具有自动交替升降踏板的健身装置的制作方法

本实用新型属于健身器材技术领域，具体涉及一种具有自动交替升降踏板的健身装置。

背景技术：

授权公告号为CN104147758B的中国发明专利公开了踏步式身体放松装置，该装置的工作原理是：动力组件工作时，主动轮通过传动带带动被动轮自转，进而带动输出轴自转，实现凸轮的绕轴转动；当踏板的底面与第一弧形边相抵时，踏板随着凸轮的转动被第一弧形边逐渐向上顶起至最高点，当踏板的底面离开第一弧形边后，踏板作自由落体运动直至其底面与第二弧形边相抵，踏板随着凸轮的绕轴转动实现重复的垂直升降运动。踏板运动的最大幅度为凸轮第一弧形边距输出轴的最大距离与第二弧形边距输出轴的最小距离的距离差。踏板最大自由落体位移为踏板被凸轮顶至最高时踏板底部距承重弹簧上端的距离。

上述装置使得踏板自动交替升降，站立于踏板上的人体能够随着踏板进行循环的自由落体运动，对人体腰部及整个身体进行放松，但仍然存在以下不足：1. 虽然设置了缓冲弹簧，但是使用时人体头部振动强度仍然过大，噪音仍然较大，舒适度低； 2. 导向柱固定于底板上，直线轴承固定在踏板上，导向柱会外凸于踏板，不仅影响美观，而且存在安全隐患；3. 采用带传动，存在装置体积较大等带传动的缺点；4. 采用垫圈调整自由落体位移，调节不方便且不精确；5. 底板与地面直接接触，对地面的振动大，影响周边。

为解决以上不足，在对多种结构进行尝试后，认为原结构具有改进的空间。

技术实现要素：

本实用新型针对现有踏步式身体放松装置存在的人体头部振动强、噪音大、舒适度差的不足，提供一种具有自动交替升降踏板的健身装置，降低人体头部振动强度，减小噪音，提高运动舒适度。进一步地，解决背景技术中提到的其它不足。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：具有自动交替升降踏板的健身装置，包括底板、左右踏板、驱动踏板交替升降的动力组件、对踏板进行竖直导向的导向组件、竖立设置于底板与踏板之间的承重弹簧，还包括竖立设置于底板与踏板之间的用于抵消踏板冲击的消音弹簧，消音弹簧高出承重弹簧，消音弹簧弹力远小于承重弹簧。

承重弹簧主要用于缓冲人体自由落体后所受的冲击力。消音弹簧主要用于缓冲踏板下落的冲击力，消音弹簧弹力远小于承重弹簧，且大于踏板空载时踏板下落产生的冲击力。为保证放松效果，踏板具有一定重量，在实际的运行中，健身装置经常会处于空载状态，即踏板上无人站立，或者当踏板上站人后，由于用户调整姿势等，使得踏板不受力或几乎不受力。相比现有技术中左右踏板只设置承重弹簧，本实用新型中左右踏板均设置承重弹簧和消音弹簧，当踏板空载，健身装置工作时，只有消音弹簧被压缩，承重弹簧处于自然状态或者被轻微压缩，由于消音弹簧弹力远小于承重弹簧，踏板与消音弹簧间的振动远小于只设置承重弹簧时承重弹簧与踏板间的振动，可有效降低弹簧与踏板间的振动强度，降低噪音，提高舒适度，同时控制成本。当踏板交替升降速度加快时，降噪效果更为明显。当将踏板与消音弹簧间固定跟随而动，踏板与消音弹簧间甚至没有冲击产生。

作为优选，底板上设置可摆动的底脚。设置可摇摆或抖动的底脚，可以将相对直达人体头部的直线冲击力转变为无数曲线的力，显著降低人体头部所受冲击，提高舒适度。底脚可以是各种可摇摆的结构，可以是在水平的各个方向均可摆动或者只能在水平的某个或多个方向摆动的结构。

