CN2557178Y - 阻力渐增式肌力增强设备 - Google Patents

Abstract

一种阻力渐增式肌力增强设备。为提供一种制作简单、成本低、装卸容易、便利性高、减少运动伤害、增加训练效果的训练用器械，提出本实用新型，它包括主体钢架、挠性件、枢设于主体钢架上前滑轮、中间滑轮、枢设于主体钢架顶面的两上滑轮、自主体钢架顶部朝向延设的两滑轨、滑动套组于两滑轨上的杠片组及枢设于杠片组侧面的阻力改变结构；挠性件依序绕过前滑轮、中间滑轮、向上绕过上滑轮、向后绕过上滑轮后向下与杠片组顶端杠片连接；以由形成阻力来源的杠片组、将阻力传导至被训练者训练部位的挠性件、改变钢索导阻力方向的前滑轮、中间滑轮、两上滑轮及连接挠性件将阻力转接至训练肢的连杆共同构成阻力传导机构。

Description

阻力渐增式肌力增强设备

技术领域

本实用新型属于训练用器械，特别是一种阻力渐增式肌力增强设备。

背景技术

人体的动作是以肌肉收缩为动力来源，利用肌肉收缩牵动相连的骨骼，并以关节为中心依杠杆原理产生转动，使肢体产生平移、旋转等动作，然后藉由全身多关节的联合动作，进一步使身体产生跑、跳、掷等动作。关节的活动牵涉到肌肉与骨骼间的杠杆原理及肌肉收缩长度的问题，因肌肉所能产生的力量与肌肉本身的长度有关，加上肌肉末端连结在作用骨骼的施力点会因肌肉收缩使关节转动，进而改变施力方向与力臂(产生转动的骨骼)夹角改变，使关节所能产生的力量与关节角度有绝对的相关。而肢体可发出的力量与该关节角度有关，且依不同关节动作而有不同的关节角度与力量关系；以肘关节屈曲动作(Flexion)为例，当肘关节由呈180°平放状态向身体方向作屈曲动作时，随着屈曲动作的增加，其角度减小，力量值会跟着增加，直到约110°时，力量值达颠峰，之后随着角度递减，力量也随之减少。

由肌肉生理学得知，肌肉收缩(muscle contraction)系指一群肌纤维(muscle fiber)彼此间相互的滑动(sliding)缩短。一般而言，肌肉收缩形式可分为等长收缩(isometric contraction)、等张收缩(isotoniccontraction)、等速收缩(isokinetic contraction)等。其中，等张收缩又可依据施力方向与肌肉收缩方向的异同，而分为向心收缩(concentriccontraction)及离心收缩(eccentric contraction)两种方式。根据肌肉的收缩特性，肌力训练方式可分成下列几种：

1、肌肉收缩时，速度与张力均随时间改变的训练方式----等荷重(Isoload)训练。

2、肌肉收缩时，长度维持不变的训练方式----等长(Isometric)训练。

3、肌肉收缩时，张力维持不变的训练方式----等张(Isotonic)训练。

4、肌肉收缩时，速度维持不变的训练方式----等速(Isokinetic)训练。

5、先做等长性收缩再做等张性收缩的训练方式----机能性等长(Functional isometric)训练。

6、肌肉先被动的拉长(离心收缩)，再迅速向心收缩的训练方式----如具肌肉伸展缩短周期(Stretch Shortening Cycle，SSC)特性的冲击式训练(Plyometrics)。

7、经由电刺激的方式使肌肉被动收缩的训练方式。

以上述的各项肌力训练方式中，以等长、等张、等速训练较为一般社会大众所接受，各训练方式的优缺点如下表所示。至于其他训练方式则为特定群体，如运动员、伤害复健者等所采用。

    等长训练                  等张训练                  等速训练

优点1/不需特殊仪器            1/效果尚可                1/效果最好

    2/不受时间场地限制        2/训练肌群专一            2/训练肌群专一

    3/便于训练                3/便于训练                3/符合理论

缺点1/效果差                  1/有理论限制              1/需特殊仪器

    2/易产生疲劳              2/需要训练仪器            2/价格昂贵

    3/训练肌群无法专一        3/会产生疲劳与伤害        3/操作复杂

等长训练是一种不需特殊仪器便能训练的肌力训练方式，因其对肌力的增进效果不佳，及未能针对单一肌群进行训练，所以，现在除了在复健初期会采用的外，已不被社会大众所广泛使用。

等张训练一般需要利用free-weight与训练机(machine)等器材进行训练。其中，以训练机的使用率较为广泛，它系由简单的连杆结构组成，主要是将杠片重量经由钢索传导阻力，再藉由滑轮改变阻力方向，而后阻力传导至被训练的肢体。这种训练机可针对单一肌群进行训练，且由于其价格便宜、所需场地小、便于使用、不需他人协助训练等特点，所以较为一般人接受；但在训练后常会发生延迟性肌肉酸痛(DOMS)，而且训练效果也不如等速训练有效。

