TWI385016B

TWI385016B - Adjustable operating type of sports equipment

Info

Publication number: TWI385016B
Application number: TW98144404A
Authority: TW
Inventors: Noel Johnson; Thomas Moran
Original assignee: Johnson Health Tech Co Ltd
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2013-02-11
Also published as: CN102302840A; CN101927075A; CN102302840B; TW201311315A; TWI449559B; CN101927075B; TW201100143A

Description

可調整操作型態的運動器材

本發明與運動器材有關，更詳而言之，是關於一種可利用鎖定裝置將架體固定成不同形態以調整使用者操作型態的運動器材。

運動腳踏車或重量訓練器之類的室內運動器材，通常都可供使用者調整其座椅的高度或前後位置，藉以調整座椅相對於運動單元的操作部(例如腳踏車供人踩轉的踏板或重量訓練器供人推拉的握把等)的相對關係，以便不同體型的使用者均能以適當姿勢進行運動。某些運動器材則是可使前述操作部靠近或遠離座椅，實質意義相同。概括來說，前述運動器材是使其架體的一部分(第一架體)可相對另一部分(第二架體)位移，並且利用一鎖定裝置將二者相對固定在可位移方向上的選定位置。

大體而言，能選擇將前述第一、第二架體相對固定在複數個預設位置其中一個(所謂「多段式」)的鎖定裝置，其定位穩固性會高於能將第一、第二架體相對固定在可位移範圍中任意位置(所謂「無段式」)的鎖定裝置，因為前者多半是利用嵌卡的力量，而後者多半是利用摩擦的力量進行固定。再者，為了操作快速、方便，相較於採用螺栓旋緊，前述多段式鎖定裝置更常採用插銷嵌插的方式，例如，第一、第二架體其中一者設置彈簧插銷，另一者設置可供插銷進出的複數定位孔，使用者可拉拔插銷以使第一、第二架體能相對位移，再於適當位置放開插銷使其插入對應定位孔。然而，因為前述定位孔與插銷的內、外徑不可能緊密配合(否則無法順利插入及抽出)，所以即便插銷嵌卡在定位孔內，第一、第二架體仍能沿可位移方向在插銷與定位孔之間的游隙範圍內相對搖動，也就是說，採用習知插銷式鎖定裝置只能大略固定第一、第二架體的相對關係，固定之後仍或多或少有鬆搖晃動的問題。

美國第7,530,932號專利揭露一種手部運動器材，可供使用者採取坐姿並以雙手驅轉前方的曲柄機構，其中可調整高低的座椅即是利用前述習知插銷式鎖定裝置進行固定，因此具有上述鬆動問題。美國第2009/056,371號專利早期公開案揭露運動方式相仿的手部運動器材，其中可前後調整的座椅以及可上下調整的曲柄機構都是利用前述習知插銷式鎖定裝置進行固定，同樣具有上述問題，此外，在上述二專利文獻所揭露的手部運動器材中，當使用者驅使曲柄機構的曲柄正向繞轉時，可帶動曲柄軸同向自轉，因而必須抵抗與曲柄軸連接的阻力裝置所提供的運動阻力；當曲柄靜止或反向繞轉時，曲柄軸不受其影響，因此使用者手部不須抵抗前述運動阻力，也不用隨運動慣性持續繞轉。上述機制可使手部運動自然、安全，但在此同時，使用者僅會進行特定旋向的施力驅轉動作，手部運動的方式顯得單調，手部訓練的效果也難以均衡完整。

本發明的主要目的在於提供一種可調整操作型態的運動器材，可供使用者依據個人需求調整其中的第一、第二架體的相對位置，藉以設定使用者進行操作的位置與器材受操作的部位之間的空間關係；而且，前述第一、第二架體之間是藉由結構簡單、成本低、控制容易、動作順暢的鎖定裝置進行固定，同時，第一、第二架體被固定之後不會鬆搖晃動，相對關係十分穩固。

本發明的另一目的在於提供一種可調整操作型態的運動器材，可供使用者操作其中的握把以進行僅在特定旋向具有阻力的手部繞轉運動；而且，使用者可調整前述特定旋向相對於使用者操作位置的方向關係，藉以豐富手部運動的方式，以及獲得較均衡完整的訓練效果。

為了達成上述主要目的，本發明的可調整操作型態的運動器材包含有：一支撐單元，包含一第一架體及一第二架體，前述第一架體與第二架體能夠沿一可位移方向相對位移；前述支撐單元還具有用以支撐使用者的支撐部；一位移鎖定裝置，包含設在前述第一架體的複數凹窩、設在前述第二架體的一錐狀凹缺、一擠塞件及一彈性推抵件；該等凹窩的排列方向對應於前述可位移方向，而且各具有位在前述可位移方向上的相對二側壁面；前述錐狀凹缺的凹缺部分由一第一端往一第二端逐漸窄縮、變淺，前述第一端與第二端的連結方向垂直於前述可位移方向；當前述第一架體與第二架體相對位移時，前述錐狀凹缺能對合不同的前述凹窩；前述擠塞件具有能貼抵前述錐狀凹缺內壁面的至少一貼抵面，以及能同時卡抵前述凹窩相對二側壁面的至少一卡抵面；前述彈性推抵件設在前述擠塞件與前述第二架體之間，提供使前述擠塞件由對應前述錐狀凹缺第一端方向往第二端方向位移的推力；一運動單元，設在前述支撐單元上，具有供前述使用者操作以進行運動的操作部；其中，前述運動單元的操作部與前述支撐單元的支撐部，其中至少一者獨立於另一者連接在前述第一架體或第二架體，使得當前述第一架體與第二架體相對位移時，前述操作部與前述支撐部之間的空間關係會產生對應變動。

