CN115738162A - 运动器材加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明提一种运动器材加载装置，安装在一台运动器材，所述的加载装置包括：一根臂具备一个转动端与一个受力端，该转动端与运动器材相连；一个滑座配置于臂而能在转动端和受力端之间来回移动；一个压力缸的二端枢接运动器材与滑座，配合臂的转动端构成力学的三个点，该滑座至转动端的距离以及转动端到受力端的距离之比，决定臂的一个杠杆机械效益；以及，一个转换器包括：一个电动机；维持螺接关系的一个螺接套与一根螺杆，该螺接套与滑座相连，该螺杆将电动机的旋转动能转换为螺接套沿着螺杆长度方向直线移动的位能，改变杠杆机械效益。

Description

运动器材加载装置

技术领域

本发明涉及一种加载装置，适用在配备杠杆系统作为阻力的运动器材，通过自动化操作改变杠杆的机械效益。

背景技术

通常，所述的运动器材具备一个操纵单元连到加载装置，譬如：配重块、弹簧和杠杆系统。

通过堆迭方式，所述的配重块应用在运动器材，产生健身所需的阻力。配重块的堆迭相当有限，导致阻力的调节级数比弹簧和杠杆系统还要少，无法提供荷重负载的便利性。

当然，弹簧和杠杆系统也存在一些问题。所述的弹簧不易调节力的强度，想要改变弹簧的负载只能朝向杠杆系统加以改良。

已知的杠杆系统属于力学的一部分，该力学以三点连成三角形，更改力学两个边的长度，始有更换弹簧负载的可能性。然而，想要同时更改两个边长是困难的。

于是，美国第7,758,479号提供新的加载装置，同时变更力学的两个边长。所述的加载装置包括：一根臂、一个压力缸与一个主体。该臂一端枢接一台运动器材成为枢接端，另一端配置一个定滑轮。该主体套在臂能在定滑轮与枢接端之间来回滑动，一根销配备于主体并依弹性刺入臂的一排孔的一，使主体在臂固定不动。该压力缸二端分别枢接运动器材与主体，故压力缸的两个枢接点搭配臂的枢接点组成三角形力学。

另外，该臂的枢接端充当支点，从支点到主体的距离以及该支点至定滑轮的距离之比，攸关杠杆定律，故臂具备一个杠杆式机械效益(Mechanical Advantage，缩写为MA)。所述的杠杆定律泛指：臂通过定滑轮接收一个施力、压力缸传递一个抗力至臂，以及臂相对运动器材的摆动幅度或位移距离，相当于施力和抗力的比例取得机械效益。

该销往外拉出而离开孔，解除销与臂的卡掣关系。该主体获得自由而能在臂滑动一个距离后，该销依弹性再度刺入其他的孔，禁止主体相对臂移动，改变臂的枢接点到主体的距离。无论距离是缩短的或伸长的，该压力缸都会移动一个角度，相对更改力学的两个边长。同时改变的，还有臂的杠杆式机械效益。

调节期间，一名使用者单手扶着臂，另只手拉起销解除卡掣关系，同时操作主体在臂移动，再让销刺入孔恢复卡掣关系。整个操作模式仰赖使用者的力量，属于手动控制模式，相当耗费人力与时间。

其次，该主体在臂固定不动，二者保持三个接触点分别是：销刺入孔抵制臂的部位，以及臂碰触主体内部的两个接触点。虽然，减少摩擦而具备省力效果，却不够平稳。

因此，如何以自动化操作改变运动器材的杠杆机械效益，就成为本发明亟待解决的课题。

发明内容

鉴于此，本案发明人提供新的加载装置，主要目的在于：采用电能与直线运动的转换构造，以自动化操作改变运动器材的杠杆机械效益，并且取得平稳移动效果，有效地解决现有技术留存的弊端。

源于上述目的的达成，本发明提供一种运动器材加载装置，安装在一台运动器材；其特征在于，所述的加载装置包括：

一根臂，具备一个转动端与一个受力端，该转动端与运动器材相连；

一个滑座，配置于臂而能在转动端和受力端之间来回移动；

一个压力缸，其二端枢接运动器材与滑座，配合臂的转动端构成力学的三个点，该滑座至转动端的距离以及转动端到受力端的距离之比，决定臂的一个杠杆机械效益；以及

一个转换器，又包括：一个电动机；维持螺接关系的一个螺接套与一根螺杆，该螺接套与滑座相连，该螺杆将电动机的旋转动能转换为螺接套沿着螺杆长度方向直线移动，改变杠杆机械效益。

