专利名称：重量选择方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及锻炼器材，更具体地涉及用于自由重物如哑铃和杠铃的重量选择方法和装置。
背景技术：
已经开发了多种重量选择方法和装置，以便为锻炼提供可调节的阻力。对于自由重物来说，通常是在横杠的相对端部上安装压重片。在相对先进的系统中，横杠或把柄组件通常安放在压重片的附近，并设有至少一个选择机构来将所需质量连接到横杠上。
在授予Hettick，Jr.的美国专利No.4529198(公开了一种在相对端部处设有重物的杠铃组件，这些重物对齐地保持在各自的存储机构中，并且通过轴向可动的弹簧而选择性地连接到把柄上)；授予Shields的美国专利No.4822034(公开了在相对端部处设有重物的杠铃和哑铃组件，这些重物对齐地保持在架子上，并且通过重物上的锁定件而选择性地连接到把柄上)；授予Shields的美国专利No.5284463(公开了一种在相对端部处设有重物的哑铃组件，这些重物对齐地保持在基座上，并且通过重物上的凸轮驱动销而选择性地连接到把柄上)；授予Olson等人的美国专利No.5637064(公开了一种在相对端部处设有多个互连重物的哑铃组件，这些重物相互间以嵌套关系存放，并且通过U形销而选择性地连接到把柄上)；授予Towley，III等人的美国专利No.5769762(公开了一种在相对端部处设有多个互连重物的哑铃组件，这些重物相互间以嵌套关系存放，并且通过各种机构而选择性地连接到把柄上)；授予Roth等人的美国专利No.5839997(公开了一种在相对端部处设有重物的哑铃组件，这些重物对齐地保持在基座上，并且通过旋转选择杆上的偏心轮而选择性地连接到把柄上)；以及授予Krull的美国专利No.6033350(公开了一种在相对端部处设有重物的哑铃组件，这些重物对齐地保持在基座上，并且通过可沿轴向反向地运动的第一和第二选择杆而选择性地连接到把柄上)中，公开了一些具有专利性的杠铃/哑铃的改进和/或特征的例子。虽然在重量选择的领域中存在有这些及其它的改进，然而仍然存在有改进和继续革新的空间。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种可调节质量的自由重物装置，包括横杠，其具有中间把柄部分、第一端部和相对的第二端部，其中所述横杠限定了纵向轴线；沿着所述横杠的所述第一端部保持轴向对齐的第一压重片和第二压重片；沿着所述横杠的所述第二部分保持轴向对齐的第三压重片和第四压重片，各所述压重片包括轴向延伸的凸台；第一重量选择机构和第二重量选择机构，其中各所述重量选择机构可旋转地安装在所述横杠的相应端部上，所述第一重量选择机构包括至少一个用于所述第一压重片和所述第二压重片的专用钩部，所述第二重量选择机构包括至少一个用于所述第三压重片和所述第四压重片的专用钩部，各所述钩部构造成可基于其相对于所述横杠的方位而与相应的所述凸台接合和脱开，所述第一重量选择机构上的各所述钩部被限制为一起旋转，所述第二重量选择机构上的各所述钩部被限制为一起旋转；以及底座，其构造成可支撑处于安放位置中的所述重物。
根据本发明的另一方面，提供了一种可调节质量的自由重物装置，包括把柄，其具有第一端部和第二端部；在所述把柄的所述第一端部处保持轴向对齐的多个第一重物；在所述把柄的所述第二端部处保持轴向对齐的多个第二重物；底座，其构造成可支撑处于安放位置中的所述第一和第二重物；第一机构，其可旋转地连接在所述把柄的所述第一端部上，用于将所述第一重物选择性地固定在所述把柄上以及保持相邻的所述第一重物之间的间距，其中所述第一装置可从其中只有一个所述第一重物固定在所述把柄上的第一方位旋转到其中另一所述第一重物固定在所述把柄上的第二方位；以及第二机构，其可旋转地连接在所述把柄的所述第二端部上，用于将所述第二重物选择性地固定在所述把柄上以及保持相邻的所述第二重物之间的间距，其中所述第二装置可从其中只有一个所述第二重物固定在所述把柄上的第一方位旋转到其中另一所述第二重物固定在所述把柄上的第二方位。
本发明提供了重量选择机构，其占据了相邻重物之间的空间并可转过一定的方位范围，从而与重物的各种组合交替地接合和脱开。各重量选择机构构造成可与至少两个重物的任意组合相接合。从下述详细描述中可以清楚本发明的许多特征和优点。
参见附图，其中在所有图中相似的标号表示相似的部分和组件，图1是根据本发明原理构造的锻炼哑铃的侧视图；图2是适用于图1所示哑铃的重物底座和多个压重片的局部剖开的侧视图；图3是图2所示重物底座和重物的剖开的端视图；图4是图3所示压重片但无重物底座的端视图；图5是图4所示压重片的侧视图；图6是图4所示压重片的顶视图；图7是图1所示哑铃上的压重接合件的端视图；图8是图7所示压重接合件的侧视图；图9是图7所示压重接合件的另一端视图；图10是图1所示哑铃上的重量指示件的端视图；图11是图10所示重量指示件的侧视图；
