专利名称：运动器材的负荷装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种负荷装置，特别是涉及一种装设于运动器材上的负荷装置背景技术一般运动器材的负荷装置大多是以复数砝码垂吊的方式来制作，使用者在使用运动器材前，预先设定垂吊砝码的数量，使用时就是以拉吊该等固定数量的砝码上下移动作为运动锻炼时的阻力，但是使用砝码作为阻力的运动器材通常十分笨重且体积庞大，使用时会发出噪音。
因此，发展出一种如图1所示以马达的输出扭力作为阻力的负荷装置，该负荷装置包含一壳体11、一伸露于该壳体11外并可供使用者施力驱动旋转的施力索轮12、一控制单元13，及装设于该壳体11内的一阻力单元14与一磁粉离合器15。该控制单元13可受使用者的设定而控制该阻力单元14的输出阻力方向是恒相反该施力索轮12旋转方向，并输出一定电流至该磁粉离合器15调整输出至该施力索轮12上的阻力大小。该阻力单元14的输出扭力是先传送至该磁粉离合器15。该磁粉离合器15受该控制单元13的输出控制电流大小，调整阻力单元14输出的阻力干涉至该施力索轮12上的程度。使用者于使用该运动器材前，在该控制单元13上设定锻炼阻力的大小，就可依据设定的锻炼阻力来进行训练与运动，不需调整砝码，也不会有砝码移动的吵杂声响。
但是，使用者设定锻炼阻力后，所有施力的过程都是同一锻炼阻力，如于肌肉的伸展度不足时，以相同的锻炼阻力运动就容易发生运动伤害。以抬腿为例，使用者设定三十公斤为锻炼阻力，于小腿刚开始由直立踩地向前方上抬时，膝盖是呈弯曲状态，膝关节及踝关节未承受任何受力，此时如立即以三十公斤为锻炼阻力而抬腿时，恐对膝关节与踝关节造成伤害。当小腿抬举接近水平时，肌肉完全伸展，此时小腿可抬举三十五至四十公斤，三十公斤的锻炼阻力又可能稍嫌不足，锻炼效果较差。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种可于运动过程中随着使用者的姿势体态状况而变化锻炼阻力的负荷装置。
本实用新型运动器材的负荷装置，包含一壳体、一伸露于该壳体外并可供使用者施力驱动旋转施力索轮、一阻力单元，及一磁粉离合器。该阻力单元包括一固定于该壳体内并输出一恒相反该施力索轮旋转方向扭力的马达，及一受该马达输出扭力驱动的传动件装设于该壳体内。该磁粉离合器包括一受该阻力单元的传动件连动旋转的阻力套环、一轴装于该阻力套环内且外端可同体旋转地插装于该施力索轮轴心的转轴，及一位于该阻力套环外部的电磁线圈。
其特征在于该运动器材的负荷装置更包含一装设于该壳体上量测该施力索轮旋转角度的角度量测单元，及一控制单元。该控制单元包括一供使用者输入设定值的操控面板、一接收该操控面板的输入设定值与该角度量测单元的输出值并加以运算而随该施力索轮的旋转角度变化输出不同输出值的运算组件，及一随该运算组件输出值变化而输出不同电流的电流控制器，该电流控制器输出不同的电流激发该电磁线圈使该阻力套环与该转轴间产生不同干涉阻力。
本实用新型运动器材的负荷装置借由该控制单元可下载并储存各种运动过程的比例曲线，并依据使用者的设定值推算出各种动作姿势时最佳的锻炼阻力，并以该磁粉离合器将该阻力单元的输出阻力依照控制单元运算出的数值对应地传送至该施力索轮上，可使锻炼的效果最佳，又避免使用者受到运动伤害，所以的确非常实用与进步。
下面通过最佳实施例及附图对本实用新型运动器材的负荷装置进行详细说明，附图中图1是一般运动器材负荷装置的示意方块图。
图2是本实用新型运动器材的负荷装置实施例组装在一多功能运动器材上的侧视图。
图3是该实施例的示意方块图。
图4是该实施例的一阻力单元、一磁粉离合器与一施力索轮的剖面侧视图。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型运动器材的负荷装置3实施例是配合组装在一运动器材2上，所述运动器材2具有多项使用功能，并包括一拉伸单元21、一抬腿单元22、一慢跑单元23，及一将本实用新型负荷装置3的锻炼阻力传递至上述的拉伸、抬腿与慢跑单元21、22、23的传动单元24。该传动单元24具有分别牵引上述拉伸与抬腿单元21、22的一绳索241、复数传动慢跑单元23阻力的皮带242，及复数用来改变该等绳索241与皮带242传输方向的滑轮243。
