專利名稱：用于健身設(shè)備的控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于控制健身設(shè)備的操作的系統(tǒng)和方法。尤其本發(fā)明的實(shí)施例可與用于控制組合式踏車和步進(jìn)健身設(shè)備的操作的系統(tǒng)一起使用。
背景技術(shù)：
經(jīng)常鍛煉對于健康的益處是公知的。過去一段時(shí)間已經(jīng)開發(fā)了很多不同類型的健身設(shè)備，具有不同的成功之處，便于鍛煉身體。成功的健身設(shè)備類的例子包括踏車和爬梯機(jī)構(gòu)。常規(guī)的踏車通常包括一個(gè)提供移動(dòng)表面的環(huán)帶，使用者可在上面步行、慢跑或者跑步。常規(guī)的爬梯機(jī)構(gòu)通常包括一對適于上下轉(zhuǎn)動(dòng)的連桿，提供一對表面，使用者可站立在上面并上下用力以模擬攀爬一段樓梯。
本發(fā)明的不同實(shí)施例和方面包括一個(gè)健身機(jī)構(gòu)，其提供并排的移動(dòng)表面(踏板)，其可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在一端并適于在相對的一端上下轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣的裝置以這樣一種方式提供兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的移動(dòng)表面，即提供使用踏車的一些或者全部的健身益處、使用爬梯機(jī)構(gòu)的一些和全部的健身益處以及沒有意識(shí)到的單獨(dú)通過踏車或者爬梯機(jī)構(gòu)所帶來的附加的健康益處。
隨著健身裝置中的踏車和樓梯步進(jìn)機(jī)功能的組合的出現(xiàn)，本發(fā)明的發(fā)明者已經(jīng)認(rèn)識(shí)到對這種裝置的先進(jìn)控制的需要。與背景技術(shù)相比，已經(jīng)開發(fā)出本發(fā)明的不同實(shí)施例。
發(fā)明概述根據(jù)上述內(nèi)容以及根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的主要方面，此處公開的是用于控制健身設(shè)備的操作的系統(tǒng)和方法，該設(shè)備配置為有助于基本水平和基本垂直的鍛煉動(dòng)作的組合動(dòng)作。這種先進(jìn)的控制功能提供了不同的鍛煉水平和/和程序，可能利用不同的機(jī)構(gòu)、傳感器和其它的控制設(shè)備來控制用于不同的鍛煉程序的鍛煉設(shè)備的操作。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)主要方面，此處公開的是一個(gè)健身裝置，具有一個(gè)或多個(gè)能夠上下運(yùn)動(dòng)的踏板。在一個(gè)實(shí)施例中，該健身裝置可包括一個(gè)踏板控制裝置，用于控制踏板運(yùn)動(dòng)(如向下的運(yùn)動(dòng))的阻力；一個(gè)踏板位置傳感器，用于檢測踏板的上下運(yùn)動(dòng)并提供一個(gè)代表該運(yùn)動(dòng)的信號(hào)；和一個(gè)中央處理裝置，用于接收該信號(hào)并為踏板控制裝置提供一個(gè)踏板控制信號(hào)，以調(diào)節(jié)踏板的阻力。
在一個(gè)實(shí)施例中，踏板的阻力受流過閥的流體的控制，踏板控制裝置調(diào)節(jié)流經(jīng)該閥的流體。在一個(gè)實(shí)施例中，隨著流經(jīng)該閥的流體的增加，踏板的阻力減小(即，對于使用者而言更容易向下移動(dòng)踏板)，隨著流經(jīng)該閥的流體的減少，踏板的阻力增加(即，對于使用者而言更難以向下移動(dòng)踏板)。
在一個(gè)例子中，踏板控制信號(hào)是一個(gè)脈寬可調(diào)信號(hào)。踏板位置傳感器可包括一個(gè)編碼器，例如一個(gè)光學(xué)編碼器，用于檢測踏板的上下運(yùn)動(dòng)。該編碼器具有一個(gè)底部和一根軸，底部連接到健身裝置的一個(gè)固定部分上，與擺動(dòng)臂連接的軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的固定在踏板之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)主要方面，此處公開的是一個(gè)健身裝置，包括一個(gè)框架結(jié)構(gòu)；第一踏板組件，其包括第一移動(dòng)表面，第一踏板組件可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在該框架結(jié)構(gòu)上；第二踏板組件，其包括第二移動(dòng)表面，第二踏板組件可轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在該框架結(jié)構(gòu)上；一個(gè)踏板位置傳感器，用于檢測第一和第二踏板的上下運(yùn)動(dòng)并提供一個(gè)代表該運(yùn)動(dòng)的信號(hào)；和一個(gè)中央處理裝置，用于接收該信號(hào)并提供一個(gè)踏板控制信號(hào)以調(diào)節(jié)踏板的阻力。
在一個(gè)實(shí)施例中，該健身裝置還可包括第一活塞-缸組件，其可操作的連接在框架結(jié)構(gòu)和第一踏板組件之間，和第二活塞-缸組件，其可操作的連接在框架結(jié)構(gòu)和第二踏板組件之間。一個(gè)可調(diào)節(jié)閥組件可液壓連接在第一活塞-缸和第二活塞-缸組件之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)主要方面，此處公開的是一種用于控制一個(gè)具有至少一個(gè)能上下運(yùn)動(dòng)的踏板的健身裝置的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括生成一個(gè)指示該至少一個(gè)的踏板的位置的踏板位置信號(hào)的操作，以及部分的基于該踏板位置信號(hào)來調(diào)節(jié)該至少一個(gè)的踏板的向下運(yùn)動(dòng)的阻力。該方法還可包括接收至少一個(gè)使用者輸入的信號(hào)，并部分的基于該使用者輸入的信號(hào)來調(diào)節(jié)該至少一個(gè)的踏板的向下運(yùn)動(dòng)的阻力。
本發(fā)明的不同的其它方面將在下文中參照附圖作詳細(xì)討論和說明。
附圖簡述詳細(xì)說明將參照下面的附圖，其中相同的數(shù)字代表相同的元件，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面的一種健身裝置的一個(gè)實(shí)施例的后部等角視圖；圖2是圖1所示的健身裝置的前部等角視圖；圖3是圖1所示的健身裝置的底部等角視圖；圖4是圖2所示的健身裝置的左側(cè)視圖；圖5是圖2所示的健身裝置的右側(cè)視圖；圖6是圖2所示的健身裝置的頂視圖；圖7是圖2所示的健身裝置的正視圖；圖8是圖2所示的健身裝置的后視圖；圖9是圖2所示的健身裝置的底視圖；圖10是圖1所示的健身裝置的等角視圖，其將立柱、裝飾面板、踩踏帶和其它構(gòu)件移走以更好的示出下面的結(jié)構(gòu)；圖11是與圖10相似的等角視圖，其將踏板和其它構(gòu)件移走以進(jìn)一步示出下面的結(jié)構(gòu)；圖12是沿圖7中的12-12線的剖視圖；圖13是沿圖4中的13-13線的剖視圖；圖14是左側(cè)踏板的前部和左前側(cè)輥的近距離等角視圖；圖15是右側(cè)踏板的前部的近距離等角視圖，特別顯示了帶調(diào)節(jié)組件；圖16是沿圖10中的16-16線的剖視圖；圖17是沿圖10中的17-17線的剖視圖；圖18是帶調(diào)節(jié)組件的分解視圖；圖19A是角度調(diào)節(jié)板的頂視圖；圖19B是圖19A中的角度調(diào)節(jié)板的正視圖19C是圖19A中的角度調(diào)節(jié)板的側(cè)視圖；圖20是沿圖4中的20-20線的剖視圖；圖21是沿圖4中的21-21線的剖視圖；圖22是沿圖4中的22-22線的剖視圖；圖23是圖21的近距離剖視圖；圖24是根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面的后輥組件的分解視圖；圖25是沿圖11中的25-25線的剖視圖；圖26是沿圖11中的26-26線的剖視圖；圖27是沿圖11中的27-27線的剖視圖；圖28是沿圖11中的28-28線的側(cè)剖視圖；圖29是根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面的閥組件的示意圖；圖30是圖1的健身裝置的近距離的后部等角視圖，其將很多構(gòu)件移走以顯示一個(gè)互連的結(jié)構(gòu)和一個(gè)液體阻力結(jié)構(gòu)；圖31是與圖30相似的后部等角視圖，將附加的構(gòu)件移走以便顯示該互連結(jié)構(gòu)和液體阻力結(jié)構(gòu)；圖32是與圖31相似的等角視圖，將更多的構(gòu)件移走以便進(jìn)一步顯示該互連結(jié)構(gòu)和液體阻力結(jié)構(gòu)；圖33是沿圖4中的33-33線的剖視圖；圖34是連同其它構(gòu)件一起的互連結(jié)構(gòu)的等角視圖；圖35A-35E顯示了圖1中的健身裝置移動(dòng)完成的半個(gè)循環(huán)，其中右側(cè)踏板從圖35A所示的上部位置移動(dòng)到圖35E所示的下部位置，同時(shí)左側(cè)踏板從圖35A所示的下部位置移動(dòng)到圖35E所示的上部位置。
圖36是圖1中的健身裝置的等角視圖，將不同的特征移走以進(jìn)一步顯示處于上部轉(zhuǎn)動(dòng)方位的右側(cè)踏板和處于下部轉(zhuǎn)動(dòng)方位的左側(cè)踏板；圖37是如圖38所示的結(jié)構(gòu)的健身裝置的前等角視圖；圖38是如圖36示出的健身裝置的左側(cè)視圖；圖39是如圖36示出的健身裝置的右側(cè)視圖；圖40是沿圖36的41-41線的剖視圖，但是右側(cè)踏板處于下部位置而不是上部位置；圖41是沿圖36的41-41線的剖視圖；圖42是與圖40示出的方位相關(guān)的沿圖36的43-43線的代表性剖視圖；圖43是沿圖36的43-43線的剖視圖；圖44是活塞-缸閥阻力結(jié)構(gòu)配置的等距剖視圖；圖45是圖44的活塞-缸閥配置的側(cè)剖視圖；圖46是一個(gè)健身裝置的正視圖，其具有圖44中的與互連組件的軸連接的活塞-缸閥配置。
圖47是圖46中的健身裝置的等角視圖；圖48是圖44中的活塞-缸閥配置的近距離等角視圖，其與圖47中的互連組件的軸連接。
圖49是另一個(gè)活塞-缸配置的等距剖視圖；圖50是圖49種的活塞-缸配置的前視圖；圖51是一個(gè)健身裝置的底視圖，其采用了另一個(gè)互連組件和活塞-缸閥阻力結(jié)構(gòu)配置；圖52是圖51中的健身裝置的底部等角視圖；圖53是圖51中的健身裝置的左側(cè)等角視圖；圖54是與圖53相似的左側(cè)視圖，并進(jìn)一步示出了閥組件的內(nèi)部閥元件的示意性代表元件；圖55是右側(cè)踏板的前部的局部等角視圖，其突出了前部輥調(diào)節(jié)組件；圖56是右側(cè)踏板的前部的局部等角視圖，其突出了板和保護(hù)支撐組件；圖57是不同裝置、調(diào)節(jié)器、傳感器和信號(hào)的示意性表示，其可用在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中。
圖58是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用戶界面的畫面示意；圖59是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，顯示了一個(gè)給定重量的使用者在給定的鍛煉設(shè)置級別和有效踩踏速度條件下，用于確定踏板的下落速度的操作的例子；圖60是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，顯示了用于確定踏板的下降速度的操作的另一個(gè)實(shí)施例；以及圖61是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，顯示了用于健身裝置的踏板位置傳感器的例子。
詳細(xì)說明本發(fā)明的不同實(shí)施例提供了用于控制健身裝置或健身設(shè)備的操作、特征和功能的系統(tǒng)和方法。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，不同的調(diào)節(jié)器、傳感器和其它特征和功能為健身設(shè)備提供控制和操作，健身設(shè)備將步進(jìn)功能與踏車或走路/跑步功能組合起來。其它實(shí)施例中，可單獨(dú)或以不同組合的方式使用不同的調(diào)節(jié)器、傳感器和其它特征和功能，以恰當(dāng)?shù)目刂破渌∩碓O(shè)備，例如步進(jìn)機(jī)、踏車、橢圓教練機(jī)和其它健身裝置。
參照圖1，遵照本發(fā)明的多個(gè)方面，健身裝置10可構(gòu)造成為使用者提供走路型健身、步進(jìn)型健身或組合了走路和步進(jìn)的類似攀爬型的健身鍛煉。該健身裝置通常包括兩個(gè)類似踏車的組件(12，14)(此處稱為“踏板”或“踏板組件”)，其可轉(zhuǎn)動(dòng)的與一個(gè)框架連接，以便踏板可繞一個(gè)共有軸16或在共有軸的區(qū)域內(nèi)上下轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)踏板包括一個(gè)移動(dòng)表面，例如在一個(gè)類似踏車結(jié)構(gòu)中的帶18。通常，每個(gè)踏板的后部可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在框架上，每個(gè)踏板的前部以上下往復(fù)的方式支撐。在使用中，使用者可在踏板上走路、慢跑或跑步，踏板將繞該共有軸往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
踏板(12，14)以這樣一種方式設(shè)置，使得一個(gè)踏板的向上的運(yùn)動(dòng)伴隨著另一個(gè)踏板的向下的運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，踏板相互連接，以便一個(gè)踏板的向上或向下的轉(zhuǎn)動(dòng)分別與另一個(gè)踏板的向下或向上的運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)。然而，可能該往復(fù)運(yùn)動(dòng)是一個(gè)使用者輸入的功能，而不是一個(gè)踏板之間的聯(lián)動(dòng)配置。在一個(gè)實(shí)施例中，踏板(12，14)通過一個(gè)互連元件或組件相互連接，以便一個(gè)踏板的向上/向下的運(yùn)動(dòng)伴隨著另一個(gè)踏板的向下/向上的運(yùn)動(dòng)。此外，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用包括一個(gè)阻力結(jié)構(gòu)(或多個(gè)結(jié)構(gòu))，例如伴隨著每個(gè)踏板的液壓振動(dòng)，以便提供踏板的向下運(yùn)動(dòng)的阻力或阻尼。還可能的是通過將一個(gè)返回構(gòu)件(例如彈簧)與阻力元件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一個(gè)踏板向上運(yùn)動(dòng)以及另一個(gè)踏板向下運(yùn)動(dòng)(或者配合或者獨(dú)立)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由踩踏帶18提供的移動(dòng)表面以及踏板的往復(fù)(配合或不配合)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合提供了一種健身方式，其與在松散的表面上攀爬相似，例如在沙丘上走路、慢跑或者跑步，其中每次向上和向前的腳運(yùn)動(dòng)都伴隨著腳向后和向下的滑動(dòng)。通過這樣的類似攀爬的鍛煉方式，將獲得非常顯著的有益于心臟血管的效果以及其它健康益處。而且，通過下文說明可認(rèn)識(shí)到，以低沖擊方式可獲得非常顯著的健康益處。本發(fā)明的實(shí)施例可裝配有鎖定配置，其基本上禁止了轉(zhuǎn)動(dòng)，以便健身裝置10提供一對用于走路、慢跑和跑步的非轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)表面。
圖1示出的健身裝置10的實(shí)施例并沒有顯示不同的保護(hù)和裝飾面板，其可用在用于銷售的裝置中。圖2是圖1所示的健身裝置的前等角視圖。圖3是圖1和圖2中的健身裝置的底部等角視圖。圖1-9分別顯示的是圖1-3示出的健身裝置的左側(cè)、右側(cè)、頂、前、后和底視圖。
參照圖1-9以及其它視圖，健身裝置包括第一踏板組件12和第二踏板組件14，每個(gè)都具有一個(gè)前部(12A、14A)和一個(gè)后部(12B、14B)。踏板組件的后部可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在健身裝置的后部。踏板組件的前部支撐在框架上，并配置成在使用中以基本上向上和向下的方式往復(fù)運(yùn)動(dòng)。還可能的是，在健身裝置的前部可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐踏板，并且在框架上支撐踏板組件的后部。每個(gè)踏板組件還支撐一個(gè)環(huán)帶或“踩踏帶”，其越過板20轉(zhuǎn)動(dòng)并繞前輥22和后輥24轉(zhuǎn)動(dòng)，以提供一個(gè)或者向前或者向后的移動(dòng)表面。踩踏帶可以是常規(guī)的踏車帶結(jié)構(gòu)和材料?？蛇x擇的是，所述帶可以是帶有PVC涂層的聚酯纖維。該帶還可以進(jìn)一步浸染硅以便于潤滑。這樣的帶由SieglingTM制造。除了踩踏帶以外的其它移動(dòng)表面可以由遵照本發(fā)明的實(shí)施例提供。這類移動(dòng)表面包括多個(gè)位于前后輥之間的輥，以及可參考使用的在各種用途中使用的其它輥。
使用者可以面朝踏板組件的前部(12A，12B)在該裝置上進(jìn)行鍛煉(此處稱為“向前使用”)或者可以面朝踏板組件的后部(12B，14B)在該裝置上進(jìn)行鍛煉(此處稱為“向后使用”)。此處使用的術(shù)語“前”、“后”和“右”指使用者以面向前的典型使用方式站立在裝置上時(shí)的視角。在任意類型的使用中，使用者可以在健身裝置上以使用者的每個(gè)腳接觸一個(gè)踏板組件的方式走路、慢跑和/或步進(jìn)，雖然當(dāng)使用者精力充沛鍛煉時(shí)有時(shí)兩只腳都抬離踏板組件。在面向前的使用中，使用者的左腳通常只接觸左側(cè)踏板組件12，使用者的右腳通常僅接觸右側(cè)踏板組件14?？蛇x擇的是，在面向后的使用中，使用者的左腳通常僅接觸右側(cè)踏板組件，使用者的右腳僅接觸左側(cè)踏板組件。
與本發(fā)明的多個(gè)方面相一致的健身裝置可構(gòu)造為僅提供踏步運(yùn)動(dòng)，僅提供步進(jìn)運(yùn)動(dòng)或者提供踏步和步進(jìn)運(yùn)動(dòng)的組合。對于踏步運(yùn)動(dòng)，踏板組件(12，14)構(gòu)造為不往復(fù)運(yùn)動(dòng)，環(huán)帶18構(gòu)造為轉(zhuǎn)動(dòng)。術(shù)語“踏步運(yùn)動(dòng)”意味著指代任意典型的人的踏步動(dòng)作，例如走路、慢跑和跑步。對于步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，踏板組件構(gòu)造為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，環(huán)帶構(gòu)造為不繞輥轉(zhuǎn)動(dòng)。術(shù)語“步進(jìn)運(yùn)動(dòng)”意味著指代任意典型的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，例如當(dāng)人爬樓梯，使用常規(guī)的步進(jìn)健身裝置，爬山等等。