图12是图10所示重量指示件的另一端视图；图13是图7所示压重接合件、图10所示重量指示件和两个附加的压重接合件的分解端视图，此时它们处于图1所示哑铃上的第一方位中；图14是图13所示压重接合件和重量指示件的分解视图，此时它们处于图1所示哑铃上的第二方位中；图15是图13所示压重接合件和重量指示件的分解视图，此时它们处于图1所示哑铃上的第三方位中；图16是图13所示压重接合件和重量指示件的分解视图，此时它们处于图1所示哑铃上的第四方位中；图17是图13所示压重接合件和重量指示件的分解视图，此时它们处于图1所示哑铃上的第五方位中；图18是图1所示哑铃上的支架的侧视图；图19是图18所示支架的内侧端视图；图20是图18所示支架的外侧端视图；图21是图18所示支架的顶视图；图22是图1所示哑铃上的横杠的侧视图；图23是图22所示横杠的端视图；图24是图22所示横杠的顶视图；图25是图1所示哑铃上的把柄的侧视图；图26是图25所示把柄的端视图；图27是图1所示哑铃上的紧固件的端视图；图28是根据本发明原理构造的另一锻炼哑铃的侧视图；图29是图28所示哑铃的一端的局部剖开的侧视图；图30是图28所示哑铃上的旋钮的端视图；图31是图30所示旋钮的另一侧视图；图32是图28所示哑铃上的轴的一端的侧视图；图33是图32所示轴的端视图；
图34是图28所示哑铃上的第一压重接合件的侧视图；图35是图34所示压重接合件的端视图；图36是图28所示哑铃上的第二压重接合件的侧视图；图37是图36所示压重接合件的端视图；图38是图28所示哑铃上的第三压重接合件的侧视图；图39是图38所示压重接合件的端视图；图40是图28所示哑铃上的三个相邻重物的顶视图；图41是图40所示的其中一个重物的端视图；图42是图41所示重物的侧视图；图43是图41所示重物的另一端视图；图44是图40所示重物的局部剖开的顶视图，其靠在根据本发明原理构造出的支座上；图45是图44所示的重物和支座的局部剖开的侧视图；图46是图44所示支座但无重物的端视图；图47是适用于本发明的压重接合件的另一实施例的端视图；图48是图47所示压重接合件的侧视图；和图49是图47所示压重接合件的另一端视图。
具体实施例方式
本发明提供了可便于调节重量阻力以进行锻炼活动的方法和装置。通常来说，本发明允许使用者通过旋转一个或多个重量选择机构以与所需的重物组合形成接合来调节重量阻力。
图1显示了根据本发明原理构造的锻炼哑铃100。哑铃100包括把柄组件110和多个压重片227-229，它们可选择性地连接到把柄组件110上。如图2所示，压重片227-229在不使用时被放在重物底座或支座300上。底座300优选是注塑模制的塑料件，其具有中间部分和处于中间部分的相对端部处的相应的重物存放区域。各重物存放区域由多个侧壁、端壁和隔板形成，它们一起限定了用于重物的分开的向上敞开的槽或隔腔327-329。这些壁和隔板的上角部优选是倒角和/或倒圆的，以便帮助引导压重片227-229就位。另外，各端壁307和309优选形成一定的轮廓或开有槽口(如图3所示)，其原因如下所述。由于压重片227-229的构造方式，因此所示底座300不需要有底壁，但本发明并不限于这种设置。在授予Hettick，Jr.的美国专利No.4529198、授予Shields的美国专利No.4822034、授予Shields的美国专利No.5284463、授予Roth等人的美国专利No.5839997和授予Krull的美国专利No.6033350中公开了一些其它的重物存放装置，所有这些专利通过引用结合于本文中。
图4-6显示了一组压重片227-229本身，然而在此处它们设置成如同由底座300支撑住一样。除了厚度之外，压重片227-229相互间相同。压重片227-229优选由钢制成。对于哑铃100来说，压重片227构造成每片重5磅；压重片228构造成每片重7.5磅；而压重片229构造成每片重10磅。本领域的技术人员可以认识到，可以根据设计的选择来选择不同的重量。在该特定的情况下，所选择的重物被认为是最佳选择，其原因如下所述。
如图4-6所示，各压重片227-229均具有向上敞开的槽207，以及凸起或凸台208，它们设置成紧邻于槽207的下方，并从压重片中垂直地向外突出来。各片227-229的下角部设有缺口，从而提供了相对较窄的下端230以及在其相对两侧上横向延伸且朝向下方的台肩233。这些缺口用于补偿槽207所带来的影响，以便在压重片的质心和几何中心之间保持接近。另外，窄端230构造成可安装在底座300中的相应槽327-329中，而台肩233构造成可安放在底座300的相应侧壁上，这样便消除了设置底壁的需要。这种设置还降低了相对于压重片227-229大小而言的底座300的尺寸。压重片227-229优选具有倒圆的角部，以便消除锐边，并促进压重片227-229到底座330中的插入以及把柄组件110到压重片227-229中的插入。
