專利名稱：橢圓機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述的設(shè)備總體來說涉及訓(xùn)練設(shè)備(exercise equipment),
更具體地涉及能用于為使用者提供橢圓踏步訓(xùn)練的訓(xùn)練設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有許多不同類型的訓(xùn)練設(shè)備，能通過提供大體橢圓踏步運動來 鍛煉使用者的下肢。這些橢圓踏步設(shè)備比其他類型的訓(xùn)練設(shè)備更具優(yōu) 勢。例如，橢圓踏步運動通常會減少在使用踏板時可能產(chǎn)生的對使用 者膝蓋的沖擊。此外，橢圓踏步設(shè)備有助于產(chǎn)生比某些其他類型的訓(xùn) 練器材更自然的足部運動。橢圓踏步設(shè)備的實例包括專利號為 3,316,898、 5,242,343、 5,383,829、 5,499,956、 5,685,804、 5,759,136、 5，762，588、 5,779,599、 5,792,026、 5,899,833、 6，099,439、 6,176,814、 6,217,486和6,846,272的美國專利以及公開號為20050164837的美國專 利申請。
然而，已知的橢圓踏步訓(xùn)練設(shè)備具有各種缺點。舉例來說，大多 數(shù)橢圓機器使用至少一個曲柄，該曲柄圍繞固定到機器框架上的軸旋 轉(zhuǎn)，如以上示出的文件中描述的各種設(shè)備示例性說明的那樣。結(jié)果， 要么橢圓機器無法精確符合自然步行或跑步的足部運動，要么要用精 密機構(gòu)來補償固定軸曲柄結(jié)構(gòu)的限制。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明所述的機構(gòu)的一個目的在于提供橢圓踏步訓(xùn)練設(shè)備， 該橢圓踏步訓(xùn)練設(shè)備具有能更逼近地模擬自然足部運動的踏板。


圖1是橢圓踏步設(shè)備機構(gòu)的左手側(cè)部分的側(cè)視圖，示出了所述機 構(gòu)的第一實施例；
圖2提供了圖1所示的機構(gòu)的放大且局部剖視的后側(cè)透視圖3A、 3B、 3C和3D是示意圖，示出了圖1所示的機構(gòu)的操作； 圖4是左側(cè)透視圖，示出了所描述的機構(gòu)的第二實施例；并且 圖5A、 5B、 5C和5D是示意圖，示出了圖4所示機構(gòu)的操作。
具體實施例方式
圖1是橢圓踏步設(shè)備10的實例，其提供了用于描述產(chǎn)生橢圓足部 運動的搖桿機構(gòu)的第一和優(yōu)選實施例的說明環(huán)境，該機構(gòu)總體標(biāo)記為 12。在這種情況下，橢圓踏步設(shè)備10包括框架14，該框架14具有前 豎直支撐構(gòu)件16和后豎直支撐構(gòu)件17。在設(shè)備10的這個特定實施例 中， 一對踏板18和20固定到一對踏桿22和24上并由這對踏桿22和 24支撐，這對踏桿22和24又樞轉(zhuǎn)連接到一對臂柄搖桿構(gòu)件26和28。 這里，臂柄搖桿26和28也連接到豎直支撐構(gòu)件16上的標(biāo)記為30的 樞軸點，從而為踏桿22和24的前端提供支撐并允許踏桿22和24的 前端的大體水平的、往復(fù)的運動。但應(yīng)理解，也可利用其他方法來支 撐踏桿22和24的前端以便允許基本上水平的運動，這些方法包括使 用與安裝到框架14上的導(dǎo)軌(tmck)相接合的滾子。圖1所示結(jié)構(gòu)的 優(yōu)點是一對臂柄32和34可在樞軸點30連接到搖桿26和28，從而使 臂柄32和34與踏板18和20 —起運動。
如圖1所示并且更詳細(xì)地如圖2中的透視圖所示，機構(gòu)12的實施 例包括一對搖式連桿36和38，這對搖式連桿36和38在它們的上端處 通過一組軸承安裝件(標(biāo)識為42和44)可旋轉(zhuǎn)地連接到上部軸40上。 在此實施例中，上部軸40被安裝到豎直支撐結(jié)構(gòu)或構(gòu)件17上，使得 搖式連桿36和38的下端可至少進(jìn)行受限的弧形運動。在優(yōu)選實施例 .中，軸40例如通過一組軸承安裝到構(gòu)件17上使得軸40也能旋轉(zhuǎn)。同 樣在機構(gòu)12中包括一對搖式連桿軸46和48，搖式連桿軸46和48通 過另一組軸承安裝件(標(biāo)記為50和52)固定到搖式連桿36和38的下 端。