如上所述，每個(gè)踏板組件的后部(12B、14B)可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在健身裝置10的后部。每個(gè)踏板組件的前部(12A、14A)支撐在健身裝置的前部，以便踏板組件可向上和向下轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)使用者在踏板上步進(jìn)時(shí)，它(包括帶)將向下轉(zhuǎn)動(dòng)。如下文進(jìn)一步詳細(xì)描述的那樣，踏板組件可相互連接以便一個(gè)踏板組件的向下或者向上的運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致另一個(gè)踏板組件的分別向上或向下的運(yùn)動(dòng)。因此，當(dāng)使用者在一個(gè)踏板上步進(jìn)時(shí)，它將向下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)另一個(gè)踏板將向上轉(zhuǎn)動(dòng)。踏板組件構(gòu)造為上下移動(dòng)，踩踏帶構(gòu)造為提供一個(gè)移動(dòng)踏步表面，使用者可獲得一種包含踏步和步進(jìn)的組合的健身運(yùn)動(dòng)。
參照圖1-3、9和其他附圖，健身裝置包括一個(gè)帶有下方主框架28的框架26。框架為健身裝置的移動(dòng)構(gòu)件和其它構(gòu)件提供一般的結(jié)構(gòu)支撐。下方的主框架構(gòu)件包括一個(gè)整體左側(cè)面板30、右側(cè)面板32、前面板34、后面板36和底面板38?？蚣芸芍苯釉O(shè)置在地板上或者支撐在可調(diào)節(jié)的腿、墊子、減震器或者它們的組合上。在圖1-9的應(yīng)用中，可調(diào)腿40設(shè)置在底框架面板的底部前左和前右拐角處。
左側(cè)立柱42在左側(cè)面板30的后端區(qū)域處與框架連接。右側(cè)立柱44在右側(cè)面板的前端區(qū)域與框架連接。立柱通常從框架處以一個(gè)向前的角度向上延伸。手柄46延伸至每個(gè)立柱的頂部。在圖1-3等的應(yīng)用中，手柄是直的管狀結(jié)構(gòu)。手柄通常布置在與各個(gè)下方的側(cè)面板(30，32)相同的平面內(nèi)并沿踏板的整個(gè)長度延伸。在使用健身裝置10的過程中，手柄適于使用者的抓握?？刂婆_(tái)48支撐在手柄的前段之間?？刂婆_(tái)可包括一個(gè)或多個(gè)杯架、一個(gè)健身顯示器和一個(gè)或多個(gè)適于夾持鑰匙、手機(jī)或者其它私人物品的凹部。一個(gè)附加的橫向手柄50在每個(gè)側(cè)板的前部之間延伸。該橫向手柄包括心率提取裝置，用于為控制臺(tái)中的心率監(jiān)視器和顯示器提供心跳信號(hào)。
圖10是圖1-9所示的健身裝置10的等角視圖，為了更好的顯示那些部分和全部隱藏的構(gòu)件，去除立柱(42、44)和踩踏帶18。在去除踩踏帶的情況下，可看見設(shè)置在下面并支撐每個(gè)踩踏帶的板20。圖11是圖10示出的健身裝置的等角視圖，其將踏板20進(jìn)一步移走以顯示踏板框架組件52。每個(gè)踏板組件包括一個(gè)具有外側(cè)元件54的踏板框架和多個(gè)從外側(cè)元件向內(nèi)延伸以支撐板的板支撐元件56。外側(cè)元件和板支撐元件是鋼制品，但是可由其它材料制造，例如鋁。防護(hù)板58或“擋板”連接到板支撐元件的內(nèi)端。防護(hù)板也是鋼制品，但是可由其它材料制造，例如鋁或塑料。
每個(gè)踏板框架組件52的外側(cè)元件54可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在健身裝置的后部區(qū)域處。外側(cè)元件從后部轉(zhuǎn)動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)60處沿下方框架長度的大部分向前延伸。那里沒有設(shè)置基本與外側(cè)元件平行的內(nèi)側(cè)框架元件。在常規(guī)踏車中，通常具有一個(gè)外側(cè)框架元件和一個(gè)內(nèi)側(cè)框架元件，并且板支撐元件設(shè)置并支撐在內(nèi)側(cè)和外側(cè)框架結(jié)構(gòu)之間。此處所示的本發(fā)明的一些應(yīng)用中，踏板框架組件具有一個(gè)外側(cè)框架元件，但是沒有內(nèi)側(cè)框架元件。而且，板支撐元件56與外側(cè)框架元件54連接并通過它支撐，但是不通過內(nèi)側(cè)框架元件支撐。同樣的，板支撐元件支撐在一點(diǎn)上或者僅沿著一個(gè)不連續(xù)的長度支撐，例如板支撐元件的一端部區(qū)域。
在圖11所示的配置中，板支撐元件通過外側(cè)踏板框架元件支撐在一個(gè)端部區(qū)域上，并沿著它們的長度承載板的載荷。也可以在端部以外處支撐板支撐元件。在任意情況下，在一個(gè)應(yīng)用中，板支撐元件56可限定一個(gè)懸臂，板支撐元件支撐在一端或者一個(gè)支點(diǎn)處并沿它們的長度或者超出懸臂一側(cè)承受載荷(也就是板)。
通過不在板支撐元件56的內(nèi)端處設(shè)置框架元件，踏板組件(12、14)可在相應(yīng)的踩踏帶18的內(nèi)緣之間以很小的間隙或距離設(shè)置。在踏步運(yùn)動(dòng)過程中，很多使用者的腳和腿之間具有很小的橫向間隔。以非常近的距離布置踏板有助于確保這樣的使用者能夠保持自然的踏步和在使用中使它們的腳恰當(dāng)?shù)呐c踩踏帶18接合。而且，通過消除穿過懸臂板支撐元件56的兩個(gè)向前延伸的內(nèi)框架軌(一個(gè)對應(yīng)一個(gè)踏步組件)，不大幅度減小踩踏帶的寬度就有可能減小健身裝置10的整體寬度，這對于地板空間不足的家庭和健身俱樂部而言都是有利的。
圖12是沿圖7中的12-12線的剖視圖。如圖11、12和其它附圖所示，每個(gè)踏步組件包括一個(gè)防護(hù)板58或者“擋板”。在一個(gè)應(yīng)用中，可由鋼鐵、鋁、聚合體或者其它合適的材料制造的防護(hù)板限定了一個(gè)相當(dāng)薄的大致為三角形或者梯形的板。防護(hù)板連接到板支撐元件56遠(yuǎn)離其與外側(cè)框架元件54連接端的內(nèi)端上。防護(hù)板可以焊接或者螺栓連接到板支撐元件，或者連接到與板支撐元件連接的互連元件(圖中未示)上。通常，防護(hù)板從板支撐元件的內(nèi)端稍稍向上和向下延伸。防護(hù)板的頂端通常與各個(gè)板20的頂部對齊。防護(hù)板的前端向下延伸，并且通常與踏板組件(12，14)的前部垂直。防護(hù)板不為踏板組件提供縱向支撐或者為板支撐元件提供縱向支撐，而是防止使用者的腳或者小腿從踩踏帶上滑落以及防止在另一個(gè)踏板組件下方或者在踏板組件之間受擠。防護(hù)板確實(shí)為板支撐元件提供了非常小的前后支撐。然而，防護(hù)板并不與后輥或者位于防護(hù)板后端的任意其它結(jié)構(gòu)連接。圖36-39(將在下文做更詳細(xì)的描述)顯示了處于下部位置的左側(cè)踏板以及處于上部位置的右側(cè)踏板，進(jìn)一步顯示了操作過程中的擋板和附近的踏板之間的關(guān)系。當(dāng)一個(gè)踏板組件位于最高位置以及相對側(cè)的踏板組件位于最低位置時(shí)，防護(hù)板的下端設(shè)置在相對側(cè)踏板組件的頂端下方。由于踏板組件相互之間的緊湊布置，擋板以非常緊密的方式布置并且可能被時(shí)不時(shí)的接觸。
再次參照圖11，前輥22轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在每個(gè)踏板框架52的前部(12A，14A)，后輥24轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在每個(gè)踏板框架52的后部(12B，14B)。正如板支撐元件56一樣，前輥22支撐在懸臂結(jié)構(gòu)中。特別的，右前輥通過外側(cè)元件54可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在右踏板組件14的外側(cè)，左前輥通過左外側(cè)元件54可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在左踏板組件12的外側(cè)。每個(gè)前輥22的內(nèi)端彼此貼近的布置。擋板58(左和右)支撐在各個(gè)前輥的內(nèi)端處。擋板為輥提供并不重要的縱向(垂直或者水平)支撐。每個(gè)輥的內(nèi)端均未被支撐。
圖13是沿圖10中的13-13線的剖視圖。參照右側(cè)輥22R(左側(cè)輥22L等是右側(cè)輥的鏡像)，輥包括一個(gè)在踏板框架的外側(cè)元件54的前端處可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在帶調(diào)節(jié)組件64內(nèi)的輥軸62。注意，在一些例子中，為有助于理解，標(biāo)號(hào)“R”或者“L”與元件數(shù)字一起使用來指明右側(cè)(R)或左側(cè)(L)構(gòu)件。在很多例子中，每個(gè)構(gòu)件和/或組件有兩個(gè)相似的或者幾個(gè)元件，但是只對這些元件中的一個(gè)做詳細(xì)描述。例如，有兩個(gè)右側(cè)和左側(cè)的踏板組件54，但是每個(gè)都非常相似，把它們當(dāng)作一個(gè)進(jìn)行描述或者只對其中一個(gè)做詳細(xì)描述。輥進(jìn)一步包括一個(gè)伸長的通常為圓柱形的外表面，其可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在軸上。踩踏帶與輥的外表面嚙合。
為了調(diào)節(jié)踩踏帶的張力和軌跡，前輥22和后輥24與踏板框架可調(diào)接的連接。在一個(gè)特別的應(yīng)用中，每個(gè)前輥22與每個(gè)外側(cè)踏板框架元件54的前部可調(diào)節(jié)的連接。圖14-18顯示了在本發(fā)明的一個(gè)特別應(yīng)用中使用的帶調(diào)節(jié)組件。特別的，圖14是布置在左側(cè)踏板組件的外側(cè)框架元件的前端區(qū)域的帶調(diào)節(jié)組件的局部等角視圖。圖14還顯示了左側(cè)踏板組件的前輥以及設(shè)置在最前方的板支撐元件。圖15是布置在右側(cè)踏板組件的外側(cè)框架元件的前端區(qū)域的帶調(diào)節(jié)組件的等角視圖。正如很多該健身裝置的其它特征，左側(cè)和右側(cè)帶調(diào)節(jié)組件通常是彼此的鏡像，由此不時(shí)的參照其中一個(gè)帶調(diào)節(jié)組件所作討論可完全等同的適用于另一個(gè)帶調(diào)節(jié)組件。圖16和17是分別沿圖10中的線16-16和17-17的帶調(diào)節(jié)組件的剖視圖。圖18是圖15的帶調(diào)節(jié)組件的分解視圖。
參照圖14-18以及其它視圖，每個(gè)前輥具有一個(gè)從輥外端向外延伸的軸62。軸向前延伸的端部限定了一個(gè)橫切軸的縱向軸線的螺紋孔66。帶調(diào)節(jié)組件包括一個(gè)可滑動(dòng)支撐在下部板70和上部板72之間的帶張緊板68。下部和上部板在外側(cè)框架元件的前端處螺栓連接到面板74上。上部和下部板從外側(cè)元件處向前延伸，并布置在基本平行的平面內(nèi)。沿下部板70和上部板72的長度方向限定槽76。張緊板68限定了一個(gè)從上端向外延伸的凸舌78和從下端向外延伸的第二凸舌。凸舌可滑動(dòng)的支撐在下部板和上部板的對應(yīng)槽內(nèi)。進(jìn)而，張緊板限定了一個(gè)軸孔80，優(yōu)選為圓形并具有一個(gè)比前輥22的軸62稍大的直徑?？椎妮S線通常布置為垂直于外側(cè)元件并適于容納并支撐前輥的軸。張緊板還限定了一個(gè)與軸孔連通的螺紋孔82，并且當(dāng)軸設(shè)置在軸孔80內(nèi)時(shí)適于與前軸內(nèi)的螺紋孔66對齊。
軸螺栓支撐板84固定到調(diào)節(jié)組件64的前端，優(yōu)選通過一對旋入到下部和上部板前方對應(yīng)孔內(nèi)的螺栓。軸螺栓支撐板84限定了一個(gè)適于容納軸螺栓88的螺紋孔86。如上所述，螺紋孔66限定在前輥軸內(nèi)。當(dāng)軸62設(shè)置在軸孔80內(nèi)時(shí)，軸螺栓旋入螺栓張緊板和輥軸的孔內(nèi)，以便前后移動(dòng)螺栓張緊板并將軸固定在孔內(nèi)。通過這種方式，可前后調(diào)節(jié)前輥以有助于繞前后輥設(shè)置帶18，一旦繞輥設(shè)置了帶并且在其后的任意時(shí)刻，均可調(diào)節(jié)帶的張力。
前輥還可以相對于外側(cè)元件做角度調(diào)節(jié)。圖19A、19B和19C分別顯示了帶張緊板68的頂視圖、前視圖和側(cè)視圖。如圖所示，從帶張緊板的上部和下部伸出的凸舌78不是矩形的。取而代之，上部和下部的凸舌的后內(nèi)表面(面向輥的表面)和前外表面(遠(yuǎn)離輥的表面)稍稍傾斜或歪曲。在圖19A所示的一個(gè)例子中，拱形為大約2°。然而其它的拱形也是可能的。參照圖16和18，角度調(diào)節(jié)板90螺栓固定在下部和上部板(70，72)之間。角度調(diào)節(jié)板限定了一個(gè)適于容納角度調(diào)節(jié)螺栓92的螺紋孔。角度調(diào)節(jié)螺栓與帶張緊板68的外側(cè)表面接合，以便將張緊板角度定位在槽76內(nèi)。通過這種方式，可以調(diào)節(jié)前輥的角度朝向。當(dāng)帶18放置在前后輥(22，29)四周時(shí)，幾百磅的力可能將施加在輥上，促使前輥向后。增大角度調(diào)節(jié)螺栓相對于張緊板的接合能夠使輥的另一端克服來自皮帶的向后的力而向確前轉(zhuǎn)動(dòng)。相反，當(dāng)前側(cè)輥克服因皮帶張緊所施加的向后的力時(shí)，減小角度調(diào)節(jié)螺栓相對于張緊板的接合能夠允許皮帶使輥向后擺動(dòng)。通過這種方式，可調(diào)節(jié)角度來定位輥以確保它與帶行進(jìn)的方向一致，從而有助于確保在使用過程中皮帶恰好位于輥的中心。
通過帶施加在踏板框架52上的張力也可能使外側(cè)元件54產(chǎn)生一個(gè)稍向后的偏斜。為了抵消這個(gè)偏斜，該外側(cè)框架元件可以以向外的拱度形成。因此，當(dāng)踏板由于帶而處于張緊狀態(tài)時(shí)，外側(cè)元件將相對于后軸16偏轉(zhuǎn)到大致垂直或者成直角的方向上。該偏斜將由于材料和外側(cè)元件的制造公差以及帶張緊程度的變化而稍有不同。前輥的角度調(diào)節(jié)使得可將輥的方向微調(diào)到與后輥和帶行進(jìn)的方向成直角的方向上。在一個(gè)特定應(yīng)用中，每個(gè)懸臂外側(cè)元件的拱形相對于后軸線在0.25°和0.5°之間。在將帶繞輥固定之前，拱形將踏板(12，14)向稍稍離開彼此的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。
再次參照圖10，帶板20位于每個(gè)踏板框架的頂部。在一個(gè)特定應(yīng)用中，板支撐在懸臂結(jié)構(gòu)中，懸臂結(jié)構(gòu)位于從外側(cè)踏板框架元件54橫向延伸的板支撐元件56上。板可以直接螺栓連接到板支撐元件上，可以固定到與板緩沖或者板懸掛系統(tǒng)結(jié)合的框架上。每個(gè)帶板20位于每個(gè)踏板組件(12，14)的各個(gè)前輥22和后輥24之間。帶板尺寸設(shè)計(jì)成為位于輥之間的踩踏帶18上部的大部分或者全部的運(yùn)行提供登陸平臺(tái)。在一個(gè)實(shí)施例中，板大約為厚，并在板的上下運(yùn)行段具有一個(gè)MDF芯和一個(gè)酚醛薄層。板的端部可包括一個(gè)有助于防止在運(yùn)輸和裝配過程中受損的拱形。
圖20是沿圖4的線20-20的剖視圖，圖21是沿圖4的線21-21的剖視圖。參照圖11、20和21，外部或者外側(cè)踏板框架元件54優(yōu)選為帶有內(nèi)、外、上和下壁的正方形的管形元件。可選擇的是，可以使用圓的管狀元件或者其它形狀的元件。成套的板支撐孔94限定在每個(gè)外側(cè)框架元件的內(nèi)外壁上。位于內(nèi)外壁上的板支撐孔對齊，并布置為支撐大致垂直于外側(cè)框架元件的板支撐元件。在一個(gè)應(yīng)用中，板支撐元件受壓安裝到外側(cè)框架元件上。板支撐元件還可以焊接到外側(cè)元件上。如圖20、21和其它圖所示，板支撐元件的外端區(qū)域設(shè)置在外側(cè)元件的內(nèi)外壁中的孔內(nèi)。通過這種方式，板支撐元件支撐在兩個(gè)位置上，但是由于板支撐元件通常支撐在一個(gè)區(qū)域上(在外元件的內(nèi)外壁之間)，并且板支撐元件的一部分(在這個(gè)例子中指支撐元件內(nèi)側(cè)的大部分)從該支撐區(qū)域延伸，這種布置方式依舊被認(rèn)定為一個(gè)懸臂。在圖1-20和其它圖所示的特定健身裝置的應(yīng)用中，板支撐元件通常為圓柱形元件。其它形狀也是可能的，例如正方形管元件。
再次參照圖11以及圖21和其它視圖，臨近外側(cè)踏板框架元件54處，每個(gè)板支撐元件56包括一個(gè)突起96。每個(gè)突起限定了一個(gè)基本垂直于覆蓋在上面的板20的螺紋孔。螺紋孔容納對應(yīng)的將板固定到板支撐元件上的螺栓98。螺栓頭從板的頂部向上伸出。如圖1、2和6所最清晰的示出的，帶18的外端設(shè)置為稍朝著螺栓頭的內(nèi)側(cè)，以便不與螺栓頭發(fā)生干涉或者摩擦?？蛇x擇的是，螺栓頭可以在板的頂部表面上鉆孔，這種情況下帶可以覆蓋螺栓。
仍然參照圖11、21和其它視圖，橡膠、氯丁橡膠、聚亞安酯或者其它柔軟的彈性板懸掛元件100設(shè)置在每個(gè)板支撐元件的內(nèi)端處。板懸掛元件通常為圓柱形，但是也可以采用其它形狀和尺寸。板懸掛元件設(shè)置在板和各個(gè)板懸掛元件之間。在使用過程中，通過帶和板傳遞使用者的登陸力以壓縮懸掛元件。通過這種方式，在使用過程中，懸掛元件有助于減輕沖擊壓力并提供稍輕柔的腳登陸方式。另外，一旦受沖擊，板支承元件56可稍向下偏轉(zhuǎn)以便能夠在一定程度上輔助減小沖擊應(yīng)力。每個(gè)板懸掛元件的上表面通常為平的，并與對應(yīng)的突起96的上端對齊，以便平穩(wěn)的支撐板。雖然沒有示出，銷釘從板懸掛元件的下表面處延伸。為了將懸掛元件固定在板支撐元件上，將銷釘擠壓到板支撐元件的對應(yīng)孔(圖中也未示)內(nèi)。銷釘可以是以螺紋方式、擠壓安裝、卡和安裝或者其它方式固定在孔內(nèi)。
板懸掛元件還可以包括一個(gè)柔軟的彈性懸掛套筒或者帶。在一個(gè)例子中，套筒具有比板支撐元件稍小的直徑。為了將套筒固定到板支撐元件上，將套筒伸展覆蓋在板支撐元件上并通過套筒的限制力保持在合適的位置。套筒可以是任意寬度，使得它可僅沿板支撐元件的一部分或者沿板支撐元件的整個(gè)長度展開。板支撐元件還可限定一個(gè)環(huán)向凹槽或者切口，以便橫向保持懸掛套筒。可選擇的是，板支撐元件可包括一個(gè)位于板支撐元件上的替換懸掛元件的堅(jiān)硬(不可壓縮)元件。
每個(gè)踏板組件(12，14)的后部可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在框架的后部，以便每個(gè)踏板組件可上下轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)踏板組件的前部通過一個(gè)或多個(gè)阻尼或者“阻力”元件、互連元件或者它們的組合物支撐在框架上。取決于配置，踏板組件可單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)，或者相對于另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)(例如，一個(gè)向上，另一個(gè)向下)。
圖22是沿圖4中的線22-22的剖視圖。圖23是圖22的放大局部剖視圖。參照圖7、11、22、23和其它視圖，每個(gè)踏板組件(12，14)轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在框架后部附近。在一個(gè)特定應(yīng)用中，左側(cè)和右側(cè)后軸支撐組件60設(shè)置在每個(gè)踏板組件及健身裝置的左后和右后處或附近。后軸支撐組件轉(zhuǎn)動(dòng)支撐后軸102(在一個(gè)應(yīng)用中是踏板的共用轉(zhuǎn)動(dòng)軸)。后軸在左右支撐組件之間延伸并轉(zhuǎn)動(dòng)支撐左右踏板組件。后軸可以是一個(gè)連續(xù)元件或者是一個(gè)由不同零件組成的組件。
特別參照圖11，在健身裝置的后部，套筒104從裝置后部的每個(gè)側(cè)板(30，32)的頂部表面處向內(nèi)延伸。后軸支撐組件固定到每個(gè)對應(yīng)的支架上。每個(gè)后軸支撐元件60包括一對橫向偏置的下部軸承支撐106和一對相應(yīng)的橫向偏置的上部軸承支撐108。下部和上部軸承支撐分別限定了半圓形特征，其相互配合以限定一個(gè)用于支撐徑向球軸承組件110的圓形孔。后軸的端部可轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在各個(gè)后軸支撐組件內(nèi)。每個(gè)后軸支撐組件包括兩個(gè)相互隔開的徑向球軸承110。如圖22和23所最清晰的示出的，后軸的每個(gè)端部區(qū)域由一對橫向偏置的徑向球軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐。
