专利名称：一种电子哑铃的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种健身器材，尤其涉及一种可以由内部的偏心可变速直流电动机产生剧烈振动的电池控制的器件，其中电动机由手操作的压敏开关来控制。
除了基本的产生强烈振动的特点外，哑铃还具有一些其它特征。哑铃具有外部电极和内部电路，可产生很窄的电脉冲以强化肌肉。对于厌倦了仅仅作锻炼的人来说，哑铃还具有一内置音响系统，可以通过安装在哑铃体内的小扬声器产生音乐或指令。还设有一些小型的发光二极管，其可以闪烁从而转移注意力。对于那些想利用磁场来改善血液循环的人来说，圆柱形壳体的一个端部为凹形，并被一嵌入的永久磁铁所包围。
哑铃使得使用者可以在家中不被人看到的地方进行锻炼，并且不被不期而遇的旁观者打扰。哑铃的重量较轻，易于被任何一只手使用，或是被两只手同时使用，或者通过转换哑铃上的一个功能开关，可以在不用手的模式下使用，而无须把手上的压力促动开关。在把手上设置了两对压力促动开关当使用者试图拉开哑铃时，每一把手内侧的一对开关可以刺激手部和臂部的肌肉；当使用者试图将哑铃压在一起时，每一把手外部的另一对开关可以锻炼臂部和肩部的肌肉。在不用手的模式中，压力促动开关不使用，哑铃可以用作颈和背的振动器，或者用来刺激腿和脚。
传统哑铃的使用者依靠哑铃的重量来锻炼肌肉。在本发明中，哑铃的重量较轻，由于身体肌肉的刺激和强化取决于哑铃壳体内偏心设置的直流电动机的可变离心力产生的振动，因此哑铃的重量不是主要因素。
根据牛顿第二运动定律，作用在直线运动的物体上的力的值等于物体质量乘以其加速度，即F＝M·A。如果物体作旋转运动，此公式变为F＝M·V2/r，其中V代表旋转速度而r代表旋转半径。在本发明的哑铃中，直流电动机偏心地安装，使得其绕中心轴旋转。电动机具有固定的质量，同时和中心轴的距离为一固定的半径。因此，由旋转电动机产生的离心力和旋转速度的平方成正比例关系。改变直流电压可以改变直流电动机的旋转速度，因此增加电压使得旋转速度提高到二倍的话，作用力就提高到四倍。哑铃把手上的压力促动开关可以改变电动机的直流电压使用者将压力促动开关压得越紧，提供给电动机的电压就越大。通过适当地调整哑铃以及仔细地调节电动机速度，哑铃的振动可以符合肥胖身躯的固有谐振频率，从而帮助减肥。
在附图中介绍了本发明的优选实施例，其中图1是显示了本发明的哑铃的透视图；图2显示了绕U形把手转动到其垂直角度的哑铃；图3是显示了哑铃内部的剖视图；图4是哑铃电路的电路图。
U形把手12通过两个螺钉与主体10相连，螺钉位于管状主体的端部20附近的直径上，并从主体上伸出且穿过把手12上的被加强的薄的部分24，在此处螺钉通过大的轮状螺母26固定在把手上。如果需要，这些螺母26可以松开，主体可以转动，使得管状主体的中心轴垂直于把手12的平面，如图2所示。
U形把手12也是管状的，其中包括提供能量给直流电动机使哑铃发生强烈振动的电池。在每一把手12的外部用于手握住的位置处设有用于控制直流电动机转速的压力促动开关28。如下文所述，如果这些开关上没有压力，则电动机上没有电压，电压随着压力的提高而提高。而且还设有一个功能开关，当其闭合时无须施加压力给压力促动开关就可以提供全部电压给电动机。
图3是哑铃的剖视图，显示了管状主体10和U形把手12的内部的详细情况。哑铃从直流电动机30的旋转中产生强烈的振动，电动机通过齿轮32减速地连接到固定中心轴36上的大齿轮34上。齿轮32及其旋转轴位于包围电动机30的壳体38内的轴承上，壳体38绕固定的中心轴36旋转。因此，电动机30的旋转使得带有电动机30和齿轮32的壳体38绕固定轴36旋转，使得主体10产生了强烈的偏心振动。