軸承安裝件50和52允許搖式連桿軸在搖式連桿的下端上旋轉(zhuǎn)。 每個搖式連桿軸46和48都連接到它上以便分別旋轉(zhuǎn)外曲柄臂54和 56。外曲柄54和56的端部因而在套節(jié)(hub) 58和60處樞轉(zhuǎn)地連接 到踏板連桿22和24上，從而作為踏桿22和24到正旋轉(zhuǎn)的搖式連桿 軸46和48的連接組件。同樣被連接成相對于搖式連桿軸46和48旋 轉(zhuǎn)的是一對內(nèi)曲柄臂62和64。在此實施例中，內(nèi)曲柄62和64的端部 經(jīng)由一對套節(jié)70和72連接到一對搖桿構(gòu)件66和68的一端上。搖桿 構(gòu)件66和68然后通過總體表示為74的一對軸承連接到框架14上， 這對軸承又通過總體表示為76的一對安裝板固定到框架14上。
圖3A-3D示出了搖桿機構(gòu)12的操作。這些圖以示意性的形式示出 了機構(gòu)12的左手側(cè)部分的基本元件。首先，內(nèi)曲柄62與搖桿66的旋 轉(zhuǎn)的組合會導(dǎo)致?lián)u式連桿36繞上軸40旋轉(zhuǎn)，從而使位于搖式連桿36 下端上的搖式連桿軸46產(chǎn)生受限的弧形運動。當(dāng)內(nèi)曲柄62位于360 度位置時，如圖3A所示，搖式連桿36基本上豎直；當(dāng)內(nèi)曲柄62位于 270度位置時，如圖3B所示，搖式連桿36將被旋轉(zhuǎn)到接近于它的最 后端位置；當(dāng)內(nèi)曲柄62位于180度位置時，如圖3C所示，搖式連桿 36再次基本上豎直；而當(dāng)內(nèi)曲柄62位于卯度位置時，如圖3D所示， 搖式連桿36將被旋轉(zhuǎn)到接近于其最前位置。這個動作將使套節(jié)58處 的踏桿22的后端在實質(zhì)上為水平的方向上作往復(fù)運動。同時，如圖 3A-3D所示，與套節(jié)58相連的外曲柄臂58的旋轉(zhuǎn)將使踏桿22的后端 基本上在豎直方向上往復(fù)運動。這些運動的組合的結(jié)果是，在搖式連 桿軸46旋轉(zhuǎn)時，踏桿22在套節(jié)58處的后端將沿著實質(zhì)上為橢圓形的 路徑移動，且因此踏板18也將沿著虛線77表示的實質(zhì)上為橢圓形的 路徑移動。應(yīng)理解，圖3A-D所示的各個元件的尺寸可被改變以調(diào)整踏 板22經(jīng)過的橢圓的形狀以及水平和豎直的范圍。另外，內(nèi)曲柄62與 踏板曲柄54之間的角度關(guān)系在優(yōu)選實施例中為1S0度，但也可以被改
變以進(jìn)一步修改腳踏板18的路徑。
圖1和圖2還示出了設(shè)備10所利用的阻力機構(gòu)78的優(yōu)選實施例。 在該實施例中，阻力機構(gòu)78優(yōu)選包括飛輪發(fā)電機組件。然而，也能使 用其他類型的阻力裝置，諸如交流發(fā)電機、渦流制動器或各種機械和 液壓裝置。并且，在優(yōu)選實施例中，阻力機構(gòu)78通過皮帶80與搖式 連桿軸46和48相連，其中皮帶80用于將安裝在飛輪發(fā)電機組件78 的軸上的滑輪82連接到被固定以便在上軸40上旋轉(zhuǎn)的另一個滑輪84。 然后，軸40通過一對皮帶86和88連接，以與搖式連桿軸46和48 — 起旋轉(zhuǎn)，這對皮帶86和88用于將一對滑輪90和92與一對滑輪94和
96相連，滑輪90和92被安裝成與上軸40 —起旋轉(zhuǎn)，滑輪94和96 被安裝成與搖式連桿軸46和48 —起旋轉(zhuǎn)。在一些情況下，可能希望 提供能維持皮帶86與滑輪90和94之間的接合的輔助設(shè)備。例如，可 將一對導(dǎo)輪97和98可旋轉(zhuǎn)地連接到張緊托架100上，該張緊托架100 又固定到搖式連桿36上。類似的，為了幫助維持皮帶88與滑輪92和 96之間的接合，可將另一對導(dǎo)輪102和104可旋轉(zhuǎn)地連接到張緊托架 106上，該張緊托架106被固定到搖式連桿38上。這樣，在這個實施 例中，阻力裝置78產(chǎn)生的阻力可被傳遞到踏板18和20。還應(yīng)注意到， 在這個實施例中，皮帶86和88與軸40 —起用于有效地連接左踏板18， 以與右踏板22 —起操作。