參照圖22、23和圖24(后輥組件的分解視圖)，后輥組件112包括左右后輥24。所示的后輥組件帶有兩個(gè)不同的帶接合表面(左輥和右輥)；然而輥組件呈單個(gè)的連續(xù)外表面。也可能具有帶有單個(gè)軸的單獨(dú)后輥，一對在單個(gè)軸或者一對軸上的不同的輥。此外，可能具有位于輥和踏板之間的公共軸線，或者具有輥和踏板之間的不同的軸線。例如，踏板可繞一條位于輥軸前方、前方和下方等的線轉(zhuǎn)動(dòng)。
每個(gè)后輥部分包括一個(gè)外部圓柱形元件114，其通過一個(gè)內(nèi)側(cè)和外側(cè)軸承(116，118)可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在后軸102上。每個(gè)踏板組件的踩踏帶與對應(yīng)的外部圓柱形元件接合。在一個(gè)應(yīng)用中，每個(gè)圓柱形元件限定了一個(gè)凸出的外部輪廓，凸出部分的頂點(diǎn)軸向布置在圓柱形元件的中點(diǎn)附近。凸出的形狀有助于將踩踏帶保持集中在后輥上。在一個(gè)特定應(yīng)用中，外部圓柱形元件具有一個(gè)從外端朝著外部圓柱形元件的縱向中心的增大的徑向尺寸。該增大的徑向尺寸可以是相同的或者可以是遞進(jìn)的，以便以外部圓柱形元件的中點(diǎn)為中心具有一個(gè)增大的徑向尺寸和一個(gè)基本相同的徑向尺寸?？蛇x擇的是，外部圓柱形元件114可沿圓柱形的長度方向限定一個(gè)相同的徑向尺寸。
除了后輥的隆起或者凸出的形狀(還可能提供隆起的前輥)，在本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用中，包括一個(gè)帶導(dǎo)引裝置118(參見圖10，25，27和其它視圖)，其固定到恰好位于后輥組件112前方的板上，以幫助保持帶18的對準(zhǔn)。帶導(dǎo)引裝置限定一個(gè)逐漸減細(xì)或者傾斜的表面，構(gòu)造為與踩踏帶的外端接合。在踏步過程中，人體的踏步主要具有一個(gè)縱向力分力，其產(chǎn)生向前的推力。然而，大多數(shù)人在它們的踏步中還具有一個(gè)輕微向外或者橫向的分力。這個(gè)橫向分力作用在帶上，其使帶產(chǎn)生錯(cuò)位。特別是，在后輥上促使帶的后部向外運(yùn)動(dòng)。由此，將帶導(dǎo)引裝置放置在踏板上以與踩踏帶的外側(cè)后表面接合。帶上的帶導(dǎo)引裝置的相互作用有助于保持帶在輥之間準(zhǔn)確對齊，以抵消大多數(shù)使用者的橫向的踩踏力。
再次參照圖22、23和24，在一個(gè)特定實(shí)施例中，后軸102支撐用于每個(gè)踏板組件的后輥組件。由此，左右后輥繞一公共軸線可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐，該軸線也是踏板的公共后轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。在一個(gè)特定應(yīng)用中，后軸102具有第一(左)部分120和第二(右)部分122。每個(gè)后軸部分包括一個(gè)軸桿，軸的外端從相關(guān)的輥伸出并由相應(yīng)的軸支承組件60支承。每個(gè)軸部分的內(nèi)端通過一個(gè)套筒120(此處也稱為“套環(huán)”)連接在一起。每個(gè)輥的外側(cè)圓柱穿過套筒，以有效的相互連接其外部圓柱(并相互連接輥)，使得它們同步轉(zhuǎn)動(dòng)。套筒由成對的設(shè)置在后軸的每段的內(nèi)端處的徑向球軸承118可轉(zhuǎn)動(dòng)支撐。每個(gè)輥的外端還由與各個(gè)軸支撐組件相鄰的徑向球軸承116支撐。由此，每個(gè)輥通過朝著輥每一側(cè)的徑向球軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在后軸上。另外，通過套筒，輥繞后軸線一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
通過套筒124使之一體化，可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在軸段(120，124)上的輥組件沿兩個(gè)踏板組件(12，14)的背部提供結(jié)構(gòu)上的剛性支撐。特別是輥和套筒通過四個(gè)徑向球軸承(116，118)可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在后軸桿上。由此，輥與后軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接。此外，后側(cè)軸的每一部分的每個(gè)外端部分均通過一對軸承110支承在各個(gè)支承組件60內(nèi)。輥組件避免設(shè)有某種類型的軸支撐支架或者類似的沿端部之間的軸的長度方向與框架連接的裝置。
在使用過程中，當(dāng)每個(gè)踏板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，各個(gè)軸段(120，122)也轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，軸段以相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)；由此，當(dāng)一個(gè)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)另一個(gè)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，反過來也是如此。由于輥組件和軸段的構(gòu)造，當(dāng)輥一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸可以沿相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。套筒提供了輥之間的連接，同時(shí)支撐后軸段以便提供實(shí)際上一體的后軸。
如上所述，外側(cè)踏板框架元件如同輥一樣繞相同的軸102轉(zhuǎn)動(dòng)。參照圖22，外側(cè)踏板框架元件54連接到位于各個(gè)支撐組件60的內(nèi)外軸承支撐組件(106，108)之間的后軸。軸段(120，122)固定到各個(gè)外側(cè)踏板框架元件54上。軸從外側(cè)踏板框架元件向外延伸。向外延伸的軸段支撐在外側(cè)軸承支撐組件中。此外，桿從外側(cè)踏板框架元件向內(nèi)延伸。向內(nèi)延伸的軸段支撐在內(nèi)側(cè)軸承支撐組件中。后部支撐組件的徑向球軸承在位于外側(cè)元件任意側(cè)的兩個(gè)位置上可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐后軸。各個(gè)軸段的向內(nèi)延伸的部分還支撐各個(gè)輥。由此，踏板可繞后軸上下轉(zhuǎn)動(dòng)10°，并且輥可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
為了保持合適的公差，輥可機(jī)械加工為三段，中間套筒段124和兩個(gè)外側(cè)輥段114。為了組裝輥，將內(nèi)部軸承118擠壓進(jìn)中間段，接著左右外段擠壓到中段上。為了完成輥的組裝，將外軸承116擠壓進(jìn)軸承支架126內(nèi)，接著將它們擠壓到外段的端部。一些實(shí)施例中不包括軸承支架。輥可由一體件制成，但是加工時(shí)間和造價(jià)很可能將比三件套組件的大。
三件套輥組件提供了一些附加的優(yōu)點(diǎn)。首先，后輥組件提供了一個(gè)假定軸，使得軸段可以與踏板組件一起單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)支撐在一個(gè)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)的輥組件。如下文所詳細(xì)描述的，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)通過一根帶連接到直接連接到輥組件上的驅(qū)動(dòng)滑輪128上，以驅(qū)動(dòng)行走帶。其次，后輥組件用作其中一個(gè)機(jī)構(gòu)，以抵抗由使用者所帶來的帶張緊和扭轉(zhuǎn)。這也是在后輥中安裝內(nèi)外軸承的一個(gè)原因。軸承的接觸點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)長的杠桿臂來抵抗上述提到的力。軸承安裝到焊接在上述提到的踏板臂上的軸桿上。后輥繞軸桿自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
還設(shè)有位于每個(gè)踏板元件的內(nèi)外側(cè)的軸承10。這四個(gè)軸承位置起很多作用。首先，它們垂直的支撐踏板組件。其次，在一個(gè)例子中它們允許踏板上下轉(zhuǎn)動(dòng)。再次，它們提供了第二機(jī)構(gòu)，用于抵抗踏板上的帶張緊和使用者所施加的扭轉(zhuǎn)。這種設(shè)計(jì)提供了其中強(qiáng)度方面的一個(gè)方面，其允許使用單臂踏板(例如，外側(cè)元件54)并使它們作為一個(gè)結(jié)構(gòu)相互作用，但是仍然單獨(dú)執(zhí)行它們最初的功能。
為了驅(qū)動(dòng)依次驅(qū)動(dòng)每個(gè)踩踏帶18的輥24，驅(qū)動(dòng)滑輪128固定到其中一個(gè)輥上。圖25是沿圖11的線25-25的剖視圖。圖26是沿線26-26的剖視圖。如圖25，26和其它視圖所示，在一個(gè)特定應(yīng)用中，驅(qū)動(dòng)軸滑輪固定到右輥的外側(cè)表面上。更詳細(xì)些，驅(qū)動(dòng)滑輪固定到與后軸支撐組件60相鄰的右輥外端附近的外側(cè)表面上。然而，驅(qū)動(dòng)滑輪可固定到與左側(cè)軸支撐組件相鄰的左端區(qū)域，或者沿著左右端區(qū)域之間的輥長度的某些地方，例如在輥之間，其要求踏板之間稍大的間距。馬達(dá)130固定到底部框架面板上。在馬達(dá)正前方，是用于支撐控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速和其它功能的馬達(dá)控制器、處理器和其它電子元件的馬達(dá)控制面板。圖9的底視圖顯示了馬達(dá)安裝孔，電子控制面板安裝在底部框架面板上。
圖27是沿線27-27的剖視圖。如圖26、27和其它視圖所示，馬達(dá)軸134從馬達(dá)一側(cè)向外延伸。馬達(dá)安裝為使得馬達(dá)軸基本平行于軸102(例如，后輪組件的后軸)。此外，不同直徑的滑輪可與馬達(dá)軸連接。驅(qū)動(dòng)帶136連接在驅(qū)動(dòng)滑輪和馬達(dá)軸之間(或者馬達(dá)軸滑輪應(yīng)當(dāng)作為一體使用)。因此，馬達(dá)設(shè)置為推動(dòng)后輥組件112的轉(zhuǎn)動(dòng)。接著輥又推動(dòng)每個(gè)踏板的踩踏帶的轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖28是沿線28-28的側(cè)視圖。首先參照圖26、27和28，在本發(fā)明的一個(gè)特定應(yīng)用中，采用帶張緊組件138用于提供驅(qū)動(dòng)帶136的恰當(dāng)?shù)膹埦o。帶張緊組件包括一個(gè)張緊臂140，其轉(zhuǎn)動(dòng)連接到與底部面板38連接的張緊支架142上。張緊臂遠(yuǎn)離張緊臂140的轉(zhuǎn)動(dòng)連接，可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承張緊輪144。張緊輪與位于驅(qū)動(dòng)滑輪128和馬達(dá)軸134之間的驅(qū)動(dòng)帶接合。張緊臂的朝向可以調(diào)節(jié)為在驅(qū)動(dòng)帶上設(shè)置合適的張力。在使用過程中，在踩踏帶上放置變化的載荷，其反過來又在后輥上產(chǎn)生變化的力。通常，調(diào)節(jié)張緊臂以便驅(qū)動(dòng)帶在驅(qū)動(dòng)滑輪或者馬達(dá)軸(或者馬達(dá)滑輪)上不因?yàn)槭褂弥兴┘拥牧Φ淖兓瑒?dòng)。此外，皮帶張緊組件能夠提供一種用以調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)帶的張緊力的便利的方式，以確保驅(qū)動(dòng)皮帶長時(shí)間張緊。
可選擇的是，采用一種彈性驅(qū)動(dòng)帶，其不再需要張緊裝置?？梢栽谂c本發(fā)明一致的實(shí)施例中采用的彈性帶的一個(gè)例子是HutchingonFlexonicTM帶。
飛輪146可固定到馬達(dá)軸的向外延伸的端部區(qū)域。在使用過程中，踩踏帶18滑過板20，其具有一特定的取決于不同參數(shù)的動(dòng)摩擦力，這些參數(shù)包括帶和板的材料以及施加在帶上的向下的力。在一些例子中，當(dāng)使用者在帶上行走時(shí)，帶將輕輕的聯(lián)結(jié)在板上，其伴隨著帶和板之間的增大的動(dòng)摩擦。除了由馬達(dá)施加的用于轉(zhuǎn)動(dòng)帶的力外，固定到馬達(dá)軸上的飛輪具有一個(gè)角動(dòng)量分力，其有助于克服增大的動(dòng)摩擦并幫助提供均衡的踩踏帶運(yùn)動(dòng)。
如圖22所最清晰的示出的，與輥連接在一起的每個(gè)輥端22和套筒124通過徑向球軸承(114，116)可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在后軸上。在一個(gè)應(yīng)用中，如上所述，后軸包括第一段(第一軸桿)和第二段(第二軸桿)，并且輥和相互連接的套環(huán)由在每個(gè)桿上的兩個(gè)徑向球軸承轉(zhuǎn)動(dòng)支撐。通過將驅(qū)動(dòng)滑輪連接到輥，驅(qū)動(dòng)滑輪促使輥繞后軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
可以分離馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)并通過一公共馬達(dá)控制器，經(jīng)獨(dú)立的馬達(dá)對每個(gè)輥提供動(dòng)力。在這樣的實(shí)例中，馬達(dá)速度由控制器調(diào)節(jié)，使得踩踏帶以相同或者接近相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。該馬達(dá)或者多個(gè)馬達(dá)可以構(gòu)造或者控制為由使用者控制以沿向前的方向(即，從左側(cè)觀察，繞前后輥以逆時(shí)針方向)驅(qū)動(dòng)環(huán)帶或者沿向后的方向(即，從左側(cè)觀察，繞前后輥以順時(shí)針方向)驅(qū)動(dòng)環(huán)帶。
在一個(gè)應(yīng)用中，使用AC馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)輥。使用AC馬達(dá)，帶的速度可以從AC馬達(dá)控制器直接得到。于2004年2月26日提交的發(fā)明名稱為“具有單個(gè)后輥的雙踏車健身裝置”的相關(guān)美國申請No.60/548811包含在此作為參考，其描述了一種可以在本發(fā)明的一種方案中采用的AC馬達(dá)控制系統(tǒng)。特別的，帶速度控制裝置(“BSCU”)基于接受自中央處理裝置(“CPU”)的帶速度控制信號(hào)控制踏板上的帶的速度。
CPU可用作控制該設(shè)備的操作和/或功能的不同方面。更詳細(xì)些，CPU提供了所需要的控制設(shè)備的操作的輸出信號(hào)，這些操作包括但不限于踩踏帶的驅(qū)動(dòng)、施加到任意踏板上的抵抗力。這樣的輸出信號(hào)最好為數(shù)字格式，但是如果一個(gè)特定應(yīng)用中要求的話，也可以提供模擬信號(hào)。進(jìn)而，輸出信號(hào)通常通過有線介質(zhì)傳輸，但是也可以使用無線連接方式來傳輸?shù)竭_(dá)/來自所期望的裝置、傳感器、激勵(lì)器或者其它裝置的任意信號(hào)，這些裝置可能設(shè)置在控制裝置處或者遠(yuǎn)離控制裝置。相同的，CPU接受來自傳感器、使用者或者其它物體的不同輸入信號(hào)，它們幫助CPU控制設(shè)備的操作、特征和功能，以及確定利用該設(shè)備10、其它特征和功能由鍛煉者所執(zhí)行的操作。這樣的輸入信號(hào)還可以通過有線和/或無線通信連接裝置傳輸?shù)紺PU。
在采用了DC馬達(dá)的健身裝置中，帶速度傳感器(圖中未示)可操作的與踩踏帶聯(lián)合來控制踩踏帶的速度。在一個(gè)特定應(yīng)用中，帶速度傳感器與一個(gè)包括一個(gè)磁體和一個(gè)拾取器的彈簧開關(guān)一起使用。更詳細(xì)些，磁體埋入或者連接到驅(qū)動(dòng)滑輪上，拾取器與以這樣一個(gè)方向與主框架連接，即每次磁體轉(zhuǎn)過拾取器時(shí)生成一個(gè)輸出脈沖。彈簧開關(guān)的其它朝向也是可能的。此外，可采用其它傳感器或者電子元件來控制、檢測或者另外提供帶速。
本發(fā)明的特定實(shí)施例可包括一個(gè)與踏板可操作的連接的阻力結(jié)構(gòu)。此處使用的術(shù)語“阻力結(jié)構(gòu)”指的是包括阻止踏板轉(zhuǎn)動(dòng)的任意類型的裝置、結(jié)構(gòu)、元件、組件和構(gòu)造。由阻力結(jié)構(gòu)提供的阻力可以是恒定的、變化的和/或可調(diào)的。此外，該阻力可以是載荷、時(shí)間、熱量和/或其它系數(shù)的函數(shù)。這樣的一個(gè)阻力結(jié)構(gòu)可能抑制踏板向下和/或向上的運(yùn)動(dòng)。阻力結(jié)構(gòu)可在踏板上施加一個(gè)回復(fù)力，使得如果踏板處于下部位置時(shí)，阻力結(jié)構(gòu)將施加一個(gè)力來向上移動(dòng)踏板。為阻力結(jié)構(gòu)提供一個(gè)回復(fù)力將替代互連元件或者與互連元件一起工作。術(shù)語“減震”有時(shí)用在此處作為阻力結(jié)構(gòu)的一種形式，或者是彈簧(回復(fù)力)元件，或者是包括或不包括彈簧(回復(fù)力)的阻尼元件。
圖30-32和34是健身裝置的局部等角視圖，其中將很多構(gòu)件移走以顯示阻力結(jié)構(gòu)的一個(gè)應(yīng)用以及它到踏板的連接。同時(shí)如同下文中所詳細(xì)描述的，圖30-34也強(qiáng)調(diào)了互連組件以及其它結(jié)構(gòu)的一個(gè)應(yīng)用。參照圖28和30-34以及其它視圖，在一個(gè)特定健身裝置的構(gòu)造中，踏板阻力結(jié)構(gòu)148連接在每個(gè)踏板組件(12，14)和框架26之間用以支撐位于框架以上的踏板組件的前部，以抑制每個(gè)踏板向下的運(yùn)動(dòng)。阻力結(jié)構(gòu)可設(shè)置在踏板框架和主框架之間的不同位置上。在此處所示的一個(gè)特定配置中，阻力結(jié)構(gòu)設(shè)置在踏板下方和踏板后部。這樣布置，阻力結(jié)構(gòu)的大部分在面板下方隱藏在視線之外。而且，在裝置的操作或者安裝或者拆卸過程中，使用者不大可能不經(jīng)意的碰撞或者接觸阻力結(jié)構(gòu)。
可以采用在根據(jù)本發(fā)明的健身裝置中的其它的阻力結(jié)構(gòu)和相同配置在不同的申請中示出，其包含在此作為參考。
阻力結(jié)構(gòu)148包括與各個(gè)踏板組件可操作連接的第一和第二活塞-缸組件150。每個(gè)活塞-缸均與公共閥組件152可操作的連接。正如健身裝置的很多部件一樣，位于裝置右側(cè)的活塞-缸150以及它與框架和右側(cè)踏板的連接與連接在框架和左側(cè)踏板之間的活塞-缸非常相似。由此，將對右側(cè)活塞-缸組件以及它與右側(cè)踏板、框架之間的相互連接做詳細(xì)描述。首先參照圖28、32和其它視圖，阻力支架154與踏板組件的下后部分連接。阻力支架通常為三角形。支架的一個(gè)表面通過兩個(gè)螺栓連接到外側(cè)踏板框架元件54的底部表面上，其恰恰位于轉(zhuǎn)動(dòng)支撐組件60的前方。支架布置為使得三角形的一個(gè)頂點(diǎn)通常設(shè)置在后軸下方。位于后軸下方的支架頂點(diǎn)限定了一個(gè)用于轉(zhuǎn)動(dòng)支撐(在前阻力支點(diǎn))右側(cè)活塞-缸的前部的孔156。右側(cè)活塞-缸的后部可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在與框架背面相鄰的后阻力支點(diǎn)158。
液壓活塞-缸組件150通常限定有帶有液壓流體的缸160，其帶有一連接在每個(gè)踏板和框架之間的活塞162。液壓缸154是流體相通的，例如通過閥152利用管子164。踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)促使活塞前后運(yùn)動(dòng)。通過活塞的前后啟動(dòng)，液壓流體通過閥從一個(gè)缸推入另一個(gè)中。對閥的調(diào)節(jié)將液壓阻力引入到位于缸之間的流體中，其為每個(gè)踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)帶來阻力。