所述的运动器材加载装置，其中，该转换器还有一个壳体，该壳体内部配置一个支撑件与一个齿轮，该螺杆局部通过支撑件而与齿轮维持啮接关系。

所述的运动器材加载装置，其中，该电动机的一根马达轴与齿轮结合在一起。

所述的运动器材加载装置，其中，该壳体外部的一个连接部枢接臂的一个固定件。

所述的运动器材加载装置，其中，该臂是弯曲的弧形杆体。

所述的运动器材加载装置，其中，该臂邻近受力端处配置一个固定轮。

所述的运动器材加载装置，其中，该压力缸具备一个缸体，该缸体的一端是连接运动器材的一个枢接孔，另一端接收一根杆，该杆伸出缸体的端部是连接滑座的一个枢接点。

所述的运动器材加载装置，其中，该滑座凭借一组滑轮与一个滚筒将二片片体连在一起，当臂通过两片片体之间，该组滑轮和滚筒在臂两侧。

所述的运动器材加载装置，其中，二个拱形部与二片片体设计为一体，该片体立在拱形部的侧边，取得平稳移动效果。

如此，本发明的加载装置，以电动机、螺接套与螺杆构成转换器，将电动机的电能转换为螺接套在螺杆直线运动，改变杠杆机械效益，以自动化操作解决现有技术留存的弊端。

为使本发明的目的、特征和优点，浅显易懂，兹举一个或以上较佳的实施例，配合所附的图式详细说明如下。

附图说明

图1是本发明加载装置的第一实施例。

图2从俯视角度来呈现加载装置。

图3由前视角度观察加载装置。

图4从俯视角度绘制加载装置的运动状态。

图5由前视角度呈现加载装置的运动状态。

图6绘制滑座与臂的联结关系。

图7从剖视角度观察转换器的内部结构。

图8是本发明加载装置的第二实施例。

图9是配置加载装置的运动器材第一应用例。

图10是配置加载装置的运动器材第二应用例。

附图标记说明：10-加载装置；11-臂；12-转动端；13-轴；14-第一轴线；15-轮座；16-固定轮；17-受力端；20-压力缸；21-缸体；22、23-孔；24-枢接孔；25-第二轴线；26-杆；27-枢接点；30-滑座；31-片体；32-拱形部；33-紧固件；34-滑轮；35-滚筒；40-固定件；41-转换器；41a-壳体；41b-支撑件；41c-齿轮；42-连接部；43-电动机；43a-马达轴；44-电线；45-螺接套；45a-枢接件；45b、a～e-箭头；46-螺杆；50、60-运动器材；51-架体；52、62-立柱；53、63-横杆；54-座椅单元；55、67-操纵单元；56、64-轮组；57-绳；58-支撑面；61-主架；65-索；66-副架；F-力；f-阻力；L1、L2-距离。

具体实施方式

接下来，结合附图，描述本案的实施例。附图中，用相同的标号表示相同或近似的结构或单元。可预知的是，所述的实施例仅为本案部分的范例，不是全部的实施例。基于所述的范例能够推演获得其他的实施例，或视需要更改、变化的构造，均属本案保护的范围。

在以下描述中，方向用语如「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「后」、「内」、「外」与「侧面」，只是参照附图的方向。方向用语的使用，是为了更好的、更清楚的描述且理解本案，不明示或暗示所述的装置或元件必须具备特定的方位、构造和操作，故不能理解为对本案技术内容的限制。

除非特定且明确的规范和限定，在以下描述中，「安装」、「相连」、「连接」或「设在…上」应做广义理解，例如固定连接、拆卸式连接、一体连接、机械连接、直接地相连、间接地相连或是两个元件内部的连接。对属于本案领域的技术人员而言，凭借普通知识或经验能够理解上述术语在各个实施例，甚至于本案具体的含义。

除非另有说明，在以下描述中，「多个」表示两个或两个以上。

图1绘制加载装置10的第一实施例。在本实施例，该加载装置10的具体结构包括：一根臂11、一个压力缸20、一个滑座30与一个转换器41。

其中，该臂11是一根弯曲的弧形杆体，所述的弧形杆体具备一个转动端12与一个受力端17。一个轴13牢固在臂11的转动端12，顺着轴13的中心位置画一条虚拟的第一轴线14。该臂11在受力端17的邻近处配置一个轮座15与一个固定件40，该轮座15组装一个固定轮16，该固定轮16接收一个来自绳索的力F，该力F牵引臂11绕着第一轴线14转动或摆动。该固定件40是一个大致呈L形的构件，所述的构件焊接在臂11固定不动。