圖4示出了橢圓踏步設(shè)備200的另一個實例，該橢圓踏步設(shè)備包 括用于產(chǎn)生橢圓足部運動的搖桿機構(gòu)的第二實施例，其總體標(biāo)記為 202。為了簡化說明，設(shè)備200的與設(shè)備10的元件大體對應(yīng)的那些元 件使用相同的附圖標(biāo)記來表示。設(shè)備200在許多方面與圖1和2中的 設(shè)備10不同。首先，踏板18和20被顯示為固定到一對U形踏板支撐 構(gòu)件204和206上，這對U形踏板支撐構(gòu)件204和206被配置成允許 構(gòu)件204和206分別沿著一對踏桿208和210縱向移動。包括滾子組 件的各種機械方法可用于將踏板18和22支撐在踏桿208和210上， 同時還允許它們沿著踏桿18和22移動。 一對行程連桿212和214樞 轉(zhuǎn)地連接在踏板支撐構(gòu)件204和206與外曲柄臂54和56之間。類似 的， 一對連桿218和220樞轉(zhuǎn)地連接在踏板支撐構(gòu)件204和206與搖 桿構(gòu)件26和28之間。踏桿208和210的一端在樞軸點222和224處 樞轉(zhuǎn)地連接到內(nèi)曲柄臂62和64上，并且優(yōu)選地在總體標(biāo)記為226和 228的另一端處固定到接受器230內(nèi)。為了允許踏桿208和210進(jìn)行受 限角度的轉(zhuǎn)動，接受器230自身可以如所示通過樞軸232樞轉(zhuǎn)地固定 到框架14上。結(jié)果是，接受器230將允許踏桿208和210繞樞軸點232 進(jìn)行轉(zhuǎn)動。在此實施例中，踏桿208和210也能造成以下的效果，即 在內(nèi)曲柄臂62和64在軸46和48上旋轉(zhuǎn)時，搖式連桿36和38能進(jìn) 行角位移。如設(shè)備10那樣，諸如飛輪發(fā)電機組件78的阻力裝置可利 用由皮帶80、 86和8S以及滑輪84、 90、 92、 94和96代表的機械裝 置連接到軸46和48上。這種情況下，由234表示的樞轉(zhuǎn)安裝到一對
支撐構(gòu)件236和238上的一對導(dǎo)輪可起到皮帶張緊器的作用。
圖5A-5D使用搖桿機構(gòu)202的左手側(cè)部分的基本元件以示意性的 形式示出了搖桿機構(gòu)202的操作。這里，內(nèi)曲柄62的旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致踏桿 208在樞軸點222處的端部繞軸46旋轉(zhuǎn)。同時，用戶足部在踏板18 上的運動傳遞到行程連桿214和外曲柄18，該運動將使軸46旋轉(zhuǎn)。踏 板18沿著踏桿208的移動和踏桿208在樞軸點222處的端部的基本上 豎直往復(fù)運動的組合將致使位于搖式連桿36下端上的軸46進(jìn)行受限 的弧形運動。當(dāng)內(nèi)曲柄62處于90度的位置時，如圖5A所示，搖式連 桿36旋轉(zhuǎn)到接近于它的最前方的位置；當(dāng)內(nèi)曲柄62處于360度的位 置時，如圖5B所示，搖式連桿36將被旋轉(zhuǎn)到基本上豎直的位置；當(dāng) 內(nèi)曲柄62處于180度的位置時，如圖3C所示，搖式連桿36將再次旋 轉(zhuǎn)到接近于它的最前方的位置；而當(dāng)內(nèi)曲柄62處于180度的位置時， 如圖3D所示，搖式連桿36將再次基本上豎直。這將導(dǎo)致在搖式連桿 軸46旋轉(zhuǎn)時，踏桿在樞軸點222處的后端將沿著基本上為橢圓形的路 徑移動，結(jié)果踏板18也將沿著實質(zhì)上為橢圓形的路徑移動。應(yīng)理解， 圖5A-D所示的各個元件的尺寸可被改變以調(diào)整踏板22經(jīng)過的橢圓形 軌跡的形狀以及水平和豎直的范圍。此外，與設(shè)備10—樣，內(nèi)曲柄62 與踏板曲柄54之間的角度關(guān)系被顯示為180度，但也可以被改變以進(jìn) 一步改進(jìn)腳踏板18的路徑。
