用于身体锻炼的器械的制作方法

文档序号:13426167
用于身体锻炼的器械的制作方法
本发明通常涉及一种用于身体锻炼的器械,该器械装配有用于产生例如阻力的力的装置。

背景技术:
健身器械——例如参见US8360935——向使用者展现要用肌肉克服的阻力,该阻力通过配重块的重力(参见图1)、弹簧或由电动机产生。配重块和弹簧昂贵且累赘,而电机也需要复杂的电子控制。US6857993和US6599223使用与永磁体相互作用的金属飞轮来产生阻力。其本质是利用飞轮中涡流的产生的和与涡流的相互作用的磁性离合器。显然,飞轮不仅将器械限制于需要用大量转动来旋转部件的锻炼,而且这些器械体积大,笨重,并且为了安全起见,这些器械必须具有辅助制动器。并且,磁性离合器仅在飞轮旋转时产生阻力。通常,用于身体锻炼的器械缺少这样一种装置,该装置不仅有利地利用材料的磁特性来产生力——例如,待施加到负荷上的阻力,而且该装置构造简单,紧凑,可靠,适用于所产生的阻力,并且易于整合到不同类型的器械中。通常,还缺少这样一种用于身体锻炼的器械,该器械构造简单,紧凑,可靠,并且适用于所产生的阻力。

技术实现要素:
进而,期望利用如所附权利要求中的器械来消除这些问题中的一个或多个问题,其中从属权利要求限定了有利的变型。特别地,提出了一种用于身体锻炼的器械,该器械包括:能够由使用者通过肌肉力量来移位并与用于产生阻力的装置连接的物体,其中该装置包括磁体和响应于磁体的磁场的零件(例如由铁磁材料制成或构成,或者为另一磁体),该磁体和零件(i)具有分别沿着两个平行轴线延伸的面对的表面(即,每个表面沿轴线延伸,这些轴线彼此平行),以及(ii)被安装成沿着所述平行轴线之一逐渐重叠地相对滑动,并且通过相互的磁性相互作用产生相互的吸引力或排斥力,其中,磁体和/或零件的极轴正交于所述平行轴线定向。响应于磁场的所述零件可以是例如由铁磁材料制成的零件或元件,或者是磁场源,例如磁体或电磁体。通过磁体与零件之间的相对移动,多个极轴(或极轴——如果存在仅一个磁场源)在基本保持彼此平行的同时彼此靠近或远离地移动。此外,多个极轴(或极轴——如果存在仅一个磁场源)基本上保持与相对移动方向正交。这允许阻力具有恒定或大致恒定的值,而不具有与相互作用的磁极之间的距离成反比的典型趋势。应当注意,本发明不利用磁性制动器的原理——即当磁场作用在所述导体上时,在导体内部产生涡流。在这种情况下,导体的磁特性在该现象中不起作用,而仅是导电性起作用,这反而对制动作用具有决定性的作用。为了理解本发明的物理工作原理,现在参考图32至图33。我们提出以下基本原理作为前提:-利用不同材料的不同磁导率,或者对于某些材料(诸如低碳钢),利用其本身能传递更多磁通量的能力。每个系统倾向于始终将其自身置于最小能量的状态,即保证铁磁材料中所有磁通量的流通(channeling)的状态;-被磁场穿过的铁磁材料不会离开磁场(由磁场源产生),否则制动力减小;-在铁磁材料与磁场源之间不会发生完全重叠,或者不会发生(磁性或铁磁)部件中的一个部件比另一个部件延伸更多并与较小部件完全重叠的情况。这是因为显示的恒定驱动力由磁通量流通的不同条件给出;-磁性产生的力在装置的整个行程中保持恒定,只要保证两个相对滑动的元件(优选为磁体和包围该磁体的铁磁引导件,铁磁引导件例如为C形或梳形引导件)之间不完全重叠;-所产生的阻力的数值随着磁体与铁磁引导件之间的相互穿插度(interpenetration)的增大而增大。在图32和图33中,作为示例,可以分析由NdFeB基圆柱形永磁体MG以径向磁化对高磁导率低碳钢中空圆筒CL施加的磁吸引现象。根据其相互位置,我们粗略估计磁通量B沿着y方向(By)(即平行于磁性圆筒的磁化方向)以及沿着z(Bz)(即平行于磁体-圆筒的对称轴的方向)从而沿着平移运动方向的分量。当磁体MG位于距圆筒CL足够大的距离处(图32)并且使得通量线不被铁磁材料截断时,圆柱形磁体的外部具有均匀的By。而Bz分量由于介质的磁导率不连续而不为零:我们处于磁体的外部,其中一侧存在空气,另一侧存在磁导率远高于空气的圆柱形磁体。在这种情况下,场线偏离正交于z轴线的xy平面。而圆筒的外部具有By=0和Bz=0,因为该圆筒是不受静磁场影响的低碳钢。当磁体MG位于圆筒CL附近(图33)时,由于钢相对于空气的较高磁导率,圆筒的外部展现出不同于零的By和Bz分量,这导致来自磁体的通量线在该圆筒内部汇合。