KR20150027804A - 하이브리드 저항 시스템 - Google Patents

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KR20150027804A
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더글라스 존 해빙
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더글라스 존 해빙
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Abstract

운동 기구에 결합되기에 적합할 수 있는, 저항 시스템이 적어도 제1 및 제2 저항 유닛을 가지는 "하이브리드" 저항 조립체이다. 제1 저항 유닛은 제1유형일 수 있고, 제2 저항유닛은 제2유형일 수 있다. 제1 저항 유닛은, 회전가능한 플라이휠과 같은, 가동 중량의 관성에 의해 영향을 받는 저항을 생성하는 관성 부하를 포함하는, 관성 저항 유닛일 수 있다. 제2 저항 유닛은, 변위 저항 유닛에 대한 입력에 의해 영향을 받는 저항을 생성하는 부하를 포함하는, 변위(예를 들어, 선형 또는 회전 변위) 변위 저항 유닛과 같은, 정적(static)이거나 비-관성 저항 유닛일 수 있다.

Description

하이브리드 저항 시스템{HYBRID RESISTANCE SYSTEM}
관련 출원들에 대한 참조로서의 통합
출원 문서에서 확인되는 어느 및 모든 우선권 청구항들, 또는 그에 대한 모든 수정들이 참조로서 여기에 통합되고 본 게시물의 일부를 이룬다.
본 발명은 일반적으로 운동 기구와 결합하여 사용되기에 매우 적합한 저항 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다중 유형의 저항 부하 및/또는 그 저항 부하를 채용하는 다중 모드를 가지는 저항 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 운동 기구 또는 기계는 수행되고 있는 동작에 대한 저항 원(source)을 포함한다. 저항원은, 다른 것들 중에서도 특히, 기계식, 전자-기계식, 전자식, 자기식, 공압 또는 유압식일 수 있다. 다양한 유형의 저항 원은 다양한 특징을 가지며, 이는 특정한 제품에서 장점이거나 단점일 수 있다. 단일 유형의 저항 원은 몇몇 제품에서는 잘 동작할 수 있지만, 통상 모든 운동 장비 제품들에서는 잘 동작하지는 못한다.
따라서, 융통성이 있고 조절가능한 저항 부하 출력을 제공하고, 운동 기구와 결합하거나 그에 통합되어 이용될 수 있거나, 다른 제품을 위해 이용될 수 있는, 개선된 저항 시스템에 대한 요구가 있다. 바람직하게, 이러한 시스템은 적어도 2개의 저항 원을 포함한다. 몇몇 구성에서는, 저항 원들이 서로 다르다. 또한, 몇몇 구성에서, 저항 유닛은 이용가능한 저항 원들을 구동하기 위한 다중 동작 모드를 가진다. 여기에서 설명되는 시스템들, 방법들, 및 장치들은 획기적인 양태들을 가지며, 그들 중 단독적인 어느 것도 그들의 바람직한 속성들에 대해 필수적이거나 유일한 요인이 되는 것이 아니다. 청구 범위의 제한 없이, 유리한 특징들의 일부가 이하에서 요약될 것이다.
바람직한 실시예는 운동 기구에 결합되는 저항 시스템에 관한 것이며, 이는 관성 저항 부하를 포함하는 제1 저항 유닛과 비-관성 저항 부하를 포함하는 제2 저항 유닛을 포함한다. 사용자 인터페이스는 사용자에 의해 제1방향 및 제2방향으로 이동가능하고, 사용자 인터페이스는 제1 저항 유닛과 제2 저항 유닛 중 하나 또는 둘 모두를 이용가능하다. 모드 선택기는 적어도 제1모드, 제2모드 및 제3모드 간의 선택을 가능하게 한다. 제1모드에서, 사용자 인터페이스는, 제1 저항 유닛의 관성 저항 부하를 제1방향과 제2방향 모두로 이용하고, 제2 저항 유닛의 비-관성 저항 부하를 제1방향과 제2방향 중 적어도 하나로 이용한다. 제2모드에서는, 사용자 인터페이스가, 제1 저항 유닛의 관성 저항 부하를 제1방향과 제2방향 중 하나로만 이용하고, 제2 저항 유닛의 비-관성 저항 부하를 제1방향과 제2방향 중 적어도 하나로 이용한다. 제3모드에서는, 사용자 인터페이스가, 제1 저항 유닛의 관성 저항 부하를 제1방향과 제2방향 모두를 이용하지 않고, 제2 저항 유닛의 비-관성 저항 부하를 제1방향과 제2방향 중 적어도 하나로 이용한다.
몇몇 구성에서, 관성 저항 부하가 플라이휠을 포함한다. 비-관성 저항 부하는 변위 부하를 포함할 수 있으며, 여기서는 공급되는 저항이 변위 부하의 일부의 변위와 관계된다. 이 변위 부하는 스프링일 수 있다.
몇몇 구성에서, 모드 선택기는 슬라이딩 칼라(collar)를 포함한다. 몇몇 구성에서, 모드 선택기는 제1구동판과 제2구동판에 각각 선택적으로 결합하는 제1핀과 제2핀을 포함한다. 액츄에이터가 제1핀과 제2핀을 결합위치와 해제위치 간에 구동할 수 있다.
몇몇 구성에서는, 제3모드에서, 관성 저항 부하가 사용자 인터페이스가 아닌 운동 기구에 연결된다.
바람직한 실시예는 운동 기구에 결합되는 저항 시스템에 관한 것이며, 이는 관성 저항 부하를 포함하는 제1 저항 유닛과 비-관성 저항 부하를 포함하는 제2 저항 유닛을 포함한다. 적어도 하나의 레버암이 레버암 축 둘레의 적어도 제1방향 및 제2방향으로 이동가능하며, 여기서 적어도 하나의 레버암은 제1 저항 유닛 및 제2 저항 유닛과 결합할 수 있다. 모드 선택기는 적어도 제1모드, 제2모드 및 제3모드 간에 선택할 수 있다. 제1모드에서, 적어도 하나의 레버암의 이동은, 제1 저항 유닛의 관성 저항 부하를 제1방향과 제2방향 둘 모두로 이용하고, 제2 저항 유닛의 비-관성 저항 부하를 제1방향과 제2방향 중 적어도 하나로 이용한다. 제2모드에서는, 적어도 하나의 레버암의 이동이, 제1 저항 유닛의 관성 저항 부하를 제1방향과 제2방향 중 하나로만 이용하고, 제2 저항 유닛의 비-관성 저항 부하를 제1방향과 제2방향 중 적어도 하나로 이용한다. 제3모드에서는, 적어도 하나의 레버암의 이동이, 제1 저항 유닛의 관성 저항 부하를 제1방향과 제2방향 모두 이용하지 않고, 제2 저항 유닛의 비-관성 저항 부하를 제1방향과 제2방향 중 적어도 하나로 이용한다.
몇몇 구성에서, 적어도 하나의 레버암은 제1레버암과 제2레버암을 포함하며, 여기서 제1레버암은 제1모드에서 관성 저항 부하를 구동하고 제2레버암은 제2모드에서 관성 저항 부하를 구동한다. 적어도 하나의 레버암은 제1레버암, 제2레버암 및 제3레버암을 포함하며, 여기서 제1레버암과 제2레버암은 제2모드에서 관성 저항 부하를 구동하고, 제3레버암은 제1모드에서 관성 저항 부하를 구동한다. 몇몇 구성에서는, 제3레버암이 제1 및 제2레버암과 연결되며, 그럼으로써 제1레버암이나 제2레버암의 이동은 제3레버암을 이동시키게 된다.
몇몇 구성에서, 관성 저항 부하는 플라이휠을 포함한다. 비-관성 저항 부하는 변위 부하를 포함할 수 있으며, 여기서 제공된 저항은 변위 부하 일부의 변위와 관계된다. 몇몇 구성에서, 변위 부하는 스프링이다.
몇몇 구성에서, 모드 선택기가 슬라이딩 칼라를 포함한다. 몇몇 구성에서, 모드 선택기가 제1구동판과 제2구동판 각각과 선택적으로 결합하는 제1핀과 제2핀을 포함한다. 엑츄에이터가 제1 및 제2핀을 결합위치와 해제위치 간에 구동할 수 있다.
바람직한 실시예는 운동 저항 시스템을 사용하는 방법에 관한 것이며, 이는 적어도 제1모드, 제2모드 및 제3모드의 저항 중의 하나를 선택하는 것을 포함한다. 이 방법은 또한 제1모드와 제2모드에서의 관성 부하와 비-관성 부하의 조합 및 제3모드에서의 비-관성 부하를 포함하는 저항 시스템에 의해 인가된 힘에 반응하여 제1 방향으로 사용자 인터페이스의 이동을 이동시키거나 제어하는 것을 포함한다. 이 방법은 제1모드에서의 관성 부하와 비-관성 부하의 조합 및 제2모드와 제3모드에서의 오직 비-관성 부하를 포함하는 저항 시스템에 의해 인가된 힘에 반응하여 사용자 인터페이스의 이동을 제2방향으로 이동시키거나 제어하는 것을 포함한다.
몇몇 구성에서, 이 방법은 관성 부하와 비-관성 부하 중 적어도 하나를 조절하는 것을 포함한다. 몇몇 구성에서, 이 방법은 비-관성 부하와는 별개로 관성 부하를 제어하는 것을 포함한다. 몇몇 구성에서, 사용자 인터페이스의 이동의 이동시키는 것 또는 제어하는 것은 레버암의 이동을 피봇 축 둘레로 이동시키거나 제어하는 것을 포함한다.
도면 전체에 걸쳐서, 도면부호가 참조 요소들 간에 일반적인 유사함을 나타내기 위해 재사용될 수 있다. 도면들은 여기에서 설명되는 예시적인 실시예를 나타내기 위해 제공되는 것으로서, 본 게시물의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
도 1은 하나 이상의 바람직한 실시예의 특정한 특성, 양태 및 이점을 가지는 저항 시스템의 측면과 정면을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 저항 시스템에 대한 측면도이다.
도 3은 도 1의 저항 시스템 일부에 대한 측면도이다.
도 4는 도 1의 저항 시스템에 대한 정면도이다.
도 5는 도 1의 저항 시스템 일부에 대한 다른 측면과 정면을 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 1의 저항 시스템에 대한 부분 단면도이다.
도 7은 저항 시스템의 측면도로서, 2개 위치의 레버암과 2개 위치의 조절 캐리지를 보여준다.
도 8은 또 다른 저항 시스템의 측면과 정면을 보여주는 사시도이다.
도 9는 도 8의 저항 시스템 일부에 대한 정면도이다.
도 10은 플라이휠의 뒤쪽 구조를 보여주기 위해 저항 시스템의 플라이휠 일부를 제거한, 도 8의 저항 시스템의 다른 측면과 정면을 보여주는 사시도이다.
도 11은 도 8의 저항 시스템의 뒤쪽과 측면을 보여주는 사시도이다.
도 12는 도 8의 저항 시스템의 수정물에 대한 개략적인 단면도이다.
도 13은 2개의 레버암을 포함하는, 또 다른 저항 시스템의 정면과 측면을 보여주는 사시도이다.
도 14는 도 13의 저항 시스템 일부의 정면과 측면을 보여주는 사시도이다.
도 15는 도 13의 저항 시스템에 대한 개략적인 단면도이다.
도 16은 3개의 레버암을 포함하는, 또 다른 저항 시스템의 측면과 후면을 보여주는 사시도이다.
도 17은 도 16의 저항 시스템 일부의 다른 측면과 정면을 보여주는 사시도이다.
도 18은 도 16의 저항 시스템에 대한 개략적인 단면도이다.
도 19는 고정 레버암과 이동가능한 레버암을 구비하는 직선형 레버암 조립체를 가지는 저항 시스템에 대한 측면도이다.