活塞-缸150的后部在后支點(diǎn)158處轉(zhuǎn)動(dòng)連接到框架上。將活塞支撐在缸內(nèi)的活塞桿166延伸到活塞-缸的前部之外。延伸到缸之外的桿的后部可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接在前部的阻力支點(diǎn)156處。在缸內(nèi)，活塞與活塞桿連接。液壓缸是具有1.5″的孔和2″的行程以及#6 SAE O型圈端口的焊接缸。流體可以是任意常規(guī)的液壓流體。
圖29是閥組件152的示意圖，其流體連接活塞-缸用以控制阻力結(jié)構(gòu)的液壓阻力。閥元件包括一個(gè)比例流體控制閥168(其是機(jī)械或電子可調(diào)的)，與第一輸入裝置170和第二輸入裝置172流體連通。在一個(gè)實(shí)施例中，比例閥是一個(gè)通常關(guān)閉的雙向提升閥，例如Hydra ForceSP08-20-O-N-120E。一個(gè)缸160與第一輸入裝置流體連通，例如通過柔性管，另一個(gè)缸與第二輸入裝置流體連通。多個(gè)球閥(174A、174B、174C、174D)處在輸入裝置和比例流體控制閥之間的流體通道中，球閥允許流體在一個(gè)方向上流動(dòng)，并防止流體在另一個(gè)方向上流動(dòng)。特別的，第一174A和第二174B球閥設(shè)置在第一流體通道176中，其允許流體從第一輸入裝置170經(jīng)過比例閥168流到第二輸入裝置172中。第三174C和第四174D球閥設(shè)置在第二流體通道178中，其允許流體從第二輸入裝置172經(jīng)過比例閥168流到第一輸入裝置170中。兩條流體通道直接通過比例閥；由此，比例閥的調(diào)節(jié)將使流經(jīng)兩條流體通道的流體阻力基本相同。閥組件還包括一個(gè)氣室180，一個(gè)熱膨脹補(bǔ)償器182和一個(gè)與流體通道連通的溢出水池184。
每個(gè)缸連接到閥組件152的各個(gè)輸入裝置(170，172)，并且液壓系統(tǒng)是閉合的。當(dāng)一個(gè)踏板向下按壓(或者向下拉)在聯(lián)合的活塞桿上時(shí)，活塞促使缸內(nèi)的流體通過出口136進(jìn)入關(guān)聯(lián)的閥組件輸入裝置中。流體經(jīng)合適的流體通道并流出相對的閥組件輸入裝置。向外流動(dòng)的流體流入相對的缸內(nèi)并作用在其中的活塞上以向上推動(dòng)踏板(或者向下拉動(dòng)踏板)。比例閥168可以分別打開或者關(guān)閉，以降低或者增大流體通道中的流體阻力，由此降低或者增大用來啟動(dòng)踏板的作用力。將閥完全關(guān)閉將鎖住踏板使得它們不能轉(zhuǎn)動(dòng)。利用包括踏板之間的完全或基本密封的流體通道(例如由固定在框架和每個(gè)踏板之間的缸以及與缸結(jié)合的流體提供(通過閥組件或僅使一個(gè)缸的出口與另一缸的出口相結(jié)合))的阻力結(jié)構(gòu)，阻力結(jié)構(gòu)還可提供一種互連功能，使得一個(gè)踏板的移動(dòng)操作另一個(gè)踏板沿相反的方向移動(dòng)。由此，有可能消除機(jī)械互連組件(下文中將描述)，而仍能協(xié)調(diào)踏板的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
可選擇的是，一個(gè)自包容減震器可以設(shè)置為在左側(cè)踏板組件的左側(cè)或外側(cè)框架元件和左上框架元件之間延伸，例如2004年2月26日提交的發(fā)明名稱為“雙板健身裝置”的美國專利申請No.10/789182中所描述的。第二減震器可設(shè)置為在右踏板組件的右側(cè)或外側(cè)框架元件和右上框架元件之間延伸。在叉一可替換實(shí)施例中，減震器可以連接到踏板前部和下方的框架上。該減震器可以與內(nèi)部或外部彈簧聯(lián)合。在這樣一個(gè)應(yīng)用中，減震器消減并抑制腳步向下的力以便為使用者的腳、腿和不同腿關(guān)節(jié)(如腳踝和膝蓋)提供緩沖。彈簧還會(huì)提供復(fù)原力以便有助于在使用者將踏板下壓到較低方位后使踏板返回較高方位。在某些構(gòu)造中，還可調(diào)節(jié)減震器阻力結(jié)構(gòu)以便降低或增大踏板向下的行程長度。
圖32是沿圖4中的線33-33的剖視圖?，F(xiàn)在主要參照圖28、32、33和34，互連組件188能夠使一塊踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)與另一塊踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)相協(xié)調(diào)。通常說來，互連組件使得一個(gè)踏板12的向下的運(yùn)動(dòng)伴隨著另一個(gè)踏板14的向上的運(yùn)動(dòng)，反過來也是如此。在一個(gè)例子中，互連組件包括一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在互連軸192上的擺動(dòng)裝置190的支架或臂。軸一側(cè)的擺動(dòng)裝置的一部分連接到一個(gè)踏板上，軸另一側(cè)的擺動(dòng)裝置的另一個(gè)部分連接到另一個(gè)踏板上。更特別的是，系桿194轉(zhuǎn)動(dòng)連接在擺動(dòng)支架18的每個(gè)端部。每個(gè)系桿都轉(zhuǎn)動(dòng)連接到各個(gè)阻力支架154的前頂點(diǎn)上。
更特別的是，擺動(dòng)支架190轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在擺動(dòng)橫向元件196上，該元件在框架的左右側(cè)之間延伸。如圖35和36所清晰示出的，擺動(dòng)橫向元件限定了一個(gè)U型橫截面。U的每個(gè)直立部分限定了用于支撐互連軸192的轉(zhuǎn)動(dòng)孔。
擺動(dòng)臂的左右外側(cè)部分分別包括第一或左下轉(zhuǎn)動(dòng)銷釘198和第二或右下轉(zhuǎn)動(dòng)銷釘200。在擺動(dòng)支架外端上方的阻力支架向前的部分支撐第一或左上轉(zhuǎn)動(dòng)銷釘202和第二或右上轉(zhuǎn)動(dòng)銷釘204。將擺動(dòng)裝置與踏板互相連接起來的系桿194在擺動(dòng)裝置的每一側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)連接在上下轉(zhuǎn)動(dòng)銷釘之間。在一個(gè)特定應(yīng)用中，每個(gè)系桿限定一個(gè)具有可調(diào)長度的螺絲扣。螺絲扣利用上下轉(zhuǎn)動(dòng)銷釘連接在球連接構(gòu)造內(nèi)。
互連組件將左側(cè)踏板12與右側(cè)踏板14以這樣一種方式連接，即當(dāng)一個(gè)踏板(例如左側(cè)踏板)繞后軸102向下再向上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，另一個(gè)踏板(例如右側(cè)踏板)繞配合后軸分別向上再向下轉(zhuǎn)動(dòng)。由此，這兩個(gè)踏板以提供一種步進(jìn)運(yùn)動(dòng)的方式互連，其中一個(gè)踏板向下的運(yùn)動(dòng)伴隨著另一個(gè)踏板向上的運(yùn)動(dòng)，反過來也是這樣。在這樣的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)過程中，不管單獨(dú)進(jìn)行還是與踏步運(yùn)動(dòng)聯(lián)合，擺動(dòng)支架190繞互連軸192轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)。
本發(fā)明的健身裝置中可以采用的其它可能的互連組件和配置在此處參照包含進(jìn)來的不同的共同待審的申請中示出。
可以禁止踏板的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。往復(fù)運(yùn)動(dòng)的禁止提供了一種常規(guī)的踏車型健身，而不是由踏板或步進(jìn)運(yùn)動(dòng)結(jié)合所提供的近似爬山的健身。在一個(gè)應(yīng)用中，通過完全關(guān)閉位于液壓缸160之間流體通道中的閥168，禁止了踏板的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
可選擇的是，根據(jù)包含在此作為參照的不同申請的啟示，機(jī)械(非液壓的)鎖組件可設(shè)在本發(fā)明的健身裝置上。通常，鎖組件包括一對設(shè)置在踏板下方用于鎖定每個(gè)踏板的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的鎖。特別的，利用這樣的鎖組件，可以鎖定踏板組件使其不圍繞后軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)鎖定時(shí)，踏板組件的帶共同提供了一種有效的專一非轉(zhuǎn)動(dòng)型與踏車相似的踏步表面。在健身裝置裝配過程中或者在其后，通過桿的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)一個(gè)或者兩個(gè)螺絲扣194的長度，兩個(gè)踏板的朝向可準(zhǔn)確對齊，使得兩個(gè)踏板帶一起提供鎖定位置的平行踏步表面。
現(xiàn)在參照圖35A-43，將對由健身裝置的運(yùn)動(dòng)提供的類似爬山的健身做進(jìn)一步詳述。圖35A-35E中示出一個(gè)面向前方的示范性使用者(下文，稱為“使用者”)。使用者正向前行走，裝置構(gòu)造為用于爬山型運(yùn)動(dòng)，即踏板往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖示的腳部運(yùn)僅代表一個(gè)使用者。在一些例子中，踏板可能不是最高和最低位置之間移動(dòng)，而是位于它們其間的一些位置點(diǎn)。在一些例子中，使用者可能具有比圖示短或長的步幅。在一些例子中，使用者可能向后行走，或者面向后方，或者面向后方并向后行走。
圖36是健身裝置10的后部等角視圖，左側(cè)踏板12處于較低位置而右側(cè)踏板14處于較高位置。圖37是圖36中的健身裝置的前方等角視圖。圖38是圖36所示的裝置的左側(cè)視圖，圖39是右側(cè)視圖。圖41是沿圖36的線41-41的局部剖視圖，圖40是示意性剖視圖。參照圖36-39、41、42和35A，擺動(dòng)臂的左側(cè)向下轉(zhuǎn)動(dòng)，擺動(dòng)臂的右側(cè)向上轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖35A中，圖示的使用者的右腳向前并放在右側(cè)踩踏帶18R的前面部分上。在圖35A所示的使用者的方位中，在面向前方的爬山型運(yùn)動(dòng)中，使用者的左腿將向下向后延伸，使用者重量的大部分落在左側(cè)踏板上。使用者的右腿在膝蓋處彎曲并向后延伸，使得使用者的右腳開始向下壓在右側(cè)踏板14上。從圖35A所示的方位開始，使用者將他的體重轉(zhuǎn)換為左右腿之間的平衡，并開始利用他的右腿向下壓使得右側(cè)踏板向下。由于帶的運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)腳都將從圖35A所示的位置向后移動(dòng)。
圖35B顯示的是在圖35A所示的位置之后裝置和使用者的方位。右側(cè)踏板14向下受壓，通過互連結(jié)構(gòu)188和/或阻力結(jié)構(gòu)148，使得左側(cè)踏板12開始上升。使用者的右腳從圖35A所示的位置開始向后和向下移動(dòng)。使用者的左腳從圖35A所示的位置向后(從帶)和向上(從踏板)移動(dòng)。
圖35C顯示的是處于向上行程的中途的右側(cè)踏板14和處于向下行程的中途的左側(cè)踏板12。同樣，踏板組件處于框架上方基本相同高度處，環(huán)帶18也處于相同高度。如圖35C所示，使用者的右腳和腿從圖35B所示的位置向后向下移動(dòng)。使用者的左腳從圖35B所示的位置向后向上移動(dòng)。在這點(diǎn)上，使用者向前踏步時(shí)開始從左側(cè)踩踏帶上抬起左腳；由此提升左側(cè)腳后跟并且使用者轉(zhuǎn)動(dòng)到左腳的拇趾球上。此時(shí)，現(xiàn)在左側(cè)踏板12上將比右側(cè)踏板14承受更多的重量。
在圖35C所示的方位之后，右側(cè)踏板繼續(xù)它向下的運(yùn)動(dòng)，左側(cè)踏板繼續(xù)它向上的運(yùn)動(dòng)一直到圖35D所示裝置的方位。在圖35D中，左側(cè)踏板12比右側(cè)踏板14高，互連臂190繞互連轉(zhuǎn)軸線192轉(zhuǎn)動(dòng)使得它的右側(cè)低于它的左側(cè)。在這個(gè)位置處，使用者的右腿繼續(xù)向后和向下移動(dòng)。使用者將左腿提升離開左側(cè)踏板并向前移動(dòng)。在左側(cè)踏板的上部位置，使用者將他的左腳向下踩踏在踩踏帶的前部。使用者所有的重量施加在右側(cè)踏板上直到使用者將他的左腳放在左側(cè)踏板上。使用者繼續(xù)在右側(cè)踏板上提供一個(gè)向下的力，促使左側(cè)踏板上升。
圖40、43和35F顯示了大約處于最低位置的右側(cè)踏板14，并顯示了大約處于最高位置的左側(cè)踏板12。在這點(diǎn)上，使用者向下踩踏在左側(cè)踏板的前部，并開始利用左腿下壓。同時(shí)使用者開始提升右腿。左側(cè)踏板上向下的力通過......被傳遞到......。
圖35A-35E代表了踏板往復(fù)運(yùn)動(dòng)的半個(gè)循環(huán)，即左側(cè)踏板12從一個(gè)較低位置到一個(gè)較高位置的運(yùn)動(dòng)以及右側(cè)踏板14從一個(gè)較高位置到一個(gè)較低位置的運(yùn)動(dòng)。一個(gè)完整的爬山型健身循環(huán)由踏板從某個(gè)位置開始到返回相同位置結(jié)束的運(yùn)動(dòng)所代表，其以這樣一種方式，即包括一個(gè)完整的右側(cè)踏板的互連結(jié)構(gòu)，使得右側(cè)踏板開始踏板向上的行程(從較低位置到較高位置)以及踏板完整的向下行程(從較高位置到較低位置)。例如，以左側(cè)踏板的較低位置(右側(cè)踏板的較高位置)為參考點(diǎn)的踏步循環(huán)將包括左側(cè)踏板從較低位置到較高位置的向上以及向下返回到其較低位置的運(yùn)動(dòng)。在另一個(gè)例子中，以左側(cè)踏板的中間點(diǎn)位置(參見圖35B)為參考點(diǎn)的踏步循環(huán)將包括踏板到較高位置的向上的運(yùn)動(dòng)，從較高位置經(jīng)過中間點(diǎn)位置到較低位置的向下的運(yùn)動(dòng)，以及返回到中間點(diǎn)位置的向上的運(yùn)動(dòng)。與踏板向上和向下運(yùn)動(dòng)的次序無關(guān)。由此，向上的運(yùn)動(dòng)隨后為向下的運(yùn)動(dòng)，或者向下的運(yùn)動(dòng)隨后為向上的運(yùn)動(dòng)。
參照圖30-32以及其它視圖，在本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用中，一個(gè)踏步傳感設(shè)備可操作的與踏板或者互連結(jié)構(gòu)聯(lián)合，以提供與步速(即往復(fù)的頻率)、每步的深度和其它功能相關(guān)的信號(hào)。該踏步傳感設(shè)備包括一個(gè)踏板位置傳感器(“TPS”)，其適于檢測任意給定時(shí)間的踏板的相關(guān)位置并將指示踏板運(yùn)動(dòng)和/或位置的信號(hào)傳遞給的CPU。更特別的是，一個(gè)編碼器(如Grayhill Series 63K光學(xué)編碼器)與臨近互連軸的互連橫向元件支架連接。該編碼器包括一個(gè)帶有小齒輪的銷釘。齒輪可操作的與互聯(lián)軸連接，以便軸的轉(zhuǎn)動(dòng)促使小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器軸，其依次產(chǎn)生一個(gè)互連軸的速度和徑向位置函數(shù)的信號(hào)。為了提供較細(xì)的踏板分級，一個(gè)大齒輪可以與互連軸連接，并布置為與編碼器上的小齒輪嚙合。在一個(gè)特定例子中，大齒輪和小齒輪之間的齒輪比為6∶1。
可選擇的是，在一個(gè)特定結(jié)構(gòu)，該健身裝置包括一個(gè)踏板傳感器，其提供與每個(gè)踏板每次向下的行程相應(yīng)的輸出脈沖。該踏板傳感器通過一個(gè)包括一個(gè)磁體和一個(gè)拾取器的彈簧開關(guān)來執(zhí)行操作。磁體的方位應(yīng)確保其能前后擺動(dòng)通過與搖桿橫向部件相連的拾取器。每次磁體經(jīng)過拾取器時(shí)彈簧開關(guān)觸發(fā)一個(gè)輸出脈沖。由此，當(dāng)右側(cè)踏板向下移動(dòng)時(shí)(對應(yīng)于磁體向下經(jīng)過拾取器的運(yùn)動(dòng))，彈簧開關(guān)傳遞一個(gè)輸出脈沖，當(dāng)左側(cè)踏板向上移動(dòng)時(shí)(對應(yīng)于磁體向上經(jīng)過拾取器的運(yùn)動(dòng))，彈簧開關(guān)傳遞一個(gè)輸出脈沖。該輸出脈沖用于監(jiān)視使用過程中隨著踏板上下移動(dòng)而產(chǎn)生的踏板的擺動(dòng)和行程數(shù)。該輸出脈沖單獨(dú)或于帶速度信號(hào)一起用于提供健身頻率顯示，并可用在各種與健身相關(guān)的計(jì)算中，例如確定使用者的卡路里消耗速度。
如圖33所最清晰的顯示的，在一個(gè)特定應(yīng)用中，底部外側(cè)的緩沖器206連接到擺動(dòng)裝置端部的底部表面上。該緩沖器可固定到擺動(dòng)裝置上以便當(dāng)踏板降至行程底部的最低點(diǎn)時(shí)緩沖踏板。塊體可由橡膠、聚亞安酯或者柔軟的彈性聚合體材料制造。
如上所述，該健身裝置可以通過關(guān)閉閥而配置在“鎖定”位置。在鎖定位置，踏板組件不上下轉(zhuǎn)動(dòng)。在一特定鎖定方位上，踏板組件鎖定其轉(zhuǎn)動(dòng)，使得踩踏帶是水平的，相對于健身裝置的后部大約為10％的坡度。因此，在向前使用中，使用者可以模擬踏步登高，在向后使用中使用者可以模擬踏步下坡。
為了登上該裝置，使用者可以簡單的邁上踏車開始健身?？蛇x擇的是，使用者可以邁上支撐在架子之間并從后輥向后延伸的平臺(tái)(圖中未示)。就如同此處所包含的在各個(gè)共同待審的申請中所啟示的那樣，還可能提供從每個(gè)踏板組件的外側(cè)向外延伸的踩踏平臺(tái)。踩踏表面可以帶有滾花或者具有其它相似類型特征，用以增強(qiáng)使用者的鞋或腳與安裝表面之間的牽引力。平臺(tái)包括單個(gè)的腳平臺(tái)，其從踏板后部向后延伸并處在大約相同的高度上。
一對輪子208支撐在該裝置后部立柱底部處。位于裝置前方的底部面板(參見圖9)在裝置任意外端限定了一對手柄切口210。該手柄是長孔，但是可以使用其它手柄結(jié)構(gòu)。通過提升裝置前部，輪子向下轉(zhuǎn)動(dòng)與該裝置所擱置的表面接合。以這種方式，使用者可以使健身裝置滾動(dòng)到不同的地點(diǎn)。可選擇的是，可在裝置的前方設(shè)置一個(gè)或多個(gè)輪子，并且位于背部面板(參見圖11)的手柄用于提升和移動(dòng)該裝置。雖然圖中示出了兩個(gè)輪子，一個(gè)或者更多個(gè)輪子、滑動(dòng)板、輥或者其它裝置也可用于方便裝置的移動(dòng)。
圖44-48顯示了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的可選擇的液壓阻力結(jié)構(gòu)210。圖44是該液壓阻力結(jié)構(gòu)的等角視圖。圖46-48顯示了與互連設(shè)備188連接的液壓阻尼結(jié)構(gòu)。首先參照圖44和45，該液壓阻力結(jié)構(gòu)包括一個(gè)在鋼塊中形成的缸212。支撐在活塞桿216上的活塞214設(shè)置在缸內(nèi)。桿向外延伸穿過在缸的每一端的孔。在使用過程中O型圈或者其它密封裝置218防止缸內(nèi)的流體從任意缸口泄漏出去。流體槽220提供了缸的不同區(qū)域之間到活塞每一側(cè)的流體通道。閥組件222沿槽設(shè)置在末端。
