CN104806720A - 往复式能量转换装置以及应用该装置的运动器械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种往复式能量转换装置以及应用该装置的运动器械，该能量转换装置将锻炼者施力拉动输入端的过程中的一部分能量转换成机械能传递给往复式机构并将其转换成的机械能传递给应用装置加以应用，其另一部分能量通过储能单元暂时储存并在锻炼者放松的时候释放出来，在回收输入端的同时将这一部分力传递给应用装置或帮助自己的锻炼部位回位。所述往复式机构包括转换组件和驱动组件，所述转换组件包括第一飞轮、第二飞轮和传动轴，所述驱动组件包括转轮式和齿条式。本发明能够支持臂力方式、扩胸方式、举重方式和攀爬方式的锻炼。本发明组成简单，易于规模化制作，其往复式机构和储能单元均不受重力影响，是理想的全地形健身运动装置。

Description

往复式能量转换装置以及应用该装置的运动器械

技术领域

本发明涉及一种能量转换装置，以及应用该装置的适合多种锻炼方式的运动器械。

技术背景

虽然目前我们有很多能源来源——化学能、核能、太阳能、风能等，但其要么污染环境，并不可持续；要么受环境、时间限制，不能根据需要随意使用。

另一方面，随着人们在生活方面越来越好，人们对身体锻炼的效率要求也越来越高。当然其锻炼身体时的能量仅仅用于锻炼绝对是个浪费，要知道，环境污染的主角人类绝对算一个，几十亿人无时不刻呼吸所产生的二氧化碳的排放量是惊人的。

那么可不可以将运动过程中产生的能量转换成机械能加以利用，使我们可以弥补自己所产生的碳排放呢？可以，现有运动器材技术中大部分采用旋转式能量转换方式，即自行车类的脚踩式的方式在电动车方面使用。但其方式单一，在有限的时间里，在不影响锻炼身体效率和质量的前提下，满足不了人们对高效率锻炼的需求。同时，需要更多的锻炼方式来丰富人们的锻炼形式选择和提高大家的锻炼激情。更重要的是，在不影响人们运动兴趣的同时，我们需要更多的锻炼方式却没有适合的能源转换***来收集锻炼时产生的能量。

另一方面，家庭运动器材，特别是往复式运动类器材的安全因素使得有老人和小孩的家里不敢轻易购置，进而使得老人和小孩缺少适合的运动器材。如扩胸器，由于其采用多个重锤片或弹簧作为负载来进行往复式健身锻炼，其相等的反作用力以及快速的返回速度需要锻炼者在回收的过程中运用极大的体力和精力来应对，这就为有小孩和老人的家庭留下安全隐患——可能被重锤片或弹簧弄伤。

对于肥胖人群来说，由于很多本身就是因为缺少锻炼才逐渐积累了大量的脂肪，其脚部和腰部，以及手部等支撑身体的部位因锻炼少因而具备的运动力量相对较小，在身体肥胖后由于体重的增加就更加难以随心所欲的持续性运动了，这样就形成了一个可怕的恶性循环——越胖锻炼得越艰苦，因而就越不想锻炼了，以至于难以恢复健康身体，影响生活质量。

综上所述，人类需要更多更有效的锻炼身体的方式和能源转换装置来收集可用的能源的同时，满足人们对丰富多彩和高效的锻炼方式的需求，进而使人们在生活中心情更加愉快的同时使身体得到高质量的锻炼。

发明内容

本发明为上述需要提供一种往复式能量转换装置以及应用该装置的运动器械，该能量转换装置将锻炼者施力拉动输入端的过程中的一部分能量转换成机械能传递给往复式机构并将其转换成的机械能传递给应用装置加以应用，另一部分能量通过储能单元暂时储存并在锻炼者放松的时候释放出来，在回收输入端的同时将这一部分力传递给应用装置或帮助锻炼者减轻身体负担。所述应用装置在收集或应用能量的同时还负责为运动器材的输入端提供负载以替代传统相同类型运动器材的重锤片或弹簧。

本发明是通过以下技术手段实现的：

本发明的往复式能量转换装置以及应用该装置的运动器械，包括往复式能量转换装置，和为该装置提供动力的输入单元，以及应用被往复式能量转换装置转换的能量并为输入单元提供负载的应用单元，和隔板。

所述往复式能量转换装置包括往复式机构和框架、第一固定轴、第一转动轮和第三拉索，所述框架安装在隔板内；所述第一固定轴的一端安装在框架上，所述第一转动轮的转筒同心的安装在第一固定轴的另一端并能够在其上面转动；所述第三拉索的里端与第一转动轮的筒身连接并能够在随第一转动轮转动的同时收起或放出。