作为优选，底板上设置四个向外延伸的连接板，底脚安装于连接板上，弹性底脚上端面高于底板底面。为使得健身装置的摆动效果较为显著，底脚的高度需要较大，当底脚设置于底板底面时，将增加整个健身装置的高度，影响健身装置的平稳，将底脚设置于底板外，提高了健身装置的平稳性，在增加健身装置的摆动效果的同时，也避免整个健身装置高度的增加。底脚可采用聚氨酯等具有弹性的材料制作，并在正常的底脚高度上再增加底脚的高度，使底脚具有明显的水平摆动功能，从而使得整个健身装置在使用时在水平各个方向也具有明显的自然摆动功能，进一步提高运动舒适度和使用效果，同时还可减少对地面的冲击和对周边的影响。

作为优选，底脚可做成圆柱形，从下至上可包括圆柱形底部、倒锥形部、圆柱形中部和锥形上部等结构，以达到较理想的摆动效果。

作为优选，承重弹簧和消音弹簧均成对相邻设置，且相对踏板中心对称设置。承重弹簧和消音弹簧成对相邻设置，而非将承重弹簧和消音弹簧堆叠设置或者互相套装，承重弹簧和消音弹簧各自的调整方便，并且制造加工方便；承重弹簧和消音弹簧相对踏板中心对称设置，相比现有技术中承重弹簧设置于踏板同一边，使得踏板受力更加均匀，缓冲减振效果更好，提高舒适度。

作为优选，消音弹簧下方设置退让机构。当处于踏板空载或者人体不重等工作状态时，退让机构可不产生位移；当人体较重或者人体用力踩踏板时，在消音弹簧下方设置退让机构，消音弹簧被完全压缩前可以向下继续退让，承重弹簧可被进一步压缩，避免消音弹簧完全压缩时踏板与消音弹簧间的冲击，降低噪音；同时消音弹簧的长度可以较小。

当人体不重、自由落体位移不大时，可不设置退让机构，即可满足消音、高度调节、退让行程等要求。当踏板上用户体重较重或者用户用力踩踏板且未设置退让机构，若消音弹簧长度较小，消音弹簧被完全压缩后，承重弹簧可能仍然没有达到所需的压缩量，此时，承重弹簧需要被进一步压缩，而由于消音弹簧已被完全压缩，承重弹簧不能再被压缩，踏板冲击消音弹簧，踏板与消音弹簧间的振动强、噪音大，消音弹簧容易变形，同时限制了踏板的下落幅度，影响使用效果。当踏板上用户体重较重或者用户用力踩踏板且未设置退让机构，为获得足够的退让行程，消音弹簧长度较大，消音弹簧需要被压缩较长距离，踏板自由落体时容易冲击到承重弹簧，产生较大噪音。当踏板上用户体重较重或者用户用力踩踏板且未设置退让机构，为获得足够的退让行程，若增大消音弹簧弹力，在踏板碰到承重弹簧之前，消音弹簧就已经对踏板产生较大的力，降低了人体自由落体的放松效果。当未设置退让机构时，消音弹簧的高度、弹力难以满足消音及振幅调节等实际需求，降低了放松效果。

作为优选，退让机构为压缩弹簧机构，包括与消音弹簧弹力相同的压缩弹簧。退让机构也可以为气缸等，但是气缸等结构较为复杂，且可靠性较差。退让机构还可以采用聚氨酯材料等弹性材料提供退让行程。经反复试验，采用压缩弹簧机构作为退让机构，采用与消音弹簧弹力相同的弹簧作为压缩弹簧，降噪及退让效果较好。在待机状态，压缩弹簧初始被压缩力量大于空载时消音弹簧的最大压缩力量。若压缩弹簧弹力小于消音弹簧，当人体不重或者人体未用力踩踏板时压缩弹簧也经常被压缩，容易产生额外噪音；若压缩弹簧弹力大于消音弹簧，压缩弹簧尚未被完全压缩时，消音弹簧已被完全压缩，产生较大噪音。压缩弹簧采用与消音弹簧弹力相同的弹簧，确保两者被压缩的程度相同，可有效避免完全压缩时产生的噪音。