在使用健身裝置的過程中，活塞214在缸212內(nèi)前后移動(dòng)。活塞的前后移動(dòng)驅(qū)動(dòng)流體穿過缸的不同區(qū)域之間的槽220到達(dá)活塞的任意一側(cè)。例如，當(dāng)活塞從左移動(dòng)到右時(shí)，流體被強(qiáng)制從缸的區(qū)域進(jìn)入活塞的右側(cè)，穿過槽進(jìn)入到缸的區(qū)域進(jìn)而進(jìn)入活塞的左側(cè)。活塞從右向左的運(yùn)動(dòng)使得流體沿相反的方向流動(dòng)。閥調(diào)節(jié)組件包括一個(gè)可調(diào)節(jié)的設(shè)置在槽220內(nèi)的銷釘224。該銷釘可以從完全阻塞槽的位置移動(dòng)到一個(gè)不阻擋槽內(nèi)流體流動(dòng)的位置。取決于銷釘?shù)牟贾?，流過槽的流體受阻，在缸內(nèi)為活塞的移動(dòng)引入一個(gè)變化的阻力。
參照圖46-48，示出的阻力結(jié)構(gòu)210連接在尖叉226之間，尖叉從擺動(dòng)元件190的下部延伸。圖48中示出的擺動(dòng)元件踏板組件和其它部分意在用于非單臂健身裝置實(shí)施例中，正如包含在此作為參照的各個(gè)申請中所公開的那樣。尖叉以相同的方式連接到圖32中所示的擺動(dòng)裝置和其它裝置上?；钊囊欢丝赊D(zhuǎn)動(dòng)的連接在尖叉之間。此外，缸體可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接到支撐尖叉支架的框架軌道196上。當(dāng)踏板上下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，隨著尖叉繞其軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，尖叉在一個(gè)弧形路徑上移動(dòng)，拉推活塞桿。由于可轉(zhuǎn)動(dòng)的與擺動(dòng)框架軌道連接，缸體能夠輕微的上下，以形成尖叉226弧形路徑的垂直分量。活塞-缸的布置210為擺動(dòng)裝置的擺動(dòng)引入阻力，其抑制了踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)。閥222的調(diào)節(jié)增大或減小了由缸-活塞布置引入的阻力。
圖49-50顯示了第二可選擇的液壓阻力結(jié)構(gòu)228，其可以與互連組件188連接。圖49是液壓阻力組件的等角視圖，圖50是液壓阻力組件的前部等角視圖。液壓阻力組件包括一個(gè)基本為圓形的流體缸230?；钊~片232設(shè)置為在圓形缸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，活塞葉片與擺動(dòng)軸192連接；由此，擺動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)在活塞葉片上施加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)力矩。在圓形缸的頂部處流體通道234設(shè)置在位于葉片任意側(cè)的各個(gè)缸之間。缸230并沒有形成完整的循環(huán)。在葉片一側(cè)的槽的一端連接有一個(gè)通向流體槽234的輸入端236，在葉片另一側(cè)的缸的另一側(cè)連接有第二輸入端238及流體槽的另一端。同樣的，活塞葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)流體穿過一個(gè)或另一輸入端，并通過另一輸入端流回到缸內(nèi)。例如，當(dāng)活塞葉片沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，流體沿順時(shí)針通道流過流體槽，流出輸入端236進(jìn)入到左側(cè)葉片。流體流經(jīng)槽234通過輸入端238進(jìn)入缸230內(nèi)。相反，當(dāng)葉片沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，流體穿過位于右側(cè)葉片的缸段、輸出口238，穿過槽234，穿過輸入端236進(jìn)入位于左側(cè)葉片的缸端，以逆時(shí)針方向流經(jīng)槽。圖49-50所示的活塞-缸布置是與圖44-48所示的活塞-缸布置類似的閉合系統(tǒng)。
一個(gè)可調(diào)閥元件236設(shè)置在位于缸230的每一段之間的流體通道234中。閥包括一個(gè)銷釘238，其設(shè)置在流體槽內(nèi)以改變度數(shù)，該度數(shù)處于完全關(guān)閉位置和完全打開位置之間。在完全閉合的位置處，流體通道完全阻塞，在完全打開位置處，流體通道完全敞開。在圖49-50所示的實(shí)施例中，完全關(guān)閉閥222或者236實(shí)現(xiàn)了鎖定功能，其將踏板(12，14)固定在與閥閉合時(shí)相對應(yīng)的方位上。再次參照圖50，閥為位于缸室之間的流體引入一個(gè)變化的阻力。同樣的，通過調(diào)節(jié)閥，將為擺動(dòng)裝置190施加一個(gè)變化的阻力，其依次又為踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)引入一個(gè)變化的阻力。
圖51-54顯示了根據(jù)本發(fā)明的健身裝置的一個(gè)應(yīng)用。圖51-54所示的健身裝置包括一個(gè)可選擇的互連組件配置，一個(gè)與互連組件連接的可選擇的阻力結(jié)構(gòu)。該互連組件240包括繞垂直互連軸空間242在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的擺動(dòng)臂。擺動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接到設(shè)置在擺動(dòng)臂下方的框架軌道上。為了避免不必要地遮擋互連構(gòu)件240，在圖51-54中沒有顯示框架軌道。為了避免不必要地遮擋互連組件和閥的可采用的阻力構(gòu)件的各個(gè)特征，在圖51-54中示出未顯示健身裝置的其它部件。
擺動(dòng)臂的一端部區(qū)域與各個(gè)阻力支架154連接。擺動(dòng)臂的另一端部區(qū)域也與各個(gè)阻力支架154連接。在一個(gè)例子中，系桿244可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接到擺動(dòng)臂的一端。系桿的相對端與各個(gè)阻力支架連接。在一個(gè)應(yīng)用中，一個(gè)相似的系桿配置將擺動(dòng)臂的另一端連接到各個(gè)阻力支架上。踏板12的轉(zhuǎn)動(dòng)使相關(guān)的阻力支架154L前后轉(zhuǎn)動(dòng)。阻力支架的前后運(yùn)動(dòng)推拉擺動(dòng)臂的相應(yīng)端，隨著擺動(dòng)臂繞垂直互連軸的空隙242轉(zhuǎn)動(dòng)，使擺動(dòng)臂的另一端產(chǎn)生相反的運(yùn)動(dòng)。同樣的，一個(gè)踏板12向下的轉(zhuǎn)動(dòng)伴隨著相對踏板14向上的轉(zhuǎn)動(dòng)，反過來也是如此。如上所述，擺動(dòng)臂設(shè)置為在基本水平的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。在此處討論的先前的實(shí)施例中，擺動(dòng)臂設(shè)置為在基本垂直的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。有可能將互連軸調(diào)整在不同平面內(nèi)用于設(shè)置擺動(dòng)臂使之在水平和垂直的平面內(nèi)(即，傾斜平面)轉(zhuǎn)動(dòng)。
一個(gè)可選擇的阻力結(jié)構(gòu)246沿?cái)[動(dòng)臂的長度方向連接到互連軸的任意一側(cè)。在圖51-54所示的例子中，可選擇的阻力結(jié)構(gòu)與擺動(dòng)臂的左端區(qū)域連接；然而，該阻力結(jié)構(gòu)可沿?cái)[動(dòng)臂的任意部分連接到互連軸242的任意一側(cè)。該可選擇的阻力結(jié)構(gòu)246包括一個(gè)缸體248，容納有連接到適于在缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞桿250上的活塞。活塞桿的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)的與互連擺動(dòng)臂241的端部區(qū)域連接。缸包括一個(gè)進(jìn)出與缸248流體連通的閥組件箱252的流體通道。圖示并且在下文中詳細(xì)討論的閥組件箱252包括相同的關(guān)于圖29所示出并描述的閥組件結(jié)構(gòu)。該可選擇的阻力結(jié)構(gòu)的前后部都是轉(zhuǎn)動(dòng)連接的。前轉(zhuǎn)動(dòng)軸254設(shè)置在活塞桿250的向外延伸端。在阻力結(jié)構(gòu)246的前端設(shè)有后轉(zhuǎn)動(dòng)軸256。支架臂258連接到橫向元件(圖中未示)，支架向前向上延伸的尖叉可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐阻力結(jié)構(gòu)246的后部。為了不在活塞桿250上施加過度的橫向壓力，可轉(zhuǎn)動(dòng)的前轉(zhuǎn)動(dòng)裝置254和后部樞軸256的結(jié)合允許阻力構(gòu)件在擺動(dòng)臂前后運(yùn)動(dòng)期間，能夠適當(dāng)?shù)嘏c擺動(dòng)臂一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖55顯示了一個(gè)可選擇的帶調(diào)節(jié)組件64。帶調(diào)節(jié)組件基本上與上述的組件相似。然而，張緊板68包括上部和下部轉(zhuǎn)動(dòng)銷釘79(僅示出上部)而不是凸舌78。角度調(diào)節(jié)板90支撐一個(gè)角度調(diào)節(jié)螺栓92，其適于與張緊板相接并繞轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓79轉(zhuǎn)動(dòng)。螺栓不是支撐在槽(如凸舌)內(nèi)，而是可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在限定在下部70和上部72板(圖中未示)上的轉(zhuǎn)動(dòng)孔內(nèi)。同樣的，張緊板繞轉(zhuǎn)動(dòng)銷釘轉(zhuǎn)動(dòng)。緊靠在輥上的向后的帶用于將張緊板逆著螺栓92向外轉(zhuǎn)動(dòng)。向內(nèi)緊固螺栓以便向前轉(zhuǎn)動(dòng)輥，或者向外松開螺栓以允許輥向后轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖56顯示了一個(gè)用于將踏板與踏板支撐元件56連接的可選擇的結(jié)構(gòu)。在這個(gè)應(yīng)用中，限定為L形狀的長支架262焊接到每個(gè)板支撐元件的外側(cè)。L支架焊接到每個(gè)板支撐元件上，而并不是支撐在端部或者其它地方。防護(hù)板58螺栓或者以其它方式固定到L支架向下延伸的表面上。橡膠帶264連接到L支架的頂部。帶將板與框架分開，并提供了一定程度的板懸掛。
雖然已經(jīng)采用一定的特殊性對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例做了說明，但是在不背離本發(fā)明的精神和范圍的條件下，本領(lǐng)域技術(shù)人員仍能夠?qū)λ_的實(shí)施例做很多變化。所有的方向參照(例如上部、下部、向上、向下、左、右、向左、向右、頂部、底部、以上、以下、垂直、水平、順時(shí)針和逆時(shí)針)僅僅是用于辨識(shí)目的，是助于讀者理解本發(fā)明，并不產(chǎn)生限制，特別對于位置、方位或者本發(fā)明的用途。連接參照(例如固定、接合、連接或者類似)是用于廣泛意義的構(gòu)造，它可能包括位于連接元件之間的互連元件以及在元件之間的相對運(yùn)動(dòng)。同樣的，這樣的連接參照不能必然推斷出兩個(gè)元件直接連接以及彼此固定的關(guān)系?？上攵谏鲜稣f明中的或者附圖中所示出的內(nèi)容都應(yīng)當(dāng)解釋為示意性的，而不是限定性的。
在此處圖示的本發(fā)明的應(yīng)用中，徑向球軸承用在不同位置上，例如用于支撐后輥?？梢岳闷渌呐渲?套環(huán)、套筒、潤滑劑以及類似裝置)來轉(zhuǎn)動(dòng)支撐各個(gè)元件。在一些例子中，采用了方形管，例如踏板組件；然而，還可以使用固體框架元件、圓柱形管和類似裝置。
控制系統(tǒng)概述用于健身設(shè)備或裝置10的控制系統(tǒng)300的一個(gè)實(shí)施例包括一個(gè)中央處理裝置(“CPU”)302。CPU 302可用于控制設(shè)備10的操作和/或功能的不同方面。更詳細(xì)的，CPU 302提供了各種控制設(shè)備10的操作(包括但不限于踩踏帶18的驅(qū)動(dòng)以及施加在任意踏板12、14上的阻力)所需的輸出信號(hào)。這些輸出信號(hào)最好為數(shù)字格式，但是也可以提供模擬信號(hào)。進(jìn)而，輸出信號(hào)通常通過有線介質(zhì)傳送，但是也可以使用無線連接的方式傳輸?shù)竭_(dá)/來自所期望的裝置、傳感器、激勵(lì)器、設(shè)備或者其它裝置的任意信號(hào)，這些裝置可能設(shè)置在控制裝置處或者遠(yuǎn)離控制裝置300。相同的，CPU 302接受來自傳感器、使用者或者其它物體的不同輸入信號(hào)，它們幫助CPU 302控制設(shè)備10的操作、特征和功能，以及確定利用該設(shè)備10、其它特征和功能由鍛煉者所執(zhí)行的操作。這樣的輸入信號(hào)還可以通過有線和/或無線通信連接裝置傳輸?shù)紺PU 302。
如圖57所示，控制系統(tǒng)300可包括一個(gè)最好與CPU 302連通的踏板控制裝置(“TCU”)304。如下文中所詳細(xì)解釋的，TCU 304控制施加到每個(gè)踏板12、14上的阻力，由此，控制每個(gè)踏板的相對位置和運(yùn)行速度。由TCU 304所執(zhí)行的對踏板位置和運(yùn)動(dòng)的控制通常根據(jù)接受自CPU 302的踏板控制信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。
控制系統(tǒng)300可包括一個(gè)帶速控制裝置(“BSCU”)306?；趤碜訡PU 302的帶速控制信號(hào)，BSCU 306控制踏板12、14上的帶18的速度。
進(jìn)而，控制系統(tǒng)300最好包括一個(gè)踏板位置傳感器(“TPS”)308，其可以檢測在任意給定時(shí)間時(shí)踏板12、14的運(yùn)動(dòng)和相對位置并將指示踏板運(yùn)動(dòng)和/或位置的信號(hào)傳遞給的CPU 302。
在控制系統(tǒng)300中還可包括至少一個(gè)用戶界面310。如下文中所詳細(xì)描述的，鍛煉者(即該設(shè)備的使用者)使用用戶界面(或多個(gè))310來輸入或者指定設(shè)備10的操作參數(shù)，報(bào)告當(dāng)前使用者的狀態(tài)信息，接受關(guān)于當(dāng)前健身程序的信息和/或提供來自/到達(dá)設(shè)備10的信息。
同樣的，外部界面312也可用來定位或者遠(yuǎn)距離設(shè)置系統(tǒng)和/或裝置?？捎扇嘶蛱摂M教練和/或教練員恰當(dāng)?shù)睦迷撓到y(tǒng)和裝置為設(shè)備10的個(gè)體用戶制定健身程序。
由此，本發(fā)明的實(shí)施例可包括用于控制設(shè)備10的不同特征和功能(包括踏板位置、帶速、用戶界面和外部界面)的不同的控制系統(tǒng)、控制裝置、傳感器、界面和激勵(lì)器。這些中的每一個(gè)以及其它的控制系統(tǒng)構(gòu)件、裝置、特征和/或功能(其中一些是可選的)將在下文中做進(jìn)一步說明。
CPU可以意識(shí)到CPU 302實(shí)際上可包括任意處理器或者其它控制器，其構(gòu)造為或者可構(gòu)造為處理輸入值(例如接受自TPS 308、BSCU 306、用戶界面310和/或外部界面312)，并生成輸出信號(hào)(例如那些傳送到BSCU 306、TCU 304、用戶界面310和外部界面312)。這樣的處理器和/或控制器的例子包括但不限于數(shù)字信號(hào)處理器、微處理器(例如在個(gè)人電腦、個(gè)人數(shù)據(jù)助手、計(jì)算機(jī)工作站或者其它計(jì)算裝置中的)、微控制器、可編程邏輯裝置、輸入/輸出控制器、顯示器驅(qū)動(dòng)裝置、處理“板”和其它裝置(此處指全體“處理器”)?？梢岳斫膺@樣的處理器可單獨(dú)使用和/或與其它裝置和/或處理器一起使用。
CPU 302還可包括存儲(chǔ)器和/或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置(圖中未示)和/或與其兼容。這樣的裝置的例子包括但不限于ROM、PROM、EPROM、EEPROM、RAM、DRAM、RDRAM、SDLRAM、EO DRAM、FRAM、固定存儲(chǔ)器、閃存、磁存儲(chǔ)器裝置、光學(xué)存儲(chǔ)裝置、電子存儲(chǔ)裝置、可移動(dòng)存儲(chǔ)裝置(例如存儲(chǔ)棒、USB存儲(chǔ)裝置和閃存卡)以及其它裝置。CPU 302還包括電源(圖中未示)或者可與其連接。必要時(shí)可提供備份電池以存儲(chǔ)使用者的配置和/或其它信息。CPU 302還可配置為包括不同類型的輸入和/或輸出端口、界面和/或裝置(此處即“I/O”)。這樣的I/O的例子包括但不限于串行端口、并行端、RJ-11、和RJ-45接口、IEEE 802.15端口、無線接口、WiFi接口、智能卡端口、視頻端口、PS/2端口、CSAFE接口、ISP接口和其它現(xiàn)有技術(shù)中公知的端口。同樣的，可以理解CPU 302是但不限于任意特定的裝置和/或系統(tǒng)或者構(gòu)件配置，可以整體或者部分由單個(gè)的裝置、多個(gè)并行裝置、分布式裝置、本地或遠(yuǎn)程裝置或者任意其它能夠支持本發(fā)明的不同實(shí)施例的特征和功能的處理器和裝置的配置所提供。
踏板控制裝置(TCU)如上所述，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，TCU 304基于來自CPU 302的踏板控制信號(hào)控制施加到每個(gè)踏板12、14上的阻力。通過改變和控制施加到任一或者兩個(gè)踏板12、14上的阻力，可由CPU 302和TCU 304控制踏板12、14的移動(dòng)速度、相對位置以及距離給定的靜止位置的最大和最小位移?？梢岳斫獾氖窃谄渌鼘?shí)施例中，TCU 302可以獨(dú)立于CPU 302，由使用者特定的手動(dòng)設(shè)置和/或通過來自外部裝置的控制信號(hào)控制。
在一個(gè)實(shí)施例中，TCU 304包括一個(gè)液壓控制閥152(圖29)，其連接在兩個(gè)液壓缸150(圖28)之間，液壓缸分別連接到各個(gè)踏板12、14(參見圖28-32)?；诮邮茏訡PU 302的踏板控制信號(hào)，經(jīng)由液壓控制閥152，TCU 304控制第一液壓缸和第二液壓缸150之間的液壓流體的流動(dòng)。通過限制或者增大兩個(gè)液壓缸150之間的液壓流體的流動(dòng)，液壓控制閥152分別增大或減小施加在任一踏板12、14上的阻力。這樣的阻力最好抵消一些(通常不是全部)重力，重力是當(dāng)使用者在給定踏板上啟動(dòng)并完成向前的踏步時(shí)施加在給定踏板上的力。也可以變化這些阻力以便將踏板12、14返回到一個(gè)靜止位置，這優(yōu)選發(fā)生在當(dāng)兩個(gè)踏板12、14相互平行時(shí)。通過控制施加到每個(gè)踏板12、14上的阻力，CPU 302可以控制或者調(diào)節(jié)每個(gè)踏板12、14的回落，包括踏板向下移動(dòng)的速度(參見圖59-60)。
液壓控制閥152(特別是圖29中的168)可以是任何適合于控制液體流動(dòng)的閥，例如提升閥、雙向閥、正常閉合閥(例如由HydraForce生產(chǎn)的SP08-20)。伴隨這樣的控制閥的最好是電子控制器(圖中未示)，例如由HydraForce生產(chǎn)的No.4000161或者相似裝置。閥168的電子控制器通常與液壓閥組件152設(shè)置在同一位置處，但是也可以設(shè)置在CPU 302內(nèi)。在一個(gè)例子中，踏板控制信號(hào)以電壓脈寬可調(diào)(“PWM”)信號(hào)的形式從CPU 302發(fā)送到閥152/168的電子控制器。正如通常所理解的，通過改變時(shí)間周期(在此其間提升閥打開或關(guān)閉)，PWM信號(hào)可以用于控制DC裝置，例如控制閥152/168。利用PWM來控制DC裝置是本領(lǐng)域公知的。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，TCU 304可包括和/或利用其它的激勵(lì)器或裝置以控制施加在任一或者兩個(gè)踏板12、14上的阻力。這樣的激勵(lì)器/裝置包括但不限于氣動(dòng)活塞、電磁阻力裝置、磁充液壓裝置以及其它裝置。這樣的激勵(lì)器/裝置通常包括聯(lián)合控制電子裝置，其基于由CPU 302發(fā)送的踏板控制信號(hào)，恰當(dāng)?shù)目刂莆恢谩⒁苿?dòng)速度以及抵抗施加在任一或者兩個(gè)踏板上的外部壓力(例如由于使用者在單個(gè)踏板上的站立導(dǎo)致的)的力。此外，上述和/或本發(fā)明的其它實(shí)施例可包括所期望的激勵(lì)器/裝置的組合裝置，用于提供相對于踏板12、14的抵抗和控制力的任意組合。