所述往复式机构包括转换组件和驱动组件，所述转换组件包括第一飞轮、第二飞轮和传动轴。

所述驱动组件包括齿条式，进而与之匹配的转换组件的第一飞轮和第二飞轮安装在传动轴上，两者的工作负载方向相同，安装在传动轴上的两个轴承通过轴承座固定在框架上；所述齿条式驱动组件包括第一齿条和第二齿条，以及连接板、和导轨、滑块、连接杆，所述第一齿条和第二齿条的工作齿面分别与第一飞轮和第二飞轮的齿圈相啮合并与连接板连接；所述第一齿条和第二齿条平行的设置在传动轴的两侧并与传动轴垂直，两者的工作齿面方向相反；所述滑块与第一齿条、或第二齿条、或连接板连接；所述导轨固定在框架上；所述滑块与导轨组合并在导轨规定的路线上滑动。

所述往复式机构的驱动组件还包括转轮式，所述转轮式驱动组件包括直接驱动方式，其包括第一驱动轴、第二驱动轴、第一转换齿轮、第二转换齿轮、和定向齿轮，以及转换轴，和同心的安装在转换轴的一端的传动齿轮，所述转换轴的另一端同心的固定在第一转动轮的传动端并随其转动；所述定向齿轮同心的安装在与转轮式驱动组件匹配的转换组件的传动轴上；所述第一飞轮和第一转换齿轮安装在第一驱动轴上，安装在第一驱动轴上的一对轴承通过轴承座安装在框架上，所述第一飞轮的齿圈与定向齿轮的工作齿面啮合，所述第一转换齿轮与传动齿轮啮合；所述第二飞轮和第二转换齿轮安装在第二驱动轴上，安装在第二驱动轴上的一对轴承通过轴承座安装在框架上，所述第二飞轮的齿圈与定向齿轮的工作齿面啮合，所述第二转换齿轮与传动齿轮啮合；所述第一飞轮和第二飞轮的工作负载方向相反。

所述储能单元包括第一储能机构，所述第一储能机构包括第一恒力弹簧，所述第一恒力弹簧安装在第一固定轴上，其固定端固定在第一固定轴或框架上，转动端安装在第一转动轮上。

所述输入单元包括第一拉索、转向机构和输入端，所述第三拉索的一端与第一转动轮的筒身连接并能够在随转动轮转动的同时收起或放出；所述第三拉索的另一端与转轮式驱动组件匹配的第一拉索的连接端连接，或与齿条式驱动组件的连接杆、或滑块、或第一齿条、或第二齿条、或连接板连接，进而与齿条式驱动组件匹配的第一拉索的连接端与齿条式驱动组件的连接板、或第一齿条、或第二齿条、或滑块连接；所述第一拉索的另一端通过转向机构与隔板外的输入端连接。

所述应用单元包括应用装置，所述应用装置的轴与传动轴的输出端连接并能够随其转动，所述应用装置包括发电机类的能量转换装置或空气过滤装置。

作为所述技术方案的替换，安装在齿条式的转换组件的传动轴上的第一飞轮和第二飞轮的工作方向相反，所述第一齿条和第二齿条平行的设置在传动轴的同一侧并与传动轴垂直，两者的工作齿面方向相同。

进一步的，所述转轮式驱动组件还包括间接驱动方式，进而与其匹配的转换组件的第一飞轮和第二飞轮按在传动轴上，两者的工作负载方向相同；所述间接驱动方式的转轮式驱动组件还包括安装在第一驱动轴上的第一驱动齿轮和安装在第二驱动轴上的第二驱动齿轮，所述第一驱动齿轮和第二驱动齿轮分别与第一飞轮和第二飞轮的齿圈啮合，以作为直接驱动方式的转轮式驱动组件的一种替换旋转。

进一步的，所述储能单元还包括第二储能机构，所述第二储能机构包括第二固定轴、第二恒力弹簧、第一从动齿轮和第二从动齿轮，所述第二固定轴的一端安装在框架上，所述第二从动齿轮同心的安装在第二固定轴的另一端并能够在其上面转动；所述第二恒力弹簧安装在第二固定轴上，其固定端固定在第二固定轴或框架上，转动端安装在第二从动齿轮上；所述第一从动齿轮同心的安装在第一恒力弹簧的转动端和第一转动轮之间的第一固定轴上，所述第一从动齿轮与第一转动轮连接并随第一转动轮转动，进而第一恒力弹簧的转动端安装在第一从动齿轮上；所述第一从动齿轮与第二从动齿轮啮合。所述第二储能机构用于在锻炼者需要更大的力量需要的时候增加储能单元的储能功率。

进一步的，所述储能单元还包括第三储能机构，所述第三储能机构包括第三恒力弹簧、转轴和第二支撑轴承，所述转轴的一端同心的与第二从动齿轮连接并随其转动；所述第三恒力弹簧安装在转轴上，其固定端固定在框架上，转动端安装在第二从动齿轮上；所述第二支撑轴承安装在转轴的另一端并通过第二支撑轴承座安装在框架上。

进一步的，所述第一储能机构还包括第一锁盘和第一锁定装置，所述第一锁盘同心的安装在第一固定轴上并能够在其上面转动，所述第一恒力弹簧的固定端固定安装在第一锁盘上，所述第一锁盘上设置有锁孔或凹凸特征；所述第一锁定装置设置在框架上，所述第一锁定装置能够借助框架通过第一锁盘上的锁孔或凹凸特征来锁定第一锁盘或与其脱离。

