專利名稱：可調整操作型態的運動器材的制作方法
技術領域：
本發明與運動器材有關，特別是指一種可利用鎖定裝置將架體固定成不同型態的可調整操作型態的運動器材。
背景技術：
運動腳踏車或重量訓練器之類的室內運動器材，通常都可供使用者調整運動器材座椅的高度或前后位置，以調整座椅相對于運動單元的操作部(例如腳踏車供人踩轉的踏板或重量訓練器供人推拉的握把等)的相對關系，以便不同體型的使用者均能以適當姿勢進行運動。某些運動器材則可使前述操作部靠近或遠離座椅，實質意義相同。概括來說，前述運動器材是使架體的一部分(第一架體)可相對另一部分(第二架體)位移，并且利用一鎖定裝置將二者相對固定在可位移方向上的選定位置。大體而言，能選擇將第一、第二架體相對固定在復數個預設位置其中一個(所謂 “多段式”)的鎖定裝置，其定位穩固性會高于能將第一、第二架體相對固定在可位移范圍中任意位置(所謂“無段式”)的鎖定裝置，因為前者多半是利用嵌卡的力量，而后者多半是利用摩擦的力量進行固定。再者，為了操作快速、方便，相比于采用螺栓旋緊的方式，多段式鎖定裝置更常采用插銷嵌插的方式，例如，第一、第二架體其中之一設置彈簧插銷，另一個設置可供插銷進出的多個定位孔，使用者可拉拔插銷以使第一、第二架體能相對位移，再在適當位置放開插銷使其插入對應定位孔。然而，因為前述定位孔與插銷的內、外徑不可能緊密配合(否則無法順利插入及抽出)，所以即便插銷嵌卡在定位孔內，第一、第二架體仍能沿可位移方向在插銷與定位孔之間的游隙范圍內相對搖動，也就是說，采用習知插銷式鎖定裝置只能大略固定第一、第二架體的相對關系，固定之后仍或多或少有松搖晃動的問題。美國第7，530，932號專利揭示一種手部運動器材，可供使用者采取坐姿并以雙手驅轉前方的曲柄機構，其中可調整高低的座椅便是利用前述習知插銷式鎖定裝置進行固定，因此具有上述松動問題。美國第2009/056，371號專利早期公開案揭示運動方式相仿的手部運動器材，其中可前后調整的座椅以及可上下調整的曲柄機構都是利用前述習知插銷式鎖定裝置進行固定，同樣具有上述問題，此外，在上述二專利文獻所揭示的手部運動器材中，當使用者驅使曲柄機構的曲柄正向繞轉時，可帶動曲柄軸同向自轉，因而必須抵抗與曲柄軸連接的阻力裝置所提供的運動阻力；當曲柄靜止或反向繞轉時，曲柄軸不受其影響，因此使用者手部不須抵抗前述運動阻力，也不用隨運動慣性持續繞轉。上述機制可使手部運動自然、安全，但與此同時，使用者僅能進行特定旋向的施力驅轉動作，手部運動的方式顯得單調，手部訓練的效果也難以均衡完整。
發明內容
針對上述問題，本發明的主要目的在于提供一種可調整操作型態的運動器材，其可供使用者操作其中的握把以進行僅在特定旋向具有阻力的手部繞轉運動；而且，使用者可調整特定旋向相對于使用者操作位置的方向關系，以豐富手部運動的方式，并獲得較均衡完整的訓練效果。為達到上述目的，本發明所提供的一種可調整操作型態的運動器材，其特征在于包含有一支撐單元，包含一主架體及一反轉架體；所述主架體上設有一供使用者朝前坐下的座椅組；所述反轉架體沿一縱向軸線與所述主架體樞接，能沿所述縱向軸線相對于所述主架體在相隔180度的一第一角度及一第二角度之間轉動，并能選擇定位在所述第一角度或第二角度；一運動單元，包含一曲柄軸、二曲柄及二握把，所述曲柄軸沿自身軸線橫向樞設在所述支撐單元上的會隨所述反轉架體相對所述主架體轉動的一預定部位，而且，當所述反轉架體位于所述第一角度或第二角度時，所述曲柄軸的相對二端分別位于左、右二側；所述二曲柄以僅會單向帶動的方式分別將其內端連接在所述曲柄軸的相對二端；所述二握把分別連接在所述二曲柄的外端，供所述使用者握持；一阻力裝置，與所述曲柄軸連接，提供所述曲柄軸轉動時的阻力。所述支撐單元還包含一位移架體，所述位移架體沿一橫向軸線與所述反轉架體樞接，能沿所述橫向軸線相對于所述反轉架體轉動，并能選擇定位在多個位置中的一位置；所述曲柄軸樞設在所述位移架體上，而且曲柄軸的軸線平行于所述橫向軸線。所述位移架體與所述反轉架體之間樞設一對應所述橫向軸線的傳動軸，所述傳動軸與所述曲柄軸能相互帶動旋轉；所述阻力裝置包含一飛輪，所述飛輪樞設在所述反轉架體上，并能與所述傳動軸相互帶動旋轉。所述反轉架體具有一軸桿，并將所述軸桿沿所述縱向軸線樞設在所述主架體，而且能沿所述縱向軸線相對于所述主架體上下位移；所述軸桿具有一沿徑向貫通的橫孔；一扭轉桿貫穿所述橫孔，并在相對二端分別樞設一滾輪，所述二滾輪底側與所述主架體之間設有一彈性支撐件；所述二滾輪的圓心連結線定義出所述扭轉桿的主軸線，所述扭轉桿具有一能以外周面頂撐所述橫孔內周面的偏心部，所述偏心部具有外周面距離所述主軸線相對較遠的厚側及距離所述主軸線相對較近的薄側；所述扭轉桿能被使用者控制在所述厚側相對在上的一鎖掣角度及所述薄側相對在上的一解掣角度之間扭轉，而且在所述扭轉過程中，所述偏心部外周面上距離所述主軸線最遠的部位會越過所述橫孔對應所述縱向軸線頂端的頂緣；當所述扭轉桿位于所述鎖掣角度時，所述反轉架體局部抵接所述主架體，使無法沿所述縱向軸向進行轉動。所述反轉架體及所述主架體分別設有以所述縱向軸線為中心的相對二楔形凸部及相對二楔形凹部；當所述反轉架體位于所述第一角度或第二角度時，所述二楔形凸部會分別對合所述二楔形凹部；當所述反轉架體沿所述縱向軸線位移時，所述楔形凸部及楔形凹部會沿所述縱向軸線嵌合或分離。