為了達成上述另一目的，本發明的可調整操作型態的運動器材包含有：一支撐單元，包含一主架體及一反轉架體；前述主架體上設有一供使用者朝前坐下的座椅組；前述反轉架體依一縱向軸線與前述主架體樞接，能依前述縱向軸線相對於前述主架體在相隔180度的一第一角度及一第二角度之間轉動，並能選擇定位在前述第一角度或第二角度；一運動單元，包含一曲柄軸、二曲柄及二握把，前述曲柄軸依自身軸線橫向樞設在前述支撐單元上的會隨前述反轉架體相對前述主架體轉動的一預定部位，而且，當前述反轉架體位在前述第一角度或第二角度時，前述曲柄軸的相對二端分別位在左、右二側；前述二曲柄以僅會單向帶動的方式分別將其內端連接在前述曲柄軸的相對二端；前述二握把分別連接在前述二曲柄的外端，供前述使用者捉握；一阻力裝置，與前述曲柄軸連接，提供前述曲柄軸轉動時的阻力。

請先參閱第1至4圖，本發明一較佳實施例的運動器材也是一種可供使用者以坐姿進行手部繞轉運動的手部運動器材，外觀上主要包含一主架體(10)、一反轉架體(20)、一位移架體(30)及一運動單元(40)。

前述主架體(10)具有平貼於地的一底座(11)、固接在底座(11)前端中央的一固定柱(12)，以及裝配在固定柱(12)中間高度後方的一座椅組(13)，其中，座椅組(13)用以供使用者面向前方跨坐於其椅面上。前述反轉架體(20)依一縱向軸線與固定柱(12)頂端樞接，前述位移架體(30)又依一橫向軸線與反轉架體(20)側邊樞接，各能依對應軸線進行偏轉並定位在所需角度，相關細節容後說明。主架體(10)、反轉架體(20)及位移架體(30)共同構成一支撐單元，作為支撐前述運動單元(40)等其他構件的基礎，並且提供用以將使用者支撐在一操作位置的支撐部--於本實施例是指前述座椅組(13)的椅面。本實施例中的反轉架體(20)及位移架體(30)分別對應於上揭發明內容中所說的「第一架體」及「第二架體」。

前述運動單元(40)具有依一橫向軸線(以下稱第一軸線)(X1)樞接在位移架體(30)上的相對二曲柄(41)，各曲柄(41)外端設有一供使用者捉握的握把(42)，能依前述第一軸線(X1)作繞圓運動，形成本實施例中的運動單元(40)供使用者操作以進行運動的操作部。

請再搭配參閱第5圖，前述主架體(10)的固定柱(12)呈弧彎狀，上半段往斜前方凸伸，並在頂端焊固一縱向貫通的固定管(14)，固定管(14)頂端偏後、底端偏前，軸線(Y1)與(垂直於地面的)鉛垂線之間的夾角約為7.5度。前述反轉架體(20)大致位在固定柱(12)前方的弧凹空間，整體概呈縱長形，並且如同吊掛在固定柱(12)頂端一般，將其頂端依前述固定管(14)的軸線(Y1)與固定管(14)樞接(結構後詳)。進一步來看，反轉架體(20)是由金屬材質的骨幹(21)及塑膠材質的殼蓋(22)組成，骨幹(21)頂端形成與固定管(14)同軸連接且外徑相等的圓柱部(211)，較下方具有一橫向貫通的軸管部(212)。當反轉架體(20)相對於主架體(10)固定在如圖所示的狀態時，前述軸管部(212)的軸線(以下稱第二軸線)(X2)平行於地面，並且對應於左右軸向。

前述位移架體(30)整體亦概呈縱長形(註：配合圖示狀態而言；實際上可能轉動為概呈橫長形，後述)，包含位置相對在下的豎板狀部分以及位置相對在上的橫筒狀部分，其同樣是由金屬骨幹(31)及塑膠殼蓋(32)組成，骨幹(31)底端固接一橫向凸伸的軸筒(33)，並將軸筒(33)同軸樞接在反轉架體(20)的軸管部(212)內，使位移架體(30)的豎板狀部分接附在反轉架體(20)頂部側邊(圖示狀態的右側)，頂端的橫筒狀部分則大致位在運動器材的寬度中央，整體能依前述第二軸線(X2)相對於反轉架體(20)進行偏轉。

接著請參閱第6至8圖(註：其中，第6、7圖中取除了位移架體(30)、反轉架體(20)的部分殼蓋(32、22)，藉以呈現內部結構)，前述運動單元(40)還包含依自身軸線橫向樞設在位移架體(30)頂端的一曲柄軸(43)，前述二曲柄(41)以各自的長軸向垂直於曲柄軸(43)軸向的方式分別將內端連接在曲柄軸(43)的相對二端，使能依曲柄軸(43)的軸線相對於位移架體(30)進行繞轉，換言之，曲柄軸(43)的軸線構成前述第一軸線(X1)。位移架體(30)上的第一軸線(X1)平行於前述第二軸線(X2)，在如圖所示的操作型態下對應於左右軸向，使前述二曲柄(41)及二握把(42)分別位在左、右二側，供使用者左、右手操握。

有別與一般曲柄機構中的曲柄與曲柄軸固接，前述曲柄(41)是以僅能單向帶動的方式與前述曲柄軸(43)連接，更詳而言之，各曲柄(41)是透過一單向軸承(44)與曲柄軸(43)連接(參閱第8圖)，使得曲柄(41)能相對於曲柄軸(43)反向繞轉(對應於第4圖視角下的逆時鐘方向)，但無法相對於曲柄軸(43)正向繞轉(對應於第4圖視角下的順時鐘方向)，同時，各曲柄(41)相對於曲柄軸(43)可獨立位在圓周上的任何角度，前述二曲柄(41)不相牽制。藉此，使用者操作握把(42)進行手部運動時，可隨心所欲地驅轉左、右二曲柄(41)，亦即，前述二曲柄(41)可能同步/不同步、同相/不同相地一齊或單獨繞轉，而且，驅使曲柄(41)沿第4圖中的運動方向S正向繞轉可帶動曲柄軸(43)同向自轉(註：嚴格來說，只有在曲柄(41)相對於位移架體(30)的正轉速率不低於曲柄軸(43)當時的正轉速率時，曲柄(41)的扭力才會傳遞至曲柄軸(43))，而當曲柄(41)靜止或反向繞轉時，曲柄軸(43)不受其影響。

