一种膝-肩-前臂旋转肌群力量训练器械

1.本发明涉及体育健身器材技术领域，具体涉及一种膝-肩-前臂旋转肌群力量训练器械。


背景技术：

2.力量素质是人体维持运动最基本的身体素质，同时也是速度、耐力、灵敏等其他身体素质的基础，力量素质具有促进普通人群身体健康及提高运动员竞技能力的重要作用，所以在国家政策上以及专家学者们一直注重增强人民的力量素质。
3.肌肉力量训练一直以来都在业余健身人群和运动员们占据着重要地位，增强肌肉力量是业余健身人群塑造身体形态、运动员提高竞技水平的重要手段。当前，在健身、体育领域中大多数肌肉力量训练内容更多的是强调关节屈伸肌群的训练，却忽视了强化关节旋转肌肉的训练。虽然关节的屈伸肌群是人体使用最多、实用性、功能性最强的肌群，但是对于一些具有较大范围关节运动的身体活动来说，膝、肩、前臂旋转肌群对整体动作稳定性以及预防运动损伤具有重要的作用，然而目前市面上很少有专门进行关节旋转肌群训练的器械；另一方面，市面上的相关器械的功能较为单一，通常是一种功能对应一个器械。目前市面上能够对膝、肩、前臂旋转肌群进行有针对性训练的器械尚未见有相关报道。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种针对膝关节、肩关节以及前臂的旋转肌群均可以进行有效训练，以达到强化旋转肌群力量、防止运动损伤目的的膝-肩-前臂旋转肌群力量训练器械。
5.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
6.一种膝-肩-前臂旋转肌群力量训练器械，包括座椅、膝关节训练装置、肩关节训练装置和前臂训练装置，所述膝关节训练装置、肩关节训练装置和前臂训练装置通过切换装置共用一个阻力机构，实现三种训练方式的切换；其中：
7.所述的膝关节训练装置包括膝部支撑机构、脚踏板以及使脚踏板能够以其脚跟所在部位为支点进行左右旋转的膝部传动机构，该膝部传动机构包括设置于脚踏板下方的滚轮导轨副、膝部台阶齿轮、与膝部台阶齿轮相互啮合的膝部花键齿轴套件、固装于膝部花键齿轴套件上的膝部钢丝轮、以及用于安装膝部台阶齿轮和膝部花键齿轴套件的膝部带座轴承，所述膝部台阶齿轮安装于固接在脚踏板后跟背面的齿轮轴上；所述膝部钢丝轮上缠绕有膝部传动钢丝，该膝部传动钢丝经引导件与切换装置连接；
8.所述的肩关节训练装置包括肩部支撑机构、水平旋转操作杆以及使水平旋转操作杆进行水平旋转的肩部传动机构，该肩部传动机构包括设置于水平旋转操作杆下方的肩部台阶齿轮、与肩部台阶齿轮相互啮合的肩部花键齿轴套件、固装于肩部花键齿轴套件上的肩部钢丝轮、以及用于安装肩部台阶齿轮和肩部花键齿轴套件的肩部带座轴承，所述肩部台阶齿轮安装于固接在水平旋转操作杆背面的齿轮轴上；所述肩部钢丝轮上缠绕有肩部传
动钢丝，该肩部传动钢丝经引导件与切换装置连接；
9.所述的前臂训练装置包括前臂支撑座以及安装在前臂支撑座上相互啮合的两个前臂台阶齿轮，其中一个前臂台阶齿轮的齿轮轴上安装有旋转把手，另一个前臂台阶齿轮上安装有前臂钢丝轮；所述前臂钢丝轮上缠绕有前臂传动钢丝，该前臂传动钢丝经引导件与切换装置连接；
10.所述的阻力机构包括配重支撑架和置于配重支撑架上的配重块；
11.所述的切换装置包括切换支架、切换插销和设置于切换支架内且可在切换支架内进行往复运动的引导滑块，所述引导滑块的一端固定有配重钢丝，该配重钢丝的另一端与阻力机构中的配重块连接；在引导滑块中开设有平行于引导滑块往复运动方向的三个通道，在切换支架上开设有分别与所述三个通道连通的三个贯穿孔；所述的通道内分别设置有一拉杆，所述拉杆与引导滑块上设置配重钢丝的同一侧开设有切换插孔，切换插销从切换支架上的贯穿孔插入后进入相应拉杆上的切换插孔内；所述拉杆的另一侧分别与来自各训练装置中的钢丝连接固定。
12.进一步的，所述的脚踏板由前踏板、后踏板以及连接前踏板和后踏板连接杆组成。并进一步优选在后踏板的左、右两侧均设置脚踏挡板，以使训练者的双脚更为稳固。
