具有悬挂惯性芯的锻炼装置 |
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| 申请号 | CN200980136075.X | 申请日 | 2009-10-23 | 公开(公告)号 | CN102159287B | 公开(公告)日 | 2015-11-25 |
| 申请人 | 健康IQ有限责任公司; | 发明人 | J·B·费尔西姆; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种惯性锻炼装置，其包括空心外部球和通过至少两个对置的悬挂部件被弹性地悬挂在外部球内部的 配重 内部球。配重内部球可容纳 流体 物质。空心外部球、配重内部球和至少两个对置的悬挂部件可以全部相互整体地形成。在一个 实施例 中，外部球、内部球和悬挂部件全部是由柔韧管子的整体段所形成的。空心外部球是通过将管子的第一和第二端部段外翻到管子的中间段上并且使管子的第一和第二端部段在其开口处连接到一起所形成的。配重内部球是由管子的中间段所形成的，该中间段在一个实施例中为管子的凸出部。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种惯性锻炼装置，包括： |
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| 说明书全文 | 具有悬挂惯性芯的锻炼装置技术领域[0001] 以下的说明大体涉及锻炼设备，且更具体涉及一种具有弹性悬挂的内芯的惯性锻炼装置。 背景技术[0002] 家庭的个人锻炼和减肥设备是日益流行的消费品。由于健身俱乐部会员资格的费用并且去健身俱乐部需要时间，所以许多人希望在家里锻炼。然而，许多健身器是非常昂贵的并且需要专用区域或者空间来使用和/或存放。出于这些原因，许多人不希望拥有可以锻炼若干不同肌肉的大型健身器。 [0003] 家庭大型健身器的替代品包括健身球，例如健身实心球和可膨胀的锻炼球。健身实心球一般是装有致密材料(例如沙子)并且被减震材料包围的皮革、聚乙烯或者织物囊。一般的健身实心球直径为大约12-16英寸并且通常重为5到30磅。健身实心球常常被用作负重训练、损伤康复和增强式(plyometric)锻炼的一部分，并且特别适合用于加强核心肌肉，例如腹肌。 [0004] 另一种健身球是可膨胀的锻炼球，其一般被用来进行拉伸锻炼和加强核心肌肉的锻炼。可膨胀的锻炼球一般比健身实心球大很多且轻很多。例如，一般的可膨胀锻炼球直径可以为大约16到36英寸并且重量仅为2到5磅。可膨胀的锻炼球通常是由例如聚氯乙烯的弹性聚合物所制成的，并且充气直到绷紧。因此，可膨胀的锻炼球可以在地面上弹跳。 [0005] 然而，健身实心球和可膨胀的锻炼球具有显著的缺点。健身实心球的一个缺点是，由于它们的尺寸和重量一般是不可调整的，许多人不愿使用它们。此外，许多妇女由于觉得健身实心球主要用于男人的锻炼，所以不想使用健身实心球。健身实心球的另一个缺点是，许多锻炼变成单调的和重复的，以致使用者最终对继续进行相同的锻炼失去了兴趣。最后，健身实心球的另一个问题是，内部配重被直接连接到外部囊上，以致当使用者抓住被投掷过来的健身实心球时，对使用者身体的冲击是严重的和直接的。 [0006] 类似地，可膨胀的锻炼球的重量是不可调整的，并且因此在剧烈锻炼的使用方面受限制。此外，可膨胀的锻炼球还会遭受性别偏见，即，许多男人不想使用可膨胀的锻炼球，由于觉得可膨胀的锻炼球主要是用于女人锻炼的。 [0007] 因此，需要这样的一种锻炼装置，它能将健身实心球和可膨胀的锻炼球两者的优点结合到单个装置中，并且包括了能消除健身实心球和可膨胀锻炼球上述缺点的新特征。这种改进的锻炼装置理想地在重量方面是可调整的，并且能够用于多种新的和有趣的锻炼中。最后，这种改进的锻炼装置理想地在本质上是冲击力小的。以下公开的惯性锻炼装置的实施例满足了这些需要。 发明内容 [0008] 以下简要内容提供用来对所要求保护主题的一些方面有基本了解。该内容不是广泛的概述，并且不意图确定关键性/决定性要素或者不意图描述所要求保护主题的范围。其目的是按简化的形式来给出一些构思，作为稍后给出的更详细说明的前序。 [0009] 在所公开的实施例的一个方面中，惯性锻炼装置包括空心外部球和通过至少两个对置的悬挂部件被弹性地悬挂在外部球内部的配重内部球。配重内部球可以容纳流体物质。配重内部球和所述至少两个对置的悬挂部件可以相互整体地形成为单个连续的部件。配重内部球可以容纳水，并且空心外部球可以充有流体，例如空气。 [0010] 惯性锻炼装置可以由柔韧的管子所形成。柔韧的管子包括最大直径等于第一直径的中间段和在所述中间段相反两侧上的第一和第二端部段，每个端部段的末端是具有大于第一直径的第二直径的开口。惯性锻炼装置的空心外部球是通过将管子的第一和第二端部段外翻到管子的中间段上并且把管子的第一和第二端部段在它们的开口处连接到一起所形成的。惯性锻炼装置的配重内部球是由管子的中间段所形成的。柔韧的管子可以还包括设置在管子的第一端部段和管子的中间段之间的第一颈部和设置在管子的第二端部段和管子的中间段之间的第二颈部，第一颈部具有小于第一直径的第一最小内径，第二颈部具有小于第一直径的第二最小内径。第一和第二最小内径可以相等，并且在一些实施例中，第一和第二最小内径之一或者两者可以等于零，例如在管子的一部分长度上以实心代替空心的情况下。 [0011] 惯性锻炼装置可以还包括设置在第一颈部中的第一防水塞和设置在第二颈部中的第二防水塞。第一和第二防水塞之一或者两者可以被移除并且可以包括阀门，所述阀门具有允许从配重内部球外面至配重内部球里面流体连通的第一位置和禁止从配重内部球外面至配重内部球里面流体连通的第二位置。因此，配重内部球可以容纳流体，例如水。 [0012] 在由管子形成惯性锻炼装置的实施例中，管子可以具有变化的壁厚，以使弹性地悬挂配重内部球的悬挂部件具有取决于管子第一和第二颈部附近的管子壁厚而变化的弹性。此外，管子可以具有任何形状的横截面，包括圆。 [0013] 在所公开的实施例的另一方面中，惯性锻炼装置是由柔韧管子所形成的，该柔韧管子具有中间段、在中间段相反两侧上的第一与第二端部段、在第一端部段与中间段之间的第一颈部段和在第二端部段与中间段之间的第二颈部段。中间段具有等于第一直径的最大直径，并且第一和第二端部段各自的末端是具有大于第一直径的第二直径的开口。第一颈部段具有小于第一直径的第一最小直径，并且管子从中间段的第一直径至第一颈部段的第一最小直径渐缩和从第一端部段的开口至第一颈部段的第一最小直径渐缩。第二颈部段具有小于第一直径的第二最小直径，并且管子从中间段的第一直径至第二颈部段的第二最小直径渐缩和从第二端部段的开口至第二颈部段的第二最小直径渐缩。空心的外部腔室是通过将管子的第一和第二端部段外翻到管子的中间段上并且把管子的第一和第二端部段在它们的开口处连接到一起所形成的。配重内部腔室是由管子的中间段所形成的，并且通过管子的第一和第二颈部段被弹性地悬挂在空心外部腔室内部。 [0014] 第一颈部段的第一最小直径可以等于第二颈部段的第二最小直径，并且第一和第二最小直径之一或者两者可以为等于零的内径。第一防水塞可以设置在第一颈部中，并且第二防水塞可以设置在第二颈部段中。第一防水塞和第二防水塞之一或者两者可以被移除。第一防水塞和第二防水塞之一或者两者可以包括有阀门，所述阀门具有允许从配重内部腔室外部至配重内部腔室内部流体连通的第一位置和禁止从配重内部腔室外部至配重内部腔室内部流体连通的第二位置。配重内部腔室可以容纳流体，例如水。 [0015] 形成惯性锻炼装置的管子可以具有变化的壁厚，以便弹性地悬挂配重中间段的颈部段具有取决于颈部段的管子壁厚而变化的弹性。此外，管子可以具有任何形状的横截面，包括圆。第一端部段、第二端部段、第一颈部段、第二颈部段和中间段可以全部为单根柔韧管子的整体部分。替代地，第一端部段、第二端部段和中间段可以各自为单独的分离部件，它们被连接在一起以形成柔韧管子。 [0016] 在所公开的实施例的另一方面，提供了一种制造惯性锻炼装置的方法。所述方法包括提供具有第一和第二开口端的柔韧管子并且在所述管子的中间段形成凸出部。管子中间段的该凸出部具有等于第一直径的最大直径。在管子中间段的凸出部和管子的第一开口端之间形成向外扩大的第一端部段。第一端部段的直径从该凸出部至管子第一开口端的第一开口处递增。第一开口具有等于第二直径的直径，该第二直径大于第一直径。在管子的凸出部和第二开口端之间形成向外扩大的第二端部段。第二端部段的直径从该凸出部至管子第二开口端的第二开口处递增。第二开口具有等于第二直径的直径。管子的第一和第二端部段被外翻到管子中间段的凸出部上，并且管子的第一和第二端部段在第一和第二开口处被连接在一起以形成空心的外部腔室。配重的内部腔室是由管子中间段的凸出部所形成的，并且被弹性地悬挂在空心的外部腔室内部。 [0017] 制造惯性锻炼装置的方法可以还包括在管子的凸出部和第一端部段之间形成第一颈部。第一颈部具有等于第三直径的最小内径，该第三直径小于第一直径。在凸出部和第二端部段之间形成管子的第二颈部。第二颈部具有等于第四直径的最小直径，该第四直径也小于第一直径并且可以等于第三直径。该方法可以还包括至少部分地给配重内部腔室装入流体，例如水，并且通过分别利用第一和第二防水塞塞住第一和第二颈部来使配重内部腔室不透水。该方法可以还包括给第一防水塞提供阀门，所述阀门具有允许从配重内部腔室外部至配重内部腔室内部流体连通的第一位置和禁止从配重内部腔室外部至配重内部腔室内部流体连通的第二位置。 [0018] 在所公开的实施例的另一方面，提供了一种锻炼的成套组件。所述锻炼的成套组件包括惯性锻炼装置，该惯性锻炼装置具有带内壁的可膨胀外部腔室、弹性地附接到可膨胀外部腔室内壁上的可装入流体的内部腔室和与该可装入流体的内部腔室流体连通的注入阀。锻炼的成套组件还包括泵，所述泵包括与泵软管流体连通的泵室。泵软管的末端是能与惯性锻炼装置的注入阀接合的接头。惯性锻炼装置适合于当惯性锻炼装置的可膨胀外部腔室被放空并且惯性锻炼装置的可装入流体的内部腔室排空流体时被装配到泵室内部。 [0019] 惯性锻炼装置可以包括与可膨胀外部腔室流体连通的充气阀。如果是这样的话，泵软管的接头可以与惯性锻炼装置的充气阀接合。 [0020] 为了实现上述目的和相关目的，本文中结合以下说明和附图来描述了一些例示性方面。然而，这些方面仅代表多种不同方式的一少部分，其中，这些多种不同方式可以采用所要求保护主题的原理，并且所要求保护的主题意图包括所有方面及其等同物。当结合附图来考虑时，其他的优点和新颖的特征在以下详细说明中变得明显。 附图说明[0021] 图1是惯性锻炼装置的一个实施例的透视图，显示了所述惯性锻炼装置处于静止位置。 [0022] 图2是显示图1的惯性锻炼装置在从静止位置沿第一方向移动之后的透视图。 [0023] 图3是显示图1的惯性锻炼装置在沿第一方向移动后再沿第二方向移动后的透视图。 [0024] 图4是显示图1的惯性锻炼装置在从静止位置沿第三方向移动之后的透视图。 [0025] 图5是显示用于形成惯性锻炼装置的管子的一个实施例的正视图。 [0026] 图6是显示由图5的管子所形成的惯性锻炼装置的正视图。 [0027] 图7是选择性地用于惯性锻炼装置中的塞子的一个实施例的透视图。 [0028] 图8是惯性锻炼装置和泵的成套组件的一个实施例的前视剖视图。 [0029] 图9是图8的成套组件使用中的透视图。 [0030] 图10是惯性锻炼装置的另一实施例的透视图。 [0031] 图11是图10的惯性锻炼装置的拆开外壳部件的一个实施例的透视图。 [0032] 图12是用于悬挂在图10的惯性锻炼装置内部的内部配重的一个实施例的正视图。 [0033] 图13是用于将弹性地悬挂的内部配重安装在图10的惯性锻炼装置中的锚定件的一个实施例的正视图。 [0034] 图14是制造惯性锻炼装置的方法的流程图。 [0035] 图15是惯性锻炼装置的另一实施例的透视图。 具体实施方式[0036] 在所公开的实施例的一个方面中，惯性锻炼装置包括空心的外部球和配重内部球，配重内部球通过至少两个对置的悬挂部件而被弹性地悬挂在外部球内部。配重内部球可以容纳有流体物质。空心外部球、配重内部球和所述至少两个对置的悬挂部件可以全部被相互整体地形成，或者可以被分别地形成并且之后被相互连接到一起。配重内部球可以容纳水，并且空心外部球可以被充有流体，例如气体或者液体。在一个实施例中，外部球、内部球和悬挂部件全部是由具有中间段和位于中间段的相反侧上的第一与第二端部段的柔韧管子的各整体段所形成的。每个端部段的末端是直径比中间段大的开口。空心外部球是通过将管子的第一和第二端部段外翻到管子的中间段上并且使管子的第一和第二端部段在它们的开口处连接到一起所形成的。配重内部球是由管子的中间段所形成的，该中间段在一个实施例中为管子中的凸出部。 [0037] 在所公开的实施例的另一方面，惯性锻炼装置是通过外翻柔韧管子所形成的。柔韧管子具有中间段、第一端部段和第二端部段，该中间段具有等于第一直径的最大直径。第一和第二端部段位于中间段的相反侧上，并且第一和第二端部段各自的末端是开口，开口具有大于第一直径的第二直径。第一颈部段位于管子的第一端部段和管子的中间段之间。第一颈部段具有小于第一直径的第一最小直径，并且管子从中间段的第一直径至第一颈部段的第一最小直径渐缩和从第一端部段的开口至第一颈部段的第一最小直径渐缩。第二颈部段位于管子的第二端部段和管子的中间段之间。第二颈部段具有小于第一直径的第二最小直径，并且管子从中间段的第一直径至第二颈部段的第二最小直径渐缩和从第二端部段的开口至第二颈部段的第二最小直径渐缩。空心的外部腔室是通过将管子的第一和第二端部段外翻到管子的中间段上并且使管子的第一和第二端部段在它们的开口处连接到一起所形成的。配重的内部腔室是由管子的中间段所形成的，并且所述的配重内部腔室通过管子的第一和第二颈部段而被弹性地悬挂在空心外部腔室内部。 [0038] 在所公开的实施例的另一方面，提供了一种制造惯性锻炼装置的方法，其中，首先是提供带有第一和第二开口端的柔韧管子并且在管子的中间段形成凸出部，所述凸出部具有等于第一直径的最大直径。形成向外扩大的第一端部段，它在所述凸出部和管子的第一开口端之间延伸。第一端部段的直径从凸出部至管子第一开口端处的第一开口递增，第一开口具有等于第二直径的直径，该第二直径大于第一直径。形成向外扩大的第二端部段，它在所述凸出部和管子的第二开口端之间延伸。第二端部段的直径从凸出部至管子第二开口端处的第二开口递增，第二开口具有等于第二直径的直径。管子的第一和第二端部段被外翻到在管子中间段的凸出部上，并且管子的第一和第二端部段在第一和第二开口处被连接在一起以形成空心的外部腔室。配重的内部腔室是由管子中间段的凸出部所形成的，并且所述配重的内部腔室被弹性地悬挂在空心外部腔室的内部。 [0039] 如图1所示，在一个实施例中，惯性锻炼装置100包括空心外部球102和配重的内部球104。如本文中所使用的，术语“空心”是指外部球102限定了空腔，空腔内部容纳配重的内部球104。配重内部球104被悬挂部件106(分别称为第一悬挂部件106a和第二悬挂部件106b，并且一起称为悬挂部件106)弹性地悬挂在空心外部球102内部。配重内部球104被选择性地至少部分地装有重物质，例如流体物质，以便增大其惯性。例如，配重内部球104可以被装有流体物质，例如水、凝胶、油或者颗粒物质。应当理解，术语“流体”或者“流体物质”被宽泛地限定为包括液体、凝胶和颗粒物质(例如沙子、或塑料球粒、或金属球粒)、或者液体、凝胶、油和/或颗粒物质的任意组合。替代地，不是至少部分地装有流体物质，而是配重内部球104本身可以具有足够的质量以提供如下所述锻炼所需的惯性。例如，配重内部球104可以是实心的弹性体构件。 [0040] 惯性锻炼装置100的显著特征是：空心外部球102和配重内部球104不是被刚性连接，而是被弹性地连接，以便它们在一定程度上相互独立地移动。更具体地说，如图2所示，当使用者沿第一方向(由图2中的箭头来表示)快速移动惯性锻炼装置100时，配重内部球104的惯性使其落后于空心外部球102的运动，因为根据牛顿第一定律，静止的物体倾向于维持静止，直到被外力作用。如本文所使用的，术语“惯性”是指物体保持静止或者匀速运动的趋势，直到被外力作用。