腿部伸展健身机的负载装置的制作方法

专利名称：腿部伸展健身机的负载装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种健身器材，尤其涉及一种腿部伸展健身机的负载装置。
背景技术：
运动健身器材种类繁多，其是因应不同类型运动的需求来设计；举例来说，跑步机(Treadmill Machine)是针对使用者能复制跑歩情境所设计。而，市售——禾中月退部伸展健身机〔abductor and adductor (inner andouter thigh) miisdes)，是针对使用者的腿部及脚部肌力训练所研发而成。此类型专利见诸于美国第7， 396， 319、第5， 575， 744及第4, 478， 411号专利案。
现有腿部伸展健身机的主要构造，除了腿部张力伸展组件外，其必须包括一提供运动负载的阻力装置，如图i、图2美国第7， 396， 319号专利的主要构造图所示，此类型健身机是于座位11的前方设有一供大腿121及小腿122靠合的伸展构件12，底部设有--移动及内部或外部方向转换构件13，侧边设有一提供负载的阻力构件(resistance arrangement)14，且该阻力构件14借由一缆线15与该移动及内部或外部方向转换构件13连动。借此，当使用者的大腿及小腿带动该伸展构件12朝向内部或外部而连动该移动转换构件13时，则该阻力构件14此时提供一运动负载给使用者。
而现有的运动负载大都是使用数个叠置的铁块141所组成的阻力构件14，但这种传统的负重方式，存在有如下的缺点
一、 铁块141体积大占空间，且当使用者运动量负载要调整时，增加或减少铁块141等负载的个数及重量，来进行调整，其不仅费时费力，且无法使运动持续进行，不易达到预期的练习功效。
二、 该铁块141等负载，不但笨重且负载大小调整不易，亦无法依设定曲线做连续而圆滑的变动负载，因此不但使运动效果大打折扣而且还存在造成肌肉运动伤害的潜在危险。
三、当铁块141等负载被传动缆线15拉起，然后放下时，会产生 极大的噪音，其不仅会干扰到别人，亦令运动者感到刺耳与不适，且传 动缆线15须配合绞盘等构件，增加复杂性。
由上所述，现有腿部伸展健身机10的负载装置，除上述三项缺点
外，其内侧腿部(INNER THIGH)与外侧腿部(OUTER THIGH)运动的切换， 仍需以手动机构行的，故在使用上仍有其未臻完善之处。
实用新型内容
本实用新型所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上 述缺陷，而提供一种腿部伸展健身机的负载装置，其构造简单，不仅大 幅降低机台重量及体积，且无噪音，具有计算机化调整及使用舒适的功 效，且振动波形有多种选择，频率及振幅均可依需求分别调整，并确保 使用者的健康。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是 一种腿部伸展健身机的负载装置，包括 一基架； 一座体，是设在 该基架上，具备坐垫及背垫；左、右腿部伸展构件，是呈相向对称设在 该基架与该座体之间，每支腿部伸展构件包括 一枢设在该基架与该座 体底缘之间的转轴， 一供脚踏的第一杆件、及一供大腿贴靠的第二杆件 是设在该第一杆件中段内侧，并由下朝上延伸，其上并设有垫体；其特 征在于该左、右腿部伸展构件的二支转轴上，对称设有一组连动且相 啮合的左、右齿盘，当腿部伸展构件张合时，该二转轴带动该左、右齿 盘同歩反向转动； 一马达，设在该基架上，其主轴上设有一与该左、右 齿盘其中一个相啮合的第一齿轮，以对该左、右齿盘同步产生一驱转阻 力； 一电流控制器，包含一DC电源供应器、 一电流及转向控制单元、一 信号处理界面以及一正反转信号译码器，由使用者经一微电脑控制仪表， 调整其输送至该马达的电流的大小，依马达扭力与电流大小成线性正比 的关系，以控制该马达扭力的大小，亦可改变马达转向来做内侧腿部