等速训练系利用等速训练机控制动作速度，使欲训练的肌群不论在任何关节角度都施以最大力量，而且在固定速度下进行动态的收缩动作，可适应不同运动型态的收缩速度。所以，等速训练是现今公认最具训练效果，且不易留下肌肉疲劳酸痛等后遗症的肌力训练方式。然而，一套等速训练机通常包括记录用电脑、显示荧幕、测力系统、测量用多用途座椅及对应不同关节使用的附属支架，仅这些器材所需的场地至少就需要将近10m²，更不用说其动辄数百万的昂贵价格，且又需专人看管操作。

综上所述可知，等张肌力训练机结合经济性、便利性、安全性、训练效果不错等特点，是市面上最常使用的训练方式。虽然等速训练机是公认训练效果最好的训练方式，但昂贵的价格与庞大的管理维修费用不是一般使用单位可以负担的，所以不如等张肌力训练机来的普遍。但以功能来分析，等张训练的训练效果不如等速训练，主要的因如先前所述，肢体可以产生的力量会随着关节角度的不同而有所差异，一般等张肌力训练机提供的阻力是固定的，对肌肉而言不能在产生最大力量时的关节角度给予最大阻力，所得到的训练效果自然大打折扣。一般等张肌力训练机上更常出现所谓困难点(stick point)现象，也就是当举到某一角度时，因肌力不足(因此角度所能产生的力量较小，且阻力又是固定不变，所以此一角度产生的肌力无法举起此负荷，但是只要超过此角度之后又便能再举起此负荷)，而无法继续训练动作，此一情形会使训练效果变差，更可能因突然的反向力量作用，导致肌肉离心收缩，而易造成肌肉拉伤等的运动伤害。

理想的训练方式应该是在整个关节活动度中，都能依据肌肉本身所能发出的力量而给予最合适的回馈，使肌肉在整个关节活动度中，都能以最大张力作用。如此一来，能有效地增加肌肉负荷，进而达到最佳的训练效果。对此，市面上已有业者利用凸轮的方式，试图改变使整个关节活动度(range of motion，ROM)中的阻力，以减少一般等张肌力训练机常发生的困难点(stick point)现象，此一阻力可变的效果已被科学研究证实，以下分别摘要出以不同训练法所得到的训练效果的研究结果。

1982年，Silvester等人利用Nautilus和Universal可变阻力训练机及Free Weight的训练方式训练下肢肌群膝伸直跟推蹬。每周训练3天，共训练13周后，比较膝伸直135°、髋关节135°时的等长肌力及垂直跳的改变，用Nautilus训练机在等长肌力方面平均增加6.41Kg，垂直跳增加0.69cm；用Universal训练机在等长肌力方面平均增加6.46Kg，垂直跳增加2.91cm；而Free Weight的训练方式在等长肌力方面平均增加8.49Kg，垂直跳增加8.49cm；只有在垂直跳方面Nautilus和Universal可变阻力训练机和FreeWeight才有统计上的差异。另外也设计一组实验，是比较肘关节弯曲在用哑铃和Nautilus可变阻力训练机上的不同，每周训练3天，训练8周的情形下，两者的增进都达统计上的差异，但两者间并没有差异存在。

1989年，Braith等人以Nautilus可变阻力训练机训练4组人的膝伸直肌力。其中，外加1组控制组，亦即不加任何训练，4组的分法分别为：第一组每周训练2天，共训练10周；第二组每周训练2天，共训练18周；第三组每周训练3天，共训练10周；第四组每周训练3天，共训练18周。结果得到不管哪一组肌力都得到相当大的进步，其中不论训练10周或18周，每周训练3天的肌力值都比每周训练2天的肌力值来的高。第四组每周训练3天共18周的等长肌力值可达到增加28.4％；第一组每周训练2天共训练10周的等长肌力值也可达到增加13.5％；而控制组则是没什么改变。

由上得知，可变阻力训练机的训练效果和一般等阻力训练机或Free-Weight的训练方式来得稍好或差不多，但比等速训练机来的差，但值得注意的是可变阻力训练机的设计方式是否符合人体工学(Nautilus，1981)，这一点是在文献中不可得知的，而且训练内容不一致，比较结果的是否能代表训练效果也是值得争议的。另一方面利用凸轮改变阻力的作用仍存有制作过程繁琐、成本高、使用的便利性不高等缺点。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种制作简单、成本低、装卸容易、便利性高、减少运动伤害、增加训练效果的阻力渐增式肌力增强设备。