进一步的，所述第二储能机构还包括第二锁盘和第二锁定装置，所述第二锁盘同心的安装在第二固定轴上并能够在其上面转动，所述第二恒力弹簧的固定端固定安装在第二锁盘上，所述第二锁盘上设置有锁孔或凹凸特征；所述第二锁定装置设置在框架上，所述第二锁定装置能够借助框架通过第二锁盘上的锁孔或凹凸特征来锁定第一锁盘或与其脱离。

进一步的，所述转换轴上配有第一支撑轴承，所述第一支撑轴承通过第一支撑轴承座安装在框架上，以增加一个支点来协助固定轴对第一转动轮的支撑。

进一步的，所述应用装置配有第一变速器，所述第一变速器的输入端与定向轴的输出端连接并在随定向轴转动的过程中带动输入端转动，所述第一变速器的输出端与应用装置连接并能够带动应用装置的轴转动。

进一步的，所述第一变速器上设置有多个档位，以根据锻炼者的要求以及配合储能单元的第一储能机构或第二储能机构的支撑力并通过改变应用装置的转动速度来增加或减小应用装置的负载。

进一步的，所述第二驱动轴上设置有第二变速器并将第二驱动轴分成转换段和变速段。

进一步的，所述输入单元的输入端包括拉环、或扩胸器、或举重杆，所述拉环、或扩胸器、或举重杆与第一拉索连接，进而所述输入端能够进行臂力方式、或扩胸方式、或举重方式的锻炼。

进一步的，隔板上海设置有用于收起举重杆的凹槽。

进一步的，所述输入单元还包括攀岩附件，所述攀岩附件包括可收起的软梯、或攀爬网、或固定的攀爬部件；所述攀爬网安装在支撑架上并设置有多个用于攀爬的孔；所述攀岩附件使锻炼者在往复式能量转换装置和应用装置的协助下能够在减轻自重的情况下进行攀岩方式的锻炼，以使锻炼者特别是肥胖人群能够进行可行和持久的锻炼。

本发明的有益效果：

1)理想的运动基础：相对于现有市场的配有重锤片的伸缩类运动器材，本发明的往复式能量转换***以发电机或机械应用装置作为负载，所述应用装置经往复式能量转换装置将施力运动过程中的能量的一部分加以应用，并通过储能单元的恒力弹簧将锻炼者的施力运动过程中的能量的另一部分加以储存，该部分的能量在锻炼者不对输入端施力的时候将释放，以把输入端回收的同时通过往复式能量转换装置将该部分能量加以转换并传递给应用装置，所述应用装置将把该部分的能量的一部分或全部加以运用，这种设计减小了弹簧的回弹力同时减缓了输入端的返回速度，其防止了输入端回弹速度过快对锻炼者造成误伤的可能性，为锻炼者提供了更理想、更安全的运动基础(特别是对于家庭、学校或办公人员来说)；配备多个储能机构为锻炼者根据不同的锻炼方式选择不同的储能功率的大小提供了有效选择，其在应用单元的变速器的换挡功能配合下使本发明的往复式运动装置具备了多种力量的选择性来满足锻炼者的多种力量方式锻炼的需要；相比于齿条式的往复式机构，本发明的转轮式的往复式机构与输入端的拉索采用绞盘方式的组合，在不为往复式机构的往返增加设计空间的情况下保证了输入端有足够的往返距离，进一步的保证了锻炼者各种方式锻炼对输入端往返距离的需要。

2)实用性：在极端天气越来越频繁和空气污染越来越严重的今天，往复式或其它转换能源的方式运动器械还可以成为应急能源或空气过滤的一种基本配置，同时由于施力运动后回收时将能量转换成了机械能来使用，这样就不需要传统伸缩运动器械所配置的重锤片，不仅节约了成本还保证了家庭用、办公用和学校用运动器械的安全。本发明的应用装置在为输入端提供负载的同时将锻炼者运动过程中的能量加以应用或储存，使锻炼者不仅在锻炼过程中没有消耗能源，而且在平衡了自己碳排放的同时，其产生的能源同样具有实际利用价值。

3)实用范围广：本发明的往复式能量转换***可以安装在隔墙壁内，其为居家、办公室和火车、机动车等缺少运动空间的地方提供了理想的选择，并为锻炼者进行扩胸式、臂力式举重式和攀岩式等多种锻炼方式提供了条件。本发明组成简单，易于规模化制作，其往复式机构和储能单元均不受重力影响，是理想的全地形健身运动装置。

说明书附图

下面结合附图来对本发明作进一步的说明：

图1是本发明的转轮式的往复式机构的往复式能量转换装置的组成示意图。

图2是本发明的第一储能机构和第二储能机构以拉索方式连接的示意图。

图3是本发明的齿条式的往复式机构的往复式能量转换装置的组成示意图。

图4是本发明的输入端包括拉环、扩胸器和举重杆的示意图。

图5是本发明的输入单元包括攀岩附件的示意图。

图6是本发明的攀岩附件为攀爬网的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例来对本风发明作进一步的详细说明：

