专利名称：训练器械的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于锻炼和复原人体肌肉的设计，并且尤其适合于与进行训练锻炼时在不稳定性和控制平衡期间的训练原理有关的设计。
本发明提出了一种用于室内锻炼脚踏车的新设计。锻炼脚踏车是不稳定可倾斜式的，其具有用于控制不稳定性、模拟骑着普通的机动脚踏车的感觉的系统。
在大部分运动和比赛中特别存在着许多脚踝损伤和膝盖损伤。损伤经常是复杂、困难并花费长时间去复原的。在腿损伤的复原期间，走和跑受到限制而锻炼则经常用诸如脚踏车这样的训练器械代替。
然而，不是每个人都可以或有机会将脚踏车骑上路或离开路。市场上有许多室内用的训练器械，如测力计自行车或者旋转自行车。然而这些器械不提供任何用于不稳定性的系统且不给予像骑车时的骑在路上或轨道上的好的模拟。这种测力计自行车或者旋转自行车的使用给了人们单调的运动而很少锻炼可加强关节并有助于增加平衡的肌肉。
公开号为WO 00/68067的早期的PCT申请的发明人之一描述了一种具有倾斜功能的踏板，踏板可转动地连接于用于身体锻炼的如脚踏车或者其他利用可转动曲柄的锻炼器械的器械上的曲柄臂。在长时间里，使用这种踏板解决办法能给使用者在复原和防止损伤方面提供独特的有利条件以及进一步的动力学技能。
同样地，发明人希望说明锻炼脚踏车形式的整个训练器械是如何设计成具有模拟使用者力量的不稳定性并平衡腿、臀和背部的功能的。
本发明是一种室内固定的锻炼脚踏车，其包括相对于地板稳定的第一下方框架，该第一下方框架支撑第二上部框架。该上部框架具有车座、曲柄和连接于设有阻力装置的调速轮的踏板。该上部框架具有相对该下方框架与该器械的整个长度和该调速轮的旋转动作交叉的可调整的倾斜运动。操纵机构通过该上部框架操纵，其中该操纵机构延长部件与该地板接触，该部件具有车轮悬架类的设计并包括轮子或者滚轮、避震器或者震动吸收器和/或弹簧。该上部框架的稳定通过操纵机构的运动实现。
本发明的特征将参照附图进行说明，附图通过举例说明了本发明的首选实施例，其中；
图1显示了依照本发明的锻炼脚踏车的立体图；图2和图3显示了带有倾斜轴的本发明的另一个立体图；图4a和图4b显示了本发明的功能性；图5显示了″车轮悬架″的第一个实施例的细节；图6显示了″车轮悬架″的第二个实施例的细节；图7显示了″车轮悬架″的第三个实施例的细节；图8显示了具有用于调节倾斜的功能的机构的本发明；图9显示了具有用于操作其功能的装置的本发明；图10显示了说明本发明中的不同元件间的关系的方框图；和图11a和图11b显示了具有倾斜功能的踏板。
如同在发明人的早期申请中所描述的，在受控制的不稳定性期间的锻炼既在力量训练又在受伤后的复原期间对人体肌肉、腱以及身体的整体平衡提供了积极的健康成效与品质。下面的描述将显示锻炼脚踏车形式的室内使用的锻炼器械是如何设计成提供给使用者如同使用更普通的机动脚踏车的模拟体验的。
图1显示了表现室内固定锻炼脚踏车的锻炼器械，其包括相对于地板为稳定的第一下方框架1，第一下方框架1支撑可倾斜的、与其连接的第二上部框架2。如图2和图3所示，第二上部框架2穿过相对于第一下方框架1和地板的轴4，连接两个框架1和2的轴承(图未示)定位在框架的前部件5和后部件6内，轴承可以例如是滑动轴承或者球轴承。倾斜动作由箭头符号7指出。调速轮10可转动地固定于与驱动装置连接的上部框架2，如同带或者链11的驱动装置由嵌齿或者链轮齿12将动作通过具有踏板14和15的曲柄13传递给调速轮10。驱动装置与现有技术的驱动装置机械地相似，所以在图中没有更详细地显示并因此不再进一步地说明。车座17以常见的方式固定在上部框架2上。
