TWM619088U - 運動器材加載裝置 - Google Patents

Abstract

本創作的加載裝置安裝在一台運動器材。所述的加載裝置包括：一根臂具備一個轉動端與一個受力端，該轉動端與運動器材相連；一個滑座配置於臂而能在轉動端和受力端之間來回移動；一個壓力缸的二端樞接運動器材與滑座，配合臂的轉動端構成力學的三個點，該滑座至轉動端的距離以及轉動端到受力端的距離之比，決定臂的一個槓桿機械效益；以及，一個轉換器包括：一個電動機；維持螺接關係的一個螺接套與一根螺桿，該螺接套與滑座相連，該螺桿將電動機的旋轉動能轉換為螺接套沿著螺桿長度方向直線移動的位能，改變槓桿機械效益。

Description

運動器材加載裝置

本創作涉及一種加載裝置，適用在配備槓桿系統作為阻力的運動器材，透過自動化操作改變槓桿的機械效益。

通常，所述的運動器材具備一個操縱單元連到加載裝置，譬如：配重塊、彈簧和槓桿系統。

通過堆疊方式，所述的配重塊應用在運動器材，產生健身所需的阻力。配重塊的堆疊相當有限，導致阻力的調節級數比彈簧和槓桿系統還要少，無法提供荷重負載的便利性。

當然，彈簧和槓桿系統也存在一些問題。所述的彈簧不易調節力的強度，想要改變彈簧的負載只能朝向槓桿系統加以改良。

已知的槓桿系統屬於力學的一部分，該力學以三點連成三角形，更改力學兩個邊的長度，始有更換彈簧負載的可能性。然而，想要同時更改兩個邊長是困難的。

於是，美國第7,758,479號提供新的加載裝置，同時變更力學的兩個邊長。所述的加載裝置包括：一根臂、一個壓力缸與一個主體。該臂一端樞接一台運動器材成為樞接端，另端配置一個定滑輪。該主體套在臂能在定滑輪與樞接端之間來回滑動，一根銷配備於主體並依彈性刺入臂的一排孔之一，使主體在臂固定不動。該壓力缸二端分別樞接運動器材與主體，故壓力缸的兩個樞接點搭配臂的樞接點組成三角形力學。

另外，該臂的樞接端充當支點，從支點到主體的距離以及該支點至定滑輪的距離之比，攸關槓桿定律，故臂具備一個槓桿式機械效益（Mechanical Advantage，縮寫為MA）。所述的槓桿定律泛指：臂通過定滑輪接收一個施力、壓力缸傳遞一個抗力至臂，以及臂相對運動器材的擺動幅度或位移距離，相當於施力和抗力的比例取得機械效益。

該銷往外拉出而離開孔，解除銷與臂的卡掣關係。該主體獲得自由而能在臂滑動一個距離後，該銷依彈性再度刺入其他的孔，禁止主體相對臂移動，改變臂的樞接點到主體的距離。無論距離是縮短的或伸長的，該壓力缸都會移動一個角度，相對更改力學的兩個邊長。同時改變的，還有臂的槓桿式機械效益。

調節期間，一名使用者單手扶著臂，另隻手拉起銷解除卡掣關係，同時操作主體在臂移動，再讓銷刺入孔恢復卡掣關係。整個操作模式仰賴使用者的力量，屬於手動控制模式，相當耗費人力與時間。

其次，該主體在臂固定不動，二者保持三個接觸點分別是：銷刺入孔抵制臂的部位，以及臂碰觸主體內部的兩個接觸點。雖然，減少摩擦而具備省力效果，卻不夠平穩。

因此，如何以自動化操作改變運動器材的槓桿機械效益，就成為本創作亟待解決的課題。

鑒於此，本案創作人提供新的加載裝置，主要目的在於：採用電能與直線運動的轉換構造，以自動化操作改變運動器材的槓桿機械效益，並且取得平穩移動效果，有效地解決先前技術留存的弊端。

源於上述目的之達成，本創作的加載裝置安裝在一台運動器材。所述的加載裝置包括：一根臂具備一個轉動端與一個受力端，該轉動端與運動器材相連；一個滑座配置於臂而能在轉動端和受力端之間來回移動；一個壓力缸的二端樞接運動器材與滑座，配合臂的轉動端構成力學的三個點，該滑座至轉動端的距離以及轉動端到受力端的距離之比，決定臂的一個槓桿機械效益；以及，一個轉換器包括：一個電動機；維持螺接關係的一個螺接套與一根螺桿，該螺接套與滑座相連，該螺桿將電動機的旋轉動能轉換為螺接套沿著螺桿長度方向直線移動的位能，改變槓桿機械效益。

