專利名稱：可變步幅的鍛煉器械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及一種鍛煉器械。某些實(shí)施例涉及可變運(yùn)動(dòng)的鍛煉器械，其可以進(jìn)行如模擬攀、走、大步走和/或慢跑的鍛煉。
背景技術(shù)：
鍛煉器械投入使用已經(jīng)很多年了。一些模擬走步或慢跑的典型的鍛煉器械包括越野滑雪機(jī)、橢圓運(yùn)動(dòng)機(jī)和擺式運(yùn)動(dòng)機(jī)。
橢圓運(yùn)動(dòng)鍛煉器械在許多情況下提供協(xié)助腳踏板變換方向的慣性，使鍛煉平穩(wěn)且舒適(如，見美國專利Miller的No5,242,343，Miller的No5,383,829，Miller的No5,518,473，Miller的No5,755,642，Miller的No5,577,985，Miller的No5,611,756，Miller的No5,911,649，Miller的No6,045,487，Miller的No6,398,695，Eschenbach的No5,913,751，Eschenbach的No5,916,064，Eschenbach的No5,921,894，Eschenbach的No5,993,359，Eschenbach 的No6,024,676，Eschenbach的No6,042,512，Eschenbach的No6,045,488，Eschenbach的No6,077,196，Eschenbach的No6,077,198，Eschenbach的No6,090,013，Eschenbach的No6,090,014，Eschenbach的No6,142,915，Eschenbach的No6,168,552，Eschenbach的No6,210,305，Eschenbach的No6,361,476，Eschenbach的No6,409,632，Eschenbach的No6,422,976，Eschenbach的No6,422,977，Eschenbach的No6,436,007，Eschenbach的No6,440,042，Eschenbach的No6,482,132，Eschenbach的No6,612,969)。
同樣在美國專利Rodgers，Jr.的No5,573,480，Rodgers，Jr.的No5,683,333，Rodgers，Jr.的No5,738,614，Rodgers，Jr.的No5,924,962，Rodgers，Jr.的No5,938,567，Rodgers，Jr.的No5,549,526，Rodgers，Jr.的No5,593,371，Rodgers，Jr.的No5,595,553，Rodgers，Jr.的No5,637,058，Rodgers，Jr.的No5,772,558，Rodgers，Jr.的No5,540,637，Rodgers，Jr.的No5,593,372，Rodgers，Jr.的No5,766,113，Rodgers，Jr.的No5,813,949，Rodgers，Jr.的No5,690,589，Rodgers，Jr.的No5,743,834，Rodgers，Jr.的No5,611,758，Rodgers，Jr.的No5,653,662，Rodgers，Jr.的No5,989,163對橢圓運(yùn)動(dòng)鍛煉器械進(jìn)行敘述。
在很多鍛煉器械中，和曲柄剛性的結(jié)合通常將橢圓路徑限定至一個(gè)固定的步幅或路徑長度。固定的橢圓路徑長度或者對矮的使用者來說太長，或者對高的使用者來說太短。
前面的申請(如美國專利Rodgers，Jr.的5,743,834)中已經(jīng)公開了可調(diào)節(jié)步幅的橢圓鍛煉器械。盡管這些鍛煉器械中的一些器械針對的是固定路徑長度的問題，但是步幅是通過改變或調(diào)節(jié)曲柄的幾何結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)的。這種器械中的調(diào)節(jié)裝置會(huì)增加很多成本，會(huì)需要使用者對控制系統(tǒng)進(jìn)行輸入，和/或?qū)τ谑褂谜叩妮斎雭碇v反應(yīng)不快。
前面的專利(如美國專利Rodgers，Jr.的5,690,589)公開了樞軸旋轉(zhuǎn)的腳踏板系統(tǒng)。樞軸旋轉(zhuǎn)的腳踏板系統(tǒng)可設(shè)置為，踏板的樞軸聯(lián)接位于踏板表面的上面，在踏板樞軸旋轉(zhuǎn)的過程中發(fā)生擺動(dòng)。該擺動(dòng)可輕微的增加步幅的長度。然而，這種步幅的長度的增加通常是步幅長度的一個(gè)很小的百分比，通常不會(huì)被器械的使用者所察覺。
Ohrt等人的美國專利No.2002/0142890公開了一種由使用者定義的動(dòng)態(tài)可變步幅的鍛煉器械。其公開了具有連桿的基于曲柄的系統(tǒng)，連桿在曲柄的端部接合一個(gè)滾軸。該連桿可具有彈簧或凸輪，來控制和限制步幅長度。然而凸輪放置的離使用者遠(yuǎn)并直接地接合曲柄。因?yàn)槭褂谜叩乃兄亓坎粫?huì)都施加到凸輪上，所以凸輪所產(chǎn)生的力是有限的。覆蓋曲柄和凸輪系統(tǒng)的殼體會(huì)很大，因而增加了制造成本。此外，系統(tǒng)的整體長度相對會(huì)很長。腳/踝關(guān)節(jié)的模式是由與曲柄接合的連桿的角運(yùn)動(dòng)所決定的，該系統(tǒng)的所有使用者都不希望這樣。

發(fā)明內(nèi)容
在某些實(shí)施例中，可變步幅鍛煉器械可提供由器械的使用者控制的可變范圍的運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，鍛煉器械可包括一個(gè)框架?？蚣苌峡山Y(jié)合一個(gè)曲柄系統(tǒng)。樞轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)組件結(jié)合在曲柄系統(tǒng)上。在某些實(shí)施例中，樞轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)組件可包括一個(gè)腳部件和/或一個(gè)臂連桿。腳部件可包括一個(gè)壓腳板或者被結(jié)合在壓腳板上。在一些實(shí)施例中，一個(gè)可動(dòng)部件可被結(jié)合在樞轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)上，或者可構(gòu)成樞轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)組件的一部分。該可動(dòng)部件可結(jié)合在曲柄系統(tǒng)上。在某些實(shí)施例中，器械可設(shè)計(jì)為，在器械的使用過程中，使用者的腳可在一個(gè)基本閉合的路徑內(nèi)行進(jìn)。在一些實(shí)施例中，器械可設(shè)計(jì)為，在器械的使用過程中，使用者的腳可在一個(gè)曲線路徑內(nèi)行進(jìn)。在一些實(shí)施例中，器械可設(shè)計(jì)為，在器械的使用過程中，使用者的腳可以在一個(gè)相對的直線路徑中行進(jìn)。
在某些實(shí)施例中，可變步幅系統(tǒng)可結(jié)合在樞轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)組件上。在一些實(shí)施例中，可變步幅系統(tǒng)可包括一個(gè)凸輪裝置。在某些實(shí)施例中，可變步幅系統(tǒng)可包括一個(gè)彈簧裝置和/或一個(gè)阻尼裝置?？勺儾椒到y(tǒng)可結(jié)合在腳部件和/或可動(dòng)部件上。在某些實(shí)施例中，腳部件可通過可變步幅系統(tǒng)結(jié)合在可動(dòng)部件上。在器械的使用過程中，可變步幅系統(tǒng)可使器械的使用者改變其步幅的長度。改變使用者步幅的長度可使使用者有選擇的改變使用者腳的路徑(例如，通過改變腳部件或壓腳板的路徑)。
在某些實(shí)施例中，鍛煉器械具有的最大步幅長度至少為器械整體長度的40％。在一些實(shí)施例中，可變步幅系統(tǒng)可在壓腳板端部的約24英寸范圍內(nèi)與腳部件結(jié)合。在某些實(shí)施例中，可變步幅系統(tǒng)可結(jié)合在腳部件上，這樣，至少部分可變步幅系統(tǒng)位于至少部分壓腳板的下面。在一些實(shí)施例中，可變步幅系統(tǒng)可在壓腳板和曲柄系統(tǒng)之間的位置與腳部件結(jié)合。


本領(lǐng)域技術(shù)人員通過下面的詳細(xì)敘述以及參考附圖可以看出本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，其中
圖1A、1B、1D、1E和1F給出閉合路徑的實(shí)施例。
圖1C給出曲線路徑的一個(gè)實(shí)施例。
圖2A、2B、2C和2D給出凸輪類型的抵抗/回復(fù)裝置的實(shí)施例，該裝置可提供在閉合路徑內(nèi)可變范圍的運(yùn)動(dòng)。
圖3A、3B、3C和3D給出可在閉合路徑中提供可變范圍運(yùn)動(dòng)的彈簧和/或阻尼裝置的實(shí)施例。
圖4給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖4A給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖5給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖6給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖7給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖8給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖9給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖10給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖11給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖12給出沒有軌道或滾軸的鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖13給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖14給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖15給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖16給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖17給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖18給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖19給出具有鉸接的凸輪裝置的鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖20給出具有雙半徑曲柄的鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖21給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖22給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖23給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖24給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖25給出使用雙曲柄的鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖26給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖27給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖28給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖29給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖30給出具有彈簧/阻尼裝置的鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖31給出具有彈簧/阻尼裝置的鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖32給出具有彈簧/阻尼裝置的鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖33給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖34給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖35給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖36給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖37給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖37A給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖。