前述單向軸承(或稱單向離合器)的結構及作用為習知技術，例如一般自行車曲柄系統中的「自由輪(freewheel)」即其代表。進而，前述有關左、右二曲柄各自透過一單向軸承與曲柄軸連接，使各曲柄能獨立繞轉(不同於一般自行車的左、右二曲柄維持180度相對)，亦屬習知技術，例如前揭美國第7,530,932號專利或第2009/056,371號專利早期公開案中即有相關揭示。

位移架體(30)底端的前述軸筒(33)中心同軸樞設一傳動軸(45)，而且，反轉架體(20)的底端設有一平行前述傳動軸(45)的芯軸(46)，芯軸(46)上同軸樞套一管軸(47)，管軸(47)上再同軸固接一飛輪(48)；前述曲柄軸(43)的其中一端同軸固接一第一鏈輪(51)，前述傳動軸(45)的相對二端分別同軸固接一第二鏈輪(52)及一第三鏈輪(53)，前述管軸(47)的其中一端同軸固接一第四鏈輪(54)；第一鏈輪(51)的直徑及齒數大於第二鏈輪(52)，且二者(51)(52)之間環套一第一鏈條(55)；第三鏈輪(53)的直徑及齒數大於第四鏈輪(54)，且二者(53)(54)之間環套一第二鏈條(56)。藉此，當曲柄軸(53)受使用者驅動而原地正轉時，會以二段傳動的方式，經由第一及第二鏈條(55、56)帶動飛輪(48)依前述芯軸(46)的軸線(以下稱第三軸線)(X3)以數倍的轉速原地正轉。而，飛輪(48)的轉動慣性也會傳回曲柄軸(53)。利用上述以位在位移架體(30)與反轉架體(20)樞接軸線(即第二軸線(X2))上的傳動軸(45)為中介的二段式傳動，無論位移架體(30)相對於反轉架體(20)偏轉至何種角度，前述傳動均可實行。

如上，透過高速比驅使飛輪(48)旋轉，形成使用者操作前述運動單元(40)的主要運動阻力。在本實施例中，反轉架體(20)上還設有一位在飛輪(48)上方的摩擦塊(57)，同時，位移架體(30)頂端設有可供使用者雙向扭轉的調整旋鈕(58)，其受扭轉時可經由一鋼索(59)控使摩擦塊(57)逼緊或浮離飛輪(48)周面，藉以調整前述運動阻力的大小。前述利用飛輪搭配摩擦塊的可調阻力裝置屬於同類或相關運動器材(例如運動腳踏車、划船機等)的周知慣用技術，所以此處僅作簡要說明。必須聲明的是，即使沒有前述摩擦塊(57)，前述飛輪(48)對於運動單元(40)而言亦構成一阻力裝置。此外，本發明中的運動單元當然可以採用各種習知的可調或不可調的阻力裝置，例如磁阻、風阻、水阻等。

接著說明位移架體(30)可相對於反轉架體(20)依橫向軸線偏轉、定位的細部結構及操作方式。

如第5圖所示，反轉架體(20)的骨幹(21)上固設一以前述第二軸線(X2)為圓心並且圍繞前述軸管部(212)上半部分的圓弧形嵌合件(61)(視同反轉架體(20)的一部分)，嵌合件(61)朝向前述圓心的內周具有呈等角排列的若干凹窩(611)。請搭配參閱第10、11圖，本實施例共設有十三個前述凹窩(611)，相鄰二凹窩(611)中心之間的角距離約為12度，也就是說，嵌合件(61)相對二端的兩個凹窩(611)相隔約144度。各凹窩(611)是由嵌合件(61)的圓弧形內周面沿前述圓心的徑向逐漸遠離圓心同時逐漸窄縮凹入，凹入部分略呈三角形或半圓形，具有位在前述徑向上的較寬一端及較窄一端，以及位在對應前述圓心的圓周上的相對二側壁面(612)(參閱第17圖)。此外，該等凹窩(611)朝向位移架體(20)的一面(以下稱正面)呈現開放狀。本質上，該等凹窩(611)的排列方向正是對應於位移架體(30)相對於反轉架體(20)的可位移方向，而各凹窩(611)內的相對二側壁面(612)則是在前述可位移方向上彼此相對。

另一方面，位移架體(30)的骨幹(31)上在前述軸筒(33)上方固設一逼迫件(62)(視同位移架體(30)的一部分)，其位置鄰近前述嵌合件(61)的圓弧形內周面。如第12至14圖所示，逼迫件(62)具有一錐狀凹缺(621)，錐狀凹缺(621)概呈由逼迫件(62)朝向嵌合件(61)的一面凹入的V形溝，而且是由逼迫件(62)的正面(指第9a圖中朝右的一面)貫通至背面，同時，錐狀凹缺(621)的凹入深度由對應正面的一端(以下稱第一端)往對應背面的一端(以下稱第二端)逐漸變淺，如此，錐狀凹缺(621)在前述可位移方向上形成相對二逼迫斜面(622)，各逼迫斜面(622)由第一端往第二端呈現由下往上、由兩側往中心傾斜。其中，前述第一端與第二端的連結方向平行於前述第二軸線(X2)(換言之，垂直於前述可位移方向)，而所謂「由下往上」只是配合圖示狀態的大略說法，嚴格來說指的是沿第二軸線(X2)的徑向遠離第二軸線(X2)。