圖1是本發明一較佳實施例在一操作型態下的左后方立體圖；圖2是本發明一較佳實施例對應圖1狀態的右后方立體圖3是本發明一較佳實施例對應圖1狀態的主視圖；圖4是本發明一較佳實施例對應圖1狀態的右視圖，并且以假想線示意其中的運動單元可隨著位移架體前后位移而改變操作型態；圖5是本發明一較佳實施例前半部的大部分解結構；圖6是本發明一較佳實施例前半部的右后方立體圖(對應圖2，取除部分殼蓋)；圖7是本發明一較佳實施例前半部的右視圖(對應圖4，取除部分殼蓋)；圖8是沿圖7中的A-A剖線得到的剖視圖；圖9a是圖8中的圓圈B部分的放大圖，顯示位移鎖定裝置處于鎖掣狀態；圖9b類似圖9a，但是顯示位移鎖定裝置處于解掣狀態；圖10是圖8狀態下的位移鎖定裝置主要構件的右后方立體圖；圖11是圖8狀態下的位移鎖定裝置主要構件的右視圖，并且以假想線示意其中的擠塞件可隨著逼迫件嵌卡在嵌合件的不同位置；圖12顯示前述擠塞件與逼迫件的立體形狀及配合結構；圖13及圖14分別是前述逼迫件的主視圖及俯視圖(視角獨立設定)；圖15及圖16分別是前述擠塞件的主視圖及側視圖(視角獨立設定)；圖17是沿圖8中的C-C剖線得到的局部剖視圖，主要顯示前述擠塞件與逼迫件的配合結構；圖18是本發明一較佳實施例中的固定柱頂端一帶的左前方立體圖；圖19顯示本發明一較佳實施例中的反轉架體的圓柱部頂端面與固定管底端面之間的配合結構；圖20是本發明一較佳實施例中的固定柱頂端一帶的軸向剖視圖(對應圖8)；圖21是沿圖20中的D-D剖線得到的剖視圖；圖22是本發明一較佳實施例中的彈性支撐件的立體圖；圖23是本發明一較佳實施例中的扭轉限位件的立體圖；圖M是本發明一較佳實施例中的反轉限位件的立體圖；圖25a 25d示意本發明一較佳實施例中的反轉鎖定裝置主要構件的連續動作；圖沈及圖27分別是本發明一較佳實施例的主視圖及右視圖，顯示位移架體隨著反轉架體由圖3、4所示狀態前后反轉之后的另一操作型態。
具體實施例方式現舉以下實施例并結合附圖對本發明的結構及功效進行詳細說明。如圖1 圖4所示，本發明一較佳實施例的運動器材也是一種可供使用者以坐姿進行手部繞轉運動的手部運動器材，外觀上主要包含一主架體10、一反轉架體20、一位移架體30及一運動單元40。主架體10具有平貼于地的一底座11、固接在底座11前端中央的一固定柱12，以及裝配在固定柱12中間高度后方的一座椅組13，其中，座椅組13用于供使用者面向前方跨坐于椅面上。反轉架體20沿一縱向軸線與固定柱12頂端樞接，位移架體30又沿一橫向軸線與反轉架體20側邊樞接，各能依對應軸線進行偏轉并定位在所需角度，相關細節容后說明。主架體10、反轉架體20及位移架體30共同構成一支撐單元，作為支撐運動單元40等
5其他構件的基礎，并且提供用于將使用者支撐在一操作位置的支撐部一在本實施例中指座椅組13的椅面。本實施例中的反轉架體20及位移架體30分別對應于上述發明內容中所說的“第一架體”及“第二架體 ”。運動單元40具有依一橫向軸線(以下稱第一軸線)Xl樞接在位移架體30上的相對二曲柄41，各曲柄41外端設有一供使用者捉握的握把42，能沿第一軸線Xl作繞圓運動， 形成本實施例中的運動單元40供使用者操作以進行運動的操作部。再如圖5所示，主架體10的固定柱12呈弧彎狀，上半段往斜前方凸伸，并在頂端焊固一縱向貫通的固定管14，固定管14頂端偏后、底端偏前，軸線Yl與(垂直于地面的) 鉛垂線之間的夾角約為7. 5度。反轉架體20大致位于固定柱12前方的弧凹空間，整體概呈縱長形，并且如同吊掛在固定柱12頂端一般，將其頂端沿固定管14的軸線Yl與固定管 14樞接(結構后詳)。進一步來看，反轉架體20是由金屬材質的骨干21及塑膠材質的殼蓋22組成，骨干21頂端形成與固定管14同軸連接且外徑相等的圓柱部211，較下方具有一橫向貫通的軸管部212。當反轉架體20相對于主架體10固定在如圖所示的狀態時，軸管部 212的軸線(以下稱第二軸線)X2平行于地面，并且對應于左右軸向。