实施例1 转轮式的往复式能量转换装置

参照附图1，本发明的往复式能量转换装置以及应用该装置的运动器械，包括往复式能量转换装置，和为该装置提供动力的输入单元，以及应用被往复式能量转换装置转换的能量并为输入单元提供负载的应用单元，和隔板1。

所述往复式能量转换装置包括往复式机构和框架2、第一固定轴420、第一转动轮401和第三拉索306，所述框架2安装在隔板1内；所述第一固定轴420的一端固定在框架2上，所述第一转动轮401的转筒同心的安装在第一固定轴420的另一端并能够在其上面转动；所述第三拉索306的里端与第一转动轮401的筒身连接并能够在随第一转动轮401转动的同时收起或放出。

所述往复式机构包括转换组件和驱动组件，所述转换组件包括第一飞轮412、第二飞轮413和传动轴418。

所述转轮式驱动组件包括直接驱动方式，其包括第一驱动轴414、第二驱动轴415、第一转换齿轮410、第二转换齿轮411、和定向齿轮417，以及转换轴402，和同心的安装在转换轴402的一端的传动齿轮，所述转换轴402的另一端同心的固定在第一转动轮401的传动端并随其转动；所述定向齿轮417同心的安装在与转轮式驱动组件匹配的转换组件的传动轴418上；所述第一飞轮412和第一转换齿轮410安装在第一驱动轴414上，安装在第一驱动轴414上的一对轴承通过轴承座安装在框架2上，所述第一飞轮412的齿圈与定向齿轮417的工作齿面啮合，所述第一转换齿轮410与传动齿轮啮合；所述第二飞轮413和第二转换齿轮411安装在第二驱动轴415上，安装在第二驱动轴415上的一对轴承通过轴承座安装在框架2上，所述第二飞轮413的齿圈与定向齿轮417的工作齿面啮合，所述第二转换齿轮411与传动齿轮啮合；所述第一飞轮412和第二飞轮413的工作负载方向相反。

所述储能单元包括第一储能机构，所述第一储能机构包括第一恒力弹簧421，所述第一恒力弹簧421安装在第一固定轴420上，其固定端固定在第一固定轴420或框架2上，转动端安装在第一转动轮401上。

所述输入单元包括第一拉索3、转向机构302和输入端，所述第三拉索306的一端与第一转动轮401的筒身连接并能够在随转动轮转动的同时收起或放出；所述第三拉索306的另一端与第一拉索3的连接端连接，所述第一拉索3的另一端通过转向机构302与隔板外的输入端连接。

所述应用单元包括应用装置6，所述应用装置6的轴与传动轴418的输出端连接并能够随其转动，所述应用装置6包括发电机类的能量转换装置或空气过滤装置。

作为上述技术方案的改进，所述转轮式驱动组件还包括间接驱动方式，进而与其匹配的转换组件的第一飞轮412和第二飞轮413安装在传动轴418上，两者的工作负载方向相同；所述间接驱动方式的转轮式驱动组件还包括安装在第一驱动轴414上的第一驱动齿轮408(未出示)和安装在第二驱动轴415上的第二驱动齿轮409(未出示)，所述第一驱动齿轮408和第二驱动齿轮409分别与第一飞轮412和第二飞轮413的齿圈啮合，以作为直接驱动方式的转轮式驱动组件的一种替换旋转。

作为上述技术方案的替换，所述转换轴402带动第一驱动轴414和第二驱动轴415的方式，以及第一驱动轴414和第二驱动轴415带动安装在传动轴418上的第一飞轮412和第二飞轮413的方式还包括滑轮与皮带组合的方式，即将齿轮和飞轮上的齿替换成适合皮带的滑槽，以此作为一种搭配组合的选择。

作为上述技术方案的改进，所述储能单元还包括第二储能机构，所述第二储能机构包括第二固定轴430、第二恒力弹簧431、第一从动齿轮438和第二从动齿轮439，所述第二固定轴430的一端安装在框架2上，所述第二从动齿轮439同心的安装在第二固定轴430的另一端并能够在其上面转动；所述第二恒力弹簧431安装在第二固定轴430上，其固定端固定在第二固定轴430或框架2上，转动端安装在第二从动齿轮439上；所述第一从动齿轮438同心的安装在第一恒力弹簧421的转动端和第一转动轮401之间的第一固定轴420上，所述第一从动齿轮438与第一转动轮401连接并随第一转动轮401转动，进而第一恒力弹簧421的转动端安装在第一从动齿轮438上；所述第一从动齿轮438与第二从动齿轮439啮合。所述第二储能机构用于在锻炼者需要更大的力量需要的时候增加储能单元的储能功率。