13.进一步的，所述的膝部钢丝轮和肩部钢丝轮均为中心带花键轴的钢丝轮，且它们分别与膝部花键齿轴套件和肩部花键齿轴套件中的花键齿轮相匹配，使膝部钢丝轮和肩部钢丝轮可以分别镶嵌到膝部花键齿轴套件和肩部花键齿轴套件中的花键齿轮中固定下来。
14.进一步的，所述的滚轮导轨副包括环形轨道以及设于环形轨道上的滑动模块，所述滑动模块通过滚轮实现其在环形轨道上的运动。
15.进一步的，所述的水平旋转操作杆包括长操作杆、限位插销、以及套装于长操作杆内的短操作杆，所述短操作杆上远离长操作杆的一端设置有握把，在长操作杆和短操作杆的对应位置上开设有限位插孔，限拉插销插入限位插孔后固定水平旋转操作杆的长度。更优选在长操作杆远离短操作杆的一端设置有两块肘部挡板，以固定肘部。
16.进一步的，将要安装旋转把手的前臂台阶齿轮的齿轮轴选定为六角头轴，旋转把手的安装孔对应开设为梅花孔，实现取出后旋转多个角度上的安装。
17.进一步的，所述的引导件为定滑轮。可以通过一个定滑轮或多个定滑轮实现钢丝方向的引导。
18.进一步的，所述座椅的支脚优选为可调节高度支脚，从而实现座椅高度的调节。
19.进一步的，所述膝关节训练装置、肩关节训练装置、前臂训练装置、切换装置和阻力机构的数量均为两套，分别对称设置于座椅的左、右两侧。
20.从结构的整体性考虑，优选将座椅、膝关节训练装置、肩关节训练装置、前臂训练装置、切换装置和阻力机构均安装在一个底座上，所述的膝关节训练装置、肩关节训练装置、前臂训练装置、切换装置和阻力机构等可以再通过相应的支撑机构安装于底座上。
21.与现有技术相比，本发明的特点在于：
22.1.本发明所述训练器械中对膝关节、肩关节、前臂旋转肌群的训练在功能上是独立的，但器械整体结构上是一体的，可节约常低占用空间。
23.2.本发明所述训练器械可以对膝关节、肩关节、前臂三个部位的旋转肌群肌肉力量进行有针对性的抗阻训练，并且使用者在训练过程中可以很方便地切换膝关节、肩关节、
前臂三个部位旋转肌群的训练，甚至可以同时训练，无需移动至其他器械训练，使用更为简便。
24.3.本发明所述训练器械有利于健身人群的身体塑型、运动损伤人群的康复训练以及运动员竞技体育能力的提升。
附图说明
25.图1为本发明所述膝-肩-前臂旋转肌群力量训练器械一种实施方式的结构示意图。
26.图2为图1所示实施方式中膝关节训练装置的俯视示意图。
27.图3为图1所示实施方式中膝关节训练装置中滑动模块的立体结构示意图。
28.图4为图1所示实施方式中膝关节训练装置中滑动模块的装配结构示意图。
29.图5为图1所示实施方式中肩关节训练装置的俯视示意图。
30.图6为图1所示实施方式中肩关节训练装置的装配结构图。
31.图7为图1所示实施方式中肩关节训练装置中的水平旋转操作杆的结构示意图。
32.图8为图1所示实施方式中前臂训练装置的装配结构图。
33.图9为图1所示实施方式中切换装置中切换支架的东南轴侧示意图。
34.图10为图1所示实施方式中切换装置中切换支架的西南轴侧示意图。
35.图11为图1所示实施方式中切换装置中引导滑块的立体结构示意图。
36.图12为图1所示实施方式中切换装置中拉杆的立体结构示意图。
37.图中标号为：
38.1导轨支撑座；2弧形导轨；3滑动模块；31滚轮；32矩形块；33固定螺丝；34螺母；4膝部带座轴承；5膝部传动钢丝；6膝部钢丝轮；7膝部台阶齿轮；8脚踏板；81前踏板；82后踏板；83脚踏挡板；9空心支撑座；10小支撑座；11引导件；12肩部传动钢丝；13肩部带座轴承；14肩部台阶齿轮；15水平旋转操作杆；151肘部挡板；152限位插销；153长操作杆；154短操作杆；155握把；16肩部支撑架；17滑轮支撑柱；18前臂支撑座；19轴承；20旋转把手；21六角头轴；22切换支撑座；23切换装置；231切换支架；232切换插销；233通道；234贯穿孔；235引导滑块；236拉杆；2361切换插孔；24配重支撑架；25配重块；26座椅；27底座；28前臂传动钢丝；29前臂台阶齿轮；30前臂钢丝轮。