應(yīng)理解，以上對設(shè)備10和200的描寫和敘述代表了用于利用該類 型的搖式連桿36和38產(chǎn)生橢圓形足部運動的機構(gòu)的兩個不同方法的 優(yōu)選實施例。例如，可使用其他組件將搖式連桿型構(gòu)件連接到腳踏板 或腳踏板組件上，例如使用旋轉(zhuǎn)凸輪裝置來代替曲柄臂54、 56、 62和 64。作為另一個實例，優(yōu)選實施例具有位于設(shè)備后部的橢圓產(chǎn)生部分， 如各個附圖所示。然而，將這部分機構(gòu)放到設(shè)備前部的情況也可以合 乎要求。此外，應(yīng)理解諸如"搖式連桿"、"踏桿"、"曲柄臂"和"行 程連桿"等某些術(shù)語已經(jīng)被用于便于理解所描述實施例的構(gòu)造和操作， 并且不傾向于將所描述的部件限制成任何特定的機械元件或機構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種用于提供橢圓足部運動的訓(xùn)練設(shè)備，包括框架，包括在第一端的基本上豎直的支撐結(jié)構(gòu)；第一和第二搖式連桿，每個搖式連桿均在第一端樞轉(zhuǎn)地連接到所述豎直的支撐結(jié)構(gòu)的上部；第一和第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，該第一和第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件分別可旋轉(zhuǎn)地固定到所述第一和第二搖式連桿的第二端；第一和第二踏板組件，每個踏板組件均包括踏板和踏桿；和第一和第二連接組件，用于將所述第一和第二踏板組件的第一端分別連接到所述第一和第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，使得所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)與所述搖式連桿的所述第二端的弧形移動的組合導(dǎo)致所述踏板進(jìn)行大體橢圓的移動。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中每個所述連接組件包括第一 曲柄，該第一曲柄被固定以與所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，并被連接到所 述踏桿，以有效提供所述踏板的所述橢圓移動的豎直分量。
3. 如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述第一曲柄還有效地提供 所述踏板的所述橢圓移動的水平分量。
4. 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述第一曲柄樞轉(zhuǎn)地連接到 所述踏桿的第一端，使得所述第一端和所述踏板進(jìn)行大體橢圓移動。
5. 如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中每個所述連接組件包括第二 曲柄，該第二曲柄被固定以與所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和所述踏板一起旋轉(zhuǎn)，以 有效地使所述搖式連桿的所述第二端進(jìn)行所述弧形移動。
6. 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中每個所述連接組件包括搖桿 構(gòu)件，該搖桿構(gòu)件樞轉(zhuǎn)地連接到所述框架，并連接到所述第二曲柄， 從而有效地使所述搖式連桿的所述第二端進(jìn)行所述弧形移動。
7. 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中在每個所述踏板組件中，所 述踏板被安裝成允許沿著所述踏桿移動，并且每個所述連接組件包括 行程連桿，該行程連桿樞轉(zhuǎn)地連接到所述踏板且樞轉(zhuǎn)地連接到所述第 二曲柄，以有效地使所述踏板在所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)時沿所述踏桿移動。
8. 如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述第一和第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中的每個包括軸，所述第一曲柄固定到所述軸，其中所述軸分別可旋轉(zhuǎn) 地固定到所述第一和第二搖式連桿。
9. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括可操作地連接到所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的阻力機構(gòu)。
10. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，包括安裝到所述豎直的支撐結(jié)構(gòu) 的上部的上軸，且其中所述第一和第二搖式連桿的所述第一端的所述 連接包括將所述第一端樞轉(zhuǎn)地安裝到所述上軸。
