專利名稱：杠鈴和啞鈴的安全保護器械的制作方法
技術領域：
本發明總的來說涉及鍛煉器械領域。尤其是，本發明涉及能安全地對利用杠鈴或啞鈴組件進行鍛煉的舉重運動員進行自保護(self-spot)的器械。
很多項目的運動員，包括舉重運動員，都通過包含在他們的訓練方法內的重量訓練來提高他們的力量和耐力。通常認為，當運動員或舉重者在重量訓練計劃中利用自由重物能產生很好的效果，該自由重物能使舉重者全范圍運動和控制。對于舉重者，增加全身肌肉力量的一個通常且有效的訓練計劃是以預定數量為一組重復舉起預定重量。為了使身體肌肉力量最大，舉重者試圖在每組的最后一次或兩次重復舉重時發揮出他或她的全部力量。對于舉重者，另一通常且有效的訓練計劃是重復舉起預定重量直到該舉重者的肌肉幾乎完全耗盡力量。不過，為了使舉重者安全用自由重物完成各個訓練計劃，理想且通常必須是該舉重者與一個或多個監護人(spotter)的協助，該監護人在該舉重者完成訓練計劃的過程中觀察該舉重者。當該舉重者不再有足夠的力量或能力將該重物放回至存放位置時，該監護人幫助將該重物舉起和拿開，該存放位置通常在重物支架或重物架的臂支架上。在沒有監護人的情況下進行該訓練計劃對于舉重者是極其危險的。肌肉力量耗盡可能使舉重者失去對重物的控制，導致該重物不可控制地落下并傷害舉重者。通常，舉重者在開始重復這種類型的舉重計劃之前沒有監護人。因此，舉重者面臨在沒有監護人的情況下忽視合適的安全步驟來完成該舉重訓練或者無法完成該舉重計劃的兩難困境。該困境在舉重者利用啞鈴或安裝在杠鈴上的可拆卸重物時都會出現。
舉重行業開發了各種利用馬達幫助舉重者提升加重杠鈴且不需要監護人的器械。通常，這些器械有兩個可在間隔開的相應滑輪上運動的活動繩索，該滑輪位于框架的固定位置。該繩索的遠端與杠鈴相連，該繩索的近端可操作地與一個馬達相連。通過由馬達分別使該繩索收回和伸長，使得杠鈴升高和降低。不過，該馬達必須啟動才能收回或伸長繩索，且該繩索同時伸長或收回，不是獨立的。這樣的裝置實例如美國專利4949959和5048826所述。
為了使繩索獨立運動，舉重行業開發了對每個繩索分別使用馬達的器械。例如，各繩索由一鼓筒收回和伸長，該鼓筒可操作地安裝在馬達上，這如美國專利4998721所述。盡管各馬達可以相互獨立啟動，但是馬達處在不變的低檔啟動狀態下，以便保持繩索的張緊力，這需要使用傳感器。還有，因為繩索分別懸掛在位于框架的固定位置處的鼓筒上，繩索之間的距離不能改變以適應不同尺寸的杠鈴或允許用啞鈴作為有沿基本垂直軌道運動的繩索的“自由重物”。
在努力減輕鍛煉過程中對保持馬達啟動的需要的過程中，舉重行業支持使用馬達-離合器組件。例如，如美國專利5314394所述，兩組鏈條分別布置在上下鏈輪上。該下部鏈輪安裝在通過離合器可操作地連接到馬達上的旋轉軸上。安放杠鈴的臂支架組件可滑動地安裝在垂直軸上并與該鏈條相連。當舉重者進行鍛煉時，馬達并不接通，從而在臂支架組件沿垂直軸運動時允許軸自由旋轉。當舉重者希望該器械提升杠鈴時，舉重者使離合器與軸嚙合，這使得馬達能可控制地使該軸旋轉，并提升該杠鈴。不過，臂支架組件并不能使“自由重物”全范圍運動。此外，鏈條不能彼此獨立地繞相應鏈輪運動。
因此，需要一種自由重物裝置，該裝置能自動保護舉重者，同時有馬達或絞車未啟動的優點。而且，還需要一種自由重物裝置，該裝置能自動保護舉重者，且該裝置提供了一對能自由往復運動的繩索，該繩索可由運動變為固定，從而支承該重物組件的重量。此外，還需要這樣一種離合器裝置，該離合器裝置使得與馬達可操作地連接的繩索能獨立地往復運動。還有，需要這樣一種裝置，該裝置能改變用于不同尺寸的杠鈴或用于啞鈴的繩索之間的距離。還有，需要這樣一種裝置，該裝置能由舉重者將啞鈴固定，以便進行自由重物鍛煉。因此，本發明主要是提供這樣的裝置。
本發明通過提供一種杠鈴和啞鈴的安全保護器械來克服現有技術的缺點，該器械的設計和結構簡單，制造便宜，并易于使用。該器械的優選實施例包括一個框架；兩個由該框架支承的吊桿；兩個分別可運動地從該吊桿伸出的繩索；兩個分別與該繩索可操作地連接的往復運動驅動器，以便使該繩索往復運動；一個旋轉棘爪離合器，該離合器可操作地使該繩索往復運動；以及馬達組件，該馬達組件能使該繩索收回和伸長。該繩索可與杠鈴或啞鈴相連，使該杠鈴或啞鈴以自由重物的形式往復運動。該吊桿樞轉安裝在框架上，這樣，繩索之間的距離是可變的。
往復運動驅動器包括一環形鏈條，該鏈條環繞可旋轉的棘輪和可旋轉的驅動軸可運動和可操作地延伸，該驅動軸可操作地與馬達組件相連，該馬達組件可鎖定，以防止驅動軸旋轉。配重安裝在鏈條上，以便保持繩索的張力和輔助收回繩索。繩索分別裝在配重上，以便在該繩索往復運動時或在吊桿樞軸轉動時防止該繩索打捆。由于各鏈條通過旋轉棘爪離合器可操作地與驅動軸相連，各往復運動驅動器能夠獨立往復運動。