其中，所述的臂是彎曲的弧形桿體，該弧形桿體鄰近受力端處配置一個固定輪。該轉換器還有一個殼體，該殼體內部配置一個支撐件與一個齒輪，該齒輪結合電動機的一根馬達軸，該螺桿局部通過支撐件而與齒輪維持嚙接關係。另外，該殼體外部的一個連接部樞接臂的一個固定件。

其次，該壓力缸具備一個缸體，該缸體的一端是連接運動器材的一個樞接孔，另端接收一根桿，該桿伸出缸體的端部是連接滑座的一個樞接點。

如此，本創作的加載裝置，以電動機、螺接套與螺桿構成轉換器，將電動機的電能轉換為螺接套在螺桿直線運動，改變槓桿機械效益，以自動化操作解決先前技術留存的弊端。

最後，該滑座藉由一組滑輪與一個滾筒將二片片體連在一起，二個拱形部與二片片體設計為一體，該片體立在拱形部的側邊。當臂通過兩片片體之間，該組滑輪和滾筒在臂兩側，取得平穩移動效果。

為了讓本創作之目的、構造、技術特徵和優點，淺顯易懂，茲舉一個以上較佳的實施例，配合所附圖式詳細描述如下。

第1圖繪製加載裝置10的第一實施例。在本實施例，該加載裝置10的具體結構包括：一根臂11、一個壓力缸20、一個滑座30與一個轉換器41。

其中，該臂11是一根彎曲的弧形桿體，所述的弧形桿體具備一個轉動端12與一個受力端17。一個軸13牢固在臂11的轉動端12，順著軸13的中心位置畫一條虛擬的第一軸線14。該臂11在受力端17的鄰近處配置一個輪座15與一個固定件40，該輪座15組裝一個固定輪16，該固定輪16接收一個來自繩索的力F，該力F牽引臂11繞著第一軸線14轉動或擺動。該固定件40是一個大致呈L形的構件，所述的構件銲接在臂11固定不動。

所述的轉換器41包括：一個電動機43、一個螺接套45與一根螺桿46。該電動機43配置在轉換器41外部，並通過一條電線44接收外界的電力，該電動機43能將電能轉換為一根馬達軸的旋轉動能。該螺桿46穿過螺接套45，二者維持螺接關係。

從第2圖的俯視角度來看，所述的轉換器41還有一個殼體41a（參考第7圖），該殼體41a外部與至少一個連接部42設計為一體，該連接部42樞接固定件40，支持轉換器41在輪座15旁邊靈活地轉動。一根樞接件45a將螺接套45結合於滑座30的外部，該滑座30安裝在臂11而能往返於轉動端12和固定件40（或受力端17）之間。因此，該滑座30透過樞接件45a與螺接套45相連。受到樞接件45a的限制，該螺接套45不能繞著螺桿46轉動，卻能沿著螺桿46的長度方向直線移動。

如第7圖所示，所述的殼體41a內部配置一個支撐件41b與一個結合馬達軸43a的齒輪41c，該螺桿46局部通過支撐件41b而與齒輪41c維持嚙接關係，該支撐件41b禁止螺桿46離開殼體41a，卻不干涉螺桿46相對殼體41a轉動。

通電後，該馬達軸43a的旋轉動能經由齒輪41c傳遞至螺桿46，該螺接套45帶動滑座30同步移動。因此，該馬達軸43a順時鐘或逆時鐘方向旋轉，透過螺接的螺桿46與螺接套45轉換成滑座30順著箭頭45b（見第4圖）方向靠近轉換器41，或往臂11的轉動端12（見第2圖）移動，達到自動化操作前進、後退的控制效果。

回頭看到第1圖，本實施例的壓力缸20是氣壓缸，該氣壓缸由一個缸體21和一根桿26組成。所述的缸體21一端具備一個樞接孔24，另端接收局部的桿26。該缸體21貯存一個氣體，該氣體的容量因應桿26伸出或縮入缸體21而改變，分別從二個孔22、23出入缸體21。該桿26伸出缸體21的端部與滑座30連成一個樞接點27，該樞接點27是一根緊固件，譬如鉚釘或螺絲。因此，該滑座30帶動壓力缸20繞著一條通過樞接孔24中心且虛擬的第二軸線25轉動。

某些實施例中，該壓力缸20是液壓缸，如油壓缸，亦在本創作的容許範圍。

從第6圖不難發現，該滑座30的二個拱形部32與二片片體31連成一體，這些片體31立在拱形部32的兩側。兩片片體31之間是桿26、一組滑輪34與一個滾筒35，分別透過緊固件33結合在一起。其中，該滾筒35靠近拱形部32，該組滑輪34靠近滑座30開口且在桿26的樞接點27兩旁。當臂11通過兩片片體31之間，該桿26不接觸臂11，該組滑輪34和滾筒35在臂11的兩側形成三個滾動摩擦點，幫助滑座30順著臂11長度方向平穩移動。