把柄组件110包括中间把手或把柄120，其本身在图25-26中示出。把柄120优选是挤压出来的塑料件，并且可被描述为圆柱管。把柄120的外部可以是带滚花的、带浮雕的和/或有涂层的，以便于舒适和可靠地握持。该管所限定的外径为1.125英寸，而其所限定的内径为0.75英寸。沿着把柄120的内侧壁设有沟槽或键槽122，键槽122沿着把柄120的长度轴向地延伸(5.5英寸)。
把柄120安装在横杠130上，横杠130本身在图22-24中示出。横杠130优选由钢制成，并可描述为限定了纵向轴线的改进的圆柱形杆。横杠130的中间部分为5.5英寸长，并限定了0.75英寸的外径。换句话说，把柄120构造成可紧密地装配到横杠130的中间部分上。沟槽或键槽132沿着横杠130的中间部分轴向地延伸，该中间部分也是圆柱形的。横杠130中的沟槽132的大小和形状均类似于把柄120中的沟槽122，可将一个销或键(未示出)插入到对齐的沟槽122和132中，以将把柄120键合住而不会相对于横杠130转动。也可采用其它的装置，包括径向延伸的销或螺钉来将把柄120固定在横杠130上。另外，另一种横杠也可以是与把柄制成在一起，形成了一个整体部分。
横杠130的相对端部设有直径上相对的平面134和136。各平面134沿着相应端部的整个长度轴向地延伸(四又八分之五英寸)，各平面136仅从相应的远端向内延伸四分之一英寸。较长平面134中的一个与沟槽132周向地对齐，并可容纳插入在把柄120和横杠130之间的键。另一较长平面134在直径上与该平面相对。
横杠130上的平面134和136构造成可容纳相应支架140的相应端部，在图18-21中显示了其中一个支架140本身。各支架140优选为钢板，其已被弯曲成U形结构，包括中间条部141、具有椭圆形状的内法兰142和具有矩形形状的外法兰145。在装配哑铃100之前，在条部141与各法兰142和145之间所形成的角度优选稍大于90度，其原因如下所述。
大致D形的开口144延伸穿过内法兰142，并构造成可紧密地装配在横杠130的任一端部上(这是因为较长的平面134在直径上相对，并且较短的平面136也在直径上相对)。换句话说，内法兰142可滑动到与横杠130的中间部分的任一端对接。开口146延伸穿过外法兰145，并构造成可紧密地装配在横杠130的任一远端上，并且与端部的其余部分对接。如下所述，在安装相应的外法兰145之前，在横杠130的各端部上安装了重量指示件160和三个压重接合件167-169。开口146由两个直径上相对的圆柱面和两个直径上相对的平面来限定，它们相互配合而一起限定了一个与横杠130的远端轮廓(如图23所示)相似的开口。开口144和146与横杠130一起将支架140键合住，使其不会相对于横杠130转动。在备选方案中可以使用其它的方法，例如焊接或键合。
螺孔138延伸到横杠130的相应远端中以容纳相应的紧固件108，在图27中显示了其中一个紧固件108本身。各紧固件108可描述为螺栓，其具有螺纹轴(未示出)和较大直径的头部。优选在紧固件108的头部中设有工具接受口109，以便于通过扳手或其它适当的工具来将紧固件相对于横杠130拧紧。紧固件108可与横杠130的中间部分协同操作，以防止支架140和/或压重接合件167-169产生轴向运动。法兰142和145的稍微岔开的结构提供了一点弹性垫圈的效果。
各支架140构造成可将压重片227-229保持在与底座300相同的相对位置处。关于这一点，条部141构造成可装入到压重片227-229的槽207中，三对凸部147-149从条部141的相对侧中向外延伸出来。凸部147与内法兰142协同操作，形成了构造成可容纳压重片227的第一压重槽157。凸部148与凸部147协同操作，形成了构造成可容纳压重片228的第二压重槽158。凸部149与凸部148协同操作，形成了构造成可容纳压重片229的第三压重槽159。
如上所述，在横杠130的各端部上安装了重量指示件160和一组三个压重接合件167-169。在图10-12中显示了其中一个重量指示件160本身。各重量指示件160优选是注塑模制的塑料圆盘。圆孔163延伸穿过指示件160的中心，并限定了稍微大于0.75英寸的内径。换句话说，指示件160构造成可旋转地安装在横杠130的各端部上。在指示件160的第一侧面上设有周向隔开的重量标记161。当指示件160正确地定位在横杠130上时，重量标记161设置成可经由内法兰142上的窗口143而一次显示出一个标记。另外，在指示件160的另一即第二侧面上设有周向隔开的狭缝164，以促进指示件160和压重接合件167-169之间的旋转连接，这将在下文中进一步讨论。