作为优选，压缩弹簧机构包括高度可调且上端开口的圆筒、圆筒中设置的与消音弹簧弹力相同的压缩弹簧、圆筒上端设置的将压缩弹簧压缩的限位件。在初始状态压缩弹簧被压缩至其弹簧力量大于踏板空载下落产生的最大冲击力，限位件可随压缩弹簧向下退让。采用此种结构将压缩弹簧压缩并限位，结构简单，装配方便。圆筒高度可调，可以方便调节消音弹簧相对高度，以适应不同的自由落体位移。

作为优选，承重弹簧上端设置弹性缓冲头，踏板底面设置可插入消音弹簧的定位件。通过在承重弹簧上端设置弹性缓冲头，避免踏板与承重弹簧直接冲击，可进一步地减小踏板与弹簧间的冲击，降低噪音；通过在踏板底面设置可插入消音弹簧的定位件，消音弹簧与踏板间不产生相对位移，避免消音弹簧与踏板间的冲击。

作为优选，导向组件相对踏板中心对称设置，包括设置于底板上的直线轴承、设置于踏板底面的与直线轴承配合的导向柱。左右踏板下方均设置一组导向组件，且左右踏板对应的两组导向组件中心对称。将导向组件中的直线轴承设置于底板上，将导向柱设置于踏板底面，而非将直线轴承设置于踏板上，导向柱运动，直线轴承不产生竖直运动，提高直线轴承使用寿命；导向柱不会外凸于踏板上表面，不占用用户脚踏空间且不存在安全隐患。同时，导向组件相对踏板中心对称设置而非设置于踏板同一侧，直线轴承不易受扭力，提高直线轴承使用寿命。

作为优选，动力组件包括双输出的蜗轮蜗杆减速电机，蜗轮蜗杆减速电机输出轴上设置中心对称的两个凸轮，输出轴两端设置带座轴承。凸轮包括一外凸边，外凸边距离输出轴的距离逐渐增大。采用直接安装在底板上的双输出的蜗轮蜗杆减速电机作为动力组件，结构紧凑，减小健身装置体积。虽然也可以采用气缸等其它结构作为动力组件，但是采用气缸等其它结构具有结构复杂、成本高、控制复杂等缺点。

本实用新型中左右踏板均设置承重弹簧和消音弹簧，当踏板空载，健身装置工作时，只有消音弹簧被压缩，承重弹簧处于自然状态或者被轻微压缩，由于消音弹簧弹力远小于承重弹簧，而且踏板与消音弹簧之间可以紧贴跟随而动，踏板与消音弹簧之间可没有冲击，同时避免或者减小踏板对承重弹簧的冲击，故可有效降低弹簧与踏板间冲击，降低噪音，提高舒适度。当踏板升降速度加快时，降噪效果更为明显。

进一步地，各技术特征结合后，还具有如下有益效果：1. 额外设置消音弹簧、固定于踏板底面并插入消音弹簧的定位件、固定于承重弹簧上端的缓冲头，降低人体头部所受冲击，减小噪音，提高舒适度； 2. 设置四个可摆动的弹性底脚，将相对直达人体头部的直线冲击力转变为曲线的力，显著降低人体头部所受冲击，同时降低对地面的冲击和对周边的影响；3. 采用直接安装在底板上的双输出的蜗轮蜗杆减速电机作为动力组件，结构紧凑，减小健身装置体积；4. 采用螺杆调节自由落体位移，调节方便且可精确调节；5. 将导向组件中的直线轴承设置于底板上，将导向柱设置于踏板底面，直线轴承不产生竖直运动，提高直线轴承使用寿命；导向柱不会外凸于踏板上表面，不占用用户脚踏空间且不存在安全隐患；6. 在消音弹簧下方设置压缩弹簧退让机构，满足消音及振幅调节的需求。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1的无踏板时的结构示意图；

