專利名稱：健身器械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種健身器械，更具體而言，涉及一種通過同時鍛煉不同肌肉群來提 供全身鍛煉一包括使用者的下身和上身一的健身器械，該健身器械考慮到了動力學(xué)平 衡和幾何平衡等方面。本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供一種健身器械，其允許以安全和持續(xù)的方式同時鍛 煉下身和上身。健身設(shè)計概念取自行走的協(xié)調(diào)性——其中腿和臀部的運(yùn)動是自然地定 相(phased)和成比例(proportioned)的，導(dǎo)致了具有持續(xù)平衡的全流暢運(yùn)動(fluid movement)。本發(fā)明的裝置還說明了用于實(shí)現(xiàn)使用者不同的健康目標(biāo)的各種健身配置選項。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代對于定期身體鍛煉的重要性的意識已經(jīng)推動了健身行業(yè)的穩(wěn)步增長。考慮到 現(xiàn)代生活方式的壓力，所有年齡群的人都關(guān)心達(dá)到合理健康水平所要求的時間量，因此，突 顯出對提供允許在最短時間內(nèi)獲得最大身體鍛煉量的鍛煉程序、器械和附件的需要。對效 率的這一關(guān)注導(dǎo)致了多特征健身器材的發(fā)展，所述多特征健身器材現(xiàn)常見于保健俱樂部、 體操房和家庭等。合適的人體工程學(xué)和穩(wěn)定性考慮已經(jīng)在過去幾年中穩(wěn)定發(fā)展。但是，目前在市場 上見到的許多健身器械仍不能解決這樣的問題，例如在整個鍛煉流程(workout routine) 中對使用者身體充分、持續(xù)的支撐，并且在一些情況中，由于猛拉(jerking)、使用者運(yùn)動的 間歇性(spasmodic nature)以及在一些身體關(guān)節(jié)上的過度壓力能夠?qū)е率軅?。針對這些方 面合適的考慮對下面的使用者尤其重要年長者、孕婦、帶有一些整形外科(orthopaedic) 狀況的人以及身體狀況不佳的人等等。在被稱作“雙重作用(dual action)”或“全身”健身器械中，從人體工程學(xué)和舒適 度方面來說，運(yùn)動的協(xié)調(diào)化的概念是重要的。在沒有充分考慮不同身體部分運(yùn)動之間相互 作用的情況下，使用者會感覺所得到的健身是不協(xié)調(diào)和不愉快的。更糟糕的是，在試圖通過 器械本身彌補(bǔ)不充足或不持續(xù)的支撐時，使用者通常被迫使其他肌肉群緊張以維持他或她 的平衡，這就產(chǎn)生了額外的不必要的肌肉作用力，而該肌肉作用力是不期望的并且可能會 對使用者有害。該問題對于無經(jīng)驗(yàn)的使用者尤其嚴(yán)重，這些無經(jīng)驗(yàn)的使用者傾向于把在健 身期間的任何不舒適都?xì)w因于他們差的身體素質(zhì)，這可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的受傷?，F(xiàn)有技術(shù)中的許多雙重作用健身器材帶給使用者的運(yùn)動犧牲了舒適、效率、以及 一定程度的環(huán)境安全性。為了克服這些局限，本發(fā)明提供一種健身器械，其圍繞動力學(xué)平衡 和幾何平衡的概念來設(shè)計，減輕了上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的健身器械包括剛性框架，該框架支撐使用者和各種器械構(gòu)件。使用 者坐在座椅上，該座椅具有被固定到器械的剛性支撐框架的座位、傾斜的靠背、和靠頭。使 用者的軀干位于靠近器械支撐框架一端的區(qū)域。使用者的腳靠著位于器械支撐框架相對端的踏板。器械的主要的機(jī)械及電子系統(tǒng)位于靠近使用者雙腳的腳踏板前方，該系統(tǒng)在一被 遮蓋的箱內(nèi)，該箱被固定到器械的支撐框架。在健身過程期間，使用者雙腿的下部采用一個近似水平的方向，并且使用者的雙 腳接觸一對大約和雙腿垂直的踏板。這些踏板被放在包含所述機(jī)械及電子系統(tǒng)的箱的兩 側(cè)。踏板的運(yùn)動驅(qū)動箱內(nèi)一些元件的運(yùn)動。由使用者踏板運(yùn)動產(chǎn)生的施加到器械的機(jī)械能 的一部分被用于進(jìn)行驅(qū)動座椅靠背的轉(zhuǎn)動運(yùn)動，同時機(jī)械能的另一部分被用于為器械內(nèi)的 各種電氣系統(tǒng)提供能量，并保持電池的電量。通過下文詳細(xì)的描述，當(dāng)結(jié)合附圖時，本發(fā)明的其他方面、優(yōu)勢和新穎性特征將會 變得更清楚。