TWI741487B

TWI741487B - 一種驅動機構以及健身器材

Info

Publication number: TWI741487B
Application number: TW109102461A
Authority: TW
Inventors: 輝嚴
Original assignee: 輝嚴
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2021-10-01
Also published as: CN110538422B; CN110538422A; TW202033240A

Abstract

本發明提供了一種驅動機構，包括：用於供使用者施加驅動力的操作部分、用於將驅動力傳輸到轉動軸的傳動部分；操作部分在使用者的作用下在一定範圍內往復運動，傳動部分將使用者施加的力轉換為轉動軸沿著一個方向連續轉動的驅動力；還包括在操作部分往復運動過程中儲蓄能量的儲能部分，儲能部分在操作部分運動至接近死點時釋能使其越過死點。本發明還提供了一種健身器材，通過用戶手的驅動來帶動跑帶移動，從而在使用者發生意外時跑帶可以立即停下，降低了跑步機發生安全事故的可能性。

Description

一種驅動機構以及健身器材

本發明涉及驅動機構，尤其涉及人力驅動機構。

目前之跑步機可以分為兩類：電動和非電動跑步機。對於電動跑步機，使用者需要調整跑步機之速度以便以所需之速度行走或跑步。使用者必須走路或跑步或增加跑帶之傾斜度以獲得更強烈之運動。對於許多使用者來說，提高速度或傾斜可能會傷害他們之膝蓋甚至危及用戶之安全。在過去之20年裡，美國有超過50人死於跑步機事故。每年有24000人因跑步機事故被送往美國急診室。跑步機傷害事故占了室內健身器材傷害事故總量之40%。

對於常規之非電動跑步機，由於跑帶和腳踏板之上表面之間之摩擦阻力需要由使用者克服，因此難以在不顯著增加跑帶之傾斜度之情況下達到所期望之跑步速度。在大多數情況下，增加跑帶之傾斜是更高強度鍛煉之唯一選擇。目前之非電動跑步機很難達到預期之跑步速度，因此顯著地限制了非電動跑步機之使用。自從跑步機成為最受歡迎之健身器材以來，已經進行了大量之研究，但到目前為止在非電動跑步機上還沒有取得重大突破。Woodway之弧面履帶跑步機是完全依靠使用者之重力使履帶沿斜面下滑，該運動方式難以大量推廣。

本發明所要解決的主要技術問題是提供一種驅動機構，實現人力帶動操作機構往復運動，並且通過儲能部分說明操作機構在往復運動過程中越過死點。

本發明所要解決的主要技術問題是提供一種手動式跑步機，通過用戶手的驅動來帶動跑帶移動，從而在使用者發生意外時跑帶可以立即停下，降低了跑步機發生安全事故的可能性。

為達上述的目的，本發明提供了一種驅動機構，包括：用於供使用者施加驅動力的操作部分、用於將驅動力傳輸到轉動軸的傳動部分；操作部分在使用者的作用下在一定範圍內往復運動或做圓周運動，傳動部分將使用者施加的力轉換為轉動軸沿著一個方向連續轉動的驅動力；還包括在操作部分往復運動或圓周運動過程中週期性儲蓄能量的儲能部分，儲能部分在操作部分週期性運動至接近死點時釋能幫助其越過死點。

在一較佳實施例中：儲能部分在週期性儲能階段依靠彈簧或磁體儲能。

在一較佳實施例中：儲能部分包括一固定端和一聯動端；儲能部分在儲能階段時，聯動端向著遠離固定端的方向移動。

在一較佳實施例中：儲能部分包括一樞接端和一繞著樞接端擺動的擺動端；擺動端與一彈簧的自由端連接；當操作部分未運動至死點時，擺動端正向擺動以拉伸彈簧儲能。

在一較佳實施例中：操作部分在往復運動或圓周運動的過程中帶動一凸輪轉動；操作部分未運動至死點時，凸輪與儲能部分抵靠以帶動擺動端正向擺動；操作部分運動至接近死點時，擺動端在彈簧復位力的帶動下反向擺動，其與凸輪之間的抵靠作用力帶動凸輪繼續轉動。