同時，如第9a圖所示，位移架體(30)的骨幹(31)在對應前述錐狀凹缺(621)的位置具有一貫孔(311)，其貫穿方向平行於第二軸線(X2)，而且空洞部分同時對應錐狀凹缺(621)及凹窩(611)的正面。此外，在貫孔(311)背對反轉架體(20)的外側設有一支撐框(34)(視同位移架體(30)的一部分)，支撐框(34)的外側板面上具有一與貫孔(311)間隔相對的穿孔(341)。貫孔(311)與穿孔(341)的連結方向上穿插著一長形擠塞件(63)，擠塞件(63)具有一軸向對應貫孔(311)貫穿方向的桿狀身部(631)，以及一連結在身部(631)較靠近反轉架體(20)一端的筒狀頭部(632)，整體能在位移架體(30)上沿著前述貫穿方向位移，而且，因為貫孔(311)、穿孔(341)的內徑與擠塞件(63)頭部(632)、身部(631)的外徑之間分別預留有間隙，所以擠塞件(63)也能在垂直前述貫穿方向的方向(對應於第二軸線(X2)的徑向)上位移。

此外，擠塞件(63)與位移架體(30)之間設有一彈性推抵件(64)，能提供使擠塞件(63)沿前述貫穿方向往反轉架體(20)突進的適當推力，本實施例中的彈性推抵件(64)是採用螺旋壓縮彈簧，其環套在擠塞件(63)的身部(631)，軸向一端抵於擠塞件(63)身部(631)與頭部(632)之間的環狀肩面，另一端抵於前述支撐框(34)的外側板面。

如第12及15、16圖所示，擠塞件(63)的頭部(632)底側具有傾斜的二貼抵面(633)，各貼抵面(633)是由頭部(632)的外端面往身部(631)方向、同時由軸心方向往外周方向斜削，前述二貼抵面(633)的相對角度對應於前述錐狀凹缺(621)的二逼迫斜面(622)的相對角度，使得前述二貼抵面(633)能分別貼抵前述二逼迫斜面(622)，並且能維持貼抵關係相對滑移。另外，頭部(632)的頂側形成一呈圓柱面的卡抵面(634)。

如此，前述凹窩(611)、錐狀凹缺(621)、擠塞件(63)及彈性推抵件(64)就構成可固定位移架體(30)與反轉架體(20)相對關係的一位移鎖定裝置(60)，即，如第10、11圖示意，當位移架體(30)上的錐狀凹缺(621)對合反轉架體(20)上的任一凹窩(611)時，受到彈性推抵件(64)推抵的擠塞件(63)會以其頭部(632)前端擠塞在錐狀凹缺(621)與對應凹窩(611)之間，更詳而言之，會如第9a及第17圖所示，頭部(632)底側的相對二貼抵面(633)分別密合貼抵錐狀凹缺(621)的相對二逼迫斜面(622)，而且，頭部(632)頂側的卡抵面(634)同時緊密卡抵凹窩(611)的相對二側壁面(612)，藉此，因為擠塞件(63)相對於逼迫件(62)或嵌合件(61)均無法沿前述可位移方向位移，所以位移架體(30)即無法沿前述可位移方向相對於反轉架體(20)進行偏轉。

如第9a圖所示，擠塞件(63)另被一插銷(68)嵌穿其頭部(632)上一徑向貫穿的銷孔(635)(參閱第16圖)，前述插銷(68)的端部鬆動地容納在一偏轉件(67)的長圓孔(672)內，前述偏轉件(67)則是透過一平行於插銷(68)的樞軸(671)樞接在位移架體(30)的骨幹(31)上，可如第9a、9b圖示意，有限度地偏轉。另一方面，如第6及第8圖所示，位移架體(30)的頂端在左、右二曲柄(41)之間設有一環繞前述橫筒狀部分的控制扳環(65)，控制扳環(65)底部依一垂直於前述第一軸線(X1)的樞軸(651)樞接在位移架體(30)，頂部可供使用者橫向扳動。在位移架體(30)的殼蓋(62)內部，一鋼索(66)緊張地連結在控制扳環(65)與偏轉件(67)預定部位之間，當位移鎖定裝置(60)處於如第9a圖所示的鎖掣狀態時，與擠塞件(63)相互牽制的偏轉件(67)對應位在第一角度，並透過前述鋼索(66)將上方的控制扳環(65)拉扯成如第8圖中所示角度。當使用者將控制扳環(65)的頂部扳往遠離偏轉件(67)的一側(第8圖中的左側)，偏轉件(67)即會受到鋼索(66)往上拉扯而偏轉成如第9b圖中所示的第二角度，並透過插銷(68)迫使擠塞件(63)(抵抗彈性推抵件(64)的伸張彈力)大致沿著前述貫孔(311)的貫穿方向適度遠離反轉架體(20)，使擠塞件(63)的頭部(632)前端抽出凹窩(611)正面，但貼抵面(633)仍與逼迫斜面(622)局部貼抵。

當使用者透過前述控制扳環(65)將位移鎖定裝置(60)維持在如第9b圖所示的解掣狀態時，即可使位移架體(30)依第二軸線(X2)相對於反轉架體(20)進行偏轉。偏轉時，位移架體(30)上的逼迫件(62)會沿著反轉架體(20)上的嵌合件(61)的圓弧形內側面移動，使逼迫件(62)的錐狀凹缺(621)朝向嵌合件(61)內側面的不同部位，例如不同的凹窩(611)。請參閱第10、11圖，嵌合件(61)的相對二端在該等凹窩(611)之外各具有一往圓心方向凸伸的偏轉限位部(613)，可擋抵逼迫件(62)對應前述可位移方向的側面，藉以限制位移架體(30)相對於反轉架體(20)的偏轉範圍。在本實施例中，當逼迫件(62)受嵌合件(61)任一端的偏轉限位部(613)擋抵時，逼迫件(62)的錐狀凹缺(621)會恰好對合最靠近嵌合件(61)該端的凹窩(611)，換言之，位移架體(30)相對於反轉架體(20)的可偏轉範圍，大約是前述144度。

