【技术实现步骤摘要】
一种保护腿部关节免遭损伤的跑步设备
[0001]本技术涉及一种健身锻炼用品，特别是涉及一种保护腿部关节免遭损伤的跑步设备。
技术介绍
[0002]跑步锻炼是人们日常健身锻炼最方便、经济并且效果很好的大众健身锻炼方法。然而，对于中老年人来说，普通的路跑以及在跑步机上跑步锻炼对膝关节损伤很大，跑步过程中双脚和地面不断撞击，膝关节和脚踝不仅要承受身体本身的重量，还要经受地面的冲击，这对体形较胖的人群来说导致膝关节损伤的风险更高。所以常规的跑步锻炼对中老年人及其肥胖的人群是不合适的。
[0003]在现有的跑步机技术中，为了减缓使用者在跑步时对膝关节的损伤所采用的改进技术主要有两点：一是通过增加跑步机底座与地面之间的弹性，二是通过增强跑步机跑板自身的弹性来改善跑步机对使用者膝关节的冲击影响。但是对于中老年人和肥胖人员来说，现有的跑步机技术仍然不能解决跑步时对人体腿部特别是膝关节和脊柱的冲击和不利影响。
技术实现思路
[0004]本技术的目的是设置一种能大大减轻在跑步机上跑步时人体腿部和脊柱压力的跑步设备。
[0005]本技术是通过以下方式实施的：
[0006]设跑步机的跑道平面与水平面的角度为θ，跑步者人体轴心线与水平面的角度为β，人体轴心线与地面垂直线的角度为α，人体轴心线与跑步机跑道的夹角为δ，将跑步机的跑道与水平面的角度设置为θ＝30
°‑
75
°
，跑步者人体的背部压在跑步设备的承托体上，人体轴心线或承托体上平面与水平面的角度设置为β＝5>°‑
80
°
，使用时人体轴心线或承托体上平面与跑步机跑道的夹角设置为δ＝70
°‑
100
°
，优选为δ＝80
°‑
90
°
；设人体的重量为W，重量W沿承托体上平面方向的分力为Fx，重量W对承托体的正压力为Fy，则人体腿部对跑步机的压力，即人体重量W沿承托体上平面方向的分力Fx＝W
·
cosα＝W
·
sinβ。由此可见，在人体背部有承托支撑的条件下，只要调整人体轴心线与水平面的角度β，以及调整跑步机与水平面的角度θ，就可以降低人在跑步机上跑步时人体腿部和脊柱所受到的冲击作用。
[0007]所述与保护腿部关节免遭损伤的跑步设备设有两种方案：
[0008]方案一为承托式结构，该结构由底座、支架机构、承托架机构和重力平衡系统组成。支架机构由跑步机支架、跑步机、支撑杆一和气体弹簧组成。跑步机支架的下端与底座铰接，跑步机支架的下侧面的中部与底座之间设有气体弹簧，跑步机固定在跑步机支架的上侧面上，支架机构或者在跑步机支架下侧面的中部与底座之间通过铰接的方式联接电动推杆，或者油缸或气缸，以实现跑步机支架的自动控制；承托架机构由托架、承托体、气体拉簧、支撑杆二组成，所述托架的下端与跑步设备的底座铰接，托架的下端或者与跑步机支架
的下端铰接，在跑步机支架的一个侧边与托架中部之间设有气体拉簧，在托架的上方具有托架横杆，托架横杆上方设有承托体，托架横杆与承托体之间通过轴销铰接，在托架的中部与可以调节长度的支撑杆二铰接，或者在托架中部与底座之间，通过铰接的方式联接电动推杆，或者油缸或气缸，以实现托架的自动折叠和控制。
[0009]方案二是吊索式结构，该方案由底座、支架机构、上吊架机构、下吊架机构和重力平衡系统组成，该方案是在方案一的结构基础上，取消方案一中的承托体，在跑步机支架的上方增设有与跑步机支架或者与底座铰接的吊架，吊架与跑步机支架之间靠近铰接处设有角度定位支撑，吊架的上端系有吊索、吊索的下端系有吊体、吊体包裹住人体躯干的后腰背和躯干的侧边，托架的上方与吊体之间系有拉绳；方案二吊索式结构或者为取消了下吊架机构后的简化吊索式结构，由底座、支架机构、上吊架机构和重力平衡系统组成，简化吊索式结构取消了托架、托架上方的拉绳、气体拉簧和支撑杆二。