此外，这可以根据牛顿第二定律来量化，牛顿第二定律规定：具有质量m的物体如果有外力F作用，则按速率a加速，或者a＝F/m。 [0041] 在图1中，显示了处于静止的惯性锻炼装置100，其具有大致同心地悬挂在空心外部球102内部的配重内部球104。在该实施例中，当惯性锻炼装置100处于静止时，两个悬挂部件106都处于张紧状态(即，伸长超过其自然长度)，但是两个悬挂部件106的弹簧常数是大致相同的，以便在平衡状态下，它们保持配重内部球104大致与空心外部球102同心。如本文所使用的，术语“弹簧常数”是指将弹性构件伸长预定距离所需力的数值。应当注意到，实际上，由于重力，配重内部球104的中心将稍微低于空心外部球102的中心，但是为了简单起见，在附图中未示出该小的偏离。因此，悬挂部件106将保持配重内部球104大致与空心外部球102同心，直到外力作用在配重内部球104上。 [0042] 这里，如图2所示，施加给该系统的外力是使用者沿第一方向(由箭头表示)对惯性锻炼装置100的快速加速。空心外部球102立即响应该外力，并且立即沿第一方向加速。然而，因为配重内部球104不是刚性连接到空心外部球102上，而是弹性地连接到其上，所以配重内部球104倾向于保持静止，并且因此开始相对于空心外部球102位移。换句话说，因为第一悬挂部件106a和第二悬挂部件106b是弹性的并且响应于施加在其上的力变化而改变长度，所以当空心外部球102沿第一方向移动时，随着配重内部球104相对于空心外部球102位移，配重内部球104的惯性使第一悬挂部件106a伸长并且使第二悬挂部件106b收缩。 [0043] 第一悬挂部件106a的伸长增大了第一悬挂部件106a中沿空心外部球102运动的第一方向拉配重内部球104的张力。同样，第二悬挂部件106b的收缩减小了第二悬挂部件106b中抵抗配重内部球104朝空心外部球102方向运动的张力。因此，最终结果是，随着配重内部球104相对于空心外部球102的位移逐步增大，由悬挂部件106施加到配重内部球 104上的合成力沿空心外部球102的运动方向也逐步增大。 [0044] 最终，由悬挂部件106施加在配重内部球104上的合成力足以沿第一运动方向使配重内部球104加速到大于空心外部球102速度的速度。这导致配重内部球104返回并且可能超过其位于空心外部球102中心的静止位置。更特别是，一旦使用者已经达到在第一方向上的使用者运动范围的边界，则使用者将快速使惯性锻炼装置100的运动方向反转至第二方向。虽然使用者能够几乎立即反转空心外部球102的方向，但是由于配重内部球104的惯性以及配重内部球104弹性且非刚性地连接至空心外部球102，配重内部球104最初将仍然沿第一方向运动。因此，在使用者反转惯性锻炼装置100的方向的瞬间，空心外部球102和配重内部球104同时沿相反方向移动。 [0045] 如图3所示，当空心外部球102沿第二方向(由图3中的箭头来表示)移动并且配重内部球104沿第一方向移动超过空心外部球102的中心时，第一悬挂部件106a被压缩而第二悬挂部件106b被伸长。换句话说，参照图2如上所述的过程现在是颠倒的。当空心外部球102继续沿第二方向移动并且第二悬挂部件106b逐渐伸长时，由悬挂部件106施加到配重内部球104上的合成力迅速增大，直到足以使配重内部球104沿第二方向加速以便配重内部球104暂时地与空心外部球102一前一后地移动。最后，使用者再次将惯性锻炼装置100的运动方向反转至第一方向。参照图2描述的过程重复，不同之处在于现在当使用者首先沿第一方向移动空心外部球时配重内部球104沿第二方向移动(而不是处于静止)。 [0046] 每当使用者反转惯性锻炼装置的运动方向时都重复该过程。这种动态惯性锻炼的优点是，使用者不仅仅是克服配重内部球104的质量而做功。相反，使用者必须不断地反转配重内部球104的运动方向。因此，使用者必须克服配重内部球104的惯性和配重内部球104沿一个方向保持匀速运动的趋势。这比仅仅将配重从一侧摆动到另一侧更难，因为每次使用者反转方向时，配重内部球104和空心外部球102快速地沿相反方向移动。 [0047] 可以看出，配重内部球104相对于空心外部球102的运动总范围部分地取决于每个球的相对尺寸。如果配重内部球104较大(虽然仍然比空心外部球102小)，则其在空心外部球102内部来回行进的空间就较小。如果配重内部球104较小，则其在空心外部球102内部具有较大的运动范围。虽然空心外部球102直径与配重内部球104直径的比值不是关键的，但是在一个实施例中，该比值为大约4比1。然而，该比值可以在其他实施例中极大地变化，例如并且不限于，在1.5比1到10比1之间。 [0048] 虽然图2和3显示了惯性锻炼装置100沿悬挂部件106的轴线移动，但是应当理解，惯性锻炼装置100可以沿任何方向移动，并仍能提供动态惯性锻炼的优点。例如，如图4所示，惯性锻炼装置100可以沿垂直于悬挂部件106的轴线移动。在该情况下，惯性锻炼装置100的静止状态仍如图1所示。然而，在此例中，使用者迅速地将惯性锻炼装置100垂直于悬挂部件106的轴线移动。空心外部球102立即响应由使用者所施加的力，并且立即沿垂直于悬挂部件106轴线的第一运动方向移动。由于惯性和保持静止的趋势，配重内部球104最初落后于空心外部球102的运动。 [0049] 然而，在图4中，可以看到，由于配重内部球104相对于空心外部球102的位移，两个悬挂部件106被同时伸长，而不是如图2和图3中那样一个悬挂部件106被压缩而另一个被伸长。一旦悬挂部件106的组合伸长量足够大，则它们施加在配重内部球104上的力就使配重内部球104沿第一运动方向迅速地加速，以使其返回或者超过空心外部球102的中心。正当这种情况发生时，使用者反转方向并且沿与第一方向相反的第二方向移动惯性锻炼装置100。空心外部球102再次立即响应方向变化，但是配重内部球104的惯性促使其最初继续沿第一方向行进，即使空心外部球102正沿第二方向行进。配重内部球104继续沿第一方向行进，直到配重内部球104的中心和空心外部球102的中心之间的位移量足够大以便悬挂部件106在配重球104上施加足够大的力使其反转方向。如前所述，当使用者反复地反转惯性锻炼装置100的运动方向时，该过程重复。 [0050] 惯性锻炼装置100的各个部件可以由任何材料制成。在一个实施例中，所有的部件是由相同聚合物制成的，例如聚氯乙烯。悬挂部件106是弹性的，并且可以与配重内部球104整体地形成，配重内部球104自身可以是弹性的。在一些实施例中，空心外部球102可以是刚性的，而在其他实施例中可以是弹性的和可膨胀的。空心外部球102可以是透明的弹性或者刚性材料，例如塑料或橡胶，例如硅树脂、聚氨酯、聚氯乙烯等。如果是刚性的透明材料，则空心外部球102可以包覆透明的衬垫或者凝胶。 [0051] 以上描述的是惯性锻炼装置的总体构思的一个实施例，其中，配重芯部(例如，配重内部球104)通过悬挂部件(例如，悬挂部件106)被弹性地悬挂在空心外部腔室(例如，空心外部球102)内部。如上所述的实施例可以按许多不同的方式来制造，虽然以下描述了特别有益的构造方法。 [0052] 根据一种构造方式，惯性锻炼装置可以用管子来制造。如图5所示，用于制造惯性锻炼装置的管子110包括中间段120、向外扩大的端部段130与140、和颈部段150与160。颈部段150位于端部段130和中间段120之间。颈部段160位于端部段140和中间段120之间。中间段120是管子110的一个部位，直径比包围它的颈部段150和160更大。换句话说，中间段120是管子110中心部分的凸出部。端部段130的末端是开口132，并且端部段140的末端是开口142。在所示实施例中，端部段130和140大致是半球形的，并且开口 132和142是大致圆形。然而，所示实施例仅是端部段130与140和开口132与142的可能形状的一个实例，并且其他形状也是想到的。例如，端部段130和140可以是扁长的半球体、圆锥体、半长方体或者其他的三维形状。 [0053] 为了用管子110形成惯性锻炼装置112，端部段130和140各自被外翻(即，从里向外翻)到中间段120上，如图6所示。一旦端部段130和140被外翻，则它们的端部在各自的末端开口132和142处被连接到一起，以便形成外部腔室，例如包封中间段120的外部球180。因此，图5中的端部段130和140的半球形外表面变成图6所示的惯性锻炼装置112的外部球180的内表面。虽然被称为“球”，但是应当理解，外部球180可以是任何三维的形状，取决于端部段130和140的形状，如以上所说明的。因此，惯性锻炼装置112基本上是具有完全穿过中心的管子的空心外部腔室(外部球180)，管子包括凸出部(中间段120)，该凸出部构成被悬挂部件(颈部段150和160)悬挂在所述空心外部腔室内部的内部腔室或者芯部。至少颈部段150和160是由弹性材料制成的，以便内部腔室被弹性地悬挂在空心外部腔室内部。在一些实施例中，整根管子110是由柔韧且弹性的材料制成的，以便使形成的空心外部球180和中间段120也是柔韧且弹性的。 [0054] 中间段120可以是由非常致密的材料制成的，或者可以具有非常厚的壁，以便中间段120相对较重并且具有足够的惯性，以使惯性锻炼装置112具有如上参照惯性锻炼装置100所述的动态惯性特性。然而，中间段120也可以是由与整根管子110相同的材料制成的，在该情况下，必须增加重量，以便增大中间段120的惯性。例如，整根管子110或者它的任何分段可以是由聚合物制成的，例如聚氯乙烯。 [0055] 在一个实施例中，将流体例如水加入到中间段120中，以增大其惯性。为了装填中间段120，首先将第一塞子154插入到第一颈部150中，以便提供防止渗漏的密封。接着，转动惯性锻炼装置112，以使由颈部150和160所限定出的轴线大致竖直，并且第一塞子154位于惯性锻炼装置112的底部上。然后，通过第二颈部160将水(或者其他流体)灌入或者注入到中间段120中，直到中间段120充满或者达到所期望的重量。当水充满中间端120时，水排出中间段内部的空气，空气被向上推动并且被从第二颈部160中推出。最后，将第二塞子164插入第二颈部160中，以便在两端密封住中间段120，从而将水隔在中间段120和第一与第二颈部150与160内部。 [0056] 替代地，可以将第一和第二塞子154和164之一或者两者分别永久地插入到颈部150和160中。为了实现此目的，第一和第二颈部150和160可以分别包括有第一和第二锁环152和162，所述锁环152和162的直径比颈部150和160的其余部分稍小。第一和第二塞子154和164可以分别包括凹槽156和166，当塞子154和164被分别插入到颈部150和160中时，所述凹槽156和166分别与第一和第二锁环152和162配合。