旋轉棘爪離合器包括一棘爪基座；至少一個棘爪，該棘爪針對于各往復運動驅動器樞轉安裝在棘爪基座上；一螺線管，該螺線管針對于各棘爪安裝在棘爪基座上，以便驅動該棘爪；以及一棘齒-鏈輪，該棘齒-鏈輪可與該棘爪嚙合。該棘爪基座固定安裝在驅動軸上并與該驅動軸一起旋轉。該棘齒-鏈輪有一棘輪部分和一鏈輪部分。該棘齒-鏈輪以棘輪部分靠近棘爪基座的方式可旋轉地安裝在驅動軸上。該棘輪部分沿其周向有多個基本均勻間隔的凹口，這些凹口能可脫開地與棘爪嚙合，以便防止該棘齒-鏈輪旋轉和鏈條運動，這樣，各繩索不會從吊桿上伸長。
啞鈴可通過可拆卸地裝在繩索上的啞鈴夾懸掛在相應繩索上。各啞鈴夾有兩個彼此間隔安裝的板，該板的形狀基本相同。該板有一缺口，以便安裝啞鈴的手柄。一細長槽與該缺口相交，一個鎖定桿可滑動地固定在該細長槽內。各槽內布置有彈簧，以便朝著缺口偏壓該鎖定桿，從而使該鎖定桿可去除地與該手柄嚙合，由此將該手柄固定在缺口內。應當知道，本文的措詞和術語是為了說明，而不能作為限定。因此，本領域技術人員應當知道，本發明的構思可以很容易地作為設計其它結構、方法和系統的基礎，以便實現本發明的多個目的。因此，重要的是，應當認為權利要求包括了這些等效結構，因為它們沒有脫離本發明的精神和范圍。
通過下面結合附圖的說明，能夠更好地理解本發明的其它目的、優點和性能，該附圖表示了本發明的優選實施例。
通過下面對本發明的詳細說明，可以更好地理解本發明的上述目的以及不同于上述目的的其它目的。該說明是參考附圖進行的，附圖中

圖1是根據本發明制成的杠鈴和啞鈴安全保護器械的正透視圖；圖2是該安全保護器械的部分后視圖，示出了往復運動的驅動器；圖3是該安裝卸載裝置的局部俯視圖，示出了可活動地懸掛于吊桿上的繩索；圖4是沿圖3中的線4-4的該吊桿的局部側視圖；圖5是通過組合環(combination collar)由一個繩索懸掛的杠鈴的局部正視圖；圖6是該組合環的俯視圖；圖7是由一個繩索懸掛的杠鈴的局部正視圖，表示一開關環(switchcollar)；圖8是該開關環的俯視圖；圖9是安裝在該往復運動驅動器上的配重的局部側視圖。
圖10是該配重的透視圖；圖11是旋轉棘爪離合器的透視圖；圖12是棘爪基座和驅動軸的分解圖；圖13是棘齒-鏈輪的透視圖；圖14是棘齒-鏈輪和其中的軸襯的正視圖；圖15是沿圖14中的線15-15的棘齒-鏈輪和軸襯的局部側視圖；圖16是旋轉棘爪離合器的側視圖，其中棘爪與離合器的棘齒輪部分嚙合；圖17是旋轉棘爪離合器的側視圖，其中棘爪被驅動；圖18是該安全保護器械的局部側視圖，表示該旋轉棘爪離合器的另一附圖中的參考標號表示如下22＝杠鈴組件24＝杠鈴26＝啞鈴28＝啞鈴手柄30＝杠鈴和啞鈴安全保護器械32＝框架34＝垂直支承件36＝吊桿支架
38＝垂直支承件的表面40＝孔42＝支承銷44＝吊桿擋塊46＝框架的塔架部分48＝側壁50＝頂壁52＝插孔53＝穩定器臂54＝吊桿56＝吊桿桿58＝吊桿的近端60＝吊桿的遠端62＝滑輪64＝吊桿軸66＝樞軸銷68＝樞軸銷的軸肩70＝墊片72＝繩索74＝繩索的環76＝繩索固定件(cable stay)78＝組合環80＝孔82＝凹形插座84＝環鉤86＝J形鉤88＝手動開關90＝懸掛環92＝導電環94＝環擋塊96＝往復運動驅動器
98＝鏈條100＝鏈輪102＝鏈輪軸104＝配重106＝配重的開口108＝配重的狹槽110＝配重和鏈條的孔112＝固定銷114＝驅動軸115＝軸開口116＝旋轉棘爪離合器118＝棘爪基座119＝鍵槽120＝棘爪121＝棘爪頭122＝螺線管123＝螺線管臂124＝棘齒-鏈輪126＝鍵128＝螺線管托架130＝基座開口132＝電線133＝棘齒-鏈輪的空心部134＝棘齒-鏈輪的棘輪部分135＝棘輪部分的凹口136＝棘齒-鏈輪的鏈輪部分138＝軸襯140＝驅動軸的芯部142＝馬達組件144＝馬達146＝馬達制動器
148＝減速齒輪150＝配重擋塊152＝配重開關154＝接頭附件156＝超越控制開關158＝凸形電連接器160＝啞鈴夾162＝板164＝桿166＝缺口168＝槽170＝鎖定桿172＝帽體174＝把手176＝彈簧178＝夾持孔180＝伸長開關182＝收回開關為了更好地理解本發明的特征和所希望的目的，參考下面結合附圖的詳細說明。參考附圖，在全部附圖中，相同的參考標號表示相同的部件，首先參考圖1，附圖1表示根據本發明制成的杠鈴和啞鈴安全保護器械30。該器械用于在該舉重運動員不能舉起或控制重物組件的情況下，根據舉重運動員的命令，通過支承重物組件的重量而幫助使用該重物組件的舉重運動員，該重物組件例如杠鈴組件22或一對啞鈴26。杠鈴組件22是普通結構，包括杠鈴24和多個可拆卸地安裝于該杠鈴上的重物。杠鈴24還將在下面介紹。同樣，啞鈴26也是普通結構，包括一個手柄28和一對間隔開的重物，該對重物可拆卸地安裝在該手柄上或固定安裝在該手柄上。