圖38給出鍛煉器械中可能的運(yùn)動(dòng)路徑的圖形。
圖39給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖40給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖41給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖42給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖43給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
雖然本發(fā)明易于具有各種改進(jìn)和可替換的形式，但這里通過圖中的例子給出其具體實(shí)施例，并在這里進(jìn)行詳細(xì)敘述。附圖并不是按比例的。應(yīng)當(dāng)理解，附圖及其詳細(xì)說明不是為了將發(fā)明限定為公開的特定形式，相反的，是為了覆蓋落入權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的思想和范圍內(nèi)的所有改進(jìn)、等價(jià)物和替換物。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“結(jié)合”意思是一個(gè)或多個(gè)物體或部件之間直接聯(lián)接或間接聯(lián)接(如一個(gè)或多個(gè)插入聯(lián)接)。短語“直接聯(lián)接”意思是物體或部件之間直接聯(lián)接。
有氧鍛煉器械可設(shè)計(jì)為，在空間上產(chǎn)生可變路徑(如，閉合路徑或往復(fù)路徑)，用于四肢接合式(limb engaging)裝置。例如，鍛煉器械在空間上可使腳踏板或壓腳板產(chǎn)生近似橢圓或近似圓形的閉合路徑(如，圖1A和1B所示)，以模擬攀、走、大步走或慢跑的運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，鍛煉器械在空間上可使腳踏板或壓腳板產(chǎn)生近似曲線的路徑(如，圖1C所示)，以模擬走、大步走或慢跑的動(dòng)作。壓腳板可沿著閉合路徑以重復(fù)的方式移動(dòng)。閉合路徑可定義為這樣一個(gè)路徑，在其內(nèi)物體(如使用者的腳、壓腳板或腳部件)圍繞著一個(gè)點(diǎn)或區(qū)域以規(guī)則或不規(guī)則的路徑行進(jìn)。閉合路徑的形狀取決于產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。例如，閉合路徑可為橢圓路徑、鞍形路徑、不對稱路徑(如，閉合路徑，該路徑的一側(cè)和另一側(cè)相比具有較小的曲率半徑)或卵形或蛋形路徑。圖1A、1B、1D、1E和1F給出閉合路徑的實(shí)例。在一些實(shí)例中，閉合路徑可為橢圓形、環(huán)形或長方形。在一些實(shí)施例中，壓腳板可以沿著曲線路徑或弓形路徑以重復(fù)的方式移動(dòng)。
在空間上產(chǎn)生限定路徑的鍛煉器械具有一些優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括，減少或消除對使用者的沖擊、自動(dòng)引起腳踏板方向改變的整體慣性系統(tǒng)和/或使用者快速的學(xué)習(xí)曲線，但并不限于此。但是，這些器械限制使用者的運(yùn)動(dòng)范圍。為使用者提供可變運(yùn)動(dòng)范圍的鍛煉器械有利的是具有緊湊性、可控的足關(guān)節(jié)模式和/或適于更多種使用者的較好的可變步幅控制。
在某些實(shí)施例中，可使用一些類型的系統(tǒng)在鍛煉器械上提供可變運(yùn)動(dòng)范圍?？墒褂谩翱勺儾椒到y(tǒng)”在鍛煉器械上提供可變運(yùn)動(dòng)范圍，這樣在使用過程中，使用者的步幅長度可以變化?？勺儾椒到y(tǒng)可包括凸輪類型的抵抗/回復(fù)裝置和/或彈簧/阻尼類型的抵抗/回復(fù)裝置?？勺儾椒到y(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)部分可被合并作為鍛煉器械的一部分或被結(jié)合到鍛煉器械。
圖2A-2D描述了可在閉合路徑內(nèi)提供可變運(yùn)動(dòng)范圍的凸輪類型的抵抗/回復(fù)裝置。圖2A中，具有凸輪裝置102的腳部件100與滾軸104接合。當(dāng)凸輪裝置102的表面沿滾軸104移動(dòng)時(shí)，腳部件100前后平移。當(dāng)使用者踏在腳部件100上時(shí)，凸輪裝置102的表面和滾軸104相互作用產(chǎn)生力，這樣，腳部件或者加速或者減速。在一些實(shí)施例中，可用一個(gè)滑塊代替圖2A中描述的滾軸104。滑塊可產(chǎn)生摩擦阻力，其在一些情況下可產(chǎn)生所需的阻尼力。
在圖2B中，凸輪裝置和滾軸之間的關(guān)系是相反的。滾軸104直接連接在腳部件100上。凸輪裝置102和腳部件相分離，并接合在滾軸104上。圖2C描述可用于凸輪裝置102的各種表面形狀。依據(jù)鍛煉器械的設(shè)計(jì)者的目的，凸輪裝置102的表面可采取各種形狀。凸輪裝置102的一定輪廓可產(chǎn)生或多或少的回復(fù)力。在使用鍛煉器械時(shí)凸輪裝置的旋轉(zhuǎn)可影響設(shè)計(jì)者對凸輪裝置表面形狀的選擇。凸輪裝置表面的部分可相對滾軸是凹進(jìn)的。在一些實(shí)施例中，凸輪裝置表面的部分可相對滾軸是凸起的。在一些實(shí)施例中，如圖2D所示，凸輪裝置表面的部分還可以是直的，且還可以在某些結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生回復(fù)力。隨著聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，可以改變凸輪裝置的取向。例如，可以相對于固定的參考平面如地面在空間中旋轉(zhuǎn)。在某些實(shí)施例中，該凸輪裝置在空間中的旋轉(zhuǎn)可叫做“凸輪裝置旋轉(zhuǎn)”。在鍛煉器械使用過程中的凸輪裝置旋轉(zhuǎn)可使凸輪裝置的表面相對于滾軸傾斜。這種相對的傾斜可產(chǎn)生回復(fù)力，使鍛煉器械產(chǎn)生想得到的性能。
圖3A-3D中給出彈簧和/或阻尼裝置的實(shí)施例，其可在閉合路徑內(nèi)提供可變范圍的運(yùn)動(dòng)。在某些實(shí)施例中，彈簧和/或阻尼裝置可包括僅一個(gè)彈簧、僅一個(gè)阻尼器、彈簧和阻尼器并聯(lián)的組合或者彈簧和阻尼器串聯(lián)的組合。在僅使用一個(gè)阻尼器的彈簧和/或阻尼裝置的一個(gè)實(shí)施例中，主要是有阻力，而沒有回復(fù)力。當(dāng)將腳部件從中立位置(neutralposition)移開時(shí)，彈簧和/或阻尼裝置阻擋腳部件的運(yùn)動(dòng)，有助于使腳部件回復(fù)其中立位置或起始位置。圖3A給出支撐于滾軸104上的腳部件100的實(shí)施例。腳部件100可由滾軸104支撐前后平移。彈簧/阻尼裝置106可阻擋腳部件100的運(yùn)動(dòng)，為腳部件提供回復(fù)力。在一些實(shí)施例中，腳部件100可以不使用滾軸而通過滑動(dòng)平移。在一些實(shí)施例中，腳部件100的平移特征可包含在一個(gè)可伸縮系統(tǒng)內(nèi)，該系統(tǒng)允許在可伸縮元件之間相對的平移。彈簧/阻尼裝置106可放置在可伸縮元件的內(nèi)部。圖3B給出兩個(gè)彈簧/阻尼裝置106相組合的實(shí)施例。圖3C給出腳部件100可在兩個(gè)彈簧/阻尼裝置106之間平移的實(shí)施例，且腳部件100僅朝著其行進(jìn)的末端與彈簧/阻尼裝置接合。圖3C還給出，彈簧/阻尼裝置106可以和凸輪裝置102組合使用。圖3D給出彈簧/阻尼裝置106隨著腳部件100移動(dòng)，并與擋塊接合而產(chǎn)生阻力/回復(fù)力的實(shí)施例。
圖4描繪了鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖?？蚣?08可包括一個(gè)基礎(chǔ)支撐框架和一個(gè)上部桿?？蚣?08可以為任何為鍛煉器械的一個(gè)或多個(gè)元件提供支撐的結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，所有或部分框架108在使用過程中保持基本靜止。例如，所有或部分框架108可相對于鍛煉器械所在的地面保持基本靜止?！办o止”主要是指物體(或部分物體)在使用過程中移動(dòng)很少或根本不移動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，橫軌110可與框架108相結(jié)合或者由框架108所支撐。在一些實(shí)施例中，框架108可執(zhí)行橫軌110的功能。在圖4中，給出了聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的右側(cè)和左側(cè)。聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的右側(cè)和左側(cè)可分別用于使用者的右腳和左腳。由上可知，聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的右側(cè)和左側(cè)可為按照沿著機(jī)器的中心定位的垂直平面的映象。在這里所述的其他實(shí)施例中，僅給出左側(cè)或者右側(cè)。應(yīng)當(dāng)理解，僅描述聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的一側(cè)的實(shí)施例中，其另一側(cè)為所描述一側(cè)的映象。
左側(cè)和右側(cè)可動(dòng)部件112后部可由輪114支撐。輪114可在橫軌110內(nèi)平移。在某些實(shí)施例中，左側(cè)和右側(cè)可動(dòng)部件112可為以前后運(yùn)動(dòng)的方式(即一個(gè)部件向前移動(dòng)，而另一個(gè)部件向后這樣的往復(fù)運(yùn)動(dòng))移動(dòng)的可動(dòng)部件。在一些實(shí)施例中，可動(dòng)部件112可為在閉合路徑(如圓形路徑、橢圓路徑或不對稱路徑)內(nèi)移動(dòng)的可動(dòng)部件?？蓜?dòng)部件112的路徑或運(yùn)動(dòng)(如往復(fù)運(yùn)動(dòng)或者閉合路徑運(yùn)動(dòng))可在設(shè)計(jì)鍛煉器械的過程中確定(如由鍛煉器械的設(shè)計(jì)者確定)。例如，鍛煉器械的設(shè)計(jì)者可將鍛煉器械的聯(lián)動(dòng)幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為可動(dòng)部件112提供一個(gè)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)路徑?？蓜?dòng)部件112前面的部分可樞軸結(jié)合在曲柄部件116上。臂連桿118可在點(diǎn)120處樞轉(zhuǎn)結(jié)合在框架108上，并由框架108所支撐。臂連桿118可樞轉(zhuǎn)地結(jié)合在腳部件100上。在某些實(shí)施例中，臂連桿118可直接連接(如樞轉(zhuǎn)且直接連接)在腳部件100上。臂連桿118可設(shè)計(jì)為，上部可用作抓握件(如手柄)?！皹修D(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)組件”通常是這樣一個(gè)組件，其包括兩個(gè)或更多個(gè)彼此樞轉(zhuǎn)結(jié)合的移動(dòng)連桿。在某些實(shí)施例中，樞轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)組件包括腳部件100和臂連桿118。在一些實(shí)施例中，樞轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)組件可包括一個(gè)或多個(gè)其它部件，如連桿、聯(lián)接件和/或結(jié)合到腳部件100和連桿118之間和/或在二者之間提供結(jié)合的附加部件(如可動(dòng)部件112)。