當使用者將位移架體(30)依第二軸線(X2)轉動至所需角度附近時，即可放開前述控制扳環(65)，使擠塞件(63)再度受彈性推抵件(64)往反轉架體(20)的方向推抵，此時，如果位移架體(30)上的錐狀凹缺(621)對合反轉架體(20)上的其中一凹窩(611)(註：必要時須使位移架體(20)再略微往前或往後偏轉)，擠塞件(63)的頭部(632)前端即會順著錐狀凹缺(621)由對應凹窩(611)的正面擠入凹窩(611)內，如第9b圖變動至第9a圖一般。過程中，因為受到逼迫斜面(622)的限制及導引，當擠塞件(63)受到彈性推抵件(64)的彈力作用而由對應錐狀凹缺(621)第一端的方向往第二端的方向(對應於第9a圖中的由右往左)進給時，會同時沿著第二軸線(X2)的徑向遠離第二軸線(X2)，等於由對應凹窩(611)的較寬一端往較窄一端(對應於第9a圖中的由下往上)逼靠，直至擠塞件(63)在保持其相對二貼抵面(633)分別貼抵逼迫件(62)的相對二逼迫斜面(622)狀態下，其卡抵面(634)同時卡抵對應凹窩(611)內的相對二側壁面(612)，亦即如前所述，擠塞件(63)相對於逼迫件(62)或嵌合件(61)均無法沿前述可位移方向位移，使得位移架體(30)無法沿前述可位移方向相對於反轉架體(20)進行偏轉。

藉此，如第4圖所示意，使用者在使用本實施例的手部運動器材時，可依據個人體型、使用習慣或希望的運動姿勢，將位移架體(30)轉動並定位在適當角度，藉以調整前述運動單元(40)的操作部(即前述握把(42))相對於前述座椅組(13)的前後距離或高度，使運動器材呈現不同的操作型態。在本實施例中，基於該等凹窩(611)的前述配置，當位移架體(30)上的擠塞件(63)嵌合於反轉架體(20)上的該等凹窩(611)的正中央一個(如第11圖中實線所示)，位移架體(30)大致呈現直立狀(如第4圖中實線所示)，而且，位移架體(30)可由此位置往前或往後最多偏轉72度，其間每隔12度均可供選擇定位。

在上揭位移鎖定裝置(60)中，因為擠塞件(63)的對稱二貼抵面(633)始終與逼迫件(62)的對稱二逼迫斜面(622)密合貼抵，所以擠塞件(63)與逼迫件(62)(對稱分隔前述貼抵面(633)、逼迫斜面(622))的中心面始終維持共面，使得擠塞件(63)完全無法在逼迫件(62)上沿位移架體(30)相對於反轉架體(20)的可位移方向位移。其次，藉由逼迫斜面(622)的傾斜導引，擠塞件(63)在逐漸擠往錐狀凹缺(621)第二端的同時，也會逐漸擠往凹窩(611)的較窄一端(註：此過程中，擠塞件(63)可能逼迫凹窩(611)沿前述可位移方向略微偏轉以相互對正，或者說，是相對固定的凹窩(611)逼迫尚可偏轉的擠塞件(63)與逼迫件(62)一同對合其中心)，直至擠塞件(63)的卡抵面(634)同時緊密卡抵凹窩(611)內的相對二側壁面(612)，使擠塞件(63)也完全無法在嵌合件(61)上沿前述可位移方向位移，藉此，位移架體(30)與反轉架體(20)在可位移方向上沒有任何游隙，因此不會有偏動鬆搖的現象。

在本實施例中，透過擠塞件(63)的上述擠塞動作，可能的話，還會使嵌合件(61)與逼迫件(62)沿前述第二軸線(X2)的徑向相對遠離至無法再遠離，以及使嵌合件(61)與逼迫件(62)沿前述第二軸線(X2)的軸向相對遠離至無法再遠離，換言之，上述擠塞動作能一併消除位移架體(30)與反轉架體(20)相互樞接部位的徑向游隙及軸向游隙(如果有的話)，使位移架體(30)與反轉架體(20)在各方向上都沒有相對位移的間隙，能夠十分穩固地相對固定。

在本發明的技術思想之下，前述擠塞件與錐狀凹缺之間的配合結構可能有其他實施方式，不限定於前揭對稱二斜面，例如，錐狀凹缺的內壁面可能是不對稱的相對二斜面、可能具有多個斜面(註：類似多角錐體的周面局部)、也可能是個圓錐面(註：類似圓錐體的周面局部)，但共同特徵是凹缺部分由前述第一端往第二端逐漸窄縮、變淺，亦即呈現所述「錐狀」；至於擠塞件的貼抵面形狀，則只要配合錐狀凹缺的整體或局部內壁面，使擠塞件與錐狀凹缺配合時，擠塞件的一中心面能與錐狀凹缺的一中心面維持共面，亦即使擠塞件相對於錐狀凹缺無法沿前述可位移方向位移即可。