固定轴36刚性地连接在主体10的凹端部16和相对的平端部20之间，并具有允许壳体38转动的轴承40。电动机30通过连接在轴36上以及连接电绝缘环42上的电刷赋于电能，电绝缘环42和轴36同心地连接在一起，它们都和电压源相连。
主体10中的旋转壳体38可以绕轴36旋转，其最大转速约为800rpm。在最大转速时电动机和齿轮产生的噪音非常大。因此，壳体38应用隔音罩44进行隔音，隔音罩44可以和主体10的内壁接触，但必须为壳体38的旋转提供足够的空间。隔音罩44和主体的上内壁之间的空间可以用来安装几个彩色的发光二极管灯18，当带电时其可以闪烁。这个空间还可以用来安装永久磁铁环或实心磁环64，其围绕在凹端部16的平边缘14的下方。如上所述，彩色灯18并没有具体功能，只是用来增加哑铃的吸引力。磁环46用于那些想利用磁场来改善和哑铃凹端部16相贴合的身体部位的血液循环的人。
在隔音罩44和主体10的内底端部20之间的空间中足以安装几个功能开关及电路，例如电极22的脉冲发生器，以及扬声器及其音频电路。
U形把手12是管状的，其每一侧臂的内部都有安装充电电池48的空间。将电池充电器的插头插入把手上的插孔50，就可以根据需要对充电电池进行充电。把手12每一侧的外表面上使用者握住哑铃的位置覆盖了压敏开关28。这两个开关是相同的，每一个均包括一导电外层52和导电内层54，在两层之间设置了软且疏松的高电阻心部56，其电阻随着被压迫而减小。外层52最好涂有塑料涂层，以防止含有盐分的汗液渗到电阻心部56中。因此，如果在层52和54之间没有压力，层间的电阻就形成一个开路。当压力提高时，层间的电阻快速地降低到零，这样便提高了电动机30的电压，并提高了其旋转速度。从把手12到连接器60延伸了六根导线58，可将电池的正负极以及两个压敏开关28的内、外端导电层连接到主体10上。
图4是哑铃的电路图。主体10的多心电缆和导线连接器62相连，而导线连接器62又和电池48的连接器60以及U形把手12的两个压敏开关28相连。导线延伸到安装在主体平端部20上的几个功能开关上。这些开关包括可以双极双掷开关64，其可以使电动机的电压反向，从而改变电动机的方向；双极双掷开关66，其可以改变两个压敏开关的操作，使压敏开关从串联变换到并联以用于单手操作的模式，或者从并联变换回串联以用于双手操作的模式；单极单掷开关68，其可以使两个压敏开关短路，以用于不用手的操作模式；三个单极开关70，72，74，分别用于选择或熄灭或闪烁灯18、导电标签22的脉冲发生器73、扬声器76的声音电路75。所有这些开关均安装在主体10的平端部20上。
哑铃的偏轴电动机产生强烈的离心振动，振动通过哑铃的主体和把手传送到关节和肌肉中。只握住把手可以振动手部的肌肉及关节。用双手拉开或压紧把手可以将振动传到手臂和胸部，转换双极开关66可以允许一只手或两只手来操作装置，从而强化手臂下的肌肉。如果使用者不能施加足够的压力来促动压力促动开关，开关66会处于“不用手”的位置，从而将两个压力促动开关短路。
闭合开关72使脉冲发生器73产生一系列60V、200毫秒的脉冲，以每秒约55个周期的频率传递给导电金属标签22。脉冲不属于危险的电压水平，但可以使站立在放在电路接地端上的导电练习垫上的人产生轻微的肌肉收缩。闭合开关74会接通声音电路，从而从扬声器76中发出已录制好的练习音乐。
权利要求