图3是本实用新型实施例1的底板的结构示意图；

图4是本实用新型实施例1的凸轮的结构示意图；

图5是本实用新型实施例1的踏板的结构示意图；

图6是本实用新型实施例1的底脚的结构示意图；

图7是本实用新型实施例1的承重缓冲组件的分解结构示意图；

图8是本实用新型实施例1的消音缓冲组件的分解结构示意图；

图9是本实用新型实施例2的承重缓冲组件和消音弹簧的结构示意图；

图10是本实用新型实施例3的承重缓冲组件和消音弹簧的结构示意图；

图中，1-底板；

2-踏板；

3-动力组件；31-蜗轮蜗杆减速电机；32-输出轴；33-凸轮；34-带座轴承；35-金属件；

4-导向组件；41-直线轴承；42-导向柱；

5-承重缓冲组件；51-承重弹簧；52-弹性缓冲头；

6-消音缓冲组件；61-消音弹簧；62-压缩弹簧；63-圆筒；64-限位件；65-定位件；631-长孔；641-螺纹孔；642-上凸部；643-下凸部；

7-底脚；71-圆柱形底部；72-倒锥形部；73-圆柱形中部；74-锥形上部；75-孔；

8连接板；

9-滚动组件；91-安装座；92-安装轴；93-限位轮；94-滚针轴承。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1和图2所示，本实用新型的实施例1，具有自动交替升降踏板的健身装置，包括底板1、左右踏板2、设置于底板1与踏板2之间的动力组件3、设置于底板1与踏板2之间的导向组件4、设置于底板1上的承重缓冲组件5和消音缓冲组件6、从底板1向外延伸的连接件8、连接件8上设置的底脚7。动力组件3包括设置于底板1中间的双输出的蜗轮蜗杆减速电机31，蜗轮蜗杆减速电机输出轴32上设置中心对称的两个凸轮33，输出轴32两端设置带座轴承34。凸轮33位于踏板2的中心正下方。导向组件4相对踏板2中心对称设置，包括设置于底板1上的两个直线轴承41、设置于踏板2底面的与直线轴承41配合的导向柱42。承重缓冲组件5和消音缓冲组件6相邻，且相对踏板2中心对称设置。连接件8设置于底板1的四个角上且从底板1的长边向外延伸。底脚7上端面高于底板1底面。

如图3所示，本实用新型实施例1的底板，底板1为一矩形板，其四个角倒圆角。底板1上开设轴承座安装孔、蜗轮蜗杆减速电机安装孔、直线轴承71安装孔、承重缓冲组件5安装孔、消音缓冲组件63安装孔、用于凸轮33通过的矩形槽和连接板10安装孔。图中仅标示了直线轴承71安装孔和用于凸轮33通过的矩形槽。

如图4所示，本实用新型实施例1的凸轮，凸轮33为聚氨酯材料制成的凸轮，凸轮33包括弧形的外凸边和内凹边，凸轮33上还开设用于将凸轮固定到输出轴32上的轴孔，外凸边到轴孔的距离逐渐增大。凸轮33和输出轴32通过键固定。凸轮33内侧固定一金属板35，金属板35外轮廓小于凸轮33外轮廓且与凸轮33外轮廓相匹配。通过设置金属板35，使得凸轮33不易变形。外凸边最远处与内凹边连接处有一小圆弧过渡段。

如图5所示，本实用新型实施例1的踏板，踏板2为一矩形踏板，四个角倒圆角，其对角线交点与输出轴32的轴线位于同一竖直面。踏板2底面设置两个导向柱42，两个导向柱42连线经过踏板2的对角线交点。导向柱42与踏板2可以通过焊接或者螺纹连接等方式固定。踏板2底面还固定两个定位件65，两个定位件65的连线经过踏板2的对角线交点。定位件65插入消音弹簧61中，使得消音弹簧61与踏板2通过定位件65定位，不产生相对位移。踏板2底面还设置可与凸轮33外凸边配合的滚动组件9，滚动组件9包括安装座91、固定轴92、限位轮93和滚针轴承94。安装座为91为对称的两个安装座，限位轮93为对称的两个限位轮，限位轮93外径大于滚针轴承94外径，两个限位轮93间距离大于凸轮33的厚度。安装座91与踏板2通过螺纹连接，也可以为焊接等其它固定方式。滚针轴承94设置于踏板2的中心位置，踏板2相对滚针轴承94对称。