图7-9显示了中间那个压重接合件168本身。各压重接合件167-169优选是注塑模制的塑料件，其包括圆盘部分181和垂直伸出的轮毂(其位于压重接合件168上并以标号182表示)。圆盘部分181的大小和形状均类似于指示件160，但厚度为它的两倍。轮毂部分182与圆盘部分181同心地对齐，并构造成可安装到相应压重片227-229的槽207中，且跨过相应压重片227-229的厚度。
圆孔183延伸穿过圆盘部分181和轮毂182，并限定了稍微大于0.75英寸的内径。换句话说，压重接合件167-169构造成可旋转地安装到横杠130的任一端部上。在圆盘部分181的与轮毂182相反的一侧设有周向隔开的狭缝184，以便类似地促进指示件160和压重接合件167-169之间的旋转连接。关于这一点，周向隔开的凸部185从轮毂182的远端上向外伸出。压重接合件168上的凸部185构造成可插入到相邻压重接合件167的狭缝184中。压重接合件167上的类似凸部构造成可插入到重量指示件160的狭缝164中，而压重接合件169上的类似凸部构造成可插入到压重接合件168的狭缝184中。
各压重接合件167-169具有至少一个凸缘部分，其从相应圆盘部分181的径向外部中轴向向外地延伸。在各压重接合件167-169上，该至少一个凸缘部分跨过围绕轮毂设置的多个扇形区域，并在其余扇形区域之间留下了空隙。各轮毂及其凸缘部分共同限定了一个处于它们之间的空间环。该空间环构造成可在将轮毂置于相应压重片227-229的槽207中时容纳相应压重片227-229上的凸台208。换句话说，这种设置可促进压重接合件167-169上的凸缘部分围绕相应压重片227-229上的凸台208的旋转。
压重接合件167-169的各相连组共同形成了一个可旋转的重量选择机构。在哑铃100上，各重量选择机构可选择性地旋转到八个不同的重量接合方位。对于各压重接合件167-169以及指示件160来说，在图13-17中显示了这些可实现的方位中的五个方位。在各连续的方位或扇形区域之间形成了45度角。
在图13中，指示件160上的标志″10″定位成出现在窗口143中，没有一个压重接合件167-169具有处于相应凸台208之下或钩在其上的凸缘部分(处于6点钟位置)。结果，当将把柄组件110从如图2所示的加载底座300上举起来时，所有压重片227-229均留在底座300上。指示件160上的标志″10″正确地表示了空的把柄组件110重10磅。
将指示件160和压重接合件167-169逆时针转动45度，便到达了如图14所示的方位。此时指示件160在窗口143中显示出标志″20″，压重接合件167具有位于相应压重片227下方的凸缘部分。在两个压重接合件167占据该同一方位时，两个5磅片227被锁定在把柄组件110上。指示件160上的标志″20″正确地表示了在将把柄组件110从底座300上举起时，把柄组件110此时重20磅。
图15显示了在下一方位中7.5磅片228形成接合但5磅片227被放下。指示件160上的标志″25″正确地表示了在将把柄组件110从底座300上举起时，把柄组件110此时重25磅。
图16显示了在下一方位中10磅片229形成接合但7.5磅片被放下228。指示件160上的标志″30″正确地表示了在将把柄组件110从底座300上举起时，把柄组件110此时重30磅。
图17显示了在下一方位中5磅片227和7.5磅片228形成接合但10磅片229被放下。指示件160上的标志″35″正确地表示了在将把柄组件110从底座300上举起时，把柄组件110此时重35磅。
在下一方位(未示出)中，5磅片227仍然接合，7.5磅片228被放下，而10磅片229接合。指示件160上的标志″40″正确地表示了在将把柄组件110从底座300上举起时，把柄组件110设定为重40磅。
在下一方位(未示出)中，5磅片227被放下，7.5磅片228接合，而10磅片229仍然接合。指示件160上的标志″45″正确地表示了在将把柄组件110从底座300上举起时，把柄组件110设定为重45磅。
在最后一个方位中，所有的压重片227-229均接合，指示件160上的标志″55″正确地表示了在将把柄组件110从底座300上举起时，把柄组件110设定为重55磅。
如图7-8所示，压重接合件168具有三个周向隔开的凸缘部分186-188和三个周向隔开的间隙(其中一个表示为189)。间隙189跨过50度的角B，凸缘部分187跨过40度的角A。如该例子所示的那样，在各间隙的各侧设置2.5度的附加“游隙”或公差，以降低未被选择的压重片上的凸台208被“卡住”的可能性。
除了与压重片227-229的所需组合相接合之外，各重量选择机构可与相应的支架140协同操作，以保持压重片227-229之间的所需轴向间距。关于这一点，压重接合件168上的轮毂182轴向地伸出而超过凸缘部分186-188达一定的范围，该范围稍稍大于压重片228的厚度。换句话说，压重接合件168上的轮毂182长得足以轴向地跨过凸缘部分186-188和其中一个压重片228。结果，压重片228被可滑动地保持在压重接合件168上的凸缘部分186-188和相邻压重接合件167上的圆盘部分181之间。