本实用新型包括主体钢架、挠性件、枢设于主体钢架上前滑轮、中间滑轮、枢设于主体钢架顶面的两上滑轮、自主体钢架顶部朝向延设的两滑轨、滑动套组于两滑轨上的杠片组及枢设于杠片组侧面的阻力改变结构；挠性件依序绕过前滑轮、中间滑轮、向上绕过上滑轮、向后绕过上滑轮后向下与杠片组顶端杠片连接；以由形成阻力来源的杠片组、将阻力传导至被训练者训练部位的挠性件、改变钢索导阻力方向的前滑轮、中间滑轮、两上滑轮及连接挠性件将阻力转接至训练肢的连杆共同构成阻力传导机构。

其中：

阻力改变结构系为受挠性件拉力而依序拉伸的多数连杆。

阻力改变结构系为受挠性件拉力而依序拉伸的多数张力绳。

杠片组系由使用者自由选择组合的多数杠片构成。

挠性件为不具弹性钢索。

主体钢架前方朝前延设身体坐卧支撑结构。

身体坐卧支撑结构前方设有与挠性件连接并供被训练者手持的握把及位于握把上方的上臂靠垫。

上臂靠垫系藉由活动插销组设于身体坐卧支撑结构上以定位调整。

多数连杆为四连杆。

多数连杆为二连杆。

由于本实用新型包括主体钢架、挠性件、枢设于主体钢架上前滑轮、中间滑轮、枢设于主体钢架顶面的两上滑轮、自主体钢架顶部朝向延设的两滑轨、滑动套组于两滑轨上的杠片组及枢设于杠片组侧面的阻力改变结构；挠性件依序绕过前滑轮、中间滑轮、向上绕过上滑轮、向后绕过上滑轮后向下与杠片组顶端杠片连接；以由形成阻力来源的杠片组、将阻力传导至被训练者训练部位的挠性件、改变钢索导阻力方向的前滑轮、中间滑轮、两上滑轮及连接挠性件将阻力转接至训练肢的连杆共同构成阻力传导机构。被训练者在使用本实用新型时，被训练者拉动绕经滑轮的挠性件拉起杠片，以带动阻力改变结构，令阻力改变结构可随杠片组顶端杠片被向上拉移时，被拉直而带动下一杠片上移，产生作用于被训练者的分段增强阻力，进而增加肌力，以符合人体工学的渐增阻力，所以肌肉施力时不会遭遇过大的阻力，从而可避免不必要的运动伤害。不仅制作简单、成本低、装卸容易、便利性高，而且减少运动伤害、增加训练效果，从而达到本实用新型的目的。

附图说明

图1、为本实用新型结构示意立体图。

图2、为图1中A部局部放大图(阻力改变结构系为三个四连杆)。

图3、为图1中A部局部放大图(阻力改变结构系为三个二连杆)。

图4、为图1中A部局部放大图(阻力改变结构系为多数张力绳)。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括自其前方朝前延设身体坐卧支撑结构151的主体钢架15、设置于身体坐卧支撑结构151前方以供被训练者手持的握把3、连接于握把3上的为不具弹性钢索的挠性件1、枢设于身体坐卧支撑结构151前、后面并位于握把3下方位置的前滑轮8、中间滑轮2、枢设于主体钢架15顶面的两上滑轮9、10、自主体钢架15顶部朝向延设的两滑轨11、12、滑动套组于两滑轨11、12上的杠片组7及枢设于杠片组7侧面的阻力改变结构14。

杠片组7系由使用者自由选择组合的多数杠片构成。

一端与握把3连接的挠性件1的另一端依序向下绕过前滑轮8、向后绕过中间滑轮2、向上绕过上滑轮9、向后绕过上滑轮10后向下与杠片组7的顶端杠片71连接。

身体坐卧支撑结构151前方设有位于握把3上方的身体坐卧支撑结构上的上臂靠垫5。上臂靠垫5以活动插销4定位调整。

如图1、图2所示，枢设于杠片组7一侧的阻力改变结构14系为三个四连杆。亦可如图3所示，枢设于杠片组7一侧的阻力改变结构14A系为三个二连杆14A。亦可如图4所示，枢设于杠片组7一侧的阻力改变结构14B系为多数张力绳14B。分别为三个四连杆、三个二连杆或张力绳的阻力改变结构14、14A或14B可随杠片组7顶端杠片71被向上拉移时，被拉直而带动下一杠片上移。

本实用新型中由形成阻力来源的杠片组7、将阻力传导至被训练者训练部位的挠性件1、改变挠性件1导阻力方向的前滑轮8、中间滑轮2、两上滑轮9、10及连接挠性件1将阻力转接至训练肢的连杆等所共同构成阻力传导机构。阻力改变结构14、14A、14B即可依前述关节角度与力量关系曲线转换。亦即，在关节角度可以产生较大力量时，给予的训练阻力相对较大，反之，在关节角度产生较小力量时，其训练阻力相对较小。