第一和第二塞子可以是由包括但不限于聚合物(例如聚氯乙烯和聚丙烯)的任何材料制成的。第一和第二锁环152和162可以类似地是由包括但不限于金属和聚合物的任何材料制成的。 [0057] 特别是在塞子154和164被永久地插入到颈部150和160中的实施例中，第二塞子164可以包括水阀165和排气阀167，如图7所示。水阀165和排气阀167两者分别通过装填管道163和排气管道169与中间段120流体连通。为了给中间段120装入水，通过水阀165将水灌入或者注入到装填管道163中，然后水从装填管道163进入到中间段120中。当水装入中间段120中时，先前在中间段120内部的空气被水排出并且被推入到排气管道 169中，空气从排气管道169通过排气阀167进入到外界大气中。在中间段120被装填到所希望的重量之后，水阀165和排气阀167被关闭(例如，利用盖子)，以防止当惯性锻炼装置 112被使用时水从中间段120渗漏。 [0058] 在中间段120充满水之前或者之后，外部球180被充气，例如空气。这可以通过在外部球180上设置充气阀182来实现，如图6所示。充气阀182可以是通常存在于可膨胀的锻炼球、水皮球等中的常规充气阀。使用者通过用嘴或者使用泵向充气阀182中吹气来使外部球180膨胀，直到外部球180完全膨胀并且绷紧，以便为中间段120的弹性悬挂提供比较刚性的结构。 [0059] 惯性锻炼装置112的动态惯性特征可以通过沿管子110的长度110改变管壁厚度(特别是颈部段150和160的管壁厚度)来控制。例如，通过增大颈部段150和160的管壁厚度，颈部段150和160的弹簧常数将增大，从而使用者必须施加更大的力来使中间段120在外部球180内部的整个运动范围中振荡。另一方面，减小颈部段150和160的管壁厚度将会减小颈部段150和160的弹簧常数，并且从而使得使用者更容易使中间段120在外部球180内部的整个运动范围中振荡。 [0060] 惯性锻炼装置112的动态惯性特征还可以通过改变中间段120和颈部段150与160内部的水或者其他流体的量来控制。通过在压力下给中间段120和颈部段150与160充水，这些段膨胀，从而增大了颈部段150和160的张力值。由于该增大的张力，颈部段150和160的弹簧常数增大了，从而使用者必须施加更大的力来使中间段120在外部球180内部的整个运动范围中振荡。给中间段120和颈部段150与160装入相对较少的水，则达到了相反的效果。 [0061] 虽然中间段120、端部段130与140和颈部段150与160可以全部是单根柔韧管子110的分段，但是在一些实施例中，这些段可以被分别地模制并且然后被连接到一起。例如，在一些实施例中可以是一致的端部段130和140可以各自使用相同模具被分别模制。中间段120和颈部段150与160可以全部被整体地模制在一起作为一体件，或者被分别地模制并且然后在模制之后被连接到一起。可以通过热焊接、声波焊接、粘结剂或者例如紧固件、夹具、卷边、锁环或者螺纹啮合之类的机械连接来实现将分别模制的段连接到一起。在中间段120、端部段130与140和颈部段150与160被分别模制的情况下，各个段可以由相互不同的材料来构造。 [0062] 在一些实施例中，中间段120和外部球180之一或者两者可以使用泵来分别充满水和空气。例如，如图8所示，空气和水的泵200可以设置和装备有一个或多个与水阀165和充气阀182配合的喷嘴。在该实施例中，泵200具有包围内部泵室204的空心圆柱体202。活塞210可滑动地安装在内部泵室204的内部，并且可由使用者利用把手214来操作，所述把手214通过杆212连接到活塞210上。泵200还包括端盖206，端盖206可移除地与圆柱体202的一端接合，例如通过螺纹啮合。端盖206与圆柱体202形成了空气和水的阻隔密封，并且活塞210与内部泵室204的壁形成了空气和水的阻隔密封。因此，内部泵室204是不透空气和水的腔室。 [0063] 圆柱体202还包括进口220和出口222。进口220和出口222各自包括单向止回阀，以使空气或者水仅能沿一个方向穿过它们。对于进口220，止回阀仅允许流入内部泵室204。对于出口222，止回阀仅允许从内部泵室204中流出。因此，当使用者朝端盖206推动活塞210时，内部泵室204内部的流体(例如，空气或者水)通过出口222被压出并且没有流体通过进口220逸出。相反地，当使用者拉动活塞210远离端盖206时，流体通过进口 220被抽入到内部泵室204中。 [0064] 如图9所示，泵200可以还包括输入软管230和/或排出软管240。当泵200被用来从水源250处将水泵送到惯性锻炼装置112的中间段120中时，输入软管230是特别有用的。在该情况下，输入软管230连接到进口220上，并且其相反端被插入到水源250中。排出软管240的一端连接到出口222上，并且另一端包括连接器242。连接器配件242适于与水阀165和/或充气阀182接合。如图9所示，当把手214被向上拉拔时，水被从水源250处通过输入软管230抽吸到泵200中，并且然后当把手214被向下按压时，水通过出口222排出到排出软管240中，并经由与水阀165接合的连接器配件242被排入到惯性锻炼装置112的中间段120中。虽然未示出，但是在运行泵200之前，通过简单地将连接器配件242连接到充气阀182上并且使进口220露出到周围空气中，就可使用泵200将空气泵送到惯性锻炼装置112的外部球180中。 [0065] 泵200的一个独特特征是，其可以与惯性锻炼装置112结合来形成如图8所示的惯性锻炼装置的成套组件。更特别是，端盖206可以被从空心的圆柱体202上移除，以使惯性运动装置112(在被放出空气并排空水之后)可以被插入到内部泵室204中并且通过更换端盖206来把惯性运动装置112封闭在内部泵室204中。这特别便于将惯性锻炼装置112和泵200运送给消费者，因为运输容器只须足够大到容纳泵200，因为惯性锻炼装置112在泵200内部。为了进一步减小泵200的尺寸，把手214和杆212可以从活塞210上移除，例如通过杆212和活塞210之间的螺纹啮合。 [0066] 如图10和11所示，惯性锻炼装置的备选实施例不是由外翻的管子制成的。例如，惯性锻炼装置300包括由第一和第二刚性外壳部件310和320所形成的刚性外壳。这里，第一刚性外壳部件310和第二刚性外壳部件320两者都是半球体，但是在其他实施例中可以是任何三维形状，类似于以上所述的第一和第二端部段130和140。第一刚性外壳部件310具有与第二刚性外壳部件320的第二接合边缘324接合的第一接合边缘314。第一和第二接合边缘314和324可以以任何方式相互接合，包括螺纹啮合、卡扣或压配合接合、粘合或者焊接。第一和第二刚性外壳部件310和320还分别包括开口312和322，用于以下所述的目的。 [0067] 图10和12显示了通过弹性悬挂部件340和350弹性地悬挂在刚性外壳330内部的配重330。在该实施例中，配重330可以是充满水的腔室，或者可以不是充满水的腔室，而是可以仅仅是重物，例如金属块或者重的橡胶块。悬挂部件340和350可以与配重330整体地形成。端部锚定件342和352被分别用来将悬挂部件340和350的端部固定到第一和第二外壳部件310和320的开口312和322上。端部锚定件342和352的凸缘344和354的直径分别比开口312和322大。在一个实施例中，锚定件342和352分别与悬挂部件340和350整体地形成，并且锚定件342和352是由柔性材料制成的，以便凸缘344和354可以被向内折叠，以使锚定件342和352可以被从里到外地穿过开口312和322，并且然后被展开，以使凸缘344和354被支靠在开口312和322周围的外壳360的外表面上。在一个实施例中，锚定件342与352、悬挂部件340与350和配重330全部是单根柔性管的整体部分。在该实施例中，配重330可以是管子中间段中的凸出部，并且该凸出部可以通过端部锚定件342和352之一中的注入阀或者选择性地通过结合到凸出部本身中的注入阀来被充满水。 [0068] 替代地，锚定件342和352可以由比较刚性的材料制成，在该情况下，锚定件342和352可以分别从悬挂部件340和350上移除，如图13所示。如果是这样的话，通过从各相应的悬挂部件上移除锚定件342和352，并且然后从外壳360外面分别通过开口312和322插入锚定件342和352，然后将锚定件342和352重新附接到各相应的悬挂部件上，这样就将配重330悬挂到外壳360的内部。锚定件342与352和悬挂部件340与350之间的附接手段可以是锚定件342的轴346中的凹槽348和直径比轴346小的锁环(未显示)。在该情况下，悬挂部件340是空心管子，并且滑套在轴346上超过凹槽348，并且然后锁环在凹槽348中放置在悬挂部件340上。相似的附接手段被提供给锚定件352和悬挂部件350。在该实施例中，配重330可以与悬挂部件340和350整体地形成作为单根管子的组成部分，并且配重330可以形成为管子中的凸出部，并且可以充满水、例如沙子的颗粒物质、或者任何其他重的材料。 [0069] 图14显示了一种用于制造惯性锻炼装置的方法400。过程从提供管子(410)开始。管子一般是塑料，并且可以是通过例如熔化塑料原材料并且将其模制成管子形状所形成的。然后，在管子的中间段中形成凸出部(420)。可以通过例如吹塑或者旋转模制之类的传统模制技术来形成所述凸出部。所述凸出部一般为大致球形的或者长球形的，但是可以是其他的三维形状。 [0070] 在管子中形成第一端部段(430)，和在管子中形成第二端部段(440)。第一和第二端部段是彼此大致相同的镜像，并且随着离中间段的距离增加而直径增大(即，向外扩大)。第一和第二端部段可以是半球形的或者任何其他的三维形状。第一和第二端部段的末端是开口，但是当形成第一和第二端部段时所述开口可以存在或者可以不存在。例如，可以通过从第一和第二端部段上切除掉封闭端来形成所述开口。第一和第二端部段的最大直径大于中间段的最大直径。 [0071] 在管子中形成第一颈部段(450)，和在管子中形成第二颈部段(460)。第一颈部段设置在第一端部段和中间段之间。第二颈部段设置在第二颈部段和中间段之间。颈部段的最大直径小于中间段的最大直径。至少颈部段(如果不是还有管子其余部分的话)是由在完成模制后具有弹性的材料形成的。颈部段的壁厚可以沿其长度而变化，以便改变完成的装置的动态惯性特性，因为颈部段稍后作为悬挂部件。 [0072] 将第一和第二端部段外翻到中间段和颈部段上(470)。换句话说，向外扩大的端部段是柔韧的，并且从里向外翻，并彼此相向地拉，直到它们的端部大致与管子的中间对准地会合。可以手动地或者通过机械方式来执行端部段的外翻。因为端部段为大致相同的镜像，它们的开口端的大小和形状大致相同，以便它们的末端边缘彼此对准。