在一較佳實施例中：儲能部分還包括重定輪，其隨著擺動端的擺動而擺動，並且在擺動過程中始終與凸輪抵靠，並沿著凸輪滑動。

在一較佳實施例中：操作部分包括第一操作件和第二操作件，其在使用者的作用下在一定範圍內往復運動或圓周運動，並且第一操作件和第二操作件的運動方向相反。

在一較佳實施例中：第一操作件和第二操作件為手柄或者踏板。

本發明還提供了一種依靠人力驅動的健身器材，包括：用於供使用者施加驅動力的操作部分、用於將驅動力傳輸到第一轉動軸的第一傳動部分、以及健身部分；操作部分在使用者的作用下在一定範圍內往復運動或圓周運動，第一傳動部分將使用者施加的力轉換為第一轉動軸沿著一個方向連續轉動的驅動力；第一轉動軸通過第二傳動部分帶動健身部分的第二轉動軸轉動。

在一較佳實施例中：操作部分包括第一操作件和第二操作件；第一操作件和第二操作件的運動方向相反。

在一較佳實施例中：第一操作件和第二操作件的下端為樞接端，使得所述第一操作件和第二操作件分別繞著樞接端擺動；第一傳動部分通過第一操作件的兩端之中的某點與第一轉動軸連接。

在一較佳實施例中：第一傳動部分為曲柄傳動機構，第一操作件和第二操作件分別通過曲柄傳動機構連接至第一轉動軸，耦合為反向互動。

在一較佳實施例中：還包括在操作部分往復運動或圓周運動過程中週期性儲蓄能量的儲能部分，儲能部分在操作部分運動至接近死點時釋能使其越過死點。

在一較佳實施例中：儲能部分在週期性儲能階段依靠彈簧儲能。

在一較佳實施例中：第一傳動部分包括與第一轉動軸同軸設置的超越離合器或者飛輪；第二傳動部分包括與第二轉動軸同軸設置的超越離合器或者飛輪。

在一較佳實施例中：第一傳動部分還包括曲柄傳動機構，第一操作件和第二操作件分別通過曲柄傳動機構連接至第一轉動軸的兩端，耦合為反向互動。

在一較佳實施例中：第二傳動部分還包括安裝在第一轉動軸上的第一鏈輪，其通過第一鏈條連接到第二鏈輪，第二鏈輪安裝在第三轉動軸上，第三轉動軸帶動第一齒輪轉動，第一齒輪和第二齒輪嚙合，並且第二齒輪安裝在第四轉動軸上；第三轉動軸帶動第一齒輪和第二齒輪轉動，使得第四轉動軸與第三轉動軸反向轉動；第四轉動軸通過萬向節連接到連杆和第五轉動軸；第三鏈輪連接到第五轉動軸；第二鏈條將第三鏈輪與第四鏈輪連接在一起；第四鏈輪與第二轉動軸同軸設置，通前第四鏈輪帶動第二轉動軸轉動。

在一較佳實施例中：健身器材包括但不限於跑步機，健身部分包括但不限於環形跑帶。

本發明還提供了一種健身器材，包括：用於供使用者施加驅動力的操作部分、用於將驅動力傳輸到第一轉動軸的第一傳動部分、以及健身部分；第一傳動部分將使用者施加的力轉換為第一轉動軸沿著一個方向連續轉動的驅動力；第一轉動軸通過第二傳動部分帶動健身部分的第二轉動軸轉動；還包括在操作部分往復運動或圓周運動過程中週期性儲蓄能量的儲能部分，儲能部分在操作部分週期性運動至接近死點時釋能使其越過死點。