恰好是与这两个物体的相互穿插所表现出的吸引力相关联的Bz分量。当磁体MG几乎完全插入到圆筒中时,分量Bz(不为零)始终并且仅存在于钢的对应于磁导率不连续的部分中,即存在于材料的与平面Sa和Sb相交的部分中(图33)。在后续例如图25、图20或图27中所描述的变型中,圆筒CL由C形铁磁元件代替,但操作是相同的。通过改变磁极的布置,可以确定力的吸引性或排斥性。应当理解,上面定义的构造非常紧凑,廉价,容易调节尺寸以产生高阻力并且能适应于几乎任何类型的健身器械。特别地,磁体可以是永久性的,以简化结构,或者可以是电磁体,需要供电。磁体和零件能够在表面重叠或靠近以最大限度地磁性地相互作用并且用于产生相互吸引力或排斥力的位置与表面远离并且所述力可忽略(例如等于或小于最大值的1/10或1/20)的位置之间进行移动。表面的距离在此是指例如表面中心之间的距离;并且表面的重叠在此被理解为例如一个表面在另一个表面上的正交投影区域。例如,磁体和零件可以通过这两者中的至少一个围绕(例如垂直于所述平行轴线的)轴线的旋转,以及/或者通过线性平移来相对地滑动。在第一种情况下,可以产生阻转矩,在第二种情况下,可以产生矢量阻力。对于线性平移,磁体或零件中的一个可以安装在滑架上,该滑架例如利用轮子在与器械框架一体的引导件上滑动,而另一个例如固定在该引导件上。优选地,所述旋转需要包括0°至180°之间的角度,其值实际上对应于可用器械。优选地,所述平移的行程为30cm至140cm,特别是约60或100cm。在任一种情况下,磁体或零件可以包括限定空腔的两个部分或一(例如圆柱形或大致管状的)壳体,磁体和零件中的另一个能够通过平移在该空腔内移动。如果磁体被分成所述两个部分或存在为具有壳体形状,则零件产生气隙,从而使系统的磁效率最大化。如果相反是零件形成空腔,则可以利用磁体在其相对两侧上的双极性来产生阻力。优选地,在所有变型中,线性平移以往复运动进行,以使锻炼可重复。面对的表面可以是平坦或弯曲的,例如彼此互补,以包围磁体的全部或尽可能地最大的磁通量,从而使阻力最大化;或者表面之一可以被同轴地包围在另一个表面内部。通常,此外,面对的表面可以被成形为使得沿着所述平行轴线,表面的轮廓——即正交于所述平行轴线来测量的距离——具有弯曲走向,或者与所述平行轴线具有可变的距离。特别地,该轮廓可以是凹形、凸形或阶梯形或者可以包括一系列两个或多个凹部和/或凸部。有利效果是能够以可编制或可重复的趋势容易地调整阻力。为了改变阻力,器械可以可选地包括用于改变垂直于所述平行轴线来测量的磁体与零件之间的距离(或所述平行轴线之间的距离)的定位机构或装置。定位机构可以设计,磁体和/或零件具有锯齿形的或设置有与另一互补表面滑动接触的倾斜平面的部分,该另一互补表面为锯齿形或设置有互补的倾斜平面,属于第三元件例如支撑元件。平面或锯齿相对于所述平行轴线倾斜。因此,沿着平行于所述平行轴线的方向在磁体和/或零件与第三元件之间的相对线性运动涉及平面或锯齿形表面的滑移,从而涉及面对的表面的相对位置的变化,这是因为与第三元件相比,磁体和/或零件也与所述平行轴线正交地移动。还应注意,第三元件可以是所述滑架,或是所述滑架的一部分,或是该滑架滑动所在的引导件的一部分。如果磁体具有细长或杆状形状,并且零件具有互补的管状壳体的形状,则成为有利的构造,如果零件具有细长或杆状形状,并且磁体具有互补的管状壳体的形状,则也成为有利的构造。因此,磁通量不会分散太多,并且可以用于阻力。在该变型中,第三元件可以是放置在磁体与零件之间的例如由抗磁性材料制成的元件。特别地,第三元件可以是管状形状并且设置在所述管状壳体的空腔中,并且具有能使杆滑动的空腔。在该变型中,第三元件也可以不具有上面提及的定位装置或设备。本发明的另一方面是一种用于在用于身体锻炼的器械中产生阻力的方法,其中,力被施加到能够由使用者经由肌肉力量来移位的物体上,其中由在磁体与响应于磁体的磁场的零件(例如由铁磁材料制成或构成,或者为另一磁体)之间的相互的磁性相互作用得到力,磁体和零件具有分别沿着两个平行轴线延伸的面对的表面(即,每个表面沿轴线延伸,这些轴线彼此平行),并且磁体和零件被安装成沿着一个所述轴线逐渐重叠地相对滑动;其中磁体和/或零件的极轴正交于所述平行轴线来定向。上述对器械的变型同样可用于该方法。