可调整操作型态的运动器材的制作方法

专利名称：可调整操作型态的运动器材的制作方法
技术领域：
本发明与运动器材有关，特别是指一种可利用锁定装置将架体固定成不同型态的 可调整操作型态的运动器材。
背景技术：
运动脚踏车或重量训练器之类的室内运动器材，通常都可供使用者调整运动器材 座椅的高度或前后位置，以调整座椅相对于运动单元的操作部(例如脚踏车供人踩转的踏 板或重量训练器供人推拉的握把等)的相对关系，以便不同体型的使用者均能以适当姿势 进行运动。某些运动器材则可使前述操作部靠近或远离座椅，实质意义相同。概括来说，前 述运动器材是使架体的一部分(第一架体)可相对另一部分(第二架体)位移，并且利用 一锁定装置将二者相对固定在可位移方向上的选定位置。大体而言，能选择将第一、第二架体相对固定在复数个预设位置其中一个(所谓 “多段式”)的锁定装置，其定位稳固性会高于能将第一、第二架体相对固定在可位移范围中 任意位置(所谓“无段式”)的锁定装置，因为前者多半是利用嵌卡的力量，而后者多半是利 用摩擦的力量进行固定。再者，为了操作快速、方便，相比于采用螺栓旋紧的方式，多段式锁 定装置更常采用插销嵌插的方式，例如，第一、第二架体其中之一设置弹簧插销，另一个设 置可供插销进出的多个定位孔，使用者可拉拔插销以使第一、第二架体能相对位移，再在适 当位置放开插销使其插入对应定位孔。然而，因为前述定位孔与插销的内、外径不可能紧密 配合(否则无法顺利插入及抽出)，所以即便插销嵌卡在定位孔内，第一、第二架体仍能沿 可位移方向在插销与定位孔之间的游隙范围内相对摇动，也就是说，采用习知插销式锁定 装置只能大略固定第一、第二架体的相对关系，固定之后仍或多或少有松摇晃动的问题。美国第7，530，932号专利揭示一种手部运动器材，可供使用者采取坐姿并以双手 驱转前方的曲柄机构，其中可调整高低的座椅便是利用前述习知插销式锁定装置进行固 定，因此具有上述松动问题。美国第2009/056，371号专利早期公开案揭示运动方式相仿的 手部运动器材，其中可前后调整的座椅以及可上下调整的曲柄机构都是利用前述习知插销 式锁定装置进行固定，同样具有上述问题，此外，在上述二专利文献所揭示的手部运动器材中，当使用者驱使曲柄机构的曲 柄正向绕转时，可带动曲柄轴同向自转，因而必须抵抗与曲柄轴连接的阻力装置所提供的 运动阻力；当曲柄静止或反向绕转时，曲柄轴不受其影响，因此使用者手部不须抵抗前述运 动阻力，也不用随运动惯性持续绕转。上述机制可使手部运动自然、安全，但与此同时，使用 者仅能进行特定旋向的施力驱转动作，手部运动的方式显得单调，手部训练的效果也难以 均衡完整。

发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种可调整操作型态的运动器材，其 可供使用者依据个人需求调整其中的第一、第二架体的相对位置，以设定使用者进行操作
4的位置与器材受操作的部位之间的空间关系；而且，第一、第二架体之间通过结构简单、成 本低、控制容易、动作顺畅的锁定装置进行固定，同时，第一、第二架体被固定之后不会松摇 晃动，相对关系十分稳固。本发明的另一目的在于提供一种可调整操作型态的运动器材，其可供使用者操作 其中的握把以进行仅在特定旋向具有阻力的手部绕转运动；而且，使用者可调整特定旋向 相对于使用者操作位置的方向关系，以丰富手部运动的方式，并获得较均衡完整的训练效^ ο为达到上述目的，本发明所提供的一种可调整操作型态的运动器材，其特征在于 包含有一支撑单元，包含一第一架体及一第二架体，所述第一架体与第二架体能够沿一可 位移方向相对位移；所述支撑单元还具有用于支撑使用者的支撑部；一位移锁定装置，包 含设在所述第一架体的多个凹窝、设在所述第二架体的一锥状凹缺、一挤塞件及一弹性推 抵件；各所述凹窝的排列方向对应于所述可位移方向，而且各具有位于所述可位移方向上 的相对二侧壁面；所述锥状凹缺的凹缺部分由一第一端往一第二端逐渐窄缩、变浅，所述第 一端与第二端的连结方向垂直于所述可位移方向；当所述第一架体与第二架体相对位移 时，所述锥状凹缺能对合不同的所述凹窝；所述挤塞件具有能贴抵所述锥状凹缺内壁面的 至少一贴抵面，以及能同时卡抵所述凹窝相对二侧壁面的至少一卡抵面；所述弹性推抵件 设在所述挤塞件与所述第二架体之间，提供使所述挤塞件由对应所述锥状凹缺第一端方向 往第二端方向位移的推力；一运动单元，设在所述支撑单元上，具有供所述使用者操作以进 行运动的操作部；其中，所述运动单元的操作部与所述支撑单元的支撑部，其中至少一个独 立于另一个连接于所述第一架体或第二架体，当所述第一架体与第二架体相对位移时，所 述操作部与所述支撑部之间的空间关系会产生对应变动。上述本发明的技术方案中，所述挤塞件的一中心面与所述锥状凹缺的一中心面维 持共面，使所述挤塞件与所述锥状凹缺无法沿所述可位移方向相对位移。所述锥状凹缺呈现由所述第一端往所述第二端逐渐窄缩、变浅的V形沟，具有位 于所述可位移方向上的相对二逼迫斜面；所述挤塞件具有能分别贴抵所述二逼迫斜面的二 贴抵面。所述挤塞件能被使用者施力带动而由对应所述锥状凹缺第二端方向往第一端的 方向位移，至所述挤塞件离开所述凹窝。所述第一架体与第二架体能沿一轴线相对转动；各所述凹窝以所述轴线为圆心呈 圆弧状排列，各所述凹窝沿所述圆心的径向逐渐远离圆心同时逐渐窄缩凹入。