(INNER THIGH)与外侧腿部(OUTER THIGH)运动的切换，来代替传统的手 动机构； 一运动行程感知器，包括一设在该转轴上并与其连动的光遮断 圆盘及一对设在该光遮断圆盘周缘的光藕合器，当该转轴带动光遮断圆盘，由该光藕合器所产生的脉冲信号送至该电流控制器内的正反转信号 译码器，分别送出正反转信号至该微电脑控制仪表，以作曲线负载控制 及对负载电流做适当的补偿。
前述的腿部伸展健身机的负载装置，其中腿部伸展构件设制成该 第一杆件的内侧端固定在该转轴并连动，而该第二杆件是连接固定在第 一杆件内侧，并由第一杆件所带动。
前述的腿部伸展健身机的负载装置，其中腿部伸展构件包括该第 一杆件的内侧端是以轴套枢设该转轴上不连动，该第二杆件的内侧端是 固定在该转轴而随其连动，且该第一杆件与第二杆件之间，以一缓冲连 接件予以连结，该缓冲连接件的内侧端是固在该第二杆件，另-端以口 字去掉下面一横形体及橡胶套结合在该第一杆件上，以使该第二杆件经 由该缓冲连接件带动该第一杆件，而构成连动结构。
前述的腿部伸展健身机的负载装置，其中第一齿轮与该右齿盘相啮 合，且该第一齿轮与该左齿盘之间啮合有一第二齿轮。
前述的腿部伸展健身机的负载装置，其中微电脑控制仪表接收一由 心跳侦测器所发送的使用者心跳率，用以控制该马达的扭力大小。
前述的腿部伸展健身机的负载装置，其中马达于负载时亦可同时产 生振动，其振动波形包括正弦波、方波或锯齿波，其振动频率及振幅 亦可分别调整。
本实用新型的有益效果是，其构造简单，不仅大幅降低机台重量及 体积，且无噪音，具有计算机化调整及使用舒适的功效，且振动波形有 多种选择，频率及振幅均可依需求分别调整，并确保使用者的健康。以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。


图1是美国第7， 396， 319号专利所揭示的伸展机立体示意图(一)。 图2是美国第7， 396， 319号专利所揭示的伸展机立体示意图(二)。 图3是本实用新型第一实施例的前斜视立体示意图。 图4是本实用新型第一实施例的后斜视立体示意图。 图5是本实用新型第一实施例的阻力构件立体示意图。 图6是本实用新型第二实施例的立体示意图。图7是本实用新型第二实施例的侧视图。 图8是本实用新型第二实施例的俯视图。
图9是本实用新型的电路方块图。
图10A是现有伸展机时间与作用力的关系图。
图10B是本实用新型运动时间与作用力的关系图。
图11A是现有伸展机运动位移距离与作用力的关系图。
图11B是本实用新型位移距离与作用力的关系图。
图12A是现有伸展机心跳率与作用力的关系图。
图12B是本实用新型心跳率与作用力的关系图。
图中标号说明
20基架
30座体
31坐垫
32背垫
33扶手
40腿部伸展构件
41转轴
42第一杆件
421内侧端
422轴套
423轴承
43第二杆件
431内侧端
44垫体
45缓冲连接件
451内侧端
452 口字去掉下面一横形体 453橡胶套 50L左齿盘 50R右齿盘51第二齿轮
52光遮断圆盘 53光藕合器 54运动行程感知器 60马达 61第-一齿轮 62主轴 63转子 64定子 70电流控制器 71DC电源供应器 72电流及转向控制单元 73信号处理接口 74正反转信号译码器 80微电脑控制仪表 90心跳侦测电极 91无线心跳侦测组件 100振动波形 101正弦波 102方波 103锯齿波 104曲线 105、 106作用力具体实施方式
首先，请参阅图3 图5所示，本实用新型第一实施例包含 --基架20，由数支架体构成；
一座体30，设在该基架20上，具备坐垫31及背垫32，本实施例 中，其设有左、右二个扶手33;
二左、右腿部伸展构件40，呈相向对称设在基架20与座体30之间， 每支腿部伸展构件40包括 一枢设在该基架20与座体30底缘之间的转轴41、及一内侧端421与该转轴41固定连动的第一杆件42，该第一杆 件42由该转轴41向前延伸犹如腿部长度、以及一第二杆件43，是设在 该第一杆件42中段内侧，并由下朝上延伸，其上设有垫体44;而上述构 成为现有技术(Prior Art)，非本实用新型专利标的，容不赘述。