根據第3圖的前視角度，所述的軸13、樞接點27與樞接孔24連成三角形力學。該樞接孔24至軸13的距離不變，視為三角形力學的一條長邊。該軸13到樞接點27的距離L1，決定力學的一條短邊，該壓力缸20的長度定義力學的一條斜邊，故壓力缸20提供臂11的一個阻力f，相當於力學一個合力的概念。

第5圖中，該軸13到樞接點27的距離L1較短，縮減力學的短邊，同時影響力學的斜邊（即壓力缸20）。比方說，該滑座30愈靠近臂11的轉動端12，該壓力缸20的阻力f愈小；該滑座30愈靠近受力端17，該壓力缸20的阻力f愈大。

如第3、5圖所示，該臂11類似於槓桿機構，以軸13充當支點，界定支點到輪座15的距離L2為一個施力臂，該支點到樞接點27的距離L1視為一個抗力臂。根據槓桿定律，一個抗力矩等於一個施力矩的靜態平衡，故抗力臂與阻力f的乘積為抗力矩，應等於施力臂乘以力F所得施力矩。

參考前面力學的論述得知：該滑座30愈靠近臂11的受力端17，該臂11受到阻力f愈大，使用者必須出更多力量，才能達到運動的效果。相反的，該滑座30愈靠近臂11的轉動端12，該臂11受到阻力f愈小，自然變得省力許多。

第8圖是加載裝置10的第二實施例，其結構大致相同於第一實施例，差異處在於：該轉換器41安裝在臂11的位置，從原先靠近輪座15處改到軸13的鄰近處。

其次，該轉換器41與臂11的方位，由原先的後面改到臂11的前面。因此，該螺接套45靠近螺桿46的自由端，該滑座30臨近輪座15，而不是軸13。

第9圖是運動器材50的第一應用例，說明前述加載裝置10的配置情形。該運動器材50具備一個架體51、一個座椅單元54與一個輪組56。其中，該架體51由多根立柱52結合多根橫桿53組成，該立柱52的側邊同時樞接軸13與缸體21，支持加載裝置10在座椅單元54後方且位於架體51裡面。該座椅單元54聯結於架體51前方，並在座椅單元54底部聯結一個操縱單元55。該輪組56除了一條繩57與多個輪子以外，該固定輪16也是輪組56的一部分。這些輪子轉動的連在架體51。該繩57的二端分別繫在橫桿53（或架體51）與操縱單元55，以繩57繞過固定輪16與輪子。

運動期間，坐在座椅單元54的一名使用者以雙腳推動T型操縱單元55順著箭頭e方向擺動。該繩57依箭頭d運動，連帶兩個輪子間的繩57沿著箭頭c移動。因為繩57繫在橫桿53的端部不動，所以繩57繞過固定輪16的兩個部分依箭頭a、b產生方向不同的二個張力，牽引臂11往橫桿53方向擺動，同時對壓力缸20產生壓迫作用。

在第一應用例中，該壓力缸20的二端樞接立柱52（或運動器材50）與滑座30，配合臂11的轉動端12構成三角形力學。同時，該滑座30至轉動端的距離以及轉動端到受力端的距離之比，改變臂11的一個槓桿機械效益。

第10圖是運動器材60的第二應用例，描述該加載裝置的配置情形。該運動器材60有一個主架61、輪組64、一個副架66與一個呈弓形體設計的操縱單元67。其中，該主架61也是多根立柱62與多根橫桿63結合而成，讓主架61能立在一個支撐面58，如地面。該立柱62的側邊同時樞接臂11與缸體21，支持第一軸線14和第二軸線25在主架61裡面。該副架66銲接在主架61的頂端。所述的輪組64由一條索65配合多個輪子與固定輪16，這些輪子轉動的連在主架61和副架66，該索65的二端分別繫在橫桿63（或主架61）與操縱單元67，其餘的部分繞過固定輪16與輪子。

運動期間，該名使用者雙手握住操縱單元67兩端，該操縱單元67帶動索65順著箭頭d方向往下移動。該索65依箭頭c繞過副架66到橫桿63的輪子，剩餘部分在固定輪16隔成二段分別順著不同的箭頭a、b方向產生二個張力，另段索65沿著箭頭產生張力，牽引臂11往橫桿63方向擺動。