踏板2具有一定重量，当踏板2过轻时不仅影响健身效果，而且踏板2被凸轮33顶起时容易发生弹跳，产生噪音。踏板2最大自由落体位移为踏板2被凸轮33顶至最高时踏板2底部距承重弹簧51上端的弹性缓冲头52的距离。

如图6所示，本实用新型实施例1的底脚，底脚7为聚氨酯材料制成的底脚7，从下至上包括圆柱形底部71、倒锥形部72、圆柱形中部73和锥形上部74。底脚7可以增大健身装置的水平晃动，减少对地面的冲击力。底脚7上端开设用于与连接件8连接的孔75，孔75孔径小于连接底脚7和连接件10的螺钉直径。当凸轮33外凸边将踏板2顶至最高时，踏板2下降，踏板2与凸轮33的圆弧过渡段有短暂的接触，滚针轴承94的转动方向瞬间变化，若未设置弹性底脚7，瞬间变化产生的力会直接对蜗轮蜗杆减速机的齿轮产生冲击，加大齿轮磨损，通过设置底脚7，可以对齿轮受到的力进行缓冲，减少齿轮磨损，增加蜗轮蜗杆减速电机31使用寿命，同时降低噪音，提高舒适度。

如图7所示，本实用新型实施例1的承重缓冲组件，承重缓冲组件5包括旋入底板螺纹孔的螺杆、螺杆上设置的螺母、螺杆上固定的弹簧座、套装在弹簧座上的承重弹簧51、安装于承重弹簧51上端的锥形弹性缓冲头52。锥形弹性缓冲头52为聚氨酯材料制成，包括一下凸部，下凸部尺寸略大于承重弹簧52中空部尺寸，下凸部插入承重弹簧51中，使得锥形弹性缓冲头52与承重弹簧51固定。通过调节螺杆可以调节自由落体位移。弹簧的长度指弹簧的自由高度，弹簧的高度指弹簧相对底板的距离。

如图8所示，本实用新型实施例1的消音缓冲组件，消音缓冲组件6包括旋入底板1上螺纹孔并与圆筒63下端固定的螺杆，螺杆与底板1通过螺母固定。通过调节螺杆可以调整圆筒63的高度。圆筒63中安装压缩弹簧62，压缩弹簧62被设置于其上端的限位件64压缩。限位件64上开设螺纹孔641，圆筒63侧壁开设竖直的长孔631，限位件64通过穿过长孔631并旋入螺纹孔641的螺钉限位。限位件64包括上凸部642和下凸部643。限位件64上端面与圆筒63上端面齐平，上凸部642与圆筒63间形成的环形凹槽用于安装消音弹簧61。压缩弹簧62为与消音弹簧61弹力相同的弹簧，其可套在下凸部643上。将定位件65固定与踏板2底面，避免踏板2与定位件65或消音弹簧61发生碰撞，可以减小噪音。

踏板上有负载即踏板上站人，健身装置工作时，输出轴32带动凸轮33旋转，当踏板2的底面与弧形边相抵时，踏板2和人被凸轮33的弧形边逐渐向上顶起至最高点，当踏板2的底面离开弧形边后，踏板2和人作自由落体运动(忽略消音弹簧61提供的力相比人体重量)，当踏板2底面碰到承重弹簧51时结束自由落体，其继续下降直至承重弹簧51被压缩到一定程度或者踏板2抵触凸轮33的内凹边52后降至最低，踏板2随着凸轮33的转动实现重复的垂直升降运动。为使得踏板2被凸轮33顶至最高点至踏板2碰到承重弹簧51的这段下落期基本作自由落体运动，消音弹簧61的弹力需要较小；为保证放松效果，踏板2(包括其上安装的其它零件)重量不能太小，又使得消音弹簧61需要一定的弹力；当踏板2被凸轮33顶至最高时，消音弹簧61应不与踏板2脱离；为保证踏板上负载较大(人体较重或者人用力踩踏板)时，承重弹簧51能够被压缩足够长，使得消音弹簧61的行程较长；综合以上多个因素及材料、工艺等，将消音缓冲组件63设置为本实施例的结构，效果较好。