본 게시물의 하나 이상의 실시예는 저항 시스템에 관한 것이다. 이는 운동 기구에 결합되기에 적합하거나, 그러한 저항 시스템을 포함하는 운동 기구에 적합하다. 상기 저항 시스템이 심장 강화 운동 기구, 근력 운동 기구, 및 그들의 조합을 포함하는 다양한 형태의 운동 기구에 이용되기에 매우 적합하지만, 상기 저항 시스템은 다른 제품에서 또한 그 유용성을 찾을 수 있다. 따라서, 여기에서는 운동 기구의 맥락에서 설명되지만, 특별히 표시되거나 그 외 본 게시물의 맥락으로부터 명백하지 않는 한, 본 저항 시스템을 그러한 제품에 한정하려는 것이 아니다.
바람직하게는, 저항 시스템이 적어도 제1 저항 유닛과 제2 저항 유닛을 가진다. 이 저항 유닛들은 동일한 유형일 수 있다; 그러나, 적어도 몇몇 구성에서는, 제1 저항 유닛이 제1유형이고, 제2 저항 유닛은 제1유형과 다른 제2유형이다. 그러한 저항 조립체를 여기서는 "하이브리드" 저항 조립체라고 칭할 수 있다. 그러나, 이 저항 시스템은 2개의 저항 유닛 또는 2개 유형의 저항 유닛조차에도 한정되지 않는다. 추가적인 저항 유닛들 또는 추가적인 유형의 저항 유닛들이 또한 채용될 수 있다.
몇몇 구성에서, 제1 저항 유닛은 관성 저항 유닛이며, 이는 이동가능한 중량체의 관성에 비례하는 저항을 발생시키는 관성 부하를 포함한다. 관성 저항 유닛은, 그에 한정되지 않는 예로서, 회전가능한 플라이휠과 같은 적합한 모든 유형의 관성 부하를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 바람직하게는, 제2 저항 유닛은 비-관성 저항 유닛이다. 몇몇 구성에서, 제2 저항 유닛은 변위 저항 유닛이며, 이는 변위 저항 유닛에 대한 입력의 변위(예를 들어, 선형 또는 회전 변위)에 비례하는 저항을 발생시키는 부하를 포함한다. 바람직하게는, 여기에서 상세하게 설명되는 바와 같이, 저항 시스템의 하나 또는 그 이상의 실시예는 관성 저항 유닛과 변위 저항 유닛을 포함하고, 이들 저항 유닛들 중 하나 또는 둘 모두를 이용할 수 있다. 따라서, "관성" 및 "비-관성"이라는 용어는 도시된 실시예들을 설명하는 데 있어서 편의상 다른 저항 유닛들을 설명하는데 이용된다; 그러나, 이들 용어는 도시된 특정 저항 유닛이 아닌 모든 유형의 저항 유닛을 지칭하기 위해 게시물 전체에 걸쳐서 "제1" 및 "제2" 그리고 기타 등등으로 대체될 수 있다.
몇몇 구성에서, 제1 저항 유닛과 제2 저항 유닛 중 하나 또는 둘 모두는 다중 동작 모드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 저항 유닛, 또는 관성 저항 유닛은 제1동작모드를 가질 수 있으며, 여기서는 관성 부하가 제1 저항 유닛에 대한 입력과 동일한 방향으로 이동한다. 이러한 구성에서는, 저항 시스템의 정상 동작 동안 관성 부하가 다방향성(예를 들어, 양방향성) 이동을 하게 될 수 있다. 제1 저항 유닛은 또한 제2동작모드를 가질 수 있으며, 여기서는 관성 부하의 이동이 단일방향성(unidirectional)이다. 이러한 구성에서는, 관성 부하가 제1 저항 유닛에 대한 제1방향의 입력의 이동에 반응하여 구동될 수 있고, 제2방향의 입력의 이동에 대하여는 구동되지 않을 수 있다. 추가적인 모드에서는, 관성 부하가 단일, 이중 또는 다중 방향 입력에 반응하여 3차원 공간에서 다중 방향으로 이동할 수 있다.
도 1 내지 6은 본 발명의 저항 시스템에 대한 실시예를 나타내며, 이는 전체적으로 도면부호 30으로 표시된다. 도시된 구성에서, 저항 시스템(30)이 프레임 조립체(32)에 의해 지지되고 그와 통합되며, 프레임 조립체(32)는 베이스부(34)와 직립부(36)를 포함한다. 그러나, 프레임 조립체(32)는, 저항 시스템(30)이 이용된 특정 제품에 의해 결정될 수 있거나 저항 시스템(30)이 포함된 운동 기구 또는 다른 구조의 구성요소들을 포함할 수 있는, 적합한 모든 구성을 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 저항 시스템(30)은 프레임 조립체(32)에 의해 지지된 제1 저항 유닛 또는 관성 저항 유닛(40)을 포함한다. 관성 저항 유닛(40)은, 도시된 구성에서의 회전가능한 플라이휠(42)과 같은, 관성 부하를 포함한다. 플라이휠(42)은 바람직하게는 그 회전 축으로부터 먼쪽에 집중된, 비교적 고중량 또는 고밀도 물질로 제조될 수 있으며, 그럼으로써 플라이휠(42)은 비교적 높은 중량-대-부피(mass-to-volume) 및 관성-대-부피(inertia-to-volume) 비율을 가진다. 예를 들어, 운동 기구에 이용되는 플라이휠(42)은 때때로 주철 물질로 제조된다; 그러나 다른 적합한 물질과 제조 방법들이 또한 이용될 수 있다. 플라이휠(42)은 축 A을 중심으로 회전가능하고 축 A을 중심으로 한 그의 회전 관성 또는 관성 모멘트에 비례하여 저항력을 발생시킨다. 대안적인 구성에서는, 제1과 제2(예를 들어, 관성(40)과 비-관성(50)) 저항 유닛 모두 동일한 프레임 조립체(32) 및/또는 베이스부(34)에 의해 지지될 수 있다.
선택적으로, 관성 저항 유닛(40)이 추가적 또는 보충적 저항 구성을 포함할 수 있으며, 이는 플라이휠(42)의 회전 관성에 의해 제공된 저항을 보충한다. 예를 들어, 도시된 구성에서는, 관성 저항 유닛(40)이 전자식, 자기식, 또는 전자기식 저항 메커니즘(44)을 포함하며, 이는 플라이휠(42)의 회전을 억제하는 힘을 선택적으로 인가하도록 이루어지고 그럼으로써 플라이휠(42)의 회전 관성에 의해 제공된 저항의 양을 증가시킨다. 전자식, 자기식, 또는 전자기식 저항 메커니즘(44)은 켜지거나 꺼지도록(그리고 추가적인 힘을 인가하거나 제거하도록) 및/또는 가변적으로 추가된 저항의 레벨을 선택하도록 수동적, 전자적 또는 다른 방식으로 제어될 수 있다. 적합한 전자식, 자기식 또는 전자기식 저항 메커니즘(44)의 예 및 그러한 구성의 기본 개념들이, 예를 들어 미국특허 4,775,145; 5,558,624; 5,236,069; 6,186,290 및 미국 특허 공개 2012/0283068에 개시되었고, 그 전부가 참조로서 여기에 통합된다. 또한, 플라이휠(42)에 제동력을 인가하도록 이루어진 적합한 유형의 제동 시스템과 같은, 적합한 다른 보충적인 저항 구성들이 또한 이용될 수 있다. 적합한 제동기의 예는 중국, Chang Zhou City, Dong Men San He Kou 소재 Hua Xing Machinery Company Ltd.의 CQ-38 브레이크이다. 본 게시물에서는, 관성 저항 유닛(40)이 전자식, 자기식, 또는 전자기식 저항 시스템(44)의 일부로서, 또는 전형으로서 링(44)을 포함한다.
저항 시스템(30)은 또한 제2 저항 유닛 또는 비-관성 저항을 포함하며, 이는 도시된 구성에서 변위 저항 유닛(50)이다. 따라서, 편의상 "변위 저항 유닛"이라는 용어가 본 게시물에서 사용되며, 또한 다르게 표시되거나 게시물의 문맥에서 명백하지 않는 한, 다른 모든 유형의 비-관성 저항 유닛을 포함할 수 있다. 변위 저항 유닛(50)은 변위 저항 유닛(50)에 대한 입력의 변위의 거리에 비례하는 저항력을 제공한다. 도시된 구성에서, 변위 저항 유닛(50)은 선형 코일 스프링(52)과 같은 바이어스(biasing) 요소를 포함한다. 스프링(52)은 프레임 조립체(32)의 직립부(36)에 의해 지지될 수 있다. 도시된 구성에서, 직립부(36)는 중공 튜브이며, 직립부(36) 내에 스프링(52)이 부분적 또는 전체적으로 수용된다. 그러나, 다른 구성들에서는, 스프링(52)이, 프레임 조립체(32) 또는 다른 것에 의해 지지된, 다른 적합한 모든 위치에 배치될 수 있다.
도시된 변위 저항 유닛(50)이 선형 코일 스프링(52)을 포함하지만, 적합한 다른 저항 또는 바이어스 요소가 이용될 수 있다. 그에 한정되지 않는 예로서, 토션 스프링, 탄성 밴드, 밴더블 로드(bendable rod) 및 가스 실린더와 같은, 다른 유형의 스프링형 요소들이 이용될 수 있다. 나아가, 다른 유형의 저항 요소 또는 구성이 이용될 수 있으며, 이는 전자식, 자기식, 전자기식(예로서, 모터 또는 제동 시스템) 또는 유체 저항 구성과 같은, 변위 또는 비-변위 저항(예로서, 가변적 또는 일정한 저항) 구성일 수 있다. 더 나아가, 많은 제품에서 필요한 흔한 과중량으로 인해 야기되는 불편함으로 인해 중량 스택(stack)이 현재 선호되지 않고 있지만, 몇몇 제품에서는 하나 이상의 중량 스택을 저항 유닛(50)에 포함시키는 것이 바람직할 수 있다.
저항 시스템(30)은 바람직하게 관성 저항 유닛(40)과 변위 저항 유닛(50) 중의 하나 또는 둘 다에 동작가능하게 연결된 입력부를 포함한다. 도시된 구성에서, 입력부는 레버암 구성(60)을 포함하며, 이는 레버암 축 AL을 중심으로 회전가능한 레버암(62)을 포함한다. 후술되는 바와 같이, 레버암(62)은 관성 저항 유닛(40)과 변위 저항 유닛(50) 모두에 결합될 수 있다. 따라서, 결합된 경우, 레버암 축 AL을 중심으로 한 레버암(62)의 이동은, 관성 저항 유닛(40)과 변위 저항 유닛(50) 둘 모두를 구동하거나 둘 중 어느 것도 구동하지 않는 결과가 얻어진다. 도시된 구성에서는, 결합된 경우, 레버암 축 AL을 중심으로 한 레버암(62)의 이동은, 플라이휠(42) 및/또는 스프링(52)의 이동을 얻게 된다.
도시된 레버암(62)은 만곡 부위를 포함하며, 이는 레버암(62) 길이의 일부 또는 레버암(62)의 전체 길이, 또는 실질적으로 전체 길이일 수 있다. 바람직하게는, 레버암(62)의 만곡 부위는 플라이휠(42)의 축 A에 대한 원주 호를 정의하며, 그럼으로써 만곡 부위 상의 각 지점이 축 A으로부터 실질적으로 동일한 거리이다. 몇몇 구성에서, 실질적인 케이블 길이를 대략 동일하게 유지하도록, 축 A으로부터 만곡 부위의 거리가 케이블 권취 풀리(pulley)(114) 둘레에 감기거나 풀린 해당 양에 의해 달라진다. 도시된 구성에서, 레버암(62)의 만곡 부위의 반지름은 플라이휠(42)의 반지름보다 크며, 그럼으로써 레버암(62)이 플라이휠(42)의 원주 가장자리의 바깥쪽에 방사상으로 배치된다. 만곡 레버암(62) 또는 만곡 부위를 가지는 레버암(62)이 도시되었지만, 이에 한정되지 않는 예로서, 직선형 레버암과 같은 다른 형상이 또한 이용될 수 있다. 이러한 직선형 레버암은 후방 단부, 또는 피봇 단부로부터 전방 단부, 또는 입력부 단부 쪽으로 아래를 향해 꺾이거나, 다른 모든 방향으로 꺾일 수 있다.