压重接合件167大致类似于压重接合件168，然而它们的轮毂更短(这是因为压重片227更薄)，并且它们的凸缘部分以不同的方式设置。压重接合件169也大致类似于压重接合件168。然而，除了具有更长的轮毂(这是因为压重片229更厚)且凸缘部分的设置不同之外，压重接合件169还优选构造成可用作旋钮。结果，压重接合件169具有在轴向上测得的更大的厚度，各支架140上的外法兰145优选构造成有助于进入到相应旋钮169的相对两侧中。外法兰145还可防止旋钮169产生不希望发生的旋转，尤其是在使用者选择将哑铃100的一端放在他/她的大腿上时。
底座300上的外端壁309与内端壁307类似地开有凹口，以便在将哑铃100放在底座300上时提供可接触到旋钮169的额外途径。内端壁307开有凹口，以便容纳相应支架140上的内法兰142。
应当注意的是，重量选择机构可旋转以使压重片227-229相对于把柄组件110锁定和松开，哑铃100优选设有一个或多个可偏压和/或锁定重量选择机构以使其不会相对于把柄组件110产生不希望发生的旋转的机构。在图1所示哑铃100的各端上提供了这样一种设置。特别是，部分球形的凹部119延伸到各旋钮169的外表面中，并处于以45度相互隔开的位置处。在各支架140的外上角部内紧邻于相应旋钮169之上安装了壳体116。在壳体116内优选设有凹口，以避免其在支架140内弯曲而产生潜在的干涉问题。在壳体116内以本领域已知的方式可动地安装了滚珠，其可向下伸出而超出壳体116，并伸入到旋钮169中的对齐凹部119中。在滚珠和支架140上的上方条部141或壳体116的上部之间压紧了螺旋弹簧。作为这种设置的结果，旋钮169趋向于相对把柄组件110而配合或卡入到所需的方位中，需要有达到阈值的扭矩来将旋钮169从任意这些所需的方位中转出来。其它可能的机构包括可偏转到类似凹部中和从中转出来的片簧，或者是必须首先移动以释放旋钮来进行旋转的弹性偏压杆。
在哑铃100上，两个重量选择机构相互间独立地工作。换句话说，哑铃100一端处的压重接合件167-169可转动到如图14所示的方位中，而哑铃100另一端处的压重接合件167-169可保留在如图13所示的方位中。结果，相对端处的重量指示件160将分别显示出标志″20″和″10″，这便正确地提示出，当将把柄组件110从底座300上举起时，把柄组件110将重15磅(10磅和20磅的平均值)。该设置的一项优点是，可以选择七种额外的重量。换句话说，哑铃100提供了八种不同的均等分布的重量，以及使哑铃100的一端比另一端更重一些的七种额外的重量。对于某些人发现这种不平衡是不舒适的情况来说，他们可通过将其手上的更强壮的拇指侧放在更重的一端和/或将其握持调节成朝向更重的一端来减轻这一影响。无论如何，本发明的一项优点是，只需要更少的压重片来提供较多数量的有效哑铃重量。
哑铃100的另一项优点是，其使用了分别重5磅、7.5磅和10磅的压重片227-229。虽然本发明并不限于这一方面，然而这一特殊的组合可以在可得到的重量范围以及可得重量之间的调节量之间得到似乎理想的折衷。另一选择是使用分别重2.5磅、5磅和10磅的压重片。与10磅重的把柄组件一起，这一组合将提供10到45磅的范围，并且具有平衡的5磅增量(假定压重接合件上的凸缘部分重新设置成可提供重量的适当连续选择)。换句话说，这种选择大致提供了相同大小的调节增量，但其最大重量比哑铃100轻10磅。另一选择是使用分别重5磅、10磅和15磅的压重片。与10磅重的把柄组件一起，这一组合将提供10到70磅的范围，并且具有平衡的10磅增量(同样假定压重接合件上的凸缘部分重新设置成可提供重量的适当连续选择)。换句话说，这种选择提供了更大的最大重量，但其调节增量是哑铃100的大致两倍。
在不脱离本发明范围的前提下，可以对哑铃100的许多细节进行改进或修改。其中，可采用不同的重量、压重片数量和/或零件尺寸来代替上文所介绍的。这种灵活性延伸到可得重量选择方位的数量，和/或选择少于所有可能组合的重物。例如，重量选择机构可重新构造成可在哑铃各端处选择4个压重片的10种组合，使得可在可得重量范围的下端提供较小的增量，同时提供较大的最大重量。下表显示了包括有10种可得的平衡重量的一个可能的例子。
在下文中将给出另一表格来表示另一所需的重量组合。在该特定实施例中，把柄组件构造成重5磅；最靠近把柄的片各重6.25磅；中间重物各重2.5磅；最外侧的重物各重1.25磅。通过将一个重量选择机构设置成只能选择最重的重物，而另一重量选择机构设置成只能选择两个轻一些的重物(见表中的“对开(split)”)，就可以实现15磅的有效哑铃重量，所选重物为相对良好地平衡，这是因为所选重物和把柄中心之间的相对距离趋向于产生抵销用的力臂。换句话说，重物的这种特殊设置可被认为是有利的，这是因为它提供了9种“基本上平衡的”重量，并且从市场前景来看有助于达到所需的重量范围。