在一較佳實施例中：儲能部分在儲能階段包括一固定端和一聯動端；儲能部分在儲能階段時，聯動端向著遠離固定端的方向移動。

在一較佳實施例中：第一傳動部分為曲柄傳動機構，第一操作件和第二操作件分別通過曲柄傳動機構連接至第一轉動軸的兩端，耦合為反向互動。

在一較佳實施例中：所述第一傳動部分還包括曲柄傳動機構，所述第一操作件和第二操作件分別通過曲柄傳動機構連接至所述第一轉動軸的兩端，耦合為反向互動。

在一較佳實施例中：第二傳動部分還包括安裝在第一轉動軸上的第一鏈輪，其通過第一鏈條連接到第二鏈輪，第二鏈輪安裝在第三轉動軸上，第三轉動軸帶動第一齒輪轉動，第一齒輪和第二齒輪嚙合，並且第二齒輪安裝在第四轉動軸上；第三轉動軸帶動第一齒輪和第二齒輪轉動，使得第四轉動軸與第三轉動軸反向轉動。

在一較佳實施例中：第四轉動軸通過萬向節連接到連杆和第五轉動軸；第三鏈輪連接到第五轉動軸；第二鏈條將第三鏈輪與第四鏈輪連接在一起；第四鏈輪與第二轉動軸同軸設置，通前第四鏈輪帶動第二轉動軸轉動。

本發明還提供了一種健身器材，包括：用於供使用者施加驅動力的操作部分、用於將驅動力傳輸到第一轉動軸的第一傳動部分、以及健身部分；第一傳動部分將使用者施加的力轉換為第一轉動軸沿著一個方向連續轉動的驅動力；第一轉動軸通過第二傳動部分帶動健身部分的第二轉動軸轉動；第一傳動部分包括與第一轉動軸同軸設置的超越離合器或者飛輪；第二傳動部分包括與第二轉動軸同軸設置的超越離合器或者飛輪。

在一較佳實施例中：儲能部分在儲能階段包括一固定端和一聯動端；儲能部分在週期性儲能階段時，聯動端向著遠離固定端的方向移動。

在一較佳實施例中：第一操作件和第二操作件的下端為樞接端，使得第一操作件和第二操作件分別繞著樞接端擺動；第一傳動部分通過第一操作件的側壁與第一轉動軸連接。

在一較佳實施例中：健身器材包括但不限於跑步機，健身部分包括但不限於環形跑帶。相較于現有技術，本發明的技術方案具備以下有益效果：本發明提供了一種驅動機構，通過設置儲能部分在操作部分往復運動和圓周運動的過程中，週期性地發生儲能和釋能。從而說明操作部分在圓周運動或者往復運動的過程中克服死點。

本發明提供了一種健身器材，在傳動部分中具有至少一個飛輪或超越離合器將動力從操作部分傳遞到健身部分。為了產生平穩且恒定的驅動力，在第一傳動部分中使用飛輪或超越離合器和操作部分聯接來驅動跑帶以適應用戶的步調。而且，第二傳動部分通過至少一個飛輪或超越離合器將動力傳遞到跑帶或第二轉動軸。跑帶通過施加在操作部分上的力來驅動。但跑帶的運動不會驅動操作部分。操縱部採用固定運動幅度並利用儲能部分來說明手柄通過運動死點。從而實現了跑動的過程中，必須通過手驅動手柄才可以帶動跑帶運動，這樣用戶一旦發生意外，跑帶就會停止運動，這樣就可以避免用戶在跑步過程中發生意外。並且通過手來驅動跑帶，這樣在跑步過程中，用戶的上半身也得到了鍛煉，從而達到全身運動的效果，在較短的時間內就可以達到良好的運動效果。