對附圖的參考形成說明書的必不可少的一部分，并且相同的數(shù)字在所示的幾 幅附圖中指示了相應(yīng)的部件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，使用本發(fā)明具有一些優(yōu)勢。其允許使用者在更少的時間全身地、 低沖擊地健身，并且由于在運(yùn)動的所有階段提供了堅實(shí)和持續(xù)的支撐而帶有增強(qiáng)的安全 性。器械給予的持續(xù)平衡減小了壓力，并允許使用者集中到鍛煉上而不是花時間掌控平衡。 負(fù)荷的可調(diào)節(jié)性考慮到了從身體狀況不佳的初學(xué)者到優(yōu)秀的、表現(xiàn)較好的使用者的所有水 平。該器械允許使用者進(jìn)行腿、背、肩、斜肌和腹部肌肉群的有氧鍛煉，并且可選地進(jìn)行手臂 的有氧鍛煉。


圖1是根據(jù)本發(fā)明健身器械的一個實(shí)施方案的右前立體圖，其中機(jī)械及電子系統(tǒng) 箱的內(nèi)容物被遮蓋。圖2是根據(jù)本發(fā)明健身器械的一個實(shí)施方案的左視圖，其中機(jī)械及電子系統(tǒng)箱未 被遮蓋。圖3是根據(jù)本發(fā)明健身器械的一個實(shí)施方案的右視圖，其中機(jī)械及電子系統(tǒng)箱未 被遮蓋。圖4是根據(jù)本發(fā)明健身器械的右前立體圖，其中機(jī)械及電子系統(tǒng)箱未被遮蓋，并 且裝置控制臺被移除。圖如示出圖4中背部樞轉(zhuǎn)軸的細(xì)節(jié)。圖4b示出圖4中臂踏板樞轉(zhuǎn)支撐物的細(xì)節(jié)。圖5是根據(jù)本發(fā)明健身器械的右后立體圖，其中機(jī)械及電子系統(tǒng)箱未被遮蓋，并 且裝置控制臺被移除。圖示出圖5中推進(jìn)條連接的細(xì)節(jié)。圖6是根據(jù)本發(fā)明健身器械的底視圖。圖7a_c示出根據(jù)本發(fā)明健身器械的腹部和斜肌測量測試結(jié)果，其中使用者在鍛 煉期間未使用手臂。圖示出根據(jù)本發(fā)明健身器械的腹部和斜肌測量測試結(jié)果，其中使用者在鍛 煉期間使用手臂。圖9a_c示出根據(jù)本發(fā)明健身器械的另一個實(shí)施方案。圖10示出依照本發(fā)明一個實(shí)施方案的裝置控制臺。圖lla-b分別示出依照本發(fā)明一個實(shí)施方案的右控制面板和左控制面板。具體實(shí)施方案現(xiàn)參考附圖描述本發(fā)明。這些附圖是說明性的，而非限制性的，并且被包含在此處 用來幫助解釋本發(fā)明。為了空間參照的目的，現(xiàn)關(guān)于器械的縱向軸線建立對該器械前面部分和后面部分 的定義。此處，器械的前面部分被定義為離機(jī)械及電子系統(tǒng)箱(1)最近的那部分。此處，器 械的后面部分被定義為最靠近使用者座椅的那部分。剛性框架( ——其支撐使用者和各種器械構(gòu)件——能夠呈現(xiàn)各種形狀。在圖1 中說明的實(shí)施例中，剛性框架(2)具有單拱梁形狀，所述拱梁的兩個末端被剛性地連接到 大致矩形的平板(3、4)，所述平板將載重分配到地面，并確保側(cè)向穩(wěn)定性。從上面觀察，所述 支撐框架的形狀相當(dāng)于字母“I”的形狀。也可以設(shè)想所述剛性支撐框架的其他實(shí)施方案。 無論如何，在先描述的形狀和配置的被圖解說明的實(shí)施方案是非限制性的實(shí)施例。剛性支撐框架(2)的后面部分以使用者的座椅為特征，使用者面向包含機(jī)械及電 子系統(tǒng)的箱(1)而坐。所示箱(1)不寬于剛性支撐框架(2)本身，并剛性地附連到剛性框 架( 上。箱(1)可以具有不同寬度，只要其重量相對于所述支撐框架以這樣的方式被分 配，使得所述箱幫助穩(wěn)定該器械。使用者座椅具有分立的三個元件座椅座(5)、座椅靠背(6)和座椅靠頭(7)。座 椅座( 被附連到剛性支撐框架( 。座椅靠背(6)由斜梁(slanted beam) (8)支撐，該斜 梁(8)被剛性地附連到支撐框架O)。座椅靠頭(7)被附連到座椅靠背(6)頂部框架。兩個側(cè)面框架條(lateral frame bar) (9、10)定位在座椅靠背(6)的右邊緣和左 邊緣。兩個推進(jìn)條(pusher bar) (11,12)的上端樞轉(zhuǎn)地附連到側(cè)面框架條(9、10)的上端。 推進(jìn)條(11、12)的下端樞轉(zhuǎn)地附連到推進(jìn)杠桿(pusher lever) (13、14)的上端。推進(jìn)杠桿 (13,14)在靠近支撐框架( 后端的區(qū)域樞轉(zhuǎn)地附連到剛性支撐框架O)的右側(cè)和左側(cè)。兩個拉出條(pullerbar) (15,16)沿著支撐框架(2)的長度被放置在支撐框架(2) 的右側(cè)和左側(cè)。兩個拉出條(15、16)的每一個以在其后端的后拉出支架(puller bracket) (17、18)和在其前端的前拉出支架(19、20)為特征。