繼續參考圖1，另外還參考圖2，該器械30的優選實施例包括框架32、兩個吊桿54、兩個繩索72、兩個往復運動驅動器96、一個旋轉棘爪離合器116和一個馬達組件142。該繩索72可與杠鈴24或啞鈴26相連，并可由相應的吊桿54收回和伸長，以便使重物組件以自由重物的方式垂直往復運動。通常情況下，繩索72從重物組件向上延伸向相應的吊桿54。
框架32有兩個前部的垂直支承件34，該支承件高高支承吊桿支架36。沿該垂直支承件34的前表面38有多個孔40，這些孔可拆卸地安裝支承銷42。該支承銷42用于在杠鈴24不使用時安放該杠鈴24。該銷42高于地面或支承表面的高度是可變的，并能由舉重運動員通過將銷42插入所希望的孔40中而預先確定。
多個吊桿擋塊44沿吊桿支架36的最上面部分布置于預定位置，以便防止該吊桿54產生不希望的樞軸轉動。該吊桿擋塊44允許舉重運動員調節和保持兩繩索72之間的合適距離，以便安裝不同尺寸的啞鈴24或很舒服地進行利用啞鈴26的鍛煉。布置于吊桿支架36后面的是框架32的塔架部分46。該塔架部分46有多個垂直支承件34和安裝在該垂直支承件34上的側壁48。隔音件(未示出)安裝在側壁48上塔架部分46內，以便在該器械30的工作過程中減小噪音。頂壁50安裝在塔架部分46的垂直支承件34上并由該垂直支承件34支承。穿過該頂壁50延伸的是兩個柱形插孔52。穩定器臂53在該前部垂直支承件34的最上和最下部分與塔架部分46的最上和最下部分之間延伸，以便向該框架32提供剛性。相對于該重物組件，穩定器臂53是無負載支承。
另外參考圖3和4，吊桿54包括兩個間隔開的細長桿56，并有近端58和遠端60。兩個間隔開的滑輪62分別在靠近桿56的近端58和遠端60處可旋轉地安裝在桿56之間的吊桿軸64上。空心樞軸銷66安裝在桿56的近端58處，樞軸銷66可樞軸旋轉地配合插入塔架部分46的插孔52內。該樞軸銷66有軸肩68，尼龍墊片70布置于該樞軸銷66上并在該軸肩68和插孔52之間，以便當吊桿54樞軸旋轉時減小它們之間的摩擦。
如圖1、3和4所示，各繩索72通常從重物組件向上延伸向吊桿54的遠端60。該繩索72與兩個滑輪62活動配合，并向下穿過樞軸銷66和插孔52伸入塔架部分46內。在該塔架部分46內，繩索72可操作的與往復運動驅動器96中的一個連接，以便使該繩索72往復運動。與往復運動驅動器96的連接將在下面進一步介紹。
再參考圖5至8和圖19，杠鈴24可釋放地固定在繩索72上。繩環74形成于繩索72的末端，并與繩索固定件(stay)76固定，如圖19所示。在圖5和6所示的實施例中，兩個組合環78安裝在杠鈴24上靠近各端處。該組合環78有螺紋孔80和凹形電氣插座82。相配合的螺紋環鉤84穿過孔80擰入并與該杠鈴固定配合，從而防止該組合環78旋轉和防止斷開與凹形插座82的電連接。該杠鈴24通過布置于繩環74上并穿過插入環鉤84的可釋放J形鉤86可拆卸地安裝在繩索72上。左、右手動開關88安裝在杠鈴24上并在組合環78之間，并且分別與凹形插座82導電連接。在圖7和8所示實施例中，兩個懸掛環90安裝在杠鈴24上并靠近該杠鈴各端。與該組合環類似，該懸掛環90有螺紋孔80，以便安裝螺紋環鉤84，該螺紋環鉤如上所述可拆卸地安裝在繩索72上。可旋轉安裝在杠鈴24上并靠近各懸掛環90且彼此相對的是導電環92。各導電環92有布置于其中的凹形插座82，該凹形插座82與相應的手動開關88導電連接。環擋塊94以可配合的結構從懸掛環90和導電環92向外伸出，如圖7所示，以便將該導電環的轉動限定在預定的范圍內。
再參考圖2和另外參考圖9和10，往復運動驅動器96包括一環形鏈條98，該環形鏈條可運動和可操作地環繞可旋轉鏈輪100和可旋轉驅動軸114延伸。對于各繩索72都有至少一個往復運動驅動器96。鏈輪軸102在塔架部分46的上部并在兩側壁48之間延伸，鏈輪100可旋轉地安裝在鏈輪軸102上。
為了保持繩索72上的張力和幫助收回繩索72，配重104安裝在鏈條98上。該配重104有一開口106，繩索72穿過該開口106延伸。該繩索72通過形成另一繩環74和將該繩環74與另一繩索固定件72固定而與該配重104相連，從而防止該繩索72穿過開口106縮回。繩索72從吊桿54近端處的滑輪62基本垂直地下降，并穿過樞軸銷66的中心和插孔52達到配重104處。這樣，當繩索72往復運動或吊桿樞軸轉動時，該繩索72不會打捆。配重104的各端都有狹槽108，以便安裝鏈條98的一端。鏈條98的該端插入該狹槽108內，這樣，穿過該配重104伸入狹槽108內的孔110與該鏈條98對齊。固定銷112插入孔110中，以便將該配重104固定在鏈條98上。
