Тренажер с ножничным механизмом Российский патент 2024 года по МПК A63B21/45 

Изобретение относится к области физической культуры и производству оборудования для спорта и развития физических навыков.

Известен многофункциональный тренажер, описанный в патенте RU №2304452, МКП А63 В 21/06, опубл. 20.08.2007 г., с расширенными функциональными возможностями за счет увеличения количества людей, одновременно пользующихся тренажером и имеющих возможность использовать различные снаряды, расположенные по всем сторонам рамы, с расширением количества выполняемых упражнений, позволяющим каждому человеку последовательно тренировать на одном тренажере различные группы мышц. Недостатком тренажера является его громоздкость и конструктивная сложность.

Известен многофункциональный переносной тренажер, описанный в патенте RU №2493893, МКП А63 В 21/06, опубл. 27.09.2013 г., содержащий платформу с прикрепленными к ней вертикальными стойками с отверстиями для крепежа по всей длине и установленными на них двумя парами мини-брусьев с крепежом для штанги на противоположном конце. Концы мини-брусьев связанны между собой двумя съемными длинными перекладинами на разной высоте и двумя съемными короткими перекладинами с блоками на одинаковой высоте. Тренажер дополнительно содержит грузовую площадку, выполненную с возможностью передвижения вверх-вниз путем размещения ее на рукоятках, взаимосвязанных через систему тросов и блоков со стержнями наборов противовесов. Балки платформы по углам образуют крестовину. Недостатком тренажера является его громоздкость и конструктивная сложность.

В качестве ближайшего прототипа выбран Малогабаритный тренажер Томина, описанный в патенте RU №170851, МПК A63B 21/068, опубл. 11.05.2017, выполненный в виде тренажера с малыми габаритами, с возможностью оказывать помощь в выполнении силовых упражнений (например, подтягивание на перекладине, сгибание и разгибание рук на брусьях) в том числе в период посттравматической реабилитации, эксплуатация которого не требует значительного пространства, а также проведения сложных мероприятий по его сборке, разборке и монтажу, что позволяет эксплуатировать тренажер в помещениях с небольшими свободными площадями, в том числе в домашних условиях.

Данный Малогабаритный тренажер состоит из платформы 1, основания 2, прикрепленного к ним ножничного механизма, состоящего из рычагов 3, шарниров 4, роликов 5. Рычаги 3 могут быть объединены в пары посредством установки между ними поперечин 6. Между основанием 2 и поперечиной 6 установлены упругие элементы 7. Так же упругими элементами могут быть соединены любые из звеньев устройства.

При приложении нагрузки Р к платформе 1 последняя сближается с основанием 2, вызывая отклонение звеньев ножничного механизма. При этом упругие элементы 7 стремятся раздвинуть платформу 1 и основание 2. Работа упругих элементов 7 позволяет получить силовую характеристику тренажера А, являющуюся на основном участке хода h платформы так называемой «характеристикой пружины обратной жесткости», то есть при приближении платформы 1 к основанию 2 усилие Р уменьшается. Соединяя звенья устройства упругими элементами, можно получить различные силовые характеристики устройства.

Однако имеющиеся в прототипе системы регулировки не обеспечивают необходимые возможности по регулировке силовых характеристик для различных групп пользователей.

Технический результат заявляемого устройства заключается в расширении сферы применения тренажера за счет обеспечения возможности изменения силовых характеристик в широких пределах.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в тренажере с ножничным механизмом, содержащем платформу и основание с установленным между ними ножничным механизмом, при этом между платформой, основанием, ножничным механизмом установлены упругие элементы, согласно изобретению каждый упругий элемент выполнен в виде пружинного механизма, состоящего из отдельных секций, соединенных между собой последовательно через промежуточные подвижные опоры, а крайние секции пружинного механизма опираются на неподвижные опоры, при этом подвижные и неподвижные опоры расположены на штоке и сцентрированы штоком, при этом одна из неподвижных опор жестко закреплена на одном из концов штока, а секции состоят из наружных и внутренних пружин, установленных концентрично в каждой секции, причем на основании установлены дополнительные упругие элементы

Количество пружинных механизмов может быть от 1 до 5.

Дополнительные упругие элементы могут быть установлены на основании вертикально, при этом воздействие на упругие элементы осуществляется при опускании платформы до верхней части упругих элементов.