具体实施方式
39.为了更好的解释本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
40.如图1所示，本发明所述的膝-肩-前臂旋转肌群力量训练器械，包括底座27，以及安装于底座27上的供训练者坐于其上进行训练的座椅26、膝关节训练装置、肩关节训练装置、前臂训练装置、切换装置23和阻力机构，所述的膝关节训练装置、肩关节训练装置和前臂训练装置通过切换装置23共用一个阻力机构，实现三种训练方式的切换；所述的膝关节训练装置、肩关节训练装置、前臂训练装置、切换装置23和阻力机构的数量均为两套，以座椅26的纵向中线为中心分别对称设置于座椅26的左、右两侧。底座27作为其他所有装置的基础支撑结构，与地面大面积接触，提供稳定性。
41.如图2、图3和图4所示，本发明所述训练器械中的膝关节训练装置包括膝部支撑机构、脚踏板8以及使脚踏板8能够以其脚跟所在部位为支点进行左右旋转的膝部传动机构，该膝部传动机构包括设置于脚踏板8下方的滚轮导轨副、膝部台阶齿轮7、与膝部台阶齿轮7相互啮合的膝部花键齿轴套件、固装于膝部台阶齿轮7上的膝部钢丝轮6、以及用于安装膝部台阶齿轮7和膝部花键齿轴套件的膝部带座轴承4，所述膝部台阶齿轮7安装于固接在脚踏板8后跟背面的齿轮轴上；所述膝部钢丝轮6上缠绕有膝部传动钢丝5，该膝部传动钢丝5经引导件11与切换装置23连接，膝部传动钢丝5轮在旋转时可拉动膝部传动钢丝5。具体的：
42.支撑结构包括导轨支撑座1、空心支撑座9和小支撑座10，其中导轨支撑座1为弧形导轨2提供支撑点，空心支撑座9和小支撑座10均为引导件11提供支撑点，在膝关节训练装置中共使用了3个引导件11，所述的引导件11具体为定滑轮。导轨支撑座1的支撑面设计为弧形，与弧形导轨2的弧度一致，为弧形导轨2提供支撑。在图1所示的实施方式中，空心支撑座9有上、下两个支撑面，二者之间由四个支柱连接，内部为中空结构，3个引导件11中的2个分别设置于该上、下两个支撑面上。3个定滑轮改变了两次力传导的方向，最终把水平拉力通过套在定滑轮上的膝部传动钢丝5改为了垂直的拉力，从而拉动阻力机构中的配重块25，形成训练所需的阻力。小支撑座10设置于用于置放切换支架231的切换支撑座22上。
43.所述脚踏板8为训练者双脚提供支撑。脚踏板8由前踏板81、后踏板82以及连接前踏板81和后踏板82连接杆组成。优选前踏板81为弓形结构，更优选在上述基础上再在后踏板82的左、右两侧设置脚踏挡板83，更利于训练者将双脚穿入脚踏板8稳定双脚。脚踏板8的安装位置为训练者坐在座椅26上时双脚舒适放置的地方。
44.所述的滚轮导轨副包括环形轨道以及设于环形轨道上的滑动模块3，其中弧形导轨2固定在导轨支撑座1上，所述滑动模块3固接于脚踏板8的脚掌部位，在图1所示的实施方式中，滑动模块3固接于脚踏板8的前踏板81上，通过设置于其上的滚轮31实现其在环形轨道上进行滑动。所述滑动模块3的结构如图3所示，由矩形块32、固定螺丝33、螺母34和安装于矩形块32上的滚轮31组成，螺母34和固定螺丝33用于把4个滚轮31固定在矩形块32上，4个滚轮31可夹在弧形导轨2上滚动。用于安装膝部台阶齿轮7和膝部花键齿轴套件的2个膝部带座轴承4均安装于底座27上，它们均为外球面轴承，可承受轴向力和径向力，可承载来自双脚的压力。其中一个膝部带座轴承4中安装有齿轮轴，该齿轮轴穿过膝部台阶齿轮7后固定连接于脚踏板8的后踏板82背面，使脚踏板8和膝部台阶齿轮7形成联动，可使脚踏板8以其脚跟所在部位为支点进行左右自由旋转。另一个膝部带座轴承4中安装膝部花键齿轴套件和膝部钢丝轮6，膝部花键齿轴套件包括花键齿轮和花键轴，膝部钢丝轮6的中心具有花键轴，膝部花键齿轴套件中的花键齿轮与其旁边的膝部台阶齿轮7啮合，膝部花键齿轴套件中的花键齿轮中心为花键结构，与其上方膝部钢丝轮6中心的花键轴相匹配，使膝部钢丝轮6可镶嵌到花键齿轮中固定下来。
