恒阻力气动箱的制作方法

本实用新型总体上涉及健身器材领域，具体而言涉及一种恒阻力气动箱。
背景技术：
：随着健康知识的普及和大众生活水平的提高，人们越来越关注自身健康。健身作为一种保持健康的途径日益受到大众青睐。抗阻训练是为了提高心肺功能、塑造体形或执行专业体能训练所采用的一种常见健身训练。常规的抗阻训练器材一般通过更换或添加铃片或选择片来改变阻力。然而，这些器材的阻力会随着训练者的运动而发生变化。例如，在做向心运动(此时肌肉收缩)时，阻力经常会因为选择片自身惯性的作用而变小。这种阻力变化在训练时是有害的，它不仅会影响训练效果，还可能对关节和结缔组织造成冲击伤害。技术实现要素：本实用新型的任务是提供一种恒阻力气动箱，通过所述恒阻力气动箱，可以在训练者运动期间保持阻力恒定，从而实现更好的训练效果并避免冲击损害。根据本实用新型，前述任务通过一种恒阻力气动箱来解决，该恒阻力气动箱包括：气缸，其包括活塞和活塞杆，其中所述气缸被固定为使得其能够在其长度方向所在的平面内转动一定角度，并且所述活塞杆的一端与活塞连接，另一端与偏心轮连接；储气罐，其用于储存压缩气体并且与气缸连接以向气缸供应压缩气体；两个导轨，其用于引导偏心轮；牵引绳，其用于将用户的拉力传递到偏心轮上；以及偏心轮，其在背向气缸的侧被牵引绳缠绕并且所述偏心轮布置在两个导轨之间，使得所述偏心轮能够在牵引绳的拉动下在所述两个导轨中滑动，其中活塞杆连接在偏心轮的非中心处，使得活塞杆在偏心轮的滑动过程中与牵引绳之间的角度不为零。在此应当指出，本实用新型中的“偏心轮”应当被理解为一种圆形构件，其与活塞杆的连接点未处于偏心轮的中心处，因此所述偏心轮本身可以是普通圆形构件，而不必一定具备偏心孔。根据本实用新型的恒阻力气动箱至少具有如下优点：(1)在训练者运动期间实现基本恒定的阻力，其基于发明人的如下独特洞察，当训练者执行训练并拉动牵引绳使活塞杆正向运动时，所述牵引绳将带动偏心轮转动，随着偏心轮的转动，连接在偏心轮的非中心处的活塞杆不再保持平行于牵引绳，而是与牵引绳之间的角度逐渐变大而不为零，此时，主力、即气缸阻力在牵引绳方向的分力、即输出到牵引绳方向的阻力逐渐变小，与此同时，气缸中的压缩空气随着体积被压缩而呈现越来越大的气压，故气缸阻力会变大，因此气缸阻力的增大与气缸阻力在牵引绳方向上的分力的减小相互抵消(即气缸阻力乘以活塞杆与牵引绳之间的夹角的余弦，其乘积基本恒定)，使得最终传递到牵引绳上的阻力、即恒阻力气动箱的输出阻力保持基本恒定，同理，反之当活塞杆反向运动或向初始位置回复时(例如用户做放松运动使牵引绳回复时)，该角度逐渐变小，这时，由于气缸阻力此时也在变小，因此输出阻力仍然保持不变；(2)根据本实用新型的恒阻力气动箱结构简单，而且补偿精度较高，因为通过精确确定活塞杆与偏心轮的连接点同偏心轮中心之间的距离，可以精确地确定活塞杆在训练者运动过程中与牵引绳之间的角度变化曲线，从而精确确定分力因子(即活塞杆与牵引绳之间的夹角的余弦)的变化曲线，进而精确地补偿气缸阻力的变化，最终实现恒定的输出阻力。在本实用新型的一个扩展方案中规定，在所述偏心轮的周界上设置有凹槽以供容纳牵引绳。通过该扩展方案，可以基本防止牵引绳从偏心轮中滑出，从而保证正常的传动作用。在本实用新型的另一扩展方案中规定，该恒阻力气动箱还包括一个或多个定滑轮，所述定滑轮被牵引绳穿过，其中通过所述定滑轮来改变牵引绳的牵引方向。通过该扩展方案，可以方便地改变牵引绳的牵引方向(例如以便牵引绳水平地从恒阻力气动箱中引出，以供训练者拉动)，同时还可以将牵引绳保持得尽量贴近导轨。在本实用新型的一个优选方案中规定，所述储气罐具有进排气口以供添加和排出压缩气体，并且所述恒阻力气动箱还包括气泵，所述气泵与进排气口连通以用于向储气罐中添加压缩气体或排出压缩气体，其中通过添加和排出压缩气体来设置恒阻力气动箱的输出阻力。