[0010]所述的承托体由承托机构、安全机构和头部支撑机构三大部分组成。
[0011]所述承托机构具有左右转动、左右摆动、上下摆动和前后移动功能，本技术将承托机构的上述功能分成三个功能区，分别为第一功能区、第二功能区和第三功能区，或者为第A功能区、第B功能区和第C功能区，或者为第I功能区、第II功能区和第III功能区，并将第一功能区分成1
‑
3个单元体。承托机构设有四种结构方案：
[0012]承托机构方案一，方案一的第一功能区具有左右转动和前后移动功能。第一功能区具有1
‑
3个单元体，单元体由托板和导柱导套机构组成，导柱导套机构为市场现有产品，导套连同托板能以导柱为轴心作左右转动，并可以沿导柱作轴向移动，导柱为固定件，导柱两端的导柱座固定在左右摆动体上。
[0013]在单元体的托板与底板之间，在导柱的两侧各设有一副弹簧柱，弹簧柱一端与底板铰接，弹簧柱的另一端装有滚轮，滚轮能在托板下侧面上的滚道内滚动，弹簧柱的作用是可以保证托板仅能在有限幅度绕导柱作左右转动。
[0014]承托机构方案一的各单元体或者使用公共导柱轴，各单元体的导柱为空心管结构，空心导柱套在公共导柱轴上，导柱轴两端用轴座固定在左右摆动体上。
[0015]承托机构方案一的第二功能区，具有左右摆动功能。第二功能区设有左右摆动体和上下摆动体，左右摆动体在上下摆动体的上方，在左右摆动体和上下摆动体的前端，设有滑动副和回转副，滑动副由滑块和导轨组成，导轨两端固定在上下摆动体前端的底板上，滑动副使左右摆动体相对于上下摆动体能作左右移动，在滑块上方与左右摆动体之间设有回转副，装有推力轴承的回转轴设在左右摆动体上，左右摆动体相对于上下摆动体能以回转轴为中心作左右摆动。在左右摆动体的后端与上下摆动体后端的后底板之间设有至少两个滑轮，由于左右摆动体的前端设有滑动副和转动副，所以左右摆动体相对于上下摆动体，在前、后端均可以作左右摆动。
[0016]承托机构方案一的第三功能区，具有上下摆动功能，第三功能区设有上下摆动体，上下摆动体的中部下侧与跑步设备的托架横杆铰接。
[0017]承托机构方案二，方案二的第A功能区具有左右转动功能，第A功能区同样设有1
‑
3个单元体，三个单元体纵向之间的距离通过调节相邻单元体之间绳索一的长度来控制，或者使用调节螺栓进行调节，三个单元体的结构均相同。所述单元体设有托板或框架、轴座、回转轴、轴承和轴承座，在托板的下侧设有与托板固定为一体的两个轴座，轴座套在回转轴
上，回转轴的两端装有轴承，轴承安装在左右移动体上的轴承座内，托板、两个轴座与回转轴整体能作左右转动。
[0018]承托机构方案二的第B功能区具有左右移动、前后移动和左右摆动功能，第B功能区设有左右移动体、平面导轨、固定板、纵向滑块和纵向导轨，在左右移动体上，在其前、后的两个侧边，各安装有一个双向平面导轨，左右移动体相对于固定板通过双向平面导轨作左右移动；固定板设在纵向滑块上，纵向导轨本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种保护腿部关节免遭损伤的跑步设备，包括底座(16)和跑步机(10)，其特征在于：a.所述保护腿部关节免遭损伤的跑步设备是，将跑步机的跑道平面(1)与水平面(6)的角度设为θ＝30
°‑
75
°
，跑步者人体的背部压在跑步设备的承托体(4)上，将承托体(4)的上平面(5)与水平面(6)的角度设为β＝5
°‑
80
°
，人在跑步时将承托体(4)的上平面与跑步机跑道平面(1)的夹角设置为70
°‑
100
°
