專利名稱：運動器材的負荷裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種負荷裝置，特別是涉及一種裝設于運動器材上的負荷裝置背景技術一般運動器材的負荷裝置大多是以復數砝碼垂吊的方式來制作，使用者在使用運動器材前，預先設定垂吊砝碼的數量，使用時就是以拉吊該等固定數量的砝碼上下移動作為運動鍛煉時的阻力，但是使用砝碼作為阻力的運動器材通常十分笨重且體積龐大，使用時會發出噪音。
因此，發展出一種如圖1所示以馬達的輸出扭力作為阻力的負荷裝置，該負荷裝置包含一殼體11、一伸露于該殼體11外并可供使用者施力驅動旋轉的施力索輪12、一控制單元13，及裝設于該殼體11內的一阻力單元14與一磁粉離合器15。該控制單元13可受使用者的設定而控制該阻力單元14的輸出阻力方向是恒相反該施力索輪12旋轉方向，并輸出一定電流至該磁粉離合器15調整輸出至該施力索輪12上的阻力大小。該阻力單元14的輸出扭力是先傳送至該磁粉離合器15。該磁粉離合器15受該控制單元13的輸出控制電流大小，調整阻力單元14輸出的阻力干涉至該施力索輪12上的程度。使用者于使用該運動器材前，在該控制單元13上設定鍛煉阻力的大小，就可依據設定的鍛煉阻力來進行訓練與運動，不需調整砝碼，也不會有砝碼移動的吵雜聲響。
但是，使用者設定鍛煉阻力后，所有施力的過程都是同一鍛煉阻力，如于肌肉的伸展度不足時，以相同的鍛煉阻力運動就容易發生運動傷害。以抬腿為例，使用者設定三十公斤為鍛煉阻力，于小腿剛開始由直立踩地向前方上抬時，膝蓋是呈彎曲狀態，膝關節及踝關節未承受任何受力，此時如立即以三十公斤為鍛煉阻力而抬腿時，恐對膝關節與踝關節造成傷害。當小腿抬舉接近水平時，肌肉完全伸展，此時小腿可抬舉三十五至四十公斤，三十公斤的鍛煉阻力又可能稍嫌不足，鍛煉效果較差。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種可于運動過程中隨著使用者的姿勢體態狀況而變化鍛煉阻力的負荷裝置。
本實用新型運動器材的負荷裝置，包含一殼體、一伸露于該殼體外并可供使用者施力驅動旋轉施力索輪、一阻力單元，及一磁粉離合器。該阻力單元包括一固定于該殼體內并輸出一恒相反該施力索輪旋轉方向扭力的馬達，及一受該馬達輸出扭力驅動的傳動件裝設于該殼體內。該磁粉離合器包括一受該阻力單元的傳動件連動旋轉的阻力套環、一軸裝于該阻力套環內且外端可同體旋轉地插裝于該施力索輪軸心的轉軸，及一位于該阻力套環外部的電磁線圈。
其特征在于該運動器材的負荷裝置更包含一裝設于該殼體上量測該施力索輪旋轉角度的角度量測單元，及一控制單元。該控制單元包括一供使用者輸入設定值的操控面板、一接收該操控面板的輸入設定值與該角度量測單元的輸出值并加以運算而隨該施力索輪的旋轉角度變化輸出不同輸出值的運算組件，及一隨該運算組件輸出值變化而輸出不同電流的電流控制器，該電流控制器輸出不同的電流激發該電磁線圈使該阻力套環與該轉軸間產生不同干涉阻力。
本實用新型運動器材的負荷裝置借由該控制單元可下載并儲存各種運動過程的比例曲線，并依據使用者的設定值推算出各種動作姿勢時最佳的鍛煉阻力，并以該磁粉離合器將該阻力單元的輸出阻力依照控制單元運算出的數值對應地傳送至該施力索輪上，可使鍛煉的效果最佳，又避免使用者受到運動傷害，所以的確非常實用與進步。
下面通過最佳實施例及附圖對本實用新型運動器材的負荷裝置進行詳細說明，附圖中圖1是一般運動器材負荷裝置的示意方塊圖。
圖2是本實用新型運動器材的負荷裝置實施例組裝在一多功能運動器材上的側視圖。
圖3是該實施例的示意方塊圖。
圖4是該實施例的一阻力單元、一磁粉離合器與一施力索輪的剖面側視圖。
具體實施方式
如圖2所示，本實用新型運動器材的負荷裝置3實施例是配合組裝在一運動器材2上，所述運動器材2具有多項使用功能，并包括一拉伸單元21、一抬腿單元22、一慢跑單元23，及一將本實用新型負荷裝置3的鍛煉阻力傳遞至上述的拉伸、抬腿與慢跑單元21、22、23的傳動單元24。該傳動單元24具有分別牽引上述拉伸與抬腿單元21、22的一繩索241、復數傳動慢跑單元23阻力的皮帶242，及復數用來改變該等繩索241與皮帶242傳輸方向的滑輪243。