本实用新型实施例1分成三种不同的工作过程。

工作过程一: 当踏板2上无负载，健身装置工作时，输出轴32带动凸轮33旋转，当踏板2的底面与弧形边相抵时，踏板2被凸轮33的弧形边逐渐向上顶起至最高点，当踏板2的底面离开弧形边后，踏板2作自由落体运动直至消音弹簧61被压缩至一定值，踏板2随着凸轮33的转动实现重复的垂直升降运动，在此过程中，承重弹簧51处于自然状态，只有消音弹簧61被压缩且长度变化。由于压缩弹簧62初始被压缩力量大于空载时踏板2自由落体时消音弹簧61的最大压缩力量，因此，在踏板2空载，健身装置工作时，压缩弹簧62被压缩程度不变。

工作过程二: 当踏板2上有负载时且人体较轻，健身装置工作时，输出轴32带动凸轮33旋转，当踏板2的底面与弧形边相抵时，踏板2被凸轮33的弧形边逐渐向上顶起至最高点，当踏板2的底面离开弧形边后，踏板2和人体作自由落体运动直至踏板2底面碰到承重缓冲组件5上的锥形弹性缓冲头52，踏板2和人体继续下降，承重弹簧51被压缩至一定值，此时压缩弹簧2未被继续压缩，踏板2也未碰到凸轮33的内凹边，踏板2降至最低，踏板2随着凸轮33的转动实现重复的垂直升降运动。在工作过程二中，压缩弹簧2也可相对初始状态被再压缩一定值，但是效果相对其不被继续压缩更弱。

工作过程三: 当踏板2上有负载且人体较重或者用力踩踏板2时，健身装置工作时，输出轴32带动凸轮33旋转，当踏板2的底面与弧形边相抵时，踏板2被凸轮33的弧形边逐渐向上顶起至最高点，当踏板2的底面离开弧形边后，踏板2和人体作自由落体运动直至踏板2底面碰到承重缓冲组件5上的锥形弹性缓冲头52，踏板2和人体继续下降，承重弹簧51、消音弹簧61、压缩弹簧62均被压缩，踏板2降至最低。踏板2随着凸轮33的转动实现重复的垂直升降运动。若人体非常重或者非常用力踩踏板2，踏板2和人体下降中，在承重弹簧51、消音弹簧61、压缩弹簧62被完全压缩之前，踏板2底面的滚针轴承64碰到凸轮33的内凹边时，踏板2和人体下降至最低，避免弹簧被完全压缩时刚性冲击产生较大噪音。

如图9所示，本实用新型实施例2的承重缓冲组件和消音弹簧，实施例2的承重缓冲组件5包括承重弹簧51，消音弹簧61插入承重弹簧51中。仍可在踏板2底面设置定位件62，但是承重缓冲组件5无法设置弹性缓冲头61。实施例2虽然也可以通过设置额外结构分别调整调整承重弹簧51和消音弹簧61的高度，但是调节结构更复杂，成本更高，且调节不便。如果无需调节弹簧高度，可直接将承重弹簧51焊接与底板1上，承重缓冲组件只包括承重弹簧51。实施例2的降噪效果不如实施例1。

如图10所示，本实用新型实施例3的承重缓冲组件和消音弹簧，实施例2的承重缓冲组件5包括承重弹簧51，消音弹簧61安装于承重弹簧51上端，消音弹簧61为锥形弹簧。仍可在踏板2底面设置定位件62，但是承重缓冲组件5难以设置弹性缓冲头61。实施例2不能分别调整调整承重弹簧51和消音弹簧61的高度。实施例3的降噪效果不如实施例1。

在其它实施例中，左右踏板2下设置的消音缓冲组件6可不相对踏板2中心对称设置，左右踏板2下可只设置一组消音缓冲组件6，其它实施例的方案也具有一定的降噪效果。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本实用新型包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。