本发明还提供了另一技术方案一种可调整操作型态的运动器材，其特征在于包 含有一支撑单元，包含一主架体及一反转架体；所述主架体上设有一供使用者朝前坐下 的座椅组；所述反转架体沿一纵向轴线与所述主架体枢接，能沿所述纵向轴线相对于所述 主架体在相隔180度的一第一角度及一第二角度之间转动，并能选择定位在所述第一角度 或第二角度；一运动单元，包含一曲柄轴、二曲柄及二握把，所述曲柄轴沿自身轴线横向枢 设在所述支撑单元上的会随所述反转架体相对所述主架体转动的一预定部位，而且，当所 述反转架体位于所述第一角度或第二角度时，所述曲柄轴的相对二端分别位于左、右二侧； 所述二曲柄以仅会单向带动的方式分别将其内端连接在所述曲柄轴的相对二端；所述二握 把分别连接在所述二曲柄的外端，供所述使用者握持；一阻力装置，与所述曲柄轴连接，提供所述曲柄轴转动时的阻力。所述支撑单元还包含一位移架体，所述位移架体沿一横向轴线与所述反转架体枢 接，能沿所述横向轴线相对于所述反转架体转动，并能选择定位在多个位置中的一位置；所 述曲柄轴枢设在所述位移架体上，而且曲柄轴的轴线平行于所述横向轴线。所述位移架体与所述反转架体之间枢设一对应所述横向轴线的传动轴，所述传动 轴与所述曲柄轴能相互带动旋转；所述阻力装置包含一飞轮，所述飞轮枢设在所述反转架 体上，并能与所述传动轴相互带动旋转。所述反转架体具有一轴杆，并将所述轴杆沿所述纵向轴线枢设在所述主架体，而 且能沿所述纵向轴线相对于所述主架体上下位移；所述轴杆具有一沿径向贯通的横孔；一 扭转杆贯穿所述横孔，并在相对二端分别枢设一滚轮，所述二滚轮底侧与所述主架体之间 设有一弹性支撑件；所述二滚轮的圆心连结线定义出所述扭转杆的主轴线，所述扭转杆具 有一能以外周面顶撑所述横孔内周面的偏心部，所述偏心部具有外周面距离所述主轴线相 对较远的厚侧及距离所述主轴线相对较近的薄侧；所述扭转杆能被使用者控制在所述厚侧 相对在上的一锁掣角度及所述薄侧相对在上的一解掣角度之间扭转，而且在所述扭转过程 中，所述偏心部外周面上距离所述主轴线最远的部位会越过所述横孔对应所述纵向轴线顶 端的顶缘；当所述扭转杆位于所述锁掣角度时，所述反转架体局部抵接所述主架体，使无法 沿所述纵向轴向进行转动。所述反转架体及所述主架体分别设有以所述纵向轴线为中心的相对二楔形凸部 及相对二楔形凹部；当所述反转架体位于所述第一角度或第二角度时，所述二楔形凸部会 分别对合所述二楔形凹部；当所述反转架体沿所述纵向轴线位移时，所述楔形凸部及楔形 凹部会沿所述纵向轴线嵌合或分离。采用上述技术方案，本发明的位移锁定装置因为挤塞件的对称二贴抵面始终与逼 迫件的对称二逼迫斜面密合贴抵，所以挤塞件与逼迫件的中心面始终维持共面，使得挤塞 件完全无法在逼迫件上沿位移架体相对于反转架体的可位移方向位移。其次，利用逼迫斜 面的倾斜导引，挤塞件在逐渐挤往锥状凹缺第二端的同时，也会逐渐挤往凹窝的较窄一端， 直至挤塞件的卡抵面同时紧密卡抵凹窝内的相对二侧壁面，使挤塞件也完全无法在嵌合件 上沿可位移方向位移，由此，位移架体与反转架体在可位移方向上没有任何游隙，因此不会 有偏动松摇的现象。而且，位移架体可由此位置往前或往后最多偏转72度，其间每隔12度 均可供选择定位。由此，使用者在使用手部运动器材时，可依据个人体型、使用习惯或希望 的运动姿势，将位移架体转动并定位在适当角度，以调整运动单元的操作部(即握把)相对 于座椅组的前后距离或高度，使运动器材呈现不同的操作型态。


图1是本发明一较佳实施例在一操作型态下的左后方立体图；图2是本发明一较佳实施例对应图1状态的右后方立体图；图3是本发明一较佳实施例对应图1状态的主视图；图4是本发明一较佳实施例对应图1状态的右视图，并且以假想线示意其中的运 动单元可随着位移架体前后位移而改变操作型态；图5是本发明一较佳实施例前半部的大部分解结构；
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图6是本发明一较佳实施例前半部的右后方立体图(对应图2，取除部分壳盖)；图7是本发明一较佳实施例前半部的右视图(对应图4，取除部分壳盖)；图8是沿图7中的A-A剖线得到的剖视图；图9a是图8中的圆圈B部分的放大图，显示位移锁定装置处于锁掣状态；图9b类似图9a，但是显示位移锁定装置处于解掣状态；图10是图8状态下的位移锁定装置主要构件的右后方立体图；图11是图8状态下的位移锁定装置主要构件的右视图，并且以假想线示意其中的 挤塞件可随着逼迫件嵌卡在嵌合件的不同位置；图12显示前述挤塞件与逼迫件的立体形状及配合结构；图13及图14分别是前述逼迫件的主视图及俯视图(视角独立设定)；图15及图16分别是前述挤塞件的主视图及侧视图(视角独立设定)；图17是沿图8中的C-C剖线得到的局部剖视图，主要显示前述挤塞件与逼迫件的 配合结构；图18是本发明一较佳实施例中的固定柱顶端一带的左前方立体图；图19显示本发明一较佳实施例中的反转架体的圆柱部顶端面与固定管底端面之 间的配合结构；图20是本发明一较佳实施例中的固定柱顶端一带的轴向剖视图(对应图8)；图21是沿图20中的D-D剖线得到的剖视图；图22是本发明一较佳实施例中的弹性支撑件的立体图；图23是本发明一较佳实施例中的扭转限位件的立体图；图24是本发明一较佳实施例中的反转限位件的立体图；图25a 25d示意本发明一较佳实施例中的反转锁定装置主要构件的连续动作；图26及图27分别是本发明一较佳实施例的主视图及右视图，显示位移架体随着 反转架体由图3、4所示状态前后反转之后的另一操作型态。