；b.所述跑步设备，设有两种方案：方案一为承托式结构，该结构由底座(16)、支架机构、承托架机构和重力平衡系统组成；支架机构由跑步机支架(9)、跑步机(10)、支撑杆一(7)和气体弹簧(17)组成，跑步机支架(9)的下端与底座(16)通过轴销三(15)铰接，跑步机(10)固定在跑步机支架(9)的上侧面上，在跑步机支架(9)的下侧面上通过轴销一(8)与可以调节长度的支撑杆一(7)铰接，在跑步机支架(9)与支撑杆一(7)之间接近轴销一(8)的一端设有角度定位支撑一(7a)，在跑步机支架(9)的下侧面的中部与底座(16)之间设有气体弹簧(17)；支架机构或者在跑步机支架(9)下侧面的中部与底座(16)之间通过铰接的方式联接第一电动推杆(17a)，或者油缸或气缸；承托架机构由托架(14)、承托体(4)、气体拉簧(11)、支撑杆二(13)组成，所述托架(14)的下端与底座(16)或跑步机支架(9)的下端铰接，在托架(14)的上方具有托架横杆(14a)，托架横杆(14a)上方设有承托体(4)，托架横杆(14a)与承托体(4)之间通过轴销四(12)铰接，在托架的中部通过轴销二(13b)与可以调节长度的支撑杆二(13)铰接，在托架(14)与支撑杆二(13)之间接近轴销二(13b)的一端设有角度定位支撑二(13a)，在跑步机支架(9)的一个侧边与托架(14)中部之间设有气体拉簧(11)；承托架机构或者在托架(14)中部与底座(16)之间，通过铰接的方式联接第二电动推杆(17b)，或者油缸或气缸；方案二为吊索式结构，由底座(16)、支架机构、上吊架机构、下吊架机构和重力平衡系统组成，该方案的支架机构特征同方案一支架机构特征相同；上吊架机构由吊架(19)、吊索(20)、吊体(22)组成，在跑步机支架(9)的上方设有与跑步机支架铰接的吊架(19)，吊架(19)与跑步机支架(9)之间靠近铰接处设有角度定位支撑三(18)，吊架(19)或者与跑步设备底座(16)铰接，吊架(19)的上端系有吊索(20)、吊索的下端系有吊体(22)，吊体用以承吊人体的躯体部分；下吊架机构由托架(14)、支撑杆二(13)、气体拉簧(11)和拉绳(21)组成，在托架(14)的上方与吊体(22)之间系有拉绳(21)，或者拉簧或有机弹性条；方案二吊索式结构或者为取消了下吊架机构后的简化吊索式结构，由底座(16)、支架机构、上吊架机构和重力平衡系统组成。2.按权利要求1所述的一种保护腿部关节免遭损伤的跑步设备，其特征是：所述的承托体(4)由承托机构、安全机构和头部支撑机构三部分组成。3.按权利要求2所述的一种保护腿部关节免遭损伤的跑步设备，其特征是：所述承托机构具有左右转动、左右摆动、上下摆动和前后移动功能，承托机构设有三个功能区，承托机构的左右转动、左右摆动、上下摆动和前后移动功能分布在三个功能区内，承托机构具有四种实施方案：a.承托机构方案一，该方案第一功能区(24)具有左右转动和前后移动功能，第一功能区设有1
‑
3个单元体，单元体由托板(27a)和导柱导套机构组成，导套(27f)在托板(27a)的下方并与托板固定为一体，导柱(30)由设在底板(31)上的导柱座一(33c)和导柱座二(33d)固定；在托板(27a)与底板(31)之间，在中心线(27s)的两侧各设有一副弹簧柱(27e)，弹簧
柱(27e)一端与底板(31)通过轴销六(27h)铰接，弹簧柱的另一端通过轴销五(27m)装有滚轮(27p)，滚轮(27p)能在托板(27a)下侧面上的滚道(27n)内滚动；第二功能区(25)具有左右摆动功能，第二功能区(25)内设有左右摆动体(33)和上下摆动体(32)，左右摆动体(33)在上下摆动体(32)的上方，在左右摆动体和上下摆动体的前端，设有滑动副和回转副，滑动副由滑块(33m)和导轨(33n)组成，在滑块(33m)上方与左右摆动体(33)之间设有装有推力轴承(33g)的回转副，在左右摆动体(33)的后端与上下摆动体(32)后端的后底板(32a)之间设有至少两个滑轮(33e)；第三功能区(26)具有上下摆动功能，第三功能区(26)设有上下摆动体(32)，上下摆动体(32)的中部下侧与跑步设备的托架横杆(14a)通过轴销四(12)铰接，托架横杆(14a)两端设有弹性体(14c)或弹簧；b.