상술한 바와 같이, 레버암(62)의 후방 부위 또는 후방 단부가, 프레임 조립체(32)의 직립부(36)에 의해 지지된 피봇 구성(64)에 의해, 레버암 축 AL을 중심으로 한 회전을 위해 지지된다. 도시된 구성에서, 레버암 축 AL은 직립부(36)의 후방 쪽에 플라이휠(42) 상의 최고 지점과 대략 동일하거나 그 위에 위치된다. 레버암(62)은 처음에 레버암 축 AL으로부터 위로 연장되고 나서 플라이휠(42)의 축 A의 앞쪽의 아래로 굽어진다. 레버암(62)의 전방 단부 또는 전방 부위는 플라이휠(42)의 앞쪽에, 바람직하게는 플라이휠(42)의 축 A 아래에 위치한다. 상술한 바와 같이, 레버암의 직선형 버전은 도시된 만곡 버전과 동일한 또는 대략 동일한 단부지점들을 유지할 수 있고, 케이블을 따라 포함된 변속기와 더불어 단부지점들 간의 직선에서 확장된다.
레버암(62)의 전방 또는 자유 단부는 커플러(66)를 포함하며, 이는 레버암(62)이 저항 시스템(30)의 사용자 인터페이스와 결합할 수 있도록 하고, 이는, 이에 한정되지 않는 예로서, 기본 구성에서의 케이블-앤-풀리(cable-and-pulley) 시스템 또는 보다 더 복잡한 구성에서의 심장 강화 또는 근력 훈련 기구와 같이, 모든 적합한 구성일 수 있다. 도시된 구성에서, 커플러는 U-브라켓(66)이며, 이는 저항 시스템(30)으로 하여금, 많은 유형의 핸들이 결합될 수 있고 여러 가지 세로 또는 가로 자세로 조절될 수 있는 단순한 케이블-앤-풀리 시스템과 함께 편리하게 이용될 수 있도록 한다. 나아가, U-브라켓(66)은 저항 시스템(30)으로 하여금, 통상적으로 케이블-앤-풀리 시스템에 의해 구동되는, 중량 스택 또는 다른 저항 디바이스의 대체물로서 역할할 수 있게 한다. U-브라켓(66)은 풀리(68)를 지지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 레버암(62)은 관성 저항 유닛(40) 또는 변위 저항 유닛(50)에 동작가능하게 결합될 수 있다. 레버암(62)은, 레버암(62)의 움직임을 관성 저항 유닛(40) 및/또는 변위 저항 유닛(50)에 전달할 수 있는 적합한 모든 구성 또는 메커니즘에 의해, 저항 유닛(40, 50)에 결합될 수 있다. 도시된 구성에서, 레버암(62)은 조절 캐리지(carriage; 70)를 가지며, 이는 레버암(62)의 길이를 따라 적어도 제1과 제2 조절 위치 간을 이동할 수 있고, 풀리(72)를 지지한다. 바람직하게, 조절 캐리지(70)는 레버암(62)의 길이를 따라 있는 다수의 조절 위치에 고정될 수 있다. 도시된 구성에서는, 조절 캐리지(70)가 팝-핀(pop-pin) 구성에 의해 레버암(62)에 고정되며, 여기서는 핀이 스프링이 장착되거나 또는 일반적으로는 결합 위치 쪽으로 바이어스 되어, 다수의 개별 홈 또는 홀 중의 하나와 정렬될 경우, 홈 또는 홀에 결합된다. 이외에도, 조절 캐리지(70)가 무한히 조절가능하거나, 모든 적합한 방법을 이용하여 레버암(62)에 대하여 조절가능한 것일 수 있다.
레버암(62) 상에서 조절 캐리지(70)의 위치 조절은 레버암(62)이 실질적인 레버임 길이가 조절될 수 있도록 한다. 특히, 레버암(62)의 주어진 회전 변위에 관하여, 축 A에 대한 조절 캐리지(70)의 선형 변위는 조절 캐리지(70)를 레버암(62)을 따라 이동시킴으로써 조절될 수 있다. 조절 캐리지(70)가 레버암 축 AL로부터 멀어질 때보다 조절 캐리지(70)가 레버암 축 AL에 근접할 때 축 A에 대한 조절 캐리지(70)의 선형 변위가 더 작다. 더 설명되는 바와 같이, 그러한 조절 캐리지(70)의 이동은, 적어도 변위 저항 유닛(50)에 의해 제공된 저항을 조절할 수 있다. 조절 캐리지(70)가 레버암(62)을 따라 레버암 축 AL로부터 더 이동할 때, 사용자에게 제공된 저항 곡선은 레버암(62) 동작의 종점에 비해 동작의 시점에서 점점 더 가벼워지게 될 수 있는 반면에, 전체 저항은 증가할 것이다. 이는 사용자가 원하는 운동의 동작 범위 동안에 힘 곡선을 조절할 수 있게 해준다.
바람직하게는, 저항 시스템(30)은 구동(primary) 샤프트(80)를 포함하며, 이는, 샤프트 하우징 또는 브라켓(82)과 같은, 프레임 조립체(32)에 의해 지지된다. 샤프트(80)는 적어도 하나, 바람직하게는 한 쌍의 적합한 베어링(84)에 의해 브라켓(82)에 대하여 지지되며, 그럼으로써 샤프트(80)는 브라켓(82)에 대해 회전가능하다. 플라이휠(42)은 적합한 베어링 조립체(미도시)에 의해 샤프트(80)에 지지되고, 그럼으로써 플라이휠(42)은 샤프트(80)에 대해 회전가능하다.
저항 시스템(30)은 또한 변속기 조립체 또는 변속기(90)를 포함하며, 이는 샤프트(80)와 함께 회전하기 위한 플라이휠(42)과 선택적으로 결합하도록 동작가능하다. 변속기(90)는 바람직하게 샤프트(80)와 플라이휠(42) 사이에 동작가능하게 배치되는 일방향 클러치부(92)를 포함하며, 그럼으로써 샤프트(80)가 플라이휠(42)을 일 회전방향으로 구동하고 그 반대 방향으로 구동하지 않는다. 다시 말해서, 일방향 클러치부(92)는, 플라이휠(42)에 구동력을 일방향으로 인가할 수 있지만, 플라이휠(42)이 샤프트(80) 보다 그 방향으로 더 빠르게 회전할 수 있게 하거나, 샤프트(80)가 정지된 상태에서 플라이휠(42)이 회전할 수 있게 한다. 적합한 모든 일방향 클러치 메커니즘이 사용될 수 있다. 운동 기구에 사용되는 일방향 클러치에 대한 하나의 적합한 예는 Florida, Boynton Beach의 Boca Bearing Company가 판매하는 HF2520 One Way Bearing이다.
도시된 구성에서, 변속기(90)는 사용자로 하여금 적어도 2개, 바람직하게는 3개의 개별 동작 또는 저항 모드로부터 원하는 동작 모드를 선택할 수 있도록 하며, 편의상 이들을 여기서는 1) 심장 강화(cardiovascular) 모드, 2) 관성 모드, 및 3) 비-관성 모드로 칭한다. 바람직하게는, 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 3개 모드 모두에서 제1방향으로의 레버암(62) 회전은 샤프트(80)의 제1방향 회전을 발생시킨다. 샤프트(80)가 스프링(52)에 연결되어 샤프트(80)의 제1방향 회전은 스프링(52)에 의한 저항력에 반하여 스프링(52)을 신장시킨다. 레버암(62)이 제2방향으로 회전할 경우, 샤프트(80)가 제2방향으로 회전하고, 이는 스프링(52)의 길이를 수축 또는 감소시킨다. 따라서, 도시된 구성에서, 스프링(52)은 레버암(62)을 제2방향으로 회전시키려는, 레버암(62)에 대한 복원력을 제공하는 데 이용될 수 있다. 그러나, 다른 구성에서는, 레버암(62)의 제1 및 제2방향 이동 모두가 저항받도록 스프링(52)이 양방향성 저항원으로 대체될 수 있다. 일반적인 케이블은 압축이 아닌 장력에만 이용될 수 있다. 따라서, 그러한 구성은 특히 양방향성 용도(그에 한정되지 않는 예로서, 스프링(52) 단부의 양방향 이동으로부터 유래된 스프링(52)의 이동 단부에 부착된 변속기(90)로부터의 케이블 루프)로 바람직하게 설계될 수 있을 것이다.
심장 강화 모드에서, 변속기(90)는 일방향 클러치부(92)를 통해 플라이휠(42)을 샤프트(80)에 결합시킨다. 따라서, 심장 강화 모드에서는, 레버암(62)의 제1방향 회전이 샤프트(80)의 제1방향 회전을 일으키고, 이는 일방향 클러치부(92)를 통해 플라이휠(42)을 제1방향으로 구동한다. 레버암(62)이 제2방향으로 회전될 경우, 샤프트(80)가 또한 제2방향으로 회전된다; 그러나, 일방향 클러치부(92)로 인해, 플라이휠(42)은 샤프트(80)의 제2방향 회전에 의해서는 구동되지 않는다. 따라서, 플라이휠(42)이 제1방향 회전을 유지할 수 있다(레버암(62)이 제1방향으로 이동하는 동안 플라이휠(42)에 충분한 에너지가 전달된다고 가정할 경우). 상술한 바와 같이, 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)(예를 들어 스프링(52))이 또한 심장 강화 모드에서 동작된다. 심장 강화 모드에서는, 사용자가 레버암(62)의 동작 범위에서 레버암(62)을 제1방향 그리고 나서 제2방향으로 반복적으로 순환시킬 수 있고, 그럼으로써 원하는 리듬(cadence) 또는 빈도로 플라이휠(42)에 에너지를 반복적으로 인가하게 되며, 이는 심장 강화 운동의 수행에 충분할 수 있다. 링(44)으로 나타낸 추가적인 저항 구성이 심장 강화 모드에서 매우 유용할 수 있다. 적합한 인터페이스를 이용하면, 전통적인 심장 강화 제품이 레버암을 순환시키는데 이용될 수 있으며 이는 저항 시스템(30)이 전통적인 심장 강화 제품에 대한 저항원이 될 수 있도록 한다. 모든 구성이 이에 적합할 수 있지만, 2개의 독립적으로 이동가능한 암을 구비하는 구성, 예를 들어, 이에 제한되는 것은 아니지만, 도 16 내지 18에 도시된 3개의 레버암 구성이 특히 이에 적합할 수 있다.
관성 모드에서, 변속기(90)는, 제1방향과 제2방향 모두로의 회전을 위해, 플라이휠(42)을 샤프트(80)에 결합시킨다. 따라서, 관성 모드에서는, 레버암(62)의 제1방향 회전이 샤프트(80)의 제1방향 회전을 일으키며, 이는 플라이휠(42)을 제1방향으로 구동시킨다. 레버암(62)이 제2방향으로 회전될 경우, 샤프트(80)가 또한 제2방향으로 회전되고, 이는 플라이휠(42)을 제2방향으로 구동시킨다. 따라서, 플라이휠(42)은 샤프트(80)의 회전과 함께 회전한다. 상술한 바와 같이, 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)(예를 들어, 스프링(52))이 또한 관성 모드에서 동작된다. 이러한 구성은 모든 비-관성 저항원에 전통적인 관성(예를 들어 중량 스택)감을 추가하는 이점을 제공한다. 또 다른 구성에서는, 관성 모드에서, 사용자가 레버암(62)을, 관성 저항 유닛(40)과 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50) 모두에 의해 저항 받는 제1방향, 그리고 관성 저항 유닛(40)에 의해 저항 받지만, (적어도 몇몇 실시예에서는) 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)에 의해 도움을 받는 제2방향으로의, 이동 범위에서 레버암(62)을 반복적으로 순환시킬 수 있다. 또 다른 구성에서는, 능동적인, 또는 구동하는, 전자식 또는 전자기식 저항(예를 들어, 모터)이, 관성 또는 비-관성 저항 유닛(40 또는 50)에, 제1 또는 제2방향 또는 둘 모두에서, 추가적이거나 보조적인 저항을 제공하는데 이용될 수 있다. 이에 대한 하나의 결과로서는 제1방향을 넘어서는 제2방향에서의 저항 증가를 들 수 있다(예를 들어, 근력 운동에 유용할 수 있는 증가된 음의 저항). 능동적인, 또는 구동하는, 전자식 또는 전자기식 저항(예를 들어 모터)가 또한 관성 또는 비-관성 저항 유닛(40 또는 50) 각각 또는 둘 모두로서 이용될 수 있다. 관성 모드에서의 일반적인 레버암(62) 순환의 리듬 또는 빈도는, 종종 양 방향에서의 관성 저항으로 인해, 심장 강화 모드에서 이용되는 리듬 또는 빈도보다 낮으며, 이는 예를 들어 근력 운동에 유용할 수 있다.