然后，把两个端部段相互连接到一起(480)，以形成包封所述中间段的空心外部腔室。接头可以通过热焊接或声波焊接、粘结或者形成永久性气密接头的任何其他方法来形成。用水、沙子或者其他重的材料充填中间段(490)。给空心外部腔室充入气体例如空气(495)。为了完成中间段和空心外部腔室的装填，可以设置各种塞子和空气阀和/或水阀，例如以上公开种类的塞子和阀门。 [0073] 应当理解，以上所公开的所有实施例选择性地包括多于两个悬挂部件。例如，图15中所示的惯性锻炼装置500具有总共六个悬挂部件，包括第一悬挂部件530、第二悬挂部件540和径向悬挂部件550。第一和第二悬挂部件530和540可以根据以上所公开的任何构造方式来制造，例如通过与配重内部腔室520整体地模制成单根管子。类似地，空心外部腔室505可以与第一与第二悬挂部件530与540和配重内部腔室520整体地模制，其中，通过把单根整体管子的第一和第二端部段510和515外翻来形成空心外部腔室505。替代地，空心外部腔室505和第一与第二悬挂部件530与540可以分别地形成，并且然后在端盖或者阀门534与544处被相互连接到一起。 [0074] 在该实施例中，径向的悬挂部件550提供额外的弹性悬挂力。这里，设置了四个径向悬挂部件550，但是在其他实施例中可以多于或者少于四个。各个径向悬挂部件550在一端处附接到配重内部腔室520，并且在相反端处附接到环形接头560上。环形接头560可以是刚性的或者柔性的，并且用来连接空心外部腔室505的两个半部(可以是整体管子的第一和第二端部段510和515)。例如，环形接头560可以是由例如聚氯乙烯或者丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)之类的刚性塑料制成的。环形接头560的内表面可以包括例如突起或者螺纹接套之类的附接点，以便与径向悬挂部件550的开口端接合。径向悬挂部件550的开口端可以通过夹具、环、弹性带、热焊接或声波焊接、粘结剂和/或任何其他合适的方法而被固定到环形接头560的附接点上。 [0075] 上述实施例的许多改进也是可以设想的。例如，任一上述实施例可以包括径向悬挂部件，例如径向悬挂部件550。此外，以上所公开的实施例中的任一个或者所有悬挂部件在张力方面是可变的。例如，除了如上所述改变管形悬挂部件的壁厚以外，可以扭转所述悬挂部件，以便增大它们的弹簧常数。以上所公开的任何实施例可以还包括把手或者其他抓握件，以便于握住所述装置。 [0076] 以上所公开的实施例可以用来进行多种锻炼。基本的锻炼涉及在交替变换的方向上迅速移动惯性锻炼装置，以便总是克服弹性悬挂的内芯的惯性做功。惯性锻炼装置的该运动不必是线性的。例如，使用者可以在三维的任一维内沿任意方向迅速地移动惯性锻炼装置。此外，运动可以是弧形的，例如当使用者将惯性锻炼装置保持在胸部高度并且迅速地沿相反的方向扭转其身躯时。 [0077] 惯性锻炼装置还可以被用来增加基本锻炼的难度。例如，使用者可以在将惯性锻炼装置保持在胸部的同时进行迅速的腹部按压。如果在抓住惯性锻炼装置的同时进行其他锻炼例如猛冲和深蹲也是更具挑战性的。另外，惯性锻炼装置可以用作进行俯卧撑、仰卧起坐及其他锻炼的平台。在惯性锻炼装置是圆的时，其倾向于滚动的趋势迫使使用者不得不使用核心肌肉来稳定惯性锻炼装置，从而增加了利用作为平台的惯性锻炼装置来进行的锻炼的难度。 [0078] 因此可以看出，以上所公开的实施例包括并改善了健身实心球和可膨胀锻炼球两者的最佳特征。惯性锻炼装置不仅仅是重物，并且不仅仅是用于进行锻炼的器材。此外，惯性锻炼装置的设计允许使用者进行利用健身实心球或者可膨胀的锻炼球不可能完成的动态惯性锻炼。在一些实施例中，惯性锻炼装置可以排空空气和水，以便在不使用时很轻并且很紧凑，不象健身实心球那样重和大从而在不使用时不便存放。 [0079] 以上公开的惯性锻炼装置的另一个显著优点是，在一些实施例中，可以使用常用的模制技术来制造它。过去，用省钱的方式模制同心聚合物球体或者腔室是不可行的，因为如果首先模制内部球体，则模制外部球体所需的热量将破坏内部球体。然而，通过外翻管子来形成惯性锻炼装置，就可以同时地模制出整个装置，从而消除了与内外球体或者腔室的相继模制有关的问题。 [0080] 在以上所公开的所有装置和方法中，每个部件的尺寸不是关键的。例如，惯性锻炼装置的直径可以大到几英尺或者小到几英寸。有益的是，空心外部腔室或者空心外部球的直径是配重内部球或者中间管子段直径的至少两倍，以便提供更大的振荡范围，但是这不是必要的条件。类似地，各个部件可以由任何材料来制造，虽然柔韧和弹性的材料是有利的，特别是对于悬挂部件(颈部段)来说，因为它们要为动态惯性系统提供必需的弹性。 [0081] 另外，虽然以上所公开的装置被称为“锻炼”装置，但是这不意在限制。例如，以上所公开的装置可以被用于除锻炼以外的其他目的，例如，作为儿童玩具、物理康复装置、手眼协调训练装置和任何其他目的。例如，在一个实施例中，空心外部腔室或者空心外部球的直径可以为六英寸或者更小，以使装置为比较小的球或者是容易投掷的其他物品。由于弹性地悬挂的配重内芯，该物品的飞行将是飘忽不定的并且难以预测，并且因而所述装置可以适合于用作玩具或者手眼协调训练装置。总之，所附的权利要求意图涵盖本文所公开的结构，并且不仅仅是当这些结构被用于锻炼的目的。 |
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