特别是:-磁体和零件被布置成在表面重叠或靠近以最大限度地磁性地相互作用并且以产生相互吸引力或排斥力的位置与表面远离并且所述力可忽略(例如等于或小于最大值的1/10或1/20)的位置之间进行移动;-磁体和零件被布置成通过这两者中的至少一个围绕(例如正交于所述平行轴线的)轴线的旋转,或者通过线性平移(有利地且优选地以往复运动)来相对地滑动;-磁体或零件被布置成优选地以往复运动进行滑动、被布置成限定另一个的空腔的两个部分或一(例如圆柱形或大致管状的)壳体;-通过将面对的表面中的至少一个表面成形为使得沿着所述平行轴线,表面的轮廓——即正交于所述平行轴线来测量的距离——具有弯曲走向,或者与所述平行轴线具有可变的距离,来改变阻力;-借助于正交于所述平行轴线来测量的磁体与零件之间的距离(或所述平行轴线之间的距离)的调节,来改变阻力或使阻力可调。本发明的优选实施方案涉及一种用于身体锻炼的器械,在该器械上安装有如下定义的力产生装置或机构。由该装置产生的力可以是阻力,即该力与施加到构件上以移动该构件的外力或驱动相反。该装置或机构提供特定的构造,其中优选地分别包括所述磁体和所述零件。该构造包括:第一结构,该第一结构包括梳状布置并且包括磁性材料的元件,第二结构,该第二结构包括梳状布置并且包括响应于所述磁性材料的磁场的材料(例如由铁磁材料制成或构成,或为另一磁体)的元件,其中,(i)一个结构的元件和另一结构的元件以交错设置布置,(ii)两个结构能够沿滑动方向相对移动,并且(iii)包含磁性材料的元件包括横向(优选地基本上正交)于滑动方向并且面向第二结构的包括响应于磁场的材料的元件的极轴。对于元件的梳状或梳形布置,这意味着这些元件(i)以阵列布置,(ii)彼此分开一定距离以限定空的(优选彼此平行的)通道,以及(iii)优选地沿着同一方向定向,例如这些元件都位于平行的平面上。对于元件的交错设置,这意味着一个结构的元件占据由另一结构的元件限定的通道。两个结构的元件通过相对移动可以彼此逐渐重叠或脱开,并且通过相互的磁性相互作用,两个结构的元件可以产生吸引或排斥阻力或具有可编制大小的力。特别地,由于穿插于另一结构的相反元件之间的空隙空间的结构元件之间的磁性相互作用,可以产生阻力。两个结构的元件之间的相互穿插度越大,该力将越大。元件的交错结构允许用紧凑且可靠的系统以简单的方式产生阻力。通过改变元件上磁极的布置,可以确定吸引力或排斥力的性质(参见下文)。两个结构中的一个或每个结构可以相对于另一结构移动,并且可移动的结构能够有利地(i)与能由使用者通过肌肉力量移动的物体连接,以便向使用者传递由该装置磁性地产生的阻力,或者(ii)与包括用于生产轮胎的器械在内的通用器械的机构(organ)连接,以拉动或推动这样的机构。应当理解,上面定义的元件的构造不仅非常紧凑,而且具有容易定尺寸以产生高阻力的优点(改变磁性地相互作用的元件的数量或面积就足矣),并且能适应于几乎任何类型的器械,尤其是健身器械。两个结构可以沿着一个或多个笛卡尔轴线相对移动。优选地,两个结构能够沿着轴线相对地移动,以便利用元件之间的磁性相互作用,其中,轴线与由结构的元件形成的通道的(展开(或延伸,development))方向平行。磁性部件的极轴相对于响应于磁场的部件的特殊定向决定了阻力沿行程几乎恒定,这对于装置的应用是非常有利的性质。相反,两个面对的磁极之间的磁力将典型地随着距离的平方在大小上变化,因此实际价值有限。另一方面,对于两个结构的整个相对行程,极轴的所述定向实现了仅梳状体入口处的部分磁性地相互作用以产生力。并且,由于这种特定的磁场构造,力保持近似恒定。为了力的最大恒定性,特别是当元件具有例如平行六面体或层状形状时,优选地所述极轴与元件的平坦表面正交地指向。该装置的另一个优点是可以容易地调节阻力。实际上,有利地,两个结构可以沿着与由结构的元件形成的通道的方向正交的轴线相对地移动,即,沿着涉及将一个结构的元件或多或少地穿插到另一结构的通道中的方向相对地移动。这样,两个结构的元件之间的相互作用和重叠表面发生变化。属于不同结构的两个相邻元件的表面的重叠在此理解为元件在另一元件上的正交投影区域。该第二自由度允许容易地调节所产生的阻力。为此目的,装置可以可选地包括用于改变垂直于所述通道来测量的两个结构的元件之间的距离的定位机构或装置。第一结构的元件中的磁性材料可以是永磁体(例如基于NdFeB的在中间平面内极化的永磁体),以简化结构,或者可以是电磁体,需要供电。