作为上述技术方案的替换，所述第二储能机构与第一储能机构的连接方式还包括拉索式，所述拉索式的第二储能机构包括第二转动轮434、第三转动轮432和第二拉索433，所述第二转动轮434同心的安装在第二固定轴430上并能够在其上面转动，所述第二恒力弹簧431的转动端安装在第二转动轮434上；所述第三转动轮432同心的安装在第一转动轮401和第一恒力弹簧421的转动端之间的第一固定轴420上，所述第三转动轮432与第一转动轮401连接并随其转动；所述第二拉索433的里端与第二转动轮434的转筒连接并在随其转动的过程中能够收起或放出，所述第二拉索433的外端设置有锁扣，该锁扣用于与第三转动轮432的转筒上的锁孔连接并在随第三转动轮432转动的过程中能够将第二拉索433收起或放出。

作为上述技术方案的改进，所述储能单元还包括第三储能机构，所述第三储能机构包括第三恒力弹簧440、转轴441和第二支撑轴承，所述转轴441的一端同心的与第二从动齿轮439连接并随其转动；所述第三恒力弹簧440安装在转轴441上，其固定端固定在框架2上，转动端安装在第二从动齿轮439上；所述第二支撑轴承安装在转轴441的另一端并通过第二支撑轴承座442安装在框架2上。

作为上述技术方案的改进，所述第一恒力弹簧421的固定端和框架2之间设置有第一锁盘422和第一锁定装置423，所述第一锁盘422同心的安装在第一固定轴420上并能够在其上面转动，所述第一恒力弹簧421的固定端固定安装在第一锁盘422上，所述第一锁盘422上设置有锁孔或凹凸特征；所述第一锁定装置423设置在框架2上，所述第一锁定装置423能够借助框架2通过第一锁盘422上的锁孔或凹凸特征来锁定第一锁盘422或与其脱离。

作为上述技术方案的改进，所述第二恒力弹簧431的固定端和框架2之间设置有第二锁盘436和第二锁定装置437，所述第二锁盘436同心的安装在第二固定轴430上并能够在其上面转动，所述第二恒力弹簧431的固定端固定安装在第二锁盘436上，所述第二锁盘436上设置有锁孔或凹凸特征；所述第二锁定装置437设置在框架2上，所述第二锁定装置437能够借助框架2通过第二锁盘436上的锁孔或凹凸特征来锁定第一锁盘422或与其脱离。

作为上述技术方案的改进，所述转换轴402上配有第一支撑轴承，所述第一支撑轴承通过第一支撑轴承座404安装在框架2上，以增加一个支点来协助固定轴对第一转动轮401的支撑。

作为上述技术方案的改进，所述应用装置6配有第一变速器601，所述第一变速器601的输入端与定向轴418的输出端连接并在随定向轴418转动的过程中带动输入端转动，所述第一变速器601的输出端与应用装置6连接并能够带动应用装置6的轴转动。

作为上述技术方案的改进，所述第一变速器601上设置有多个档位，以根据锻炼者的要求以及配合储能单元的第一储能机构或第二储能机构的支撑力并通过改变应用装置6的转动速度来增加或减小应用装置6的负载。

作为上述技术方案的改进，所述第二驱动轴415上设置有第二变速器416并将第二驱动轴415分成转换段4152和变速段4151，所述第二转换齿轮411安装在转换段4152上，所述第二飞轮413安装在变速段4151上；所述转换段4152与第二变速器416的输入端连接，所述第二变速器416的输出端与变速段4151连接。所述第二变速器416用于在储能单元在输入端返程过程中弹簧释放回弹力通过第二转换齿轮411驱动第二驱动轴415的转换段4152时候，通过第二变速器416改变变速段4151的转动速度来满足锻炼者对储能单元的回弹力和回弹速度的需要。

实施例2 齿条式的往复式机构

参照附图3，所述驱动组件包括齿条式，进而与之匹配的转换组件的第一飞轮412和第二飞轮413安装在传动轴418上，两者的工作负载方向相同，安装在传动轴418上的两个轴承通过轴承座固定在框架2上；所述齿条式驱动组件包括第一齿条502和第二齿条503，以及连接板507、和导轨508、滑块506、连接杆509，所述第一齿条502和第二齿条503的工作齿面分别与第一飞轮412和第二飞轮413的齿圈相啮合并与连接板连接；所述第一齿条502和第二齿条503平行的设置在传动轴418的两侧并与传动轴418垂直，两者的工作齿面方向相反；所述滑块506与第一齿条502、或第二齿条503、或连接板507连接；所述导轨508固定在框架2上；所述滑块506与导轨508组合并在导轨508规定的路线上滑动。

作为上述技术方案的替换，安装在传动轴418上的第一飞轮412和第二飞轮413的工作方向相反，所述第一齿条502和第二齿条503平行的设置在传动轴418的同一侧并与传动轴418垂直，两者的工作齿面方向相同。

所述第三拉索306306的外端与连接杆509、或滑块506、或第一齿条502、或第二齿条503、或连接板507连接，进而输入单元的第一拉索3的连接端与连接板507、或第一齿条502、或第二齿条503、或滑块506连接。