비-관성 모드에서는, 변속기(90)가 플라이휠(42)을 샤프트(80)에 고정하지 않거나 레버암(62)의 동작을 플라이휠(42)에 전달하지 않는다. 따라서, 제1방향이나 제2방향으로의 샤프트(80) 회전은 플라이휠(42)을 구동하지 않거나 플라이휠의 회전을 야기하지 않는다. 그러나, 위에서 논의된 바와 같이, 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)(예를 들어, 스프링(52))은 비-관성 모드에서 동작되며 레버암(62)의 이동에 대한 저항이나 지원 둘 다, 또는 실질적으로 둘 다를 제공할 수 있다. 특히, 레버암(62)이 제1방향으로 회전될 때, 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)(예를 들어, 스프링(52))이 레버암(62)의 이동에 저항하고, 레버암(62)이 제2방향으로 회전될 때, 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)(예를 들어 스프링(52))이 레버암(62)의 이동을 지원한다. 그러나, 대안적인 구성에서는, 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)이 양방향성일 수 있고, 그럼으로써 두 방향 모두에서 레버암(62)의 이동에 저항한다.
상술한 모드들에서, 레버암(62)의 제1방향 회전은 상방 이동 또는 (플라이휠(42) 측에서 바라 본) 도 2의 방위에 대하여 레버암 축 AL을 중심으로 하는 반시계방향 이동일 수 있다. 레버암(62)의 제2방향 회전은 하방 또는 도 2의 방위에 대하여 레버암 축 AL을 중심으로 하는 시계방향, 또는 제1방향과 반대방향의 이동일 수 있다. 그러나, 다른 구성들에서는, 이들 방향들이 저항 시스템(30)에 대한 특정 제품에 더 적합하도록 반대일 수 있다. 샤프트(80)와 플라이휠(42)의 제1 및 제2 회전 방향은 적합한 어느 방향일 수 있다; 그러나, 적어도 하나의 실시예에서는 샤프트(80)의 제1방향 회전이 스프링(52)을 신장시키거나 단일방향성 저항 요소의 저항 방향인 것이 바람직하다.
변속기(90)는 관성 저항 유닛(40) 및/또는 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)(뿐만 아니라 모든 다른 저항 유닛)을 선택적으로 동작시키는 적합한 모든 구성을 가질 수 있다. 도시된 구성에서는, 변속기(90)가 모드 선택기 몸체 또는 기어 결합 몸체를 포함하며, 이는 모드 선택기 잠금 칼라(collar), 또는 잠금 칼라(94), 및 모드 선택기 기어 칼라, 또는 기어 칼라(96)를 포함할 수 있다. 단부 캡(97)이 기어 칼라(96)의 외측 단부 부위를 덮도록 구비된다. 잠금 칼라(94)와 기어 칼라(96)는 플라이휠(42)과 함께 회전하기 위해 서로 결합 또는 고정되지만, 플라이휠(42)에 대하여 플라이휠 축 A를 따라 축방향 이동이 가능하다. 바람직하게는, 기어 칼라(96)가, 그에 한정되지 않는 예로서, 그르부홈(100)과 키(102) 구성과 같은 적합한 구성에 의해 플라이휠(42)의 허브부위(98)에 키결합(keyed)된다. 개별 명칭으로 설명되었지만, 다른 적합한 구성들 중에서, 잠금 칼라(94)와 기어 칼라(96)는 단일 요소의 일부일 수 있고, 일체형 조립체의 분리 요소들일 수 있거나 적어도 한 방향으로 함께 이동하기 위해 연결된 개별 요소들일 수 있다.
하나의 구성에서, 기어 칼라(96)가, 플라이휠에 대한 회전 이동이 아닌, 축방향 이동을 위해 플라이휠(42)의 허브부위(98)에 키결합된다. 잠금 칼라(94)는, 플라이휠(42)에 대하여 기어 칼라(96)의 축 방향 위치를 홀딩하는 데 이용되는 볼 및 스프링 디텐트(spring detent; 미도시)와 결합 및 결합해제 되면서 기어 칼라(96) 상으로 연장된다. 기어 칼라(96)는 변속기(90)의 제1기어(106) 또는 제2기어(108)와 구동가능하게 결합되도록 구성된 결합 부위 또는 구동 부위(104)를 포함한다. 바람직하게는, 기어 칼라(96)는 한 번에 제1기어(106) 또는 제2기어(108) 중의 어느 하나와만 결합한다. 도시된 구성에서, 결합 부위(104)가 결합 표면을 포함하며, 이는 축 A를 둘러싸는 비원형(non-circular) 개구를 정의한다. 결합 부위(104)는 기어(106 및 108)와 동일한 형상일 수 있거나 기어(106 및 108)과 구동가능하게 결합할 수 있는 상보적인 형상일 수 있다. 도시된 구성에서는, 결합 부위(104)의 비원형 개구가, 그에 한정되지 않는 예로서, 육각형과 같은 다각형 형상이다. 그러나, 다른 적합한 수의 변 또는 결합 표면이 제공될 수 있다(예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 그 이상). 몇몇 구성에서는, 결합 부위(104) 및/또는 기어(106 및 108)가, 그에 한정되지 않는 예로서, 톱니 기어 또는 스플라인부와 같은, 다른 적합한 형상을 가진다.
바람직하게는, 심장 강화 기어 또는 일방향 기어로도 칭할 수 있는 제1기어(106)는 일방향 클러치부(92)를 통해 샤프트(80)와 결합된다. 따라서, 몇몇 구성에서는, 샤프트(80)가 제1기어(106)를 하나의 방향으로만 구동한다. 기어 칼라(96)는 제1축방향 위치에 배치되어 제1기어(106)와 결합할 수 있고, 이는, 상술한 바와 같은, 저항 유닛(30)의 심장 강화 모드에 해당할 수 있다. 제1위치에서는, 샤프트(80)의 제1방향 회전이 일방향 클러치부(92), 제1기어(106) 및 플라이휠(42)의 허브부위(98)에 구동가능하게 결합된 기어 칼라(96)를 통해 플라이휠(42)에 전달된다.
관성 기어 또는 고정 기어라고도 칭할 수 있는 제2기어(108)는 바람직하게 샤프트(80)에 직접 결합되거나 샤프트(80)에 의한 양 방향 직접 회전하도록 결합된다. 즉, 샤프트(80)와 제2기어(108) 사이에는 일방향 클러치 메커니즘이 개재되지 않는다. 기어 칼라(96)는 제2축방향 위치에 배치되어 제2기어(108)와 결합할 수 있으며, 이는, 상술한 바와 같은, 저항 유닛(30)의 관성 모드에 해당할 수 있다. 제2위치에서는, 샤프트(80)의 제1방향 또는 제2방향 회전이, 제2기어(108) 및 플라이휠(42)의 허브부위(98)에 구동가능하게 결합된 기어 칼라(96)를 통해, 상응하는 플라이휠(42)의 회전을 발생시킨다.
기어 칼라(96)는 또한 제3축방향 위치에 배치될 수 있고, 여기서는 기어 칼라가 제1기어(106)나 제2기어(108)와 결합하지 않으며, 이는, 상술한 바와 같은, 비-관성 모드에 해당할 수 있다. 도시된 구성에서는, 기어 칼라(96)의 제3위치는 제1기어(106)와 제2기어(108) 사이에 결합 부위(104)를 위치시킨다. 기어 칼라(96)의 제3위치에서는, 샤프트(80)의 어떤 방향의 회전도 플라이휠(42)에 전달되지 않는다.
도시된 구성에서, 플라이휠(42)이 구동되면 샤프트(80)와 동일한 회전 속도 또는 스피드로 구동된다. 그러나, 다른 구성에서는, 기어 비 변속기(gear ratio transmission)가 플라이휠(42)이 샤프트(80)와 다른 스피드로 회전하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 제품에서는, 관성 저항을 높이도록 플라이휠(42)이 샤프트(80)보다 더 빠르게 회전하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 다른 구성에서는, 플라이휠(42)이 샤프트(80)보다 느리게 회전하도록 구성될 수 있다. 모든 유형의 기어, 풀리, 스프라켓 등과 같은, 적합한 모든 기어 비 변속기가 이용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 바람직하게는 샤프트(80)가 레버암(62)과 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)(예를 들어, 스프링(52))에 동작가능하게 결합된다. 도시된 구성에서는, 레버암(62)이 저항 시스템(30)에 대한 입력부로서 역할하고, 그럼으로써, 샤프트(80)에 대한 입력부로 역할한다. 따라서, 레버암(62)의 동작(예를 들어, 회전)이 샤프트(80)의 동작(예를 들어, 회전)으로 변환된다. 그에 한정되지는 않지만, 다양한 벨트 구동과 기어 시스템을 포함하여, 적합한 모든 동작 전달 메커니즘이 사용될 수 있다. 도시된 구성에서는, 가요성이 있는 제1연신부재(110)(예를 들어, 벨트 또는 케이블)가 적어도 레버암(62)과 샤프트(80) 사이에 배치된다. 바람직하게는, 제1연신부재(110)의 제1단부(110a)가, 앵커 또는 벨트(또는 케이블) 부가물(112)과 같이, 고정되거나 고정시킬 수 있는 위치에 고정된다. 제1연신부재(110)의 제2단부(110b)는, 샤프트(80)와 함께 회전하도록 고정된 제1풀리(114)에 감겨서 바람직하게는 고정된다. 제1연신부재(110)의 중간 부위(110c)는 풀리(72)의 둘레로 배치된다.
이러한 구성으로, 레버암(62)의 회전이 풀리(72)와 축 A의 선형 거리를 변화시킨다. 선형 거리의 변화는 제1연신부재(110)의 유효 길이를 변화시켜서 제1연신부재(110)가 제1풀리(114)에 감기거나 풀리게 하며, 그럼으로써 샤프트(80)가 제1방향과 제2방향 중 하나로 회전하도록 한다. 도시된 구성에서는, 레버암(62)의 상방 이동에 의해 제1연신부재(110)가 제1풀리(114)에서 풀리며, 이는 샤프트(80)를 제1방향으로 회전시킨다. 레버암(62)의 하방 이동 또는 위치 낮춤은 제1연신부재(110)가 풀리(72)에 감기도록 한다. 바람직하게, 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)(예를 들어, 스프링(52))은 샤프트(80)를 제2방향으로 회전시키려고 함으로써 제1연신부재(110)가 제1풀리(114)에 다시 감기는 것을 지원한다. 그러나, 다른 구성에서는, 리턴 스프링과 같은, 별도의 리턴 부재가 사용될 수 있다.
바람직하게는, 제2풀리(116)는 함께 회전하도록 샤프트(80)에 고정된다. 가요성이 있는, 제2연신부재(118)(예를 들어, 벨트 또는 케이블)는 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)에 결합되는 바, 특히 스프링(52)과 결합되는 제1단부(118a)를 가진다. 제2연신부재(110)의 제2단부(118b)는 제2풀리(116)에 감겨서 바람직하게는 제2풀리에 고정된다. 제2연신부재(118)의 중간 부위(118c)는 프레임 조립체(32)에 의해 지지된 풀리(120)의 둘레에 배치된다. 이러한 구성으로, 샤프트(80)의 회전은 제2연신부재(118)가 제2풀리(116)에 감기거나 풀리게 한다. 샤프트(80)의 제1방향 회전이 제2연신부재(118)가 제2풀리(116)에 감기게 하며, 이는 제2연신부재(118)의 유효 길이를 감소시키고 스프링(52)을 신장시킨다. 스프링(52)의 바이어싱된 힘은 제2연신부재(118)를 제2풀리(116)로부터 풀리도록 하며, 스프링(52)의 힘을 넘어서기에 충분한 저항력이 없는 상태에서는 샤프트(80)를 제2방향으로 회전시키게 한다. 풀리(114, 116)와 가요성 있는 연신부재(110, 118)(예를 들어, 벨트 또는 케이블)가 도시되었지만, 레버암(62), 샤프트(80) 및 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)(예를 들어, 스프링(52)) 간의 동작 전달을 위한 다른 적합한 메커니즘이 또한 이용될 수 있다. 그에 더해, 개별 풀리(114, 116)들이 도시되었지만, 예를 들어 하나의 긴(long) 풀리와 같이 다른 적합한 구성이 또한 이용될 수 있다.
