СЕЛЕКТОР НАГРУЗКИ ДЛЯ МЕХАНИЗМА ТРЕНИРОВКИ МЫШЦ Российский патент 2002 года по МПК A63B21/62 

Область техники
Изобретение относится к механизмам, которые предназначены для тренировки мышц, более точно, к устройствам селекции (выбора) или настройки силы сопротивления перемещению путем изменения веса. Такие устройства селекции создают нагрузку на мышцы в составе механизмов для их тренировки. Эти механизмы в дальнейшем называются тренажерами.

Уровень техники.

Многочисленные упражнения для физического развития и восстановления человека используют силу веса с целью компенсации силы пользователя. В настоящее время традиционные грузы в виде гирь, гантель и т.д. в значительной мере заменены более сложными механизмами для тренировки мышц - тренажерами. Такие механизмы состоят из станины или некоторой рамной конструкции, на которой имеется место пользователя и элементы для создания силовой нагрузки на его мышцы. Эти элементы могут быть выполнены как стержни для рук, упоры для рук или ног, рычаги в виде весел и т.д. Место для пользователя также может иметь различные модификации, например, сиденье, лежанка и т.д. Силовая нагрузка обеспечивается подъемом груза, вес которого определяется набором некоторого числа составляющих грузов. Они могут иметь вид пластин, дисков, кирпичей, которые способны перемещаться в соответствии с заданным упражнением. Силовая и кинематическая связь между элементом, создающим нагрузку для пользователя, и грузом реализуется с помощью гибкого звена (гибкого тела), которым могут быть веревка, трос, ремень, цепь и т.д., или через твердые звенья, например. систему рычагов [1].

Наиболее близким является селектор нагрузки для тренажера, в котором используется вес [2] . Это устройство содержит грузовые пластины для подъемного механизма. Пластины расположены на станине друг над другом в виде стопки. Каждая пластина имеет сквозные вертикальные отверстия. Эти отверстия образуют каналы, в которых располагаются:
1. тяга для связи грузовых пластин между собой и с гибким телом, поднимающим весь груз во время работы тренажера;
2. направляющие стержни, которые определяют траекторию перемещения набора грузовых пластин.

Направляющие стержни и пластины образуют поступательную пару прямолинейно-направляющего механизма. Используется сдвоенная направляющая, которая содержит два стержня.

Пластины, тяга и ключи составляют функциональную и конструктивную основу селектора груза, позволяющего выбирать нагрузку на мышцы пользователя.

Тяга выполнена в виде стержня, нагруженного продольной силой, и состоит из участков, имеющих переменное поперечное сечение. Участки с уменьшенной площадью поперечного сечения находятся в соответствии с положением грузовых пластин в стопке.

Ключ предназначен для соединения грузовой пластины с тягой и имеет паз, форма которого соответствует очертаниям уменьшенного сечения тяги. Все пластины, находящиеся выше ключа, составляют набор грузовых пластин, участвуют в движении и нагружают пользователя. Нагрузка на мышцы пользователя меняется в соответствии с числом грузовых пластин в наборе, т.е. нагрузка зависит от количества пластин, которые расположены над последней скрепленной с тягой пластиной.

Груз взаимодействует с направляющими стержнями через набор втулок.

Данное устройство принято за прототип.

Недостатком данного устройства является возможность заклинивания грузов из-за того, что расстояние между стержнями может изменяться в пределах погрешностей изготовления и сборки. Это приводит к необходимости соблюдения расстояния между направляющими с повышенной точностью, что усложняет изготовление устройства.

Задачей данного изобретения является упрощение изготовления устройства.

Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков в изобретении, содержащем ключ, прямолинейно-направляющий механизм, включающий станину, направляющий элемент в виде двух стержней и составной груз в виде стопки пластинчатых грузов и кинематически связанную с элементом для создания нагрузки на мышцы пользователя тягу, которая установлена в отверстиях пластинчатых грузов и имеет участки с уменьшенным поперечным сечением для соединения через пластинчатые грузы с ключом, имеющим паз, форма которого соответствует форме уменьшенного поперечного сечения тяги, при этом груз имеет возможность взаимодействия со стержнями через втулки, достигается тем, что одна из втулок выполнена в виде ползуна и образует с грузом поступательную пару с призматической направляющей, которая имеет вид паза закрытого крышкой, причем ползун имеет возможность перемещения в направлении линии, соединяющей центры поперечных сечений стержней.