具体实施例方式现举以下实施例并结合附图对本发明的结构及功效进行详细说明。如图1 图4所示，本发明一较佳实施例的运动器材也是一种可供使用者以坐姿 进行手部绕转运动的手部运动器材，外观上主要包含一主架体10、一反转架体20、一位移 架体30及一运动单元40。主架体10具有平贴于地的一底座11、固接在底座11前端中央的一固定柱12，以 及装配在固定柱12中间高度后方的一座椅组13，其中，座椅组13用于供使用者面向前方跨 坐于椅面上。反转架体20沿一纵向轴线与固定柱12顶端枢接，位移架体30又沿一横向轴 线与反转架体20侧边枢接，各能依对应轴线进行偏转并定位在所需角度，相关细节容后说 明。主架体10、反转架体20及位移架体30共同构成一支撑单元，作为支撑运动单元40等 其他构件的基础，并且提供用于将使用者支撑在一操作位置的支撑部——在本实施例中指 座椅组13的椅面。本实施例中的反转架体20及位移架体30分别对应于上述发明内容中 所说的“第一架体”及“第二架体”。运动单元40具有依一横向轴线(以下称第一轴线)X1枢接在位移架体30上的相
7对二曲柄41，各曲柄41外端设有一供使用者捉握的握把42，能沿第一轴线Xl作绕圆运动， 形成本实施例中的运动单元40供使用者操作以进行运动的操作部。再如图5所示，主架体10的固定柱12呈弧弯状，上半段往斜前方凸伸，并在顶端 焊固一纵向贯通的固定管14，固定管14顶端偏后、底端偏前，轴线Yl与(垂直于地面的) 铅垂线之间的夹角约为7. 5度。反转架体20大致位于固定柱12前方的弧凹空间，整体概 呈纵长形，并且如同吊挂在固定柱12顶端一般，将其顶端沿固定管14的轴线Yl与固定管 14枢接(结构后详)。进一步来看，反转架体20是由金属材质的骨干21及塑胶材质的壳 盖22组成，骨干21顶端形成与固定管14同轴连接且外径相等的圆柱部211，较下方具有一 横向贯通的轴管部212。当反转架体20相对于主架体10固定在如图所示的状态时，轴管部 212的轴线(以下称第二轴线)X2平行于地面，并且对应于左右轴向。位移架体30整体也概呈纵长形(注配合图示状态而言；实际上可能转动为概呈 横长形，后述)，包含位置相对在下的竖板状部分以及位置相对在上的横筒状部分，其同样 是由金属骨干31及塑胶壳盖32组成，骨干31底端固接一横向凸伸的轴筒33，并将轴筒33 同轴枢接在反转架体20的轴管部212内，使位移架体30的竖板状部分接附在反转架体20 顶部侧边(图示状态的右侧)，顶端的横筒状部分则大致位于运动器材的宽度中央，整体能 沿第二轴线X2相对于反转架体20进行偏转。接着如图6 图8所示(注其中，图6、图7中取除了位移架体30、反转架体20 的部分壳盖32、22，以呈现内部结构)，运动单元40还包含沿自身轴线横向枢设在位移架体 30顶端的一曲柄轴43，二曲柄41以各自的长轴向垂直于曲柄轴43轴向的方式分别将内端 连接在曲柄轴43的相对二端，使能沿曲柄轴43的轴线相对于位移架体30进行绕转，换言 之，曲柄轴43的轴线构成第一轴线XI。位移架体30上的第一轴线Xl平行于第二轴线X2， 在如图所示的操作型态下对应于左右轴向，使二曲柄41及二握把42分别位于左、右二侧， 供使用者左、右手握持。有别与一般曲柄机构中的曲柄与曲柄轴固接，曲柄41是以仅能单向带动的方式 与曲柄轴43连接，更详细的说就是，各曲柄41通过一单向轴承44与曲柄轴43连接(如图 8所示)，使得曲柄41能相对于曲柄轴43反向绕转(对应于图4视角下的逆时钟方向)， 但无法相对于曲柄轴43正向绕转(对应于图4视角下的顺时钟方向)，同时，各曲柄41相 对于曲柄轴43可独立位于圆周上的任何角度，二曲柄41不相牵制。由此，使用者操作握把 42进行手部运动时，可随心所欲地驱转左、右二曲柄41，S卩，二曲柄41可能同步/不同步、 同相/不同相地一齐或单独绕转，而且，驱使曲柄41沿图4中的运动方向S正向绕转可带 动曲柄轴43同向自转(注严格来说，只有在曲柄41相对于位移架体30的正转速率不低 于曲柄轴43当时的正转速率时，曲柄41的扭力才会传递至曲柄轴43)，而当曲柄41静止或 反向绕转时，曲柄轴43不受其影响。前述单向轴承(或称单向离合器)的结构及作用为习知技术，例如一般自行车曲 柄系统中的“自由轮(freewheel)”即其代表。进而，前述有关左、右二曲柄各自通过一单向 轴承与曲柄轴连接，使各曲柄能独立绕转(不同于一般自行车的左、右二曲柄维持180度相 对)，也属习知技术，例如前述美国第7，530，932号专利或第2009/056，371号专利早期公开 案中即有相关揭示。位移架体30底端的轴筒33中心同轴枢设一传动轴45，而且，反转架体20的底端设有一平行传动轴45的芯轴46，芯轴46上同轴枢套一管轴47，管轴47上再同轴固接一飞 轮48。曲柄轴43的其中一端同轴固接一第一链轮51，传动轴45的相对二端分别同轴固接 一第二链轮52及一第三链轮53，管轴47的其中一端同轴固接一第四链轮54。第一链轮51 的直径及齿数大于第二链轮52，且二者51、52之间环套一第一链条55。第三链轮53的直 径及齿数大于第四链轮54，且二者53、54之间环套一第二链条56。由此，当曲柄轴53受使 用者驱动而原地正转时，会以二段传动的方式，经由第一及第二链条55、56带动飞轮48沿 芯轴46的轴线(以下称第三轴线)X3以数倍的转速原地正转。而飞轮48的转动惯性也会 传回曲柄轴53。