所述传动轴418与应用装置6的变速器连接。

锻炼者用手向下拉动拉环301，与拉环301连接的第一拉索3将拉动连接板507向输入力的方向运动，所述连接板507将拉动与其连接的第一齿条502和第二齿条503并带动连接杆509将锻炼者输入的力的一部分传递给储能单元的第一恒力弹簧421，所述第一恒力弹簧421在被迫变形的过程中将这一部分力储存起来，在这一过程中，第一齿条502或第二齿条503将带动第一飞轮412或第二飞轮413转动的同时带动传动轴418转动，而第二飞轮413或第一飞轮412由于处于空转，因而在跟随第二齿条503或第一齿条502一同运动的过程中不会对传动轴418的转动构成影响；当锻炼者向下拉动的这一运动过程结束并放松拉环301向上回返的时候，被第一恒力弹簧421储存的力将通过连接板507将往复式机构的第一齿条502和第二齿条503向输入力相反的方向推动，在这一过程中，所述第二齿条503或第一齿条502将带动第二飞轮413或第一飞轮412转动的同时带动传动轴418转动，而第一飞轮412或第二飞轮413由于处于空转，因而在跟随第一齿条502或第二齿条503一同运动的过程中不会对传动轴418的转动构成影响。在锻炼者不断的重复这一运动过程中，所述第一齿条502或第二齿条503将不断的带动第一飞轮412或第二飞轮413朝工作方向转动，与传动轴418连接的连接部件将带动与其连接的变速器转动，所述变速器将带动应用装置6工作，所述应用装置6在这一过程中在应用能量的同时为拉环301提供负载。

实施例3 应用往复式能量转换装置的臂力器、扩胸器和举重杆

参照附图1、2和4，所述输入单元的输入端包括拉环301、或扩胸器303、或举重杆304，所述拉环301、或扩胸器303、或举重杆304与第一拉索3连接，进而所述输入端能够进行臂力方式、或扩胸方式、或举重方式的锻炼。

输入端为拉环301的适合臂力方式的锻炼，锻炼者可以选择进行臂力锻炼的配件，该配件包括在軟索的两端安装吊环并能够任意变形的双头环，和不能变形的硬杆，锻炼者首先要根据自己需要选择第一变速器的档位，并确定是否只使用储能单元的第三恒力弹簧440。

相对于臂力方式和扩胸方式的锻炼，举重方式可能需要的力量大一些，锻炼者可以通过第一锁定装置423或第二锁定装置437将第一锁盘422或第二锁盘436锁定，来增加往复式能量转换装置的功率。

当锻炼者将双头环与拉环301连接并向下拉的过程中，或者将扩胸器303向中间合拢的过程中，或者从凹槽305内取出举重杆304并向上举的过程中——第一拉索3将通过第三拉索306拉动第一转动轮401，随第一转动轮401转动的转换轴402将把一部分能量通过传动齿轮403带动第一转换齿轮410和第二转换齿轮411和第一驱动轴414和第二驱动轴415转动，安装在第一驱动轴14和第二驱动轴415上的第一飞轮412和第二飞轮413由于工作负载方向相反，其其中一个带动与其啮合的定向齿轮转动的同时，另一个将处于空转状态，所述定向齿轮417将通过传动轴418带动第一变速器的输入端转动，所述第一变速器的输出端将带动应用装置6的轴转动，进而在应用该部分能量的同时为锻炼者提供相等力量的运动负载；与此同时，随第一转动轮401转动的第一从动齿轮438将通过与其啮合的第二从动齿轮439带动第三恒力弹簧440的转动端转动，由于第三恒力弹簧440的固定端固定在框架2上，所述第三恒力弹簧440将在被迫变形的过程中将锻炼者的另一部分储存起来，在这一过程中，被第一锁定装置423或第二锁定装置437锁定的第一锁盘422或第二锁盘436将迫使第一恒力弹簧421和第二恒力弹簧431的转动端随第一从动齿轮438或第二从动齿轮439转动，并和第三恒力弹簧440一起将锻炼者的另一部分力进行储存，而未被锁定的第一锁盘422或第二锁盘436将随第一恒力弹簧421或第二恒力弹簧431转动。

当锻炼者完成施力过程并停止用力，所在输入端转向回收过程的过程中，被转变形的第三恒力弹簧440与第二恒力弹簧421或第一恒力弹簧431将把储存的能量释放出来并带动第二从动齿轮439和第一从动齿轮438转动，与第一从动齿轮438连接的第一转动轮401将在随其转动的过程中带动转换轴402和传动齿轮403朝施力阶段的相反的方向转动，所述传动齿轮403将带动第一驱动轴414和第二驱动轴415转动，由于安装在第一驱动轴414和第二驱动轴415上的第一飞轮412和第二飞轮413的工作负载相反，其其中一个带动与其啮合的定向齿轮417转动的同时，另一个将处于空转状态，所述定向齿轮417将通过传动轴418带动第一变速器的输入端转动，所述第一变速器的输出端将带动应用装置6的轴转动，进而在应用该部分能量的同时将输入端回收至原位。

实施例4 一种应用往复式能量转换装置的攀爬运动

参照附图5和6，本发明还提供一种能够在室内进行的简易攀岩方式的基础，以使锻炼方式多样化，来增加锻炼者的运动兴趣和运动乐趣。用于攀爬的软梯310或攀爬部件安装在隔板上，攀爬网则可以安装在支撑架321和支撑架322上。