配合图3、4可见，该负荷装置3包含一壳体4、一伸露于该壳体4外并可供使用者施力驱动旋转的施力索轮51、一装设于该壳体4上以量测该施力索轮51旋转角度的角度量测单元52、一控制单元6，及组装于该壳体4内的一阻力单元7与一磁粉离合器8。
该施力索轮51是供所述传动单元24的一绳索241卷绕，使用者于操作所述拉伸单元21与抬腿单元22时，牵引拉动所述绳索241并借由所述滑轮243改变施力方向，最后卷绕于该施力索轮51上驱动该施力索轮51旋转。而使用跑步单元时，是以皮带242带动施力索轮51旋转。该施力索轮51的一侧面上具有有复数等间隔辐射状并径向延伸且贯穿至另一侧面以供该角度量测单元52量取角度的计数槽511。
该角度量测单元52是以光学计数方式来感应该施力索轮的计数槽通过数量，以得知该施力索轮51转动的角度，借此知悉使用者目前的姿势与肌肉伸展程度。以抬腿单元22为例，假设将小腿由垂直踩地的姿势抬举至水平的姿势可驱动该施力索轮51旋转半圈约180度，而施力索轮51上是每隔10度刻一计数槽511，当该角度量测单元52计数至18时就可得知小腿已抬平至水平状态。市面上量测旋转角度的器材种类繁多，因此实施上不以上述的方式为限。
该控制单元6包括一供使用者输入设定值的操控面板61、一接收该操控面板61的输入设定值与该角度量测单元52的输出值并加以运算而随该施力索轮51的旋转角度变化输出不同输出值的运算组件62、一转换讯号型式的数位类比转换器63、一随该运算组件62输出值的变化而输出不同电流的电流控制器64，及一控制该阻力单元7的输出阻力方向的动力驱动器65。该操控面板61可设置于所述抬腿与拉伸单元21的前侧或所述慢跑单元23前侧，让使用者方便操控与监看锻炼阻力值，因此其数量不以一为限。
该操控面板61可输入设定所述运动器材2的使用单元种类，及锻炼阻力的数值。该运算组件62是一微处理机，可储存所述抬腿，拉伸与跑步等不同单元的比例曲线，并接收该操控面板61输出的运动种类与锻炼阻力值，再比照储存于内的比例曲线，计算出不同姿势状态时的锻炼阻力值，再依据该角度量测单元52量测到的施力索轮51的转动角度值变化，输出不同的锻炼阻力值至该数位类比转换器63，该输出的锻炼阻力值是一数位讯号，经由该数位类比转换器63转换为一类别讯号，再传送至该电流控制器64输出不同电流至该磁粉离合器8。以抬腿为例，假设使用者设定三十公斤为锻炼阻力，于小腿刚开始由直立踩地向前方上抬时，膝盖是呈弯曲状态，膝关节及踝关节未承受任何受力，此时控制单元6将以抬腿的比例曲线作依据，以三十公斤的20％作为锻炼阻力，并随着小腿抬举的高度越高渐渐提升百分比。当小腿抬举接近水平时，肌肉完全伸展时，此时百分比可提升至120％，大约三十六公斤，使运动的锻炼效果达到最佳化又可避免运动伤害的发生。以上数据只为举例说明功效，各种运动单元的锻炼阻力最佳比例曲线可由人体工学的相关原理计算得知，且非本实用新型的特征，在此不再详细说明，实施上也不以上述的数据为限。该运算组件62于输出当时的锻炼阻力值时，也可传送该数值至该操控面板61作相应显示以供使用者监看。
该运算组件62另一功能是依据所述拉伸，抬腿与跑步等不同单元的比例曲线再配合该角度量测单元52输出值，适时的输出指令至该动力驱动器65，以驱动该阻力单元改变输出阻力的方向。如当使用者是使用该抬腿与拉伸单元21时，该施力索轮51是反复的正、逆旋转，所以该运算组件62需适时地输出指令改变该阻力单元7的输出阻力方向，使阻力恒相反于该施力索轮51的转动方向。该运算组件62也可与一外部的电脑620连线，下载不同功能的运动比例曲线，使所述运动器材2可作为训练不同部位肌肉或其它不同功能的机型。
该阻力单元7固定于该壳体4内，包括一受该动力驱动器65驱动而输出一恒相反于该施力索轮51旋转方向扭力的马达72，及一受该马达72输出扭力驱动的传动件73。该传动件73具有分别装置于该马达72上与该磁粉离合器8上的第一皮带轮731与第二皮带轮732，及一圈套于该第一、第二皮带轮731、732上的皮带733。该马达72依据使用者的训练过程，适时提供相反方向的阻力，借由该第一、第二皮带轮731、732与该皮带733将阻力传送至该磁粉离合器8上。该传动件73于一般的机械结构中常见，且传动扭力的方法众多，因此实施上不以上述的型式为限。