利用上述以位于位移架体30与反转架体20枢接轴线(即第二轴线X2)上 的传动轴45为中介的二段式传动，无论位移架体30相对于反转架体20偏转至何种角度， 前述传动均可实行。如上，通过高速比驱使飞轮48旋转，形成使用者操作运动单元40的主要运动阻 力。在本实施例中，反转架体20上还设有一位于飞轮48上方的摩擦块57，同时，位移架体 30顶端设有可供使用者双向扭转的调整旋钮58，其受扭转时可由一钢索59控使摩擦块57 逼紧或浮离飞轮48周面，以调整运动阻力的大小。前述利用飞轮搭配摩擦块的可调阻力装 置属于同类或相关运动器材(例如运动脚踏车、划船机等)的常用技术，所以此处仅作简要 说明。必须声明的是，即使没有摩擦块57，飞轮48对于运动单元40而言也构成一阻力装 置。此外，本发明中的运动单元当然可以采用各种习知的可调或不可调的阻力装置，例如磁 阻、风阻、水阻等。接着说明位移架体30可相对于反转架体20沿横向轴线偏转、定位的细部结构及 操作方式。如图5所示，反转架体20的骨干21上固设一以第二轴线X2为圆心并且围绕轴管 部212上半部分的圆弧形嵌合件61 (视同反转架体20的一部分)，嵌合件61朝向圆心的 内周具有呈等角排列的若干凹窝611。请配合参阅图10、图11，本实施例共设有十三个凹 窝611，相邻二凹窝611中心之间的角距离约为12度，也就是说，嵌合件61相对二端的两个 凹窝611相隔约144度。各凹窝611是由嵌合件61的圆弧形内周面沿圆心的径向逐渐远 离圆心同时逐渐窄缩凹入，凹入部分略呈三角形或半圆形，具有位于径向上的较宽一端及 较窄一端，以及位于对应圆心的圆周上的相对二侧壁面612 (如图17所示)。此外，各凹窝 611朝向位移架体20的一面(以下称正面)呈现开放状。本质上，各凹窝611的排列方向 正是对应于位移架体30相对于反转架体20的可位移方向，而各凹窝611内的相对二侧壁 面612则是在可位移方向上彼此相对。另一方面，位移架体30的骨干31上在轴筒33上方固设一逼迫件62 (视同位移架 体30的一部分)，其位置邻近嵌合件61的圆弧形内周面。如图12至图14所示，逼迫件62 具有一锥状凹缺621，锥状凹缺621概呈由逼迫件62朝向嵌合件61的一面凹入的V形沟， 而且是由逼迫件62的正面(指图9a中朝右的一面)贯通至背面，同时，锥状凹缺621的凹 入深度由对应正面的一端(以下称第一端)往对应背面的一端(以下称第二端)逐渐变浅， 如此，锥状凹缺621在可位移方向上形成相对二逼迫斜面622，各逼迫斜面622由第一端往 第二端呈现由下往上、由两侧往中心倾斜。其中，第一端与第二端的连结方向平行于第二轴 线X2 (换言之，垂直于可位移方向)，而所谓“由下往上”只是配合图示状态的大略说法，严 格来说指的是沿第二轴线X2的径向远离第二轴线X2。
同时，如图9a所示，位移架体30的骨干31在对应锥状凹缺621的位置具有一贯 孔311，其贯穿方向平行于第二轴线X2，而且空洞部分同时对应锥状凹缺621及凹窝611的 正面。此外，在贯孔311背对反转架体20的外侧设有一支撑框34 (视同位移架体30的一 部分)，支撑框34的外侧板面上具有一与贯孔311间隔相对的穿孔341。贯孔311与穿孔 341的连结方向上穿插着一长形挤塞件63，挤塞件63具有一轴向对应贯孔311贯穿方向的 杆状身部631，以及一连接在身部631较靠近反转架体20 —端的筒状头部632，整体能在位 移架体30上沿着贯穿方向位移，而且，因为贯孔311、穿孔341的内径与挤塞件63头部632、 身部631的外径之间分别预留有间隙，所以挤塞件63也能在垂直贯穿方向的方向(对应于 第二轴线X2的径向)上位移。此外，挤塞件63与位移架体30之间设有一弹性推抵件64，能提供使挤塞件63沿 贯穿方向往反转架体20突进的适当推力，本实施例中的弹性推抵件64采用螺旋压缩弹簧， 其环套在挤塞件63的身部631，轴向一端抵于挤塞件63身部631与头部632之间的环状肩 面，另一端抵于支撑框34的外侧板面。如图12及图15、图16所示，挤塞件63的头部632底侧具有倾斜的二贴抵面633， 各贴抵面633是由头部632的外端面往身部631方向、同时由轴心方向往外周方向斜削，二 贴抵面633的相对角度对应于锥状凹缺621的二逼迫斜面622的相对角度，使得二贴抵面 633能分别贴抵二逼迫斜面622，并且能维持贴抵关系相对滑移。另外，头部632的顶侧形 成一呈圆柱面的卡抵面634。如此，凹窝611、锥状凹缺621、挤塞件63及弹性推抵件64就构成可固定位移架体 30与反转架体20相对关系的一位移锁定装置60，S卩，如图10、图11所示，当位移架体30上 的锥状凹缺621对合反转架体20上的任一凹窝611时，受到弹性推抵件64推抵的挤塞件 63会以其头部632前端挤塞在锥状凹缺621与对应凹窝611之间，即，会如图9a及图17所 示，头部632底侧的相对二贴抵面633分别密合贴抵锥状凹缺621的相对二逼迫斜面622， 而且，头部632顶侧的卡抵面634同时紧密卡抵凹窝611的相对二侧壁面612，由此，因为挤 塞件63相对于逼迫件62或嵌合件61均无法沿可位移方向位移，所以位移架体30便无法 沿可位移方向相对于反转架体20进行偏转。如图9a所示，挤塞件63另被一插销68嵌穿其头部632上一径向贯穿的销孔 635 (如图16所示)，插销68的端部松动地容纳在一偏转件67的长圆孔672内，偏转件67 则通过一平行于插销68的枢轴671枢接在位移架体30的骨干31上，如图9a、9b所示，可有 限度地偏转。