所述的转换器41包括：一个电动机43、一个螺接套45与一根螺杆46。该电动机43配置在转换器41外部，并通过一条电线44接收外界的电力，该电动机43能将电能转换为一根马达轴的旋转动能。该螺杆46穿过螺接套45，二者维持螺接关系。

从图2的俯视角度来看，所述的转换器41还有一个壳体41a(参考图7)，该壳体41a外部与至少一个连接部42设计为一体，该连接部42枢接固定件40，支持转换器41在轮座15旁边灵活地转动。一根枢接件45a将螺接套45结合于滑座30的外部，该滑座30安装在臂11而能往返于转动端12和固定件40(或受力端17)之间。因此，该滑座30通过枢接件45a与螺接套45相连。受到枢接件45a的限制，该螺接套45不能绕着螺杆46转动，却能沿着螺杆46的长度方向直线移动。

如图7所示，所述的壳体41a内部配置一个支撑件41b与一个结合马达轴43a的齿轮41c，该螺杆46局部通过支撑件41b而与齿轮41c维持啮接关系，该支撑件41b禁止螺杆46离开壳体41a，却不干涉螺杆46相对壳体41a转动。

通电后，该马达轴43a的旋转动能经由齿轮41c传递至螺杆46，该螺接套45带动滑座30同步移动。因此，该马达轴43a顺时钟或逆时钟方向旋转，通过螺接的螺杆46与螺接套45转换成滑座30顺着箭头45b(见图4)方向靠近转换器41，或往臂11的转动端12(见图2)移动，达到自动化操作前进、后退的控制效果。

回头看到图1，本实施例的压力缸20是气压缸，该气压缸由一个缸体21和一根杆26组成。所述的缸体21一端具备一个枢接孔24，另一端接收局部的杆26。该缸体21贮存一个气体，该气体的容量因应杆26伸出或缩入缸体21而改变，分别从二个孔22、23出入缸体21。该杆26伸出缸体21的端部与滑座30连成一个枢接点27，该枢接点27是一根紧固件，譬如铆钉或螺丝。因此，该滑座30带动压力缸20绕着一条通过枢接孔24中心且虚拟的第二轴线25转动。

某些实施例中，该压力缸20是液压缸，如油压缸，也在本发明的容许范围。

从图6不难发现，该滑座30的二个拱形部32与二片片体31连成一体，这些片体31立在拱形部32的两侧。两片片体31之间是杆26、一组滑轮34与一个滚筒35，分别通过紧固件33结合在一起。其中，该滚筒35靠近拱形部32，该组滑轮34靠近滑座30开口且在杆26的枢接点27两旁。当臂11通过两片片体31之间，该杆26不接触臂11，该组滑轮34和滚筒35在臂11的两侧形成三个滚动摩擦点，帮助滑座30顺着臂11长度方向平稳移动。

根据图3的前视角度，所述的轴13、枢接点27与枢接孔24连成三角形力学。该枢接孔24至轴13的距离不变，视为三角形力学的一条长边。该轴13到枢接点27的距离L1，决定力学的一条短边，该压力缸20的长度定义力学的一条斜边，故压力缸20提供臂11的一个阻力f，相当于力学一个合力的概念。

图5中，该轴13到枢接点27的距离L1较短，缩减力学的短边，同时影响力学的斜边(即压力缸20)。比方说，该滑座30愈靠近臂11的转动端12，该压力缸20的阻力f愈小；该滑座30愈靠近受力端17，该压力缸20的阻力f愈大。

如图3、图5所示，该臂11类似于杠杆机构，以轴13充当支点，界定支点到轮座15的距离L2为一个施力臂，该支点到枢接点27的距离L1视为一个抗力臂。根据杠杆定律，一个抗力矩等于一个施力矩的静态平衡，故抗力臂与阻力f的乘积为抗力矩，应等于施力臂乘以力F所得施力矩。

参考前面力学的论述得知：该滑座30愈靠近臂11的受力端17，该臂11受到阻力f愈大，使用者必须出更多力量，才能达到运动的效果。相反之，该滑座30愈靠近臂11的转动端12，该臂11受到阻力f愈小，自然变得省力许多。