锻炼者进行攀岩方式的锻炼之前，可以通过变速器的变档功能减小应用装置66的负载，并通过第二变速器416改变第二驱动轴415的变速段4151的转动速度来和自己想要的攀爬速度相匹配，以使肥胖人群的锻炼者在向上攀爬的过程中最大限度的运用来自储能单元的回弹力，来减轻自身向上爬的负载，进而可以持久的，又相对轻松的进行锻炼。

锻炼者拉下拉环301并通过附件与系在身上的腰带或安全带连接，在拉下的过程中，其中一部分力通过应用装置6进行了转换或应用，另一部分力被储能单元储存，在锻炼者通过软梯310、或攀爬网320、或固定的攀爬部件向上攀爬的过程中，被储能单元储存的力在释放过程中的一部分被用于装置转换或应用，另一部分力将通过第一拉索3和输入端传递给锻炼者并协助锻炼者向上攀爬，进而减少了锻炼者向上攀爬过程中的负担；当锻炼者攀爬到高处后，可以通过攀岩附件向下进行反向攀爬并用力拉动第一拉索3向下运动，或者直接松开攀岩附件通过往复式能量装置和应用装置6的作用缓慢落地，以此方式循环攀爬对于肥胖人群特别是极度肥胖人群有针对性的锻炼的同时，减少了锻炼者因害怕辛苦而对运动产生的恐惧，并增加了运动乐趣。

为安全计，在攀岩附件的下方设置有缓冲垫。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的主题范围，其均应涵盖在本发明的气流要求范围当中。

Claims (10)

1.往复式能量转换装置以及应用该装置的运动器械，包括往复式能量转换装置，和输入单元，以及应用被往复式能量转换装置转换的能量并为输入单元提供负载的应用单元，和隔板(1)，其特征在于：

所述往复式能量转换装置包括往复式机构和框架(2)、第一固定轴(420)、第一转动轮(401)和第三拉索(306)，所述框架(2)安装在隔板(1)内；所述第一固定轴(420)的一端安装在框架(2)上，所述第一转动轮(401)的转筒同心的安装在第一固定轴(420)的另一端并能够在其上面转动；所述第三拉索(306)的里端与第一转动轮(401)的筒身连接并能够在随第一转动轮(401)转动的同时收起或放出；

所述往复式机构包括转换组件和驱动组件，所述转换组件包括第一飞轮(412)、第二飞轮(413)和传动轴(418)；

所述驱动组件包括齿条式，进而与之匹配的转换组件的第一飞轮(412)和第二飞轮(413)安装在传动轴(418)上，两者的工作负载方向相同，安装在传动轴(418)上的轴承通过轴承座固定在框架(2)上；所述齿条式驱动组件包括第一齿条(502)和第二齿条(503)，以及连接板(507)、和导轨(508)、滑块(506)、连接杆(509)，所述第一齿条(502)和第二齿条(503)的工作齿面分别与第一飞轮(412)和第二飞轮(413)的齿圈相啮合并与连接板(507)连接；所述第一齿条(502)和第二齿条(503)平行的设置在传动轴(418)的两侧并与传动轴(418)垂直，两者的工作齿面方向相反；所述滑块(506)与第一齿条(502)、或第二齿条(503)、或连接板(507)连接；所述导轨(508)固定在框架(2)上；所述滑块(506)与导轨(508)组合并在导轨(508)规定的路线上滑动；

所述往复式机构的驱动组件还包括转轮式，所述转轮式驱动组件包括直接驱动方式，其包括第一驱动轴(414)、第二驱动轴(415)、第一转换齿轮(410)、第二转换齿轮(411)、和定向齿轮(417)，以及转换轴(402)，和同心的安装在转换轴(402)的一端的传动齿轮(403)，所述转换轴(402)的另一端同心的固定在第一转动轮(401)的传动端并随其转动；所述定向齿轮(417)同心的安装在与转轮式驱动组件匹配的转换组件的传动轴(418)上；所述第一飞轮(412)和第一转换齿轮(410)安装在第一驱动轴(414)上，安装在第一驱动轴(414)上的轴承通过轴承座安装在框架(2)上，所述第一飞轮(412)的齿圈与定向齿轮(417)的工作齿面啮合，所述第一转换齿轮(410)与传动齿轮(403)啮合；所述第二飞轮(413)和第二转换齿轮(411)安装在第二驱动轴(415)上，安装在第二驱动轴(415)上的轴承通过轴承座安装在框架(2)上，所述第二飞轮(413)的齿圈与定向齿轮(417)的工作齿面啮合，所述第二转换齿轮(411)与传动齿轮(403)啮合；所述第一飞轮(412)和第二飞轮(413)的工作负载方向相反；

所述储能单元包括第一储能机构，所述第一储能机构包括第一恒力弹簧(421)，所述第一恒力弹簧(421)安装在第一固定轴(420)上，其固定端固定在第一固定轴(420)或框架(2)上，转动端安装在第一转动轮(401)上；