1.一种健身用电子哑铃，其包括具有第一端部和第二端部的管状主体，所述第一端部具有凹形表面，所述第二端部具有基本上平的表面，并支撑了多个功能开关；位于所述管状主体的轴线上的主轴，所述主轴连接在所述第一和第二端部之间；安装在所述主体内的直流电动机，所述电动机和所述主轴隔开并绕其旋转，所述电动机绕所述轴的旋转使所述哑铃产生强烈的振动；U形的管状把手，可容纳所述直流电动机的电池，所述U形把手的每一臂的端部可枢轴转动地连接在所述主体上；和位于所述把手的每一U形臂上的电动机转速控制元件，所述转速控制元件连接在所述电池和所述电动机之间，并通过压迫所述把手来促动。
2.根据权利要求1所述电子哑铃，其特征在于，所述直流电动机和所述主轴具有齿轮，用于减低所述电动机绕所述轴旋转的转速。
3.根据权利要求2所述电子哑铃，其特征在于，通过用第一电刷擦过安装在所述轴上的电绝缘的导电环以得到电压的第一极性，以及用第二电刷擦过所述轴以得到电压的第二极性，可以让所述直流电动机得到电压。
4.根据权利要求3所述电子哑铃，其特征在于，所述哑铃还包括用于容纳所述电动机和所述齿轮的壳体，所述壳体可以与所述电动机和所述齿轮一起绕所述轴旋转。
5.根据权利要求4所述电子哑铃，其特征在于，所述哑铃还包括位于所述主体内的隔音罩，所述隔音罩不干涉所述壳体的旋转。
6.根据权利要求1所述电子哑铃，其特征在于，位于所述把手的每一U形臂上的所述电动机转速控制元件是一个电阻元件，其在不受压力时具有无限大的电阻，而在受到最大压力时电阻变化为零。
7.根据权利要求6所述电子哑铃，其特征在于，位于每一U形臂上的所述电动机转速控制元件和所述主体连接，并通常是通过所述功能开关进行串联，以便于双手操作。
8.根据权利要求7所述电子哑铃，其特征在于，转换所述功能开关中的第一个开关可以将所述电动机转速控制元件的操作从串联改变成并联，以便于单手操作。
9.根据权利要求8所述电子哑铃，其特征在于，闭合所述功能开关中的第二个开关可以使所述每一臂上的所述速度控制元件短路，以便于不用手的操作。
10.根据权利要求1所述电子哑铃，其特征在于，所述电子哑铃还包括位于所述主体内的一个小型的声频放大器和扬声器，闭合与所述电池相连的所述功能开关，可以使所述扩音器通电。
11.根据权利要求1所述电子哑铃，其特征在于，所述电子哑铃还包括与所述主体外表面上电绝缘的导电电极相连接的脉冲发生器，在闭合与所述电池相连接的功能开关时，所述脉冲发生器可以产生一系列非常窄的带有不会造成伤害电压的脉冲。
12.根据权利要求1所述电子哑铃，其特征在于，所述电子哑铃还包括多个分散在所述主体表面上的发光二极管，当闭合与所述电池相连接的功能开关时，所述发光二极管会发出彩色光。
13.根据权利要求1所述电子哑铃，其特征在于，所述电子哑铃还包括位于所述主体内的永久磁铁环，其围绕着所述主体的所述第一端部的凹表面。
全文摘要
一种包括管状主体(10)及相连的U形把手(12)以便双手使用的健身哑铃。主体包括和固定中心轴(36)通过齿轮(32,34)相配合的直流电动机(30),其可以绕所述轴旋转并产生强烈的振动。在把手中设有电池(48),通过手作用在压力促动开关(28)上,可以使电动机速度从零变化到最大值。主体上的功能开关可以使电动机的转向(64)反向,允许单手操作、双手操作(66)或不用手的操作(68)。功能开关还可以通过内置扬声器(76)提供音乐(74),并产生令人兴奋的脉冲(73)。
文档编号A63B21/072GK1382066SQ00811353
公开日2002年11月27日 申请日期2000年2月15日 优先权日1999年8月9日
发明者余绍炽 申请人:余绍炽