С обеих сторон ползуна в пазу установлены прокладки.

Вторая втулка выполнена увеличенной в направлении вдоль стержня и расположена в отверстиях остальных грузов.

Крышка выполнена несимметричной относительно точки крепления груза к гибкому телу.

Устройство поясняется чертежами:
фиг.1 изображает общий вид механизма для тренировки мышц;
фиг.2 изображает разрез по II-II фиг.1 в увеличенном масштабе;
фиг.3 изображает разрез по Ill-Ill фиг.2 в увеличенном масштабе;
фиг.4 изображает разрез no IV-IV фиг.2 в увеличенном масштабе.

На фиг.1-4 представлен лучший вариант осуществления изобретения.

Селектор нагрузки для тренировки мышц 1 (фиг.1) входит в состав тренажера. Этот тренажер состоит из станины 2, на которой закреплено сиденье 3 для пользователя. Стержень 4 предназначен для рук пользователя. С помощью гибкого тела, ремня 5 стержень 4 соединен с набором грузов, который состоит из каретки 6 и пластинчатых грузов 7. Каретка 6 и грузы 7 расположены в виде вертикальной стопки.

На каретке 6 закреплены тяги 11 (фиг.2, 3), которые расположены в отверстиях 12 пластин 7. Ремень 5 соединен с кареткой 6 через штырь 13. Участки с уменьшенной площадью поперечного сечения образованы на тягах 11 в виде канавок 14. Эти канавки выполнены в соответствии с положением грузов 7. Более точно, канавки 14 находятся в зазорах 15 между пластинчатыми грузами 7. Ключ 16 имеет паз 17, который по форме соответствует канавкам 14. При взаимодействии паза 17 с канавками 14 ключ 16 скрепляется с тягой 11. Все находящиеся выше ключа 16 грузы 7 также соединяются с тягой 11. Направляющие выступы 18 и лунки 19 обеспечивают правильность взаимного положения ключа 16 и тяги 11. Выступы 18 закреплены на одном из смежных грузов 7. Лунки 19 выполнены на каретке 6 и грузах 7.

Каретка 6 взаимодействует с одним из стержней 8 через продольную направляющую втулку 21, которая расположена в отверстиях 23 грузов 7 (фиг.4).

Закладные элементы 24 выполнены из антифрикционного материала, например из графита или фторопласта, и закреплены в направляющей втулке 21 с помощью резьбовых втулок 25.

Каретка 6 взаимодействует со вторым стержнем 8 через подвижный ползун 31, который также выполнен из антифрикционного материала. Ползун 31 и каретка 6 образую поступательную пару с призматической направляющей, которая имеет вид выполненного в каретке 6 паза 32. Ползун 31 расположен между прокладками 33, которые также находятся в пазу 32. Крышка 34 закрывает паз 32 и закреплена на каретке 6 болтами 35. Конфигурация и расположение крышки 34 выполнены несимметричными относительно точки подвеса каретки 6, которой является центр поперечного сечения штыря 13. Это компенсирует момент от веса втулки 21 и позволяет обеспечить совпадение центра масс всего груза, состоящего из каретки 6 и пластинчатых грузов 7, с точкой подвеса. Поступательное перемещение ползуна возможно вдоль горизонтальной оси X, которая проходит через центры А и В поперечных сечений стержней 8 (фиг.2). Для этого предусмотрены специальные зазоры L. Возможность перемещения ползуна 31 вдоль двух других осей Y и Z отсутствует.

В пластинчатых грузах 7 установлены фиксаторы 41 (фиг.4), которые своими опорными поверхностями касаются друг друга и определяют горизонтальное положение грузов 7 в вертикальной стопке.

Для более надежной взаимной фиксации грузов 7, а также для их фиксации относительно станины 2 и каретки 6, фиксатор 41 имеет соответствующие по форме и соосные друг другу выступ 42 и отверстие 43 (фиг.4). Выступ и отверстие имеются также на каретке 6 и на станине 2.

