被设置成邻近该活动部分的第二连接件。

8.根据权利要求6所述的器械(10)，其特征在于，所述凸轮(450)在这样的位置被连接至第一细长部件(38)，在此位置上，该凸轮(450)的旋转轴线相对于该第二连接件的旋转轴线错开，并且所述凸轮(450)通过绳索被连 接至第二细长部件(42)。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的器械(10)，其特征在于，所述第一连接件(40)和第二连接件(44)被对齐以允许在单个平面内运动。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的器械(10)，其特征在于，第一连接件(40)和第二连接件(44)被对齐以允许该活动部分(36)的第一细长部件(38)在使用时在选自包括矢状面、冠状面以及横断面的组的一平面内运动并且允许该活动部分(36)的第二细长部件(42)在选自同一组的一不同的平面内运动。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的器械(10)，其特征在于，使用时，该器械(10)给使用者身体的第一关节的合拢提供阻力并给使用者身体的第二关节的伸展或弯曲提供阻力。

12.根据权利要求1至5中任一项所述的器械(10)，其特征在于，使用时，该器械(10)给使用者身体的第一关节的合拢提供阻力并给使用者身体的同一关节或第二关节的转动提供阻力。

13.根据权利要求1至5中任一项所述的器械(10)，其特征在于，该活动部分的第二连接件(44)允许该活动部分的第二细长部件(42)相对于第一细长部件(38)自转。

14.根据权利要求1至5中任一项所述的器械(10)，其特征在于，至少一个连接件(40,44)允许至少其中一个所述细长部件摆动。

15.根据权利要求1至5中任一项所述的肌肉阻力器械(10)，第一连接件(40)和第二连接件(44)之间的距离是可调节的以允许接头对准用户的肢体长度。