曲柄部件116可驅(qū)動(dòng)滑輪裝置122，滑輪裝置122接著通過帶126驅(qū)動(dòng)制動(dòng)/慣性裝置124。通常情況下，“曲柄系統(tǒng)”可包括結(jié)合(直接連接或間接連接)到滑輪裝置122上的曲柄部件116。在一些實(shí)施例中，曲柄系統(tǒng)可由其他類型的通常將部件的往復(fù)或運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置構(gòu)成。例如，曲柄系統(tǒng)可包括一個(gè)由一個(gè)或多個(gè)滾軸支撐的環(huán)(如一個(gè)金屬環(huán))。在某些實(shí)施例中，曲柄系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)在曲柄部件和滑輪之間的中間元件(如軸或聯(lián)接件)。在某些實(shí)施例中，曲柄系統(tǒng)可直接連接在框架108上。在一些實(shí)施例中，曲柄系統(tǒng)可間接結(jié)合在框架108上，一個(gè)或多個(gè)元件將曲柄系統(tǒng)和框架結(jié)合起來。
腳部件100可具有壓腳板128或任何其它使用者可站立的表面。壓腳板128主要為任一表面或位置，在鍛煉器械的使用過程中，使用者的腳停留于其上(如壓腳板可為一個(gè)使用過程中，使用者的腳停留于其上的墊或踏板)。在一些實(shí)施例中，壓腳板128可為腳部件100的一部分。滾軸104可通過支架130結(jié)合在腳部件100上。滾軸104可在凸輪裝置102處接合可動(dòng)部件112。凸輪裝置102可以形成為特定形狀，來提供想得到的操作特性。在一些實(shí)施例中，凸輪裝置102可以作為可動(dòng)部件112的一部分。在某些實(shí)施例中，凸輪裝置102和滾軸104，或者任何其它可變步幅系統(tǒng)，可放置在壓腳板128的一端約24英寸的范圍之內(nèi)(如約18英寸或約12英寸)。在某些實(shí)施例中，至少部分的可變步幅系統(tǒng)(如凸輪裝置)可放在至少部分壓腳板128的下面(如，直接放在下面)。
圖4中可動(dòng)部件112的前部是直的。但可動(dòng)部件112可為曲線的和/或包括一個(gè)彎曲部。在某些實(shí)施例中，可動(dòng)部件112是完整的或單體結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，可動(dòng)部件112可包括多個(gè)被結(jié)合或固定的部件，以實(shí)現(xiàn)其想得到的性能。同樣的，腳部件100和臂連桿118可為直的、彎的或曲線的。腳部件100和臂連桿118可為單體的，或可包括多個(gè)元件。
在一個(gè)實(shí)施例中，使用者登上鍛煉器械，站在壓腳板128上，開始走步、大步走或慢跑運(yùn)動(dòng)。使用者在壓腳板128上的重量聯(lián)合壓腳板和腳部件100的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)力，該力通過凸輪裝置102和滾軸104傳遞到可動(dòng)部件112上。該力接著使曲柄部件116、滑輪裝置122和/或制動(dòng)/慣性裝置124旋轉(zhuǎn)。當(dāng)曲柄部件116旋轉(zhuǎn)時(shí)，可動(dòng)部件112在輪114附近往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，腳部件100通過滾軸104而與可動(dòng)部件112相互作用，滾軸104可在凸輪裝置102處相對于可動(dòng)部件112自由平移。在某些實(shí)施例中，腳部件100和可動(dòng)部件112在凸輪裝置102(或其它可變步幅的系統(tǒng))處的相互作用可導(dǎo)致變化的或動(dòng)態(tài)的角關(guān)系。相互作用的性質(zhì)以及通過滾軸104傳遞的力的大小和方向可以通過凸輪裝置102的形狀和/或取向來控制。
當(dāng)使用者在壓腳板128上變化的施加力時(shí)，可以通過滾軸104將力傳遞到可動(dòng)部件112上，可動(dòng)部件112驅(qū)動(dòng)曲柄部件116。在某些實(shí)施例中，當(dāng)曲柄部件116旋轉(zhuǎn)時(shí)，曲柄部件可將力施加在可動(dòng)部件112上，可動(dòng)部件112可通過滾軸104和凸輪裝置102將力施加到腳部件100上，特別是是在使用者一步或一大步的結(jié)束或開始。這些力可幫助腳部件100在一步的結(jié)束或開始時(shí)改變方向。在某些實(shí)施例中，在使用過程中，這些力可幫助使用者的腳返回到中立位置。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)腳部件100不是樞轉(zhuǎn)結(jié)合到可動(dòng)部件112，且腳部件可相對可動(dòng)部件平移時(shí)，使用者決定和選擇實(shí)際步幅的長度。使用者基本上可以通過向腳部件100施加變化的力，“即刻”和“動(dòng)態(tài)”的改變他/她的步幅長度。使用者可以有選擇地施加改變腳部件100的路徑(如，路徑長度或路徑的形狀)的力(如，在一步的開始或結(jié)束時(shí))。因而，使用者可以改變他/她的步幅，以便改變腳部件100的路徑。在某些實(shí)施例中，凸輪裝置102可以幫助施加改變腳部件100方向的力。
在一些實(shí)施例中，左側(cè)和右側(cè)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)(如腳部件100、臂連桿118和/或可動(dòng)部件112)可交叉結(jié)合，這樣，它們直接且持續(xù)地相對彼此移動(dòng)。可以如圖4中所示，用一個(gè)連續(xù)帶環(huán)或纜環(huán)來完成該運(yùn)動(dòng)。帶132可以為一個(gè)連續(xù)的環(huán)，由惰輪134支撐并限制。惰輪134可放置在框架108的任一端。帶132可在點(diǎn)136處與腳部件100相結(jié)合。在某些實(shí)施例中，帶132設(shè)置為結(jié)合到右側(cè)腳部件和左側(cè)腳部件上的連續(xù)的環(huán)，因而使右側(cè)和左側(cè)腳部件直接且持續(xù)相對彼此運(yùn)動(dòng)。聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)(其可包括腳部件100、凸輪裝置102、滾軸104、可動(dòng)部件112、曲柄部件116、臂連桿118和/或支架130)的幾何結(jié)構(gòu)可以為使帶系統(tǒng)(包括帶132和惰輪134)必須和惰輪中心之間的節(jié)距的改變或距離的改變相適應(yīng)。如果節(jié)距的改變很小，該改變可以由帶的張緊來調(diào)節(jié)?？商娲模渲幸粋€(gè)惰輪可以用彈簧張緊系統(tǒng)來安裝，這樣，在聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的操作過程中，惰輪中心之間的距離可以輕微增大或減小，同時(shí)保持帶環(huán)內(nèi)的張力。
圖4A給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。圖4A中的實(shí)施例以與圖4中的實(shí)施例類似的方式運(yùn)作。然而，在圖4A中，滾軸104是用支架130結(jié)合在可動(dòng)部件112上的。滾軸104可用支架130直接連接在可動(dòng)部件112上。滾軸104可通過凸輪裝置102接合腳部件100上。在圖4A中，凸輪裝置102和滾軸104之間的關(guān)系和圖4給出的實(shí)施例相比是顛倒的或相反的。在圖4A中，滾軸104和凸輪裝置102和圖4給出的實(shí)施例類似，允許平移及產(chǎn)生阻力/回復(fù)力。
圖4和圖4A中給出的實(shí)施例有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。在某些實(shí)施例中，使用者的步幅長度可以不受曲柄系統(tǒng)的元件(如曲柄部件116、滑輪裝置122和/或帶126)尺寸所限制。凸輪裝置102可使使用者選擇長一些或短一些的步幅。使用者可以依據(jù)他/她自己的步幅長度來選擇長一些或短一些的步幅。例如，在某些鍛煉器械中，可以選擇介于約4英寸和約40英寸之間的步幅長度。對于一些鍛煉器械，可以選擇介于約6英寸和約36英寸之間的步幅長度。對于另一些鍛煉器械，可以選擇介于約6英寸和約32英寸之間的步幅長度，或者可以選擇介于約8英寸和約30英寸之間的步幅長度。
在某些實(shí)施例中，器械的最大步幅長度可為器械整體長度的約35％-80％。在某些實(shí)施例中，器械的最大步幅長度可為器械整體長度的至少約40％。在一些實(shí)施例中，器械的最大步幅長度可為器械整體長度的至少約50％，或至少約60％。具有一個(gè)較大的最大步幅長度與整體長度的比，可使鍛煉器械更為緊湊，同時(shí)維持一個(gè)相對較大的使用者可控制的步幅長度變化范圍。設(shè)計(jì)和制造這種鍛煉器械可以減少構(gòu)造該鍛煉器械的成本(如材料或結(jié)構(gòu)成本)。
在某些實(shí)施例中，該鍛煉器械可以幫助腳部件100在一步結(jié)束時(shí)改變方向。在某些實(shí)施例中，這樣放置凸輪裝置102(如靠近使用者的腳)，這樣通過凸輪裝置和滾軸104(或彈簧/阻尼裝置)將等于或大于使用者約50％體重的力施加在鍛煉器械上。在一些實(shí)施例中，幾乎是使用者的全部體重通過凸輪裝置102和滾軸104施加在鍛煉器械上。這種大比例體重的力的施加給設(shè)計(jì)者提供了在鍛煉器械上產(chǎn)生大或很大的回復(fù)力的機(jī)會(huì)。尤其在一步結(jié)束時(shí)，當(dāng)腳部件100和聯(lián)動(dòng)組件必須是通過凸輪102減速和再加速來實(shí)現(xiàn)想得到的方向變化時(shí)，這些大的回復(fù)力很有利。這些大的回復(fù)力可以幫助使用者的腳改變方向，并可為使用者提供更舒服和自然的鍛煉模式。
在某些實(shí)施例中，凸輪裝置102放置在遠(yuǎn)離曲柄系統(tǒng)和/或制動(dòng)/慣性系統(tǒng)處。因?yàn)榍到y(tǒng)和/或制動(dòng)/慣性系統(tǒng)的位置遠(yuǎn)離凸輪裝置102，用于包圍曲柄系統(tǒng)和/或制動(dòng)/慣性系統(tǒng)的殼體可為通常和合理的尺寸。因而，因?yàn)闅んw僅包括曲柄系統(tǒng)和/或制動(dòng)/慣性系統(tǒng)，而不包圍凸輪裝置102或其它可增加殼體尺寸的部件，所以殼體的尺寸更為合理。使用一個(gè)較小的殼體包圍曲柄系統(tǒng)和/或制動(dòng)/慣性系統(tǒng)可以很大的節(jié)省鍛煉器械的材料和結(jié)構(gòu)的成本。這些節(jié)省可在鍛煉器械的賣價(jià)上體現(xiàn)出來。
在某些實(shí)施例中，使用樞轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)組件通過凸輪裝置102而與可動(dòng)部件112相互作用，可在使用中控制足關(guān)節(jié)的角度。在某些實(shí)施例中，樞轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)組件通過凸輪裝置102而與可動(dòng)部件112相互作用，框架108的總長度可較短，進(jìn)而該鍛煉器械的整體長度較短。減小框架108的整體長度可增進(jìn)鍛煉器械的商業(yè)應(yīng)用性。較大的鍛煉器械的生產(chǎn)很昂貴，因而具有一個(gè)會(huì)很大的限制較大鍛煉器械的商業(yè)市場的價(jià)格。減小鍛煉器械的尺寸會(huì)減少構(gòu)造該鍛煉器械的成本(如材料或結(jié)構(gòu)成本)，使較小的鍛煉器械具有比較大鍛煉器械低的售價(jià)，因而擴(kuò)展了較小的鍛煉器械的市場。
圖5給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。圖5中所給出的實(shí)施例以和圖4中的實(shí)施例類似的方式運(yùn)作。然而，在圖5中，滾軸104是用支架130結(jié)合(如直接連接)在可動(dòng)部件112上的。滾軸104可通過凸輪裝置102接合腳部件100。在圖5中，凸輪裝置102和滾軸104之間的關(guān)系和圖4給出的實(shí)施例相比是顛倒的或相反的。在圖5中，滾軸104和凸輪裝置102和圖4給出的實(shí)施例類似，允許平移及產(chǎn)生阻力/回復(fù)力。