承托机构方案二，该方案第A功能区(24b)具有左右转动功能，该功能区设有单元体一(34)，或设有单元体一(34)和单元体二(35)，或设有单元体一(34)、单元体二(35)和单元体三(36)，各单元体纵向之间的距离通过调节相邻单元体之间绳索一(37)的长度来控制，或者用调节螺栓进行调节；所述单元体一(34)设有托板(27a)或框架、轴座一(34c)、轴座二(34d)、回转轴(34e)、轴承(34a)和轴承座(34b)，在托板(27a)的下侧设有与托板固定为一体的轴座一(34c)、轴座二(34d)，轴座套在回转轴(34e)上，回转轴的两端装有轴承(34a)，轴承安装在左右移动体(38)上的轴承座(34b)内；第B功能区(25b)具有左右移动、前后移动和左右摆动功能，该功能区设有左右移动体(38)、平面导轨(42)、固定板(41)、纵向滑块(39)和纵向导轨(40)，在左右移动体(38)上的前、后两个侧边，各安装有一个双向平面导轨(42)，平面导轨的另一安装面安装在固定板(41)的连接板(41a)上，固定板(41)安装在纵向滑块(39)上，纵向导轨(40)安装在上下摆动体(32)上；第C功能区(26b)具有上下摆动功能，该功能区结构与承托机构方案一的第三功能区(26)结构特征相同；c.承托机构方案三，该方案的第I功能区(24c)的功能和结构与承托机构方案二第A功能区(24b)功能和结构相同，该方案的第III功能区(26c)的功能和结构与承托机构方案二的第C功能区(26b)功能和结构相同；该方案的第II功能区(25c)的功能与承托机构方案二的第B功能区(25b)功能相同，该方案的第II功能区(25c)设有平面移动体(49)、中心定位轴(50)、滚珠保持架(46)、保持架底座(48)和侧边挡板(47)，平面移动体(49)的下侧面与保持架底座(48)的上侧面之间设有滚珠保持架(46)，在平面移动体(49)的中心设有中心定位轴(50)，在保持架底座(48)上设有中心孔(45)，中心定位轴(50)的下端设有挡圈(43)，挡圈(43)的外径大于保持架底座中心孔(45)的直径，保持架底座(48)的纵向侧边具有侧边挡板(47)；各单元体之间通过调整绳索二(52)的长度控制相邻单元体之间的相对距离，或者用调节螺丝进行调节；d.承托机构方案四，该方案将承托机构方案一、方案二和方案三中各自的三个功能区及其各自三个功能区内包含的构件从上到下的排列次序依次调整，每种方案得到至少5种延伸方案：
①
按第一、第三和第二功能区，或者第A、第C和第B功能区，或者第I、第III和第II功能区依次排列；
②
按第二、第一和第三功能区，或者第B、第A和第C功能区，或者第II、第I和第III功能区依次排列；
③
按第二、第三和第一功能区，或者第B、第C和第A功能区，或者第II、第III和第I功能区依次排列；
④
按第三、第一和第二功能区，或者第C、第A和第B功能区，或者第III、第I和第II功能区依次排列；
⑤
按第三、第二和第一功能区，或者第C、第B和第A功能区，或者第III、第II和第I功能区依次排列。
4.按权利要求2所述的一种保护腿部关节免遭损伤的跑步设备，其特征是：所述安全机构设置在承托机构任一单元体...
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