11. 如權(quán)利要求IO所述的設(shè)備，包括分別將所述第一和第二旋轉(zhuǎn) 構(gòu)件可操作地連接到所述上軸的第一和第二撓性構(gòu)件，且其中所述上 軸可操作地連接到所述阻力機構(gòu)。
12. 如權(quán)利要求ll所述的設(shè)備，其中每個所述第一和第二旋轉(zhuǎn)構(gòu) 件包括下軸和安裝成與所述下軸一起旋轉(zhuǎn)的下滑輪，且還包括安裝成 與所述上軸一起旋轉(zhuǎn)的一對上滑輪，每個上滑輪都與一個所述下滑輪 相關(guān)聯(lián)，且其中所述第一和第二撓性構(gòu)件與所述上滑輪和下滑輪接合。
13. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，包括將所述上軸連接到所述阻力 機構(gòu)的第三撓性構(gòu)件。
14. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述框架包括位于所述框架 的第二端的搖桿支撐構(gòu)件并包括第一和第二搖桿，該第一和第二搖桿 樞轉(zhuǎn)地固定到所述搖桿支撐構(gòu)件并分別樞轉(zhuǎn)地固定到所述第一和第二踏板組件的第二端。
15. —種用于具有框架和踏板的訓(xùn)練設(shè)備的橢圓移動產(chǎn)生機構(gòu)， 包括搖式連桿，其上端適于樞轉(zhuǎn)地連接到框架的上部； 第一軸，其旋轉(zhuǎn)連接到所述搖式連桿的下端；第一曲柄臂，其第一端被固定以與所述第一軸一起旋轉(zhuǎn)，且第二端適于固定到踏板；和第二曲柄臂，其第一端被固定以與所述第一軸一起旋轉(zhuǎn)，且第二 端適于固定到支撐踏板的踏桿或框架。
16. 如權(quán)利要求15所述的機構(gòu)，其中所述第二曲柄臂在所述第一 軸上被定向成與所述第一曲柄臂成180度角。
17. 如權(quán)利要求15所述的機構(gòu)，其中第二軸適于安裝在框架的所 述上部上，并且所述搖式連桿的所述上端旋轉(zhuǎn)地固定到所述第二軸。
18. 如權(quán)利要求17所述的機構(gòu)，包括被固定成與所述第一軸一起 旋轉(zhuǎn)的第一滑輪、被固定成與所述第二軸一起旋轉(zhuǎn)的第二滑輪和傳動 裝置，該傳動裝置可操作地連接到所述第二軸并適于連接到阻力裝置。
19. 一種用于在訓(xùn)練裝置中產(chǎn)生橢圓足部運動的方法，包括以下 步驟將腳踏板連接到框架，以便于腳踏板進(jìn)行大體水平的運動；提供搖式連桿，該搖式連桿包括位于上端的樞軸連接點，和可旋 轉(zhuǎn)地連接到下端的一對曲柄臂；將所述樞軸連接點樞轉(zhuǎn)地連接到所述框架的上部，以允許所述下 端進(jìn)行大體水平的弧形移動；將所述腳踏板連接到一個所述曲柄臂；將另 一個曲柄臂連接到框架或踏桿；首先大體沿第一水平方向移動所述踏板，使所述曲柄臂旋轉(zhuǎn)，從 而使所述搖式連桿的所述下端沿第一大體水平的弧形方向移動，且也 使所述腳踏板沿第一豎直方向移動，其次大體沿第二水平方向移動所 述踏板，使所述曲柄臂繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，從而使所述搖式連桿的所述下端沿 第二大體水平的弧形方向移動，且也使所述腳踏板沿第二豎直方向移 動，其中所述第一和第二移動步驟導(dǎo)致所述腳踏板進(jìn)行大體橢圓的移 動。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其包括將所述曲柄臂連接到阻力裝置。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于提供橢圓足部運動的訓(xùn)練設(shè)備，其利用一對懸掛在設(shè)備框架上部的搖式連桿，這種懸掛至少允許連桿下部進(jìn)行受限的弧形移動。腳踏板組件連接到位于連桿下部的旋轉(zhuǎn)軸或構(gòu)件上，從而使腳踏板能響應(yīng)于踏板上的用戶腳步運動而沿著大體橢圓的路徑移動。
文檔編號A63B21/22GK101347668SQ200810088540
公開日2009年1月21日 申請日期2008年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者E·懷特, J·M·羅古斯, Z·魯 申請人:布倫斯維克公司