圖5給出一個(gè)交叉結(jié)合左右側(cè)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的一種替換方法。聯(lián)結(jié)滑輪138可剛性結(jié)合在臂連桿118上，并與之協(xié)同旋轉(zhuǎn)。惰輪134可安裝在框架108上，且可自由旋轉(zhuǎn)。結(jié)合帶140可為連續(xù)的環(huán)，其圍繞左側(cè)及右側(cè)的聯(lián)結(jié)滑輪138，以及上面和下面的惰輪134。結(jié)合帶140可結(jié)合在聯(lián)結(jié)滑輪138上，這樣結(jié)合帶的打滑很有限或不產(chǎn)生打滑。可用通?？傻玫降目奂斫Y(jié)合，或者帶和滑輪可以是齒形的。在一些實(shí)施例中，使用滾子鏈接合式的鏈輪，而不使用滑輪。帶和滑輪系統(tǒng)包括聯(lián)結(jié)滑輪138、惰輪134和/或結(jié)合帶140，可用于交叉結(jié)合左側(cè)和右側(cè)的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，這樣，右側(cè)的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)向前運(yùn)動(dòng)使左側(cè)的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)向后運(yùn)動(dòng)，反之亦然。如圖4所示，這種類型的交叉結(jié)合系統(tǒng)也可用在某些實(shí)施例中，其中腳部件100不能用帶環(huán)輕易或方便的交叉聯(lián)接。
圖5中描述的交叉結(jié)合的方法可用在本文描述的多個(gè)實(shí)施例中。為了方便討論每個(gè)所示的實(shí)施例的相關(guān)特征，這里如圖所描述的多個(gè)實(shí)施例已被簡化了。這些描述可以不給出具有完全功能的鍛煉器械中所呈現(xiàn)的一個(gè)或多個(gè)特征。例如，僅給出右側(cè)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)和曲柄系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，沒有滑輪、帶、和/或制動(dòng)/慣性系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，沒有聯(lián)動(dòng)交叉結(jié)合系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)中的每個(gè)部件可為直的，可為曲線的，可為單體的，或者可由多個(gè)件組成。在一些實(shí)施例中，橫軌可包括在框架內(nèi)、或結(jié)合在框架上，以接合滾軸或輪。所示出的實(shí)施例可以這樣工作或者凸輪裝置102在滾軸104上面，或者滾軸在凸輪裝置上(如圖5中所描述的)。在某些實(shí)施例中，曲柄和滑輪可位于使用者站在鍛煉器械上的位置前面(如圖5所示)，或者位于使用者站在鍛煉器械上的位置后面(如圖6所示)。在一些實(shí)施例中，如圖6所示，橫軌110，或者接合與可動(dòng)部件112相結(jié)合的滾軸的框架108的一部分，可以直的、曲線的和/或傾斜的。
圖6描述了鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖6給出，圖5所示的樞轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)組件可用在后驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)內(nèi)。曲柄部件116可在使用者的后面，而臂連桿118可在使用者的前面。在某些實(shí)施例中，凸輪裝置102可結(jié)合在腳部件100上，而滾軸104可結(jié)合在可動(dòng)部件112上。在一些實(shí)施例中，橫軌110，或者框架108與輪114接合的那一部分，可以曲線的和/或傾斜的。
圖7描述了鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖?？蓜?dòng)部件112可由固定輪142支撐?？蓜?dòng)部件112可相對輪142自由平移。凸輪裝置102可類似于圖4中所描述的實(shí)施例中的凸輪裝置那樣工作。
圖8描述了鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖?？蓜?dòng)部件112可由輪114支撐。輪114可位于或接近可動(dòng)部件112的中部。凸輪裝置102和滾軸104可類似于圖4中所描述的實(shí)施例中的凸輪裝置和滾軸那樣工作。輪114可直接接合框架108。在某些實(shí)施例中，可以使用結(jié)合到框架108上或者由框架108所支撐的橫軌。結(jié)合到框架108上或者由框架所支撐的橫軌可用在這里所描述的任一個(gè)實(shí)施例中。圖4和5中給出的實(shí)施例中描述了設(shè)計(jì)和使用橫軌的例子。
圖9描述了鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖9中給出的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)可與圖4給中出的實(shí)施例類似的方式運(yùn)作。凸輪裝置102A可結(jié)合在腳部件100上。凸輪裝置102B可結(jié)合在可動(dòng)部件112上。滾軸104可位于凸輪裝置102A和102B之間，并接合凸輪裝置102A和102B。當(dāng)凸輪裝置102A和102B平移時(shí)，滾軸104滾動(dòng)并平移。使用者所施加的垂直力可由凸輪裝置102A和102B轉(zhuǎn)換為回復(fù)力/阻力。在一些實(shí)施例中，凸輪裝置102A、102B和滾軸104可具有齒輪齒，以保證凸輪裝置和滾軸之間直接接合。
圖10描述了鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。壓腳板128由接合凸輪裝置102的兩個(gè)滾軸104支撐和固定。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖10所示，凸輪裝置102具有雙凸輪表面。凸輪裝置102可設(shè)計(jì)為，使得下緣保持住滾軸104并防止壓腳板在使用過程中從滾軸上飛出去。圖10所示的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)以和圖4中的實(shí)施例類似的方式運(yùn)作。然而，壓腳板128可以不受臂連桿118約束的平移。當(dāng)固定使用者胳膊的運(yùn)動(dòng)范圍的同時(shí)，這種不受約束的平移可以改變使用者腳的運(yùn)動(dòng)范圍。
圖11描述了鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。曲柄部件116可樞軸聯(lián)接在臂連桿118上。當(dāng)曲柄部件116旋轉(zhuǎn)時(shí)，限制連桿144可以圍繞樞軸146以弓形模式移動(dòng)。接著，臂連桿118的下部和上部可在閉合的卵形路徑內(nèi)移動(dòng)?？蓜?dòng)部件112可樞軸結(jié)合在臂連桿118的下部。腳部件100可通過滾軸104接合凸輪裝置102。腳部件100可由滾軸148固定。滾軸148可與可動(dòng)部件112接合，并沿著可動(dòng)部件滾動(dòng)。在某些實(shí)施例中，滾軸148可被保持在可動(dòng)部件112內(nèi)的一個(gè)狹槽。該狹槽可具有足夠的余隙，可使?jié)L軸148平移，而同時(shí)接觸不到狹槽的上下表面。
圖4-11中所描述的實(shí)施例給出鍛煉器械，其利用與框架108相關(guān)聯(lián)的軌道或滾軸接合的可動(dòng)部件112，在空間上產(chǎn)生一個(gè)閉合路徑。圖12給出沒有軌道或滾軸的鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。框架108可包括一個(gè)基礎(chǔ)支撐框架和一個(gè)上部桿。曲柄部件116可結(jié)合在曲柄軸和滑輪裝置122上。曲柄部件116、曲柄軸和滑輪裝置122可由框架108支撐。滑輪裝置122可通過帶126來驅(qū)動(dòng)制動(dòng)/慣性裝置124。曲柄部件116可具有接合凸輪裝置102的滾軸104。凸輪裝置102可以和腳部件100結(jié)合(如安裝)或者可以為腳部件的一部分。在某些實(shí)施例中，腳部件100可以是樞轉(zhuǎn)的腳部件。腳部件100在一端可樞轉(zhuǎn)結(jié)合在臂連桿118上。臂連桿118可在點(diǎn)120處樞轉(zhuǎn)結(jié)合在框架108上，并由框架108所支撐。臂連桿118可設(shè)計(jì)為，使上部可以用作抓握件。腳部件100可具有壓腳板，使用者站在其上面。聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)可如前面圖5所示的實(shí)施例中所描述的那樣交叉結(jié)合。
在一個(gè)實(shí)施例中，使用者登上鍛煉器械，站在壓腳板128上，開始走、大步走或慢跑運(yùn)動(dòng)。使用者在壓腳板128上的重量產(chǎn)生一個(gè)力，其通過凸輪裝置102和滾軸104傳遞。該力可使曲柄部件116和/或制動(dòng)/慣性裝置124旋轉(zhuǎn)。滾軸104和凸輪裝置102之間的相互作用可允許壓腳板以一個(gè)回復(fù)力相對水平位移。該相互作用可使腳部件100進(jìn)行可變步幅的閉合路徑運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，制動(dòng)/慣性裝置124可位于使用者前面。
圖13給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖13中的實(shí)施例包括圖12中的實(shí)施例的多個(gè)特征。圖13給出一個(gè)系統(tǒng)，其使用多連桿聯(lián)接腳部件100，以控制腳部件的取向和旋轉(zhuǎn)。連桿150A、150B、150C和150D可和聯(lián)接板152協(xié)同運(yùn)作，以在使用過程中維持腳部件100基本和地面平行。在一些實(shí)施例中，設(shè)計(jì)者通過調(diào)節(jié)連桿150A、150B、150C和150D的長度和/或聯(lián)接點(diǎn)的位置，可以改變聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)，來得到想得到的腳部件100的旋轉(zhuǎn)模式。
圖14給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖?？蚣?08可包括一個(gè)基礎(chǔ)支撐框架和一個(gè)上部桿?？蓜?dòng)部件112可樞轉(zhuǎn)結(jié)合在曲柄部件116上?？蓜?dòng)部件112的前面部分可在滾軸154處接合腳部件100。腳部件100可具有凸輪裝置102。臂連桿118可在點(diǎn)120處樞轉(zhuǎn)結(jié)合在框架108上，并由框架108所支撐。臂連桿118可樞轉(zhuǎn)結(jié)合在腳部件100上。臂連桿118可設(shè)計(jì)為，使上部可以用作抓握件。
腳部件100可具有壓腳板128，使用者站于其上。滾軸104可結(jié)合到可動(dòng)部件112上。滾軸104可接合凸輪裝置102。腳部件100和可動(dòng)部件112可形成一個(gè)往復(fù)系統(tǒng)，其繞著后部的曲柄軸156運(yùn)行，同時(shí)系統(tǒng)的前部沿著曲線路徑往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
使用者登上鍛煉器械，站在壓腳板128上，開始走步、大步走或慢跑運(yùn)動(dòng)。使用者在壓腳板128上的重量聯(lián)合壓腳板和腳部件100的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)通過凸輪裝置102傳遞到可動(dòng)部件112上的力。該力可使曲柄部件116和制動(dòng)/慣性裝置旋轉(zhuǎn)。滾軸104和可動(dòng)部件112相互作用，可允許腳部件100以一個(gè)回復(fù)力相對水平的位移。該相互作用可使腳部件100進(jìn)行可變步幅的閉合路徑運(yùn)動(dòng)。
在一些實(shí)施例中，如圖15所示，凸輪裝置102和滾軸104可放置在腳部件100的上部。滾軸154可接觸腳部件100的下部。在一些實(shí)施例中，如圖16所示，凸輪裝置102可放置在可動(dòng)部件112的上表面。