如上所述，鏈條98可操作和可運動地繞驅動軸114布置。往復驅動器96的各鏈條98連接到驅動軸114上的方式確定了各繩索72能否彼此獨立運動，從而使該重物組件以自由重物方式進行往復垂直運動。通過將相應鏈條98經獨立用于該相應鏈條98的離合器可操作地連接到驅動軸114，可以提供各往復驅動器96的獨立往復運動。在本發明中，旋轉棘爪離合器116用于可操作地使鏈條98與驅動軸114相連，并保持往復運動驅動器96的獨立運動。
繼續參考圖2和另外參考圖11至17，旋轉棘爪離合器116包括棘爪基座118；至少一個棘爪120，該棘爪120有樞轉安裝在該棘爪基座110上的棘爪頭121；一螺線管122，該螺線管122安裝在棘爪基座118上，并可操作地與棘爪120連接，以便驅動該棘爪120；以及一棘齒-鏈輪124，該棘齒-鏈輪124可與棘爪120嚙合。該螺線管122有可伸出和可收回的螺線管臂123，該螺線管臂123樞轉安裝在棘爪120上，以便根據螺線管122的驅動影響棘爪120的樞轉運動。盡管不是必須，在本發明中，每個棘齒-鏈輪124采用兩組棘爪120和螺線管122。盡管每個棘齒-鏈輪124只需要一組棘爪120和螺線管122，但是第二組提供了在一組棘爪120和螺線管122發生故障時的安全裕度。
棘爪基座118固定安裝到驅動軸114上并與該驅動軸114一起旋轉。如圖12所示，該棘爪基座118和驅動軸114有相匹配的鍵槽119a和119b，配合鍵126插入鍵槽119a和119b中，并將該棘爪基座118鎖定在驅動軸114上。螺線管托架128安裝在棘爪基座118上，以便安裝和保持螺線管122。基座開口130穿過棘爪基座118延伸，以便提供用于電線132的導管，該電線132可操作地與螺線管122相連。如圖12所示，驅動軸114有一軸開口115，該軸開口115定位成這樣，即基座開口130與該軸開口115對齊。電線132穿過該基座開口130和軸開口115伸入驅動軸114的空心部140內。該導電連接將在下面進一步介紹。
如圖11和13至15所示，棘齒-鏈輪124有柱形空心部分133、棘輪部分134和鏈輪部分136。如圖11所示，該棘齒-鏈輪124以該棘輪部分靠近該棘爪基座118的方式可旋轉地安裝在驅動軸114上。為了減小轉動摩擦，軸襯130，例如黃銅軸襯布置于棘齒-鏈輪124的空心部分133內，以便可旋轉地與該驅動軸114配合。該棘輪部分134沿其周圍有多個基本均勻間隔開的凹口135。如圖14所示，該凹口135優選是基本成J形。
另外參考圖2、16和17，棘齒-鏈輪124優選定位成棘輪部分134靠近棘爪基座118。如圖16和17所示，鏈條98與鏈輪部分136嚙合，這樣，相應的、可操作地連接的繩索72的向上垂直運動使驅動軸114上的棘齒-鏈輪124順時針方向轉動。在本發明中，如圖16所示，螺線管臂123優選是通常偏壓至伸出位置，從而使棘爪頭121與一個凹口135嚙合，這防止該棘齒-鏈輪124相對于棘爪基座118逆時針轉動。啟動螺線管122導致螺線管臂123可收回，棘爪120可與該棘輪部分134脫開，如圖17所示。不過，由于凹口135成J形，棘爪頭121不能與該凹口135脫開以使驅動軸114上的棘齒-鏈輪124能自由旋轉，直到該棘齒-鏈輪124開始相對于棘爪基座118順時針轉動。因此，該相應的、可操作連接的繩索72必須首先收回以便使棘爪頭121能與棘輪部分134上的相應凹口135脫開和螺線管臂123能收回，并使該棘爪頭121從棘齒-鏈輪124向外樞軸轉動。
再參考圖2，馬達組件142外部安裝在塔架部分46的框架32上。該馬達組件142包括一雙向驅動馬達144、一馬達制動器146和一減速齒輪148，這些部件全部是傳統部件。馬達制動器146可操作地與馬達144連接，以便可選擇地防止馬達軸(未示出)和電樞(未示出)旋轉。馬達軸可操作地與減速齒輪148相連，該減速齒輪可操作地與驅動軸114相連。當馬達制動器146嚙合時，可防止驅動軸114轉動。在操作驅動軸旋轉之前，需要電啟動馬達制動器146，以便釋放馬達144。而且，在優選實施例中，斷電將自動導致馬達制動器146嚙合并防止驅動軸114轉動。如上所述，螺線管臂123被偏壓向伸出位置。因此，斷電導致螺線管臂123伸出并使棘爪120樞軸轉動，這又使得棘爪頭121與棘齒-鏈輪124嚙合，防止該棘齒-鏈輪124逆時針轉動。同時，馬達制動器146與馬達144嚙合，這防止驅動軸114轉動。由于棘爪基座118固定安裝在驅動軸114上，因此防止棘齒-鏈輪124在驅動軸上逆時針轉動。因此，繩索72不會從吊桿54上伸長，從而防止重物組件垂直向下運動。