當然，本發明上揭位移鎖定裝置的技術手段可以適當應用在各種運動器材中的可相對位移的第一、第二架體之間，以配合各式各樣運動器材供人調整操作型態的需求。在本發明的其他實施例中，依據運動器材的類型，支撐單元用以支撐使用者的支撐部，或是運動單元用以供使用者操作的操作部，可能有不同於上揭實施例的型式，但基本用途同上。此外，前述第一、第二架體的相對位移並不限定在依樞接軸線相對偏轉，例如也可以是能沿直線或特定路線相對位移，舉個簡單的例子，類似前揭美國第7,530,932號專利中的可調座椅，亦即座椅支柱(第一架體)可沿一固定管(第二架體)直線昇降的結構中，若應用本發明，可在前述座椅支柱上沿昇降方向設置直線排列的若干前述凹窩，並在前述固定管的適當位置設置前述錐狀凹缺、擠塞件及彈性推抵件，當使用者直接拉拔或間接控制前述擠塞件抽離凹窩時，座椅支柱可相對於固定管直線昇降而改變其所支撐的座椅高度，至適當位置後再使擠塞件擠至錐狀凹缺與對應凹窩之間，使座椅相對於固定管穩固定位。

繼續再說明上揭實施例中，反轉架體(20)可相對於主架體(10)依縱向軸線反轉、定位的細部結構及操作方式。有別於位移架體(30)與反轉架體(20)之間的前述位移鎖定裝置(60)，反轉架體(20)與主架體(10)之間另外設有可控制二者(20)(10)相對關係的反轉鎖定裝置(未標號)，說明如下。

請參閱第18至21圖，主架體(10)的固定柱(12)頂端的前述固定管(14)，在其頂端管口處同軸固接一環狀管端件(15)(視同固定管(14)的一部分)，管端件(15)的環狀頂面設置一彈性支撐件(74)，其具有沿固定管(14)軸向伸張的彈力，本實施例中的彈性支撐件(74)採用如第22圖所示的圓錐盤狀的盤形彈簧(或稱碟形彈簧)。彈性支撐件(74)的頂側另外再疊壓一環狀支撐板(73)，支撐板(73)受到彈性支撐件(74)均衡支撐，頂面平行於固定管(14)的徑面。

反轉架體(20)在其骨幹(21)頂端的前述圓柱部(211)上，利用螺栓(25)鎖固一沿圓柱部(211)軸線往上凸伸的軸桿(23)(視同反轉架體(20)的一部分)，並將軸桿(23)同軸樞穿主架體(10)的固定管(14)，使反轉架體(20)能依固定管(14)的軸線(Y1)相對於主架體(10)進行轉動。在本實施例中，固定管(14)的軸線(Y1)往下通過反轉架體(20)的前述第二軸線(X2)，而且交差點對應於前述軸管部(212)的長度中心，換言之，當反轉架體(20)依前述固定管(14)的軸線(Y1)轉動時，反轉架體(20)的軸管部(212)中心位置相對於主架體(10)保持固定不動。

軸桿(23)的頂端凸穿前述環狀支撐板(73)，並且鎖固一罩蓋軸桿(23)超出固定管(14)部分的帽蓋(24)。此外，軸桿(23)頂端具有一沿徑向貫穿的圓柱形橫孔(231)，橫孔(231)被一扭轉桿(71)嵌合貫穿，前述扭轉桿(71)凸伸在軸桿(231)二側的相對二端分別樞設一滾輪(72)，前述二滾輪(72)的周面底側抵壓在支撐板(73)頂面。藉此，扭轉桿(71)如同被前述二滾輪(73)支撐在固定管(14)上方，然後自己將軸桿(23)頂端懸吊住，使得軸桿(23)無法往下抽離固定管(14)。

前述二滾輪(72)直徑相同，圓心的連結線定義出扭轉桿(71)的主軸線，而扭轉桿(71)二端之間嵌合在橫孔(231)內的部分形成一軸心偏離前述主軸線的圓柱形偏心部(711)，偏心部(711)的外徑適當配合圓柱形橫孔(231)的內徑，能依橫孔(231)的軸心相對於軸桿(23)進行轉動，並以其頂側的外周面頂撐橫孔(231)的內周面頂側。扭轉桿(71)的其中一端由前述帽蓋(24)的一側孔(241)凸露於外，並且與一控制扭把(75)固接而共同構成U字形，當使用者扳轉位在帽蓋(24)外部的控制扭把(75)時，可使樞設在前述二滾輪(72)之間的扭轉桿(71)依前述主軸線轉動。扭轉桿(71)轉動時，其偏心部(711)會相對於前述主軸線產生偏心繞轉，使偏心部(711)外周面距離前述主軸線較遠的側邊(以下稱厚側)及較近的側邊(以下稱薄側)以主軸線為圓心偏轉易位。藉此，大體而言，因為扭轉桿(71)的主軸線相對於固定管(14)的高度大致不變，所以當扭轉桿(71)的偏心部(711)厚側朝向上方時，扭轉桿(71)會將軸桿(23)撐吊在相對較高的位置，反之，當偏心部(711)的薄側朝向上方時，軸桿(23)則被撐吊在相對較低的位置。

扭轉桿(71)上另外套接固定如第23圖所示的一扭轉限位件(76)，扭轉限位件(76)具有可卡抵前述支撐板(73)頂面的相對二卡止面(761)，使得扭轉桿(71)的可扭轉角度被限制在如第25a圖及第25d圖所示狀態(亦即卡止面(761)抵於支撐板(73)頂面的兩種狀態)之間。在第25a圖的狀態下，前述偏心部(711)的厚側位在上方；在第25d圖的狀態下，偏心部(711)的薄側位在上方；也就是說，扭轉桿(71)最多可被扭轉約180度(註：為了易於識別扭轉桿(71)的扭轉角度，第25a至第25d圖中標示出偏心部(712)外周面上距離前述主軸線最遠部位的最長外徑(712))。

平時，反轉架體(20)與主架體(10)之間的前述反轉鎖定裝置呈現如第20、21及第25a圖所示的鎖掣狀態，即，前述扭轉限位件(76)的其中一卡止面(761)抵於支撐板(73)頂面，對應地，扭轉桿(71)的偏心部(711)厚側大致朝上，使反轉架體(20)被推頂於無法再昇高的相對高點，更詳而言之，反轉架體(20)的前述圓柱部(211)頂端面抵接於固定管(14)的底端面，而且，圓柱部(211)頂端面上預設的相對二楔形凸部(213)嵌合在固定管(14)底端面上預設的相對二楔形凹部(141)內(參閱第18、19圖)，使得反轉架體(20)無法依前述軸線(Y1)轉動。附帶一提，此狀態下的前述彈性支撐件(74)尚未被壓迫至彈性變形的極限。