图8是加载装置10的第二实施例，其结构大致相同于第一实施例，差异处在于：该转换器41安装在臂11的位置，从原先靠近轮座15处改到轴13的邻近处。

其次，该转换器41与臂11的方位，由原先的后面改到臂11的前面。因此，该螺接套45靠近螺杆46的自由端，该滑座30临近轮座15，而不是轴13。

图9是运动器材50的第一应用例，说明前述加载装置10的配置情形。该运动器材50具备一个架体51、一个座椅单元54与一个轮组56。其中，该架体51由多根立柱52结合多根横杆53组成，该立柱52的侧边同时枢接轴13与缸体21，支持加载装置10在座椅单元54后方且位于架体51里面。该座椅单元54联结于架体51前方，并在座椅单元54底部联结一个操纵单元55。该轮组56除了一条绳57与多个轮子以外，该固定轮16也是轮组56的一部分。这些轮子转动的连在架体51。该绳57的二端分别系在横杆53(或架体51)与操纵单元55，以绳57绕过固定轮16与轮子。

运动期间，坐在座椅单元54的一名使用者以双脚推动T型操纵单元55顺着箭头e方向摆动。该绳57依箭头d运动，连带两个轮子间的绳57沿着箭头c移动。因为绳57系在横杆53的端部不动，所以绳57绕过固定轮16的两个部分依箭头a、b产生方向不同的二个张力，牵引臂11往横杆53方向摆动，同时对压力缸20产生压迫作用。

在第一应用例中，该压力缸20的二端枢接立柱52(或运动器材50)与滑座30，配合臂11的转动端12构成三角形力学。同时，该滑座30至转动端的距离以及转动端到受力端的距离之比，改变臂11的一个杠杆机械效益。

图10是运动器材60的第二应用例，描述该加载装置的配置情形。该运动器材60有一个主架61、轮组64、一个副架66与一个呈弓形体设计的操纵单元67。其中，该主架61也是多根立柱62与多根横杆63结合而成，让主架61能立在一个支撑面58，如地面。该立柱62的侧边同时枢接臂11与缸体21，支持第一轴线14和第二轴线25在主架61里面。该副架66焊接在主架61的顶端。所述的轮组64由一条索65配合多个轮子与固定轮16，这些轮子转动的连在主架61和副架66，该索65的二端分别系在横杆63(或主架61)与操纵单元67，其余的部分绕过固定轮16与轮子。

运动期间，该名使用者双手握住操纵单元67两端，该操纵单元67带动索65顺着箭头d方向往下移动。该索65依箭头c绕过副架66到横杆63的轮子，剩余部分在固定轮16隔成二段分别顺着不同的箭头a、b方向产生二个张力，另段索65沿着箭头产生张力，牵引臂11往横杆63方向摆动。

在第二应用例中，该压力缸20的二端枢接立柱62(或运动器材60)与滑座30，配合臂11的转动端构成三角形力学。同时，该滑座30至第一轴线14的距离以及第一轴线14到受力端的距离之比，决定臂11的杠杆式机械效益。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种运动器材加载装置，安装在一台运动器材；其特征在于，所述的加载装置包括：

一根臂，具备一个转动端与一个受力端，该转动端与运动器材相连；

一个滑座，配置于臂而能在转动端和受力端之间来回移动；

一个压力缸，其二端枢接运动器材与滑座，配合臂的转动端构成力学的三个点，该滑座至转动端的距离以及转动端到受力端的距离之比，决定臂的一个杠杆机械效益；以及

一个转换器，又包括：一个电动机；维持螺接关系的一个螺接套与一根螺杆，该螺接套与滑座相连，该螺杆将电动机的旋转动能转换为螺接套沿着螺杆长度方向直线移动，改变杠杆机械效益。

2.如权利要求1所述的运动器材加载装置，其特征在于，该转换器还有一个壳体，该壳体内部配置一个支撑件与一个齿轮，该螺杆局部通过支撑件而与齿轮维持啮接关系。

3.如权利要求2所述的运动器材加载装置，其特征在于，该电动机的一根马达轴与齿轮结合在一起。

4.如权利要求2所述的运动器材加载装置，其特征在于，该壳体外部的一个连接部枢接臂的一个固定件。

5.如权利要求1所述的运动器材加载装置，其特征在于，该臂是弯曲的弧形杆体。

6.如权利要求1所述的运动器材加载装置，其特征在于，该臂邻近受力端处配置一个固定轮。

7.如权利要求1所述的运动器材加载装置，其特征在于，该压力缸具备一个缸体，该缸体的一端是连接运动器材的一个枢接孔，另一端接收一根杆，该杆伸出缸体的端部是连接滑座的一个枢接点。

8.如权利要求1所述的运动器材加载装置，其特征在于，该滑座凭借一组滑轮与一个滚筒将二片片体连在一起，当臂通过两片片体之间，该组滑轮和滚筒在臂两侧。

9.如权利要求8所述的运动器材加载装置，其特征在于，二个拱形部与二片片体设计为一体，该片体立在拱形部的侧边。

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