后拉出支架(17、18)的上端樞轉(zhuǎn)附連 到定位于推進(jìn)杠桿(13、14)中央?yún)^(qū)的一點(diǎn)。前拉出支架(19、20)的上端被樞轉(zhuǎn)地附連到鉸接的活塞桿(pistonrod)和曲軸 (crankshaft)布置，該布置最終地移動了內(nèi)臂(internalarm) (21,22) 0 一對獨(dú)立的右底軸 和左底軸(23、24)將內(nèi)臂01、22)的下端連接到外臂05、26)的下端?；谶@種配置，內(nèi) 臂(21,22)與外臂(externalarm) (25,26)按照一致/諧同運(yùn)動的方式一起旋轉(zhuǎn)。只要腳 踏板的運(yùn)動能夠與此處描述的靠背運(yùn)動同步，也可考慮其他配置。兩個外臂(25、26)均在其上端被樞轉(zhuǎn)連接到踏板軸(pedal shaft) (27、28)。每個 踏板軸(27、28)包含踏板(四、30)的基干(basestem)，形成可伸縮布置，該布置允許通過帶 動兩踏板接近或遠(yuǎn)離使用者身體來對踏板(四、30)進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，踏板表面可以被豎直 地滑動到一些調(diào)節(jié)位置，以定位所述踏板接近或遠(yuǎn)離地面。在機(jī)械及電子系統(tǒng)箱(1)的任一側(cè)面設(shè)有兩個引導(dǎo)臂(guidearm) (31,32) 0弓丨導(dǎo) 臂(31、32)以在其上端和下端成角度的部分為特征，兩個成角度的部分都朝向健身器械的 前端。每個引導(dǎo)臂(31、32)的上端被樞轉(zhuǎn)地附連到踏板軸07J8)的后端，并且每個引導(dǎo)臂(31、32)的下端被樞轉(zhuǎn)地附連到支撐條(support bar) (33)，該支撐條被附連到健身器 械前部下端。裝置控制臺(34)定位在機(jī)械及電子系統(tǒng)箱(1)的面向使用者身體的一側(cè)。出于 說明本發(fā)明各種機(jī)械構(gòu)件的目的，裝置控制臺(34)沒有在圖4和圖5中示出。兩個對稱 的側(cè)手柄(side handle) (35,36)定位在座椅座位(5)的右邊和左邊，并且被附連到器械 的剛性支撐框架O)。側(cè)手柄(35、36)的上部以對健身器械各種功能的一系列控制器為特 征。側(cè)手柄(35、36)的下部被定位以為使用者提供堅實(shí)、方便的支撐，并且在鍛煉流程期間 能夠被使用者的手握住。使用者可以選擇握住位于座椅靠頭(7)右面和左面的靠頭手柄 (headresthandle) (37,38).靠頭手柄(37、38)被樞轉(zhuǎn)地附連到座椅靠頭(7)的兩側(cè)，并能 夠向后擺動，以避免在進(jìn)入或離開器械時阻礙使用者的運(yùn)動。附解說明了在背部位置 的靠頭手柄(37、38)。一旦使用者就坐并位于器械內(nèi)，靠頭手柄(37、38)能夠被擺到使用者 頭部任一側(cè)的方便位置(未示出)，所以在鍛煉期間，使用者可以選擇用他或她的手握住手 柄(37、38)來支撐。為了以舒適和安全的方式容納不同身體大小的使用者，根據(jù)本發(fā)明的器械提供三 種不同的幾何調(diào)節(jié)。座椅靠頭(7)和座椅靠背(6)的頂部邊緣之間的距離可以通過將座椅 靠頭(7)滑動到期望的位置來調(diào)節(jié)。踏板(四、30)能夠被豎直地滑動到一些調(diào)節(jié)位置，從 而將所述踏板定位在靠近或遠(yuǎn)離地面的位置。最后，踏板(四、30)能夠被帶動靠近或遠(yuǎn)離 使用者身體。合適地調(diào)節(jié)靠頭(7)是重要的，這是因?yàn)?，為了避免脖子肌肉不必要的扭傷，使?者被建議在健身時將他的/她的頭靠在靠頭(7)上。當(dāng)使用者位于器械的座椅中，腳放在踏板(四、30)上，并推動一個踏板朝向器械 前端時，另一個踏板朝著使用者身體向后運(yùn)動。這個運(yùn)動由該器械的機(jī)械結(jié)構(gòu)支配，踏板 (29,30)以平面、往復(fù)的動作運(yùn)動。踏板的運(yùn)動類似于標(biāo)準(zhǔn)蹬腿器械，除了踏板以往復(fù)方式 (reciprocal pattern) : ]白勺 實(shí)。踏板O9、30)的運(yùn)動設(shè)置了處于運(yùn)轉(zhuǎn)中的一系列其他元件。為了簡化，現(xiàn)描述器 械右側(cè)的元件的運(yùn)動，這里指出器械左側(cè)的等價元件執(zhí)行完全相同的運(yùn)動，僅在其循環(huán)運(yùn) 動中有180°相位差當(dāng)右踏板09)朝向器械的前端向前運(yùn)動時，其推進(jìn)踏板軸(XT)向 前。踏板軸(XT)轉(zhuǎn)而推進(jìn)外臂05)的上端向前，使得外臂05)圍繞右底軸03)樞轉(zhuǎn)，并 將前拉出支架(19)向前拉。