两个结构中的元件的形状可以变化。为了简单起见,优选的是,这些元件整体形成平坦的并且彼此平行(梳状体)的壁。在这种情况下,有利地,所述极轴可以垂直于平坦的壁来定向,其中元件的相对的两个面是两个磁极的位置。单个元件可以具有平行六面体形状,具有方形或矩形的面,具有小于面的短边长度的厚度。第二结构的元件梳状体可以·由例如具有低碳含量的铁磁材料构成;以及/或者·是具有数量等于磁性元件的行数加一的多个板或元件的单件,或者可以由数量等于磁性元件的行数的一系列并置的U形组件构成;以及/或者·制成单件(单块)或生产为层压组合件(将层压片以期望的形状进行剪切,然后堆叠以获得期望的厚度)。可以使该装置适于装配几种现有器械并适应于不同类型的身体锻炼。两个结构的线性平移产生能够传递至线性摆动物体或旋转物体的阻力。力可以通过缆绳、链条、轴或刚性臂来传递。对于线性平移,一个或每个结构可以安装在滑架上,该滑架例如利用轮子在与装置框架一体的引导件上滑动。优选地,为了结构简单,一个结构固定在框架上。优选地,所述平移移动的行程为30cm至140cm,特别是约60或100cm。优选地,通道相互平行并且是直的。优选地,在所有变型中,线性平移以往复运动进行,以使健身锻炼可重复,或为工业机械的机械构件创造生产周期。交错元件的面对的表面可以是平坦或弯曲的,例如彼此互补,以包围磁体的全部或最大的磁通量,从而使阻力最大化。特别地,所述元件的轮廓可以是凹形、凸形或阶梯形,或者可以包括一系列两个或多个凹部和/或凸部。有益效果是以可编制或可重复的趋势容易地调节阻力。在两个结构之间,还产生垂直于结构的相对滑动方向的力。如果这个第二力对距离调节机构施加过大的应力,则可以有利地用弹性元件(例如,补偿弹簧)减轻负荷,以产生相反的力。为了更好地平衡第二磁力,有利的是,第一结构相对于假想平面在该平面的一侧和相反侧上均包括梳状布置的所述元件。特别地,为了最大的对称性,对于存在于该平面一侧上的每个元件,第一结构可以在该平面的另一侧上包括相应的元件,相反侧上的这样两个元件共面。然后将元件放置成彼此背靠背放置的两个梳状体,其中梳状体的齿在相反方向上延伸。放置在所述平面的相反侧上的每个元件在被构建为第二结构的结构上交错(即放置在被构建为第二结构的结构的通道内)。这样,在平面的每一侧上均形成一个所述第二力,只不过合力为零。第一结构和第二结构之间的距离调节(以及因此磁性元件和铁磁元件之间的相互穿插程度)可以以几种方式实现。例如,通过用一个或多个可变形或可延伸的连接构件——例如,液压柱塞、线性致动器或螺钉/螺母机构——将一个或每个结构限制在装置的框架上,其中螺钉和螺母中的一个与一个结构连接,螺钉和螺母中的另一个与框架连接。如果被限制的结构能够相对于另一结构移动,则所述连接构件通过滑动引导件或滑动装置耦接至该结构,以允许该结构相对于另一结构移位。不管有没有连接构件,一个结构都可以借助两个引导件相对于另一结构线性地移动,在每个引导件上滑动有空转销上的两个循环滚珠、滑板(skids)或轮子,该循环滚珠、滑板或轮子横向固定于可移动板并在轨道上滑动。这种轨道可以由形成装置的外壳或框架的铝挤出件制成或嵌入该铝挤出件中。通过使用至少两个连接构件来将结构的两个对准点连接(例如悬挂)到框架上,该结构可以相对于另一结构的线性滑动方向倾斜。这样,可以独立地调节与结构两端对应的元件的相互穿插程度,并且通过这样做,可以实现阻力根据两个结构的相对位置的不同模式。通过使用连接构件来将结构的三个或四个点连接(例如悬挂)到框架上,该结构不仅可以相对于另一结构的线性滑动方向倾斜,而且还可以滚动。这样,可以获得阻力根据两个结构的相对位置的其他趋势。优选地,第一结构上的元件相对于正交于滑动方向的轴线以不同的起始点成行布置。目的是避免当行程结束时,一个结构的元件全都离开另一结构的通道时的阻力的不连续性。为了使磁质量最大化,该装置可以包括与结构的磁性组合件配合的弹簧。通过适当地定向铁磁元件,可以在磁力与弹力之间获得组合效果,以便向使用者产生恒定的负荷。第一结构的每个元件也可以由两个外部铁磁性钢板和磁芯构成,或由铁磁钢板芯和定向在相同方向上的外部的两个磁板构成。该系统允许减小气隙并且保持磁体的性质以及磁体在气隙中对板的作用不变。