另一方面，如图6及图8所示，位移架体30的顶端在左、右二曲柄41之间设 有一环绕横筒状部分的控制扳环65，控制扳环65底部沿一垂直于第一轴线Xl的枢轴651 枢接在位移架体30，顶部可供使用者横向扳动。在位移架体30的壳盖62内部，一钢索66 紧张地连接在控制扳环65与偏转件67预定部位之间，当位移锁定装置60处于如图9a所 示的锁掣状态时，与挤塞件63相互牵制的偏转件67对应位于第一角度，并通过钢索66将 上方的控制扳环65拉扯成如图8中所示角度。当使用者将控制扳环65的顶部扳往远离偏 转件67的一侧(图8中的左侧)，偏转件67即会受到钢索66往上拉扯而偏转成如图9b中 所示的第二角度，并通过插销68迫使挤塞件63 (抵抗弹性推抵件64的伸张弹力)大致沿 着贯孔311的贯穿方向适度远离反转架体20，使挤塞件63的头部632前端抽出凹窝611正 面，但贴抵面633仍与逼迫斜面622局部贴抵。
当使用者通过控制扳环65将位移锁定装置60维持在如图9b所示的解掣状态时， 即可使位移架体30沿第二轴线X2相对于反转架体20进行偏转。偏转时，位移架体30上 的逼迫件62会沿着反转架体20上的嵌合件61的圆弧形内侧面移动，使逼迫件62的锥状 凹缺621朝向嵌合件61内侧面的不同部位，例如不同的凹窝611。如图10、图11所示，嵌 合件61的相对二端在各凹窝611之外各具有一往圆心方向凸伸的偏转限位部613，可挡抵 逼迫件62对应可位移方向的侧面，以限制位移架体30相对于反转架体20的偏转范围。在 本实施例中，当逼迫件62受嵌合件61任一端的偏转限位部613挡抵时，逼迫件62的锥状 凹缺621会恰好对合最靠近嵌合件61该端的凹窝611，换言之，位移架体30相对于反转架 体20的可偏转范围，大约是144度。当使用者将位移架体30沿第二轴线X2转动至所需角度附近时，即可放开控制扳 环65，使挤塞件63再度受弹性推抵件64往反转架体20的方向推抵，此时，如果位移架体 30上的锥状凹缺621对合反转架体20上的其中一凹窝611 (注必要时须使位移架体20再 略微往前或往后偏转)，挤塞件63的头部632前端便会顺着锥状凹缺621由对应凹窝611 的正面挤入凹窝611内，如图9b变动至图9a—般。过程中，因为受到逼迫斜面622的限制 及导引，当挤塞件63受到弹性推抵件64的弹力作用而由对应锥状凹缺621第一端的方向 往第二端的方向(对应于图9a中的由右往左)进给时，会同时沿着第二轴线X2的径向远 离第二轴线X2，等于由对应凹窝611的较宽一端往较窄一端(对应于图9a中的由下往上) 逼靠，直至挤塞件63在保持其相对二贴抵面633分别贴抵逼迫件62的相对二逼迫斜面622 状态下，其卡抵面634同时卡抵对应凹窝611内的相对二侧壁面612，也就是如前所述，挤塞 件63相对于逼迫件62或嵌合件61均无法沿可位移方向位移，使得位移架体30无法沿可 位移方向相对于反转架体20进行偏转。由此，如图4所示，使用者在使用本实施例的手部运动器材时，可依据个人体型、 使用习惯或希望的运动姿势，将位移架体30转动并定位在适当角度，以调整运动单元40的 操作部(即握把42)相对于座椅组13的前后距离或高度，使运动器材呈现不同的操作型 态。在本实施例中，基于各凹窝611的前述配置，当位移架体30上的挤塞件63嵌合于反转 架体20上的各凹窝611的正中央一个(如图11中实线所示)，位移架体30大致呈现直立 状(如图4中实线所示)，而且，位移架体30可由此位置往前或往后最多偏转72度，其间每 隔12度均可供选择定位。在位移锁定装置60中，因为挤塞件63的对称二贴抵面633始终与逼迫件62的对 称二逼迫斜面622密合贴抵，所以挤塞件63与逼迫件62(对称分隔贴抵面633、逼迫斜面 622)的中心面始终维持共面，使得挤塞件63完全无法在逼迫件62上沿位移架体30相对于 反转架体20的可位移方向位移。其次，利用逼迫斜面622的倾斜导引，挤塞件63在逐渐挤 往锥状凹缺621第二端的同时，也会逐渐挤往凹窝611的较窄一端(注此过程中，挤塞件 63可能逼迫凹窝611沿可位移方向略微偏转以相互对正，或者说，是相对固定的凹窝611逼 迫尚可偏转的挤塞件63与逼迫件62 —同对合其中心)，直至挤塞件63的卡抵面634同时 紧密卡抵凹窝611内的相对二侧壁面612，使挤塞件63也完全无法在嵌合件61上沿可位移 方向位移，由此，位移架体30与反转架体20在可位移方向上没有任何游隙，因此不会有偏 动松摇的现象。在本实施例中，通过挤塞件63的上述挤塞动作，可能的话，还会使嵌合件61与逼迫件62沿第二轴线X2的径向相对远离至无法再远离，以及使嵌合件61与逼迫件62沿第 二轴线X2的轴向相对远离至无法再远离，换言之，上述挤塞动作能同时消除位移架体30与 反转架体20相互枢接部位的径向游隙及轴向游隙(如果有的话)，使位移架体30与反转架 体20在各方向上都没有相对位移的间隙，能够十分稳固地相对固定。在本发明的技术思想之下，前述挤塞件与锥状凹缺之间的配合结构可能有其他实 施方式，不限定于前述对称二斜面，例如，锥状凹缺的内壁面可能是不对称的相对二斜面、 可能具有多个斜面(注类似多角锥体的周面局部)、也可能是个圆锥面(注类似圆锥体 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渐窄缩、变浅，也就是呈现 所述“锥状”。