這導(dǎo)致拉出條(1 向前運(yùn)動，并通過后拉出支架(17)的前向 位移將前向運(yùn)動施加到推進(jìn)杠桿(1 。推進(jìn)杠桿(13)的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動使推進(jìn)條(11)向上位 移，推進(jìn)條(11)轉(zhuǎn)而升起側(cè)面框架條(9)的上端。當(dāng)右踏板09)朝向使用者身體向后運(yùn)動時，被描述的施加到所有其他右側(cè)元件 的運(yùn)動完全相同，僅方向顛倒。因此，踏板( ，30)的往復(fù)運(yùn)動最終導(dǎo)致側(cè)面框架條(9，10) 的上端的上下交替運(yùn)動，這轉(zhuǎn)而又導(dǎo)致座椅靠背(6)的轉(zhuǎn)動。所述運(yùn)動的范圍和速度由踏 板09，30)的運(yùn)動支配，在下文中將詳細(xì)描述所述支配的方式。現(xiàn)在描述座椅靠背(6)的支撐結(jié)構(gòu)。座椅靠背(6)的軟墊表面是與使用者背部接 觸的那部分，其以稍微凹陷的形狀為特征，該形狀被設(shè)計為有助于在鍛煉期間使用者軀干 的穩(wěn)定性。座椅靠背(6)的邊緣由側(cè)面框架條(9，10)、上靠背框架(backrest frame) (39) 和下靠背框架(40)構(gòu)成。下靠背框架00)以稍微凹陷的形狀為特征，并且被剛性地附連到斜梁(8)的下部。側(cè)面框架條(9，10)的下端分別以樞轉(zhuǎn)連接被附連到下靠背框架GO) 的右端和左端。上靠背框架(39)也以稍微凹陷的形狀為特征，并且分別以樞轉(zhuǎn)連接被附連 到側(cè)面框架條(9，10)的上端。然而，上靠背框架(39)沒有剛性地附連到該器械的支撐結(jié) 構(gòu)其后面的、凸起形表面靠在由斜梁(8)的上部和一對支撐翼板(support tab) (41,42) 組成的平頂部表面，支撐翼板(41，42) —右一左地位于斜梁(8)上端附近。這個布置導(dǎo)致座椅靠背(6)的右上角和左上角與踏板09，30)運(yùn)動同相升起和降 落。當(dāng)右踏板09)向前運(yùn)動并且左踏板(30)向后運(yùn)動時，座椅靠背(6)的右上角升起并 且座椅靠背(6)的左上角降落。當(dāng)踏板運(yùn)動反向時，座椅靠背的運(yùn)動也反向。座椅靠背(6) 的底部拐角從不運(yùn)動，其一直用作側(cè)面框架條(9，10)的運(yùn)動的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)。這樣導(dǎo)致座椅靠背 (6)的頂部邊緣的轉(zhuǎn)動運(yùn)動，而底部邊緣仍保持靜止。座椅靠背(6)的頂部邊緣被持續(xù)支 撐，其上靠背框架(39)靠著由斜梁(8)上部和右支撐翼板和左支撐翼板(41，42)提供的平 面而轉(zhuǎn)動。座椅靠頭(7)被附連到座椅靠背(6)頂部框架并和其一起轉(zhuǎn)動。同樣的事也發(fā) 生在位于座椅靠頭(7)右面和左面的靠頭手柄(37，38)。除了驅(qū)動座椅靠背(6)的轉(zhuǎn)動之外，踏板O9，30)的運(yùn)動也驅(qū)動包含在機(jī)械及電 子系統(tǒng)箱(1)內(nèi)的一系列元件的運(yùn)動。如上所述，踏板( ，30)的運(yùn)動驅(qū)動踏板軸(27，28) 的運(yùn)動，踏板軸(27，28)轉(zhuǎn)而又驅(qū)動外臂05二6)的運(yùn)動。右外臂0 被剛性地連接到右 底軸(23)，右底軸03)轉(zhuǎn)而被剛性地附連到右側(cè)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)臂(rotatingarm) 01)。為了與 對稱配置保持一致，左外臂06)被剛性地連接到左底軸(M)，左底軸04)轉(zhuǎn)而被剛性地附 連到左側(cè)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)臂0幻。盡管他們的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動相互獨(dú)立，右側(cè)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)臂和左側(cè) 內(nèi)部旋轉(zhuǎn)臂02)都被連接到主軸心(primary hub) 03)。主軸心03)以兩個外部鏈輪齒 圈(sprocket ring) (44,45)為特征，所述鏈輪齒圈的旋轉(zhuǎn)通過連接到右側(cè)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)臂和左 側(cè)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)臂(21,2 上端的鏈條驅(qū)動。