本发明的另一方面是一种用于在用于身体锻炼的器械中产生力(例如阻力)的方法,其中所述力被施加到能由使用者经由肌肉力量来移动的物体上或工业器械的机械构件上,其中通过平行的多行磁体与响应于磁体的磁场的平行的多行零件(例如由铁磁材料制成或构成,或为其他磁体)之间的相互的磁性相互作用来获得力,其中一行磁体被放置在由另一行零件限定的平行通道中,以及各行可以沿滑动方向相对地滑动,并且磁体包括横向(优选地:基本上正交)于滑动方向并且面向一个所述零件的极轴。上述对器械的变型同样可用于该方法。特别是:为了对阻力进行调节或编制,改变在各行的相对滑动方向的垂直或横向方向上的平行的多行磁体与平行的多行零件之间的距离;以及/或者为了对阻力进行调节或编制,使平行的多行磁体相对于各行的相对滑动方向来相对于平行的多行零件倾斜,反之亦然;以及/或者为了对阻力进行调节或编制,将平行的多行磁体和/或平行的多行零件的脊状轮廓成形。优选地,上面定义的磁性部件和/或磁性元件所具有的所有极轴都被定向成在相同方向上极化。附图说明参考附图,从器械的优选实施方案的以下描述中,本发明的优点将更加显而易见,其中图1示出了已知的器械;图2示出了根据本发明的器械;图3示出了根据本发明的第二种器械;图4示出了用于图2或图3的器械的阻力产生系统的轴测图;图5示出了根据图4的平面V-V的截面图;图6和图7示出了两种不同构造并伴随有部件移除的图4的系统的等距视图;图8和图9示出了两种不同构造的第二种阻力产生系统的轴测图;图10和图11示出了两种不同构造的第三种阻力产生系统的等距视图;图12至图14示出了两种不同构造的第四种阻力产生系统的等距视图;图15示出了第五种阻力产生系统的轴测图;图16和图17示出了两种不同构造的第六种阻力产生系统的等距视图;图18示出了第七种阻力产生系统的轴测图;图19示出了第八种阻力产生系统的等距视图;图20示出了根据本发明的第九种装置的等距视图;图21示出了图20的装置的正视图;图22示出了图20的装置的截面侧视图;图23和图24示出了图20的装置的变型的截面侧视图;图25示出了梳状结构的变型的视图;图26示出了图20的圆圈C的放大视图;图27至图28示出了梳状结构的变型的三维视图;图29示出了图27的变型的侧视图;图30至图31示出了图27的变型的细节;图32至图33示出了根据本发明的装置的操作原理的示意图。在附图中,相同的标号表示相同或概念上相似的部件。为了不使附图拥挤,一些部件未被标号。具体实施方式诸如图1中的已知的用于身体锻炼的器械10通常包括用于支撑使用者U的框架12、能够由使用者U经由肌肉力量来移位并与用于产生阻力的装置连接的物体14(例如把手),在该实施例中,用于产生阻力的装置是一组配重块16,配重块的重量经由绳索18和滑轮20通常通过摆动杆19返还至物体14。在此,物体14被线性拉动。通过向绳索18施加用于产生阻力的不同装置M,将图1的器械改造为根据本发明的器械MC(图3)。这同样适用于其中物体14(例如把手)环形移动的器械,参见图2。我们现在将描述装置M的一些变型M1、M2、...M8、MC、MC2。在所有附图中,字母“S”和“N”表示磁性部件或磁化部件的南磁极或北磁极。尽管附图示出了具有不同极的部件之间的分隔线,但是不一定存在具有定向极性的两个重叠部件,而是可以存在单个磁化件。第一种变型M1(图4至图7)包括线性引导件或轨道30,滑架(carriage)32通过轮子34滑动地安装在该线性引导件或轨道上。在引导件30的安置成与滑动平面齐平的空腔中,存在可以与安装在滑架32的底部的由铁磁材料制成的板38相互作用的永磁体36。磁体36和板38具有平坦的面对的表面U1、U2(表面U1、U2分别沿着两个平行轴线Y、X延伸),并且磁体和板被安装成使得滑架32可以沿着X轴线(也是引导件30的轴线)相对于板38滑动。该运动逐渐更改磁体36与板38之间的几何重叠部分,因此由于磁性相互作用,形成相互吸引力Fm,该相互吸引力吸住板38上方的滑架32并替代已知的配重块16的力。注意,磁体36的极轴基本上垂直于表面U1(即,基本上与滑架32的滑动方向正交)。优选地,磁体36包括倚靠在引导件30的互补倾斜平面42上的倾斜平面40。通过与磁体36中的反向螺纹孔接合的螺纹销44,磁体36可以沿X轴线移动,因此可以改变垂直于轴线X的相对于板38的距离。这样,更改了两个磁性相互作用的部件之间的气隙,并且改变了所产生的阻力Fm。