本实用新型的主要特征在于该二支左、右腿部伸展构件40的二 支转轴41上，对称设有一组连动且相啮合的左、右齿盘50L、 50R，亦即 该左、右齿盘的中心是与该二支转轴41固定且连动，当腿部伸展构件40 张开或收合时，其转轴41即带动该左、右齿盘50L、 50R同步反向转动。
再者， 一马达60，是设在该基架20上，其主轴62上设有一个与该 左、右齿盘50L、 50R其中一个相啮合的第一齿轮61，以对该左、右齿盘 50L、 50R同步产生一驱转阻力。本实施例中，该第一齿轮61是与该右齿 盘50R相啮合，但不限定于此，且为使驱转阻力得以平衡及补强， 一较 佳实施例，如图5、图9所示，该第一齿轮61与该左齿盘50L之间，包 括设有一第二齿轮51，该第二齿轮51以其轴心511枢设在基架20上的 定位座(图中未示)。亦即该第一、二齿轮61、 51是相互啮合且齿数相 等，并分别再与对应的右齿盘50R及左齿盘50L相啮合，使得第一齿轮 61所产生的驱转阻力，得以平衡分布于该左、右齿盘50L、 50R，进而使 得二支左、右腿部伸展构件40形成对称且均衡的运动阻力。
一电流控制器70，是设在该基架20上，由使用者经由一微电脑控 制仪表80，调整其输送至该马达60的电流的大小，依马达60扭力与电 流大小成线性正比的关系，据以控制该马达60扭力的大小。如图9所示， 本实施例中，该马达60的主轴62与中央的转子63连动，而外周缘的定 子64是由线圈(无刷)或磁铁(有刷)构成，当电流控制器70输入的电流 愈大时，该主轴62即产生愈大的扭力，反之则扭力愈小。是以，使用者 的腿部带动该腿部伸展构件40作伸展或收合运动时，第一杆件42会同 步经由转轴41而带动左、右齿盘50L、 50R，此时，该马达60即依使用 者的设定值，对其产生阻力，此为本实用新型与现有伸展机使用铁块作 为阻力构件的最大差异。
又电流控制器70包含一 DC电源供应器71; —电流及转向控制单元 72;—信号处理接口 73以及一正反转信号解码器74。再者，由腿部伸展构件40的转轴41带动光遮断圆盘52，由一对光 藕合器53所产生的脉冲送至正反转信号解码器74，分别送出正反转信号 至微电脑控制仪表80，一方面可使微电脑控制仪表80的显示器(DISPLAY) 显示运动行程，另一方面可借此正反转脉冲信号计算出系统动态机械损 失来做适当的补偿。
又，前述微电脑控制仪表80可如图4所示，设于机台侧边方便使 用者调整的位置。该电流控制器70与该微电脑控制仪表80电性连接， 使用者由该微电脑控制仪表80输入资料或指令，电流控制器70则依信 号控制输送至该马达60的电流大小。
一运动行程感知器54，包括一设在该转轴41上并与其连动的光遮 断圆盘52及一对设在该光遮断圆盘52周缘的光藕合器53，当该转轴41 带动光遮断圆盘52，由该光藕合器53所产生的脉冲信号送至该电流控制 器70内的正反转信号解码器74，分别送出正反转信号至该微电脑控制仪 表80，作曲线负载控制用，及对负载电流做适当的补偿。
借此，本实用新型具有构造简单，不仅大幅降低机台重量及体积， 且无噪音并可计算机化调整，依设定的运动曲线，产生连续而圆滑的可 变阻力，以达到使用舒适并大幅减低运动伤害的功效。
此外，本实用新型计算机化所衍生的优点，是该微电脑控制仪表80 可接收一由心跳侦测器所发送的使用者心跳率；本实施例中，该心跳侦 测器是由设在该座体30的扶手33上的左、右二个心跳侦测电极90所构 成，此种心跳侦测方式见诸于美国专利第5,337,753 " Heart Rate Monitor"专利前案，容不赘述。亦即使用者双手放在扶手33时，会接 触该左、右电极，使两组电极借左、右手导通，而人体血液流通时，会 有电压产生，利用心跳速率不同时，电压变化的频率亦不相同的原理， 而可测得心跳率值。如此一来，如超过安全范围时，该微电脑控制仪表 80即送出信号至电流控制器70自动降低负载，让使用者心跳率逐渐降低 至安全范围内，以确保使用者不会因身体不胜负荷而发生意外。