倾斜动作的附加特征通过在位置5和6处加入用于调整框架1和2间的高度的装置实现。如箭头符号16-16′所示，角度在由数字18和19指示的轴4上使得可以变化。这在下方框架1的支撑部件具有两个可在垂直方向上进行调整的支撑部件20和21时是可能的。支撑部件20和21可以是液压缸、可转动蜗轮或者螺栓，他们可以手动调整或者使用例如泵或者电动马达的自动辅助结构。这些的进一步说明参照下面的图10进行了描述。
参照图4，依照本发明的锻炼器械的平衡控制和稳定系统将进行描述。器械具有操纵机构和把手23，其中转向杆24能够如箭头符号25所示转动，并可在如箭头符号26所示的方向相对于上部框架2移动。两个圆柱形避震器28和29活动地固定在转向杆24下方部件的两边，避震器是液压型或者气体型的。
如图1至图4a以及图5的详细图所示，两个轮子30和31可转动地固定于在接合点34中活动地链接在转向杆24端部的两边的联接杆32和33上。避震器28和29定位在转向杆24的接合点34′和联接杆32和33的接合点36和37之间。这形成了活动车轮悬架类单元35，其中轮子30和31始终与地板接触。
如图4a所示，转向杆24如箭头符号26所示也可相对于上部框架2滑动，其中这种运动因杆与弹簧27的连接而具回弹性。
图4a和图4b显示了处于倾斜位置的锻炼脚踏车，其中操纵机构朝向倾斜方向转动。在使用中，锻炼脚踏车的上部框架2将趋于倾斜到一个或者其他方向。对于具有两个轮子的机动脚踏车，使用者将在上部框架2趋于倾斜的方向转动把手23以使框架平衡在竖直位置，悬架单元35的轮子31和30总是与地板接触。避震器28和29提供了弹性、不稳定性以及上部框架2的倾斜动作，运动通过转动操纵机构23和悬架单元35进行控制。上部框架2的倾斜对避震器28或者29之一压缩到避震器停止倾斜动作的程度。操纵机构的转动促使进一步缩短避震器之一，但是当避震器完全压缩时其不给操纵机构提供进一步转动的空间，在竖直位置上没有施加在上部框架2的力。
如图1到5所示的锻炼脚踏车的悬架单元25具有轮子30和31，而图6显示了其轮子调换为定位在杯状支撑42和43内的球40和41的悬架单元。图7显示了悬架单元具有类似于基于办公椅的轮子44和45。
锻炼脚踏车在调速轮10静止或者慢速转动时是最不稳定的。当转速增加时，调速轮的回转效应提供了锻炼脚踏车的稳定效果，且通过转动把手稳定上部框架2的倾斜运动的需要是最小的。使用者还可以在踩动踏板的同时坐着或者站立着通过将其重量分布在框架的任一边来稳定锻炼脚踏车。换句话来说，此种使用对任一个掌握任何两个轮子的机动脚踏车的使用技巧的人都是常见的。
对于依照本发明的锻炼脚踏车的使用者来说，其很方便地具有调整车的斜功能或者在不需要倾斜功能时仅是锁定上部框架2在固定位置的选择。
共用一个锻炼脚踏车的使用者可能有不同的大小和重量，因此调整上部框架的倾斜运动是有必要的。图8显示了依照本发明的锻炼脚踏车，其中避震器28和29是液压型的并连接到带有软管51和52的贮液器或箱50。箱50与泵和定位在器械的操纵机构23上的控制杆54连接。液压系统还与压力计55连接。使用者可以就此系统用控制杆54调整避震器28和29内的压力，其调整避震器的弹性和上部框架2的从锁定位置到完全不稳定位置的倾斜程度。
器械还可以辅以提供倾斜功能的自动辅助调整的技术装置。图9显示了避震器28和29为液压系统的部件的锻炼器械。避震器通过软管51和52连接于箱58和泵57。泵57优选以电动马达辅助。锻炼器械具有为器械内的功能控制单元的电脑单元(CPU)60。界面控制台61和优选为触摸屏的显示装置62均与CPU 60连接。CPU 60经过编程在屏幕上显示菜单以便使用者可以轻易地设置器械的功能。电缆64从CPU 60连接到泵57以控制液压系统。