通过该优选方案，可以精确地实现储气罐的充排气体，从而实现对恒阻力气动箱的输出阻力的精确调节。例如，通过控制充排压缩气体的量，可以实现精确到0.1kg的输出阻力调节。在本实用新型的另一优选方案中规定，活塞杆通过可调连接部与偏心轮连接，其中所述可调连接部与偏心轮的中心的距离能够根据压缩气体在活塞移动过程中的不同压力变化曲线来调整。通过该优选方案，可以调整活塞杆与偏心轮的连接点同偏心轮中心的距离，从而补偿压缩气体的不同压力变化曲线，即通过调整偏心轮的偏心程度来补偿不同的气体压力曲线。这尤其是在压缩气体量的变化(如储气罐加气或放气以后)导致压缩气体压力变化曲线变化时，或者在初始地校准恒阻力气动箱时是有利的。在本实用新型的又一优选方案中规定，偏心轮具有拥有一定长度的凹槽，并且活塞杆的可调连接部以可滑动的方式布置在所述凹槽中，并且所述凹槽具有可伸缩的凸起部，使得在可调连接部能够在所述凸起部伸出的情况下被固定在所述凹槽中的所期望的位置处。通过该优选方案，可以容易地实现可调连接部在凹槽中的自由滑动和牢固固定，从而实现可调连接部与偏心轮的中心的距离的自由调整。在本实用新型的另一优选方案中规定，所述可调连接部通过电机的驱动在凹槽中滑动，并且所述凸起部通过电机的驱动伸出和缩回。通过该优选方案，不仅可以实现可调连接部与偏心轮中心的距离的自动化调整，而且由于是电机驱动，可以实现更加精确的调整，从而实现更精确的阻力补偿。在本实用新型的一个扩展方案中规定，所述恒阻力气动箱被布置为气缸的长度方向所在的平面处于竖直平面，使得在没有用户的拉力作用时，偏心轮在活塞杆推力和自身重力的作用下处于其最低位置。通过该扩展方案，可以实现偏心轮的更容易的复位。在本实用新型的另一扩展方案中规定，所述偏心轮的周界上布置有防滑部，以防止牵引绳打滑。通过该扩展方案，可以防止牵引绳相对于偏心轮打滑。在本实用新型的又一扩展方案中规定，所述防滑部包括防滑橡胶边缘、粗糙部和刻痕部。通过该扩展方案，可以多样化地实现防滑目的。在本实用新型的一个优选方案中规定，恒阻力气动箱还包括：压力传感器，其被配置为测量恒阻力气动箱的输出阻力；以及中央控制器，其被配置为将所述输出阻力与所设定的目标输出阻力相比较以确定是需要通过气泵继续添加压缩气体还是需要排出压缩气体。通过该优选方案，可以精确地实现所期望的目标输出阻力，由此可以执行精确的训练计划。此外，还可以记录所述输出压力，以学习用户的运动模式。在本实用新型的另一优选方案中规定，恒阻力气动箱还包括用户识别模块，其被配置为识别用户的身份并且在识别用户身份以后根据用户训练计划控制恒阻力气动箱的气泵以设置恒阻力气动箱的输出阻力并且通过调节活塞杆的可调连接部在偏心轮的凹槽中的位置来使所述输出阻力恒定。通过该优选方案，可以根据不同用户快速地设置适用于该用户的输出阻力，并且保证该阻力恒定。在本实用新型的一个扩展方案中规定，偏心轮包括与偏心轮中心相距不同距离的多个连接孔，其中活塞杆的连接部能够插入并固定在所述连接孔中。附图说明下面结合附图参考具体实施例来进一步阐述本实用新型。图1示出了根据本实用新型的恒阻力气动箱的示意图；图2示出了根据本实用新型的恒阻力气动箱的偏心轮上的用于调节活塞杆的连接位置的连接孔；以及图3示出了根据本实用新型的恒阻力气动箱的偏心轮上的用于调节活塞杆的连接位置的凹槽。具体实施方式应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。图1示出了根据本实用新型的恒阻力气动箱100的示意图。如图1所示，恒阻力气动箱100包括气缸101。