도시한 저항 시스템(30)의 조작에 있어서는, 사용자가, 예를 들어 변속기(90)의 기어 칼라(96) 및/또는 잠금 칼라(94)와 같은, 선택기를 이용하여, 가능한 동작 모드(예를 들어, 심장 강화 모드, 관성 모드, 및 비-관성 모드)로부터 원하는 동작 모드를 선택할 수 있다. 사용자는, 예를 들어 레버암(62) 상의 조절 캐리지(70)의 위치를 변경함으로써, 원하는 저항 레벨을 더 선택할 수 있다. 그리고 나서 사용자는, 예를 들어 케이블-앤-풀리 시스템 또는 운동 기구의 다른 부품과 같은, 적합한 모든 입력부 또는 인터페이스를 사용하여 레버암(62)을 레버 축 AL 둘레로 이동시킴으로써 저항 시스템(30)을 이용할 수 있다. 몇몇 구성에서는, 관성 저항 유닛(40)만 이용되도록, 비-관성 저항 유닛(50)이 레버암(62)과 단절될 수 있다. 예를 들어, 변속기(90)에 의해 구동될 수 있는 어느 적합한 메커니즘에 의해, 제2풀리(116)가 샤프트(80)와 단절될 수 있다.
도 7을 참조하면, 레버암(62) 상에서 조절 캐리지(70)를 조절한 결과를 보여준다. 가능한 2가지 조절 위치에 있는 조절 캐리지(70)가 보인다: 제1위치 P1 및 제2위치 P2. 제1위치 P1이 제2위치 P2보다 레버암 축 AL에 더 가깝다. 그 동작 범위 내 2가지 다른 위치에 있는 레버암(62)이 보이며, 하나는 실선(하부 위치)이고 하나는 파선(상부 위치)이다. 바람직하게, 스프링(52)의 변위 D(또는 비-관성 저항 유닛(50)의 다른 비-관성 저항 부하)는 샤프트(80)의 회전 거리 또는 회전 수와 관계된다. 또한, 샤프트(80)의 회전 거리 또는 회전 수는, 레버암(62)의 2개의 다른 위치(예를 들어, 하부 위치와 상부 위치)에서, 샤프트(80)의 축 A와 풀리(72)의 축 AP 간의 선형 거리의 변화와 관계된다.
조절 캐리지(70)의 제1위치 P1에서는, 하부 위치에 있는 레버암(62)과 더불어 축 A와 풀리 축 AP 간의 제1선형 거리가 선 P1A으로 표시되고, 상부 위치에 있는 레버암(62)과 더불어 제2선형 거리가 P1B로 표시된다. 제2선형 거리 P1B가 제1선형 거리 P1A보다 크다. 제2선형 거리 P1B와 제1선형 거리 P1A 간의 차가 선 P1C으로 표시된다. 그와 유사하게, 조절 캐리지(70)의 제2위치 P2에서는, 하부 위치에 있는 레버암(62)과 더불어 축 A와 풀리 축 AP 간의 제1선형 거리가 선 P2A로 표시되고, 상부 위치에 있는 레버암(62)과 더불어 제2선형 거리가 P2B로 표시된다. 제2선형 거리 P2B가 제1선형 거리 P2A보다 크다. 제2선형 거리 P2B와 제1선형 거리 P2A 간의 차가 선 P2C로 표시된다. 조절 캐리지(70)가 제1위치 P1보다 제2위치 P2에서 레버암 피봇 축 AL로부터 더 멀리 있기 때문에, 거리 P2B가 거리 P1B보다 크다. 그 결과, 샤프트(80)의 회전 거리 또는 회전 수는 제1위치 P1보다 제2위치 P2에 있는 조절 캐리지(70)를 가지는 레버암(62)의 하부 위치와 상부 위치 사이가 더 크다. 따라서, 스프링(52)의 변위 D가 제1위치 P1보다 제2위치 P2에 있는 조절 캐리지(70)를 가지는 레버암(62)의 하부 위치와 상부 위치 사이에서 더 크며, 이는 주어진 레버암(62)의 이동에 대하여 제1위치 P1보다 제2위치 P2에서 스프링(52)으로부터의 전체 저항력이 더 크도록 한다. 이렇게 더 큰 전체 저항력은 또한 레버암(62) 상에서 더 큰 레버리지 지점(레버암 축 AL으로부터 더 먼)에서 인가되고, 그럼으로써 레버암(62)의 상방 이동에 대해 더 증가된 저항이 가해지게 된다. 풀리(114)와 조절 캐리지(70) 사이에 배치된 제1연신부재(110)의 단일 부위에 대하여 저항력 및 P2b과 P1b 사이의 거리에서의 이들 차이는, 풀리(114) 및 그 지지구조와 조절 캐리지(70) 사이에 제1연신부재(110)의 더 많은 부위가 배치됨으로써 배가될 수 있다.
도 8 내지 11은 저항 시스템(30)의 또 다른 버전을 나타내며, 많은 측면에서 도 1 내지 6의 시스템과 유사하다. 따라서, 도면 부호들이 기본 요소들 또는 부분들 사이에 일반적인 유사함을 나타내기 위해 다시 사용되었다. 그에 더해, 여기의 설명은 주로 두 시스템(30) 간의 차이점에 관한 것이다. 그러므로, 상세하게 설명되지 않는, 도 8 내지 11에 도시된 시스템(30)의 모든 요소들 또는 부분들은 여기서 설명된 다른 시스템(30)의 대응하는 요소들 또는 부분들과 동일하거나 유사하다고 추정될 수 있거나, 다른 어느 적합한 구성을 가질 수 있다.
프레임 조립체(32)는 바람직하게 제1직립부(36)에 더해 제2직립부(130)를 포함한다. 또한, 프레임 조립체(32)는 베이스부(34)의 양단부(예를 들어 평행하게(fore and aft))에 부착된 한 쌍의 가로 지지대(132)를 포함할 수 있다. 또한, 바람직하게는 프레임 조립체(32)가 오버헤드 또는 상부 지지암(134)을 포함하며, 이는 제1직립부(36)와 제2직립부(130) 중의 하나 또는 둘 모두로부터 레버암(62)과 동일한 방향 또는 전방 방향으로 연장될 수 있다. 상부 지지암(134)은 다수개의 풀리(136)를 지지할 수 있으며, 그를 통해 케이블(138)이 저항 시스템(30)에 대한 입력부로서 역할하도록 배치될 수 있다. 케이블(138)의 단부(138a)는 클립, 카라비너(carabiner) 또는 다른 연결기(140)를 포함할 수 있고, 이는 케이블(138)이 핸들, 바(bar), 그립, 추가적인 케이블-앤드-풀리 구성, 또는 다른 어느 운동 기구와 같은, 사용자 인터페이스와 결합될 수 있도록 한다.
도 8 내지 11의 시스템(30)은 도 1 내지 6의 시스템(30)에 관한 수정된 변속기(90)를 포함한다. 특히, 적어도 변속기(90)의 일부가 플라이휠(42)의 내측 또는 프레임 조립체(32) 및/또는 레버암(62)에 가장 가까운 플라이휠(42)의 슬라이드에 위치된다. 바람직하게는, 플라이휠(42)과 샤프트(80) 간의 연결부가 플라이휠(42)의 내측에 위치된다. 이러한 구성은, 예를 들어 플라이휠(42)의 내측 또는 플라이휠(42)과 프레임 조립체(32) 사이에 있는 가용 공간을 더 잘 이용함으로써, 보다 더 컴팩트한 레이아웃을 얻어지게 한다.
도시된 변속기(90)는 제1판(150)과 제2판(152)을 포함하며, 이들 각각은, 제1핀(154) 및 제2핀(156)과 같은, 결합 요소에 의해 플라이휠(42)에 각각 결합된다. 바람직하게, 이 핀(154 및 156)들은 플라이휠(42)에 의해 운반되거나 플라이휠(42)과 함께 회전한다. 핀(154 및 156)들은 각각, 핀(154 또는 156)들이 판(150 또는 152)들과 각각 결합되는 결합위치와 핀(154 또는 156)이 판(150 또는 152)과 각각 결합되지 않은 해제위치 간에 플라이휠(42)에 대하여 축방향으로 이동 가능하다. 핀(154 및 156)들은 수동으로 이동될 수 있거나(직접 또는 간접) 자동(예를 들어, 모터 및 전자식 제어를 통해)으로 이동될 수 있다. 나아가, 변속기(90)는 한 번에 오직 하나의 핀(154 또는 156)이 각각의 판(150 또는 152)과 결합될 수 있도록 구성될 수 있다.
판(150 및 152)들이 바람직하게 다른 지름을 갖고, 핀(154 및 156)들은 축 A로부터 다른 방사 거리에 위치한다. 따라서, 각 핀(154)은, 플라이휠(42)과 가장 가까운 판(도시된 구성에서는 제2판(152))과 간섭없이, 플라이휠(42)로부터 가장 먼 판(도시된 구성에서는 제1판(150))과 결합할 수 있다. 즉, 바람직하게는, 제1핀(154)이 방사상적으로 제2판(152)의 바깥쪽에 위치한다. 각 판(150, 152)은 바람직하게는 각 핀(152, 154)과 결합하기 위한 다수개의 개구 또는 결합홀(158)을 포함한다. 따라서, 제1판(150)의 홀(158)들이 방사상적으로 제2판(152)의 둘레 모서리 바깥쪽에 위치하고, 그럼으로써 방사상적으로 제2판(152)의 홀(158)들의 바깥쪽에 위치한다. 다수개의 홀(158)의 이러한 규칙은 플라이휠(42)의 위치에 상관없이 가장 가까운 홀(158)에 대하여 용이하게 접근할 수 있도록 한다. 즉, 원하는 핀(154 또는 156)을 각 판(150 또는 152)의 홀(158)과 정렬하기 위해, 플라이휠(42)이 상대적으로 작은 각도 변위로만 회전될 필요가 있을 것이다. 핀 홀 결합이 아닌 적합한 방법들이 또한 이용될 수 있다.
도 8 내지 11의 저항 시스템(30)은, 도 1 내지 6 시스템의 벨트 대신, 케이블(또는 케이블 부분)(110 및 118)을 이용한다. 케이블(110)은, 벨트와는 대조적으로, 개별 루프가 풀리(114)의 축방향 길이를 따라 나란히(side-by-side) 위치하도록 풀리(114)를 감싸며, 여기서 개별 루프들은 풀리(114)의 축방향으로 서로의 위에 놓일 수 있고 풀리(114)의 축으로부터 방사 방향에서 바깥쪽으로 쌓일 수 있다. 도시된 구성에서는, 레버암(62)이 단일 케이블(또는 다른 동작 전달 요소)을 통해 비-관성 또는 변위 저항 요소(50)에 연결되며, 단일 케이블은 또한 풀리(114)와도 결합된다. 따라서, 단일 케이블이 풀리(114)로부터 레버암(62)에 이르는 부위(110)와 풀리(114)로부터 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)에 이르는 다른 부위(118)를 가질 수 있다. 도 1 내지 6에 도시된 시스템(30)의 풀리(116)는 생략될 수 있다. 또한, 풀리(120)는 한 쌍의 풀리(120a 및 120b)로 대체될 수 있고, 케이블(118)이 제1직립부(36)의 측면에 있는 개구(160)를 통해 스프링(52)의 단부(또는 다른 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)의 비-관성 또는 변위 부하)에 접근한다(그러나, 스프링(52) 또는 다른 부하가 또한 제2직립부(130) 또는 전용 하우징과 같은 다른 모든 적합한 위치 내에 수용될 수 있다). 도시된 구성에서는, 풀리(120a)가 놓여지는 면이 샤프트(80)의 축 A 또는 풀리(114)의 주변과 교차하거나 가까이 통과하도록 하나의 풀리(120a)가 비스듬하거나 경사지게 배치된다. 다른 풀리(120b)는 실질적으로 수직면으로 또는 스프링(52)의 축이 놓여지는 면으로 놓여질 수 있다.