使用者可以从界面控制台设置所希望的不稳定性程度。锻炼脚踏车还具有提供调速轮转动的阻力的系统，从而对器械的使用者造成阻力。以数字70指示的机构可以是其技术装置用于现今出售的测力计自行车和旋转自行车上的现有技术。通常这是一种在轮子或者圆盘表面上使用带或者制动靴的制动系统，或者一种直接影响调速轮的诸如涡流制动系统的电磁系统。
图10显示了说明锻炼器械内的不同组件以及也参照图9谈到的控制系统之间的关系的方框图。上部框架2受避震器28和29的影响，避震器28和29也是由带有液压液体(例如油)的箱58、泵57和启动器56组成的液压系统的部件。信号从CPU 60传送到可以发动泵57的启动器56，泵57增加避震器28和29的压力。压力可以通过同样受启动器56控制的开口阀59降低。如果倾斜和下倾起到相对于图3所述的功能，则避震器64和65与液压系统连接。这应用于产生用于模拟锻炼器械上下山运动的、如同在路上或者地形中的机动脚踏车的上部框架2的不同角度的功能。避震器64和65可以取替为与启动器和CPU连接的马达辅助的螺栓或者气缸。
造成阻力的机构70连接于CPU 60，使用者通过界面控制台61和屏幕62可以调整锻炼器械到所希望的阻力。锻炼器械还具有测量调速轮10的转动的传感器66，传感器66连接于CPU 60以计算转动而模拟距离，并计算相对于一个时间单元的训练量。
如图10所示的依照本发明的锻炼器械为使用者提供了室内锻炼脚踏车，其模拟在使用期间易于依照使用者对不稳定性和阻力的需要和希望调整的两个轮子的机动脚踏车。CPU 60还可以具有自动控制锻炼器械功能的程序，该程序可以给使用者可以模拟在不同轨道和地形上骑驶的锻炼程序。
图11a和图11b显示了具有一个正常踏板表面80和一个与可转动踏板轴82倾斜交叉的可倾斜的表面的踏板。箭头符号83指示倾斜方向。这种踏板公开于发明人的申请公开WO 00/68067。在此处描述的依照本发明的锻炼器械上利用这种踏板可给使用者的腿和脚踝提供增强的锻炼效果，此因踏板可提供额外的不稳定性的程度。
依照本发明的不稳定锻炼器械可给使用者在复原和防止损伤方面提供便利，并提供了用于增加平衡技巧的装置。
权利要求
1.一种用于身体锻炼、预防性锻炼和损伤复原及增加平衡的训练器械，所述器械设计为与测力计自行车或者旋转自行车相似的固定锻炼脚踏车，所述器械包括构造成支撑在地板上的第一稳定框架和可相对于所述第一框架倾斜的第二框架；其中所述第二框架与所述第一框架连接以允许所述第二框架相对于所述第一框架倾斜并交叉所述框架的整个长度；所述第二框架具有与用于传递来自带有踏板的曲柄的动作的装置连接的调速轮，以及用于对调速轮产生阻力及调整的装置；所述第二框架具有车座和设有用于控制所述第二框架的倾斜运动的装置的操纵机构，所述操纵机构通过所述第二框架引导，其中所述操纵机构的延长部件如杆件具有与所述地板接触的部件，所述部件具有车轮悬架类的设计；所述操纵机构、杆件和车轮悬架相对于所述第一框架和第二框架可转动，所述杆件相对于所述第二框架可滑动。
2.根据权利要求1所述的训练器械，其特征在于所述操纵机构的与所述地板接触的所述部件具有车轮悬架类的设计，并包括设有用于在所述地板上转动的装置的两个连杆机构，所述连杆机构互相独立地连接于所述杆件，并与也连接于所述杆件的避震器连接，使得所述连杆机构可垂直活动，在所述地板上用于转动的、连接所述连杆机构的所述装置是一对轮子，旋转轮子或者球。