為使貴審查委員得以清楚瞭解本創作之目的、技術特徵及其實施後之功效，茲以下列說明搭配圖示進行說明，敬請參閱。

1:上手柄

2:曲柄

3:曲柄連接器

4:下手柄

5:彈簧

6:軸

7:凸輪

8:復位輪

9:復位臂

11:飛輪

12:第一鏈輪

13:第一轉動軸

14:第一張緊輪

15:第一鏈條

16:第二鏈輪

17:第三轉動軸

18:第四轉動軸

19:齒輪

20:齒輪

21:萬向節

22:連杆

23:第五轉動軸

24:飛輪

25:第三鏈輪

26:第二鏈條

27:第二張緊輪

28:彈簧

29:第四鏈輪

30:環形跑帶

31:第二轉動軸

32:飛輪

33:下手柄

34:曲柄

35:曲柄連接器

36:上手柄

39:跑帶後軸

40:底座

41:腳踏板框架

42:超越離合器

47:傳動裝置框架

圖1-5是具有固定運動幅度的兩反向互動手柄驅動跑步機的一個示例。

圖1是具有固定運動幅度的兩反向互動手柄驅動跑步機的透視圖。

圖2是圖1的傳動裝置A部分的放大圖。

圖3是圖1的視圖B部分的後視圖。

圖4是圖1的視圖C部分的右側視圖。

圖5是圖1的視圖D部分的左側視圖。

請參閱「第1-5圖」，手動跑步機具有基本結構，例如底座40，腳踏板框架41，第二轉動軸31，跑帶後軸39，飛輪24和32，以及環形跑帶30。環形跑帶30的前端和後端分別繞設在第二轉動軸31，跑帶後軸39上。

操作部分包括第一和第二操作件，第一和第二操作件又分別包括上手柄1、36，下手柄4、33，下手柄4和33分別連接到上手柄1和36以形成所述第一和第二操作件。第一操作件和第二操作件分成上手柄和下手柄是為了方便拆卸裝箱，節省包裝體積。實際應用中，當然也可以將第一操作件和第二操作件做成一整個手柄，屬於本實施例的簡單替換。

傳動部分分為設置在第一操作件、第二操作件和第一轉動軸13之間的第一傳動部分，以及設置在第一轉動軸和第二轉動軸31之間的第二傳動部分，傳動部分用於將驅動力從使用者的手通過操作部分傳遞到第一轉動軸 13，再由第一轉動軸13帶動第二轉動軸31轉動。

對於跑步機而言，其環形跑帶是沿著一個方向連續運動的，因此，第一轉動軸13和第二轉動軸31需要沿著一個方向連續轉動，而不能反向轉動。

因此，第一傳動部分就包括了與第一轉動軸13同軸設置的超越離合器42或者飛輪；所述第二傳動部分也包括與第二轉動軸31同軸設置的超越離合器或者飛輪。

第一操作件、第二操作件的運動軌跡每個週期都是固定的。這意味著使用者要在每個操作件都要達到最大行程後才可以改變操作件的移動方向。由於第一轉動軸13上有一個超越離合器42，這將使第一轉動軸13沿一個方向旋轉。用戶的左手推上手柄1向前移動時，另一個上手柄36將向後運動，反之亦然。因此，一隻手向前推動而另一隻手同時向後拉動，然後在經過每個手柄的死點後切換方向可以產生一致的驅動力。超越離合器42可以防止第一轉動軸13沿錯誤方向旋轉。

因此，通過上述設置後，使用者可選地推動和拉動每個上手柄1和上手柄36，通過其上的超越離合器42驅動第一轉動軸13，以允許第一轉動軸13僅在一個方向上旋轉。

第一傳動部分具體包括：曲柄2、34，曲柄連接器3、35，第一轉動軸13；第二傳動部分包括：飛輪11、第一鏈輪12、第一鏈條15、第一張緊輪14、設置在第三轉動軸17上的第二鏈輪16、設置在第三轉動軸17上的齒輪19、設置在第四轉動軸18上的齒輪20、萬向節21、連杆22、第五轉動軸23、第三鏈輪25、第二鏈條26、第二張緊輪27、第二轉動軸31上的帶飛輪的第四鏈輪29。