外部鏈輪齒圈04，45)的旋轉(zhuǎn)僅在一個方向(例 如順時針)被傳送到主軸心(43)，并且無論何時兩個鏈輪齒圈04，45)的任一個以相反的 方向旋轉(zhuǎn)(在該實(shí)施例中為逆時針)，則其從主軸心G3)上分離，空轉(zhuǎn)，直到其恢復(fù)初始方 向(在該實(shí)施例中為順時針)的旋轉(zhuǎn)。鏈輪齒圈(44，妨)和主軸心之間的聯(lián)接類似 于棘輪扳手一一其僅在一個方向施加轉(zhuǎn)矩且一旦旋轉(zhuǎn)方向被反轉(zhuǎn)就發(fā)生分離。前文中描述的布置決定到主軸心的牽引的單向施加，在本發(fā)明中，主軸心 (43)在兩個踏板( ，30)的往復(fù)運(yùn)動過程中被兩個踏板的每一個的運(yùn)動交替驅(qū)動。牽引的 單向施加意味著當(dāng)所討論的踏板向前運(yùn)動，遠(yuǎn)離使用者身體時，主軸心^幻僅通過右踏板 的運(yùn)動或左踏板的運(yùn)動之一而旋轉(zhuǎn)。當(dāng)任一個踏板朝使用者身體運(yùn)動時，其對應(yīng)的鏈輪齒 圈空轉(zhuǎn)。當(dāng)一只腳推動一個踏板時，使用者不需要主動地拉動另一踏板朝向他的/她的身 體。主軸心被連接到最終驅(qū)動發(fā)電機(jī)G6)的一排滑輪(pulley)和帶(belt)，發(fā) 電機(jī)G6)被連線到電池07)。發(fā)電機(jī)06)將主軸心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)械能的一部分轉(zhuǎn) 換成電能，該電能被存儲在電池G7)中。使用者腿的運(yùn)動僅一部分被機(jī)械傳輸?shù)阶慰勘?6)，以使座椅靠背轉(zhuǎn)動。使用者 肌肉作用力的平衡被轉(zhuǎn)換成電能，該電能通過已知方式存儲在電池G7)中。座椅靠背(6)的轉(zhuǎn)動被踏板09，30)的運(yùn)動所機(jī)械驅(qū)動，但是由使用者施加到踏 板上的機(jī)械能僅小部分實(shí)際被用于轉(zhuǎn)動靠背(6)。剩余部分被發(fā)電機(jī)06)轉(zhuǎn)換成電能。即使器械的電力系統(tǒng)不工作，靠背的轉(zhuǎn)動仍會以上文描述的相同的方式繼續(xù)，給定所述機(jī)械 連接?？紤]到靠背轉(zhuǎn)動對于防止對使用者背部下方的損害的重要性，則其獨(dú)立于電力系統(tǒng) 是有利的。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，使用者能夠調(diào)節(jié)腿運(yùn)動范圍和座椅靠背(6)轉(zhuǎn)動范 圍之間的比例。對于踏板每英寸的位移，座椅靠背的實(shí)際轉(zhuǎn)動量根據(jù)使用者的設(shè)置而被調(diào) 節(jié)。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中有三種設(shè)置。為該實(shí)施方案的每個設(shè)置進(jìn)行肌肉收縮程度 的測試，該測試將在下文中進(jìn)一步描述。在另一個實(shí)施方案中，有五項設(shè)置，其導(dǎo)致轉(zhuǎn)動范 圍成為靠背轉(zhuǎn)動最大范圍的20^^40%,60^^80%和100%。所述最大范圍被設(shè)置在安全 公差內(nèi)。無論用戶所選擇的比例設(shè)置為何，右踏板09)的往復(fù)運(yùn)動被右側(cè)面框架條(9)追 蹤(track)，并且左踏板(30)的運(yùn)動被左側(cè)面框架條(10)追蹤。本發(fā)明的另一個特征是 持續(xù)追蹤結(jié)果如果使用者決定縮短踏板運(yùn)動，使得踏板行程更淺，則產(chǎn)生的靠背轉(zhuǎn)動范圍 也更小。另外，如果使用者踩踏變快，則靠背轉(zhuǎn)動更快。這根據(jù)使用者選擇踏板運(yùn)動應(yīng)有多 深。對于同一給定使用者的設(shè)置，踏板運(yùn)動越深，靠背轉(zhuǎn)動范圍越大。踏板運(yùn)動的范圍和速 度與座椅靠背相稱的轉(zhuǎn)動運(yùn)動協(xié)調(diào)，這在整個健身期間給使用者帶來自然的平衡感覺。本發(fā)明的另一方面是需要協(xié)調(diào)不同使用者的踩踏模式和發(fā)電機(jī)的輸入特征。不同 使用者在踩踏時使用不同的速度和力度，其轉(zhuǎn)換成施加到發(fā)電機(jī)的不同的旋轉(zhuǎn)力或轉(zhuǎn)矩方 案(regime)。