Количество дополнительных упругих элементов может быть от двух до десяти.

За счет исполнения необходимого количества основных упругих элементов в виде пружинных механизмов из выбранного количества комплектов секций коротких концентрично установленных пружин, разделенных подвижными опорами и размещенных на центрирующем штоке, закрепленном одним концом на элементе тренажера с упором ближайшей неподвижной опоры в другой элемент тренажера, а также за счет использования нужного количества дополнительных упругих элементов, предназначенных для работы на заключительной стадии движения вниз платформы, значительно расширяет возможности по регулировке силовых характеристик тренажера в зависимости от подготовленности пользователя. Тренажер может с успехом использоваться, как физически подготовленными спортсменами, так и физически слабыми людьми, например восстанавливающимися после травм или операций, а также детьми, в том числе маленькими детьми, дошкольниками.

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает достижение следующего технического результата: расширение сферы применения тренажера за счет обеспечения возможности изменения в широких пределах его силовых характеристик.

На фигуре 1 показана конструкция тренажера с ножничным механизмом в верхнем положении платформы.

На фигуре 2 показана конструкция тренажера с ножничным механизмом в нижнем положении платформы.

На фигуре 3 схематично изображен тренажера с ножничным механизмом в промежуточном положении.

На фигуре 4 показан пружинный механизм.

На фигуре 5 изображены силовые характеристики тренажера с ножничным механизмом с различно установленными упругими элементами.

Тренажер с ножничным механизмом состоит из платформы 1, основания 2, прикрепленного к ним ножничного механизма, состоящего из рычагов 3, шарниров 4, роликов 5.

Рычаги 3 могут быть объединены в пары посредством установки между ними поперечин 6.

Между основанием 2 и поперечиной 6 установлены упругие элементы 7.

Упругие элементы 7 выполнены в виде комбинированных пружинных механизмов.

На фиг. 4 показано наличие трех пружинных механизмов 7. Количество пружинных механизмов может меняться от одного до пяти или более в зависимости от того, какие силовые характеристики требуется обеспечить. Их количество может определяться опытным путем в зависимости от физических возможностей тренирующегося. Чем больше таких механизмов, тем легче осуществлять тренировку слабо подготовленному пользователю.

Каждый пружинный механизм 7 состоит из нескольких отдельных секций, соединенных между собой последовательно через промежуточные подвижные опоры 9. Крайние секции опираются на неподвижные опоры 10.

Неподвижные 10 и подвижные 9 опоры сцентрированы штоком 11. Левая неподвижная опора 10 жестко закреплена на штоке 11.

Каждая секция состоит из коротких наружных 12 и внутренних 13 пружин, работающих параллельно и установленных концентрично в каждой секции.

Правая неподвижная опора 10 каждого пружинного механизма закреплена, например, на основании 2, а правая часть штока 11 закреплена, например, на поперечине 6. Возможны и другие варианты соединения элементов пружинных механизмов с элементами тренажера.

На фигуре 4 показано пять таких секций. Но их количество можно регулировать, чем больше секций, тем более точно можно отрегулировать нагрузку. Число секций может быть меньше или больше показанного в примере конкретного выполнения. Целесообразно использовать, по крайней мере, две и более секций.

Применение данных пружинных механизмов 7 позволило получить ряд преимуществ:

а) появилась возможность изменять нагрузку при тренировках с высокой дискретностью, так как можно изменять не только количество пружинных механизмов, но и изменять количество пружин в каждом пружинном механизме, уменьшая или увеличивая количество внутренних пружин в каждой секции.

б) компактное и плотное размещение пружин позволило значительно уменьшить габариты и массу тренажера.

в) применение коротких пружин 12 и 13, хорошее их центрирование посредством штока 11 и опор 9 и 10 позволило исключить потерю устойчивости пружин.

Устройство также оснащено дополнительными упругими элементами - пружинами 8. Эти дополнительные пружины 8 закреплены нижней частью на основании 2. Верхняя часть в исходном положении свободна. При приложении нагрузки к платформе 1 и сжатии ножничного механизма, платформа 1 и элементы ножничного механизма приближаются к верхним частям пружин 8 и начинаются сжиматься эти пружины.

В конкретном примере выполнения показано использование шести дополнительных вертикальных пружин 8, по три с каждой стороны основания 2. Но этих дополнительных упругих элементов может быть больше или меньше. Целесообразно использовать от двух до десяти пружин 8.