도 12는 저항 시스템(30)의 또 다른 버전을 나타내며, 이는 많은 측면에서 도 1 내지 6 및 도 8 내지 11에 도시된 시스템(30)과 유사하다. 따라서, 기준 요소들 또는 부분들 간에 일반적인 유사함을 나타내기 위해 도면부호들이 다시 사용되었다. 그에 더해, 여기의 내용은 주로, 여기서 설명된 다른 시스템(30)들과 비교하여, 도 12에 도시된 시스템(30)의 차이점에 관한 것이다. 그러므로, 상세하게 설명되지 않는, 도 12에 도시된 시스템의 모든 요소들 또는 부분들은 여기서 설명된 다른 시스템(30)의 대응하는 요소들 또는 부분들과 동일하거나 유사하다고 추정될 수 있거나, 다른 어느 적합한 구성을 가질 수 있다.
도 12의 시스템에서는, 사용자가 저항 시스템(30)을 직접 조작하는 대신에, 핀(154 및 156)들이 선택 구성 또는 선택기(170)를 통해 구동된다. 선택기(170)는 핀 구동기를 포함하며, 이는 또한 액츄에이터(172)로 칭할 수 있다. 액츄에이터(172)는 핸들 또는 레버(174)와 같은 사용자 인터페이스를 포함하며, 이는 사용자로 하여금 이용가능한 갯수의 위치들 중에 원하는 하나로 엑츄에이터(172)를 조절할 수 있게 한다. 선택기(170)는, 커버 또는 단부 캡(176)과 같은, 하우징을 포함할 수 있으며, 이는 엑츄에이터(172) 부분을 감싸지만 레버(174)에 접근하는 것을 허용한다. 엑츄에이터(172)는, 샤프트, 액슬(axle) 또는 핀(180)에 의해 정의될 수 있는, 조절 축을 중심으로한 회전을 위해, 브라켓(178)과 같은, 지지부에 의해 지지된다. 엑츄에이터(172)의 위치에 관하여 사용자에게 촉각 피드백(tactile feedback)을 제공하기 위해, 멈춤부(182)가 구비될 수 있다. 바람직하게는, 브라켓(178)이, 엑츄에이터(172) 상의 다수개의 홈 또는 개구(184) 중의 하나에 결합할 수 있는, 바이어스된 결합 부재(예를 들어, 볼과 스프링)을 구비하며, 이는 엑츄에이터(172)의 가능한 위치들 중 하나 및 저항 시스템(30)의 가능한 모드 중의 하나에 대응된다.
핀(154 및 156)들은 모든 적합한 구성에 의한 엑츄에이터(172)에 의해 구동될 수 있다. 바람직하게, 엑츄에이터(172)는 핀(154 및 156)들 각각을 위한 슬롯(186)을 포함한다. 각 슬롯(186)은 엑츄에이터의 회전 동작을, 바람직하게는 축 A를 따르거나 그와 평행한 방향의, 핀(154 및 156)들의 선형 동작으로 변환하도록 각각의 핀의 일부(또는 캠 공이(cam follower)와 같은 관련 요소)와 결합하는 캠 표면을 정의한다. 핀(154 및 156)들은 핀 지지 몸체에 의해 선형 동작을 위해 지지되거나 제한되며, 이는 도시된 구성에서는 허브(188)의 형태이다. 허브(188)는 샤프트(80)에 대하여 축 A를 중심으로 플라이휠(42)과 함께 회전하도록 고정된다. 허브(188)는 플라이휠(42)로부터 분리된 요소이거나 플라이휠과 통합체이거나 일체형일 수 있다.
핀(154 및 156)들은 도 8 내지 11과 관련하여 도시되고 설명된 것들과 유사한 방식으로 배치되며, 다른 핀(예를 들어, 핀(156))과는 다른, 축 A으로부터 방사상 거리에 위치하는 하나의 핀(예를 들어, 핀(154))을 가진다. 도시된 구성에서는, 핀(154)이 축 A으로부터 방사상 거리에 위치하며, 이는 핀(156)의 거리보다 크다. 바람직하게는, 핀(154 및 156)들이, 핀(180)에 의해 정의된 바와 같은, 엑츄에이터(172)의 피봇 축의 양측에 배치되며, 그럼으로써 엑츄에이터(172)가 회전 이동할 때 핀(154 및 156)들이 서로에 대하여 축방향의 양쪽으로 이동한다. 이러한 구성으로, 엑츄에이터(172)가 회전할 때 다른 핀(154 또는 156)이 해제 방향으로 이동되는 동안, 하나의 핀(154 또는 156)은 결합 방향으로 이동된다. 바람직하게는, 엑츄에이터(172)는 적어도 3개의 위치를 가지며, 이는 핀(154 및 156)들을, 상술한 바와 같은 모드들(심장 강화, 관성 및 비-관성)에 대응하는, 3개의 다른 위치에 위치시킨다.
도 12의 시스템(30)은, 일방향 클러치부(92)(도 12에서는 미도시)를 통해 샤프트(80)와 결합된 제1판(150) 및 샤프트(80)와 함께 회전하도록 결합된 제2판(152)을 포함한다. 핀들(154 및 156)은 제1판(150)과 제2판(152)의 각자의 개구(158)들과 결합한다. 몇몇 구성에서는, 제2판(152)이 허브(188)의 홈(190) 내부에 부분적 또는 전체적으로 수용될 수 있다. 제1판(150)은 축방향으로 허브(188)의 외측에 위치할 수 있다.
도 12는 또한 풀리(114)로부터의 동작을 제1판(150)으로 전달하는 기어 비 변속기(200)을 보여주며, 이는 풀리(114)와 제1판(150) 간에 스피드 또는 회전 속도에서의 차이를 발생시킬 수 있다. 이러한 구성에서는, 일방향 클러치가 제1판(150)이 아닌 기어 비 변속기(200)에 포함되며, 이는 단지 샤프트(80) 둘레를 회전하기 위한 정규 베어링을 구비하기만 할 것이다. 따라서, 이러한 구성에서는, 풀리(114)가 직접적으로 샤프트(80)와 함께 회전하도록 고정되지만, 변속기(200)를 통해, 기어 비 변속기(200)의 설계에 따라 제1판(150)이 샤프트(80) 보다 높거나 낮은 속도로 회전한다. 심장 강화 모드가 선택된 경우, 제1판(150)이 핀(154)에 의해 결합될 때, 이러한 높거나 낮은 회전 속도가 플라이휠(42)에 전달된다. 도시된 변속기(200)는 동작을 전달하는데 기어를 이용한다: 그러나, 풀리(114)로부터의 동작을 제1판(150)(또는 샤프트(80))으로 전달하기에 적합한 다른 모든 메커니즘이 이용될 수 있다.
여기에서 설명된 다른 시스템(30)과 마찬가지로, (적어도 몇몇 모드에서) 레버암(62)이 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)의 비-관성 또는 변위 부하와 함께 이동하도록 연결된다. 도시된 구성에서는, 레버암(62)이, 또한 풀리(114)와 결합된 단일 케이블(또는 다른 동작 전달 요소)을 통해, 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)과 연결된다. 따라서, 단일 케이블은 풀리(114)로부터 레버암(62)에 이르는 부위(110)와 풀리(114)로부터 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)에 이르는 다른 부위(118)을 가질 수 있다. 그 결과, 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)의 변위는 풀리(114) 및 샤프트(80)의 동작과 연관되고, 변속기(200)에 의해 발생되는 어느 스피드 차이에 의해서도 영향을 받지 않는다.
도 13 내지 15는 저항 시스템(30)의 또 다른 버전을 나타내며, 이는 많은 측면에서 도 1 내지 6과 도 8 내지 11 및 도 12의 시스템과 유사하다. 따라서, 기준 요소들 또는 부분들 간에 일반적인 유사함을 나타내기 위해 도면부호들이 다시 사용되었다. 그에 더해, 여기의 내용은 주로, 여기서 설명된 다른 시스템(30)들과 비교하여, 도 13 내지 15에 도시된 시스템(30)의 차이점에 관한 것이다. 그러므로, 상세하게 설명되지 않는, 도 13 내지 15에 도시된 시스템(30)의 모든 요소들 또는 부분들은 여기서 설명된 다른 시스템(30)의 대응하는 요소들 또는 부분들과 동일하거나 유사하다고 추정될 수 있거나, 다른 어느 적합한 구성을 가질 수 있다.
도 13 내지 15의 시스템(30)은, 앞선 시스템(30)들의 단일 레버암(62) 대신, 2개의 레버암을 포함한다. 특히, 도 13 내지 15의 시스템(30)은 제1레버암(220)과 제2레버암(222)을 포함한다. 도시된 구성에서는, 레버암들(220 및 222)이 예를 들어 케이블(138)를 통해, 함께 이동될 수 있다. 그러나, 다른 구성에서는, 레버암(220 및 222)들이 서로 개별적으로 구동될 수 있다. 제1레버암(220)과 제2레버암(222)은 각각 조절 캐리지(70)를 포함하고, 그럼으로써 조절 캐리지(70)의 위치가 레버암(220 및 222) 각각에 대해 개별적으로 조절될 수 있다. 유리하게는, 그러한 구성으로, 적어도 심장 강화 모드에서, 관성 저항 유닛(40)과 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)에 의해 제공된 저항이 독립적으로 다른 수준으로 설정될 수 있고, 보다 더 융통성 있게, 동시 하이브리드 저항으로 결합될 수 있다. 몇몇 구성에서는, 적어도 관성 모드 및/또는 비-관성 모드에서, 저항이 전적으로 또는 주로 제2레버암(222)의 조절 캐리지(70)에 의해 결정된다.
도 13 내지 15의 저항 시스템(30)은 제1풀리(114)와 제2풀리(116)를 포함한다. 제1풀리(114)는 함께 회전하도록 샤프트(80)에 고정되며, 샤프트(80)는, 일방향 클러치부(92)를 통해, 외부 축(80b)의 안쪽에서 독립적으로 회전한다. 제2풀리(116)는 바람직하게 함께 회전하도록 외부 축(80b)에 고정된다. 제1풀리(114)는, 예를 들어 벨트 또는 케이블(110)과 같은 적합한 동작 전달 구성에 의해, 제1레버암(220)과 연결되며, 그럼으로써 적어도 일방향(예를 들어 도시된 구성에서는 위쪽 방향)으로의 제1레버암(220) 동작이 제1풀리(114)의 회전을 일으킨다. 제1레버암(220)이 제2방향(예를 들어 도시된 구성에서 아래쪽 방향)으로 이동할 때, 풀리(114)와 샤프트(80)의 회전을 발생시키는, 리턴 스프링(예를 들어 토션 스프링(224))과 같은, 바이어스 메커니즘이 구비되어 케이블(110)이 풀리(114)에 다시 감기도록 할 수 있다. 앞선 시스템(30)들과는 달리, 제2풀리(116)가 샤프트(80)와 함께 회전하도록 고정되지 않기 때문에, 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)(예를 들어 스프링(52))이 샤프트(80)에 복원력을 제공하지 않는다. 레버암들(220 및 222)이 서로 독립적으로 동작하는, 대안 구성에서, 레버암(222)의 동작이 레버암(220)의 동작과 연동될 수 있고, 이는 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)(예를 들어 스프링(52))이 또한 샤프트(80)에 복원력을 제공하게 한다.