應(yīng)當(dāng)理解，TCU 304可以以向上的方式(消減或減少人體登踏的影響)、向下的方式(加速向下登踏的效果)和其它方式(例如，向上加速或向下加速促使使用者行走的更輕松、更頻繁，步幅更長或者類似效果)控制力的作用?？上箢A(yù)期的那樣改變這樣的力的強(qiáng)度、時(shí)間和持續(xù)時(shí)間，例如，提供一個(gè)抵抗力或者向上的力，其隨著使用者的踏步持續(xù)時(shí)間、重量和/或其它參數(shù)而變化。
帶速度控制裝置(BSCU)如上所述，健身裝置10的控制系統(tǒng)300可包括一個(gè)BSCU 306。BSCU 306控制踏板12、14上的帶18的速度。在一個(gè)特定實(shí)施例中，三相交流電(“AC”)馬達(dá)130和聯(lián)合馬達(dá)控制器(此處為“AC馬達(dá)”)用于驅(qū)動(dòng)帶(參見圖25-27)在一個(gè)例子中，AC馬達(dá)130能夠以任意期望的速度范圍驅(qū)動(dòng)帶18，優(yōu)選為以0.5m.p.h到6.0m.p.h的有效速度?；诮邮茏訡PU 302的控制信號(hào)，通過改變供應(yīng)到AC馬達(dá)130的電流量，由BSCU 306控制帶速。另外，可以理解，給定的馬達(dá)通常在預(yù)定的轉(zhuǎn)動(dòng)速度范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，利用滑輪、帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、離合器或者類似裝置可得到更大或更小的速度。同樣的，利用齒輪和/或其它公知的轉(zhuǎn)動(dòng)速度控制裝置和/或概念，本發(fā)明的不同實(shí)施例可提供任意給定范圍的帶速。
此外，利用任意合適的接口將帶速控制信號(hào)從CPU 302傳送到BSCU 306(以及AC馬達(dá))，接口包括但不限于在一個(gè)例子中，以常規(guī)信息包的形式利用標(biāo)準(zhǔn)RS-422接口通過UART通信。然而應(yīng)當(dāng)理解，可以利用其它異步和/或同步接口和零件來方便來自/到達(dá)CPU3 02和BSCU 306的帶速控制信號(hào)的傳送。
在其它實(shí)施例中，可以利用DC馬達(dá)控制帶18的速度和運(yùn)動(dòng)。在DC環(huán)境中，BSCU 306接受來自CPU 302的數(shù)字信號(hào)，例如PWM信號(hào)。PWMs可用于控制通過改變時(shí)間周期來驅(qū)動(dòng)帶18(或者分別驅(qū)動(dòng)每個(gè)帶)的馬達(dá)(或多個(gè))，在所述時(shí)間周期內(nèi)通過啟動(dòng)/關(guān)閉供給馬達(dá)的輸入電流為馬達(dá)供應(yīng)動(dòng)力。利用PWMs控制DC馬達(dá)是本領(lǐng)域公知的技術(shù)。BSCU 306可用在AC和/或DC實(shí)施例中用于控制帶18運(yùn)行(即速度)的方向和速度，帶單獨(dú)位于或者一起位于踏板12、14上。
當(dāng)DC馬達(dá)用作馬達(dá)130時(shí)，BSCU 306還可包括一個(gè)踩踏速度傳感器(“TSS”)。在這個(gè)實(shí)施例中恰當(dāng)?shù)亩ㄎ籘SS，以提供帶18的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的指示。應(yīng)當(dāng)理解，在AC馬達(dá)中利用已知的AC馬達(dá)的操作特性，可以很容易的確定踏板的速度。然而，如果希望，TSS也可用在AC馬達(dá)的實(shí)施例中。
在一個(gè)實(shí)施例中，TSS包括一個(gè)開關(guān)(即彈簧開關(guān)或者其它監(jiān)測器或者轉(zhuǎn)換器)，其構(gòu)造為檢測位于帶18上的磁體或其它指示器的通過，或者檢測其它的對應(yīng)于驅(qū)動(dòng)軸134的每次轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件(例如驅(qū)動(dòng)滑輪128、軸134、驅(qū)動(dòng)帶136、飛輪146)。更詳細(xì)些，所述開關(guān)檢測磁體的通過并向BSCU 306輸出一個(gè)信號(hào)，如果希望的話，將這樣的信號(hào)傳送到CPU 302。BSCU 306和/或CPU 302利用這個(gè)信號(hào)來計(jì)算帶18的有效速度(或者，如果每個(gè)帶單獨(dú)受驅(qū)動(dòng)的話，則計(jì)算每個(gè)帶的)。需要理解的是帶18的有效速度(即在帶上行走或者跑動(dòng)的使用者能夠感知到的速度)可以在從帶18上的任意位置或者其它驅(qū)動(dòng)裝置獲得的測量值的基礎(chǔ)上確定。
應(yīng)當(dāng)理解的是，對于特定的可選擇實(shí)施例，CPU 302還可提供檢測BSCU 306的帶速的控制信號(hào)，用于在第二或者相反的方向上驅(qū)動(dòng)帶18，其中第一踏板方向是指踏板/帶離開用戶界面控制臺(tái)48為180°的運(yùn)行方向，使得當(dāng)使用者面向用戶界面控制臺(tái)48時(shí)，使用者在踏板上高效行走并朝著控制臺(tái)48的方向，第二踏板下方向是指踏板/帶朝著用戶界面控制臺(tái)48的運(yùn)行方向，使得當(dāng)使用者面向控制臺(tái)48時(shí)，使用者向后高效行走并離開控制臺(tái)48。應(yīng)當(dāng)理解的是當(dāng)馬達(dá)在第二踏板方向驅(qū)動(dòng)踏板18時(shí)，使用者可以恰當(dāng)?shù)亩ㄎ蛔约海顾麄兠嫦螂x開控制臺(tái)48的方向，并且隨著踏板朝控制臺(tái)48的前進(jìn)，使用者有效的利用一種“登高”運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)BSCU 306的現(xiàn)有實(shí)施例配置為通過控制供給馬達(dá)130的電流來控制帶18的速度時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解的是，BSCU 306和/或CPU 302可恰當(dāng)?shù)睦脦?8的轉(zhuǎn)動(dòng)速度、馬達(dá)130和/或任意其它帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來確定和控制帶18的有效速度。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，如果有的話，不同的其它類型的傳感器可用作替換或者附加到上述的開關(guān)和磁體中。所述的其它傳感器包括但不限于流速計(jì)、電位計(jì)、光學(xué)傳感器、限流器、轉(zhuǎn)換器和其它裝置。
踏板位置傳感器(TPS)至少一個(gè)本發(fā)明的實(shí)施例還包括一個(gè)TPS38，其恰當(dāng)?shù)臋z測踏板12、14相對于彼此的運(yùn)動(dòng)以及該運(yùn)動(dòng)的速度。在圖34所示的一個(gè)實(shí)施中，TPS包括至少一個(gè)用于檢測任意給定時(shí)間的踏板的相對位置和運(yùn)動(dòng)方向的編碼器309和聯(lián)合的電子裝置。當(dāng)踏板12、14相互連接時(shí)，使得第一踏板向下的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致第二踏板向上的運(yùn)動(dòng)，反過來也是這樣，可以使用一個(gè)單個(gè)的解碼器。理想的情況是這樣的單個(gè)編碼器309可放置在一個(gè)從屬機(jī)構(gòu)附近(例如擺動(dòng)裝置190)或者其它的可以檢測任意一個(gè)或兩個(gè)踏板的運(yùn)動(dòng)的位置上。這樣的位置包括，例如轉(zhuǎn)動(dòng)軸(例如后軸102)，給定的踏板12、14可繞該軸向上或向下轉(zhuǎn)動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，與電位計(jì)的構(gòu)造相似，編碼器309具有一個(gè)底部和一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的軸。如圖61所示，編碼器309的底部311固定到健身裝置框架(例如橫向元件196)上，編碼器309的軸313通過一個(gè)盤齒315與擺動(dòng)裝置190機(jī)械連接。由于編碼器309的底部311固定到靜止元件196上，當(dāng)擺動(dòng)裝置190繞軸192移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，盤齒315相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器309的軸313。編碼器309將它的軸313的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)，其可以被CPU 302讀取以確定踏板運(yùn)動(dòng)的方向以及踏板12、14的位置。
在一個(gè)特定實(shí)施例中，編碼器309可包括一個(gè)Grayhill Series63RY3035光學(xué)編碼器，其輸出一個(gè)兩相正交信號(hào)。該正交信號(hào)用于檢測踏板12、14的運(yùn)動(dòng)方向以及運(yùn)動(dòng)速度。在一個(gè)例子中，編碼器產(chǎn)生256圈/轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)得到1024個(gè)狀態(tài)。然而，可以利用其它數(shù)量的圈/轉(zhuǎn)和/或其它信號(hào)特征，以提供檢測和測量踏板12、14的運(yùn)動(dòng)時(shí)所需要的特定角度。此外，該編碼器還可包括一個(gè)中心脈沖特征，不管踏板12、14是否相互平行，其中編碼器產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，用于傳送到CPU 302。這樣的中心脈沖可用于將踏板12、14設(shè)置在中心和/或鎖定位置上，例如，當(dāng)健身程序停止和/或當(dāng)沒有使用設(shè)備10時(shí)。如下文所詳細(xì)描述的，通過使用兩相正交信號(hào)，CPU 302可以確定任意給定時(shí)刻的每個(gè)踏板12、14的位置、運(yùn)行方向和運(yùn)行速度。CPU 302可以利用這樣的踏板信息以控制健身級別和持續(xù)時(shí)間。
在其它實(shí)施例中，TPS 308可包括單獨(dú)的或者結(jié)合在一起的其它傳感器，例如電位計(jì)、無線電頻率反射測量裝置、近程式傳感器、聲學(xué)測量裝置、光學(xué)傳感器、紅外傳感器、安裝在上述液壓缸內(nèi)的位置傳感器、加速計(jì)、被動(dòng)傳感器和其它裝置。由此，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的不同實(shí)施例可利用TPS 308中的一個(gè)或多個(gè)傳感器來確定踏板12、14的位置、運(yùn)行方向和運(yùn)動(dòng)速度。相同的，應(yīng)當(dāng)理解的是這樣的傳感器可以設(shè)置在任何合適的位置上。這樣的附加位置包括但不限于從屬臂188/190、踏板臂(或多個(gè))、液壓缸(或多個(gè))和其它裝置。
TPS 308可構(gòu)造為包括一個(gè)底部位移檢測器。通過提供一個(gè)踏板12、14移動(dòng)到和/或接近它的移動(dòng)行程或最大位置極限的讀數(shù)，該檢測器預(yù)期的放大編碼器或其它位置傳感器。為了防止踏板“降至最低點(diǎn)”以及任何關(guān)聯(lián)的危險(xiǎn)的發(fā)生，在踏板接近全程時(shí)，底部位移檢測器向CPU 302傳遞一個(gè)信號(hào)，CPU接下來增大施加到踏板12、14上的阻力。在一個(gè)實(shí)施例中，傳送到液壓控制閥152/168的PWM信號(hào)從當(dāng)前值上升到一個(gè)增大值，用于生成更堅(jiān)韌或更大的阻力?？梢岳斫獾氖峭ㄟ^增大給定踏板的阻力，逐漸的促使使用者邁到另一個(gè)踏板上。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，TPS可構(gòu)造為包括一個(gè)步伐傳感器(“SS”)。SS可構(gòu)造為提供一個(gè)關(guān)于給定踏板12、14多久被提升或降低以及由此設(shè)備10的使用者所采用的“步伐”的指示。在一個(gè)實(shí)施例中，SS構(gòu)造為通過使用一個(gè)開關(guān)(即彈簧開關(guān)或其它開關(guān)或轉(zhuǎn)換器)和一個(gè)對應(yīng)的磁體或其它指示器來檢測附屬臂(例如188或者擺動(dòng)裝置190)的相對運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)在第一方向上移動(dòng)右側(cè)踏板時(shí)(即相對于踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線向上或向下)，固定到搖臂188/190上的步伐磁體相應(yīng)的經(jīng)過步伐開關(guān)。相同的，當(dāng)降低左側(cè)踏板時(shí)，搖臂和步伐磁體相應(yīng)的在相對的或第二方向上移動(dòng)，并經(jīng)過步伐開關(guān)。不論搖臂188/190轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，彈簧開關(guān)可設(shè)置為檢測步伐磁體以及搖臂(磁體固定在其上)的向上/向下的運(yùn)動(dòng)和設(shè)備10的使用者所采用的相應(yīng)的每一步(它可以是一完整的步伐或者僅是其中一部分)。
用戶界面該設(shè)備還優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)用戶界面310。如圖57所示，這樣的用戶界面(或多個(gè))310與CPU 302相連通。用戶界面310方便了對設(shè)備10的操作的用戶控制，將使用者的特定信息(例如重量、年齡、心率和其它參數(shù))傳送給CPU 302用于健身控制，并為正處于健身進(jìn)程和鍛煉的使用者提供反饋。用戶界面310還通過包括視頻、音頻和其它類型的內(nèi)容(例如電子郵件、語音/電話以及其它服務(wù))的控制和/或展示裝置，為使用者提供更愉悅的健身過程。
如圖58所示，在一個(gè)例子中，包括一個(gè)主用戶界面(“MUI”)320和一個(gè)遠(yuǎn)程用戶界面(“RUI”)322。該MUI 320包括供健身者(使用者)使用的這些輸入和輸出裝置，用于在健身過程中對設(shè)備10操作的控制。這樣的輸入和輸出裝置可包括但不限于顯示器324、主控制鍵盤326、高級特征鍵盤328、聲頻展示裝置(例如揚(yáng)聲器或者耳機(jī)插孔)和其它可選擇的接口332(例如用于將手機(jī)連接到裝置上的接口，使不用手接聽電話)。這些輸入和輸出裝置中的每一個(gè)都將在下文中做詳細(xì)描述。其它的輸入和輸出裝置也可按照所希望的那樣設(shè)置在MUI 320上或者與其一起聯(lián)合使用。
相同的，光學(xué)RUI 322包括這些特征和功能，它使用戶可以很容易的控制健身過程中設(shè)備10的操作和使用。在一個(gè)實(shí)施例中，RUI 322可設(shè)置在一個(gè)元件46或者橫向手柄50(位于上面設(shè)置有MUI 320的控制臺(tái)48的前面)上。再次參照圖58，RUI 322可包括但不限于顯示器340、快速啟動(dòng)鍵盤342、心率接收器344(用于接收有線或者無線心率或者其它生物-米制信息信號(hào))、和一對扶手傳感器346(也可用于向設(shè)備提供心率)。其它的輸入和輸出裝置也可設(shè)置在RUI 322上或者與其一起聯(lián)合使用，例如一個(gè)安全傳感器348，如果使用者距離安全傳感器348移動(dòng)太遠(yuǎn)或者如果使用者從踏板12、14上移開，安全傳感器348將停止帶18的轉(zhuǎn)動(dòng)。
如上所述，MUI 320和RUI 322每一個(gè)和/或兩個(gè)都包括一個(gè)顯示器324、340?？梢允褂萌我忸愋偷娘@示器裝置，其包括但不限于陰極射線管、液晶顯示器、等離子顯示器、發(fā)光二極管顯示器和其它顯示器。此外，多個(gè)顯示器可以包括在MUI和/或RUI中。例如，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，MUI 320包括一個(gè)上部顯示器，用于向健身者展示關(guān)于時(shí)間、速度和踏板運(yùn)動(dòng)的信息。此外一個(gè)下部顯示器展示程序曲線和其它與健身相關(guān)的信息。除了和/或替換健身信息和/或健身參數(shù)之外，還可利用顯示器(或多個(gè))提供娛樂特征和功能，例如提供電視或廣播信號(hào)，提供交互特征，例如一條模擬路徑或路線(例如通過它健身者模擬穿過山或沿著海灘踏步)，提供進(jìn)入到因特網(wǎng)和/或電子郵件和其它類型信息的入口。同樣的，顯示器324、340可用作輸入裝置以及輸出裝置。例如，觸感控制板顯示器可用于替換和添加到鍵盤和按鈕。可以理解的是，顯示器324、340可設(shè)置在MUI 320、RUI 322和/或設(shè)備10處或者遠(yuǎn)離它們。
本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例還可包括一個(gè)、零個(gè)或者多個(gè)鍵盤。這樣的鍵盤用于控制設(shè)備10的操作和特征。在一個(gè)實(shí)施例中，MUI 320包括一個(gè)主控制鍵盤326，其提供了用于增大或降低給定參數(shù)的按鈕。這樣的參數(shù)包括但不限于使用者的體重、健身級別、健身時(shí)間、健身速度(即一個(gè)預(yù)期的有效帶速度)、目標(biāo)心率、健身曲線圖和其它參數(shù)。此外，可設(shè)置“停止”和“開啟”按鈕以及一個(gè)“平靜”按鈕，選定平靜按鈕時(shí)將降低鍛煉的強(qiáng)度和速度，以便漸漸的使健身者“平靜”。這樣的“平靜”程序?qū)⒒诓煌膮?shù)(包括年齡、重量、強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、心率和其它)。還可在控制臺(tái)326上設(shè)置其它按鈕。當(dāng)需要時(shí)這樣的按鈕可以在其背面由LED燈或者其它視覺指示器照亮。
在本發(fā)明的不同實(shí)施例中還可包括高級特征鍵盤328。高級特征鍵盤328可包括按鈕和/或輸入裝置，其使使用者可以很容易和很快捷的選定很多健身程序或曲線中的一個(gè)，和/或輸入定制的健身時(shí)間或強(qiáng)度，例如，通過10個(gè)健的數(shù)字鍵盤。高級特征鍵盤328還可用于診斷和其它目的。高級健身程序的例子包括手動(dòng)、脂肪燃燒、卡路里燃燒、速度間隔、HR區(qū)域鍛煉和其它例子。
與MUI 320相似，RUI 322可包括一個(gè)、零個(gè)或多個(gè)鍵盤。可利用這樣的鍵盤(或多個(gè))來提供設(shè)備的完整操作控制，或者有限的控制，例如提供設(shè)備的特征和功能的“快速啟動(dòng)”控制。例如，“快速啟動(dòng)”按鈕342可包括那些便于使用者增強(qiáng)或降低健身級別、增大和降低有效帶速以及啟動(dòng)和停止設(shè)備操作的裝置。然而應(yīng)當(dāng)理解，如果需要，RUI 322可提供按鈕、鍵盤上的輸入裝置和/或輸出裝置、接觸屏或其它裝置的預(yù)期的組合。
雖然鍵盤是最常使用的用戶控制界面，應(yīng)當(dāng)理解其它的輸入裝置也可用于配置和控制設(shè)備10的操作。這樣的輸入界面的例子包括但不限于智能卡、生物測定傳感器(接觸、聲音、指紋、心率、呼吸速度和其它)和其它裝置，可用于識(shí)別特定的使用者和/或可用于根據(jù)得到的和/或存儲(chǔ)的用戶信息來配置設(shè)備10。由此，可以理解，本發(fā)明的不同實(shí)施例可以配置為由使用者或者其它人為設(shè)備的10的控制提供的不同輸入裝置和不同的級別。