位移架體30整體也概呈縱長形(注配合圖示狀態而言；實際上可能轉動為概呈橫長形，后述)，包含位置相對在下的豎板狀部分以及位置相對在上的橫筒狀部分，其同樣是由金屬骨干31及塑膠殼蓋32組成，骨干31底端固接一橫向凸伸的軸筒33，并將軸筒33 同軸樞接在反轉架體20的軸管部212內，使位移架體30的豎板狀部分接附在反轉架體20 頂部側邊(圖示狀態的右側)，頂端的橫筒狀部分則大致位于運動器材的寬度中央，整體能沿第二軸線X2相對于反轉架體20進行偏轉。接著如圖6 圖8所示(注其中，圖6、圖7中取除了位移架體30、反轉架體20 的部分殼蓋32、22，以呈現內部結構)，運動單元40還包含沿自身軸線橫向樞設在位移架體 30頂端的一曲柄軸43，二曲柄41以各自的長軸向垂直于曲柄軸43軸向的方式分別將內端連接在曲柄軸43的相對二端，使能沿曲柄軸43的軸線相對于位移架體30進行繞轉，換言之，曲柄軸43的軸線構成第一軸線XI。位移架體30上的第一軸線Xl平行于第二軸線X2， 在如圖所示的操作型態下對應于左右軸向，使二曲柄41及二握把42分別位于左、右二側， 供使用者左、右手握持。有別與一般曲柄機構中的曲柄與曲柄軸固接，曲柄41是以僅能單向帶動的方式與曲柄軸43連接，更詳細的說就是，各曲柄41通過一單向軸承44與曲柄軸43連接(如圖 8所示)，使得曲柄41能相對于曲柄軸43反向繞轉(對應于圖4視角下的逆時鐘方向)， 但無法相對于曲柄軸43正向繞轉(對應于圖4視角下的順時鐘方向)，同時，各曲柄41相對于曲柄軸43可獨立位于圓周上的任何角度，二曲柄41不相牽制。由此，使用者操作握把 42進行手部運動時，可隨心所欲地驅轉左、右二曲柄41，S卩，二曲柄41可能同步/不同步、 同相/不同相地一齊或單獨繞轉，而且，驅使曲柄41沿圖4中的運動方向S正向繞轉可帶動曲柄軸43同向自轉(注嚴格來說，只有在曲柄41相對于位移架體30的正轉速率不低于曲柄軸43當時的正轉速率時，曲柄41的扭力才會傳遞至曲柄軸43)，而當曲柄41靜止或反向繞轉時，曲柄軸43不受其影響。前述單向軸承(或稱單向離合器)的結構及作用為習知技術，例如一般自行車曲柄系統中的“自由輪(freewheel)”即其代表。進而，前述有關左、右二曲柄各自通過一單向軸承與曲柄軸連接，使各曲柄能獨立繞轉(不同于一般自行車的左、右二曲柄維持180度相對)，也屬習知技術，例如前述美國第7，530，932號專利或第2009/056，371號專利早期公開案中即有相關揭示。位移架體30底端的軸筒33中心同軸樞設一傳動軸45，而且，反轉架體20的底端設有一平行傳動軸45的芯軸46，芯軸46上同軸樞套一管軸47，管軸47上再同軸固接一飛輪48。曲柄軸43的其中一端同軸固接一第一鏈輪51，傳動軸45的相對二端分別同軸固接一第二鏈輪52及一第三鏈輪53，管軸47的其中一端同軸固接一第四鏈輪54。第一鏈 輪51 的直徑及齒數大于第二鏈輪52，且二者51、52之間環套一第一鏈條55。第三鏈輪53的直徑及齒數大于第四鏈輪54，且二者53、54之間環套一第二鏈條56。由此，當曲柄軸53受使用者驅動而原地正轉時，會以二段傳動的方式，經由第一及第二鏈條55、56帶動飛輪48沿芯軸46的軸線(以下稱第三軸線)X3以數倍的轉速原地正轉。而飛輪48的轉動慣性也會傳回曲柄軸53。利用上述以位于位移架體30與反轉架體20樞接軸線(即第二軸線X2)上的傳動軸45為中介的二段式傳動，無論位移架體30相對于反轉架體20偏轉至何種角度， 前述傳動均可實行。如上，通過高速比驅使飛輪48旋轉，形成使用者操作運動單元40的主要運動阻力。在本實施例中，反轉架體20上還設有一位于飛輪48上方的摩擦塊57，同時，位移架體 30頂端設有可供使用者雙向扭轉的調整旋鈕58，其受扭轉時可由一鋼索59控使摩擦塊57 逼緊或浮離飛輪48周面，以調整運動阻力的大小。前述利用飛輪搭配摩擦塊的可調阻力裝置屬于同類或相關運動器材(例如運動腳踏車、劃船機等)的常用技術，所以此處僅作簡要說明。必須聲明的是，即使沒有摩擦塊57，飛輪48對于運動單元40而言也構成一阻力裝置。此外，本發明中的運動單元當然可以采用各種習知的可調或不可調的阻力裝置，例如磁阻、風阻、水阻等。接著說明位移架體30可相對于反轉架體20沿橫向軸線偏轉、定位的細部結構及操作方式。如圖5所示，反轉架體20的骨干21上固設一以第二軸線X2為圓心并且圍繞軸管部212上半部分的圓弧形嵌合件61 (視同反轉架體20的一部分)，嵌合件61朝向圓心的內周具有呈等角排列的若干凹窩611。請配合參閱圖10、圖11，本實施例共設有十三個凹窩611，相鄰二凹窩611中心之間的角距離約為12度，也就是說，嵌合件61相對二端的兩個凹窩611相隔約144度。