本实用新型与一般等张肌力训练机最大不同处在于阻力改变结构14的设计。

各阻力改变结构14、14A、14B系分别为多数四连杆、二连杆或张力绳相互连结而成，且各四连杆、二连杆或张力绳系藉由插销13枢接于杠片组7的各杠片上。

挠性件1拉动杠片组7顶杠片71上移，促使第一个四连杆(或二连杆或张力绳)拉直带动下一杠片上移，以此类推带动至最后一个四连杆(或二连杆或张力绳)，对被训练者产生更大的阻力。阻力改变结构14系根据关节角度与力量关系曲线所转换设计，由理论推论及实际实验可以得知，关节所能产生的力量与当时的角度有绝对相关，故，阻力改变结构14(14A、14B)应该与关节角度与力量关系曲线相符，如此才能藉由四连杆(或二连杆或张力绳)将原本由挠性件1传导的固定杠片7阻力，增加转换成符合人体工学的阻力。如此，能使被训练者不论在何种阻力负荷的下，都能经由符合人体工学的阻力改变结构14转换成适合肌肉施力的阻力，亦能使肌肉时时都能以最大力量对抗阻力，如此将能使训练达到事半功倍的效果。

依上述训练法及其具体器材实施例中，本实用新型的阻力来源系由金属杠片组7所传导，杠片组7经由挠性件1拉扯，可在两滑轨11、12上顺利上下滑动，而前滑轮8、中间滑轮2、两上滑轮9、10的设置在于改变挠性件1的走向。

被训练者在使用本实用新型时，系先调整上臂靠垫5高低，以适合自己的身长比例，再将上臂置于靠垫5上，而后调整握把3长度以适合前臂长。训练时，被训练者手持握把3拉动绕经滑轮2、8、9、10的挠性件1拉起杠片组7，以带动阻力改变结构14，产生作用于被训练者的分段增强阻力，进而增加肌力。于训练开始时，可依训练计划调整杠片7组以不同杠片组合，来达到训练效果，本实用新型预期可以增加训练组数(set)、重复数(repetition)及训练周期(duration)，以增加训练效果。另一方面，因为渐增式阻力传递机构符合人体工学，所以肌肉施力时不会遭遇过大的阻力，从而可避免不必要的运动伤害。

Claims (10)

1、一种阻力渐增式肌力增强设备，它包括主体钢架、挠性件、枢设于主体钢架上前滑轮、中间滑轮、枢设于主体钢架顶面的两上滑轮、自主体钢架顶部朝向延设的两滑轨、滑动套组于两滑轨上的杠片组；挠性件依序绕过前滑轮、中间滑轮、向上绕过上滑轮、向后绕过上滑轮后向下与杠片组连接；其特征在于所述的绕过上滑轮后向下的挠性件系与杠片组顶端杠片连接；于杠片组侧面枢设有的阻力改变结构；以由形成阻力来源的杠片组、将阻力传导至被训练者训练部位的挠性件、改变钢索导阻力方向的前滑轮、中间滑轮、两上滑轮及连接挠性件将阻力转接至训练肢的连杆共同构成阻力传导机构。

2、根据权利要求1所述的阻力渐增式肌力增强设备，其特征在于所述的阻力改变结构系为受挠性件拉力而依序拉伸的多数连杆。

3、根据权利要求1所述的阻力渐增式肌力增强设备，其特征在于所述的阻力改变结构系为受挠性件拉力而依序拉伸的多数张力绳。

4、根据权利要求1所述的阻力渐增式肌力增强设备，其特征在于所述的杠片组系由使用者自由选择组合的多数杠片构成。

5、根据权利要求1所述的阻力渐增式肌力增强设备，其特征在于所述的挠性件为不具弹性钢索。

6、根据权利要求1所述的阻力渐增式肌力增强设备，其特征在于所述的主体钢架前方朝前延设身体坐卧支撑结构。

7、根据权利要求1或6所述的阻力渐增式肌力增强设备，其特征在于所述的身体坐卧支撑结构前方设有与挠性件连接并供被训练者手持的握把及位于握把上方的上臂靠垫。

8、根据权利要求7所述的阻力渐增式肌力增强设备，其特征在于所述的上臂靠垫系藉由活动插销组设于身体坐卧支撑结构上以定位调整。

9、根据权利要求2所述的阻力渐增式肌力增强设备，其特征在于所述的多数连杆为四连杆。

10、根据权利要求2所述的阻力渐增式肌力增强设备，其特征在于所述的多数连杆为二连杆。

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