可包括其它的用戶界面元件，例如安全傳感器(例如磁體安全開關(guān)，當(dāng)使用者移動(dòng)離開對應(yīng)的磁體傳感器一個(gè)給定距離時(shí)，安全開關(guān)指示設(shè)備停止帶的轉(zhuǎn)動(dòng))和生物測定傳感器(例如無線心率控制器和類似裝置)。如圖58所示，一個(gè)遙測心率接收器344可以包括在RUI322或(選擇性)在MUI 320內(nèi)?？膳c設(shè)備兼容的遙測心率接收器的例子包括那些由POLAR公司、CICLOSPORT公司和其它公司生產(chǎn)的裝置。相同的，非遙測生物傳感器也可設(shè)置作為用戶界面元件。這樣的裝置的例子包括有線生物測定傳感器、觸摸或接觸心率傳感器，例如用于左右手的扶手傳感器346和其它裝置。這樣的接觸心率傳感器的生產(chǎn)商包括Salutron公司、POLAR公司、Direction公司和其它公司。其它的生物測定傳感器也可與本發(fā)明的不同實(shí)施例一起聯(lián)合使用。這樣的傳感器的例子包括血氧傳感器(其測量在人體血液流中的氧氣飽和度水平)、VO2測量裝置、呼吸測量裝置和其它裝置。這樣的傳感器可為本地(或者使用者)的使用和/或遠(yuǎn)程監(jiān)控(例如通過護(hù)士、物理治療家、呼吸治療家、醫(yī)生、訓(xùn)練者、教練或者其它人)提供輸出信號(hào)。
本發(fā)明的實(shí)施例可配置為包括聲頻展示裝置。這樣的裝置通常包括揚(yáng)聲器330，但是可包括連接其上的無線或有線耳機(jī)或插孔。更特別的是，這樣的聲頻展示裝置可產(chǎn)生不同的聲音，例如嘟嘟響和其它關(guān)于設(shè)備10的狀態(tài)或操作的指示。其它的實(shí)施例可包括用于展示音樂或者其它能聽到的內(nèi)容的裝置或接口，例如地面或衛(wèi)星無線頻率廣播，CD、DVD或MP3格式聲音文件(其可通過外部或內(nèi)部裝置設(shè)置在設(shè)備上，例如內(nèi)置CD唱機(jī)或者連接外部裝置的接口)和其它。還可包括WiFi接口和性能。其它實(shí)施例可以配置為提供與動(dòng)力或鍛煉相關(guān)的信息，例如設(shè)計(jì)用于鼓勵(lì)健身者跑的更快、步伐更輕或者類似的激勵(lì)評論。簡而言之，本發(fā)明的不同實(shí)施例可配置成為使用者展示各種類型的信息(以聲音、圖像或者其它方式)。
除了提供帶有可聽展示裝置的界面外，本發(fā)明還包括連接到例如個(gè)人數(shù)據(jù)助手(“PDA”)、手機(jī)、MP3、手?jǐn)y音樂回放裝置和其它裝置的接口。通過標(biāo)準(zhǔn)有線和/或無線接口，這樣的裝置可以連接到設(shè)備10上使得使用者在健身時(shí)可以使用這樣的裝置。例如，健身者已經(jīng)將他們的電話“插入”到設(shè)備10中，就不需要必須拿起電話來打接電話，而是僅僅按RUI 322或者M(jìn)UI 320上的一個(gè)按鈕(或者向設(shè)備提供一個(gè)口頭指示)來接聽或者打電話，通話通過耳機(jī)、麥克和/或其它可聽裝置傳送到健身者。相同的，本發(fā)明可設(shè)置為健身程序自動(dòng)記錄在健身者的PDA中用于后來的分析或者用于在接下來或者以后的健身時(shí)以相同的方式配置設(shè)備10。由此，可以理解的是，本發(fā)明的不同實(shí)施例可包括不同的接口，其使得使用者處于“可聯(lián)系”狀態(tài)，如果需要，在鍛煉時(shí)，記錄健身結(jié)果并提供其它的特征和功能。
踏板運(yùn)動(dòng)的操作和控制如上所述，健身設(shè)備10可配置為踏車和步進(jìn)健身裝置的組合裝置?？刂葡到y(tǒng)30控制這種組合運(yùn)動(dòng)的每個(gè)方面。更詳細(xì)些，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中通過一個(gè)包括一個(gè)液壓控制閥152/168(參見圖29)的TCU 304來控制踏板運(yùn)動(dòng)。當(dāng)TCU 304接受來自CPU 302的優(yōu)選以PWM信號(hào)形式的踏板控制信號(hào)時(shí)，液壓控制閥152/168控制用于“負(fù)載踏板”(即當(dāng)前使用者的重量施加在踏板12、14上)的下落速度，當(dāng)在兩個(gè)踏板12、14之間存在附屬關(guān)系時(shí)，其相應(yīng)的產(chǎn)生對“非負(fù)載踏板”的上升速度的控制。
另外，如上所述，利用TPS 308和CPU 302來確定對踏板位置、方向和高度的控制。更特別的，可基于一個(gè)給定負(fù)載踏板12、14從“完全上升”位置到“完全下降”位置的距離來確定踏板12、14的當(dāng)前位置。應(yīng)當(dāng)理解的是任意給定的踏板12、14可獲得的最高點(diǎn)“完全上升”或者最低點(diǎn)“完全下降”位置部分的由設(shè)備的特定約束條件來控制，特定的約束條件為例如連接踏板12、14的任意附屬臂長度的一半，踏板轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸距離地面的高度，止動(dòng)是否出現(xiàn)(其限制了向上和/或向下的踏板12、14的運(yùn)動(dòng))和其它系數(shù)。由于這樣的上/下運(yùn)動(dòng)本質(zhì)上是轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(即踏板12、14繞各自的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng))，基于負(fù)載踏板12、14從第一位置運(yùn)行到第二位置(直到檢測到踏板12、14方向的變化)的速度，可計(jì)算任意給定的腳步下落的距離(即健身者攀爬的腳步)。
例如，當(dāng)使用兩相正交信號(hào)編碼器時(shí)，在踏板繞它的軸轉(zhuǎn)動(dòng)一整圈的過程中該編碼器利用齒輪比“R”生成一個(gè)給定數(shù)量的計(jì)數(shù)“C”，踏板12、14從“完全上升”位置到“完全下降”位置轉(zhuǎn)過一個(gè)最大“X”的角度，使得“完整步伐”與腳步高度“H”英寸相等，那么對于任意給定的“步伐”，健身者走過的距離“D”由下面等式確定 對于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，上述等式優(yōu)選產(chǎn)生一個(gè)結(jié)果，其中對于任意給定的編碼器計(jì)數(shù)的運(yùn)行距離等于步進(jìn)的高度0.0579英寸。然而應(yīng)當(dāng)理解的是步進(jìn)高度與編碼器計(jì)數(shù)之間的比值將隨著上述提到的系數(shù)、所使用的編碼器的敏感度、編碼器的齒輪比、預(yù)期的最大步進(jìn)高度、對于單個(gè)步伐而言踏板轉(zhuǎn)動(dòng)的預(yù)期最大角度、預(yù)期的強(qiáng)度級別和/或預(yù)期的控制和其它參數(shù)變化而變化。同樣的，本發(fā)明的不同實(shí)施例可使用不同的編碼器、步進(jìn)高度、步進(jìn)角度和其它參數(shù)的組合來控制健身者的任意步進(jìn)高度。
還應(yīng)當(dāng)理解的是由健身者完成的工作量取決于至少兩個(gè)參數(shù)每步的踏板的位移高度(“步進(jìn)高度”)和經(jīng)過給定的時(shí)間段所邁的步伐的數(shù)量。在一個(gè)實(shí)施例中，利用液壓控制閥152/168，通過縮減固定到負(fù)載踏板12、14上的液壓缸150和固定到非負(fù)載踏板12、14上的液壓缸150之間的流體速度來控制步進(jìn)高度。通過控制流體速度，本發(fā)明可以控制由液壓缸150施加在負(fù)載踏板上的阻力，由此控制負(fù)載踏板的下落速度。
然而，應(yīng)當(dāng)理解的是踏板下落速度(“RF”)(即每步踏板下落的程度)和步進(jìn)速度(“SR”)(即每給定時(shí)間間隔的最大步幅)之間存在附屬關(guān)系。這種附屬關(guān)系的特征基于一個(gè)變量(“V”)(該變量可在實(shí)際測量值的基礎(chǔ)上確定)、每給定時(shí)間間隔的步進(jìn)距離(“SD”)和最大步幅長度(“MSL”)。通過下面的等式顯示這種關(guān)系RF＝v*SR；其中SR＝SD/MSL隨著步進(jìn)速度的增大，每一步使用者的腳在負(fù)載踏板上施加的力時(shí)間減少。所施加的壓力的時(shí)間減少，而所有的系數(shù)值不變，將導(dǎo)致每個(gè)負(fù)載踏板12、14的位移高度減小。同樣的，為了在給定的健身級別上每一步負(fù)載踏板12、14都獲得預(yù)期的位移，負(fù)載踏板12、14的下落速度需要增大。在一個(gè)實(shí)施例中，利用液壓控制閥152/168，通過增大固定到負(fù)載踏板12、14上的液壓缸150和固定到非負(fù)載踏板12、14上的液壓缸150之間(下文中為“流體通道”)的流體速度，可增大下落速度。因此，為了確保當(dāng)步進(jìn)速度增大或降低時(shí)踏板12、14的下落深度保持相同，控制系統(tǒng)300改變流體沿流體通道的速度。應(yīng)當(dāng)理解的是利用數(shù)學(xué)模型或者基于實(shí)際的測試結(jié)果，可逐步接近所需的流體速度的變化。還可以為不同范圍的使用者重量、有效帶速和預(yù)期的踏板位移深度完成這樣的接近和/或測試結(jié)果。這樣的接近或者實(shí)際的測試值將被記錄在包含在一個(gè)數(shù)據(jù)庫或者其它存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)的查閱表中，并與所測量(例如通過編碼器)的實(shí)際踏板下落速度作比較，用于確定是否增大或降低流體離開負(fù)載缸150的速度。
在健身裝置10的一個(gè)例子中，在供電條件下，健身裝置10將允許踏板12、14尋找一個(gè)水平位置。這可以通過允許使用者將踏板12、14移動(dòng)到一個(gè)水平位置來實(shí)現(xiàn)。移動(dòng)踏板12、14到達(dá)該水平位置，基于編碼器高度信號(hào)，健身裝置10將踏板12、14鎖定在那個(gè)位置上。在數(shù)據(jù)進(jìn)入程序開始運(yùn)行前，踏板12、14將保持在那個(gè)位置。
在一個(gè)例子中，在數(shù)據(jù)進(jìn)入狀態(tài)過程中，將要求使用者輸入一些數(shù)據(jù)項(xiàng)，例如重量、級別(即難度級別或鍛煉級別)、速度和鍛煉時(shí)間。鍛煉級別從1到10。這些級別代表了在鍛煉過程中的踏板12、14的位移或運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)例子中，“級別1”是每個(gè)完整的步伐移動(dòng)3.5英寸，“級別10”是每個(gè)完整的步伐移動(dòng)8.5英寸。基于使用者的預(yù)期速度，當(dāng)使用者在踩踏帶18上進(jìn)行完整的踏步時(shí)，將計(jì)算踏板的移動(dòng)速度以實(shí)現(xiàn)使用者的正確位移。每次速度變化時(shí)都將重新計(jì)算踏板的運(yùn)動(dòng)速度，以容許使用者總能移動(dòng)相同的量。
在一個(gè)實(shí)施例中，在健身程序的第一時(shí)刻過程中，踏板12、14保持鎖定使得踩踏帶速度加速到預(yù)期的速度。一旦踏板速度在目標(biāo)時(shí)速的1.0mph內(nèi)，踏板運(yùn)動(dòng)將從鎖定位置慢慢上升到預(yù)期的踏板運(yùn)動(dòng)速度。沒有馬上達(dá)到全速以及實(shí)現(xiàn)踏板的運(yùn)動(dòng)，這使得使用者具有充足的時(shí)間來調(diào)整運(yùn)動(dòng)。
在一個(gè)例子中，在鍛煉程序(例如脂肪燃燒和卡路里燃燒)過程中，程序曲線改變鍛煉強(qiáng)度。當(dāng)強(qiáng)度變化時(shí)，位移量或者踏板運(yùn)動(dòng)將增大和減少。位移量將基于使用者的基礎(chǔ)值級別，并按比例增大到較高強(qiáng)度的較大位移。
在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)使用者按下停止健時(shí)，踩踏帶速度將降低到一個(gè)能控制并合理的速度零。踏板運(yùn)動(dòng)將從當(dāng)前踏板運(yùn)動(dòng)速度降低到與1.0mph的級別1相等的速度。一旦踩踏帶速度到達(dá)1.0mph，健身裝置10將檢測當(dāng)踏板位置處于水平位置的時(shí)刻。此時(shí)，健身裝置將踏板12、14鎖定在水平位置上，在該程序運(yùn)行的時(shí)間段內(nèi)它們將保持在那里。
在圖59中示出了一種用于確定在給定重量的使用者、在給定健身設(shè)定級別的情況下踏板12、14的下落速度以及有效踩踏速度的方法。如圖59中的例子所示，這個(gè)操作的例子可包括在步驟360處，指定一個(gè)預(yù)期的健身級別，例如級別1，等同于每步4英寸；在步驟362處，指定一個(gè)預(yù)期的有效踩踏速度，例如3英里/小時(shí)；在步驟364處，指定一個(gè)平均步幅長度；在步驟368處，指定一個(gè)使用者的重量或者使用一個(gè)默認(rèn)重量值?？梢岳斫獾氖菍τ诟叩氖褂谜叨?，步幅長度要比矮的使用者長。然而，有效帶速指示的是在給定時(shí)間內(nèi)任意使用者所走過的最大距離，這樣對于一個(gè)給定距離，一個(gè)較高的、頻率低的踏步者在給定踏板上將消耗與一個(gè)矮的、頻率高的踏步者相同的時(shí)間。
基于在給定時(shí)間內(nèi)的平均步幅長度和有效帶速，在步驟366處，接著可以進(jìn)行對使用者每一步在踩踏帶上的平均時(shí)間的計(jì)算。利用每一步的平均時(shí)間，步驟370-372可測量和/或計(jì)算下落速度，其對于得到給定重量的使用者每一步的踏板的預(yù)期位移是必需的。可以理解的是，施加在上面的力以及由此導(dǎo)致的踏板的下落速度隨使用者的重量而發(fā)生變化。由此，對于一些實(shí)施例而言，有的人可能希望確定對于一定重量范圍的一系列的下落速度，并確定一個(gè)平均下落速度，或者對于使用者重量、有效帶速和/或預(yù)期踏板位移的變化的范圍，利用其它統(tǒng)計(jì)和/或模擬程序來模擬設(shè)備的操作。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過改變沿流體通道的流體速度，控制系統(tǒng)300隨著時(shí)間改變負(fù)載踏板12、14的下落速度，使得隨著有效帶速的增大，下落速度增大，對于指定的健身級別，每一步預(yù)期的踏板位移出現(xiàn)。然而在另一實(shí)施例中，控制系統(tǒng)300可配置為獨(dú)立于有效帶速而設(shè)置沿流體通道的流體的速度。當(dāng)由增大的有效踩踏速度所實(shí)現(xiàn)的增大的運(yùn)行級別充分補(bǔ)償每一步減小的最大踩踏位移時(shí)，這樣的一個(gè)實(shí)施例是理想的?；蛘撸瑩Q句話說，由于通過走/跑快一些，健身者消耗更多的能量，每一步?jīng)]有完成完整的踏板位移的效果減輕了、可以忽略和/或無關(guān)緊要?？蛇x擇的是，最大踏板位移可獨(dú)立于有效帶速而變化。例如，以有效帶速3m.p.h健身的使用者可能希望增大最大踏板位移，將它從健身級別設(shè)定(3)增大到健身級別設(shè)定八(8)。為了在不改變有效帶速的前提下完成一個(gè)完整的步進(jìn)，沿流體通道的流體速度增大。通過打開液壓控制閥152/168使得更多的流體流過閥，和/或通過增大流體壓力使得更多的流體流過閥一段時(shí)間，這樣的增大可能發(fā)生。除了任何的重力外，通過使用者每一步都施加一個(gè)更大的向下的力，可以增大流體壓力。由此，可以理解的是通過改變有效帶速和流體速度，CPU 302可以以任意給定的時(shí)間間隔控制使用者所要求的消耗級別。
在利用流體速度來控制和實(shí)現(xiàn)每一步的踏板12、14的最大位移時(shí)，還可使用TPS 308來補(bǔ)償踏步的缺陷。例如，一些健身者發(fā)現(xiàn)當(dāng)一條腿與另一條相對的行走時(shí)，傾向于承受更多他們的重量。這樣沉重的行走的特征在于蹣跚、擺動(dòng)的腿部運(yùn)動(dòng)以及類似形式。當(dāng)在硬地面上行走時(shí)這樣不正常的行走模式是可以忽略或者根本就注意不到。然而，當(dāng)這樣的人在本發(fā)明的設(shè)備10上行走時(shí)，如果不正確，每一次交替的沉重行走在很大程度上增大了它的效果，使得一個(gè)“重”負(fù)載踏板(例如右側(cè)踏板)到較輕負(fù)載的踏板(例如左側(cè)踏板)的最高“向上”和最低“向下”位置之間發(fā)生一個(gè)顯著的差別。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，TPS 308和組合的CPU 302設(shè)置為檢測這樣的“沉重”行走，通過測量和比較處于它們的最高位置、最低位置、平均或其它位置處的各個(gè)踏板12、14的相對位置；確定和比較一個(gè)踏板12、14相對于另一個(gè)踏板12、14(“重”的踏板將比“輕”的踏板下落的快)的下落速度；以及其它。利用這些信息，接下來CPU 302可以命令TCU304降低沿著來自“重”踏板的流體通道的流體的速度，并增大沿著通向“輕”踏板的流體通道的流體的速度。結(jié)果，CPU 302、TPS 308和TCU 304可提供變化的阻力使得兩個(gè)踏板的運(yùn)動(dòng)范圍在給定的健身路線上基本相同。
通過選擇具有預(yù)期敏感度的編碼器以及通過改變由TPS 308或CPU 302接受的來自編碼器或者其它傳感器的信號(hào)的采樣速度，可以得到控制設(shè)備10的操作的任意預(yù)期的級別設(shè)定。在一個(gè)實(shí)施例中，CPU302配置為從編碼器每四毫秒抽取輸出信號(hào)的樣品。CPU 302接著在一個(gè)五(5)秒的時(shí)間段內(nèi)取這些信號(hào)的平均值，以獲得任意給定時(shí)間的踏板12、14的平均位置。這個(gè)平均位置可被CPU 302使用用于控制流體速度和其它操作參數(shù)。其它取樣速度、傳感器敏感度、平均時(shí)段、統(tǒng)計(jì)技術(shù)和類似參數(shù)可以被TPS 308和/或CPU 302使用用于控制設(shè)備的操作。
例如，CPU 302可設(shè)置為在啟動(dòng)階段(即當(dāng)使用者剛開始健身或者重新開始健身時(shí))逐漸增大踏板位移、有效帶速和類似參數(shù)。這些參數(shù)中的任意一個(gè)都可以被單獨(dú)控制，例如當(dāng)踏板12、14處于鎖定或限制運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)增大有效帶速。在一個(gè)實(shí)施例中，啟動(dòng)階段鎖定踏板12、14，同時(shí)增大有效帶速。一旦有效帶速在預(yù)期的有效帶速1英里/小時(shí)以內(nèi)時(shí)，允許踏板12、14逐漸增大速度，一直到獲得預(yù)期的每一步的踏板位移?？蛇x擇的是，可以在啟動(dòng)時(shí)鎖定帶18，同時(shí)逐漸將踏板位移增大到預(yù)期高度。一旦到達(dá)那種狀態(tài)，可以允許帶18上升到預(yù)期的有效帶速。
同樣的，當(dāng)停止健身時(shí)，不管什么原因，本發(fā)明的不同實(shí)施例逐漸的抑制踏板位移，同時(shí)降低有效帶速。在特定實(shí)施例中，停止程序可以采用持續(xù)逐漸降低的方法，其中在準(zhǔn)備就緒的狀態(tài)下在給定的時(shí)間段內(nèi)降低有效帶速和/或踏板位移。在另一實(shí)施例中，可以使用多階段停止程序，其中有效帶速和/或踏板位移以階段遞加的方式降低，例如從6m.p.h到3m.p.h到1m.p.h到停止。在其它實(shí)施例中，停止程序可以包括一旦有效帶速下降到低于一給定極限(例如1英里/小時(shí))，將踏板12、14鎖定在一個(gè)中央位置。而且，應(yīng)當(dāng)理解的是這樣的切斷程序由CPU 302來執(zhí)行，其生成傳送到TCU 304和BSCU 306的合適的控制信號(hào)，用于控制踏板位移和有效帶速。
圖60顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于控制健身裝置10的踏板12、14的下落速度的操作的一個(gè)例子。在一個(gè)例子中，初始狀態(tài)可包括踏板12、14鎖定或者集中在一個(gè)零或者啟動(dòng)位置上，此處描述的操作可利用由使用者(例如預(yù)先-鍛煉的數(shù)據(jù))提供的數(shù)據(jù)，或者在使用者按了“快速啟動(dòng)”健或者其它相似功能的健來啟動(dòng)健身裝置10后執(zhí)行此處的操作。在步驟380中，踏板下落速度從零逐漸增大。在一個(gè)例子中，這個(gè)操作要考慮當(dāng)前行走帶速、預(yù)期的踏板下落速度和其它系統(tǒng)條件。