下面參考圖18，該圖表示用于本發明的旋轉棘爪離合器116的另一實施例。在該實施例中，每個棘齒-鏈輪124有一個棘爪基座118。該旋轉棘爪離合器116實施例以與前述實施例相同的方式工作。用于本發明時，該棘爪基座118在以兩個方向從減速齒輪148向外延伸的驅動軸114上并間隔開。減速齒輪148可操作地與馬達144相連，馬達144安裝在框架32上并在塔架部分46內。如上所述，馬達制動器146可操作地與馬達144連接，并以如前所述方式工作。
如圖2和18所示，配重擋塊150安裝在框架32上塔架部分46內并靠近鏈輪軸102和驅動軸114。該配重擋塊150定位成這樣，在往復運動驅動器的鏈條96往復運動且馬達144脫開和旋轉棘爪離合器被驅動時，該配重擋塊150與配重104配合并擋住該配重104，防止該配重104與鏈輪100和棘齒-鏈輪124的鏈輪部分136接觸。而且，配重開關152同樣可裝在框架32上塔架部分46內并靠近在鏈條98附近的鏈輪和驅動軸102、114。該配重開關152可操作并與馬達144電連接。當馬達144選擇驅動和旋轉棘爪離合器116未驅動時，通過配重104與任何一個配重開關152的接觸，馬達144與電源斷開，這使得驅動軸114的旋轉停止并防止配重104與鏈輪100和棘齒-鏈輪124的鏈輪部分136接觸。
另外參考圖1、5和7，本發明的電連接和開關是普通的。不過，它們的使用方式并不是普通的。還提供有電接頭附件154，以便使開關與旋轉棘爪離合器116或馬達144可操作地導電連接。盡管不是必須的，在本發明的優選實施例中，左、右手動開關88彼此可操作地連接，這樣，兩個手動開關88都必須啟動，以便驅動旋轉棘爪離合器116的螺線管122。還提供有超越控制開關156，這樣，一旦該超越控制開關啟動，手動開關88與螺線管122的電連接被斷開，這使得棘爪120與棘齒-鏈輪124嚙合，馬達144同時啟動以便使繩索72收回和使重物組件升高。如圖5和7所述，凸形連接器158可操作地與另外的電線132電連接，該另外的電線132螺旋纏繞在各繩索72上并可操作地與附件154電連接。該凸形連接器158可拆卸地與插座82嚙合并使各手動開關88與附件154和螺線管122電連接。如上所述，電線132通過棘爪基座118從各螺線管延伸到驅動軸114的芯部140內。該電線以普通方式可操作地與接頭附件154電連接。
參考圖1、19和20，如上所述，器械30用于輔助使用啞鈴26的舉重運動員。該啞鈴26通過啞鈴夾160懸掛在各繩索72上。各啞鈴夾160有兩個間隔開的板162，這兩個板162的形狀基本相同，并通過桿164彼此相連。該板162有缺口166，以便安裝啞鈴26的手柄28。一個細長槽168與該缺口166相交。可滑動地布置于該細長槽168內的是鎖定桿170。帽體172安裝在鎖定桿170上并彼此相對，且在靠近槽168處可滑動地與各板162嚙合，從而將鎖定桿170保持在槽168內。把手174在鎖定桿170之間安裝和延伸。彈簧176布置于各槽168內，以便朝缺口166偏壓該鎖定桿170，并使該鎖定桿可拆卸地與手柄28嚙合，從而將該手柄28固定在缺口166內。如圖所示，還提供有夾持孔178，以便與J形鉤嚙合并將該啞鈴夾160固定在繩索72上。通過握住把手174并使該把手朝桿164運動，該鎖定桿從缺口166中退出。啞鈴手柄28插入缺口166，然后放開把手174。彈簧176將鎖定桿170壓向缺口166并與手柄28配合，從而將該手柄固定在缺口166內。另一手動開關88在板162之間延伸并靠近缺口166。象杠鈴24一樣，凹形插座82可操作地與該手動開關88相連。凸形連接器158能可拆卸地與該凹形插座82相連。象杠鈴24的手動開關88一樣，兩夾160的手動開關88優選是必須用于驅動棘爪120，從而釋放相應繩索，以便單獨往復運動。
在訓練時，如果舉重運動員的手沒有啟動杠鈴24或啞鈴夾160的手動開關，螺線管122將與電源斷開，因此，棘爪120與棘齒-鏈輪124嚙合，確保該重物組件不會向下運動。
再參考圖1，伸長開關180和收回開關182安裝在框架32上并可操作地與馬達組件142相連，以便在手動開關88沒有啟動時分別選擇使繩索72伸長和收回。伸長開關180的啟動將釋放馬達制動器和啟動馬達144，以便使驅動軸144以使繩索72從吊桿54上伸長的方向旋轉。同樣，收回開關182的啟動將釋放馬達制動器146和啟動馬達144，以便使驅動軸114以反方向旋轉，從而收回該繩索72。通過釋放開關180或182，馬達144斷電，馬達制動器與馬達144嚙合，確保該驅動軸不會旋轉。