為了使這種機(jī)械輸入范圍適合發(fā)電機(jī)的輸入要求，踏板運(yùn)動的速度和轉(zhuǎn)矩必 須相應(yīng)地提高(stepped up)或降低(stepped down) 0機(jī)械輸入的標(biāo)準(zhǔn)化通過一已知的減 速驅(qū)動系統(tǒng)(reduction drive train)執(zhí)行。當(dāng)使用者為健身程序撥入(dial in)期望的 每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)時，該器械的電子系統(tǒng)計算必要的發(fā)電機(jī)阻力并持續(xù)調(diào)節(jié)以便保持以每 分鐘轉(zhuǎn)數(shù)計的踏板速度盡可能穩(wěn)定，而不管使用者輸入作用力的可能的變化。如果使用者 減小踏板運(yùn)動的速度或力，發(fā)電機(jī)減少對踏板運(yùn)動的器械阻力。如果使用者增大踏板運(yùn)動 的速度或力，發(fā)電機(jī)增加對踏板運(yùn)動的器械阻力。對踏板運(yùn)動的器械阻力的調(diào)節(jié)在下文中被稱作“負(fù)荷(load) ”，其本質(zhì)是機(jī)電的。 基于使用者要求的速度的設(shè)置，器械的電子系統(tǒng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)G6)電路中物理存在的整個 電阻。一組電阻器被用于控制能夠在發(fā)電機(jī)電路中產(chǎn)生的電流量。根據(jù)楞次原理，這被使 用者感知為踩踏所要克服的物理慣性量。使用者踩踏產(chǎn)生的電量通常足以為器械的電能消耗元件提供能量，所述元件包括 功率控制器電路、電阻庫(resistive bank)、電池和其他用于信息顯示的電子元件。這使 得根據(jù)本發(fā)明的器械自給自足，消除了對外部電源的需要。在一個實(shí)施方案中，如果由于器 械長期不使用導(dǎo)致電池電量低或沒有電量，可將電力系統(tǒng)連接到電源以運(yùn)行電子元件。發(fā) 電機(jī)G6)的輸出被用于為器械的自帶系統(tǒng)提供能量，并且任何額外的能量能被用于對電 池G7)充電。如果產(chǎn)生的電能變得很高，則隨后電子元件調(diào)節(jié)流到電池的電能，以保護(hù)其 免受損壞。為了調(diào)查本發(fā)明提供有氧腹部鍛煉的能力，并評價腹部收縮的程度，在器械上執(zhí) 行一系列實(shí)驗(yàn)室測試。該測試提供器械設(shè)置和有氧肌肉運(yùn)動量之間關(guān)系的客觀度量，有氧 肌肉運(yùn)動量可由腹部肌肉收縮水平推論出。該測試涉及使用肌電圖法(EMG)，該技術(shù)用于評價和記錄在舒張和收縮中的肌肉的生理特性。EMG使用一種被稱作肌電圖儀(electromyograph)的設(shè)備來執(zhí)行，以產(chǎn)生被稱 作肌電圖的記錄。肌電圖儀檢測當(dāng)肌肉細(xì)胞在收縮以及在舒張時產(chǎn)生的電勢。電源是大約為-70mV的肌肉膜電勢。依賴于觀察中的肌肉，測量的EMG電勢在小 于50μν和上至20-30mV之間的范圍。依賴于肌肉的尺寸(眼部肌肉對臀部肌肉)、之前軸 突損壞和其他因素，肌肉單元動作(firing)典型的重復(fù)率是約7-20Hz。該測試使用健康成年男性對象來執(zhí)行，所述成年男性在本發(fā)明的器械中健身，同 時其腹部肌肉收縮被肌電圖儀監(jiān)測。肌肉收縮在1-2分鐘時期內(nèi)以0、5、10、15和20的阻 力設(shè)置被測量，測試對象的手放在兩個對稱的側(cè)手柄(35，36)上以及以推進(jìn)方式將測試對 象的手放在靠頭手柄(37，38)上?；诒景l(fā)明一個實(shí)施方案的三種器械設(shè)置中的一種，結(jié) 果分別在圖7a_c和圖8a-c中列出。如所看到的，在鍛煉期間，使用者的上腹和斜肌收縮。當(dāng)使用者將手放在靠頭手柄 (37,38)上，并推進(jìn)相應(yīng)的手柄朝向相對膝蓋時，收縮的程度明顯較高。在中下腹部相對小 程度的收縮顯示使用者骨盆傾斜處在正確位置，因此最小化對背部下方和臀部損傷的可能 性。在另一系列測試中，相同的使用者在阻力水平15，器械設(shè)置3、將手放在靠頭手柄 (37，38)上，在器械上進(jìn)行15分鐘時長的鍛煉。對于該延長的時長，使用者能夠維持這種類 型的腹部鍛煉的唯一方法是腹部肌肉是否有氧。換句話說，使用者經(jīng)歷腿、背、肩、斜肌和腹 部肌肉群，連同其他肌肉群的有氧鍛煉。本發(fā)明的另一個實(shí)施方案(100)在圖9a_c中示出。該實(shí)施方案包括柔性的、有彈 性的和細(xì)長的手柄組件(137，138)，其在壓力下彎曲，以允許使用者擴(kuò)大他的/她的運(yùn)動范 圍。額外的運(yùn)動范圍允許使用者上腹和斜肌在鍛煉期間進(jìn)一步收縮。柔性、有彈性和細(xì)長 手柄組件(137，138)優(yōu)選地由尼龍組成，盡管可以使用其他有著類似特性的材料。