圖17給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。在一個(gè)實(shí)施例中，往復(fù)系統(tǒng)可包括腳部件100和可動(dòng)部件112。輪114可與腳部件100結(jié)合，并接合框架108。連桿158將腳部件100和臂連桿118結(jié)合起來。連桿158可在滾軸104處或在其附近與腳部件100結(jié)合。圖17所描述的實(shí)施例是具有置于使用者前面的曲柄的前驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
圖18給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。多桿聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)160可在點(diǎn)162處與曲柄部件116結(jié)合。多桿聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)160可在點(diǎn)164處由框架108支撐。點(diǎn)162和164是樞軸點(diǎn)。多桿聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)160的動(dòng)作聯(lián)合曲柄部件116的旋轉(zhuǎn)，可在滾軸104處產(chǎn)生一個(gè)閉合卵形路徑。凸輪裝置102可接合滾軸104。
在某些實(shí)施例中(如圖4-18中所描述的實(shí)施例)，凸輪裝置102可直接連接到可動(dòng)部件112或腳部件100上。剛性固定凸輪裝置，使凸輪裝置隨著與之直接連接的部件旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，有利的是控制凸輪裝置的旋轉(zhuǎn)，使之不依賴于與其結(jié)合的部件。圖19給出具有鉸接的凸輪裝置的鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖?？蚣?08可包括一個(gè)基礎(chǔ)支撐框架和一個(gè)上部桿?？蓜?dòng)部件112可樞轉(zhuǎn)結(jié)合在曲柄部件116上?？蓜?dòng)部件112可由輪114支撐于和曲柄部件116相對的一端。輪114可接合框架108。腳部件100可具有接合凸輪裝置102的滾軸104。凸輪裝置102可結(jié)合(如安裝)到樞轉(zhuǎn)部件166上。樞轉(zhuǎn)部件166可在點(diǎn)168處結(jié)合可動(dòng)部件112。點(diǎn)168可為樞軸點(diǎn)。樞轉(zhuǎn)部件166可由滾軸148支撐于遠(yuǎn)離點(diǎn)168的一端。滾軸148可接合框架108。在某些實(shí)施例中，框架108與滾軸148相接合的部分可以為直的或水平的。在一些實(shí)施例中，框架108與滾軸148相接合的部分可以為傾斜的或曲線的。臂連桿118可在點(diǎn)120處樞轉(zhuǎn)結(jié)合在框架108上，并由框架108支撐。臂連桿118可樞轉(zhuǎn)結(jié)合在腳部件100上。臂連桿118可設(shè)計(jì)為，臂連桿上部可用作抓握件。腳部件100可具有壓腳板128，使用者站于其上。
在一個(gè)實(shí)施例中，使用者登上鍛煉器械，站在壓腳板128上，開始走、大步走或慢跑運(yùn)動(dòng)。使用者在壓腳板128上的重量產(chǎn)生一個(gè)力，其通過滾軸104、凸輪裝置102和點(diǎn)168傳遞到可動(dòng)部件112上。該力可使曲柄部件116和制動(dòng)/慣性裝置旋轉(zhuǎn)。滾軸104和凸輪裝置102之間的相互作用可允許腳部件100以一個(gè)回復(fù)力相對水平位移。該相互作用使腳部件100進(jìn)行可變步幅的閉合路徑運(yùn)動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)(如腳部件100)移動(dòng)時(shí)，樞轉(zhuǎn)部件166可定向并控制凸輪裝置102相對于可動(dòng)部件112的角位置。這種凸輪裝置102角位置的控制使設(shè)計(jì)者更準(zhǔn)確的控制由凸輪裝置102的表面和滾軸104相互作用所產(chǎn)生的平移力。在閉合路徑運(yùn)動(dòng)的某些部分，設(shè)計(jì)者可以選擇將凸輪裝置的旋轉(zhuǎn)最小化。
圖20給出具有雙半徑曲柄的鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。曲柄部件116可在軸頸170處與可動(dòng)部件112結(jié)合。第二曲柄部件172可和曲柄部件116剛性結(jié)合。第二曲柄部件172和曲柄部件116協(xié)同旋轉(zhuǎn)。滾軸154可與第二曲柄部件172相結(jié)合，并可定義一個(gè)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)徑。樞轉(zhuǎn)部件166可支承在滾軸154上。當(dāng)曲柄部件116和172旋轉(zhuǎn)時(shí)，可通過樞轉(zhuǎn)部件166和滾軸154之間的相互作用來控制凸輪裝置102表面的角取向。設(shè)計(jì)者可以改變第二曲柄部件172的尺寸和位置以及樞轉(zhuǎn)部件166的形狀，來得到需要的凸輪裝置102的旋轉(zhuǎn)模式。
圖21給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。凸輪裝置102可在點(diǎn)174處與腳部件100樞轉(zhuǎn)結(jié)合。樞轉(zhuǎn)部件166可在點(diǎn)176處與凸輪裝置102樞轉(zhuǎn)結(jié)合。樞轉(zhuǎn)部件166可在樞轉(zhuǎn)部件和點(diǎn)176相對的一端處或者在其附近與臂連桿118樞轉(zhuǎn)結(jié)合。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)，可通過樞轉(zhuǎn)部件166和臂連桿118之間的相互作用來控制凸輪裝置102的角取向。設(shè)計(jì)者可以改變聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)，來得到想要的凸輪表面102的角控制。
圖22給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。在一些實(shí)施例中，凸輪裝置102可安裝在可動(dòng)部件112上。在某些實(shí)施例中，凸輪裝置102可樞轉(zhuǎn)安裝在可動(dòng)部件112上。可動(dòng)部件112可在軸頸170處與曲柄部件116相結(jié)合。凸輪裝置102的角取向可由樞轉(zhuǎn)部件166來控制。樞轉(zhuǎn)部件166可樞轉(zhuǎn)結(jié)合在第二曲柄部件172上。第二曲柄部件172可剛性結(jié)合在曲柄部件116上(如圖20所示)。第二曲柄部件172和曲柄部件116協(xié)同旋轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)者可以改變凸輪裝置102、樞轉(zhuǎn)部件166和第二曲柄部件172的幾何結(jié)構(gòu)，來得到想要的凸輪裝置表面的角控制。
圖23給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。曲柄部件116可與可動(dòng)部件112結(jié)合。樞轉(zhuǎn)部件166可在其前端與可動(dòng)部件112接合于點(diǎn)178。點(diǎn)178可為樞軸點(diǎn)。作用臂180可在點(diǎn)182處與可動(dòng)部件112樞轉(zhuǎn)結(jié)合。滾軸148可和樞轉(zhuǎn)部件166的下側(cè)接合。滾軸154和框架108接合。滾軸154由部件108A在垂直方向上限制。部件108A可以為框架108的一部分或者是框架的附加物。當(dāng)曲柄部件116旋轉(zhuǎn)時(shí)，可動(dòng)部件112的位置可在空間上改變，使作用臂180繞著點(diǎn)182旋轉(zhuǎn)。作用臂180旋轉(zhuǎn)會(huì)使樞轉(zhuǎn)部件166相對于可動(dòng)部件112旋轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)者可以制定系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)，包括點(diǎn)182的位置和作用臂180的長度和比例，以形成一個(gè)想要的凸輪裝置102的旋轉(zhuǎn)模式。
圖24給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。凸輪裝置102可結(jié)合在可動(dòng)部件112上，或者作為可動(dòng)部件112的一個(gè)整體組成部分。凸輪裝置102可放置在可動(dòng)部件112上最接近曲柄部件116的地方。在一些實(shí)施例中，凸輪裝置102可放置在可動(dòng)部件112上遠(yuǎn)離曲柄部件116的一端?？蓜?dòng)部件112可樞轉(zhuǎn)結(jié)合在曲柄部件116上。可動(dòng)部件112可在其后部由框架部分184支撐?？蚣懿糠?84可為框架108與滾軸接合的一部分。平移部件186的前面部分可通過滾軸104與凸輪裝置102接合。平移部件186的后面部分可由滾軸148支撐。滾軸148可與框架部分184接合。由滾軸148接合的框架部分184可為傾斜的和/或彎曲的。腳部件100可樞轉(zhuǎn)結(jié)合在平移部件186上。腳部件100前部通過一個(gè)與臂連桿118的樞軸聯(lián)接件支撐。壓腳板128可與腳部件100結(jié)合。設(shè)計(jì)者可以選擇聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)以及框架部分184的形狀和取向，以形成一個(gè)想要的凸輪裝置的鉸接模式。
在一些實(shí)施例中，凸輪裝置的旋轉(zhuǎn)可通過使用雙曲柄來控制。圖25給出使用雙曲柄的鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖?？蚣?08可包括一個(gè)基礎(chǔ)支撐框架和一個(gè)上部桿?？蓜?dòng)部件112可樞轉(zhuǎn)結(jié)合在曲柄部件116A和116B上。在一個(gè)實(shí)施例中，曲柄部件116A和116B尺寸相同?？蓜?dòng)部件112在每個(gè)端部可通過由曲柄部件116A和116B樞軸結(jié)合而支撐。腳部件10可具有滾軸104。滾軸104可接合凸輪裝置102。凸輪裝置102可結(jié)合(如安裝)到可動(dòng)部件112上。臂連桿118可在點(diǎn)120處樞轉(zhuǎn)結(jié)合在框架108上，并由框架108支撐。臂連桿118可樞轉(zhuǎn)結(jié)合在腳部件100上。臂連桿118可設(shè)計(jì)為，臂連桿上部可用作抓握件。腳部件100可具有壓腳板128，使用者站于其上?？赏ㄟ^軸190A和190B將鏈輪188A和188B分別安裝和直接連接到曲柄部件116A和116B上。在一個(gè)實(shí)施例中，鏈192和鏈輪188A和188B結(jié)合的方式為，曲柄部件116A和116B是同相的，并一直以和水平參考線成相同的角度。在某些實(shí)施例中，制動(dòng)/慣性裝置124可與軸190B結(jié)合，產(chǎn)生制動(dòng)力和平滑的慣性力。在一些實(shí)施例中，鏈192可為齒輪帶，鏈輪188A和188B可為齒輪帶滑輪。
在一個(gè)實(shí)施例中，使用者登上鍛煉器械，站在壓腳板128上，開始走、大步走或慢跑運(yùn)動(dòng)。使用者在壓腳板128上的重量產(chǎn)生一個(gè)力，其通過滾軸104、凸輪裝置102和可動(dòng)部件112傳遞到曲柄部件116A和116B上。曲柄部件116A和116B協(xié)同移動(dòng)，這樣，可動(dòng)部件112的各個(gè)部分都以圓形模式移動(dòng)，其中，圓形模式的直徑等于曲柄部件的直徑。當(dāng)使用者繼續(xù)走時(shí)，滾軸104橫過凸輪裝置102。滾軸104橫過凸輪裝置102和可動(dòng)部件112以圓形模式旋轉(zhuǎn)的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)會(huì)在空間產(chǎn)生一個(gè)閉合的腳路徑。
在一些實(shí)施例中，如圖26所示，曲柄部件116A可具有支撐可動(dòng)部件112前部的滾軸154。因而，曲柄部件116A可與曲柄部件116B異相，并可具有和曲柄部件116B不同的直徑。