Устройством пользуются следующим образом.

Во время тренировки стержень 4 (фиг.1) совершает возвратно-поступательное движение. При этом на стержень 4 со стороны ремня 5 постоянно действует сила F, которая нагружает мышцы пользователя. Сила F в основном определяется суммарным весом каретки 6 и грузов 7. Ремень 5 передает движение стержня 4 каретке 6. В итоге каретка 6 одна или с набором грузов 7 совершает возвратно-поступательное движение вдоль сдвоенной направляющей, состоящей из стержней 8.

Селекция (выбор) нагрузки на мышцы пользователя осуществляется следующим образом. При вынутых ключах 16 нагрузка на мышцы пользователя, сила F (фиг. 1, 2) в основном равна весу каретки 6 вместе с закрепленными на ней элементами. Для увеличения нагрузки ключ 16 вставляют в зазор 151 (фиг.4). Ключ 16 соединяется с тягой 11, и при подъеме каретки 6 тяга 11 поднимает дополнительно груз 71. Нагрузка на мышцы пользователя растет. Когда ключ 16 вставлен в зазор 152, как показано на фиг.4, с кареткой 6 соединены два груза 7, и нагрузка увеличивается еще больше.

Максимальная нагрузка будет в том случае, когда ключ 16 находится в зазоре 153. В такой ситуации с кареткой 6 соединяются все грузы 7, и нагрузка на мышцы пользователя будет наибольшей.

При подъеме каретки 6 ее траектория обеспечивается взаимодействием втулки 21 с направляющим стержнем 8. Втулка 21 и тержень 8 образуют кинематическую пару второго рода, т.е. возможно взаимное вращение этих элементов. Ползун 31, взаимодействуя со стержнем 8 и с поверхностями 36 паза 32, препятствует этому вращению. Перемещение ползуна 31 вдоль оси Х компенсирует возможное изменение расстояния Н между стержнями 8.

Источники информации
1. Патент США 5306211, А 63 В 21/062, 1994 г.

2. Европейский патент 0893143 А2, А 63 В 21/062, 1997 г.

Селектор нагрузки содержит ключ, прямолинейно-направляющий механизм, включающий станину, направляющий элемент в виде двух стержней и составной груз в виде стопки пластинчатых грузов и тягу, которая установлена в отверстиях пластинчатых грузов и имеет участки с уменьшенным поперечным сечением для соединения через пластинчатые грузы ключом, имеющим паз, форма которого соответствует форме уменьшенного поперечного сечения тяги, груз имеет возможность взаимодействия со стержнями через втулки. Одна из втулок выполнена в виде ползуна и образует с грузом поступательную пару с призматической направляющей, которая имеет вид паза, закрытого крышкой. Ползун имеет возможность перемещения в направлении линии, соединяющей центры поперечных сечений стержней. Создание данного изобретения обеспечивает упрощение конструкции. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Селектор нагрузки для механизма тренировки мышц, содержащий ключ, прямолинейно-направляющий механизм, включающий станину, направляющий элемент в виде двух стержней и составной груз в виде стопки пластинчатых грузов и кинематически связанную с элементом для создания нагрузки на мышцы пользователя тягу, которая установлена в отверстиях пластинчатых грузов и имеет участки с уменьшенным поперечным сечением для соединения через пластинчатые грузы с ключом, имеющим паз, форма которого соответствует форме уменьшенного поперечного сечения тяги, при этом груз имеет возможность взаимодействия со стержнями через втулки, отличающийся тем, что одна из втулок выполнена в виде ползуна и образует с грузом поступательную пару с призматической направляющей, которая имеет вид паза, закрытого крышкой, причем ползун имеет возможность перемещения в направлении линии, соединяющей центры поперечных сечений стержней. 2. Селектор нагрузки по п. 1, отличающийся тем, что с обеих сторон ползуна в пазу установлены прокладки. 3. Селектор нагрузки по п. 1, отличающийся тем, что вторая втулка выполнена увеличенной в направлении вдоль стержня и расположена в отверстиях остальных грузов. 4. Селектор нагрузки по п. 1, отличающийся тем, что крышка выполнена несимметричной относительно точки крепления груза к гибкому телу.