各凹窩611是由嵌合件61的圓弧形內周面沿圓心的徑向逐漸遠離圓心同時逐漸窄縮凹入，凹入部分略呈三角形或半圓形，具有位于徑向上的較寬一端及較窄一端，以及位于對應圓心的圓周上的相對二側壁面612(如圖17所示)。此外，各凹窩 611朝向位移架體20的一面(以下稱正面)呈現開放狀。本質上，各凹窩611的排列方向正是對應于位移架體30相對于反轉架體20的可位移方向，而各凹窩611內的相對二側壁面612則是在可位移方向上彼此相對。另一方面，位移架體30的骨干31上在軸筒33上方固設一逼迫件62 (視同位移架體30的一部分)，其位置鄰近嵌合件61的圓弧形內周面。如圖12至圖14所示，逼迫件62 具有一錐狀凹缺621，錐狀凹缺621概呈由逼迫件62朝向嵌合件61的一面凹入的V形溝， 而且是由逼迫件62的正面(指圖9a中朝右的一面)貫通至背面，同時，錐狀凹缺621的凹入深度由對應正面的一端(以下稱第一端)往對應背面的一端(以下稱第二端)逐漸變淺，如此，錐狀凹缺621在可位移方向上形成相對二逼迫斜面622，各逼迫斜面622由第一端往第二端呈現由下往上、由兩側往中心傾斜。其中，第一端與第二端的連結方向平行于第二軸線X2 (換言之，垂直于可位移方向)，而所謂“由下往上”只是配合圖示狀態的大略說法，嚴格來說指的是沿第二軸線X2的徑向遠離第二軸線X2。同時，如圖9a所示，位移架體30的骨干31在對應錐狀凹缺621的位置具有一貫孔311，其貫穿方向平行于第二軸線X2，而且空洞部分同時對應錐狀凹缺621及凹窩611的正面。此外，在貫孔311背對反轉架體20的外側設有一支撐框34 (視同位移架體30的一部分)，支撐框34的外側板面上具有一與貫孔311間隔相對的穿孔341。貫孔311與穿孔 341的連結方向上穿插著一長形擠塞件63，擠塞件63具有一軸向對應貫孔311貫穿方向的桿狀身部631，以及一連接在身部631較靠近反轉架體20 —端的筒狀頭部632，整體能在位移架體30上沿著貫穿方向位移，而且，因為貫孔311、穿孔341的內徑與擠塞件63頭部632、 身部631的外徑之間分別預留有間隙，所以擠塞件63也能在垂直貫穿方向的方向(對應于第二軸線X2的徑向)上位移。此外，擠塞件63與位移架體30之間設有一彈性推抵件64，能提供使擠塞件63沿貫穿方向往反轉架體20突進的適當推力，本實施例中的彈性推抵件64采用螺旋壓縮彈簧， 其環套在擠塞件63的身部631，軸向一端抵于擠塞件63身部631與頭部632之間的環狀肩面，另一端抵于支撐框34的外側板面。如圖12及圖15、圖16所示，擠塞件63的頭部632底側具有傾斜的二貼抵面633， 各貼抵面633是由頭部632的外端面往身部631方向、同時由軸心方向往外周方向斜削，二貼抵面633的相對角度對應于錐狀凹缺621的二逼迫斜面622的相對角度，使得二貼抵面 633能分別貼抵二逼迫斜面622，并且能維持貼抵關系相對滑移。另外，頭部632的頂側形成一呈圓柱面的卡抵面634。如此，凹窩611、錐狀凹缺621、擠塞件63及彈性推抵件64就構成可固定位移架體 30與反轉架體20相對關系的一位移鎖定裝置60，S卩，如圖10、圖11所示，當位移架體30上的錐狀凹缺621對合反轉架體20上的任一凹窩611時，受到彈性推抵件64推抵的擠塞件 63會以其頭部632前端擠塞在錐狀凹缺621與對應凹窩611之間，即，會如圖9a及圖17所示，頭部632底側的相對二貼抵面633分別密合貼抵錐狀凹缺621的相對二逼迫斜面622， 而且，頭部632頂側的卡抵面634同時緊密卡抵凹窩611的相對二側壁面612，由此，因為擠塞件63相對于逼迫件62或嵌合件61均無法沿可位移方向位移，所以位移架體30便無法沿可位移方向相對于反轉架體20進行偏轉。如圖9a所示，擠塞件63另被一插銷68嵌穿其頭部632上一徑向貫穿的銷孔 635(如圖16所示)，插銷68的端部松動地容納在一偏轉件67的長圓孔672內，偏轉件67 則通過一平行于插銷68的樞軸671樞接在位移架體30的骨干31上，如圖9a、9b所示，可有限度地偏轉。另一方面，如圖6及圖8所示，位移架體30的頂端在左、右二曲柄41之間設有一環繞橫筒狀部分的控制扳環65，控制扳環65底部沿一垂直于第一軸線Xl的樞軸651 樞接在位移架體30，頂部可供使用者橫向扳動。在位移架體30的殼蓋62內部，一鋼索66 緊張地連接在控制扳環65與偏轉件67預定部位之間，當位移鎖定裝置60處于如圖9a所示的鎖掣狀態時，與擠塞件63相互牽制的偏轉件67對應位于第一角度，并通過鋼索66將上方的控制扳環65拉扯成如圖8中所示角度。