圖27給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。凸輪裝置102可與曲柄部件116A和116B樞轉(zhuǎn)結(jié)合。曲柄部件116A和116B可通過鏈192和鏈輪188A和188B的作用協(xié)同旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，可用齒輪帶和齒輪帶滑輪替代鏈和鏈輪。在一個(gè)實(shí)施例中，凸輪裝置102以圓形模式移動(dòng)。滾軸104可接合凸輪裝置102并支撐可動(dòng)部件112的前面。腳部件100可具有壓腳板128。腳部件100可樞轉(zhuǎn)結(jié)合在可動(dòng)部件112的中間部分或者其附近。腳部件100的一端可樞轉(zhuǎn)結(jié)合在臂連桿118。
圖28給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。凸輪裝置102可樞轉(zhuǎn)結(jié)合在曲柄部件116B上。凸輪裝置102的另一端可由滾軸148支撐。滾軸148可結(jié)合在曲柄部件116A上。曲柄部件116A可與曲柄部件116B異相，并具有和曲柄部件116B不同的直徑。
在一些實(shí)施例中，一個(gè)可伸縮部件可樞轉(zhuǎn)結(jié)合框架。圖29給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖?？蓜?dòng)部件112可結(jié)合在曲柄部件116上?？蓜?dòng)部件112可為中空的?？缮炜s部件194可于點(diǎn)196處與框架108樞轉(zhuǎn)結(jié)合?？缮炜s部件194可在可動(dòng)部件112中伸進(jìn)伸出?？蓜?dòng)部件112可滑動(dòng)的接合可伸縮部件194，如圖29所示，或者使用滾軸?？缮炜s部件194的形狀可包括槽形或工字鋼形，但不限于此。滾軸148可結(jié)合在可動(dòng)部件112上，并接合可伸縮部件194。滾軸154在可伸縮部件相對于點(diǎn)196的一端結(jié)合可伸縮部件194，并接合可動(dòng)部件112。滾軸148和154可使可伸縮部件194具有低摩擦的伸縮動(dòng)作。曲柄部件116、可動(dòng)部件112以及可伸縮部件194的動(dòng)作在滾軸104處可在空間上產(chǎn)生一個(gè)閉合的卵形路徑。在使用過程中，滾軸104和凸輪裝置102可產(chǎn)生一個(gè)阻力/回復(fù)力。
在某些實(shí)施例中，可使用彈簧/阻尼裝置來產(chǎn)生阻力/回復(fù)力。圖30給出具有彈簧/阻尼裝置的鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。可動(dòng)部件112可結(jié)合在曲柄部件116上?？缮炜s部件194可在可動(dòng)部件112中伸進(jìn)伸出。如圖29所示，在可伸縮系統(tǒng)內(nèi)可包括滾軸148和154，以減小摩擦。彈簧/阻尼裝置106可結(jié)合(如固定)在可伸縮部件194和可動(dòng)部件112上。彈簧/阻尼裝置106可包括僅一個(gè)彈簧、僅一個(gè)阻尼器或者彈簧和阻尼器的組合。彈簧/阻尼裝置106可提供一個(gè)趨于阻止可伸縮部件194延伸的一個(gè)阻力和/或彈力。彈簧/阻尼裝置106可提供一個(gè)回復(fù)力，將可伸縮部件194回復(fù)至相對于可動(dòng)部件112的通常位置上。因而，使用者可以在使用過程中相應(yīng)的增大或減小步幅長度。
圖31給出具有彈簧/阻尼裝置的鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖?？蓜?dòng)部件112可結(jié)合在曲柄部件116上。壓腳板128可在滾軸104上沿著可動(dòng)部件112平移。在某些實(shí)施例中，壓腳板128可沿著可動(dòng)部件112滑動(dòng)，以增加阻尼力和阻力。彈簧/阻尼裝置106和壓腳板128接觸可產(chǎn)生一個(gè)阻尼力和/或回復(fù)力。
圖32給出具有彈簧/阻尼裝置的鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖?？蚣?08可支撐曲柄部件116。曲柄部件116可接合可動(dòng)部件112。腳部件100一端可通過聯(lián)結(jié)連桿198與臂連桿118樞轉(zhuǎn)結(jié)合。阻力/回復(fù)力系統(tǒng)可包括搖桿連桿200。搖桿連桿200可樞轉(zhuǎn)結(jié)合可動(dòng)部件112，并可樞轉(zhuǎn)結(jié)合腳部件100。彈簧/阻尼裝置106可通過搖桿連桿200向腳部件100施加阻力和/或回復(fù)力。
圖33給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。可動(dòng)部件112可結(jié)合在曲柄部件116上。可動(dòng)部件112的前部可與支撐連桿202樞轉(zhuǎn)結(jié)合。臂連桿118可在點(diǎn)120處樞轉(zhuǎn)結(jié)合在框架108上，并由框架108所支撐。臂連桿118可樞轉(zhuǎn)結(jié)合在腳部件100上。臂連桿118上部可以用作抓握件。曲柄部件116可驅(qū)動(dòng)滑輪裝置122。滑輪裝置122可通過帶126驅(qū)動(dòng)制動(dòng)/慣性裝置124。
腳部件100可具有壓腳板128。器械的使用者可站在壓腳板128上。滾軸104可與腳部件100結(jié)合。滾軸104可接合可動(dòng)部件112。滾軸104可沿著可動(dòng)部件112自由滾動(dòng)?？蓜?dòng)部件112可形成或制造為特定形狀，以形成想要的器械的操作特性。在某些實(shí)施例中，可動(dòng)部件112可包括凸輪裝置102。凸輪裝置102可形成為可動(dòng)部件112的一部分。凸輪裝置102可具有一個(gè)彎曲的外形。
帶140可為一個(gè)接合滑輪138和器械相對(對稱)一側(cè)的類似滑輪(未示出)的連續(xù)環(huán)。帶140可使右側(cè)臂連桿118和右側(cè)腳部件100相對于左側(cè)臂連桿和左側(cè)腳部件相反地移動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，使用者登上鍛煉器械，站在壓腳板128上，開始走、大步走或慢跑運(yùn)動(dòng)。使用者在壓腳板128上的重量產(chǎn)生一個(gè)通過滾軸104傳遞到可動(dòng)部件112上的力。該力可使曲柄部件116、滑輪122和制動(dòng)/慣性裝置旋轉(zhuǎn)。當(dāng)曲柄部件116旋轉(zhuǎn)時(shí)，可動(dòng)部件112在滾軸104附近進(jìn)行閉合路徑運(yùn)動(dòng)。腳部件100通過滾軸104而和可動(dòng)部件112相互作用，滾軸104可沿凸輪裝置102自由平移。相互作用的性質(zhì)以及通過滾軸104傳輸?shù)牧Φ拇笮『头较蚩梢酝ㄟ^凸輪裝置102的形狀來控制。當(dāng)使用者變化的向壓腳板128施加力，力會(huì)通過滾軸104傳遞到可動(dòng)部件112上，以驅(qū)動(dòng)曲柄部件116。當(dāng)曲柄部件116旋轉(zhuǎn)時(shí)，曲柄部件會(huì)向可動(dòng)部件112施加一個(gè)力，可動(dòng)部件112通過滾軸104和凸輪裝置102將力施加到腳部件100上。這些力更多的被使用者施加在一步或一大步的結(jié)束或開始，并幫助使用者在踏步的結(jié)束或開始時(shí)改變腳部件100的方向。因?yàn)槟_部件100不是剛性結(jié)合在可動(dòng)部件112上，故使用者可以決定和選擇他/她的步幅長度。
圖34給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。可動(dòng)部件112前端可由曲柄部件116支撐?？蓜?dòng)部件112后端由滾軸206和支撐連桿208支撐。第二曲柄部件172可驅(qū)動(dòng)聯(lián)接連桿210，所以在曲柄部件116旋轉(zhuǎn)過程中，支撐連桿208以弓形路徑移動(dòng)。曲柄部件116旋轉(zhuǎn)可使可動(dòng)部件的前端以大致圓形的路徑旋轉(zhuǎn)。
圖35給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。連桿214彼此樞轉(zhuǎn)結(jié)合并樞轉(zhuǎn)結(jié)合到臂連桿118上。連桿214和臂連桿118形成一個(gè)四桿聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，連桿214和臂連桿118協(xié)同運(yùn)作。連桿214的下連桿可形成為曲線凸輪形狀。下連桿可接合滾軸104。滾軸104可結(jié)合在曲柄部件116的一端。在器械的使用過程中，連桿214和臂連桿118可鉸接并定向使用者的一個(gè)腳以及下連桿的凸輪形狀。連桿214的樞轉(zhuǎn)結(jié)合點(diǎn)的長度和/或位置可以由器械的使設(shè)計(jì)者控制，以得到想要的鉸接模式。在器械的使用過程中，臂連桿118可在連桿216內(nèi)伸進(jìn)伸出。連桿216與框架108樞轉(zhuǎn)結(jié)合。手柄部分可結(jié)合到連桿216上。手柄部分以弓形往復(fù)路徑移動(dòng)。
圖36給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖36中所示的實(shí)施例中的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)作和圖35中所示的實(shí)施例中的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)類似。臂連桿118和部件218可滑動(dòng)地嚙合。臂連桿118的上部(如上手柄部分)可穿過部件218延伸。臂連桿118的上部可以既有水平位移又有垂直位移地移動(dòng)。臂連桿118的上部以閉合路徑移動(dòng)。
在一些實(shí)施例中，鍛煉器械可提供一個(gè)曲線路徑的運(yùn)動(dòng)。圖37給出鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖37A給出圖37所示鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖?？蚣?08可包括一個(gè)基礎(chǔ)支撐框架和一個(gè)上部桿?？蚣?08可以為任何為鍛煉器械的一個(gè)或多個(gè)元件提供支撐的結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，所有或部分框架108可在使用過程中保持基本靜止。例如，所有或部分框架108可相對于鍛煉器械所在的地面保持基本靜止。
圖37中給出聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的右側(cè)和左側(cè)。聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)右側(cè)和左側(cè)可分別用于使用者的右腳和左腳。如圖37A所示右側(cè)和左側(cè)可為沿著從上面看機(jī)器的中心取向的垂直平面成映象。
左右可動(dòng)部件112可在點(diǎn)204處與傳動(dòng)塊220樞轉(zhuǎn)結(jié)合。滾軸206可結(jié)合在曲柄部件116的一端。曲柄部件116旋轉(zhuǎn)，使可動(dòng)部件112以箭頭226所示的弓形模式提升和降落運(yùn)動(dòng)。臂連桿118可在點(diǎn)120處樞轉(zhuǎn)結(jié)合在框架108上，并由框架108所支撐。臂連桿118可樞轉(zhuǎn)結(jié)合到腳部件100上。臂連桿118可設(shè)計(jì)為，上部可以用作抓握件(如手柄)。
曲柄部件116可驅(qū)動(dòng)滑輪裝置122，接著，滑輪裝置122可使用帶126來驅(qū)動(dòng)制動(dòng)/慣性裝置124。
腳部件100可具有壓腳板128或者任何其它使用者可以站于其上的表面。壓腳板128可為器械使用過程中使用者的腳所停留的任意表面(如，壓腳板可為一個(gè)腳踏板)。滾軸104可通過支架130與腳部件100結(jié)合。滾軸104可于凸輪裝置102處接合可動(dòng)部件112。凸輪裝置102可形成為特定形狀，以得到想要的操作特性。
凸輪裝置102可具有比曲柄部件116的長度長的凸輪表面。在某些實(shí)施例中，凸輪裝置102可具有凸輪表面，其長度超過曲柄系統(tǒng)的曲柄直徑。曲柄系統(tǒng)的曲柄半徑大致是一個(gè)曲柄部件116的長度。因而，曲柄直徑是一個(gè)曲柄部件116的長度的兩倍。在一些實(shí)施例中，凸輪裝置102的凸輪表面的長度至少是曲柄系統(tǒng)的曲柄直徑的1.5倍。在一些實(shí)施例中，凸輪裝置102的凸輪表面的長度至少是曲柄系統(tǒng)的曲柄直徑的2倍。凸輪裝置102的凸輪表面的長度是沿著凸輪表面的路徑長度(如，沿著凸輪裝置的曲線表面的長度)。凸輪表面的長度比曲柄系統(tǒng)的曲柄直徑大，可在相對緊湊的鍛煉器械上提供長的步幅長度。