具體的連接關係為：傳動裝置框架47安裝在腳踏板框架41上。下手柄4和33的下端分別通過鉸鏈37、38連接到傳動裝置框架47。軸承或其他旋轉接頭也可用於替換鉸鏈37、38，只要能使得下手柄4和33的下端與傳動裝置框架47樞接在一起就可以了。這樣用戶拉動上手柄1、36時，第一操作件和第二操作件就可以繞著樞接部分擺動。

曲柄2、33和曲柄連接器3、35用於將下手柄4，33連接到第一轉動軸13的兩端。曲柄2、33和曲柄連接器3、35組合形成了曲柄傳動機構，這樣拉動上手柄1和上手柄36時，曲柄傳動機構就能夠帶動第一轉動軸13轉動。曲柄傳動機構除了安裝在下手柄上之外，也可以安裝在上手柄上，只要安裝在第一操作件和第二操作件兩個端點之間的某個位置就可以了，能夠利用曲柄傳動機構和第一操作件或者第一操作件形成杠杆系統就可以了。

第一鏈條15將第一鏈輪12連接到第二鏈輪16，並進一步第三轉動軸17帶動齒輪19和齒輪20旋轉，以使第四轉動軸18反向旋轉。

萬向節21用於將第四轉動軸18連接到連杆22和第五轉動軸23。第三鏈輪25連接到第五轉動軸23。第二鏈條26將第三鏈輪25與第四鏈輪29連接在一起。第二張緊輪27和彈簧28用於調節第二鏈條26的緊密度。第二轉動軸31與第四鏈輪29同軸設置，通過第二鏈條26帶動第四鏈輪29轉動，第四鏈輪29再帶動第二轉動軸31旋轉。由於第四鏈輪29上設置有飛輪，所以只有當第四鏈輪29比第二轉動軸31旋轉速度快時，使用者的手才能給跑步機的環形跑帶30提供動力。因此，環形跑帶30可以在沒有來自手柄的動力的情況下移動。來自使用者手的動力幫助胎面帶以所需速度移動。飛輪也可以替換為超越離合器，鏈輪和鏈條也可以由皮帶輪和皮帶代替。

本實施例中，還包括在操作部分往復運動過程中週期性儲蓄能量的儲能部分，儲能部分在操作部分運動至接近死點時釋能使其越過死點。所謂死點是指操作部分在到達其輸入功率最小的時的角度或擺幅。作為簡單替換，操作部分還可以做圓周運動，屬於本實施例的簡單替換。下文均以往復運動舉例簡述。

儲能部分在週期性儲能階段依靠彈簧或磁體儲能。本實施例中以彈簧為例，為了實現彈簧儲能和釋能，儲能部分包括一固定端和一聯動端；儲能部分在儲能階段時，聯動端向著遠離固定端的方向移動，這樣就可以將彈簧拉伸以形成儲能的效果。

為了達到上述的效果，本實施例中採用以下具體結構：儲能部分包括一樞接端和一繞著樞接端擺動的擺動端；擺動端與一彈簧5的自由端連接；當操作部分未運動至死點時，擺動端正向擺動以拉伸彈簧5儲能。

具體來說，操作部分在往復運動的過程中帶動一凸輪7轉動；凸輪7用於拉動彈簧5並且固定在第一轉動軸13。

操作部分未運動至死點時，凸輪7與儲能部分抵靠以帶動擺動端正向擺動；操作部分運動至接近死點時，擺動端在彈簧復位力的帶動下反向擺動，其與凸輪7之間的抵靠作用力帶動凸輪7繼續轉動。

為了實現上述的結構，儲能部分中間具有重定輪8的復位臂9，其隨著擺動端的擺動而擺動，並且在擺動過程中始終與凸輪7抵靠，並沿著凸輪7滑動。

當凸輪7旋轉時，復位輪8將到達凸輪7的最長點。在該點之後，復位輪8將通過釋放彈簧5儲存的能量的來說明凸輪7旋轉，以此幫助第一操作件和第二操作件通過它們死點。這裡也可以使用磁性或其他能夠存儲和釋放能量的裝置。在死點處，第一轉動軸13上的第一操作件、第二操作件上的驅動力為零。一般情況下，死點是手柄1和36到達其最後或最前位置的位置，或者第一操作件、第二操作件開始改變其移動方向的點。復位輪8在死點之前一點到達凸輪7的最長點，以最有效地釋放所存儲的彈簧能量來說明第一操作件、第二操作件通過死點。自動或手動的變速系統也可以用在傳動裝置中，根據不同的跑步速度和步幅改變傳動比。