當使用者將控制扳環65的頂部扳往遠離偏轉件67的一側(圖8中的左側)，偏轉件67即會受到鋼索66往上拉扯而偏轉成如圖9b中所示的第二角度，并通過插銷68迫使擠塞件63 (抵抗彈性推抵件64的伸張彈力)大致沿著貫孔311的貫穿方向適度遠離反轉架體20，使擠塞件63的頭部632前端抽出凹窩611正面，但貼抵面633仍與逼迫斜面622局部貼抵。當使用者通過控制扳環65將位移鎖定裝置60維持在如圖9b所示的解掣狀態時， 即可使位移架體30沿第二軸線X2相對于反轉架體20進行偏轉。偏轉時，位移架體30上的逼迫件62會沿著反轉架體20上的嵌合件61的圓弧形內側面移動，使逼迫件62的錐狀凹缺621朝向嵌合件61內側面的不同部位，例如不同的凹窩611。如圖10、圖11所示，嵌合件61的相對二端在各凹窩611之外各具有一往圓心方向凸伸的偏轉限位部613，可擋抵逼迫件62對應可位移方向的側面，以限制位移架體30相對于反轉架體20的偏轉范圍。在本實施例中，當逼迫件62受嵌合件61任一端的偏轉限位部613擋抵時，逼迫件62的錐狀凹缺621會恰好對合最靠近嵌合件61該端的凹窩611，換言之，位移架體30相對于反轉架體20的可偏轉范圍，大約是144度。當使用者將位移架體30沿第二軸線X2轉動至所需角度附近時，即可放開控制扳環65，使擠塞件63再度受彈性推抵件64往反轉架體20的方向推抵，此時，如果位移架體 30上的錐狀凹缺621對合反轉架體20上的其中一凹窩611 (注必要時須使位移架體20再略微往前或往后偏轉)，擠塞件63的頭部632前端便會順著錐狀凹缺621由對應凹窩611 的正面擠入凹窩611內，如圖9b變動至圖9a—般。過程中，因為受到逼迫斜面622的限制及導引，當擠塞件63受到彈性推抵件64的彈力作用而由對應錐狀凹缺621第一端的方向往第二端的方向(對應于圖9a中的由右往左)進給時，會同時沿著第二軸線X2的徑向遠離第二軸線X2，等于由對應凹窩611的較寬一端往較窄一端(對應于圖9a中的由下往上) 逼靠，直至擠塞件63在保持其相對二貼抵面633分別貼抵逼迫件62的相對二逼迫斜面622 狀態下，其卡抵面634同時卡抵對應凹窩611內的相對二側壁面612，也就是如前所述，擠塞件63相對于逼迫件62或嵌合件61均無法沿可位移方向位移，使得位移架體30無法沿可位移方向相對于反轉架體20進行偏轉。由此，如圖4所示，使用者在使用本實施例的手部運動器材時，可依據個人體型、 使用習慣或希望的運動姿勢，將位移架體30轉動并定位在適當角度，以調整運動單元40的操作部(即握把42)相對于座椅組13的前后距離或高度，使運動器材呈現不同的操作型態。在本實施例中，基于各凹窩611的前述配置，當位移架體30上的擠塞件63嵌合于反轉架體20上的各凹窩611的正中央一個(如圖11中實線所示)，位移架體30大致呈現直立狀(如圖4中實線所示)，而且，位移架體30可由此位置往前或往后最多偏轉72度，其間每隔12度均可供選擇定位。在位移鎖定裝置60中，因為擠塞件63的對稱二貼抵面633始終與逼迫件62的對稱二逼迫斜面622密合貼抵，所以擠塞件63與逼迫件62 (對稱分隔貼抵面633、逼迫斜面 622)的中心面始終維持共面，使得擠塞件63完全無法在逼迫件62上沿位移架體30相對于反轉架體20的可位移方向位移。其次，利用逼迫斜面622的傾斜導引，擠塞件63在逐漸擠往錐狀凹缺621第二端的同時，也會逐漸擠往凹窩611的較窄一端(注此過程中，擠塞件 63可能逼迫凹窩611沿可位移方向略微偏轉以相互對正，或者說，是相對固定的凹窩611逼迫尚可偏轉的擠塞件63與逼迫件62 —同對合其中心)，直至擠塞件63的卡抵面634同時緊密卡抵凹窩611內的相對二側壁面612，使擠塞件63也完全無法在嵌合件61上沿可位移方向位移，由此，位移架體30與反轉架體20在可位移方向上沒有任何游隙，因此不會有偏動松搖的現象。在本實施例中，通過擠塞件63的上述擠塞動作，可能的話，還會使嵌合件61與逼迫件62沿第二軸線X2的徑向相對遠離至無法再遠離，以及使嵌合件61與逼迫件62沿第二軸線X2的軸向相對遠離至無法再遠離，換言之，上述擠塞動作能同時消除位移架體30與反轉架體20相互樞接部位的徑向游隙及軸向游隙(如果有的話)，使位移架體30與反轉架體20在各方向上都沒有相對位移的間隙，能夠十分穩固地相對固定。在本發明的技術思想之下，前述擠塞件與錐狀凹缺之間的配合結構可能有其他實施方式，不限定于前述對稱二斜面，例如，錐狀凹缺的內壁面可能是不對稱的相對二斜面、 可能具有多個斜面(注類似多角錐體的周面局部)、也可能是個圓錐面(注類似圓錐體的周面局部)，但共同特征是凹缺部分由前述第一端往第二端逐漸窄縮、變淺，也就是呈現所述“錐狀”。