在第二應用例中，該壓力缸20的二端樞接立柱62（或運動器材60）與滑座30，配合臂11的轉動端構成三角形力學。同時，該滑座30至第一軸線14的距離以及第一軸線14到受力端的距離之比，決定臂11的槓桿式機械效益。

10:加載裝置 11:臂 12:轉動端 13:軸 14:第一軸線 15:輪座 16:固定輪 17:受力端 20:壓力缸 21:缸體 22、23:孔 24:樞接孔 25:第二軸線 26:桿 27:樞接點 30:滑座 31:片體 32:拱形部 33:緊固件 34:滑輪 35:滾筒 40:固定件 41:轉換器 41a:殼體 41b:支撐件 41c:齒輪 42:連接部 43:電動機 43a:馬達軸 44:電線 45:螺接套 45a:樞接件 45b、a〜e:箭頭 46:螺桿 50、60:運動器材 51:架體 52、62:立柱 53、63:橫桿 54:座椅單元 55、67:操縱單元 56、64:輪組 57:繩 58:支撐面 61:主架 65:索 66:副架 F:力 f:阻力 L1、L2:距離

第1圖是本創作加載裝置的第一實施例。 第2圖從俯視角度來呈現加載裝置。 第3圖由前視角度觀察加載裝置。 第4圖從俯視角度繪製加載裝置的運動狀態。 第5圖由前視角度呈現加載裝置的運動狀態。 第6圖繪製滑座與臂的聯結關係。 第7圖從剖視角度觀察轉換器的內部結構。 第8圖是本創作加載裝置的第二實施例。 第9圖是配置加載裝置的運動器材第一應用例。 第10圖是配置加載裝置的運動器材第二應用例。

10:加載裝置

11:臂

12:轉動端

13:軸

14:第一軸線

15:輪座

16:固定輪

17:受力端

20:壓力缸

21:缸體

22、23:孔

24:樞接孔

25:第二軸線

26:桿

27:樞接點

30:滑座

35:滾筒

40:固定件

41:轉換器

42:連接部

43:電動機

44:電線

45:螺接套

46:螺桿

F:力

f:阻力

Claims (9)

1. 一種運動器材加載裝置，係安裝在一台運動器材（50或60）；所述的加載裝置（10）包括： 一根臂（11）具備一個轉動端（12）與一個受力端（17），該轉動端（12）與運動器材（50或60）相連； 一個滑座（30）配置於臂（11）而能在轉動端（12）和受力端（17）之間來回移動； 一個壓力缸（20）的二端樞接運動器材（50或60）與滑座（30），配合臂（11）的轉動端（12）構成力學的三個點，該滑座（30）至轉動端（12）的距離以及轉動端（12）到受力端（17）的距離之比，決定臂（11）的一個槓桿機械效益；以及 一個轉換器（41）包括：一個電動機（43）；維持螺接關係的一個螺接套（45）與一根螺桿（46），該螺接套（45）與滑座（30）相連，該螺桿（46）將電動機（43）的旋轉動能轉換為螺接套（45）沿著螺桿（46）長度方向直線移動的位能，改變槓桿機械效益。
2. 如請求項1所述的運動器材加載裝置，其中，該轉換器（41）還有一個殼體（41a），該殼體（41a）內部配置一個支撐件（41b）與一個齒輪（41c），該螺桿（46）局部通過支撐件（41b）而與齒輪（41c）維持嚙接關係。
3. 如請求項2所述的運動器材加載裝置，其中，該電動機（43）的一根馬達軸（43a）與齒輪（41c）結合在一起。
4. 如請求項2所述的運動器材加載裝置，其中，該殼體（41a）外部的一個連接部（42）樞接臂（11）的一個固定件（40）。
5. 如請求項1所述的運動器材加載裝置，其中，該臂（11）是彎曲的弧形桿體。
6. 如請求項1所述的運動器材加載裝置，其中，該臂（11）鄰近受力端（17）處配置一個固定輪（16）。
7. 如請求項1所述的運動器材加載裝置，其中，該壓力缸（20）具備一個缸體（21），該缸體（21）的一端是連接運動器材（50或60）的一個樞接孔（24），另端接收一根桿（26），該桿（26）伸出缸體（21）的端部是連接滑座（30）的一個樞接點（27）。
8. 如請求項1所述的運動器材加載裝置，其中，該滑座（30）藉由一組滑輪（34）與一個滾筒（35）將二片片體（31）連在一起，當臂（11）通過兩片片體（31）之間，該組滑輪（34）和滾筒（35）在臂（11）兩側。
9. 如請求項8所述的運動器材加載裝置，其中，二個拱形部（32）與二片片體（31）設計為一體，該片體（31）立在拱形部（32）的側邊。

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