盡管未示出，與配重104重量相同的平衡配重安裝在繩索72上或安裝在杠鈴24和啞鈴夾160上。這樣，舉重運動員舉起的真實重量是以自由重物方式的重物組件的重量。
在操作中，舉重運動員按下杠鈴24或啞鈴夾160上的兩手動開關88，以便啟動螺線管122，使棘爪120與棘齒-鏈輪124脫開并釋放重物組件，以便使該重物組件能垂直往復運動。完成該訓練后，舉重運動員釋放一個或兩個手動開關88，從而使螺線管122斷電和使棘爪120與棘齒-鏈輪124嚙合，從而保證繩索72不會垂直運動。
通過上述說明，可以認為，本發明部件的優選尺寸關系，包括對尺寸、材料、形狀、形式、功能以及操作、裝配和使用的方式的變化，對本領域普通技術人員來說，可以被認為是清楚的，與在附圖中所表示的和在說明書中所介紹的等效的關系都將被本發明包含。顯然，J形凹口135可以在棘輪部分134上以與前述附圖所示相反的方向定向，這也包含在本發明的范圍內。
因此，前述說明應當認為僅僅是說明本發明的原理。在不脫離本發明的范圍的情況下，可以對本發明進行各種變化，因此，僅僅由現有技術施加的限定才應加在本發明上，本發明的范圍在附加的權利要求中提出。
權利要求
1.一種于與重物組件一起使用的安全保護器械，包括繩索裝置，該繩索裝置能夠可釋放地固定在該重物組件上；支承裝置，在高于該重物組件的位置支承該繩索裝置的一部分，因此，該繩索裝置通常從該重物組件向上延伸到該支承裝置；收回裝置，該收回裝置能夠被驅動以可選擇地收回該繩索裝置；離合器裝置，該離合器裝置可操作地與該收回裝置相連，能夠被驅動以可選擇地使該繩索裝置與該收回裝置脫開；以及往復運動裝置，該往復運動裝置可操作地與該離合器裝置相連，以便在重物組件以自由重物的方式往復垂直運動時使該繩索裝置收回和伸長。
2.根據權利要求1所述的安全保護器械，還包括制動器裝置，該制動器裝置可操作地與收回裝置相連，以便保證使該繩索裝置不會運動。
3.根據權利要求2所述的安全保護器械，還包括開關裝置，用于啟動該離合器裝置，從而使該繩索裝置可自由運動。
4.一種與重物組件一起使用的安全保護器械，包括一個框架；兩個間隔開的繩索，該繩索可運動地從該框架延伸，并能固定在該重物組件上；兩個間隔開的往復運動驅動器，該往復運動驅動器安裝在框架上，并分別與繩索相連，以便使繩索能往復運動；一個可驅動的馬達，該馬達可操作地與該往復運動驅動器相連，以便可選擇地收回該繩索；以及一個可驅動的旋轉棘爪離合器，該離合器可操作地布置于馬達和往復運動驅動器之間，用于可選擇地使該往復運動驅動器與馬達斷開，從而使各繩索能彼此獨立地往復運動，該重物組件能以自由重物的方式往復運動。
5.根據權利要求4所述的安全保護器械，還包括馬達制動器，該馬達制動器可操作地與馬達相連，以便保證該繩索不會運動。
6.根據權利要求5所述的安全保護器械，還包括手動開關，該手動開關可操作地與旋轉棘爪離合器相連，以便可選擇地驅動該離合器，從而釋放該往復運動驅動器。
7.根據權利要求6所述的安全保護器械，還包括一超越控制開關，該超越控制開關可操作地與旋轉棘爪離合器相連，以便可操作地使手動開關與馬達斷開，從而驅動馬達，使該繩索收回。
8.根據權利要求4所述的安全保護器械，其中該馬達有驅動軸，該驅動軸可根據馬達的驅動旋轉，該旋轉棘爪離合器包括至少一個棘爪基座，該棘爪基座安裝在驅動軸上；至少兩個棘齒一鏈輪，該棘齒-鏈輪可旋轉地安裝在驅動軸上，并有棘輪部分和鏈輪部分；以及至少兩個間隔開的可驅動棘爪，該棘爪樞轉安裝在至少一個棘爪基座上，各棘爪可去除地與各棘輪部分嚙合，以便保證該棘齒-鏈輪不會繞驅動軸旋轉，該鏈輪部分與相應的往復運動驅動器嚙合，因此，驅動棘爪使得該棘齒-鏈輪被釋放，以便使相應的往復運動驅動器獨立運動。
9.根據權利要求8所述的安全保護器械，還包括至少兩個螺線管，該螺線管安裝在棘爪基座上，并分別可操作地與至少兩個棘爪相連，以便驅動該棘爪。
10.根據權利要求4所述的安全保護器械，其中，該往復運動驅動器包括一鏈輪，該鏈輪可旋轉地安裝在框架上；以及一鏈條，該鏈條使該鏈輪與該旋轉棘爪離合器活動連接。
11.根據權利要求4所述的安全保護器械，還包括偏壓裝置，用于保持該繩索上的張力。
12.根據權利要求10所述的安全保護器械，還包括一配重，該配重安裝在鏈條上，以便保持該繩索上的張力。
13.根據權利要求4所述的安全保護器械，還包括兩吊桿，該吊桿樞轉安裝在框架上，并可運動地懸掛相應繩索的一部分，這樣，該繩索通常從該重物組件向上延伸，因此，繩索的懸掛部分之間的距離是可變的。