제2풀리(116)는, 벨트 또는 케이블(118)과 같은 적합한 동작 전달 구성에 의해, 제2레버암(222)과 연결된다. 제2풀리(116)는 또한, 케이블(118) 또는 별도 요소일 수 있는 적합한 동작 전달 구성에 의해, 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)(예를 들어 스프링(52))과 연결된다. 따라서, 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)이 제2레버암(222)의 적어도 일방향으로 동작에 의해 구동된다. 도시된 구성에서는, 제2레버암(222)의 상방 동작이 스프링(52)을 신장시키고, 스프링(52)은 제2레버암(222)을 아래쪽 방향으로 이동시키려는 저항력을 생성한다.
이 저항 시스템(30)은, 여기에서 설명된 모든 변속 구성(90)과 같은 적합한 모든 구성에 의해, 원하는 동작 모드로 조절될 수 있다. 예를 들어, 가능한 모드는, 그에 한정되지 않지만, 여기에서 설명된 바와 같은, 하나 이상의 심장 강화 모드, 관성 모드 및 비-관성 모드를 포함할 수 있다. 대안 구성에서는, 제1풀리(114)만 샤프트(80)에 결합되고, 제2풀리(116)는 샤프트(80) 둘레를 회전가능할 수 있다. 따라서, 제1풀리(114)와 레버암(220)이 플라이휠(42) 또는 관성 저항 유닛(40)의 동작을 제어하고, 제2풀리(116)와 레버암(222)이 스프링(52) 또는 비-관성 저항 유닛(50)의 동작을 제어한다.
도 16 내지 18은 저항 시스템(30)의 또 다른 버전을 나타내며, 이는 많은 측면에서 도 1 내지 6과 도 8 내지 11, 도 12와 도 13 내지 15의 시스템(30)들과 유사하다. 따라서, 도면부호들이 기준요소들 또는 부분들 간의 일반적인 유사함을 나타내기 위해 다시 사용되었다. 그에 더해, 여기에서의 설명은 주로, 설명된 다른 시스템(30)들과 비교하여, 도 16 내지 18에 도시된 시스템(30)의 차이점에 관한 것이다. 그러므로, 상세하게 설명되지 않는, 도 16 내지 18에 도시된 시스템(30)의 모든 요소 또는 부분들은, 여기서 설명된 다른 시스템(30)들의 대응 요소들 또는 부분들과 동일하거나 유사하다고 추정될 수 있거나, 적합한 다른 모든 구성을 가질 수 있다.
도 16 내지 18의 시스템(30)은 3개의 레버암: 제1레버암(250), 제2레버암(252), 및 제3레버암(254)을 포함한다. 제1레버암(250)은, 제1케이블 또는 제1입력케이블(256)과 같은, 제1 동작 전달 구성에 연결된다. 제2레버암(252)은, 제2케이블 또는 제2입력케이블(258)과 같은, 제2 동작 전달 구성에 연결된다. 케이블(256 및 258)들은, 예를 들어 동등 측방(iso-lateral)운동에 이용될 때와 같이, 레버암(250 및 252)을 서로 독립적으로 구동하는 시스템의 사용자에 의해 이용될 수 있다. 케이블(256 및 258)들은, 핸들, 바, 그립, 추가적인 케이블-앤-풀리 구성, 또는 다른 어느 운동 기구(예를 들어, 동등-측방 운동 기구)와 같은, 사용자 인터페이스에 연결될 수 있다.
도 16 내지 18의 시스템(30)은, 여기에서 설명된 다른 시스템(30)들의 제1풀리(114) 대신, 제1풀리(260)와 제2풀리(262)를 포함한다. 제1레버암(250)이 제1풀리(260)에 연결되고, 제2레버암(252)이 제2풀리(262)에 연결된다. 바람직하게는, 단일 케이블(264)이 제1레버암(250)의 조절 캐리지(70)으로부터 연장되어, 제1풀리(260) 둘레에 감기고, (도 18에 개략적으로 도시된) 제3레버암(254)의 후방 연장부(268)에 연결된 전달풀리(266)를 감고 지난다. 전달풀리(266)로부터, 케이블이 제2풀리(262)로 되돌아 연장되어, 제2풀리(262) 둘레에 감기고, 제2레버암(252)의 조절 캐리지(70)에 이르게 된다. 이러한 구성으로, 입력 케이블(256 또는 258)을 당기면 대응하는 레버암(250 또는 252)을 상승시키고, 그럼으로써 대응하는 풀리(260 또는 262) 및 샤프트(80)를 적어도 일방향으로 회전시킨다. 또한, 레버암(250 또는 252)을 상승시켜서 풀리(260 또는 262)를 회전시키면 풀리(260 및 262)들 사이와 전달풀리(266) 둘레에 이르는 케이블(264) 부분의 유효 길이를 감소시킨다. 그 결과, 전달풀리(266)가 풀리(260 및 262)들 쪽으로 당겨지며, 따라서, 제3레버암(254)의 전방 부위를 회전 및 상승시키게 된다.
제3레버암(254)은 또한 조절 캐리지(70)를 포함한다. 케이블(118)과 같은, 동작 전달 구성이 제3레버암(254)의 조절 캐리지(70)로부터 연장되어, 풀리(116)에 감기고 나서 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)(예를 들어, 스프링(52))에 연결된다. 제3레버암(254)의 상승은 풀리(116)을 회전시키고, 도시된 구성에서, 저항원을 제공하는 스프링(52)에 이르게 된다. 스프링(52)은 또한 제3레버암(254)에 대한 리턴 스프링 역할을 하며, 제3레버암(254)과 제1 및 제2레버암(250, 252) 간의 상호 연결로 인해, 스프링(52)이 또한 제1 및 제2레버암(250, 252)에 대한 리턴 스프링 역할을 한다.
조절 캐리지(70)의 위치는 관성 저항 유닛(40) 및/또는 비-관성 또는 변위 저항 유닛(50)에 의해 제공되는 저항을 조절하기 위해 변경될 수 있다. 도 13 내지 15의 시스템(30)과 유사하게, 바람직하게는 풀리(260 및 262)들이 일방향 클러치부(92)에 의해 샤프트(80)와 연결되며, 그럼으로써 풀리(260 및 262)들이 샤프트(80)를 오직 하나의 방향으로 회전시킨다. 또한, 풀리(116)가 샤프트(80)를 감싸면서 샤프트(80)에 대해 회전가능한 외부 축(80a)에 연결된다.
도 16 내지 18의 저항 시스템(30)은, 특히 도 13 내지 15의 시스템과 관련하여 설명된 구성을 가지는, 여기에 설명된 어느 변속기 구성(90)과 같은, 적합한 모든 구성에 의해, 원하는 동작 모드로 조절될 수 있다. 예를 들어, 사용가능한 모드는, 그에 한정되지 않지만, 설명된 바와 같이 하나 이상의 심장 강화 모드, 관성 모드, 및 비-관성 모드를 포함할 수 있다.
도 19에 도시된 바와 같이, 저항 시스템(30)에 대한 하나의 구성에서는, 직선형 레버암(300)이 듀얼(dual)의 조절가능한 캐리지(302)들을 포함할 수 있으며, 듀얼의 조절가능한 캐리지(302)들은, 직선형 레버암(300) 및 평행 지지 구조(304)(예를 들어, 지지 또는 이차 암)를 따라 조절될 때, 바람직하게는 함께 이동한다. 이 경우, 상부의 조절가능한 캐리지(302a)가 직선형 레버암(300) 상에 위치고정되어 직선형 레버암(300)과 함께 이동하며, 하부의 조절가능한 캐리지(302b)는 평행 지지 구조(304)에 의해 위치고정된다. 듀얼의 조절가능한 캐리지(302)들은 팝핀 또는 적합한 다른 모든 고정 방법을 이용하여 직선형 레버암(300) 및 평행 지지 구조(304) 상에 위치고정될 수 있다. 가요성 있는, 제1연신부재(110)(예를 들어, 벨트 또는 케이블)의 일단이 변위 저항 유닛(50)에 고정된다. 그리고 나서 케이블(110)은 변속기(90) 내의 풀리(114)에 감긴다. 풀리(114)의 축 A는 직선형 레버암(300)의 축 AL과 일치하거나 그 가까이에 위치한다. 이어, 케이블(110)은 직선형 레버암(300)과 평행하게 진행하여, 하부의 조절가능한 캐리지(302b)에 있는 제1풀리(306) 아래를 지나고, 상부의 조절가능한 캐리지(302a)에 있는 풀리(308) 위를 지나며, 하부의 조절가능한 캐리지(302b)에 있는 제2풀리(310) 아래를 지난다. 그러고 나서, 케이블(110)은 직선형 레버암(300)과 평행하게 진행하여, 직선형 레버암(300)의 피봇 단부의 반대측인 평행 지지 구조(304)의 단부 근처에 고정된다. 직선형 레버암(300)이 제1방향(예를 들어 위쪽)으로 회전될 때, 듀얼의 조절가능한 캐리지(302a, 302b)들이 서로로부터 분리된다. 이는 케이블(110)이 듀얼의 조절가능한 캐리지(302a, 302b) 사이에서 커지는 간극 속으로 인입되도록 하며, 이는 풀리(114)를 제1방향으로 구동한다. 직선형 레버암(300)이 제2방향(예를 들어 아래쪽)으로 이동할 때, 듀얼의 조절가능한 캐리지(302a, 302b)들은 서로 가까워지도록 이동한다. 이는 케이블(110)이 듀얼의 조절가능한 캐리지(302a, 302b) 사이에서 줄어드는 간극으로부터 인출되도록 하며, 이는 풀리(114)를 제2방향으로 구동한다. 대안적인 구성에서는, 변속기 시스템(90) 축 A가 직선형 레버암(300) 축 AL과 일치하거나 그 근처에 위치할 필요가 없고, 다른 풀리 구성들이 듀얼의 조절가능한 캐리지(302a, 302b)에 이용될 수 있다. 모든 실시예들에서, 도시된 바와 같이, 구성 요소들이 단일 축 상에 있을 필요가 없고, 서로 이격되어 있을 수 있는, 분리된 축들 상에 구비될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 케이블 권취 풀리(예를 들어, 114, 116, 260, 262)들은 사실상 원추형이어서, 풀리의 회전 동안, 변속기 축 A로부터 케이블의 유효 반지름을 증가시키거나 감소시키고, 그럼으로써, 풀리의 회전 동안, 케이블이 운반하는 힘에 대한 유효 레버리지 거리를 증가시키거나 감소시키게 된다. 그 결과, 레버암(42)을 이동시키기 위해 레버암(42)의 단부에서 요구되는 힘을 증가시키거나 감소시킨다. 이것이, 설계 내에서의 다른 변수와 더불어, 사용자가 느끼는, 원하는 힘 곡선을 생성하는데 이용될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 벨트 또는 케이블과 같이, 스프링(52)과 결합하는 가요성있는, 연신부재(예를 들어, 118)가 또한 또 다른 저항원과 결합하기 위해 이용될 수 있다. 다시 말해서, 스프링(52)의 반대쪽인, 가요성의 연신부재의 단부를 관련 풀리(예를 들어, 116) 또는 고정 구조에 고정하는 대신, 그 단부가 또 다른 유형의 저항원 또는 또 다른 운동 장치 또는 기구에 고정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 모든 저항 시스템(30)들은 매우 다양한 사용자 인터페이스와 함께 이용되어 매우 다양한 운동을 가능하도록 할 수 있다. 예를 들어, 시스템(30)들은, 그에 한정되지 않는 예로서, 트레드밀(treadmill), 일립티컬 머신(elliptical machine), 자전거, 스텝퍼(stepper), 스테어 클라이머(stair climber) 및 로우어(rower)와 같은, 전통적인 심장 강화 머신과 함께 이용되기에 매우 적합하다. 그에 더해, 시스템(30)들은, 그에 한정되지 않는 예로서, 멀티 짐(multi gym), 케이블 크로스오버(cable crossover), 라디얼 암 풀 머신(radial arm pull machine) 및 다른 코어 운동 케이블 머신, 복근 및 백 머신(abdominal and back machine), 상체 프레스 머신, 로우 머신(row machine), 라트 풀 머신(lat pull machine), 스쿼트 머신, 레그 프레스, 익스텐션, 및 컬 머신(curl machine), 암 바이셉 및 트라이셉 머신(arm bicep and tricep machine), 이너-아웃터 싸이 머신(inner-outer thigh machine), 그루트 머신(glute machine) 및 카프 머신(calf machine)과 같이 전통적인 근력 운동 머신과 함께 사용되기에 매우 적합하다. 다른 용도 중에서도, 시스템(30)들이 또한, 환자의 몸무게를 줄이는 것들을 포함하여, 재활치료용 머신에 유용할 수 있다. 더 나아가, 비-관성 모드에서, 제1 또는 관성 저항 유닛(예를 들어, 플라이휠(42) 및 수반된 모든 마찰식, 전자기식, 등등의 저항)이 다른 장치들, 심장 강화 머신들, 등등에 의해 접속될 수 있고, 그럼으로써, 비록 하이브리드는 아니지만, 저항 시스템(30)에 대한 듀얼의 동시 사용을 가능하게 한다.