气缸101包括活塞(未示出)和活塞杆104，其中所述气缸100被固定为使得其能够在其长度方向所在的平面内(例如竖直平面)转动一定角度(例如30°、45°或90°)。在图1中，气缸101被示为一端通过转动轴固定在壳体上，使得其可以转动。但是其它旋转固定方式也是可设想的，例如气缸在其中部以可转动的方式被固定在壳体上。活塞杆104的一端与活塞连接，另一端与偏心轮105连接。在图1中活塞杆104通过连接部106与偏心轮105连接。恒阻力气动箱100还包括储气罐103，其用于储存压缩气体并且与气缸101连接以向气缸101供应压缩气体。储气罐103优选地具有进排气口(未示出)以供添加和排出压缩气体，并且所述恒阻力气动箱还可以包括气泵(未示出)，所述气泵与进排气口连通以用于向储气罐中添加压缩气体或排出压缩气体，其中通过添加和排出压缩气体来设置恒阻力气动箱的输出阻力。恒阻力气动箱100还包括两个导轨107和108，其用于引导偏心轮105。恒阻力气动箱100还包括牵引绳102，其用于将用户的拉力传递到偏心轮105上。在本实用新型的范围内，牵引绳102应当广义地理解，其可以包括各种形式的传动条带、例如尼龙绳、链条、金属线等等。恒阻力气动箱100还包括偏心轮105，其在背向气缸101的侧(例如下侧)被牵引绳102缠绕并且所述偏心轮105布置在两个导轨107和108之间，使得所述偏心轮105能够在牵引绳102的拉动下在所述两个导轨107和108中滑动，其中活塞杆104连接在偏心轮105的非中心处，使得活塞杆104在偏心轮105的滑动过程中与牵引绳102之间的角度变大(正向运动)和变小(复位运动)。在图1中，活塞杆104被示为连接在与偏心轮105的中心相距一小段距离之处，但是这仅仅是示例性的，但是在其它实施例中，活塞杆104也可以连接在与偏心轮105的中心相距更远的距离之处。在所述偏心轮102的周界上优选地设置有沟槽以供容纳牵引绳102，以防止牵引绳102从偏心轮105中脱出。偏心轮105优选地还在周界上设置有防滑部、例如橡胶边缘、粗糙部和刻痕部以防止牵引绳102相对于偏心轮105打滑。偏心轮105可以具备用于调节连接部106的连接位置的装置，例如多个连接孔(参见图2)或者凹槽(参见图3)。通过调节连接部106的连接位置，可以调整偏心轮的偏心度，从而调整偏心轮105对气缸101的压力的补偿曲线，从而实现对不同气缸压力曲线的补偿能力。在此应当指出，本实用新型中的“偏心轮”应当被理解为一种圆形构件，其与活塞杆的连接点未处于偏心轮的中心处，因此所述偏心轮本身可以是普通圆形构件，而不必一定具备偏心孔。恒阻力气动箱100可选地包括定滑轮109，所述定滑轮109被牵引绳102穿过，其中通过所述定滑轮来改变牵引绳102的牵引方向，例如以便牵引绳水平地从恒阻力气动箱中引出，以供训练者拉动，同时还可以将牵引绳102保持得尽量贴近导轨107或108。此外，定滑轮109还可以将牵引绳102上的阻力传递到定滑轮109上的两段绳索上，以形成阻力的均匀划分。根据本实用新型的恒阻力气动箱100至少具有如下优点：(1)在训练者运动期间实现基本恒定的阻力，其基于发明人的如下独特洞察，当训练者执行训练并拉动牵引绳102时，所述牵引绳102将带动偏心轮105转动，随着偏心轮105的转动，连接在偏心轮105的非中心处的活塞杆不再保持平行于牵引绳102，而是与牵引绳102之间的角度逐渐变大，此时，主力、即气缸阻力在牵引绳102方向的分力、即输出到牵引绳102方向的阻力逐渐变小，与此同时，气缸101中的压缩空气随着体积被压缩而呈现越来越大的气压，故气缸阻力会变大，因此气缸阻力的增大与气缸阻力在牵引绳102方向上的分力的减小相互抵消(即气缸阻力乘以活塞杆104与牵