第二种变型M2(图8至图9)包括永磁体50,该永磁体被安装成用于在槽或空腔内滑动,槽或空腔存在于由铁磁材料制成的例如固定在框架12上的两个平坦的面对的板52之间。磁体50与缆绳18连接,并且像在变型M1中一样,磁体通过磁吸引的吸力被迫穿插在板52之间。第三种变型M3(图10至图11)能够应用于如图2中的器械,该变型M3包括由铁磁材料制成的例如为半圆盘形状的零件60,该零件被安装成围绕Z轴线旋转并且移动到两个平坦的面对的磁体62之间的槽中,磁体例如成形为半圆盘并且固定在框架12上。零件60借助可旋转的轴64与缆绳18或物体14连接,并且零件通过磁吸引的吸力被迫穿插在板62之间。因此,在轴64上产生对抗使用者U的移动的转矩Cm。Z轴线优选地与半圆盘的表面正交。注意,磁体62的极轴基本垂直于其平坦表面(即平行于Z轴线)。第四种变型M4(图12至图14)包括线性引导件或轨道70,滑架72经由轮子74沿着轴线X滑动地安装在该线性引导件或轨道上。在滑架72底部的安置成与底部齐平的空腔中,存在可以与安装在引导件70的表面上的铁磁材料的板78相互作用的磁体76。平坦的面对的表面和极轴的动态行为和几何形状与变型M1类似。优选地,磁体76的平坦表面能够沿着正交于轴线X的方向相对于滑架72移位。为此,该磁体可以包括倚靠在滑架72中的互补倾斜平面82上的倾斜平面80。通过与磁体76中的反向螺纹孔接合的螺纹销84,磁体76可以沿着X轴线移动,因此改变该磁体垂直于X轴线的相对于板78的距离。这样,改变了两个磁性相互作用的部件之间的气隙,并且改变了所产生的阻力Fm。后续变型M5-M8的特征在于,通过磁力吸引或排斥的部件之一在另一部件内部滑动,并且如前所述,磁体的极轴基本正交于滑动/抽取方向。变量s表示被容纳元件的插入端与容纳元件的相反于抽取方向的端部之间的距离。容纳元件的轴向长度由L表示。第五种变型M5(图16至图17)包括具有内表面U4的由铁磁材料制成(以截面示出)的中空圆筒90和径向极化的磁体92,该磁体具有与圆筒90的内部轴向空腔互补的截面的杆形形状并具有外侧面U3。空腔的内表面和磁体92的外表面平行并且可以沿轴线X相对滑动。磁体92被吸引到圆筒90中并拉动绳索18。在第六种变型M6(图15)中,通过圆筒90(以截面示出)的内表面的内部成形体(凸部)96对根据磁体92和圆筒90之间的距离s的阻力Fm的趋势进行编制。因此,磁体92所“看到”的气隙并不是如图17中那样恒定,而是随着磁体92进入圆筒90内部变化(根据s)。图15还示出了阻力Fm根据s的结果性下降趋势的实施例。在从圆筒90中抽取磁体92的期间,力Fm具有初始性(s≈0)低值,在中间抽取阶段(s≈L/2)强度增长,并且在抽取终止阶段(s≈L)再次增长。在第七种变型M7(图18)中,通过圆筒90(以截面示出)的内表面的阶梯式内部成形体99对根据s的阻力Fm的趋势进行编制。图18还示出了阻力Fm的结果性阶梯式趋势的实施例。当从圆筒90中拉出磁体92时,力Fm与圆筒90的内径变化成比例的阶梯式减小。为了便于每种变型中的磁体92的滑动移动,可以将由抗磁性材料制成的优选比圆筒90长的管状套筒塞入圆筒90中。在第八种变型M8(图19)中,通过调节磁体92与圆筒之间的气隙宽度对根据磁体92和圆筒之间的s的阻力Fm的趋势进行编制。在此由100表示的圆筒具有可扩张结构,例如由一组铁磁杆形成,这些铁磁杆包围并倚靠在引导件98上并由弹性环形元件保持在一起。在该实施例中,引导件98具有与圆筒100的内表面上的倾斜平面104接触的倾斜平面102。通过轴向地移动引导件98——通过改变引导件在圆筒90中的部分,从而改变磁体92所看到的气隙,引导件被或多或少地朝外推动——平面102在平面104上移动。图19还示出了根据s的阻力Fm的结果性减小趋势的实施例。力Fm在磁体92的整个抽取行程(0≤s≤L)中几乎是恒定的,但是可以借助元件104相对于磁体92的轴线的径向脱离来调节。注意,前面已经说过,磁体92的极轴基本上正交于表面U3并且正交于滑动方向。作为变型,例如可以:-板52之间或磁体62之间的距离可以是可调节的;以及/或者-如变型M1中那样,磁体50或92可以安装在导向滑架上;以及/或者-滑架32或72、磁体50、磁体92或轴64的行程可以由锚定于框架12的安全缆绳54限制。