При этом изменяются нагрузочные характеристики в локальных интервалах хода подвижной платформы 1 h (см. участок А1 фиг. 5), что позволяет использование тренажера людьми с очень слабой физической подготовкой (детьми дошкольного возраста, лицами, имеющими значительные ограничения, как по уровню физической силы, так и по подвижности в суставах).

Устройство работает следующим образом. При приложении нагрузки Р к платформе 1 последняя сближается с основанием 2, вызывая отклонение звеньев ножничного механизма. При этом упругие элементы 7 стремятся раздвинуть платформу 1 и основание 2. Работа упругих элементов 7 позволяет получить силовую характеристику тренажера А (фигура 5), являющуюся на основном участке хода h платформы так называемой «характеристикой пружины обратной жесткости», то есть при приближении платформы 1 к основанию 2 усилие Р уменьшается. Соединяя звенья устройства упругими элементами и устанавливая упругие элементы на отдельные звенья, можно получить различные силовые характеристики устройства. Например, установив на основание 2 дополнительные упругие элементы 8, можно получить силовую характеристику А1 (фигура 5), являющуюся характеристикой «пружины прямой жесткости». Совместная работа устройства с упругими элементами 7 и упругими элементами 8, соединяющими платформу 1 с основанием 2 в конце хода механизма тренажера, позволяет получить гибкую силовую характеристику устройства. Изменением соотношения жесткостей, предварительного натяга, количества упругих элементов, мест закрепления можно получить различные силовые характеристики, что позволяет изменять характер нагрузки на определенные группы мышц при выполнении физических упражнений.

Тренажер с ножничным механизмом может использоваться следующим образом. Тренажер устанавливается под снаряд, на котором выполняется упражнение (перекладина, брусья). Пользователь встает ногами на платформу 1, которая под воздействием веса пользователя опускается вниз. При этом упругие элементы, обеспечивающие тренажер необходимой силовой характеристикой, стремятся вернуть платформу в исходное положение, обеспечивая тем самым снижение нагрузки на мышцы, задействованные при выполнении упражнения.

Изготовлен и испытан опытный образец устройства, подтвердивший правильность заявленных технических решений. В настоящее время устройство успешно используется автором при силовых тренировках.

Область использования: устройства для спорта и развития физических навыков. Тренажер с ножничным механизмом, содержащий платформу и основание с установленным между ними ножничным механизмом, при этом между звеньями платформы, основания, ножничного механизма установлены упругие элементы, отличающийся тем, что каждый упругий элемент выполнен в виде пружинного механизма из отдельных секций, соединенных между собой последовательно через промежуточные подвижные опоры, крайние секции опираются на неподвижные опоры, при этом все опоры сцентрированы штоком, на одном из концов которого жестко закреплена соответствующая неподвижная опора, а пружины секций состоят из наружных и внутренних пружин, работающих параллельно и установленных концентрично в каждой секции, причем на части звеньев установлены дополнительные упругие элементы. Технический результат: расширение сферы применения тренажера за счет обеспечения возможности изменения в широких пределах силовых его характеристик. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Тренажер с ножничным механизмом, содержащий платформу и основание с установленным между ними ножничным механизмом, при этом между платформой, основанием, ножничным механизмом установлены упругие элементы, отличающийся тем, что каждый упругий элемент выполнен в виде пружинного механизма, состоящего из отдельных секций, соединенных между собой последовательно через промежуточные подвижные опоры, а крайние секции пружинного механизма опираются на неподвижные опоры, при этом подвижные и неподвижные опоры расположены на штоке и сцентрированы штоком, при этом одна из неподвижных опор жестко закреплена на одном из концов штока, а секции состоят из наружных и внутренних пружин, установленных концентрично в каждой секции, причем на основании установлены дополнительные упругие элементы.

2. Тренажер с ножничным механизмом по п. 1, отличающийся тем, что количество пружинных механизмов от 1 до 5.

3. Тренажер с ножничным механизмом по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные упругие элементы установлены на основании, при этом воздействие на упругие элементы осуществляется при опускании платформы или элементов ножничного механизма до верхней части упругих элементов.

4. Тренажер с ножничным механизмом по п. 1, отличающийся тем, что количество дополнительных упругих элементов от 2 до 10.