14.根據權利要求4所述的安全保護器械，其中重物組件是一對啞鈴，該裝置還包括啞鈴夾，該啞鈴夾能固定在繩索上，以便可釋放地與該啞鈴配合，各啞鈴夾包括兩個間隔開且基本相同的板，該板有一缺口，以便安裝啞鈴的手柄，該板還有一細長槽，該細長槽與該缺口相交；一鎖定桿，該鎖定桿可滑動地布置于各槽內；以及偏壓裝置，用于朝著該槽偏壓該鎖定桿，從而使該鎖定桿可去除地與缺口內的手柄配合并將該手柄固定在缺口內。
15.根據權利要求14所述的安全保護器械，還包括一開關，該開關可操作地與旋轉棘爪離合器相連，用于可選擇地驅動該離合器，以便釋放該往復運動驅動器。
16.一種與重物組件一起使用的安全保護器械，包括一個框架；至少一個繩索，該繩索可運動地從該框架延伸，并能固定在該重物組件上；至少一個往復運動驅動器，該往復運動驅動器安裝在框架上，并與至少一個繩索相連，以便使該至少一個繩索能往復運動；一個可驅動的馬達，該馬達可操作地與該至少一個往復運動驅動器相連，以便可選擇地收回該至少一個繩索；以及一個可驅動的旋轉棘爪離合器，該離合器可操作地布置于馬達和至少一個往復運動驅動器之間，用于可選擇地使該至少一個往復運動驅動器與馬達斷開，從而使該至少一個繩索能往復運動，以便使該重物組件能以自由重物的方式往復運動。
17.根據權利要求16所述的安全保護器械，還包括馬達制動器，該馬達制動器可操作地與馬達目連，以便保證該至少一個繩索不會運動。
18.根據權利要求17所述的安全保護器械，還包括開關，該開關可操作地與旋轉棘爪離合器相連，以便可選擇地驅動該離合器，從而釋放該至少一個往復運動驅動器。
19.根據權利要求16所述的安全保護器械，還包括一吊桿，該吊桿樞轉安裝在框架上，并且活動支承該至少一個繩索。
20.一種與重物組件一起使用的安全保護器械，包括一個框架；至少一個繩索，該繩索可運動地從該框架延伸，并能固定在該重物組件上；用于各繩索的至少一個往復運動驅動器，該往復運動驅動器安裝在框架上，并分別與至少一個繩索相連，以便使該繩索能往復運動；一個可驅動的馬達，該馬達可操作地與該至少一個往復運動驅動器相連，以便可選擇地收回該至少一個繩索；以及一個可驅動的離合器，該離合器用于各往復運動驅動器，并可操作地布置于馬達和該至少一個往復運動驅動器之間，用于可選擇地使該至少一個往復運動驅動器與馬達斷開，從而使該至少一個繩索能往復運動，以便使該重物組件能以自由重物的方式往復運動。
21.一種與重物組件一起使用的安全保護器械，包括一個框架；至少一個吊桿，該吊桿樞轉安裝在框架上；至少一個繩索，該繩索可運動地從該至少一個吊桿延伸，并能固定在該重物組件上；用于各繩索的至少一個往復運動驅動器，該往復運動驅動器安裝在框架上，并分別與至少一個繩索相連，以便使該繩索能往復運動；一個可驅動的馬達，該馬達可操作地與該至少一個往復運動驅動器相連，以便可選擇地收回該至少一個繩索；以及一個可驅動的離合器，該離合器用于各往復運動驅動器，并可操作地布置于馬達和該至少一個往復運動驅動器之間，用于可選擇地使該至少一個往復運動驅動器與馬達斷開，從而使該至少一個繩索能往復運動，以便使該重物組件能以自由重物的方式往復運動。
22.一種與可旋轉驅動軸一起使用的旋轉棘爪離合器，包括一棘爪基座，該棘爪基座可安裝在該驅動軸上；至少一個棘輪，該棘輪能可旋轉地安裝在驅動軸上；以及至少一個可驅動的棘爪，該棘爪樞轉安裝在棘爪基座上，并可釋放地與至少一個棘輪嚙合。
23.根據權利要求19所述的旋轉棘爪離合器，還包括至少一個螺線管，該螺線管安裝在棘爪基座上，并可操作地與該至少一個棘爪相連，以便驅動該至少一個棘爪。
24.一種啞鈴夾，能與繩索相連，以與懸掛在繩索上的啞鈴一起使用，該啞鈴夾包括兩個間隔開的板，該板彼此相連，且各板有一缺口和一細長槽，該缺口用于安裝啞鈴的手柄，該細長槽與該缺口相交，至少一個板可與該繩索相連；一鎖定桿，該鎖定桿可滑動地布置于各槽內；以及偏壓裝置，用于朝著該缺口偏壓該鎖定桿，因此，該鎖定桿可去除地與該缺口內的手柄配合并將該手柄固定在缺口內。
25.一種與重物組件一起使用的安全保護器械，該裝置包括一個框架，該框架包括固定在該框架上的支承單元；第一柔性繩索，該繩索布置于框架上，以便克服重力支承該自由重物組件，該第一繩索包括第一端和第二端，該第一端能可釋放地裝在該自由重物組件上，該第二端通過第一重力響應配合組件可操作地與支承單元相連；第二柔性繩索，該繩索布置于框架上，以便支承該自由重物組件，該第二繩索包括第一端和第二端，該第一端能可釋放地裝在該自由重物組件上，該第二端通過第二重力響應配合組件可操作地與該支承單元相連；其中，克服重力升高自由重物組件使所述第一重力響應配合組件和所述第二重力響應配合組件中的至少一個與所述支承單元脫開，從而允許所述第一繩索的第一端和所述第二繩索的第一端獨立地向下運動。
26.根據權利要求25所述的安全保護器械，其中該支承單元包括第一棘輪和第二棘輪，該第一重力響應配合組件包括第一棘爪，該第一棘爪通常被偏壓以便與第一棘輪嚙合，該第二重力響應配合組件包括第二棘爪，該第二棘爪通常被偏壓以便與第二棘輪嚙合