设计的灵活性还存在于其它各个方面中，包括用于指示所选重量的标记的位置，和/或这种标记的提供方式。另外，备选实施例可构造成能在不同的位置处容纳旋钮或其它旋转辅助件，包括将其设置为刚超出把柄的各端，这与完全处于哑铃远端内的情况相反。备选实施例还可包括被重新构造的压重接合件，其例如具有第一和第二凸缘部分，它们沿相反的方向轴向地延伸，以便与相应压重接合件的相对侧上的相应的第一和第二重物选择性地接合。
本发明的一些可能的变型体现为图28中的锻炼哑铃500。该哑铃500具有构造用于握持的中间把柄510，以及处于相对端处的重物壳体520，其构造成可容纳相应的压重片530，540和550。在不使用时，压重片530，540和550放在图44-46中的底座或支座600上。
把柄510为圆柱管，其优选由钢制成。把柄510具有纵向轴线和固定在相应壳体520上的相对端部(通过焊接或其它适当的方式)。各壳体520包括内端壁522、外端壁526、顶壁528和相对的侧壁529，它们一起形成了一个向下敞开的隔腔。图28显示了整体模制的壳体520，图29显示了壳体520′，其具有相同的大小和结构，但却是由三个单独的部分组成的。在任一情况下，可设置从顶壁528中向下延伸的隔块，其占据了压重片530，540和550之间的轴向空间。在各端壁522和526的直径上相对的内侧面上设有轴向偏置的台肩524，其与相应的重物530和550接合，并限定了处于重物530和550与相应端壁522和526之间的中间间隙。台肩524设置成处于壁522和526的外边缘的横向内侧。
重量选择机构560相对于把柄510和/或壳体520可旋转地安装。重量选择机构560包括轴561和安装在轴561上的两组压重接合件或压重支撑件570，580和590。轴561包括具有圆形轮廓的中间部分562以及具有大致D形轮廓的相对端部563(沿着另一圆形轮廓延伸的平面)。中间部分562延伸穿过把柄510以及各壳体520的内端壁522。各端部563延伸穿过相应的壳体520以及相应的外端壁526。
在图34-35中显示了最内侧的压重支撑件570本身。支撑件570包括轴向延伸的轮毂578、径向延伸的轮缘576以及轴向延伸的凸缘573。支撑件570优选是注塑模制的塑料件，轮缘576可以整体式地连接在凸缘573和轮毂578之间。开口579延伸穿过轮毂578和轮缘576，并构造成可紧密地装配在轴561的一端563上。凸缘573包括一个连续的区段或钩部，其优选延伸穿过167.5度的弧。凸缘573跨过图35中的扇形区域Z，但未跨过扇形区域A。
在图36-37中显示了中间压重支撑件580本身。支撑件580包括轴向延伸的轮毂588、径向延伸的轮缘586和轴向延伸的凸缘584。支撑件580优选是注塑模制的塑料件，轮缘586可以整体式地连接在凸缘583和轮毂588之间。开口589延伸穿过轮毂588和轮缘586，并构造成可紧密地装配在轴561的一端563上。凸缘583包括两个直径上相对的区段或钩部，它们优选各自延伸穿过77.5度的弧。其中一个区段跨过图37中的扇形区域Z，但这些区段均未跨过扇形区域A。
在图48-49中显示了最外侧的压重支撑件590本身。支撑件590包括轴向延伸的轮毂598、径向延伸的轮缘596和轴向延伸的凸缘594。支撑件590优选是注塑模制的塑料件，轮缘596可以整体式地连接在凸缘593和轮毂598之间。开口599延伸穿过轮毂598和轮缘596，并构造成可紧密地装配在轴561的一端563上。凸缘593包括四个周向隔开的区段或钩部，它们优选各自延伸穿过32.5度的弧。其中一个区段跨过图39中的扇形区域Z，但这些区段均未跨过扇形区域A。
紧固件固定在轴561的一端563上，正好超过相应壳体520的相邻的外端壁526，旋钮565固定在轴561的另一端563上，正好超过另一壳体520的外端壁526。如图30-31所示，旋钮565包括构造成供握持用的较大直径的轮缘566、靠在外端壁526上的中间部分567，以及延伸穿过外端壁526的较小直径的轮毂568。在轮毂568中设有凹腔506，其用于容纳紧固件的沉头。旋钮565以及各组支撑件570，580和590均被限制为只可与轴560一起相对于壳体520和把柄510旋转。换句话说，与哑铃100不同，哑铃500具有被限制为只能一起相对于把柄510旋转的第一和第二重量选择机构。
在图40-43中详细地显示了压重片530，540和550。虽然两个片540和550显示为具有相同的厚度，然而片550的重量是片540的一半。片550可由不同密度的材料制成，和/或被“挖空中心”以实现与片540不同的质量。片530构造成使其重量是片540的两倍。图41和43所示的片550的端视图也表示了片540和530的端视图。