當第一轉動軸13旋轉時，凸輪7將一起旋轉並推壓復位輪8，使復位臂9圍繞軸6來回擺動。凸輪7是對稱的延長形狀，具有光滑的外表面，復位輪8始終緊貼凸輪7並沿其滑動。凸輪7固定在軸13上並與軸13一起旋轉。螺旋彈簧5拉動復位臂9以使復位輪8始終緊壓凸輪7。復位輪8對凸輪7的推力取決於復位輪8和軸13之間的距離。距離越遠，彈簧5被拉的越長，因此推力越大。設計時，凸輪7轉動至彈簧5的拉伸長度最長時，第一操作件或第二操作件離死點位置還剩餘一點點距離，這樣彈簧5產生的復位力就可以帶動第一操作件或者第二操作件越過死點了。

儲能部分除了依靠彈簧儲能外，還可以使用磁體儲能，或者現有技術中存在的其他儲能方式。只要能夠實現在往復運動或者圓周運動過程中，儲能部分能夠實現週期性的儲能-釋能-儲能這樣的迴圈即可。儲能部分的結構除了如上所述的擺臂結構外，還可以使用其他的結構。只要在操作部分往復運動或者圓周運動過程中，儲能階段彈簧被拉長，釋能階段彈簧縮短即可。

上述的實施例以跑步機進行距離，實際上該驅動機構也可以應用在別的健身器材上，比如橢圓機。屬於本實施例的簡單替換，在此不再贅述。

此外，本實施例以手驅進行舉例，實際上也不限於手驅，還可以使用腳踏板來進行腳驅，同樣屬於本實施例的簡單替換。

上述跑步機中的核心部分為利用人力驅動的這個驅動結構，該驅動機構也可以廣泛應用在其他的裝置上進行使用。

具體到這個依靠人力的驅動機構，具體包括：用於供使用者施加驅動力的操作部分、用於將驅動力傳輸到轉動軸的傳動部分；操作部分在使用者的作用下在一定範圍內往復運動，傳動部分將使用者施加的力轉換為轉動軸沿著一個方向連續轉動的驅動力；還包括在操作部分往復運動過程中儲蓄能量的儲能部分，儲能部分在操作部分運動至接近死點時釋能使其越過死點。

儲能部分包括一樞接端和一繞著樞接端擺動的擺動端；擺動端與一彈簧的自由端連接；當操作部分未運動至死點時，擺動端正向擺動以拉伸彈簧儲能。

操作部分在往復運動的過程中帶動一凸輪轉動；操作部分未運動至死點時，凸輪與儲能部分抵靠以帶動擺動端正向擺動；操作部分運動至接近死點時，擺動端在彈簧復位力的帶動下反向擺動，其與凸輪之間的抵靠作用力帶動凸輪繼續轉動。

儲能部分還包括重定輪，其隨著擺動端的擺動而擺動，並且在擺動過程中始終與凸輪抵靠，並沿著凸輪滑動。

操作部分包括第一操作件和第二操作件，其在使用者的作用下在一定範圍內往復運動，並且第一操作件和第二操作件的運動方向相反。

第一操作件和第二操作件為手柄或者踏板，從而實現手驅或者腳驅。

以上僅為本發明的優選實施例，但本發明的範圍不限於此，本領域的技術人員可以容易地想到本發明所公開的變化或技術範圍。替代方案旨在涵蓋在本發明的範圍內。因此，本發明的保護範圍應由權利要求的範圍確定。