配合圖3、4可見，該負荷裝置3包含一殼體4、一伸露于該殼體4外并可供使用者施力驅動旋轉的施力索輪51、一裝設于該殼體4上以量測該施力索輪51旋轉角度的角度量測單元52、一控制單元6，及組裝于該殼體4內的一阻力單元7與一磁粉離合器8。
該施力索輪51是供所述傳動單元24的一繩索241卷繞，使用者于操作所述拉伸單元21與抬腿單元22時，牽引拉動所述繩索241并借由所述滑輪243改變施力方向，最后卷繞于該施力索輪51上驅動該施力索輪51旋轉。而使用跑步單元時，是以皮帶242帶動施力索輪51旋轉。該施力索輪51的一側面上具有有復數等間隔輻射狀并徑向延伸且貫穿至另一側面以供該角度量測單元52量取角度的計數槽511。
該角度量測單元52是以光學計數方式來感應該施力索輪的計數槽通過數量，以得知該施力索輪51轉動的角度，借此知悉使用者目前的姿勢與肌肉伸展程度。以抬腿單元22為例，假設將小腿由垂直踩地的姿勢抬舉至水平的姿勢可驅動該施力索輪51旋轉半圈約180度，而施力索輪51上是每隔10度刻一計數槽511，當該角度量測單元52計數至18時就可得知小腿已抬平至水平狀態。市面上量測旋轉角度的器材種類繁多，因此實施上不以上述的方式為限。
該控制單元6包括一供使用者輸入設定值的操控面板61、一接收該操控面板61的輸入設定值與該角度量測單元52的輸出值并加以運算而隨該施力索輪51的旋轉角度變化輸出不同輸出值的運算組件62、一轉換訊號型式的數位類比轉換器63、一隨該運算組件62輸出值的變化而輸出不同電流的電流控制器64，及一控制該阻力單元7的輸出阻力方向的動力驅動器65。該操控面板61可設置于所述抬腿與拉伸單元21的前側或所述慢跑單元23前側，讓使用者方便操控與監看鍛煉阻力值，因此其數量不以一為限。
該操控面板61可輸入設定所述運動器材2的使用單元種類，及鍛煉阻力的數值。該運算組件62是一微處理機，可儲存所述抬腿，拉伸與跑步等不同單元的比例曲線，并接收該操控面板61輸出的運動種類與鍛煉阻力值，再比照儲存于內的比例曲線，計算出不同姿勢狀態時的鍛煉阻力值，再依據該角度量測單元52量測到的施力索輪51的轉動角度值變化，輸出不同的鍛煉阻力值至該數位類比轉換器63，該輸出的鍛煉阻力值是一數位訊號，經由該數位類比轉換器63轉換為一類別訊號，再傳送至該電流控制器64輸出不同電流至該磁粉離合器8。以抬腿為例，假設使用者設定三十公斤為鍛煉阻力，于小腿剛開始由直立踩地向前方上抬時，膝蓋是呈彎曲狀態，膝關節及踝關節未承受任何受力，此時控制單元6將以抬腿的比例曲線作依據，以三十公斤的20％作為鍛煉阻力，并隨著小腿抬舉的高度越高漸漸提升百分比。當小腿抬舉接近水平時，肌肉完全伸展時，此時百分比可提升至120％，大約三十六公斤，使運動的鍛煉效果達到最佳化又可避免運動傷害的發生。以上數據只為舉例說明功效，各種運動單元的鍛煉阻力最佳比例曲線可由人體工學的相關原理計算得知，且非本實用新型的特征，在此不再詳細說明，實施上也不以上述的數據為限。該運算組件62于輸出當時的鍛煉阻力值時，也可傳送該數值至該操控面板61作相應顯示以供使用者監看。
該運算組件62另一功能是依據所述拉伸，抬腿與跑步等不同單元的比例曲線再配合該角度量測單元52輸出值，適時的輸出指令至該動力驅動器65，以驅動該阻力單元改變輸出阻力的方向。如當使用者是使用該抬腿與拉伸單元21時，該施力索輪51是反復的正、逆旋轉，所以該運算組件62需適時地輸出指令改變該阻力單元7的輸出阻力方向，使阻力恒相反于該施力索輪51的轉動方向。該運算組件62也可與一外部的電腦620連線，下載不同功能的運動比例曲線，使所述運動器材2可作為訓練不同部位肌肉或其它不同功能的機型。
該阻力單元7固定于該殼體4內，包括一受該動力驅動器65驅動而輸出一恒相反于該施力索輪51旋轉方向扭力的馬達72，及一受該馬達72輸出扭力驅動的傳動件73。該傳動件73具有分別裝置于該馬達72上與該磁粉離合器8上的第一皮帶輪731與第二皮帶輪732，及一圈套于該第一、第二皮帶輪731、732上的皮帶733。該馬達72依據使用者的訓練過程，適時提供相反方向的阻力，借由該第一、第二皮帶輪731、732與該皮帶733將阻力傳送至該磁粉離合器8上。該傳動件73于一般的機械結構中常見，且傳動扭力的方法眾多，因此實施上不以上述的型式為限。