各片550(以及片540和530)的各侧可描述为较薄的中间部分551和较厚的相对侧部552。侧部552与壳体520的相应端壁522或526上的相邻的对应部分和/或台肩524邻接。中间部分551可与相邻的中间部分和/或端壁522或526共同限定了处于侧部552和台肩524之间的间隙545。间隙545构造成可容纳相应压重接合件570，580和590。图41显示了压重接合件590，580和570如何与压重片550，540和530轴向地对齐。
狭长槽556向下延伸到各个压重片550，540和530中，并构造成可容纳相应支撑件590，580或570中的轴向轮毂598，588或578。在紧邻于槽556的下方处，凸台或凸起559从片550(以及各个片540和530)的中间部分551中轴向向外伸出。凸起559正好处于支撑件590上的轴向延伸的凸缘595所经过的路径A-Z内。与哑铃100一样，当凸缘595的一部分处于凸起559的下方时，片550被“钩住”或限制为只能与把柄510一起向上运动。
侧部552的上端终止于相应的横向延伸部分553中，这些横向延伸部分553相互间远离地延伸。横向部分553的厚度与侧部552相同。侧部552的下端554是倾斜的或呈锥形的。较薄的三角形肋555在相应的横向部分553和相应的侧部552之间延伸。肋555构造成可安装到底座600的相对槽625中，而横向部分553设计成可安放在凸架603上。片540和530上的类似肋555构造成可安装到底座600的相应槽624和623中。沟槽623-625被相对的倾斜壁所限定，这些壁共同使片530，540和550相对于底座600对中。在底座600中设置了额外的沟槽622和626，以便分别容纳端壁522和526。沟槽626由外侧壁所限定，这些壁从底座600的中部向上并延伸出去。
底座600具有底部610，其构造成可放在一个平面如桌面或地板上。相对的端部601和602从底部610中向上延伸。除了外壁之外，内壁604从底部610中向上延伸，并处于相应壳体520的相对端壁522之间。狭长槽606向下延伸到内壁604中，以便容纳把柄510。当片530，540和550悬挂在底座600中时，槽606与槽556对齐。
与哑铃100一样，重量选择机构560设计用于可以45度的增量旋转，然而如上所述，本发明在此方面并不受到严格的限制。同样，例如可在壳体520和旋钮565或重量选择机构的轴561之间连接滚珠掣子或其它偏压系统，以便偏压重量选择机构560以使其进入到所需的方位并保持在其中。
凸缘573，584和595构造成可为凸起559提供较宽的停靠处或增大的间隙范围。特别是，当任意给定片530，540或550未接合时，相应的凸缘573，584或595处于凸起559的边界之外至少6度。对于支撑件590来说，例如，各凸缘的区段595跨过了32.5度的弧。
压重支撑件570，580和590以及压重片530，540和550的结构应当使得片530，540和550的任意组合可固定在把柄510上，以便从底座600中提起来。关于这一点，当支撑件570，580和590如图35，37和39所示地占据了相应的方位时，片530接合而片540和550未接合。当支撑件570，580和590旋转180度时，扇形区域A处于片530，540和550上的凸起559之下，此时没有一个压重片固定在把柄510上。当支撑件570，580和590转动到扇形区域Z处于凸起559之下时，所有压重片530，540和550均接合。
在把柄510和壳体520设计成共重10磅且压重片530，540和550分别重10磅、5磅和2.5磅时，下表显示了如何通过重量选择机构560的方位来选择不同的重量。
与哑铃100一样，哑铃500要求在各端仅设置三个单独的重物，以提供8种不同的平衡哑铃负重。与哑铃100不同，可以通过转动一个旋钮来平衡地调节哑铃500的有效重量。虽然一个重量选择机构560无法调节额外的不平衡重量，然而通过选择性地增加重量是片590的一半的相对端部处的“半重重物”，可得哑铃负重的数量就可以加倍。例如，可通过钩-环紧固件或弹簧夹来将这种半重重物连接到内端壁522上。
如上针对哑铃100所述，在不脱离本发明范围的前提下，可对哑铃500的若干细节进行改进。其中，针对哑铃100所述的许多特征和变更可适用于哑铃500，反之亦然。在图47-49中显示了另一实施例的压重接合件770的另一种可能的改进。