圖9a-c 也示出另一個沒有斜梁(8)和支撐翼板01，42)的座椅配置和另一個裝置控制臺(34)和 側(cè)手柄配置。如上文公開的，座椅靠背(6)的轉(zhuǎn)動減小了背部下方損傷的風(fēng)險。在本發(fā)明的一 個實(shí)施方案中，使用者能夠選擇的最小設(shè)置是最大轉(zhuǎn)動范圍的20%。無論使用者何時進(jìn)入 或離開器械，靠背(6)必須位于中央并且被鎖定，以便保證清晰的路徑和合適的支撐。在一 個實(shí)施方案中，該器械以其啟動/關(guān)閉開關(guān)(Start/Mop switch)中固有延遲為特征。當(dāng) 使用者進(jìn)入器械、就位并激活啟動開關(guān)時，靠背的轉(zhuǎn)動從零逐漸增加到使用者選擇的設(shè)置。 一旦關(guān)閉開關(guān)被激活，靠背轉(zhuǎn)動逐漸減少，直到其完全停下。在另一個實(shí)施方案中，靠背轉(zhuǎn) 動的范圍能夠被電編程進(jìn)健身程序，其中在帶有靠背轉(zhuǎn)動的周期之間插入不帶有靠背轉(zhuǎn)動 的周期。其他的附件可以與本發(fā)明的器械一同使用——例如，被使用者的手抓住的橡膠 帶、鏈或條——以增強(qiáng)鍛煉。為了進(jìn)一步增加鍛煉程度，手附件的目的是增加使用者上體運(yùn) 動，同時保持骨盆傾斜位置。電子系統(tǒng)能夠?yàn)橐粋€或多個娛樂和信息顯示設(shè)備和控制器——例如DVD或其他視 頻設(shè)備、LCD或其他顯示屏、音頻設(shè)備——提供能量。這些設(shè)備可以位于裝置控制臺(34) 上，其在鍛煉期間位于使用者視線范圍內(nèi)。除了顯示屏，裝置控制臺(34)的面板傳達(dá)健身 監(jiān)測信息，例如心血管情況，健身時間等等。一個或多個緊湊型擴(kuò)音器可以選擇性地結(jié)合在座椅靠頭(7)的任一側(cè)，以增強(qiáng)用戶鍛煉體驗(yàn)。參考圖10，示出依照本發(fā)明一個實(shí)施方案的裝置控制臺(34)。裝置控制臺(34)包 括頂排指示器(305)，其用于顯示器械所處的當(dāng)前模式；中央按鈕(310)，其被用于打開和 關(guān)閉器械?？蛇x擇地，中央按鈕(310)具有沿其周界的光環(huán)，該光環(huán)作為指示器。裝置控制 臺(34)也包括左側(cè)頂部LED顯示(315)，其以卡路里和卡路里每分鐘來交替顯示數(shù)據(jù)；左 側(cè)中間LED顯示(320)，其當(dāng)使用者握住側(cè)手柄(35，36) —段給定時間——例如15秒—— 時，顯示使用者的心率；左側(cè)底部LED顯示(325)，其顯示在鍛煉程序期間的METS(任務(wù)的 代謝當(dāng)量)值；右側(cè)頂部LED顯示(330)，其顯示在整個鍛煉時間和分段時間之間交替的 鍛煉期間的數(shù)據(jù)；右側(cè)中間LED顯示(335，340)，其顯示背部位置(1到幻和阻力水平(1 到20)；右側(cè)底部LED顯示(345)，其顯示由使用者在鍛煉過程中產(chǎn)生的生成功率(瞬時瓦 特)。裝置控制臺(34)還包括電池測量計(350)，其顯示當(dāng)前電池電量，為使用者提供何時 必須通過使用墻壁充電器或如上文所描述地操作腳踏板來對電池充電的視覺指示。現(xiàn)參考圖11a，示出依照本發(fā)明一實(shí)施方案的右控制板(135)。右控制板(135)包 括多個開關(guān)或按鈕，其允許使用者控制鍛煉的各個方面。設(shè)置按鈕(180)允許使用者在可 以在器械上運(yùn)行的設(shè)置屏幕、進(jìn)度屏幕和任何娛樂模式之間交替。當(dāng)按下助力(boost)按 鈕(181)時，則根據(jù)當(dāng)前阻力水平，增加兩到三倍阻力水平。再次按下助力按鈕(181)，會 減小阻力水平回到之前的阻力水平?？蛇x擇地，當(dāng)助力按鈕(181)被按下時，則指示器LED 在裝置控制臺(34)上被點(diǎn)亮。當(dāng)結(jié)果按鈕(182)被按下時，則顯示一屏幕，該屏幕提供鍛 煉結(jié)果的整體視圖。當(dāng)緩和(cool down)按鈕(183)被按下時，則器械處在“緩和模式”， 該模式在一時間段——例如兩分鐘——內(nèi)逐漸減小阻力水平，緊跟著器械關(guān)閉。強(qiáng)度按鈕 (184，185)被用于調(diào)節(jié)阻力水平。背部動作按鈕(186，187)被用于調(diào)節(jié)背部動作水平。導(dǎo) 航按鈕(188)被用于導(dǎo)航和選擇在LCD或其他顯示屏上的選項。暫停按鈕(189)被用于暫 停鍛煉，并且如果按下按鈕一預(yù)設(shè)時間長度，則可選擇地取消該鍛煉?，F(xiàn)參考圖11b，示出依照本發(fā)明一實(shí)施方案的左控制板(136)。左控制板(136)包 括多個開關(guān)或按鈕，其允許使用者控制器械的娛樂系統(tǒng)。