注意,通过将极性N、S反转以及/或者通过用极性与另一磁体相反的磁体代替由铁磁材料制成的所述部件,可以产生排斥力。通过适当地改变绳索18或54的绕转,可以将物体14上的或物体14中的阻力反转。在诸如图1中的已知的用于身体锻炼的器械10中,用于产生阻力的装置可以由根据本发明的装置MC(图20)来代替。装置MC包括箱形外框架120,在该外框架的底部安装有具有轴线1X的线性轨道122。在轨道122上,优选装配有对准的n行永磁体126的结构或平台124可以沿着1X滑动,也参见图26。安装在平台124上的磁体126都以极化方式在相同方向上(参见图26)并且在正交于轴线1X的方向上定向。各行磁体126在彼此之间限定了空的通道127并且被装配有由铁磁材料构成的梳状布置的叶片142的板140所覆盖。叶片142也界定了空的通道149。叶片142具有与一行磁体126几乎相同的总长度,并且叶片布置在存在于各行磁体126之间的空隙空间127之间。类似地,磁体126类似地布置在通道149中(交错布置)。磁体126的极轴大致与叶片142的平置平面正交定向。图20至图26示出了使永磁体126直接固定到部件或可移动结构并使叶片142固定在板140上的构造。然而,并不阻碍磁体126固定到固定部件而叶片142固定到可移动部件。特别地,永磁体126粘合在板120的表面槽190内(图26)。从磁体126与叶片142之间的重叠位置开始,为了从梳状叶片142中抽取出梳状磁体126,需要沿着1X施加与由磁性方式产生的力相等且反向的(大致恒定的)力。当抽取出平台120时,一旦释放平台120,平台将沿着1X并朝向磁体126被大致恒定的力吸引。通过在平台120的整个行程中将磁体126与叶片142之间的相互穿插部分保持恒定,沿着整个行程产生的磁力的值会是几乎恒定的。沿着1X的磁性相互作用的强度随着磁体126与叶片142之间(沿图3中的轴线1Y)的穿插度的增大而增大。相反,当铁磁梳状体远离磁体126移动时,该强度减小。考虑到叶片142具有均匀轮廓的情况(图23),可以通过改变磁体126与叶片142之间的相互穿插距离来调节沿1X的力。特别地,如果在抽取行程期间,所述相互穿插部分减小,则磁力在板120的抽取阶段期间减小,并且在返回行程期间增大。如果所述相互穿插部分增大,则发生相反情况。板140相对于板120被包括在高度和角度调节机构中。板140可以沿着正交于轴线1X的轴线1Y移动。特别地,板140的两端通过两个水平杆143围绕水平轴线枢转,每个水平杆由两个螺纹柱144支撑,每个螺纹柱与齿轮146连接。每对轮146相对于板140的一侧接合在装配有飞轮150的链轮148上。通过两个飞轮150,可以独立地设置板140的前部和后部与平台120的间隔。通过这样做,可以相对于叶片142的滑动平面或相对于轴线1X实现高度调节(图21和23)。由此,产生针对于元件126、142的面对重叠区域的动态变化,阻力的不同曲线对应于该动态变化。用于改变沿1X的力的另一种可能性是将叶片142的轮廓成形(图24,峰形轮廓P),使得可以在平台120的抽取或插入行程的几个点对磁力进行调整。因此,可以根据元件126、142之间的瞬时相互穿插部分来编制沿1X的力。图25示出了用于布置由元件126、142构成的梳状体的装置MC2的变型。此次,可移动且滑动的平台180(功能上类似于平台120)装配有由元件126构成的两个相同且对置的梳状体182a、182b。两个梳状体182a、182b存在于平台180的相反表面上,优选地布置成使得一侧的一行元件126对应于相反侧上的共面的行。每个梳状体182a、182b以交错构造部分插入由铁磁材料的叶片142形成的配合梳状体中。由叶片142形成的梳状体是相同的。平台180可以通过轮子196相对于与装置MC2的框架一体的固定叶片142沿1X移动。平台180上的元件126的布置要求产生正交于轴线1X的两个磁力,即一个磁力在梳状体182a与上面叶片142之间产生,另一个磁力在梳状体182b与下面叶片142之间产生。考虑到系统的几何对称,这两个提到的力几乎相等但反向。进而,在平台180上,这两个力的合力为零,在轮子196上没有摩擦或应变的问题。平台180是可选的,梳状体182a、182b能够被压缩成能够相对于由叶片42构成的上梳状体和下梳状体平移的单行体。