与哑铃100和500上的压重接合件类似，压重接合件770包括径向延伸的圆盘部分771、轴向延伸的轮毂部分772和至少一个轴向延伸的凸缘部分778。如图49所示，可在凸缘部分778中设置小的开口，以改善这一部分的强度-质量比。圆柱形孔773延伸穿过轮毂部分772和圆盘部分771，以促进压重接合件770在圆柱形轴上的旋转安装。另外，沟槽或键槽774可与孔773一起促进将压重接合件770键合在圆柱形轴上(在另一实施例中)。在压重接合件770的圆盘部分771中整体式地形成了周向隔开的片簧777。如图48所示，各片簧777的中间部分沿着与轮毂部分772相反的方向轴向地延伸超过圆盘部分771。这些片簧777的目的是“占据”或跨过圆盘部分771和压重片之间的由制造工艺中的公差所引起的任意间隙，和/或在相邻的压重片上施加夹紧力。无论如何，片簧777必须构造成使得任何相关的夹紧力和/或摩擦力都不会导致“未被选择的”压重片与把柄组件一起从底座上被提起。
本发明还可被描述为提供可调节的质量以为锻炼活动提供阻力的方法。已结合上述实施例介绍了许多这种方法。出于实用的原因，上述描述和附图必须被限制为本发明的许多可构思出来的实施例和应用中的一部分些。在阅读了本公开之后，本领域的技术人员可以清楚其它的实施例、改进和/或变更。另外，本领域的技术人员可以认识到，各种方法和/或实施例的方面和/或特征可以通过许多方式混合和匹配起来，从而实现本发明的其它的变更。鉴于上述，本发明的范围仅由所附权利要求的范围来限定。
权利要求
1.一种可调节质量的自由重物装置，包括横杠，其具有中间把柄部分、第一端部和相对的第二端部，其中所述横杠限定了纵向轴线；沿着所述横杠的所述第一端部保持轴向对齐的第一压重片和第二压重片；沿着所述横杠的所述第二部分保持轴向对齐的第三压重片和第四压重片，各所述压重片包括轴向延伸的凸台；第一重量选择机构和第二重量选择机构，其中各所述重量选择机构可旋转地安装在所述横杠的相应端部上，所述第一重量选择机构包括至少一个用于所述第一压重片和所述第二压重片的专用钩部，所述第二重量选择机构包括至少一个用于所述第三压重片和所述第四压重片的专用钩部，各所述钩部构造成可基于其相对于所述横杠的方位而与相应的所述凸台接合和脱开，所述第一重量选择机构上的各所述钩部被限制为一起旋转，所述第二重量选择机构上的各所述钩部被限制为一起旋转；和底座，其构造成可支撑处于安放位置中的所述重物。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述横杠的所述第一端部上固定了第一支架，在所述横杠的所述第二端部上固定了第二支架，各所述支架限制了相应重量选择机构的远端。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述横杠的所述第一端部上固定了第一支架，在所述横杠的所述第二端部上固定了第二支架，各所述支架具有U形结构，其具有与所述横杠相连的相对远端，以及跨过相应的重量选择机构的中间部分。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述横杠的所述第一端部上固定了第一支架，在所述横杠的所述第二端部上固定了第二支架，各所述支架具有U形结构，其具有与所述横杠相连的相对远端，以及设于所述远端之间的相应重量选择机构。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，各所述压重片具有下端，其构造成可安装到所述底座的相应槽中，还具有横向延伸的台肩，其构造成可安放在所述底座的相对侧壁上。
6.一种可调节质量的自由重物装置，包括把柄，其具有第一端部和第二端部；在所述把柄的所述第一端部处保持轴向对齐的多个第一重物；在所述把柄的所述第二端部处保持轴向对齐的多个第二重物；底座，其构造成可支撑处于安放位置中的所述第一和第二重物；和第一机构，其可旋转地连接在所述把柄的所述第一端部上，用于将所述第一重物选择性地固定在所述把柄上以及保持相邻的所述第一重物之间的间距，其中所述第一装置可从其中只有一个所述第一重物固定在所述把柄上的第一方位旋转到其中另一所述第一重物固定在所述把柄上的第二方位；和第二机构，其可旋转地连接在所述把柄的所述第二端部上，用于将所述第二重物选择性地固定在所述把柄上以及保持相邻的所述第二重物之间的间距，其中所述第二装置可从其中只有一个所述第二重物固定在所述把柄上的第一方位旋转到其中另一所述第二重物固定在所述把柄上的第二方位。
全文摘要
锻炼哑铃(100)具有至少一个重量选择机构(160)，其可旋转以便与把柄(120)的相对端部处的重物(227－229)的各种组合相接合。在第一实施例中，第一和第二重量选择机构(160)可旋转地安装在横杠(120)的相对端部处，从而可相对于把柄(120)独立地旋转。在第二实施例中，第一和第二重量选择机构(560)键合在共有横杠(510)上，并且可一起相对于把柄(510)旋转。
文档编号A63B21/075GK1990068SQ200710007778
公开日2007年7月4日 申请日期2003年4月15日 优先权日2002年4月18日
发明者A·克鲁尔 马克 申请人:鹦鹉螺公司