引绳102之间的夹角的余弦，其乘积基本恒定)，使得最终传递到牵引绳102上的阻力、即恒阻力气动箱的输出阻力保持基本恒定；(2)根据本实用新型的恒阻力气动箱100结构简单，而且补偿精度较高，因为通过精确确定活塞杆104与偏心轮105的连接点同偏心轮105中心之间的距离，可以精确地确定活塞杆104在训练者运动过程中与牵引绳102之间的角度变化曲线，从而精确确定分力因子(即活塞杆104与牵引绳102之间的夹角的余弦)的变化曲线，进而精确地补偿气缸阻力的变化，最终实现恒定的输出阻力。图2示出了根据本实用新型的恒阻力气动箱100的偏心轮105上的用于调节活塞杆104的连接位置的连接孔201。如图2所示，在偏心轮105上布置有与偏心轮的中心相距不同距离的多个连接孔201。活塞杆104的连接部106能够插入并固定在所述连接孔201中。应当指出，尽管在本实施例中，所述连接孔201被示为圆形的，但是在其它实施例中，连接孔201也可以具有其它形状，如方形或矩形形状。通过将活塞杆104的连接部106连接在不同的连接孔201中，可以实现对气缸101的阻力的不同补偿曲线，也就是说，通过将活塞杆104的连接部106连接在不同的连接孔201中，在运动的过程中实现了活塞杆104与牵引绳102之间的角度的不同变化曲线，由此实现对气缸阻力的不同补偿。图3示出了根据本实用新型的恒阻力气动箱100的偏心轮105上的用于调节活塞杆106的连接位置的凹槽301。如图3所示，在偏心轮105上设置有一定长度的凹槽301，该凹槽301的长度可以根据具体需要来设置。活塞杆105的连接部106以可滑动的方式布置在所述凹槽301中。所述凹槽301具有可伸缩的凸起部302，使得在连接部106能够在所述凸起301部伸出的情况下被固定在凹槽301中的所期望的位置处。当所述凸起部302缩回时，连接部106可以在凹槽301内滑动以调节其位置，而当连接部106被滑动到合适的位置以后，凹槽301的凸起部302伸出以便将连接部106卡紧在凹槽301中。连接部106的滑动以及凸起部302的伸出都可以通过电机来驱动，以便实现精确的定位。通过自由调整活塞杆105的连接部106在偏心轮105的凹槽310中的位置，尤其是能够实现如下优点：例如当储气罐103的压缩气体量发生变化(例如用户选择调整训练计划或者改变恒阻力气动箱100的输出阻力，使得气泵对储气罐103进行充气或放气时)，这时，偏心轮的原有偏心度已经不能保证恒阻力气动箱100的输出阻力恒定，而如果此时重新调整活塞杆105的连接部106在偏心轮105的凹槽310中的位置，则可以使恒阻力气动箱100的输出阻力继续保持恒定。这个过程可以自动地实现，例如可以在存储器中存放储气罐初始气压-连接部位置对照表：储气罐在初始位置处的初始气压连接部在凹槽中的位置气压1位置1气压2位置2表1.储气罐初始气压-连接部位置对照表该对照表可以通过测试得出。恒阻力气动箱100的控制器可以根据所述对照表按照储气罐103中的气压来设置活塞杆104的连接部106在偏心轮105的凹槽301中的位置，从而使恒阻力气动箱100的输出阻力保持恒定。另外，该方案也有利于恒阻力气动箱出厂时或出产后校准时的恒阻力调节。虽然本实用新型的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是对本领域技术人员显而易见的是，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本实用新型的范围。所附权利要求书旨在限定本实用新型的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。当前第1页1 2 3