至于擠塞件的貼抵面形狀，則只要配合錐狀凹缺的整體或局部內壁面，使擠塞件與錐狀凹缺配合時，擠塞件的一中心面能與錐狀凹缺的一中心面維持共面，即使擠塞件相對于錐狀凹缺無法沿可位移方向位移即可。當然，本發明上述位移鎖定裝置的技術手段可以適當應用在各種運動器材中的可相對位移的第一、第二架體之間，以配合各式各樣運動器材供人調整操作型態的需求。在本發明的其他實施例中，依據運動器材的類型，支撐單元用于支撐使用者的支撐部，或是運動單元用于供使用者操作的操作部，可能有不同于上述實施例的型式，但基本用途同上。此外，第一、第二架體的相對位移并不限定在沿樞接軸線相對偏轉，例如也可以是能沿直線或特定路線相對位移，舉個簡單的例子，類似前述美國第7，530，932號專利中的可調座椅，即座椅支柱(第一架體)可沿一固定管(第二架體)直線升降的結構中，若應用本發明，可在座椅支柱上沿升降方向設置直線排列的若干凹窩，并在固定管的適當位置設置錐狀凹缺、 擠塞件及彈性推抵件，當使用者直接拉拔或間接控制擠塞件抽離凹窩時，座椅支柱可相對于固定管直線升降而改變其所支撐的座椅高度，至適當位置后再使擠塞件擠至錐狀凹缺與對應凹窩之間，使座椅相對于固定管穩固定位。下面繼續說明上述實施例，反轉架體20可相對于主架體10沿縱向軸線反轉、定位的細部結構及操作方式。有別于位移架體30與反轉架體20之間的位移鎖定裝置60，反轉架體20與主架體10之間另外設有可控制二者20、10相對關系的反轉鎖定裝置(圖中未標號)，說明如下。如圖18 圖21所示，主架體10的固定柱12頂端的固定管14，在其頂端管口處同軸固接一環狀管端件15 (視同固定管14的一部分)，管端件15的環狀頂面設置一彈性支撐件74，其具有沿固定管14軸向伸張的彈力，本實施例中的彈性支撐件74采用如圖22所示的圓錐盤狀的盤形彈簧(或稱碟形彈簧)。彈性支撐件74的頂側另外再疊壓一環狀支撐板 73，支撐板73受到彈性支撐件74均衡支撐，頂面平行于固定管14的徑面。反轉架體20在其骨干21頂端的圓柱部211上，利用螺栓25鎖固一沿圓柱部211 軸線往上凸伸的軸桿23 (視同反轉架體20的一部分)，并將軸桿23同軸樞穿主架體10的固定管14，使反轉架體20能沿固定管14的軸線Yl相對于主架體10進行轉動。在本實施例中，固定管14的軸線Yl往下通過反轉架體20的第二軸線X2，而且交叉點對應于軸管部212的長度中心，換言之，當反轉架體20沿固定管14的軸線Yl轉動時，反轉架體20的軸管部212中心位置相對于主架體10保持固定不動。軸桿23的頂端凸穿環狀支撐板73，并且鎖固一罩蓋軸桿23超出固定管14部分的帽蓋對。此外，軸桿23頂端具有一沿徑向貫穿的圓柱形橫孔231，橫孔231被一扭轉桿 71嵌合貫穿，扭轉桿71凸伸在軸桿231 二側的相對二端分別樞設一滾輪72，二滾輪72的周面底側抵壓在支撐板73頂面。由此，扭轉桿71如同被二滾輪73支撐在固定管14上方， 然后自己將軸桿23頂端懸吊住，使得軸桿23無法往下抽離固定管14。二滾輪72直徑相同，圓心的連結線定義出扭轉桿71的主軸線，而扭轉桿71 二端之間嵌合在橫孔231內的部分形成一軸心偏離主軸線的圓柱形偏心部711，偏心部711的外徑適當配合圓柱形橫孔231的內徑，能沿橫孔231的軸心相對于軸桿23進行轉動，并以其頂側的外周面頂撐橫孔231的內周面頂側。扭轉桿71的其中一端由帽蓋M的一側孔241 凸露于外，并且與一控制扭把75固接而共同構成U字形，當使用者扳轉位于帽蓋M外部的控制扭把75時，可使樞設在二滾輪72之間的扭轉桿71沿主軸線轉動。扭轉桿71轉動時， 其偏心部711會相對于主軸線產生偏心繞轉，使偏心部711外周面距離主軸線較遠的側邊 (以下稱厚側)及較近的側邊(以下稱薄側)以主軸線為圓心偏轉易位。由此，大體而言， 因為扭轉桿71的主軸線相對于固定管14的高度大致不變，所以當扭轉桿71的偏心部711 厚側朝向上方時，扭轉桿71會將軸桿23撐吊在相對較高的位置，反之，當偏心部711的薄側朝向上方時，軸桿23則被撐吊在相對較低的位置。扭轉桿71上另外套接固定如圖23所示的一扭轉限位件76，扭轉限位件76具有可卡抵支撐板73頂面的相對二卡止面761，使得扭轉桿71的可扭轉角度被限制在如圖2 及圖25d所示的狀態(即卡止面761抵于支撐板73頂面的兩種狀態)之間。在圖25a的狀態下，偏心部711的厚側位于上方。在圖25d的狀態下，偏心部711的薄側位于上方，也就是說，扭轉桿71最多可被扭轉約180度(注為了易于識別扭轉桿71的扭轉角度，圖2 至圖25d中標示出偏心部712外周面上距離主軸線最遠部位的最長外徑712)。