至于挤塞件的贴抵面形状，则只要配合锥状凹缺的整体或局部内壁面，使挤塞 件与锥状凹缺配合时，挤塞件的一中心面能与锥状凹缺的一中心面维持共面，即使挤塞件 相对于锥状凹缺无法沿可位移方向位移即可。当然，本发明上述位移锁定装置的技术手段可以适当应用在各种运动器材中的可 相对位移的第一、第二架体之间，以配合各式各样运动器材供人调整操作型态的需求。在 本发明的其他实施例中，依据运动器材的类型，支撑单元用于支撑使用者的支撑部，或是运 动单元用于供使用者操作的操作部，可能有不同于上述实施例的型式，但基本用途同上。此 外，第一、第二架体的相对位移并不限定在沿枢接轴线相对偏转，例如也可以是能沿直线或 特定路线相对位移，举个简单的例子，类似前述美国第7，530，932号专利中的可调座椅，即 座椅支柱(第一架体)可沿一固定管(第二架体)直线升降的结构中，若应用本发明，可在 座椅支柱上沿升降方向设置直线排列的若干凹窝，并在固定管的适当位置设置锥状凹缺、 挤塞件及弹性推抵件，当使用者直接拉拔或间接控制挤塞件抽离凹窝时，座椅支柱可相对 于固定管直线升降而改变其所支撑的座椅高度，至适当位置后再使挤塞件挤至锥状凹缺与 对应凹窝之间，使座椅相对于固定管稳固定位。下面继续说明上述实施例，反转架体20可相对于主架体10沿纵向轴线反转、定位 的细部结构及操作方式。有别于位移架体30与反转架体20之间的位移锁定装置60，反转 架体20与主架体10之间另外设有可控制二者20、10相对关系的反转锁定装置(图中未标 号)，说明如下。如图18 图21所示，主架体10的固定柱12顶端的固定管14，在其顶端管口处同 轴固接一环状管端件15 (视同固定管14的一部分)，管端件15的环状顶面设置一弹性支撑 件74，其具有沿固定管14轴向伸张的弹力，本实施例中的弹性支撑件74采用如图22所示 的圆锥盘状的盘形弹簧(或称碟形弹簧)。弹性支撑件74的顶侧另外再叠压一环状支撑板 73，支撑板73受到弹性支撑件74均衡支撑，顶面平行于固定管14的径面。反转架体20在其骨干21顶端的圆柱部211上，利用螺栓25锁固一沿圆柱部211 轴线往上凸伸的轴杆23 (视同反转架体20的一部分)，并将轴杆23同轴枢穿主架体10的 固定管14，使反转架体20能沿固定管14的轴线Yl相对于主架体10进行转动。在本实施 例中，固定管14的轴线Yl往下通过反转架体20的第二轴线X2，而且交叉点对应于轴管部 212的长度中心，换言之，当反转架体20沿固定管14的轴线Yl转动时，反转架体20的轴管 部212中心位置相对于主架体10保持固定不动。轴杆23的顶端凸穿环状支撑板73，并且锁固一罩盖轴杆23超出固定管14部分 的帽盖24。此外，轴杆23顶端具有一沿径向贯穿的圆柱形横孔231，横孔231被一扭转杆71嵌合贯穿，扭转杆71凸伸在轴杆231 二侧的相对二端分别枢设一滚轮72，二滚轮72的 周面底侧抵压在支撑板73顶面。由此，扭转杆71如同被二滚轮73支撑在固定管14上方， 然后自己将轴杆23顶端悬吊住，使得轴杆23无法往下抽离固定管14。二滚轮72直径相同，圆心的连结线定义出扭转杆71的主轴线，而扭转杆71 二端 之间嵌合在横孔231内的部分形成一轴心偏离主轴线的圆柱形偏心部711，偏心部711的外 径适当配合圆柱形横孔231的内径，能沿横孔231的轴心相对于轴杆23进行转动，并以其 顶侧的外周面顶撑横孔231的内周面顶侧。扭转杆71的其中一端由帽盖24的一侧孔241 凸露于外，并且与一控制扭把75固接而共同构成U字形，当使用者扳转位于帽盖24外部的 控制扭把75时，可使枢设在二滚轮72之间的扭转杆71沿主轴线转动。扭转杆71转动时， 其偏心部711会相对于主轴线产生偏心绕转，使偏心部711外周面距离主轴线较远的侧边 (以下称厚侧)及较近的侧边(以下称薄侧)以主轴线为圆心偏转易位。由此，大体而言， 因为扭转杆71的主轴线相对于固定管14的高度大致不变，所以当扭转杆71的偏心部711 厚侧朝向上方时，扭转杆71会将轴杆23撑吊在相对较高的位置，反之，当偏心部711的薄 侧朝向上方时，轴杆23则被撑吊在相对较低的位置。扭转杆71上另外套接固定如图23所示的一扭转限位件76，扭转限位件76具有可 卡抵支撑板73顶面的相对二卡止面761，使得扭转杆71的可扭转角度被限制在如图25a及 图25d所示的状态(即卡止面761抵于支撑板73顶面的两种状态)之间。在图25a的状 态下，偏心部711的厚侧位于上方。在图25d的状态下，偏心部711的薄侧位于上方，也就 是说，扭转杆71最多可被扭转约180度(注为了易于识别扭转杆71的扭转角度，图25a 至图25d中标示出偏心部712外周面上距离主轴线最远部位的最长外径712)。平时，反转架体20与主架体10之间的反转锁定装置呈现如图20、图21及图25a 所示的锁掣状态，即，扭转限位件76的其中一卡止面761抵于支撑板73顶面，对应地，扭转 杆71的偏心部711厚侧大致朝上，使反转架体20被推顶于无法再升高的相对高点，更详而 言之，反转架体20的圆柱部211顶端面抵接于固定管14的底端面，而且，圆柱部211顶端 面上预设的相对二楔形凸部213嵌合在固定管14底端面上预设的相对二楔形凹部141内 (如图18、图19所示)，使得反转架体20无法沿轴线Yl转动。附带一提，此状态下的弹性 支撑件74尚未被压迫至弹性变形的极限。