所述输入单元包括第一拉索(3)、转向机构(302)和输入端，所述第三拉索(306)的一端与第一转动轮(401)的筒身连接并能够在随其转动的同时收起或放出；所述第三拉索(306)的另一端与转轮式驱动组件匹配的第一拉索(3)的连接端连接，或与齿条式驱动组件的连接杆(509)、或滑块(506)、或第一齿条(502)、或第二齿条(503)、或连接板(507)连接，进而与齿条式驱动组件匹配的第一拉索(3)的连接端与齿条式驱动组件的连接板(507)、或第一齿条(502)、或第二齿条(503)、或滑块(506)连接；所述第一拉索(3)的另一端通过转向机构(302)与隔板(1)外的输入端连接；

所述应用单元包括应用装置(6)，所述应用装置(6)的轴与传动轴(418)的输出端连接并能够随其转动，所述应用装置(6)包括发电机类的能量转换装置或空气过滤装置。

2.根据权利要求1所述的往复式能量转换装置以及应用该装置的运动器械，其特征在于：安装在齿条式的转换组件的传动轴(418)上的第一飞轮(412)和第二飞轮(413)的工作方向相反，所述第一齿条(502)和第二齿条(503)平行的设置在传动轴(418)的同一侧并与传动轴(418)垂直，两者的工作齿面方向相同。

3.根据权利要求1所述的往复式能量转换装置以及应用该装置的运动器械，其特征在于：所述转轮式驱动组件还包括间接驱动方式，进而与其匹配的转换组件的第一飞轮(412)和第二飞轮(413)按在传动轴(418)上，两者的工作负载方向相同；所述间接驱动方式的转轮式驱动组件还包括安装在第一驱动轴(414)上的第一驱动齿轮(408)和安装在第二驱动轴(415)上的第二驱动齿轮(409)，所述第一驱动齿轮(408)和第二驱动齿轮(409)分别与第一飞轮(412)和第二飞轮(413)的齿圈啮合。

4.根据权利要求1所述的往复式能量转换装置以及应用该装置的运动器械，其特征在于：所述储能单元还包括第二储能机构，所述第二储能机构包括第二固定轴(430)、第二恒力弹簧(431)、第一从动齿轮(438)和第二从动齿轮(439)，所述第二固定轴(430)的一端安装在框架(2)上，所述第二从动齿轮(439)同心的安装在第二固定轴(430)的另一端并能够在其上面转动；所述第二恒力弹簧(431)安装在第二固定轴(430)上，其固定端固定在第二固定轴(430)或框架(2)上，转动端安装在第二从动齿轮(439)上；所述第一从动齿轮(438)同心的安装在第一恒力弹簧(421)的转动端和第一转动轮(401)之间的第一固定轴(420)上，所述第一从动齿轮(438)与第一转动轮(401)连接并随第一转动轮(401)转动，进而第一恒力弹簧(421)的转动端安装在第一从动齿轮(438)上；所述第一从动齿轮(438)与第二从动齿轮(439)啮合。

5.根据权利要求4所述的往复式能量转换装置以及应用该装置的运动器械，其特征在于：所述储能单元还包括第三储能机构，所述第三储能机构包括第三恒力弹簧(440)、转轴(441)和第二支撑轴承，所述转轴(441)的一端同心的与第二从动齿轮(439)连接并随其转动；所述第三恒力弹簧(440)安装在转轴(441)上，其固定端固定在框架(2)上，转动端安装在第二从动齿轮(439)上。

6.根据权利要求5所述的往复式能量转换装置以及应用该装置的运动器械，其特征在于：所述储能单元的第一储能机构还包括第一锁盘(422)和第一锁定装置(423)，所述第一锁盘(422)同心的安装在第一固定轴(420)上并能够在其上面转动，所述第一恒力弹簧(421)的固定端固定安装在第一锁盘(422)上，所述第一锁盘(422)上设置有锁孔或凹凸特征；所述第一锁定装置(423)设置在框架(2)上。

7.根据权利要求1所述的往复式能量转换装置以及应用该装置的运动器械，其特征在于：所述应用装置(6)配有第一变速器(601)。

8.根据权利要求3所述的往复式能量转换装置以及应用该装置的运动器械，其特征在于：所述第二驱动轴415上设置有第二变速器(416)并将第二驱动轴(415)分成转换段(4152)和变速段(4151)。

9.根据权利要求1所述的往复式能量转换装置以及应用该装置的运动器械，其特征在于：所述输入单元的输入端包括拉环(301)、或扩胸器(303)、或举重杆(304)，所述拉环(301)、或扩胸器(303)、或举重杆(304)与第一拉索(3)连接。

10.根据权利要求9所述的往复式能量转换装置以及应用该装置的运动器械，其特征在于：所述输入单元还包括攀岩附件，所述攀岩附件包括可收起的软梯(310)、或攀爬网(320)、或固定的攀爬部件；所述攀爬网(320)安装在支撑架(321)上并设置有多个用于攀爬的孔。