圖37中給出可動(dòng)部件112的前部是直的。然而，可動(dòng)部件112可為曲線的和/或包括一個(gè)彎曲部。在某些實(shí)施例中，可動(dòng)部件112可由一個(gè)完整或單體結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在一些實(shí)施例中，可動(dòng)部件112可包括結(jié)合或固定的多個(gè)元件，以得到想要的性能。在某些實(shí)施例中，凸輪裝置102和可動(dòng)部件112可合并入一個(gè)單個(gè)單元，如彎曲或曲線的管或桿。同樣的，腳部件100和臂連桿118可為直的、彎的或曲線的。腳部件100和臂連桿118可為單體的，或包括多個(gè)元件。
在一個(gè)實(shí)施例中，使用者登上鍛煉器械，站在壓腳板128上，開始走步、大步走或慢跑運(yùn)動(dòng)。使用者在壓腳板128上的重量聯(lián)合壓腳板和腳部件100的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)力，其通過滾軸104和凸輪裝置102傳輸?shù)娇蓜?dòng)部件112上。該力接著可使曲柄部件116、滑輪裝置122和制動(dòng)/慣性裝置124旋轉(zhuǎn)。當(dāng)曲柄部件116旋轉(zhuǎn)時(shí)，可動(dòng)部件112以弓形模式進(jìn)行提升和降落運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，腳部件100通過滾軸104和往復(fù)部件112相互作用，滾軸104可在凸輪裝置102處相對可動(dòng)部件112自由平移。相互作用的性質(zhì)以及通過滾軸104傳輸?shù)牧Φ拇笮『头较蚩梢酝ㄟ^凸輪裝置102的形狀和/或取向來控制。
可動(dòng)部件112的提升和降落運(yùn)動(dòng)可包括一個(gè)邁步模式。如圖37所示，當(dāng)曲柄部件116處于向下的位置，由滾軸206支撐的可動(dòng)部件112通常有一個(gè)朝著器械的后方的后部斜坡。當(dāng)使用者通過腳部件施加力時(shí)，該后部斜坡使腳部件100向后移動(dòng)。當(dāng)曲柄部件116處于向上的位置，由滾軸206支撐在該曲柄部件上的可動(dòng)部件112通常有一個(gè)朝向器械前方的前部斜坡。該前部斜坡使腳部件100向前移動(dòng)。因此，可動(dòng)部件112的提升和降落運(yùn)動(dòng)可使腳部件100向前和向后移動(dòng)。腳部件100的前后移動(dòng)使得可以有與箭頭226所代表的弓形模式相關(guān)的各種運(yùn)動(dòng)路徑。圖38中給出與這些箭頭226所代表的弓形模式相關(guān)的各種運(yùn)動(dòng)路徑的例子。在某些實(shí)施例中，如圖38所示，當(dāng)步幅長度增加時(shí)，鍛煉器械(如，圖37中所描繪的實(shí)施例)可提供形狀更為矩圓形的運(yùn)動(dòng)路徑。
右側(cè)和左側(cè)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)(如腳部件100、臂連桿118和/或往復(fù)部件112)可交叉結(jié)合，這樣，它們直接并持續(xù)相對彼此移動(dòng)。聯(lián)結(jié)滑輪138可剛性結(jié)合在臂連桿118，并與之協(xié)同旋轉(zhuǎn)。惰輪134可安裝到框架108，并可自由旋轉(zhuǎn)。結(jié)合帶或纜140可為圍繞右側(cè)和左側(cè)聯(lián)結(jié)滑輪138以及圍繞上下惰輪134的一個(gè)連續(xù)環(huán)。結(jié)合帶或纜140可與聯(lián)結(jié)滑輪138結(jié)合，這樣，結(jié)合帶或纜中打滑有限或不產(chǎn)生打滑?？捎猛ǔ？傻玫降木o固件結(jié)合，或者可使用齒形帶和滑輪。在一些實(shí)施例中，可使用滾子鏈接合式鏈輪，而不使用滑輪。帶和滑輪系統(tǒng)，包括聯(lián)結(jié)滑輪138、惰輪134和/或結(jié)合帶140，可用于交叉結(jié)合右側(cè)和左側(cè)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，這樣，右側(cè)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)向前運(yùn)動(dòng)使左側(cè)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)向后運(yùn)動(dòng)，反之亦然。
使用者鍛煉的強(qiáng)度可通過改變聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)來變化。例如，通過旋轉(zhuǎn)馬達(dá)224和導(dǎo)桿222的運(yùn)轉(zhuǎn)可將傳動(dòng)塊220重新放置在高一些或低一些的位置。通過提升傳動(dòng)塊220，使用者必須在一步的開始踩的更高。踩的更高有效的增加感覺到的邁步或攀的角度，增加了鍛煉的強(qiáng)度。旋轉(zhuǎn)馬達(dá)224可由使用者界面和/或控制電路控制。
圖39描述了鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。可動(dòng)部件112前端和后端可由支撐連桿208支撐。聯(lián)接連桿210可將曲柄部件116結(jié)合在前面支撐連桿208上。曲柄部件116旋轉(zhuǎn)可使可動(dòng)部件112以弓形路徑升起或降落。
圖40描述了鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。可動(dòng)部件112可由滾軸154支撐。滾軸154可結(jié)合(如安裝)在曲柄部件116的一端。曲柄部件116旋轉(zhuǎn)可使可動(dòng)部件112以弓形路徑升起或降落。滾軸104也可以弓形路徑升起或降落。
圖41描述了鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖?？蓜?dòng)部件112可結(jié)合在可伸縮部件194上?？缮炜s部件194可移進(jìn)移出可動(dòng)部件112。曲柄部件116旋轉(zhuǎn)可使可伸縮部件194以弓形路徑升起或降落。滾軸104也可以弓形路徑升起或降落。
在一些實(shí)施例中，鍛煉器械可為使用者提供相對直線的路徑。圖42描述了鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。曲柄部件116可結(jié)合在聯(lián)接連桿210上。曲柄部件116旋轉(zhuǎn)可使行進(jìn)部件212往復(fù)運(yùn)動(dòng)。行進(jìn)部件212的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可為水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)。凸輪裝置102可與滾軸104接合。凸輪裝置102可與行進(jìn)部件212一起移動(dòng)。
圖43描述了鍛煉器械的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。曲柄部件116可結(jié)合在可動(dòng)部件112上。曲柄部件116旋轉(zhuǎn)可使可動(dòng)部件112在滾軸104和輪114處往復(fù)運(yùn)動(dòng)(如水平往復(fù)運(yùn)動(dòng))。滾軸104可與輪114同軸安裝。滾軸104可以往復(fù)模式移動(dòng)(如水平往復(fù)模式)。凸輪裝置102可與滾軸104接合。
通過閱讀該說明書，本領(lǐng)域技術(shù)人員可顯而易見的得出本發(fā)明各個(gè)方面的進(jìn)一步改進(jìn)和替換的實(shí)施例。相應(yīng)的，該說明書僅是示例性的，是為了告知本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)施本發(fā)明的大體方式。應(yīng)該理解，本發(fā)明給出以及這里所描述的形式應(yīng)視為目前最佳實(shí)施例。這里所圖示和描述的元件和材料可以替換，部件和過程可以顛倒，本發(fā)明的某些特征可以單獨(dú)使用，這些對于本領(lǐng)域技術(shù)人員在獲知本發(fā)明說明書后是顯而易見的。在不偏離權(quán)利要求所述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以改變這里所述的元件。
權(quán)利要求
1.一種可變步幅的鍛煉器械，包括一個(gè)框架；一個(gè)結(jié)合在框架上的曲柄系統(tǒng)；一個(gè)與曲柄系統(tǒng)相結(jié)合的腳部件，其中，腳部件包括一個(gè)壓腳板；一個(gè)結(jié)合到腳部件上的可變步幅系統(tǒng)，這樣，至少一部分可變步幅系統(tǒng)位于至少一部分壓腳板下面，其中，可變步幅系統(tǒng)設(shè)置為，在器械的使用過程中，器械的使用者可以改變使用者步幅的長度；其中，器械設(shè)置為，在器械中的使用過程中，器械使用者的腳可在一個(gè)大致閉合的路徑或大致為曲線的路徑中行進(jìn)；其中，器械設(shè)置為，至少一部分器械在使用的過程中保持基本靜止。
2.一種可變步幅的鍛煉器械，包括一個(gè)框架；一個(gè)結(jié)合在框架上的曲柄系統(tǒng)；一個(gè)與曲柄系統(tǒng)相結(jié)合的腳部件，其中，腳部件具有一個(gè)壓腳板；一個(gè)在壓腳板和曲柄系統(tǒng)之間的位置與腳部件相結(jié)合的可變步幅系統(tǒng)，其中，可變步幅系統(tǒng)設(shè)置為，在器械的使用過程中，器械的使用者可以改變使用者步幅的長度；其中，器械設(shè)置為，在器械的使用過程中，器械使用者的腳可在一個(gè)大致閉合的路徑或大致為曲線的路徑中行進(jìn)；其中，器械設(shè)置為，至少一部分器械在使用的過程中保持基本靜止。
3.一種可變步幅的鍛煉器械，包括一個(gè)框架，其包括第一端和第二端；一個(gè)曲柄系統(tǒng)，在距離框架的第一端比框架的第二端近的位置和框架相結(jié)合；一個(gè)與曲柄系統(tǒng)相結(jié)合的腳部件，其中，腳部件包括一個(gè)壓腳板；一個(gè)與腳部件相結(jié)合的可變步幅系統(tǒng)，其中，可變步幅系統(tǒng)位于距離框架的第二端比框架的第一端近的位置，其中，可變步幅系統(tǒng)設(shè)置為，在器械的使用過程中，器械的使用者可以改變使用者步幅的長度；其中，器械設(shè)置為，在器械的使用過程中，器械使用者的腳可在一個(gè)大致閉合的路徑或大致為曲線的路徑中行進(jìn)；其中，器械設(shè)置為，至少一部分器械在使用的過程中保持基本靜止。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述器械靜止時(shí)的最大步幅長度是器械的整體長度的至少約40％。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述可變步幅系統(tǒng)在壓腳板端部約24英寸范圍內(nèi)與腳部件相結(jié)合。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述大致閉合的路徑包括大致橢圓的路徑或一個(gè)環(huán)形路徑。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述器械設(shè)置為，在器械的使用過程中，使用者的腳在一個(gè)大致閉合的路徑、或大致為曲線的路徑內(nèi)行進(jìn)。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述可變步幅系統(tǒng)設(shè)置為，器械的使用者通過改變使用者的步幅，可以進(jìn)而有選擇的改變腳部件的路徑。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述可變步幅系統(tǒng)設(shè)置為，在器械的使用過程中，器械的使用者可以即刻的改變使用者的步幅長度。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)直接連接到腳部件上的臂連桿，其特征在于，腳部件設(shè)置為可以在多個(gè)路徑上行進(jìn)，其中，腳部件和臂連桿設(shè)置為使器械的使用者通過改變使用者的步幅，進(jìn)而就可以有選擇的改變腳部件的路徑。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)結(jié)合在所述腳部件上的臂連桿，其特征在于，所述可變步幅系統(tǒng)包括一個(gè)具有曲柄滾軸的凸輪裝置，其中，所述腳部件設(shè)置為在多個(gè)路徑上行進(jìn)，其中，腳部件通過凸輪裝置結(jié)合在曲柄系統(tǒng)上，其中曲柄滾軸位于腳部件下面，這樣，在器械的使用過程中，使用者至少一部分腳可經(jīng)過曲柄滾軸之上，其中，腳部件和臂連桿設(shè)置為使器械的使用者通過改變使用者的步幅，進(jìn)而就可以有選擇的改變左腳部件的路徑。