在使用者透過控制扭把(75)使扭轉桿(71)依主軸線扭轉，直至扭轉限位件(76)的另一卡止面(761)抵於支撐板(73)頂面的過程中，隨著偏心部(711)的厚側逐漸轉向下方、薄側逐漸轉向上方，反轉架體(20)的軸桿(23)會沿著固定管(14)軸線(Y1)逐漸沉降，直至第25d圖所示的相對低點(低於前述相對高點不到一公分)。此狀態下，反轉架體(20)圓柱部(211)頂端面的楔形凸部(213)已往下脫離固定管(14)底端面的楔形凹部(141)，使得反轉架體(20)能依前述軸線(Y1)相對於主架體(10)進行轉動。當反轉架體(20)以軸桿(23)為軸進行轉動時，支撐著扭轉桿(71)的相對二滾輪(72)會在支撐板(73)上以軸桿(23)為圓心沿圓弧軌跡滾動，維持扭轉桿(71)相對於固定管(14)的高度。

如第20、21圖所示，固定管(14)的管壁上鎖固一擋止螺栓(16)，其尾端凸伸在固定管(14)的管道內；另一方面，軸桿(23)在對應位置固接如第24圖所示的一反轉限位件(26)，反轉限位件(26)具有可卡抵前述擋止螺栓(16)尾端的相對二卡止面(261)，前述二卡止面(261)配合擋止螺栓(16)的角度被適當預設，使得軸桿(23)相對於固定管(14)的可轉動範圍被限制在180度。當反轉限位件(26)的任一卡止面(261)受擋止螺栓(16)擋止時，反轉架體(20)的前述二楔形凸部(213)會分別對合固定管(14)的前述二楔形凹部(141)，同時，反轉架體(20)的軸管部(212)軸線(即前述第二軸線(X2))會對應於左右軸向，而位移架體(30)上與第二軸線(X2)保持平行的前述曲柄軸(43)的軸線(即前述第一軸線(X1))亦然。

扳轉前述控制扭把(75)以利用扭轉桿(71)的偏心部(711)將軸桿(23)往上推頂時，透過前述楔形凸部(213)與楔形凹部(141)的設計，可使反轉架體(20)在一定角度偏差內能自動修正至預設角度，而且鎖合之後不會偏轉鬆搖。如果反轉架體(20)尚未轉動至楔形凸部(213)大致對合楔形凹部(141)，則使用者無法順利扳緊控制扭把(75)，因為楔形凸部(213)會立即卡抵固定管(14)的底面，阻礙軸桿(23)讓扭轉桿(71)的偏心部(711)往上推頂。本實施例中的楔形凸部(213)及楔形凹部(141)分別呈現對應徑向的凸肋及凹溝，但其他形狀的楔形凸部及楔形凹部亦可發揮類似效果。

此外，共同構成U字形的控制扭把(75)與扭轉桿(71)能夠產生「第二類槓桿」的省力效果，即，由控制扭把(71)受扳轉的外端到扭轉桿(71)前述主軸線的徑向距離(對應於施力臂)，數倍於由偏心部(711)外周面(用以推頂軸桿(23)的部位)到前述主軸線的徑向距離(對應於抗力臂)，讓使用者不用十分費力地扳轉控制扭把(75)，就能將反轉架體(20)連同位移架體(30)等一併沿固定管(14)往上拉提。

再就細部來看，如第25a圖所示，當反轉架體(20)相對於主架體(10)處於前述鎖掣狀態時，扭轉桿(71)的偏心部(711)外周面上距離前述主軸線最遠的部位並沒有對應於軸桿(23)軸線的頂端方向，而是與前述軸線有15度左右的差距。在扭轉桿(71)由第25a圖所示角度(鎖掣角度)依圖中的順時鐘方向扭轉至第25d圖所示角度(解掣角度)的過程中，偏心部(711)的最長外徑(712)會先由軸桿(23)軸線的其中一側扭轉成對應於前述軸線(如第25b圖所示)，再繼續轉往前述軸線的另一側。因為在第25a圖所示的鎖掣狀態下，軸桿(23)相對於固定管(14)已無法再昇高，所以由第25a圖經過第25b圖的過程，扭轉桿(71)主軸線上的前述二滾輪(72)會往下壓迫前述彈性支撐件(74)使其略微彈性扁縮，也就是讓扭轉桿(71)相對於固定管(14)的高度略微降低，使偏心部(711)的厚側能越過軸桿(23)的橫孔(231)頂緣。類似地，在扭轉桿(71)由25d圖所示的解掣角度依圖中的逆時鐘方向扭轉至第25a圖所示的鎖掣角度的過程中，當扭轉至如第25c圖所示角度時，雖然偏心部(711)外周面上距離前述主軸線最遠的部位尚未到達軸桿(23)的橫孔(231)頂緣(差15度左右)，但是軸桿(23)已被推頂至相對於固定管(14)的上止點，此時，使用者必須更加施力(克服彈性支撐件(74)的彈力)才能使偏心部(711)的厚側繞至過軸桿(23)軸線的另一側。藉此，在沒有足夠外力的作用下，扭轉桿(71)不會偏離第25a圖所示角度，換言之，反轉架體(20)能安定在鎖掣狀態，不會意外鬆脫。