在使用者通过控制扭把75使扭转杆71沿主轴线扭转，直至扭转限位件76的另一 卡止面761抵于支撑板73顶面的过程中，随着偏心部711的厚侧逐渐转向下方、薄侧逐渐 转向上方，反转架体20的轴杆23会沿着固定管14轴线Yl逐渐沉降，直至图25d所示的相 对低点(低于相对高点不到一公分)。此状态下，反转架体20圆柱部211顶端面的楔形凸 部213已往下脱离固定管14底端面的楔形凹部141，使得反转架体20能沿轴线Yl相对于 主架体10进行转动。当反转架体20以轴杆23为轴进行转动时，支撑着扭转杆71的相对 二滚轮72会在支撑板73上以轴杆23为圆心沿圆弧轨迹滚动，维持扭转杆71相对于固定 管14的高度。如图20、图21所示，固定管14的管壁上锁固一挡止螺栓16，其尾端凸伸在固定管 14的管道内。另一方面，轴杆23在对应位置固接如图24所示的一反转限位件26，反转限 位件26具有可卡抵挡止螺栓16尾端的相对二卡止面261，二卡止面261配合挡止螺栓16 的角度被适当预设，使得轴杆23相对于固定管14的可转动范围被限制在180度。当反转
13限位件26的任一卡止面261受挡止螺栓16挡止时，反转架体20的二楔形凸部213会分别 对合固定管14的二楔形凹部141，同时，反转架体20的轴管部212轴线(即第二轴线X2) 会对应于左右轴向，而位移架体30上与第二轴线X2保持平行的曲柄轴43的轴线(即第一 轴线XI)亦然。扳转控制扭把75以利用扭转杆71的偏心部711将轴杆23往上推顶时，通过楔形 凸部213与楔形凹部141的设计，可使反转架体20在一定角度偏差内能自动修正至预设角 度，而且锁合之后不会偏转松摇。如果反转架体20尚未转动至楔形凸部213大致对合楔形 凹部141，则使用者无法顺利扳紧控制扭把75，因为楔形凸部213会立即卡抵固定管14的 底面，阻碍轴杆23让扭转杆71的偏心部711往上推顶。本实施例中的楔形凸部213及楔 形凹部141分别呈现对应径向的凸肋及凹沟，但其他形状的楔形凸部及楔形凹部也可发挥 类似效果。此外，共同构成U字形的控制扭把75与扭转杆71能够产生“第二类杠杆”的省力 效果，即，由控制扭把71受扳转的外端到扭转杆71主轴线的径向距离(对应于施力臂)，数 倍于由偏心部711外周面(用以推顶轴杆23的部位)到主轴线的径向距离(对应于抗力 臂)，让使用者不用十分费力地扳转控制扭把75，就能将反转架体20连同位移架体30等一 同沿固定管14往上拉提。再就细部来看，如图25a所示，当反转架体20相对于主架体10处于锁掣状态时， 扭转杆71的偏心部711外周面上距离主轴线最远的部位并没有对应于轴杆23轴线的顶端 方向，而是与轴线有15度左右的差距。在扭转杆71由图25a所示角度(锁掣角度)沿图 中的顺时钟方向扭转至图25d所示角度(解掣角度)的过程中，偏心部711的最长外径712 会先由轴杆23轴线的其中一侧扭转成对应于前述轴线(如图25b所示)，再继续转往前述 轴线的另一侧。因为在图25a所示的锁掣状态下，轴杆23相对于固定管14已无法再升高， 所以由图25a经过图25b的过程，扭转杆71主轴线上的二滚轮72会往下压迫弹性支撑件 74使其略微弹性扁缩，也就是让扭转杆71相对于固定管14的高度略微降低，使偏心部711 的厚侧能越过轴杆23的横孔231顶缘。类似地，在扭转杆71由图25d所示的解掣角度沿 图中的逆时钟方向扭转至图25a所示的锁掣角度的过程中，当扭转至如图25c所示角度时， 虽然偏心部711外周面上距离主轴线最远的部位尚未到达轴杆23的横孔231顶缘(差15 度左右)，但是轴杆23已被推顶至相对于固定管14的上止点，此时，使用者必须更加施力 (克服弹性支撑件74的弹力)才能使偏心部711的厚侧绕至过轴杆23轴线的另一侧。由 此，在没有足够外力的作用下，扭转杆71不会偏离图25a所示的角度，换言之，反转架体20 能安定在锁掣状态，不会意外松脱。在其他实施选择下，弹性支撑件(盘形弹簧)74与环状支撑板73可能整合成单一 构件，例如具有适当韧度的圆筒状橡胶块。如前所述，当本实施例的手部运动器材呈现如图1至图4所示的操作型态时，使用 者是用双手操作二曲柄41沿图4中对应顺时钟方向的运动方向S绕转，以进行具有运动阻 力的手部运动。如果使用者想要进行运动方向相反的手部运动，可先通过控制扭把75松开 反转架体20与主架体10之间的反转锁定装置，然后将反转架体20连同位移架体30由图 3、图4所示的第一角度，沿固定管14的轴线Yl转动180度至第二角度，再扳紧控制扭把75 将已前后反转的反转架体20及位移架体30重新固定，使手部运动器材呈现如图26、图27所示的操作型态。其中，因为运动单元40(包含曲柄轴41、单向轴承44)也已随着位移架 体30前后反转，所以，使用者现在必须操作曲柄41沿图27中对应逆时针方向的运动方向 S'绕转，才能进行具有运动阻力的手部运动。当然，反转之后变成接附在反转架体20左侧 的位移架体30，仍然可沿第二轴线X2相对于反转架体20前后偏转及定位，以调整运动单 元40相对于使用者的位置。如此，使用者的手部运动方式有较多选择，训练效果也能较为 均衡完整。
权利要求