除了前述心跳侦测电极90的方式外，该心跳侦测器包括绑在使用 者胸部或腕部的无线心跳侦测组件91，例如美国专利第4，409，983号、 第4， 224， 948号、第4， 120， 269号及第5， 807， 267号所揭示的脉博表。于是，如图9所示，该无线心跳侦测组件91，将使用者的心跳率以无线 传输方式送至该微电脑控制仪表80，以防止超出安全范围。
进一步，前述马达60除了提供阻力外，该马达60亦可于负载时产 生振动，本实用新型的运动阻力是由马达所提供，借此当其产生振动时， 其振动波型可选择为正弦波、方波或锯齿波，使得在作腿部伸展运动时， 除阻力及拉力外，更具有振动力；且其频率及振幅均可依需求分别调整， 这是传统铁块所构成的阻力构件所无法办到的。
故，本实用新型第一种独特功能，是作为振动训练(Vibmtion Training)用，不但可增强运动员肌力，亦有助于妇女瘦身及老人健身 等作用。
图10 A、图IOB是现有伸展机与本实用新型的比较表，本实用 新型的马达60所产生的振动波形IOO可依需求设定，包括正弦波101、 方波102及锯齿波103等，这是传统重锤式伸展机无法办到的，现有伸 展机如
图10 A所示，其负载作用力106皆不会改变。
此外，本实用新型第二种独特功能，可变拉力及阻力，如图ll A、
图11B的比较表所示，即运动中拉力及阻力可依微电脑控制仪表80预设 的曲线104，很圆滑地逐渐增加或减少，此功能可大幅减低使用者，尤其 是复健病患者，老人及妇女的运动伤害，这是传统重锤式伸展机办不到
本实用新型第三种独特功能，可依使用者心跳率(Heartbeat)来 控制负载作用力，如超过安全范围时，则经由微电脑控制仪表80自动降 低负载作用力(force) 105，如
图12B所示，让心跳率逐渐降低至安全 范围内，且其亦可联机网络，由医师或教练来监控及记录使用者的运动 情形，发生紧急状况时可及时发现和处理，这是现有重锤式伸展机所办 不到的，其心跳与作用力的关系如
图12 A所示，当心跳率超过安全范围 时，其负载作用力106仍然维持不变，这会导致运动伤害，甚至具有危 险性。
请续参阅图6 图8所示，其是本实用新型第二实施例，其相同于 第一实施例的结构及组件，以相同图标表示，其差异性在于该腿部伸 展构件40的组合结构，在本实施例中，该第一杆件42其内侧端是以一 轴套422枢设在该转轴41，轴套422内设有轴承423，使第一杆件42不与转轴41连动，而第二杆件43的内侧端431是连接固定在该转轴41上， 亦即其随转轴41连动； 一缓冲连接件45，用以将第一杆件42及第二杆 件43予以连结，其内侧端451固定在第二杆件43，外端则以-口字去掉 F面--'横形体452及橡胶套453结合在第一杆件42上，使得第一、二杆 件42、 43得以连动。但其连动效果与第一实施例略有不同，此为配合转 轴41产生振动力时，由第二杆件43经该缓冲连接件45再带动第一杆件 42，使其间具有缓冲效果。故，本实施例的腿部伸展构件更适用于具有 振动波的负载装置。另，本实施例中，该电流控制器70可如图7、图8 所示，设于基架20上的适当位置。
由上所述，本实用新型第一、二实施例皆是利用二个左、右齿盘相 啮合而同步反向转动，并利用马达扭力作为阻力控制，同时要改变内部 或外部运动时，只需在微电脑控制仪表80上的按钮切换马达60转向即 可，大大提升伸展机的使用方便性、安全性及功能性。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型 作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所 作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的 范围内。