27.根據權利要求26所述的安全保護器械，其中該第一重力響應配合組件包括一個與該第一棘爪相連的釋放偏壓元件，該釋放偏壓元件由自由重物組件上的驅動器驅動。
28.一種與重物組件一起使用的安全保護器械，該器械包括一個框架，該框架包括第一支承組件和第二支承組件；第一柔性繩索，該繩索布置于框架上，以便支承該自由重物組件，該第一繩索包括第一端和第二端，該第一端能可釋放地裝在該自由重物組件上，該第二端通過第一重力響應配合組件可操作地與第一支承組件相連；第二柔性繩索，該繩索布置于框架上，以便支承該自由重物組件，該第二繩索包括第一端和第二端，該第一端能可釋放地裝在該自由重物組件上，該第二端通過第二重力響應配合組件可操作地與第二支承組件相連；其中，克服重力升高自由重物組件使所述第一重力響應配合組件和所述第二重力響應配合組件中的至少一個與相應的所述第一支承組件和第二支承組件脫開，從而允許所述第一繩索的第一端和所述第二繩索的第一端獨立地向下運動。
29.根據權利要求28所述的安全保護器械，其中該第一重物支承組件包括第一棘輪，該第一重力響應配合組件包括第一棘爪，該第一棘爪被偏壓以便通常與第一棘輪嚙合。
30.根據權利要求29所述的安全保護器械，其中該第一重力響應配合組件包括一釋放偏壓的螺線管，該螺線管與第一棘爪相連，該釋放偏壓螺線管由自由重物組件上的驅動器驅動。
31.一種與自保護器械一起使用的自由重物組件，該自保護器械包括配合元件，用于可選擇地使裝在自由重物組件上的繩索與支承框架配合，該自由重物組件包括一個桿，該桿包括第一端和第二端，該第一端和第二端設計為用于安裝自由重物；第一配合驅動器，該驅動器安裝在該桿上，并布置于該桿的中心和第一端之間；第二配合驅動器，該驅動器安裝在該桿上，并布置于該桿的中心和第二端之間；以及至少一個連接件，該連接件安裝在桿上，用于可操作地使該第一配合驅動器和第二配合驅動器與自保護器械的配合元件相連。
32.一種與自保護器械一起使用的啞鈴夾，該自保護器械包括配合元件，用于可選擇地使裝在自由重物組件上的繩索與支承框架配合，該啞鈴夾包括一個夾子架，該夾子架包括一啞鈴安裝裝置，用于將該啞鈴安裝在夾子架上；一配合驅動器，該驅動器安裝在夾子架上；以及一連接件，該連接件安裝在該夾子架上，用于可操作地使該配合驅動器與自保護器械的配合元件相連。
33.根據權利要求32所述的啞鈴夾，其中該啞鈴安裝裝置包括在夾子架上的槽，以便保持住該啞鈴的桿。
全文摘要
杠鈴和啞鈴的安全保護器械(30)包括:一框架(32);兩個樞轉安裝在該框架上并由該框架支承的吊桿(54);兩個分別可運動地從該吊桿伸出的繩索(72);兩個分別與該繩索可操作地連接的往復運動驅動器(96),以便使該繩索往復運動;一個旋轉棘爪離合器(116),該離合器可操作地與該驅動器相連,以便使該繩索單獨往復運動;以及可鎖定的馬達組件(142),該馬達組件能可選擇地使該繩索收回和伸長。該繩索可與杠鈴或啞鈴相連,并能由相應的吊桿收回和伸長,以便使該重物組件以自由重物的形式往復運動。往復運動驅動器包括一環形鏈條(98),該鏈條環繞可旋轉的棘輪(100)和可旋轉的驅動軸(114)可運動和可操作地延伸,該驅動軸可操作地與馬達組件相連。配重(104)安裝在鏈條上,以便保持繩索的張力和輔助收回繩索。繩索分別系在配重上。通過各鏈條利用旋轉棘爪離合器可操作地與驅動軸相連,各往復運動驅動器能夠獨立往復運動。旋轉棘爪離合器包括:一棘爪基座(118);至少一個棘爪(120),該棘爪樞轉安裝在各往復運動驅動器的棘爪基座上;一螺線管(122),該螺線管安裝在棘爪基座上并可操作地與棘爪相連,以便驅動該棘爪;以及一棘齒－鏈輪(124),該棘齒－鏈輪可與該棘爪嚙合。該棘齒－鏈輪有一棘輪部分(134)和一鏈輪部分(136)。該棘爪基座固定安裝在驅動軸上并與該驅動軸一起旋轉。該棘齒－鏈輪以棘輪部分靠近棘爪基座的方式可旋轉地安裝在驅動軸上,并可去除地與相應棘爪嚙合。啞鈴可通過可拆卸地系在上面的啞鈴夾(160)懸掛在相應繩索上。各啞鈴夾有兩個彼此間隔安裝的板(162),各板有一缺口(166),以便安裝啞鈴的手柄。一細長槽(168)與該缺口相交,鎖定桿(170)可滑動地固定在該細長槽內。各槽內布置有彈簧(176),以便朝著缺口偏壓該鎖定桿,從而使該鎖定桿可去除地與該手柄嚙合。
文檔編號A63B21/078GK1346293SQ99815125
公開日2002年4月24日 申請日期1999年11月23日 優先權日1998年11月30日
發明者邁克爾·D·斯拉文斯基, 米卡爾·L·E·奧爾森 申請人:普羅斯波特公司