平時，反轉架體20與主架體10之間的反轉鎖定裝置呈現如圖20、圖21及圖2 所示的鎖掣狀態，即，扭轉限位件76的其中一卡止面761抵于支撐板73頂面，對應地，扭轉桿71的偏心部711厚側大致朝上，使反轉架體20被推頂于無法再升高的相對高點，更詳而言之，反轉架體20的圓柱部211頂端面抵接于固定管14的底端面，而且，圓柱部211頂端面上預設的相對二楔形凸部213嵌合在固定管14底端面上預設的相對二楔形凹部141內 (如圖18、圖19所示)，使得反轉架體20無法沿軸線Yl轉動。附帶一提，此狀態下的彈性支撐件74尚未被壓迫至彈性變形的極限。在使用者通過控制扭把75使扭轉桿71沿主軸線扭轉，直至扭轉限位件76的另一卡止面761抵于支撐板73頂面的過程中，隨著偏心部711的厚側逐漸轉向下方、薄側逐漸轉向上方，反轉架體20的軸桿23會沿著固定管14軸線Yl逐漸沉降，直至圖25d所示的相對低點(低于相對高點不到一公分)。此狀態下，反轉架體20圓柱部211頂端面的楔形凸部213已往下脫離固定管14底端面的楔形凹部141，使得反轉架體20能沿軸線Yl相對于主架體10進行轉動。當反轉架體20以軸桿23為軸進行轉動時，支撐著扭轉桿71的相對二滾輪72會在支撐板73上以軸桿23為圓心沿圓弧軌跡滾動，維持扭轉桿71相對于固定管14的高度。
如圖20、圖21所示，固定管14的管壁上鎖固一擋止螺栓16，其尾端凸伸在固定管 14的管道內。另一方面，軸桿23在對應位置固接如圖M所示的一反轉限位件沈，反轉限位件沈具有可卡抵擋止螺栓16尾端的相對二卡止面沈1，二卡止面261配合擋止螺栓16 的角度被適當預設，使得軸桿23相對于固定管14的可轉動范圍被限制在180度。當反轉限位件沈的任一卡止面261受擋止螺栓16擋止時，反轉架體20的二楔形凸部213會分別對合固定管14的二楔形凹部141，同時，反轉架體20的軸管部212軸線(即第二軸線X2) 會對應于左右軸向，而位移架體30上與第二軸線X2保持平行的曲柄軸43的軸線(即第一軸線XI)亦然。扳轉控制扭把75以利用扭轉桿71的偏心部711將軸桿23往上推頂時，通過楔形凸部213與楔形凹部141的設計，可使反轉架體20在一定角度偏差內能自動修正至預設角度，而且鎖合之后不會偏轉松搖。如果反轉架體20尚未轉動至楔形凸部213大致對合楔形凹部141，則使用者無法順利扳緊控制扭把75，因為楔形凸部213會立即卡抵固定管14的底面，阻礙軸桿23讓扭轉桿71的偏心部711往上推頂。本實施例中的楔形凸部213及楔形凹部141分別呈現對應徑向的凸肋及凹溝，但其他形狀的楔形凸部及楔形凹部也可發揮類似效果。此外，共同構成U字形的控制扭把75與扭轉桿71能夠產生“第二類杠桿”的省力效果，即，由控制扭把71受扳轉的外端到扭轉桿71主軸線的徑向距離(對應于施力臂)，數倍于由偏心部711外周面(用以推頂軸桿23的部位)到主軸線的徑向距離(對應于抗力臂)，讓使用者不用十分費力地扳轉控制扭把75，就能將反轉架體20連同位移架體30等一同沿固定管14往上拉提。再就細部來看，如圖2 所示，當反轉架體20相對于主架體10處于鎖掣狀態時， 扭轉桿71的偏心部711外周面上距離主軸線最遠的部位并沒有對應于軸桿23軸線的頂端方向，而是與軸線有15度左右的差距。在扭轉桿71由圖2 所示角度(鎖掣角度)沿圖中的順時鐘方向扭轉至圖25d所示角度(解掣角度)的過程中，偏心部711的最長外徑712 會先由軸桿23軸線的其中一側扭轉成對應于前述軸線(如圖2 所示)，再繼續轉往前述軸線的另一側。因為在圖2 所示的鎖掣狀態下，軸桿23相對于固定管14已無法再升高， 所以由圖2 經過圖2 的過程，扭轉桿71主軸線上的二滾輪72會往下壓迫彈性支撐件 74使其略微彈性扁縮，也就是讓扭轉桿71相對于固定管14的高度略微降低，使偏心部711 的厚側能越過軸桿23的橫孔231頂緣。類似地，在扭轉桿71由圖25d所示的解掣角度沿圖中的逆時鐘方向扭轉至圖2 所示的鎖掣角度的過程中，當扭轉至如圖25c所示角度時， 雖然偏心部711外周面上距離主軸線最遠的部位尚未到達軸桿23的橫孔231頂緣(差15 度左右)，但是軸桿23已被推頂至相對于固定管14的上止點，此時，使用者必須更加施力 (克服彈性支撐件74的彈力)才能使偏心部711的厚側繞至過軸桿23軸線的另一側。由此，在沒有足夠外力的作用下，扭轉桿71不會偏離圖2 所示的角度，換言之，反轉架體20 能安定在鎖掣狀態，不會意外松脫。在其他實施選擇下，彈性支撐件(盤形彈簧)74與環狀支撐板73可能整合成單一構件，例如具有適當韌度的圓筒狀橡膠塊。如前所述，當本實施例的手部運動器材呈現如圖1至圖4所示的操作型態時，使用者是用雙手操作二曲柄41沿圖4中對應順時鐘方向的運動方向S繞轉，以進行具有運動阻力的手部運動。