综上所述，本实用新型在结构设计、使用实用性及成本效益上，完 全符合产业发展所需，且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造， 具有新颖性、创造性、实用性，符合有关新型专利要件的规定，故依法 提起申请。
权利要求1.一种腿部伸展健身机的负载装置，包括一基架；一座体，是设在该基架上，具备坐垫及背垫；左、右腿部伸展构件，是呈相向对称设在该基架与该座体之间，每支腿部伸展构件包括一枢设在该基架与该座体底缘之间的转轴，一供脚踏的第一杆件、及一供大腿贴靠的第二杆件是设在该第一杆件中段内侧，并由下朝上延伸，其上并设有垫体；其特征在于该左、右腿部伸展构件的二支转轴上，对称设有一组连动且相啮合的左、右齿盘，当腿部伸展构件张合时，该二转轴带动该左、右齿盘同步反向转动；一马达，设在该基架上，其主轴上设有一与该左、右齿盘其中一个相啮合的第一齿轮，以对该左、右齿盘同步产生一驱转阻力；一电流控制器，包含一DC电源供应器、一电流及转向控制单元、一信号处理界面以及一正反转信号译码器，由使用者经一微电脑控制仪表，调整其输送至该马达的电流的大小，依马达扭力与电流大小成线性正比的关系，以控制该马达扭力的大小，亦可改变马达转向来做内侧腿部(INNER THIGH)与外侧腿部(OUTER THIGH)运动的切换，来代替传统的手动机构；一运动行程感知器，包括一设在该转轴上并与其连动的光遮断圆盘及一对设在该光遮断圆盘周缘的光藕合器，当该转轴带动光遮断圆盘，由该光藕合器所产生的脉冲信号送至该电流控制器内的正反转信号译码器，分别送出正反转信号至该微电脑控制仪表，以作曲线负载控制及对负载电流做适当的补偿。
2.根据权利要求1所述的腿部伸展健身机的负载装置，其特征在 于所述腿部伸展构件设制成该第一杆件的内侧端固定在该转轴并连 动，而该第二杆件是连接固定在第一杆件内侧，并由第一杆件所带动。
3 .根据权利要求1所述的腿部伸展健身机的负载装置，其特征在 于所述腿部伸展构件包括该第一杆件的内侧端是以轴套枢设该转轴上不连动，该第二杆件的内侧端是固定在该转轴而随其连动，且该第一 杆件与第二杆件之间，以一缓冲连接件予以连结，该缓冲连接件的内侧 端是固在该第二杆件，另一端以口字去掉下面一横形体及橡胶套结合在 该第-一杆件—匕，以使该第二杆件经由该缓冲连接件带动该第一杆件，而 构成连动结构。
4. 根据权利要求l所述的腿部伸展健身机的负载装置，其特征在丁-.-所述第一齿轮与该右齿盘相啮合，且该第一齿轮与该左齿盘之间啮 合有一第二齿轮。
5. 根据权利要求l所述的腿部伸展健身机的负载装置，其特征在 于所述微电脑控制仪表接收一由心跳侦测器所发送的使用者心跳率， 用以控制该马达的扭力大小。
6 .根据权利要求1所述的腿部伸展健身机的负载装置，其特征在 于所述马达于负载时亦可同时产生振动，其振动波形包括正弦波、方波或锯齿波，其振动频率及振幅亦可分别调整。
专利摘要一种腿部伸展健身机的负载装置，包括基架；座体设在基架上；左、右腿部伸展构件，呈相向对称设在基架与座体间，每支腿部伸展构件包括枢设在基架与座体底缘间的转轴，供脚踏的第一杆件、及供大腿贴靠的第二杆件设在第一杆件中段内侧；左、右腿部伸展构件的二支转轴上，对称有一组连动且相啮合的左、右齿盘；马达设在基架上，主轴上有一与左、右齿盘其中一个相啮合的第一齿轮，对左、右齿盘同步产生一驱转阻力；电流控制器包含一DC电源供应器、电流及转向控制单元、信号处理界面及正反转信号解码器；运动行程感知器包括设在转轴上与其连动的光遮断圆盘及一对设在光遮断圆盘周缘的光藕合器。本实用新型构造简单，无噪音，确保使用者健康。
文档编号A63B23/04GK201431731SQ20092014606
公开日2010年3月31日 申请日期2009年3月26日 优先权日2009年3月26日
发明者谢丰民 申请人:祺骅股份有限公司