여기에 설명된 플라이휠(42)은, 회전하는 동안 신체 일부 또는 물건들이 플라이휠(42)에 끼이는 것을 억제하거나 방지하는 부가된 안전 요소로서, 플라이휠(42) 스포크(spoke) 사이의 개구들과 같은 플라이휠(42)의 일부분을 덮는 디스크(예를 들어, 반투명 디스크)를 포함할 수 있다. 이는 플라이휠(42)을 덮는 덮개 필요성을 줄이거나 없앨 것이며, 반투명 디스크의 심미감 및 플라이휠(42)의 전자식, 자기식, 또는 전자기식 저항 요소(예를 들어, 링(44))로부터 얻어지는 파워에 의해 선택적으로 파워를 공급받는, LED 광 또는 다른 광원의 구비하는 것 둘 모두를 통해, 플라이휠(42)에 심미감을 더할 수 있을 것이다. 이러한 구성은 광원이 반투명 디스크를 통해 보일 수 있게 한다. 저항 시스템(30)의 일부로서 전자식, 자기식, 전자기식 저항 요소(예를 들어, 링(44))을 구비하면, 완전 운동을 위한, 경과 시간 또는 지속 기간, 칼로리 소모, 최대 및 최소 활동 및 힘, 심박수 모니터 사용을 통한 심박수, 등등과 같은 운동 데이터를 추적하는 선택적인 컴퓨터를 위해, 저항 시스템(30)에 파워를 제공할 수 있으며, 이는 현재 하나의 하이브리드 저항 시스템(30)에 통합된, 심장 강화, 근력 및 그 둘을 결합한 하이브리드 운동 올온원(all on one) 컴퓨터를 포함할 수 있다.
비록 본 발명이 어느 바람직한 실시예들 및 예시들의 맥락에서 설명되었지만, 해당 분야의 통상의 지식을 가진자는 본 발명이 구체적으로 설명된 실시예들을 넘어 다른 대안적인 실시예들 및/또는 본 발명의 사용 및 그의 명백한 수정물 및 균등물에 이른다는 것을 이해할 것이다. 특히, 본 저항 시스템이 특히 바람직한 실시예들의 맥락에서 설명되었지만, 당업자는, 본 게시물을 고려하여, 본 시스템의 이점들, 특징들 및 양태들이 위에서 많이 언급된 다양한 다른 응용예에서 구현될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 게다가, 설명된 본 발명의 다양한 양태들과 특징들이 개별적, 함께 결합되거나, 서로 대체하여 실시될 수 있고, 특징들과 양태들의 다양한 조합 및 서브 조합이 생성될 수 있으며, 이는 여전히 본 발명의 범위에 속한다. 나아가, 특징들, 양태들, 및 이점들의 전부가 본 발명을 실시하는데 꼭 필요한 것은 아니다. 따라서, 여기에 게시된 본 발명의 범위는 위에서 특별히 설명된 실시예들에 한정되지 않고, 청구범위의 정당한 해석에 의해서만 결정되어야 한다.

Claims (27)

  1. 운동 기구에 결합되기 위한 저항 시스템으로서,
    제1 저항 유닛;
    제2 저항 유닛;
    사용자에 의해 제1방향 및 제2방향으로 이동가능한 사용자 인터페이스;를 포함하고,
    상기 사용자 인터페이스는 상기 제1 저항 유닛과 상기 제2 저항 유닛을 개별적 또는 함께 이용 가능한 것인 저항 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 저항 유닛은 제1 저항 특성을 가지고, 제2 저항 유닛은 상기 제1 저항 특성과 다른 제2 저항 특성을 가지는 것인 저항 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 저항 유닛은 관성 저항 부하를 포함하고, 상기 제2 저항 유닛은 비-관성(non-inertial) 저항 부하를 포함하는 것인 저항 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    적어도 제1모드와 제2모드를 선택할 수 있는 모드 선택기를 더 포함하고, 상기 제1모드에서 상기 사용자 인터페이스는 상기 제1 저항 유닛의 상기 관성 저항 부하를 상기 제1방향과 상기 제2방향으로 이용하고 제2 저항 유닛의 상기 비-관성 부하를 상기 제1방향과 상기 제2방향 중 적어도 하나로 이용하며, 상기 제2모드에서 상기 사용자 인터페이스는 상기 제2 저항 유닛의 상기 관성 저항 부하를 상기 제1방향과 상기 제2방향 중 하나로만 이용하고 상기 제2 저항의 상기 비-관성 저항 부하를 상기 제1방향과 상기 제2방향 중 적어도 하나로 이용하는 것인 저항 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 모드 선택기는 제3 모드를 선택할 수 있고, 상기 제3 모드에서 상기 사용자 인터페이스는 상기 제1 저항 유닛의 상기 관성 저항 부하를 상기 제1방향이나 제2방향으로 이용하지 않고 상기 제2 저항의 상기 비-관성 저항 부하를 상기 제1 및 제2방향 중 적어도 하나로 이용하는 것인 저항 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제3 모드에서, 상기 관성 저항 부하는 상기 사용자 인터페이스 외의 운동 기구에 연결되는 것인 저항 시스템.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 관성 저항 부하는 플라이휠을 포함하는 것인 저항 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 비-관성 저항 부하는 변위 부하를 포함하고, 여기서 제공된 저항은 상기 변위 부하의 일부의 변위와 관계된 것인 저항 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 변위 부하는 스프링인 것인 저항 시스템.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 모드 선택기는 슬라이딩 칼라(collar)를 포함하는 것인 저항 시스템.
  11. 청구항 4에 있어서,
    상기 모드 선택기는 제1구동판과 제2구동판에 각각 선택적으로 결합하는 제1핀 및 제2핀을 포함하는 것인 저항 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1핀 및 제2핀을 결합 위치와 해제 위치 간에 구동시키는 엑츄에이터를 더 포함하는 저항 시스템.
  13. 운동 기구에 결합되기 위한 저항 시스템으로서,
    관성 저항 부하를 포함하는 제1 저항 유닛;
    비-관성 저항 부하를 포함하는 제2 저항 유닛;
    레버암 축을 중심으로 적어도 제1방향과 제2방향으로 이동가능하고, 상기 제1 저항 유닛 및 상기 제2 저항 유닛과 연결가능한 적어도 하나의 레버암; 및
    적어도 제1모드, 제2모드, 및 제3모드들 중 적어도 어느 하나를 선택할 수 있는 모드 선택기;를 포함하고,
    상기 제1모드에서, 상기 적어도 하나의 레버암의 이동은 상기 제1 저항 유닛의 상기 관성 저항 부하를 상기 제1방향 및 상기 제2방향으로 이용하고 상기 제2 저항의 상기 비-관성 부하를 상기 제1방향 및 제2방향 중 적어도 하나로 이용하며,
    상기 제2모드에서, 상기 적어도 하나의 레버암의 이동은 상기 제1 저항 유닛의 상기 관성 저항 부하를 상기 제1방향 및 제2방향 중 하나로만 이용하고 상기 제2 저항의 상기 비-관성 저항 부하를 상기 제1방향 및 상기 제2방향 중 적어도 하나로 이용하며,
    상기 제3모드에서, 상기 적어도 하나의 레버암의 이동은 상기 제1 저항 유닛의 상기 관성 저항 부하를 상기 제1방향이나 상기 제2방향으로 이용하지 않고 상기 제2 저항의 상기 비-관성 저항 부하를 상기 제1방향 및 상기 제2방향 중 적어도 하나로 이용하는 것인 저항 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레버암은 제1레버암과 제2레버암을 포함하고, 상기 제1레버암은 상기 관성 저항 부하를 상기 제1모드에서 구동하며, 상기 제2레버암은 상기 관성 저항 부하를 상기 제2모드에서 구동하는 것인 저항 시스템.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레버암은 제1레버암, 제2레버암 및 제3레버암을 포함하고, 상기 제1레버암과 상기 제2레버암은 상기 관성 저항 부하를 상기 제2모드에서 구동하고, 상기 제3레버암은 상기 관성 저항 부하를 상기 제1모드에서 구동하는 것인 저항 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1레버암이나 상기 제2레버암의 이동이 상기 제3레버암의 이동을 초래하도록, 상기 제3레버암이 상기 제1레버암 및 상기 제2레버암과 연결된 것인 저항 시스템.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 관성 저항 부하는 플라이휠을 포함하는 것인 저항 시스템.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 비-관성 저항 부하는 변위 부하를 포함하고, 제공된 저항은 상기 변위 부하의 일부의 변위와 관계된 것인 저항 시스템.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 변위 부하는 스프링인 것인 저항 시스템.
  20. 청구항 13에 있어서,
    상기 모드 선택기는 슬라이딩 칼라를 포함하는 것인 저항 시스템.
  21. 청구항 13에 있어서,
    상기 모드 선택기는 제1구동판과 제2구동판에 각각 선택적으로 결합하는 제1핀 및 제2핀을 포함하는 것인 저항 시스템.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 제1핀 및 상기 제2핀을 결합 위치와 해제 위치 간에 구동시키는 엑츄에이터를 더 포함하는 저항 시스템.
  23. 저항의 제1모드, 제2모드 및 제3 모드 중의 하나를 선택하는 단계;
    제1모드와 제2모드에서 관성 부하 및 비-관성 부하의 조합을 포함하고 제3 모드에서는 비-관성 부하만을 포함하는 저항 시스템에 의해 인가된 힘에 반응하여 사용자 인터페이스를 제1방향으로 이동시키거나 사용자 인터페이스의 이동을 제어하는 단계;
    제1모드에서 관성 부하 및 비-관성 부하의 조합을 포함하고 제2모드와 제3 모드에서는 비-관성 부하만을 포함하는 저항 시스템에 의해 인가된 힘에 반응하여 사용자 인터페이스를 제1방향으로 이동시키거나 사용자 인터페이스의 이동을 제어하는 단계;를 포함하는 운동 저항 시스템을 사용하는 방법.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 관성 부하 및 상기 비-관성 부하 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 포함하는 것인 운동 저항 시스템을 사용하는 방법.
  25. 청구항 23에 있어서,
    상기 비-관성 부하와는 별도로 상기 관성 부하를 조절하는 단계를 더 포함하는 운동 저항 시스템을 사용하는 방법.
  26. 청구항 23에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스의 이동시키거나 상기 사용자 인터페이스의 이동의 제어는 피봇 축을 중심으로 레버암을 이동시키거나 레버암의 이동을 제어하는 것을 포함하는 것인 운동 저항 시스템을 사용하는 방법.
  27. 운동 기구를 위한 저항 시스템으로서,
    관성 저항 부하를 포함하는 제1 저항 부하를 포함하는 제1 저항 유닛;
    상기 제1 저항 부하와는 분리된 제2 저항 부하를 포함하는 제2 저항 유닛;
    상기 제1 저항 유닛과 상기 제2 저항 유닛 중의 하나 또는 둘 모두를 이용할 수 있고, 사용자에 의해 제1방향과 제2방향으로 이동가능한 사용자 인터페이스;를 포함하고,
    상기 제1 저항 유닛은, 상기 관성 저항 부하가 상기 제1방향 및 상기 제2방향 중 하나로 구동될 수 있고 상기 제1방향 및 상기 제2방향 중 나머지로는 구동되지 않는 모드에서 이용될 수 있는 것인 저항 시스템.
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