12.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)第二腳部件，其特征在于，所述腳部件和第二腳部件包括一個(gè)左腳部件和一個(gè)右腳部件，其中，左腳部件和右腳部件交叉結(jié)合，這樣，左腳部件和右腳部件相反移動(dòng)。
13.如權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)結(jié)合到所述腳部件上的可動(dòng)部件。
14.如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)結(jié)合到所述腳部件上的可動(dòng)部件，其特征在于，腳部件和可動(dòng)部件設(shè)置為使器械的使用者可以有選擇的控制腳部件的路徑。
15.如權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)結(jié)合到所述腳部件上的連桿。
16.如權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)結(jié)合到曲柄系統(tǒng)上的可動(dòng)部件。
17.如權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)結(jié)合到曲柄系統(tǒng)上的可動(dòng)部件，其特征在于，至少一部分可動(dòng)部件設(shè)置為，可在往復(fù)路徑或閉合路徑內(nèi)移動(dòng)。
18.如權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)可動(dòng)部件，其特征在于，該可動(dòng)部件結(jié)合在腳部件和曲柄系統(tǒng)上。
19.如權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述腳部件通過可變步幅系統(tǒng)結(jié)合在曲柄系統(tǒng)上。
20.如權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)可動(dòng)部件，其特征在于，所述腳部件利用可變步幅系統(tǒng)結(jié)合在可動(dòng)部件上。
21.如權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)可動(dòng)部件，其特征在于，所述可變步幅系統(tǒng)結(jié)合在腳部件和可動(dòng)部件上。
22.如權(quán)利要求1-21中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)可動(dòng)部件，其特征在于，所述可動(dòng)部件包括聯(lián)接到曲柄系統(tǒng)上的第一端，以及第二端，其中，可變步幅系統(tǒng)在可動(dòng)部件的第二端和曲柄系統(tǒng)之間的位置與腳部件和可動(dòng)部件結(jié)合。
23.如權(quán)利要求1-22中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)結(jié)合到所述腳部件上的臂連桿。
24.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)通過兩個(gè)或更多個(gè)連桿結(jié)合到所述腳部件上的臂連桿。
25.如權(quán)利要求1-24中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)結(jié)合到所述腳部件上的臂連桿，其特征在于，該臂連桿樞轉(zhuǎn)結(jié)合在框架上。
26.如權(quán)利要求1-25中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)結(jié)合到所述腳部件上的可動(dòng)部件，其特征在于，所述腳部件結(jié)合到該可動(dòng)部件上，這樣，腳部件設(shè)置為以與可動(dòng)部件成動(dòng)態(tài)角關(guān)系運(yùn)動(dòng)。
27.如權(quán)利要求1-26中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述壓腳板通過可變步幅系統(tǒng)結(jié)合在腳部件上，其中，可變步幅系統(tǒng)包括至少兩個(gè)凸輪裝置。
28.如權(quán)利要求1-27中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述可變步幅系統(tǒng)包括至少一個(gè)凸輪裝置。
29.如權(quán)利要求1-28中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述可變步幅系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)凸輪裝置和一個(gè)或多個(gè)滾軸，其中，至少一個(gè)凸輪裝置的表面設(shè)置為，在使用過程中，可相對于至少一個(gè)滾軸移動(dòng)。
30.如權(quán)利要求1-29中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，至少一個(gè)所述凸輪裝置包括腳部件的一部分。
31.如權(quán)利要求1-30中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述可變步幅系統(tǒng)包括一個(gè)彈簧和/或一個(gè)阻尼器。
32.如權(quán)利要求1-31中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)可動(dòng)部件，其特征在于，所述可動(dòng)部件可平移地結(jié)合在框架上。
33.如權(quán)利要求1-32中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)可動(dòng)部件，其特征在于，所述可動(dòng)部件通過滾軸可平移地結(jié)合在框架上。
34.如權(quán)利要求1-33中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述曲柄系統(tǒng)包括一個(gè)滑輪。
35.如權(quán)利要求34所述的器械，其特征在于，所述滑輪結(jié)合到一個(gè)制動(dòng)/慣性裝置上。
36.如權(quán)利要求1-35中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)結(jié)合在腳部件上的可伸縮部件。
37.如權(quán)利要求1-36中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)伸縮部件，其具有至少一個(gè)結(jié)合在腳部件上的阻尼器。
38.如權(quán)利要求1-37中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述可變步幅系統(tǒng)設(shè)置為，在器械的使用過程中，器械使用者可以依據(jù)使用者腳施加力的量有選擇的改變使用者的步幅長度。
39.如權(quán)利要求1-38中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述可變步幅系統(tǒng)設(shè)置為，在器械的使用過程中，可提供一個(gè)使壓腳板回到中立位置的力。
40.如權(quán)利要求1-39中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述可變步幅系統(tǒng)結(jié)合在腳部件上，這樣，使用者大部分體重所產(chǎn)生的力可施加在可變步幅系統(tǒng)上。
41.如權(quán)利要求1-40中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述器械設(shè)置為，在器械的使用過程中，可聯(lián)合使用者的步幅長度控制使用者的腳關(guān)節(jié)。
42.如權(quán)利要求1-41中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述曲柄系統(tǒng)直接連接到框架上。
43.如權(quán)利要求1-42中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述可變步幅系統(tǒng)直接連接到腳部件上。
44.如權(quán)利要求1-43中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)直接連接到曲柄系統(tǒng)上的可動(dòng)部件。
45.如權(quán)利要求1-44中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)直接連接到曲柄系統(tǒng)和可變步幅系統(tǒng)上的可動(dòng)部件。
46.如權(quán)利要求1-45中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)殼體，其特征在于，該殼體包圍至少一部分曲柄系統(tǒng)。
47.如權(quán)利要求1-46中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)結(jié)合到可變步幅系統(tǒng)上的樞轉(zhuǎn)部件，其特征在于，該樞轉(zhuǎn)部件設(shè)置為，在器械的使用過程中，可使可變步幅系統(tǒng)相對于腳部件獨(dú)立地樞軸旋轉(zhuǎn)。
48.如權(quán)利要求1-47中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)結(jié)合到可變步幅系統(tǒng)上的第二曲柄系統(tǒng)。
49.如權(quán)利要求1-48中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)結(jié)合到可變步幅系統(tǒng)上的第二曲柄系統(tǒng)，其特征在于，曲柄系統(tǒng)和第二曲柄系統(tǒng)設(shè)置為，在器械的使用過程中，可使腳部件相對于可變步幅系統(tǒng)獨(dú)立地樞軸旋轉(zhuǎn)。
50.如權(quán)利要求1-49中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述可變步幅系統(tǒng)包括一個(gè)凸輪裝置，其中，凸輪裝置的凸輪表面的長度至少約為曲柄系統(tǒng)的曲柄直徑長度的兩倍。
51.如權(quán)利要求1-50中任一項(xiàng)所述的器械，進(jìn)一步包括一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其設(shè)置為可以調(diào)節(jié)使用者的踏步高度。
52.如權(quán)利要求1-51中任一項(xiàng)所述的器械，其特征在于，所述器械設(shè)置為，在器械的使用過程中，使用者的腳可以以大致直線路徑行進(jìn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可變步幅的鍛煉器械?？勺儾椒腻憻捚餍悼砂ㄒ粋€(gè)框架?？蚣苌峡山Y(jié)合一個(gè)曲柄系統(tǒng)。腳部件可結(jié)合在曲柄系統(tǒng)上。腳部件可包括一個(gè)壓腳板。腳部件上可結(jié)合一個(gè)可變步幅系統(tǒng)。可變步幅系統(tǒng)和腳部件可這樣結(jié)合，至少一部分可變步幅系統(tǒng)位于至少一部分壓腳板的下面?？勺儾椒到y(tǒng)可使器械的使用者在器械的使用過程中改變使用者步幅的長度。在器械的使用過程中，使用者的腳可在一個(gè)基本閉合的路徑內(nèi)行進(jìn)。至少一部分器械可在使用過程中保持基本靜止。
文檔編號A63B23/04GK1822884SQ200480020078
公開日2006年8月23日 申請日期2004年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月6日
發(fā)明者小羅伯特·E·羅杰斯 申請人:小羅伯特·E·羅杰斯