如果使用者想要進行運動方向相反的手部運動，可先通過控制扭把75松開反轉架體20與主架體10之間的反轉鎖定裝置，然后將反轉架體20連同位移架體30由圖 3、圖4所示的第一角度，沿固定管14的軸線Yl轉動180度至第二角度，再扳緊控制扭把75 將已前后反轉的反轉架體20及位移架體30重新固定，使手部運動器材呈現如圖26、圖27 所示的操作型態。其中，因為運動單元40(包含曲柄軸41、單向軸承44)也已隨著位移架體30前后反轉，所以，使用者現在必須操作曲柄41沿圖27中對應逆時針方向的運動方向 S'繞轉，才能進行具有運動阻力的手部運動。當然，反轉之后變成接附在反轉架體20左側的位移架體30，仍然可沿第二軸線X2相對于反轉架體20前后偏轉及定位，以調整運動單元40相對于使用者的位置。如此，使用者的手部運動方式有較多選擇，訓練效果也能較為均衡完整。
權利要求
1.一種可調整操作型態的運動器材，其特征在于包含有一支撐單元，包含一主架體及一反轉架體；所述主架體上設有一供使用者朝前坐下的座椅組；所述反轉架體沿一縱向軸線與所述主架體樞接，能沿所述縱向軸線相對于所述主架體在相隔180度的一第一角度及一第二角度之間轉動，并能選擇定位在所述第一角度或第二角度；一運動單元，包含一曲柄軸、二曲柄及二握把，所述曲柄軸沿自身軸線橫向樞設在所述支撐單元上的會隨所述反轉架體相對所述主架體轉動的一預定部位，而且，當所述反轉架體位于所述第一角度或第二角度時，所述曲柄軸的相對二端分別位于左、右二側；所述二曲柄以僅會單向帶動的方式分別將其內端連接在所述曲柄軸的相對二端；所述二握把分別連接在所述二曲柄的外端，供所述使用者握持；一阻力裝置，與所述曲柄軸連接，提供所述曲柄軸轉動時的阻力。
2.如權利要求1所述的可調整操作型態的運動器材，其特征在于所述支撐單元還包含一位移架體，所述位移架體沿一橫向軸線與所述反轉架體樞接，能沿所述橫向軸線相對于所述反轉架體轉動，并能選擇定位在多個位置中的一位置；所述曲柄軸樞設在所述位移架體上，而且曲柄軸的軸線平行于所述橫向軸線。
3.如權利要求2所述的可調整操作型態的運動器材，其特征在于所述位移架體與所述反轉架體之間樞設一對應所述橫向軸線的傳動軸，所述傳動軸與所述曲柄軸能相互帶動旋轉；所述阻力裝置包含一飛輪，所述飛輪樞設在所述反轉架體上，并能與所述傳動軸相互帶動旋轉。
4.如權利要求1所述的可調整操作型態的運動器材，其特征在于所述反轉架體具有一軸桿，并將所述軸桿沿所述縱向軸線樞設在所述主架體，而且能沿所述縱向軸線相對于所述主架體上下位移；所述軸桿具有一沿徑向貫通的橫孔；一扭轉桿貫穿所述橫孔，并在相對二端分別樞設一滾輪，所述二滾輪底側與所述主架體之間設有一彈性支撐件；所述二滾輪的圓心連結線定義出所述扭轉桿的主軸線，所述扭轉桿具有一能以外周面頂撐所述橫孔內周面的偏心部，所述偏心部具有外周面距離所述主軸線相對較遠的厚側及距離所述主軸線相對較近的薄側；所述扭轉桿能被使用者控制在所述厚側相對在上的一鎖掣角度及所述薄側相對在上的一解掣角度之間扭轉，而且在所述扭轉過程中，所述偏心部外周面上距離所述主軸線最遠的部位會越過所述橫孔對應所述縱向軸線頂端的頂緣；當所述扭轉桿位于所述鎖掣角度時，所述反轉架體局部抵接所述主架體，使無法沿所述縱向軸向進行轉動。
5.如權利要求4所述的可調整操作型態的運動器材，其特征在于所述反轉架體及所述主架體分別設有以所述縱向軸線為中心的相對二楔形凸部及相對二楔形凹部；當所述反轉架體位于所述第一角度或第二角度時，所述二楔形凸部會分別對合所述二楔形凹部；當所述反轉架體沿所述縱向軸線位移時，所述楔形凸部及楔形凹部會沿所述縱向軸線嵌合或分離。
全文摘要
本發明涉及一種可調整操作型態的運動器材，包含有一支撐單元，包含一主架體及一反轉架體；主架體上設有一供使用者朝前坐下的座椅組；反轉架體沿一縱向軸線與主架體樞接，能沿縱向軸線相對于主架體在相隔180度的一第一角度及一第二角度之間轉動，并能選擇定位在第一角度或第二角度；一運動單元，包含一曲柄軸、二曲柄及二握把，曲柄軸沿自身軸線橫向樞設在支撐單元上的會隨反轉架體相對主架體轉動的一預定部位，而且，當反轉架體位于第一角度或第二角度時，曲柄軸的相對二端分別位于左、右二側；二曲柄以僅會單向帶動的方式分別將其內端連接在曲柄軸的相對二端；二握把分別連接在二曲柄的外端，供使用者握持；一阻力裝置，與曲柄軸連接，提供曲柄軸轉動時的阻力。
文檔編號A63B22/10GK102302840SQ20111023905
公開日2012年1月4日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年6月25日
發明者湯瑪士·摩倫, 諾爾·強森 申請人:喬山健康科技股份有限公司