當(dāng)DVD按鈕(190)被按下時，使得 器械的DVD播放器工作。當(dāng)TV按鈕(191)被按下時，轉(zhuǎn)換IXD顯示或其他顯示模式到TV模 式。然而，RF天線、線纜或其他饋入(feed)通常被要求用于該特征。當(dāng)收音機(jī)按鈕(192) 被按下時，轉(zhuǎn)換娛樂系統(tǒng)到FM廣播。當(dāng)音樂/MP按鈕(193)被按下時，轉(zhuǎn)換娛樂系統(tǒng)，播放 通過控制臺上的AUX音樂端口連接到該器械的外部音樂源。當(dāng)媒體關(guān)閉按鈕(194)被按下 時，關(guān)閉該器械的娛樂系統(tǒng)。當(dāng)畫中畫(P in P)按鈕(195)被按下時，在LCD顯示或其他顯 示上的娛樂模式窗口內(nèi)顯示鍛煉進(jìn)度窗口。播放/暫停和停止按鈕(196，197)被用于娛樂 系統(tǒng)中各自的功能。圓形按鈕(198)被用于播放之前或之后的歌或頻道，并控制音量。屏 幕開啟/關(guān)閉按鈕(199)被用于關(guān)閉LCD顯示或其他顯示上的娛樂屏幕?？偨Y(jié)通過使用本發(fā)明而獲得的許多優(yōu)勢與靠背(6)的轉(zhuǎn)動相關(guān)。靠背的轉(zhuǎn)動與腿的運(yùn) 動同相，迫使身體進(jìn)入更舒適和對于可能的損傷更為安全的姿勢。使用者的脊柱在鍛煉期 間被持續(xù)支撐。該器械為使用者的各個肌肉群——包括腿、背、肩、斜肌和腹部肌肉——提供有氧 鍛煉。
座椅靠背(6)的稍微凹陷的形狀幫助將使用者的身體穩(wěn)定在骨盆傾斜位置，在鍛 煉運(yùn)動期間為使用者的軀干提供額外的支撐。座椅靠背(6)的轉(zhuǎn)動——其與腿的運(yùn)動持續(xù)同相——使得腳的運(yùn)動更舒適和協(xié) 調(diào)，因此避免了過度的壓力，并使得較長的鍛煉時段對使用者來說更愉悅。本發(fā)明踏板09，30)的直線運(yùn)動(而不是橢圓運(yùn)動)給使用者提供了在任意時刻 決定踩踏運(yùn)動應(yīng)該有多深的自由。由于踏板的軌跡是平的，因此使用者的選擇決定踩踏多 深。使用者可以在深的和淺的行程之間交替，而不妨礙器械發(fā)電機(jī)G6)的持續(xù)驅(qū)動。本發(fā)明的另一個內(nèi)在優(yōu)勢是器械的慣性阻力非常小，這是由于放置的構(gòu)件是緊湊 的和非常輕的事實(shí)。因此，使用者在開始踩踏(或在簡短暫停后重新開始)時需要克服的 慣性是發(fā)電機(jī)本身可以忽略的質(zhì)量慣性和機(jī)械阻力。這是有利的，因?yàn)槠餍档牡蛻T性阻力 減少了開始踩踏運(yùn)動所要求的肌肉張力。肌肉作用力的波形(profile)更有規(guī)律，并且該 方面將損傷的風(fēng)險最小化。盡管本發(fā)明的多個特性和優(yōu)勢已經(jīng)在前文描述中，與本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和特征細(xì)節(jié)一 同呈現(xiàn)，本公開文本僅是說明性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解，在沒有偏離清楚含義范圍的 情況下，本發(fā)明容許對包括但不限于諸如形狀、尺寸和部件布置等方面的修改。
權(quán)利要求
1. 一種健身器械，其包括 剛性支撐框架；座椅，該座椅具有右邊緣和左邊緣以及靠背；所述座椅被聯(lián)接到所述框架； 箱，該箱包含機(jī)械及電子系統(tǒng)；所述箱被聯(lián)接到所述框架； 一對側(cè)面框架條，所述側(cè)面框架條位于所述座椅的右邊緣和左邊緣； 一對腳踏板，每一個腳踏板被聯(lián)接到兩個踏板軸中的一個； 所述踏板軸的每一個被聯(lián)接到兩個外臂中的一個； 所述外臂被聯(lián)接到拉出條； 所述拉出條被聯(lián)接到推進(jìn)杠桿； 所述推進(jìn)杠桿被聯(lián)接到推進(jìn)條； 所述推進(jìn)條被聯(lián)接到側(cè)面框架條；其中所述腳踏板的運(yùn)動導(dǎo)致所述側(cè)面框架條的上下交替運(yùn)動和所述座椅靠背的轉(zhuǎn)動。
全文摘要
一種健身器械，其通過鍛煉腿、背、肩、斜肌和腹部肌肉來提供全身鍛煉。該器械靠背的轉(zhuǎn)動與腿的運(yùn)動同相，這允許身體以舒適和安全的姿勢就坐。在鍛煉期間脊柱被持續(xù)支撐。踏板運(yùn)動為該器械的電子元件提供能量并保持電池的電量。
文檔編號A63B22/04GK102089041SQ200980117396
公開日2011年6月8日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者A·溫曼, P·文森特, S·德溫茨, S·莫里塞特 申請人:赤道健身Ip控股公司