在其他實施選擇下，前述彈性支撐件(盤形彈簧)(74)與環狀支撐板(73)可能整合成單一構件，例如具有適當靭度的圓筒狀橡膠塊。

如前所述，當本實施例的手部運動器材呈現如第1至4圖所示的操作型態時，使用者是以雙手操作前述二曲柄(41)沿第4圖中對應順時鐘方向的運動方向S繞轉，以進行具有運動阻力的手部運動。如果使用者想要進行運動方向相反的手部運動，可先透過前述控制扭把(75)鬆開反轉架體(20)與主架體(10)之間的前述反轉鎖定裝置，然後將反轉架體(20)連同位移架體(30)由第3、4圖所示的第一角度，依前述固定管(14)的軸線(Y1)轉動180度至第二角度，再扳緊控制扭把(75)將已前後反轉的反轉架體(20)及位移架體(30)重新固定，使手部運動器材呈現如第26、27圖所示的操作型態。其中，因為運動單元(40)(包含前述曲柄軸(41)、單向軸承(44))也已隨著位移架體(30)前後反轉，所以，使用者現在必須操作曲柄(41)依第27圖中對應逆時鐘方向的運動方向S’繞轉，才能進行具有運動阻力的手部運動。當然，反轉之後變成接附在反轉架體(20)左側的位移架體(30)，仍然可依前述第二軸線(X2)相對於反轉架體(20)前後偏轉及定位，以調整運動單元(40)相對於使用者的位置。如此，使用者的手部運動方式有較多選擇，訓練效果也能較為均衡完整。

10．．．主架體

11．．．底座

12．．．固定柱

13．．．座椅組

14．．．固定管

141．．．楔形凹部

15．．．管端件

16．．．擋止螺栓

20．．．反轉架體

21．．．骨幹

211．．．圓柱部

212．．．軸管部

213．．．楔形凸部

22．．．殼蓋

23．．．軸桿

231．．．橫孔

24．．．帽蓋

241．．．側孔

25．．．螺栓

26．．．反轉限位件

261．．．卡止面

30．．．位移架體

31．．．骨幹

311．．．貫孔

32．．．殼蓋

33．．．軸筒

34．．．支撐框

341．．．穿孔

40．．．運動單元

41．．．曲柄

42．．．握把

43．．．曲柄軸

44．．．單向軸承

45．．．傳動軸

46．．．芯軸

47．．．管軸

48．．．飛輪

51．．．第一鏈輪

52．．．第二鏈輪

53．．．第三鏈輪

54．．．第四鏈輪

55．．．第一鏈條

56．．．第二鏈條

57．．．摩擦塊

58．．．調整旋鈕

59．．．鋼索

60．．．位移鎖定裝置

61．．．嵌合件

611．．．凹窩

612．．．側壁面

613．．．偏轉限位部

62．．．逼迫件

621．．．錐狀凹缺

622．．．逼迫斜面

63．．．擠塞件

631．．．身部

632．．．頭部

633．．．貼抵面

634．．．卡抵面

635．．．銷孔

64．．．彈性推抵件

65．．．控制扳環

651．．．樞軸

66．．．鋼索

67．．．偏轉件

671．．．樞軸

672．．．長圓孔

68．．．插銷

71．．．扭轉桿

711．．．偏心部

712．．．最長外徑

72．．．滾輪

73．．．支撐板

74．．．彈性支撐件

75．．．控制扭把

76．．．扭轉限位件

761．．．卡止面

第1圖是本發明一較佳實施例在一操作型態下的左後方立體圖。

第2圖是本發明一較佳實施例對應第1圖狀態的右後方立體圖。

第3圖是本發明一較佳實施例對應第1圖狀態的正視圖。

第4圖是本發明一較佳實施例對應第1圖狀態的右視圖，並且以假想線示意其中的運動單元可隨著位移架體前後位移而改變操作型態。

第5圖顯示本發明一較佳實施例前半部的大部分解結構。

第6圖是本發明一較佳實施例前半部的右後方立體圖(對應第2圖，取除部分殼蓋)。

第7圖是本發明一較佳實施例前半部的右視圖(對應第4圖，取除部分殼蓋)。

第8圖是沿第7圖當中的A-A剖線得到的剖視圖。

第9a圖是第8圖當中的圓圈B部分的放大圖，顯示位移鎖定裝置處於鎖掣狀態。

第9b圖類似第9a圖，但是顯示位移鎖定裝置處於解掣狀態。

第10圖是第8圖狀態下的位移鎖定裝置主要構件的右後方立體圖。

第11圖是第8圖狀態下的位移鎖定裝置主要構件的右視圖，並且以假想線示意其中的擠塞件可隨著逼迫件嵌卡在嵌合件的不同位置。

第12圖顯示前述擠塞件與逼迫件的立體形狀及配合結構。

第13及14圖分別是前述逼迫件的正視圖及上視圖(視角獨立設定)。

第15及16圖分別是前述擠塞件的正視圖及側視圖(視角獨立設定)。

第17圖是沿第8圖當中的C-C剖線得到的局部剖視圖，主要在顯示前述擠塞件與逼迫件的配合結構。

第18圖是本發明一較佳實施例中的固定柱頂端一帶的左前方立體圖。

第19圖顯示本發明一較佳實施例中的反轉架體的圓柱部頂端面與固定管底端面之間的配合結構。

第20圖是本發明一較佳實施例中的固定柱頂端一帶的軸向剖視圖(對應第8圖)。

第21圖是沿第20圖當中的D-D剖線得到的剖視圖。

第22圖是本發明一較佳實施例中的彈性支撐件的立體圖。

第23圖是本發明一較佳實施例中的扭轉限位件的立體圖。

第24圖是本發明一較佳實施例中的反轉限位件的立體圖。

第25a至25d圖示意本發明一較佳實施例中的反轉鎖定裝置主要構件的連續動作。

第26及27圖分別是本發明一較佳實施例的正視圖及右視圖，顯示位移架體隨著反轉架體由第3、4圖所示狀態前後反轉之後的另一操作型態。