一种可调整操作型态的运动器材，其特征在于包含有一支撑单元，包含一第一架体及一第二架体，所述第一架体与第二架体能够沿一可位移方向相对位移；所述支撑单元还具有用于支撑使用者的支撑部；一位移锁定装置，包含设在所述第一架体的多个凹窝、设在所述第二架体的一锥状凹缺、一挤塞件及一弹性推抵件；各所述凹窝的排列方向对应于所述可位移方向，而且各具有位于所述可位移方向上的相对二侧壁面；所述锥状凹缺的凹缺部分由一第一端往一第二端逐渐窄缩、变浅，所述第一端与第二端的连结方向垂直于所述可位移方向；当所述第一架体与第二架体相对位移时，所述锥状凹缺能对合不同的所述凹窝；所述挤塞件具有能贴抵所述锥状凹缺内壁面的至少一贴抵面，以及能同时卡抵所述凹窝相对二侧壁面的至少一卡抵面；所述弹性推抵件设在所述挤塞件与所述第二架体之间，提供使所述挤塞件由对应所述锥状凹缺第一端方向往第二端方向位移的推力；一运动单元，设在所述支撑单元上，具有供所述使用者操作以进行运动的操作部；其中，所述运动单元的操作部与所述支撑单元的支撑部，其中至少一个独立于另一个连接于所述第一架体或第二架体，当所述第一架体与第二架体相对位移时，所述操作部与所述支撑部之间的空间关系会产生对应变动。
2.如权利要求1所述的可调整操作型态的运动器材，其特征在于所述挤塞件的一中 心面与所述锥状凹缺的一中心面维持共面，使所述挤塞件与所述锥状凹缺无法沿所述可位 移方向相对位移。
3.如权利要求2所述的可调整操作型态的运动器材，其特征在于所述锥状凹缺呈现 由所述第一端往所述第二端逐渐窄缩、变浅的V形沟，具有位于所述可位移方向上的相对 二逼迫斜面；所述挤塞件具有能分别贴抵所述二逼迫斜面的二贴抵面。
4.如权利要求1所述的可调整操作型态的运动器材，其特征在于所述挤塞件能被使 用者施力带动而由对应所述锥状凹缺第二端方向往第一端的方向位移，至所述挤塞件离开 所述凹窝。
5.如权利要求1所述的可调整操作型态的运动器材，其特征在于所述第一架体与第 二架体能沿一轴线相对转动；各所述凹窝以所述轴线为圆心呈圆弧状排列，各所述凹窝沿 所述圆心的径向逐渐远离圆心同时逐渐窄缩凹入。
6.一种可调整操作型态的运动器材，其特征在于包含有一支撑单元，包含一主架体及一反转架体；所述主架体上设有一供使用者朝前坐下的 座椅组；所述反转架体沿一纵向轴线与所述主架体枢接，能沿所述纵向轴线相对于所述主 架体在相隔180度的一第一角度及一第二角度之间转动，并能选择定位在所述第一角度或第二角度；一运动单元，包含一曲柄轴、二曲柄及二握把，所述曲柄轴沿自身轴线横向枢设在所述 支撑单元上的会随所述反转架体相对所述主架体转动的一预定部位，而且，当所述反转架 体位于所述第一角度或第二角度时，所述曲柄轴的相对二端分别位于左、右二侧；所述二曲 柄以仅会单向带动的方式分别将其内端连接在所述曲柄轴的相对二端；所述二握把分别连 接在所述二曲柄的外端，供所述使用者握持；一阻力装置，与所述曲柄轴连接，提供所述曲柄轴转动时的阻力。
7.如权利要求6所述的可调整操作型态的运动器材，其特征在于所述支撑单元还包含一位移架体，所述位移架体沿一横向轴线与所述反转架体枢接，能沿所述横向轴线相对 于所述反转架体转动，并能选择定位在多个位置中的一位置；所述曲柄轴枢设在所述位移 架体上，而且曲柄轴的轴线平行于所述横向轴线。
8.如权利要求7所述的可调整操作型态的运动器材，其特征在于所述位移架体与所 述反转架体之间枢设一对应所述横向轴线的传动轴，所述传动轴与所述曲柄轴能相互带动 旋转；所述阻力装置包含一飞轮，所述飞轮枢设在所述反转架体上，并能与所述传动轴相互 带动旋转。
9.如权利要求6所述的可调整操作型态的运动器材，其特征在于所述反转架体具有 一轴杆，并将所述轴杆沿所述纵向轴线枢设在所述主架体，而且能沿所述纵向轴线相对于 所述主架体上下位移；所述轴杆具有一沿径向贯通的横孔；一扭转杆贯穿所述横孔，并在 相对二端分别枢设一滚轮，所述二滚轮底侧与所述主架体之间设有一弹性支撑件；所述二 滚轮的圆心连结线定义出所述扭转杆的主轴线，所述扭转杆具有一能以外周面顶撑所述横 孔内周面的偏心部，所述偏心部具有外周面距离所述主轴线相对较远的厚侧及距离所述主 轴线相对较近的薄侧；所述扭转杆能被使用者控制在所述厚侧相对在上的一锁掣角度及所 述薄侧相对在上的一解掣角度之间扭转，而且在所述扭转过程中，所述偏心部外周面上距 离所述主轴线最远的部位会越过所述横孔对应所述纵向轴线顶端的顶缘；当所述扭转杆位 于所述锁掣角度时，所述反转架体局部抵接所述主架体，使无法沿所述纵向轴向进行转动。
10.如权利要求9所述的可调整操作型态的运动器材，其特征在于所述反转架体及所 述主架体分别设有以所述纵向轴线为中心的相对二楔形凸部及相对二楔形凹部；当所述反 转架体位于所述第一角度或第二角度时，所述二楔形凸部会分别对合所述二楔形凹部；当 所述反转架体沿所述纵向轴线位移时，所述楔形凸部及楔形凹部会沿所述纵向轴线嵌合或 分离。
全文摘要
本发明涉及一种可调整操作型态的运动器材，包含有可相对位移的第一架体及第二架体，所述二架体相对位移可改变使用者操作位置与器材受操作部位之间的空间关系；其中，第一架体上设有沿可位移方向排列的多个凹窝，第二架体上设有可随相对位移而对合不同凹窝的锥状凹缺，其凹缺部分由一第一端往一第二端逐渐窄缩、变浅；一挤塞件贴抵锥状凹缺的内壁面，无法相对锥状凹缺沿所述可位移方向位移，但受到一弹性推抵件抵往所述第二端方向，使能顺着锥状凹缺挤往凹窝深处，直至紧密嵌卡在锥状凹缺与凹窝之间，锁定所述第一、第二架体的相对位置。
文档编号A63B22/10GK101927075SQ20091021559
公开日2010年12月29日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年6月25日
发明者汤玛士·摩伦, 诺尔·强森 申请人:乔山健康科技股份有限公司