在上述或下述的任何变型中,可以将磁性部件的位置与铁磁部件的位置调换,以及/或者将元件126、142的方向旋转,使得例如这些元件在水平面内延伸,而不是在所示的竖直平面内延伸。参考图27至图31,现在描述梳状结构的另一种变型,该变型能用于制造或更改前述附图的结构。为了简单起见,省略了器械中与前述类似的其余结构。该变型允许除去前述的弹性元件,以避免过应力,并且该变型大致包括:中央固定部件,该中央固定部件固定有磁体,该中央固定部件相对于阻力的产生方向是静止的,并且具有垂直于该方向的可调节的位置,用于确定所产生的力的值;可移动部件,该可移动部件能够沿着所述产生方向相对于固定部件平移并且具有形状,以便包围固定部件。在磁体与包围可移动部件的铁磁材料之间完全重叠的位置,该解决方案允许在没有过多负荷的帮助下调节磁体的位置,这是因为磁场的影响由通量在铁磁材料内的完全循环而消除。该解决方案有利地赋予其自身以模块化。模块的数量决定了能够由器械行使的最大可用力。梳状结构包括两个铁磁材料的组件200和210,两个组件优选为C形并彼此抵靠放置,以在C形体的附接端之间界定中央通道220。组件200是滑动件的一部分,并且可以相对于与器械固定连接的组件210进行移动。在此为了简单起见单独描述的组件200、210是并排放置以形成分别用250和260表示的梳状结构的相同元件的阵列的一部分(参见图26至图28)。梳状结构的操作基于单独组件200、210的操作。中央组件270将磁体262支撑在中央芯部264(例如由铁磁材料制成的箔)上。该芯部在底部、在两侧承载有与磁体262厚度相同且高度相同的两根杆266,并且杆以顺磁性材料制成,例如铝。磁体262成行地位于杆266上,并且位于芯部264的每一侧上,并且具有相同方向(与包含C形体的两端的平面垂直)的极轴。在示出组件200、210的放大图的图30中,可以了解磁体262的极轴的定向。在示出图28的圆圈C200的放大图的图31中,可以了解其相对设置。该变型的构造允许调节梳状体250与磁体262之间的干涉,从而调节在梳状体250的运动期间由磁体262产生的力。在由磁体262形成的梳状体与结构250的铁磁梳状体之间完全重叠的位置,可以调节磁体262在通道220中的位置(参见箭头F200和图27至图29所示的三个位置),而不必使用过多的负荷(诸如拉杆或螺杆),这是因为磁场的影响通过其在铁磁材料内部的完全循环被消除。中央组件270可以被安装成使得:-相对于组件210、220平移(箭头F200);以及/或者-如箭头F201(也参见图29)所示相对于组件旋转。旋转优选围绕垂直于轴线X3的轴线Q进行;甚至更优选地,轴线Q大致穿过组件270或芯部264的中心,或者大约穿过一行磁体262在方向X3上测量的中点。对于第一移动,对应于磁体262以或大或小的程度从组件200的通道内离开,这与铁磁材料的梳状体250的或大或小的干涉一致,从而因此产生梳状体250沿轴线X3的或大或小的恒定返回力(图27至图29)。在第二移动中,对应于根据旋转方向F201沿着X3产生可变的增大或减小的力。为了移动中央组件270,可以使用例如螺旋或油压千斤顶。进程的调节可以用外部差动系统来管理,该外部差动系统将允许改变用于将运动传递至螺旋千斤顶的两根柔性缆绳的角度相对性。变化本发明不排除许多变化,下面我们提供其主要的变化。通常并且也对于描述的所有变型:-磁性部件的位置可以与铁磁部件互换;-铁磁部件可以用磁性部件代替,以便具有固定的磁场源(例如固定于框架)以及相对于第一(源)可移动的磁场源;-为了进一步利用磁体的磁场,可以在可移动部件(例如梳状体250)上施加线圈以在相对运动期间产生电流。这能够例如为健身器械的监控设备充电或供电;-阻力的产生轴可以在水平或竖直平面上,以允许器械的不同用途;-装置或器械可以包括用于检测调节负荷(即,在装置中的可移动部件和固定部件之间产生的静磁力)的装置,例如负荷仪(或通用压力传感器);-通过将极性N、S反转以及/或者用具有与另一磁体极性相反的、可以产生排斥力的磁体代替由铁磁材料制成的所述部件;-考虑到有利的是,器械的所述第一结构和第二结构可选地可以通过围绕轴线旋转来相对地移动,优选的是,该轴线(i)垂直于滑动方向,和(ii)与两个结构之一相交,特别是基本穿过包括在结构中的一行磁体的中心点或重心。...
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