3.根据权利要求2所述的训练器械，其特征在于避震器是液压型的或者气体型的。
4.根据权利要求2或3所述的训练器械，其特征在于所述液压型的避震器连接于包括通过软管连接所述避震器的箱和泵的液压系统，这样所述避震器内的压力可变以调整所述第二和上部框架的移动程度。
5.根据权利要求4所述的训练器械，其特征在于所述液压系统连接优选为电动马达的、连接于泵的马达，且所述系统具有连接所述马达和回流阀的启动器，所述启动器还连接到设有优选为触摸屏的视觉装置的界面控制台连接的CPU，所述界面控制台定位在所述操纵机构上，所述锻炼器械和系统的调整从界面控制进行执行。
6.根据权利要求1至5之一所述的训练器械，其特征在于所述上部第二框架在第一方向的倾斜会缩短所述避震器之一到一个位置，在此位置当所述倾斜运动提供阻力在所述避震器内时在相同的方向扭动所述操纵机构，其在所述第一方向的相反方向并在竖直位置推动所述第二框架。
7.根据权利要求1至6之一所述的训练器械，其特征在于所述第一框架具有用于调整所述第二框架相对于所述地板的角度的装置，所述第二框架在框架连接点的前面和后面由所述第一框架支撑，调整的角度平行且垂直于所述器械的长度，所述调整装置是优选为马达辅助的螺柱，或者连接于手动或者机动型泵的液压类型。
8.根据权利要求7所述的训练器械，其特征在于用于调整所述第二框架的角度的所述液压缸连接于所述器械内的所述液压系统和界面控制台。
9.根据权利要求5或6所述的训练器械，其特征在于所述CPU具有软件，其使使用者能够输入并控制所述器械在驱动装置和踏板上的阻力模式以及所述第二框架从固定的稳定位置变化到完全无支撑的倾斜功能。
10.根据权利要求5至8之一所述的训练器械，其特征在于所述CPU具有软件，其实现所述第二框架对于倾斜或下倾角度的多个选择，或者实现在使用所述锻炼器械模拟地形和上下山情形作为锻炼程序的一部分的期间对所述第二框架的主动的角度控制。
11.根据权利要求1至10之一所述的训练器械，其特征在于所述锻炼器械具有用于对所述调速轮产生阻力的机构，所述机构连接于CPU，通过界面控制台和屏幕可以由使用者调整所述CPU用于得到想要的锻炼阻力，所述机构至少选自包括在所述调速轮周围设有上紧机构的带的制动装置；包括可调整地压迫所述调速轮的制动靴的制动装置；包括影响所述调速轮的自由转动的电磁体的制动装置。
12.根据权利要求1至11之一所述的训练器械，其特征在于所述锻炼器械具有测量所述调速轮的旋转的传感器，所传感器连接于所述CPU用于计算所述旋转作为在一个时间单元内的距离的模拟。
13.根据权利要求1至11之一所述的训练器械，其特征在于所述锻炼器械具有固定于所述曲柄的踏板，所述踏板具有对阶梯表面之一的倾斜功能，所述倾斜功能横过所述正常的转动轴线。
全文摘要
一种用于身体锻炼、预防性锻炼和损伤复原及增加平衡的训练器械，该器械设计为与测力计自行车或者旋转自行车相似的固定锻炼脚踏车，该器械包括构造成支撑在地板上的第一稳定框架和可相对于该第一框架倾斜的第二框架。该第二框架具有相对该第一框架与该调速轮的旋转动作交叉的可调整的倾斜运动。操纵机构通过该第二框架操纵，其中该操纵机构延长部件与该地板接触，该部件具有车轮悬架类的设计并包括连杆、避震器、弹簧和轮子。该第二框架的稳定通过操纵机构的运动实现。
文档编号A63B26/00GK1901975SQ200480040239
公开日2007年1月24日 申请日期2004年11月15日 优先权日2003年11月17日
发明者齐亚德·贝达尼, C·艾利斯, B·J·M·汉森, T·莫拉特 申请人:齐亚德·贝达尼