在步驟382中，讀取踏板位置傳感器，在步驟384中確定踏板運(yùn)動(dòng)的方向。在一個(gè)例子中，從步驟382-384獲得的踏板位置和踏板方向存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)，例如存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)或緩存，一個(gè)或多個(gè)踏板位置和踏板方向的先前數(shù)值保存在存儲(chǔ)器內(nèi)用于計(jì)算。這些數(shù)據(jù)中的每一個(gè)都與時(shí)間標(biāo)記聯(lián)合，以便利用這個(gè)數(shù)據(jù)還可進(jìn)行時(shí)間的計(jì)算。
在步驟386中，用于確定從上一次讀數(shù)起踏板方向是否發(fā)生變化，例如，使用者是否已經(jīng)將重量從一只腳轉(zhuǎn)換到相對的一只腳以改變踏板運(yùn)動(dòng)的方向。如果是這樣的話，控制傳送到下文所述的步驟392。然而，如果步驟386確定踏板方向沒有變化的話，控制傳送到步驟388。步驟388確定是否超出最大的踏板位置極限。如果沒有的話，控制傳到步驟382-384，再次讀取踏板位置并確定踏板方向。如果步驟388確定已經(jīng)超出了最大的踏板位置極限，控制傳送到步驟390，其降低踏板的下落速度(即增大踏板上的阻力)，控制返回到步驟382-384。
如果步驟386確定踏板方向已經(jīng)變化，控制傳送到步驟392。步驟392計(jì)算從踏板上次方向變化的踏板位置到新方向變化處的踏板位置的整個(gè)踏板運(yùn)行距離。在一個(gè)例子中，步驟392將與踏板先前的方向變化相關(guān)的踏板位置數(shù)據(jù)和與踏板最近或當(dāng)前方向變化相關(guān)的踏板位置數(shù)據(jù)做比較，這些距離值之間的差異用于計(jì)算整個(gè)的踏板運(yùn)行距離。
在步驟394中，計(jì)算從上次方向變化到由步驟386檢測到的新的方向變化之間的總的時(shí)間。在一個(gè)例子中，步驟394將從先前的踏板方向變化起的時(shí)間標(biāo)記和與最近或當(dāng)前踏板方向變化相關(guān)的時(shí)間標(biāo)記做比較，這些時(shí)間標(biāo)記之間的差異提供了踏板方向變化之間的整個(gè)時(shí)間。在步驟396中，利用由步驟392-394計(jì)算的數(shù)據(jù)來計(jì)算踏板的下落速度。在一個(gè)例子中，下落速度等于整個(gè)的踏板運(yùn)行距離(由步驟342計(jì)算)除以在踏板方向變化之間的整個(gè)時(shí)間(由步驟394計(jì)算)。
步驟398確定實(shí)際的下落速度是否高于預(yù)期的下落速度。在一個(gè)例子中，步驟398將由步驟396計(jì)算的下落速度(形成了實(shí)際的下落速度)與預(yù)期的踏板下落速度(其是預(yù)先-鍛煉數(shù)據(jù)輸入的一部分或者由使用者提供的數(shù)據(jù)獲得或者由健身裝置10的設(shè)定提供)做比較。如果步驟398確定實(shí)際的下落速度高于預(yù)期的下落速度，步驟400降低下落速度(即增大踏板的阻力)并將控制傳送到步驟382。然而如果步驟398確定實(shí)際的下落速度不比預(yù)期的下落速度高，步驟402確定是否實(shí)際下落速度比預(yù)期的下落速度低。如果不低的話，控制傳送到步驟382。然而如果實(shí)際下落速度比預(yù)期的下落速度低，那么步驟404增大下落速度(即降低踏板的阻力)并且控制傳送到步驟382。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制系統(tǒng)300包括一個(gè)自動(dòng)對中特征，通過它CPU 302主動(dòng)平衡使用者的位移和每個(gè)踏板12、14的下落速度。只要編碼器或者其它傳感器檢測經(jīng)過中央位置(即左右踏板12、14平行的位置)的負(fù)載踏板，CPU 302配置為接收而TPS 308配置為生成一個(gè)對中脈沖。利用這個(gè)對中脈沖并基于對這樣的脈沖之間的時(shí)間值的計(jì)算，在這樣的下落速度和位移相等之前，CPU 302控制每個(gè)踏板12、14的下落速度。
相同的，當(dāng)使用者希望對一個(gè)給定的腿(例如右腿)的鍛煉比另一條(左)腿多時(shí)，例如通過采用更高的步伐鍛煉四頭肌或者其它肌肉的特定方面，CPU 302和TPS 308可配置為當(dāng)使用者抬升右腿時(shí)(使得一個(gè)較大的阻力施加到右側(cè)踏板上，使得使用者必須施加使踏板以預(yù)期的速度下落的力)增大流體速度，和/或當(dāng)使用者抬升左腿使得左側(cè)踏板降低一個(gè)較大的距離使得使用者在下一步中使用右腿抬升的更高時(shí)，增大流體速度。由此，通過改變流體速度和有效帶速，本發(fā)明的不同實(shí)施例可配置為提供定制以及標(biāo)準(zhǔn)的鍛煉程序。
在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)使用者利用此處描述的健身裝置10進(jìn)行鍛煉時(shí)，健身裝置10將主動(dòng)的監(jiān)控使用者的位移和速度。健身裝置10可確定使用者的位移范圍和范圍中點(diǎn)，并確定范圍的中點(diǎn)是否落在健身裝置的水平位置。如果范圍中點(diǎn)不在健身裝置10的水平位置的話，CPU302可以調(diào)整用于踏板運(yùn)動(dòng)(右或左)的PWM信號(hào)，使得中點(diǎn)返回到健身裝置10的水平位置。這個(gè)功能將有效的設(shè)法補(bǔ)償行走不均衡的使用者。這個(gè)功能還為使用者提供了一個(gè)改進(jìn)的機(jī)會(huì)，以便健身過程中采取完整的踏步，并且防止了使用者在一側(cè)可能降至最低或者在另一側(cè)阻止踏板12、14的完整的向下位移的可能性。
雖然上述討論內(nèi)容主要是針對單個(gè)實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明不是并非如此有限。如上所述的，本發(fā)明可以配置為采用多種控制裝置、傳感器、激勵(lì)器、輸入裝置和輸出裝置。更詳細(xì)些，特別參照本發(fā)明的控制裝置300和/或數(shù)據(jù)處理器方面，應(yīng)當(dāng)理解的是可以使用很廣范圍的控制器/處理器。在某一實(shí)施例中，還可以不包括處理器/控制器。同樣的，CPU 302所歸屬的范圍通常包括那些不提供任何控制功能的處理器，其配置為僅僅接收用于生成顯示或者用戶信息的數(shù)據(jù)輸入。可選擇的是，該范圍可包括復(fù)雜的處理器，例如PENTIUM處理芯片，并可視為能夠控制設(shè)備的所有方面并提供附加功能和/或控制特征的計(jì)算機(jī)。同樣的，應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明不限于那些具有最少或最多控制/處理能力的實(shí)施例。
對于上述所討論的和/或不同的其它實(shí)施例而言，與大范圍的控制/處理能力相關(guān)但不依賴于它的是本發(fā)明與大范圍的傳感器/傳感裝置之間的適應(yīng)性和/或兼容性。如上所述，本發(fā)明可配置為實(shí)際上包括任意預(yù)期的傳感器。這樣的傳感器實(shí)際上可監(jiān)控關(guān)系到使用者對設(shè)備的使用和/樂趣的裝置的任意方面。這樣的傳感器，例如，可監(jiān)控速度、傾角、步伐高度、步伐深度、使用者的腳對踏板的沖擊(例如確定使用者是沉重的還是輕輕的踩踏，并基于上述數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能)、使用者施加到任意手柄上的壓力(例如，確定使用者是否“作弊”)、心率或者任意使用者身體條件的生理指示、步幅長度(例如，為了為使用者提供更優(yōu)和/或更為舒適的鍛煉，確定應(yīng)當(dāng)向著還是遠(yuǎn)離控制臺(tái)移動(dòng)踏板)以及其它方面。此外，傳感器可設(shè)置為，可以獨(dú)立或者聯(lián)合監(jiān)控那些與使用者的經(jīng)驗(yàn)相關(guān)之外的參數(shù)。這樣的參數(shù)可包括馬達(dá)時(shí)間、液壓系統(tǒng)的使用(例如，為了確定需要維護(hù)的時(shí)間，液壓缸已經(jīng)進(jìn)行了多少次壓縮)以及其它參數(shù)。
正如本發(fā)明配置為處理由多個(gè)傳感器和輸入裝置提供的輸入一樣，它可以配置為控制各種激勵(lì)器。如上所述，一個(gè)這樣的激勵(lì)器是馬達(dá)130，其驅(qū)動(dòng)帶18。其它的激勵(lì)器包括但不限于步伐高度激勵(lì)器(例如，基于使用者的高度、預(yù)期的鍛煉類型或者類似方面調(diào)節(jié)步伐高度和/或步伐深度的激勵(lì)器)；踏板激勵(lì)器(例如，可以控制速度、角度、方位和單個(gè)或兩個(gè)踏板的其它方面的激勵(lì)器)；振動(dòng)或阻力激勵(lì)器(例如，用于控制踏板升降的速度或者能量的電磁阻力裝置、液壓、充氣和其它類型的裝置)；環(huán)境激勵(lì)器(例如與使用者的感受相關(guān)的冷卻扇、加熱器、視聽裝置和類似裝置)；安全激勵(lì)器(例如那些設(shè)計(jì)用來在需要的時(shí)候避免傷害使用者或者其它人的裝置)；和其它激勵(lì)器。
考慮提供給控制裝置(或多個(gè))的輸入，輸入可以由前面提到的控制器(例如來自從屬或者遠(yuǎn)程控制裝置的輸入，例如TCU)、傳感器和激勵(lì)器提供。此外，可以由使用者提供輸入。使用者輸入，例如，涉及全部的從人口統(tǒng)計(jì)指示(例如高度、重量、年齡、吸煙/不吸煙)到病歷信息(例如使用者是否有過心臟病發(fā)作或有心臟病-由此重視基于使用者的心率控制鍛煉或者要求一個(gè)較長的平靜時(shí)段)、到鍛煉目標(biāo)或者其它信息。也可以由其他人或其它裝置提供輸入。例如，本發(fā)明配置為在一個(gè)群體或者班級設(shè)置下操作，其中指導(dǎo)者或者其他人為踏板速度、阻力水平以及類似指數(shù)設(shè)定一個(gè)的目標(biāo)，其可按照特殊使用者可能的要求(例如，由班級上超重的使用者使用的設(shè)備可按比同一班級的指導(dǎo)者或者其他選手低的阻力級別上運(yùn)行(按照指導(dǎo)者的設(shè)定仍然增大或者減少鍛煉))對每個(gè)設(shè)備做或者不做適應(yīng)性調(diào)整。此外，可由自動(dòng)系統(tǒng)提供輸入，例如鍛煉視頻，其可包括視頻信號(hào)觸發(fā)器，信號(hào)指示設(shè)備何時(shí)為給定的激勵(lì)器或者類似設(shè)備改變設(shè)置。同樣的，該輸入可由遠(yuǎn)程或本地計(jì)算機(jī)程序、軟件程序或者類似程序提供。
而且，可由本發(fā)明的不同實(shí)施例提供各種輸出。如上所述，傳送到激勵(lì)器的輸出信號(hào)可由CPU 302或者其它處理器提供。而且，傳送到使用者的輸出信號(hào)可以以音頻、視頻、觸覺或者其它的信號(hào)形式提供。其它的信號(hào)包括針對設(shè)備/使用者的鍛煉級別，也可以通過設(shè)備輸出。例如，在一個(gè)群體或者班級設(shè)置中，這樣的級別和使用者的鍛煉級別信息可以提供給指導(dǎo)者，以便確保使用者不過度用力或未盡力。相同的，這樣的鍛煉信息可以提供給監(jiān)控儀器。例如，心臟病病人的鍛煉數(shù)據(jù)(例如鍛煉級別、所獲得的最大心率、平均心率和類似值)可以提供給緊急監(jiān)控儀器，提供給醫(yī)生或者治療專家(用于病人監(jiān)控)或者其他人，包括使用者。而且，為了使用、發(fā)現(xiàn)并修理故障、趨勢以及其它診斷應(yīng)用，設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)可以提供給制造商、研究人員或者其他人，例如通過有線或無線互聯(lián)網(wǎng)。
通過采用各種控制器、傳感器、激勵(lì)器、輸入和/輸出可能，本發(fā)明可以配置為支持大范圍的設(shè)置和操作。例如，在基于使用者或者其它輸入基礎(chǔ)上的鍛煉過程中，一個(gè)實(shí)施例可以配置為支持在三個(gè)不同模式(例如僅步進(jìn)模式、僅踏車模式和步進(jìn)-踏車的組合模式)之間的轉(zhuǎn)換?？商峁┮粋€(gè)設(shè)備，其支持踏板12、14所圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)的水平或垂直軸線的變換、該轉(zhuǎn)動(dòng)的深度、步伐的高度和/或其它設(shè)置?？梢蕴峁┻@樣的實(shí)施例，其包括多個(gè)設(shè)備之間的串話性能，例如，通過有線或無線通訊連接?？梢蕴峁┻@樣的實(shí)施例，其支持在可移走的智能卡上對使用者操作和/或設(shè)置的記錄，在體育館、旅館或者其它地點(diǎn)這樣的實(shí)施例是非常理想的。
包括一個(gè)或多個(gè)此處公開的操作(例如從圖59-60、或者此處的描述)的本發(fā)明的實(shí)施例可以包含在計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中。應(yīng)當(dāng)理解的是包括一個(gè)或多個(gè)本發(fā)明的特征或操作的計(jì)算機(jī)程序可以創(chuàng)建在計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)中(例如CD-ROM、計(jì)算機(jī)文件、計(jì)算機(jī)程序或其它介質(zhì))，該介質(zhì)中具有包含在此的計(jì)算機(jī)可讀代碼。計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)優(yōu)選包含多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置，該裝置配置為促使計(jì)算機(jī)(例如CPU302或者其它計(jì)算機(jī)裝置)來影響或者實(shí)施此處描述的各種功能或操作中的一個(gè)或多個(gè)。
盡管已參照特定順序執(zhí)行的特定操作，對在此描述的方法進(jìn)行了描述，但是，可以理解的是，這些操作可以結(jié)合、再分或重排以形成等同的方法，而不會(huì)超出本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，除非在此有明示，否則操作的順序和重組不是本發(fā)明的限制。
應(yīng)當(dāng)理解的是通篇所采用的“一個(gè)實(shí)施例”或者“一實(shí)施例”或者“一個(gè)例子”指的是，如果希望此處描述的與這個(gè)實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的特定特征、結(jié)構(gòu)或者特征可以包含在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，在本說明書的不同部分處所采用的兩個(gè)或更多個(gè)的“一實(shí)施例”或“一個(gè)實(shí)施例”或“一個(gè)可選擇的實(shí)施例”或“一個(gè)例子”不一定所有的都指代相同的實(shí)施例。而且，特定特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)可以按照所希望的方式組合在一個(gè)或多個(gè)本發(fā)明的實(shí)施例中。
雖然已經(jīng)參照一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明做了特定的顯示和描述，但是應(yīng)當(dāng)理解在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出各種其它形式和細(xì)節(jié)上的變化。
權(quán)利要求
1.一種具有一個(gè)或多個(gè)能夠上下運(yùn)動(dòng)的踏板的健身裝置，包括用于控制踏板阻力的踏板控制裝置；用于檢測踏板的上下運(yùn)動(dòng)并提供一個(gè)代表所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)的踏板位置傳感器；和接收該信號(hào)并向踏板控制裝置提供一個(gè)踏板控制信號(hào)以調(diào)節(jié)踏板阻力的中央處理裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的健身裝置，其中踏板的阻力受流過閥的流體的控制；并且其中踏板控制裝置調(diào)節(jié)流過所述閥的流體流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的健身裝置，其中當(dāng)流過所述閥的流體流增多時(shí)，踏板阻力增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的健身裝置，其中當(dāng)流過所述閥的流體流減少時(shí)，踏板阻力減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的健身裝置，其中踏板控制信號(hào)是脈寬可調(diào)信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的健身裝置，其中踏板位置傳感器包括至少一個(gè)檢測踏板的上下運(yùn)動(dòng)的編碼器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的健身裝置，還包括一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)連接在踏板之間的擺動(dòng)臂；其中該至少一個(gè)的編碼器具有底部和一根軸，該底部連接到健身裝置的一個(gè)固定部分上并且該軸與擺動(dòng)臂連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的健身裝置，其中踏板位置傳感器包括一個(gè)光學(xué)編碼器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的健身裝置，還包括主用戶界面；和遠(yuǎn)程用戶界面。
10.一種健身裝置，包括框架結(jié)構(gòu)；包括第一移動(dòng)表面的第一踏板組件，第一踏板組件轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在框架結(jié)構(gòu)上；包括第二移動(dòng)表面的第二踏板組件，第二踏板組件可轉(zhuǎn)動(dòng)的位于框架結(jié)構(gòu)上；用于檢測第一和第二踏板的上下運(yùn)動(dòng)并提供一個(gè)代表所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)的踏板位置傳感器；接收該信號(hào)并提供一個(gè)踏板控制信號(hào)以調(diào)節(jié)踏板阻力的中央處理裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的健身裝置，還包括一個(gè)可操作的連接在框架結(jié)構(gòu)和第一踏板組件之間的第一活塞-缸組件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的健身裝置，還包括一個(gè)可操作的連接在框架結(jié)構(gòu)和第二踏板組件之間的第二活塞-缸組件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的健身裝置，還包括一個(gè)將第一活塞-缸與第二活塞-缸組件液壓連接的可調(diào)閥組件。
14.一種用于控制具有至少一個(gè)能夠上下運(yùn)動(dòng)的踏板的健身裝置的方法，該方法包括生成一個(gè)指示所述至少一個(gè)的踏板位置的踏板位置信號(hào)；和部分的基于該踏板位置信號(hào)來調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)的踏板向下運(yùn)動(dòng)的阻力。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，包括接受至少一個(gè)用戶輸入信號(hào)；和部分的基于使用者的輸入信號(hào)來調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)的踏板向下運(yùn)動(dòng)的阻力。
全文摘要
控制健身設(shè)備的操作，該設(shè)備配置為促進(jìn)基本水平和基本垂直的健身運(yùn)動(dòng)的組合。這樣的控制功能提供了各種健身級別和/或程序，并可利用各種機(jī)構(gòu)、傳感器和其它控制設(shè)備來控制用于各種健身程序的健身設(shè)備的操作。
文檔編號(hào)A63B71/00GK101087633SQ200580013164
公開日2007年12月12日 申請日期2005年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月26日
發(fā)明者D·A·克勞福德, A·P·盧爾, J·丹尼爾 申請人:鸚鵡螺公司