45.训练者双脚穿入脚踏板8，当脚踏板8水平旋转时，在滑动模块3的帮助下可实现以脚跟所在部位为定点的旋转运动，而在其旋转的同时，脚跟下方的膝部台阶齿轮7也跟着旋转，继而带动膝部花键齿轮套件及其上的膝部钢丝轮6进行旋转，再通过膝部钢丝轮6的膝部传动钢丝5带动切换装置23，并经切换装置23中的配重钢丝带动阻力机构中的配重块25进行运作，以实现膝关节旋转肌群的训练。
46.如图5至图7所示，本发明所述训练器械中的肩关节训练装置包括肩部支撑机构、
水平旋转操作杆15以及使水平旋转操作杆15进行水平旋转的肩部传动机构，该肩部传动机构包括设置于水平旋转操作杆15下方的肩部台阶齿轮14、与肩部台阶齿轮14相互啮合的肩部花键齿轴套件、固装于肩部花键齿轴套件上的肩部钢丝轮、以及用于安装肩部台阶齿轮14和肩部花键齿轴套件的肩部带座轴承13，所述肩部台阶齿轮14安装于固接在水平旋转操作杆15背面的齿轮轴上；所述肩部钢丝轮上缠绕有肩部传动钢丝12，该肩部传动钢丝12经引导件11与切换装置23连接，肩部传动钢丝12轮在旋转时可拉动肩部传动钢丝12。其中：
47.所述肩部支撑机构包括肩部支撑架16和滑轮支撑柱17，它们均安装于底座27上，其中肩部支撑架16为肩部传动机构提供支撑，滑轮支撑柱17为引导件11提供支撑，它们具体可以柱形结构或方形结构。在肩关节训练装置中共使用了2个引导件11，所述的引导件11具体为定滑轮。其中一个滑轮支撑柱17设置于用于置放切换支架231的切换支撑座22上。所述引导件11的作用是改变肩部传动钢丝12的传导力方向，引导件11与肩部钢丝轮上的肩部传动钢丝12的高度一致，作用是改变两次肩部传动钢丝12传导力的方向，以将配重块25的垂直重力改变为水平阻力，使得配重块25能够在器械工作时能够被向上拉起。
48.用于安装肩部台阶齿轮14和肩部花键齿轴套件的2个肩部带座轴承13均安装于所述的肩部支撑架16上。其中一个肩部带座轴承13中安装有齿轮轴，该齿轮轴穿过肩部台阶齿轮14后固定连接于水平旋转操作杆15的背面，使水平旋转操作杆15在其下方的肩部带座轴承13和肩部台阶齿轮14的配合下做水平旋转。另一个膝部带座轴承4中安装肩部花键齿轴套件和肩部钢丝轮，肩部花键齿轴套件包括花键齿轮和花键轴，肩部钢丝轮的中心具有花键轴，肩部花键齿轴套件中的花键齿轮与其旁边的肩部台阶齿轮14安装高度一致且相互啮合，肩部花键齿轴套件中的花键齿轮中心为花键结构，与其上方肩部钢丝轮中心的花键轴相匹配，使肩部钢丝轮可镶嵌到花键齿轮中固定下来。
49.所述水平旋转操作杆15的可以设计成长度可调节的形式。在图1所示的实施方式中，水平旋转操作杆15包括长操作杆153、限位插销153、以及套装于长操作杆153内的短操作杆154，所述短操作杆154上远离长操作杆153的一端设置有握把155，在长操作杆153和短操作杆154的对应位置上开设有限位插孔，通过将限拉插销插入限位插孔以固定水平旋转操作杆15的长度，方便训练者根据自身手臂长度调节水平旋转操作杆15的长度。更进一步的，还可以在长操作杆153远离短操作杆154的一端设置两块肘部挡板151，用于固定肘部。当水平旋转操作杆15以肩部台阶齿轮14上的齿轮轴为轴进行水平旋转时，肩部台阶齿轮14以同样的角速度旋转并带动与肩部台阶齿轮14啮合的肩部花键齿轴套件中的花键齿轮旋转，继而带动肩部花键齿轮套件及其上的肩部钢丝轮进行旋转，再通过肩部钢丝轮的肩部传动钢丝12带动切换装置23，并经切换装置23中的配重钢丝带动阻力机构中的配重块25进行运作，以实现肩关节旋转肌群的训练。
50.所述水平旋转操作杆15的安装位置为训练者坐在座椅26上时自然舒适放置的地方。就材料而言，水平旋转操作杆15优选为中空不锈钢材质。