该磁粉离合器8装设于该壳体4内，包括一中空的基座80、一可连动旋转地容置于该基座80内且外端固结于该传动件73的第二皮带轮732上的阻力套环81、一内端轴装于该阻力套环81内且外端可同体旋转地插装于该施力索轮51轴心的转轴82、一固定于该基座80上并位于该阻力套环81外部且接引该控制单元6的电流控制器64输出电流的电磁线圈83，及定量的磁粉84。
该阻力套环81具有一轴装于该转轴82的轴孔811，及一由该轴孔811的内周面径向往外延伸以容置该磁粉84的环状磁粉槽812。相对的该转轴82外周面上具有一径向往外延伸并可于该磁粉槽812内滑动的盘状离合片821。该电磁线圈83正对应于该阻力套环81的磁粉槽812外部，当该控制单元6的电流控制器64无输出电流时，该碳粉是松散地散布于该碳粉槽内，该离合片821可毫无干涉阻力地于该磁粉槽812内移动。当该电流控制器64输出电流至该电磁线圈83而使其激磁时，促使该磁粉84固结于该磁粉槽812内并使该离合片821被固结的磁粉84夹阻于该磁粉槽812内，致使该阻力套环81与该转轴82间产生一干涉阻力，而电流越大该干涉阻力越大。由此可知，该磁粉离合器8可将该阻力单元7的输出阻力传送至该施力索轮51上。该磁粉离合器8非本实用新型的特征构造，其详细构造在此不再多作说明。
借此，该控制单元6可依照使用者的设定值与人体工学的比例曲线推算出使用者各种训练过程中最佳的锻炼阻力，并借由该控制单元6的输出电流大小调整阻力单元7传送至该施力索轮51的输出阻力大小。可使锻炼的效果最佳，又避免使用者受到运动伤害。
权利要求1.一种运动器材的负荷装置，包含一壳体；一施力索轮，伸露于该壳体外，并可供使用者施力驱动旋转；一阻力单元，包括一固定于该壳体内并输出一恒相反该施力索轮旋转方向扭力的马达，及一受该马达输出扭力驱动的传动件；及一磁粉离合器，装设于该壳体内，包括一受该阻力单元的传动件连动旋转的阻力套环、一轴装于该阻力套环内且外端可同体旋转地插装于该施力索轮轴心的转轴，及一位于该阻力套环外部的电磁线圈；其特征在于该运动器材的负荷装置更包含一角度量测单元，装设于该壳体上，量测该施力索轮的旋转角度；一控制单元，包括一供使用者输入设定值的操控面板、一接收该操控面板的输入设定值与该角度量测单元的输出值并加以运算而随该施力索轮的旋转角度变化输出不同输出值的运算组件，及一随该运算组件输出值的变化而输出不同电流的电流控制器，该电流控制器输出不同的电流激发该电磁线圈使该阻力套环与该转轴间产生不同干涉阻力。
2.如权利要求1所述运动器材的负荷装置，其特征在于该施力索轮的一侧面上具有复数等间隔辐射状并径向延伸且贯穿至另一侧面的计数槽，该角度量测单元是以光学计数来感应该施力索轮的计数槽通过数量以换算该施力索轮转动的角度。
3.如权利要求1所述运动器材的负荷装置，其特征在于该控制单元更包括一组装于该运算组件与该电流控制器间，将该运算组件的数位输出讯号转换成类比讯号并输出至该电流控制器的数位类别转换器。
4.如权利要求1所述运动器材的负荷装置，其特征在于该控制单元更包括一受该运算组件控制该阻力单元的输出阻力方向恒相反于该施力索轮旋转方向的动力驱动器。
5.如权利要求1所述运动器材的负荷装置，其特征在于该磁粉离合器更包括定量的磁粉，该阻力套环具有一轴装于该转轴的轴孔，及一由该轴孔的内周面径向往外延伸以容置该磁粉的环状磁粉槽，该转轴的外周面上具有一径向往外延伸并可于该磁粉槽内滑动的盘状离合片，该电磁线圈受该控制单元输出的电流激磁时，促使该磁粉固结于该磁粉槽内并使该离合片被固结的磁粉夹阻于该磁粉槽内，致使该阻力套环与该转轴间产生一干涉阻力。
专利摘要本实用新型公开了一种运动器材的负荷装置包含一供使用者施力驱动旋转的施力索轮、一量测施力索轮旋转角度的角度量测单元、一可供使用者输入设定值并与角度量测单元的输出值共同加以运算而随该施力索轮的旋转角度变化输出一变化控制电流的控制单元、一输出恒相反该施力索轮旋转方向扭力的阻力单元，及一受控制电流的控制而将阻力元件的输出阻力依控制电流的大小传送不同的锻炼阻力至施力索轮上，使用者于运动过程中随着姿势改变而有最佳的锻炼阻力。
文档编号A63B24/00GK2681776SQ20042000298
公开日2005年3月2日 申请日期2004年2月26日 优先权日2004年2月26日
发明者梁信隆, 李秉儒 申请人:梁修舜, 林淑兰