該磁粉離合器8裝設于該殼體4內，包括一中空的基座80、一可連動旋轉地容置于該基座80內且外端固結于該傳動件73的第二皮帶輪732上的阻力套環81、一內端軸裝于該阻力套環81內且外端可同體旋轉地插裝于該施力索輪51軸心的轉軸82、一固定于該基座80上并位于該阻力套環81外部且接引該控制單元6的電流控制器64輸出電流的電磁線圈83，及定量的磁粉84。
該阻力套環81具有一軸裝于該轉軸82的軸孔811，及一由該軸孔811的內周面徑向往外延伸以容置該磁粉84的環狀磁粉槽812。相對的該轉軸82外周面上具有一徑向往外延伸并可于該磁粉槽812內滑動的盤狀離合片821。該電磁線圈83正對應于該阻力套環81的磁粉槽812外部，當該控制單元6的電流控制器64無輸出電流時，該碳粉是松散地散布于該碳粉槽內，該離合片821可毫無干涉阻力地于該磁粉槽812內移動。當該電流控制器64輸出電流至該電磁線圈83而使其激磁時，促使該磁粉84固結于該磁粉槽812內并使該離合片821被固結的磁粉84夾阻于該磁粉槽812內，致使該阻力套環81與該轉軸82間產生一干涉阻力，而電流越大該干涉阻力越大。由此可知，該磁粉離合器8可將該阻力單元7的輸出阻力傳送至該施力索輪51上。該磁粉離合器8非本實用新型的特征構造，其詳細構造在此不再多作說明。
借此，該控制單元6可依照使用者的設定值與人體工學的比例曲線推算出使用者各種訓練過程中最佳的鍛煉阻力，并借由該控制單元6的輸出電流大小調整阻力單元7傳送至該施力索輪51的輸出阻力大小。可使鍛煉的效果最佳，又避免使用者受到運動傷害。
權利要求1.一種運動器材的負荷裝置，包含一殼體；一施力索輪，伸露于該殼體外，并可供使用者施力驅動旋轉；一阻力單元，包括一固定于該殼體內并輸出一恒相反該施力索輪旋轉方向扭力的馬達，及一受該馬達輸出扭力驅動的傳動件；及一磁粉離合器，裝設于該殼體內，包括一受該阻力單元的傳動件連動旋轉的阻力套環、一軸裝于該阻力套環內且外端可同體旋轉地插裝于該施力索輪軸心的轉軸，及一位于該阻力套環外部的電磁線圈；其特征在于該運動器材的負荷裝置更包含一角度量測單元，裝設于該殼體上，量測該施力索輪的旋轉角度；一控制單元，包括一供使用者輸入設定值的操控面板、一接收該操控面板的輸入設定值與該角度量測單元的輸出值并加以運算而隨該施力索輪的旋轉角度變化輸出不同輸出值的運算組件，及一隨該運算組件輸出值的變化而輸出不同電流的電流控制器，該電流控制器輸出不同的電流激發該電磁線圈使該阻力套環與該轉軸間產生不同干涉阻力。
2.如權利要求1所述運動器材的負荷裝置，其特征在于該施力索輪的一側面上具有復數等間隔輻射狀并徑向延伸且貫穿至另一側面的計數槽，該角度量測單元是以光學計數來感應該施力索輪的計數槽通過數量以換算該施力索輪轉動的角度。
3.如權利要求1所述運動器材的負荷裝置，其特征在于該控制單元更包括一組裝于該運算組件與該電流控制器間，將該運算組件的數位輸出訊號轉換成類比訊號并輸出至該電流控制器的數位類別轉換器。
4.如權利要求1所述運動器材的負荷裝置，其特征在于該控制單元更包括一受該運算組件控制該阻力單元的輸出阻力方向恒相反于該施力索輪旋轉方向的動力驅動器。
5.如權利要求1所述運動器材的負荷裝置，其特征在于該磁粉離合器更包括定量的磁粉，該阻力套環具有一軸裝于該轉軸的軸孔，及一由該軸孔的內周面徑向往外延伸以容置該磁粉的環狀磁粉槽，該轉軸的外周面上具有一徑向往外延伸并可于該磁粉槽內滑動的盤狀離合片，該電磁線圈受該控制單元輸出的電流激磁時，促使該磁粉固結于該磁粉槽內并使該離合片被固結的磁粉夾阻于該磁粉槽內，致使該阻力套環與該轉軸間產生一干涉阻力。
專利摘要本實用新型公開了一種運動器材的負荷裝置包含一供使用者施力驅動旋轉的施力索輪、一量測施力索輪旋轉角度的角度量測單元、一可供使用者輸入設定值并與角度量測單元的輸出值共同加以運算而隨該施力索輪的旋轉角度變化輸出一變化控制電流的控制單元、一輸出恒相反該施力索輪旋轉方向扭力的阻力單元，及一受控制電流的控制而將阻力元件的輸出阻力依控制電流的大小傳送不同的鍛煉阻力至施力索輪上，使用者于運動過程中隨著姿勢改變而有最佳的鍛煉阻力。
文檔編號A63B24/00GK2681776SQ20042000298
公開日2005年3月2日 申請日期2004年2月26日 優先權日2004年2月26日
發明者梁信隆, 李秉儒 申請人:梁修舜, 林淑蘭