51.如图8所示，本发明所述训练器械中的前臂训练装置包括前臂支撑座18以及安装在前臂支撑座18上相互啮合的两个前臂台阶齿轮29，所述前臂支撑座18为中空柱形，底部通过螺丝安装于底座27上，为前臂训练装置中的多个零件提供支撑。两个前臂台阶齿轮29安装于前臂支撑座18的中上部，具体是在前臂支撑座18的中上部开设有4个可将轴承19嵌入的圆形凸台，圆形凸台中心打有轴承孔，为了使两个前臂台阶齿轮29能够在前臂支撑座
18中啮合，将顶部的四个圆形凸台中心距离设计为放入齿轮后正好可以啮合的距离。该结构顶部抽空，便于前臂台阶齿轮29的安装。其中一个前臂台阶齿轮29的齿轮轴上安装有旋转把手20，所述的旋转把手20优选通过六角头轴21安装于该前臂台阶齿轮29上；另一个前臂台阶齿轮29的齿轮轴上套装有前臂钢丝轮30；所述前臂钢丝轮30上缠绕有前臂传动钢丝28，该前臂传动钢丝28经引导件11与切换装置23连接，前臂传动钢丝28轮在旋转时可拉动前臂传动钢丝28。在前臂训练装置中共使用了2个引导件11，所述的引导件11具体为定滑轮。其中一个设置于前臂支撑座18上(前臂支撑座18侧面板预留能够通过前臂传动钢丝28的孔，前面板切除一块以便安装定滑轮)，另一个设置于用于置放切换支架231的切换支撑座22上。
52.上述前臂训练装置中的旋转把手20可以是一个能实现手握持的部件，如一个横杆，优选旋转把手20由握持主体、两端的连接凸起以及横梁连接组成，横梁中心打有梅花孔，可允许取出后旋转多个角度再嵌入到六角头轴21中，而六角头轴21与其后方的前臂台阶齿轮29相连接并固定，使旋转把手20的垂直旋转与前臂台阶齿轮29旋转同步。当旋转把手20旋转时，旋转产生的力将通过两个前臂台阶齿轮29的作用传递到前臂钢丝轮30，再通过前臂钢丝轮30的前臂传动钢丝28带动切换装置23，并经切换装置23中的配重钢丝带动阻力机构中的配重块25进行运作，以实现前臂旋转肌群的训练。
53.所述的阻力机构包括配重支撑架24和置于配重支撑架24上的配重块25；配重块25可根据需要进行不同重量的切换。
54.本发明所述训练器械中切换装置23的核心作用在于能够将膝关节训练装置、肩关节训练装置和前臂训练装置的阻力源合为一体，即三个训练装置共用一个阻力源，以阻力机构中配重块25作为阻力源。如图9至图11所示，本发明所述训练器械中的切换装置23包括中空结构的切换支架231、三个切换插销232、以及设置于切换支架231内且可在切换支架231内进行往复运动的引导滑块235，其中切换支架231通过切换支撑座22安装于底座27上，所述引导滑块235的一端固定有配重钢丝，该配重钢丝的另一端穿过配重支撑架24与其上的配重块25连接；在引导滑块235中开设有平行于引导滑块235往复运动方向的三个通道233，在切换支架231上开设有分别与所述三个通道233连通的三个贯穿孔234；所述的通道233内分别设置有一拉杆236，拉杆236的结构如图12所示。通过三个拉杆236实现膝关节训练装置、肩关节训练装置和前臂训练装置与阻力机构的连接，具体的，各拉杆236与引导滑块235上设置配重钢丝的同一侧均开设有切换插孔2361，所述的切换插销232从切换支架231上的贯穿孔234插入后进入相应拉杆236上的切换插孔2361内；而各拉杆236的另一侧分别与来自膝关节训练装置、肩关节训练装置和前臂训练装置中的膝部传动钢丝5、肩部传动钢丝12和前臂传动钢丝28连接固定。当切换插销232从切换支架231上的贯穿孔234插入后进入相应拉杆236上的切换插孔2361时实现膝关节训练装置、肩关节训练装置或前臂训练装置的锁定，反之，取出切换插销232则实现相应训练装置的解锁。
55.本发明所述训练器械中的座椅26，可以是现有常规的高度可调或不可调节座椅26。当座椅26为高度可调节座椅26时，可以将座椅26的支脚设计为可调节高度伸缩杆支脚，从而实现座椅26高度的调节。