专利名称：固定健身器械的制作方法
技术领域：
本发明涉及健身设备，更准确地说涉及一种固定健身器械用于模拟一系列的跨步运动，包括滑雪，散步，慢跑、跑步和爬山。
背景技术：
早就知道经常进行有氧健身的好处，所以也被广泛采纳。由于寒冷的天气，时间的限制和其他各种原因，不可能总是在室外进行散步，慢跑或跑步，或者在游泳池内游泳。因此已经开发了各种类型的健身设备来进行有氧健身。例如，越野的滑雪健身器械模拟越野滑雪的滑行运动。这样的机器提供了腿部肌肉各种各样的运动。许多人用脚踏机来进行散步，慢跑甚至跑步。大多数脚踏机的一个缺点是，在慢跑或跑步时，身体的髋部、膝盖、脚踝和其他关节会发生显著的震动。另一类的健身器械模拟爬楼梯。这样的器械可以由脚踏杆组成，在它们的前端它们可转动地安装在一框架上，在它们的后端有接纳脚的垫。使用者用他/她的脚将脚踏杆推向下以便模拟爬楼梯。由弹簧流体减震器和/或其他部件提供脚踏连杆向下运动的阻力。
上述的各种器械锻炼使用者腿部和身体其他部位的各种肌肉。这样，为了锻炼所有这些肌肉，需要三种不同的健身装置。这不仅可能成本上过高，而且许多人也没有足够的实际空间来放置所有的设备。还有如果一个使用者只买了一个上述的健身装置，使用者可能会厌倦终日使用单一的设备，会希望使用另外类型的设备。
通过本发明，可以使用单一的设备模拟各种健身器械，包括越野滑雪，散步，慢跑，跑步和爬山。还有模拟慢跑和跑步不会象健身脚踏机那样把冲击传给使用者身体的各个关节。
通过下面的附图、讨论和描述，本发明这些和其他的优点将会很清楚。
发明内容
本发明的健身器械使用一框架，其构造适合支承在地板上。该框架确定一在后面的枢轴，第一和第二脚踏连杆围绕它成对地沿着相对该枢轴的弧形路径运动。适合支持使用者脚的脚踏连杆有与安装在框架上的导向器啮合的前端，以便能使脚踏连杆的前端沿着确定的路径前后运动。可以有选择地改变该导向器相对框架的角度和/或导向器的高度，以便改变第一和第二脚踏连杆的脚支持部分的运动路径，从而模拟不同类型的跨步运动。
在本发明的更加具体的一方面，该导向器包含各轨条用于承受和引导脚踏连杆的前端。各轨条可相对于框架升高和降低。例如，可将导向器可转动地安装到框架上，导向器倾斜的角度可有选择地改变。
本发明还有一更具体的方面，导向器可以是与脚踏连杆的前端接合的轨道的形式。轨道相对该框架的高度和/或角度的方向可以有选择地改变，从而改变使用者锻炼的跨步运动的方式。
在本发明的另一方面，脚踏连杆前端的导向器可以包括一个或多个枢轴或由框架可转动地支持的摇臂，使摇臂的下端可转动地与脚踏连杆的前端连接。摇臂的长度可以伸长或缩短，从而升高或降低摇臂与脚踏连杆前端之间的连接点，从而改变使用者锻炼的跨步运动的方式。
在本发明的另一方面，在框架的后面装设飞轮，使其围绕框架的枢轴转动。脚踏连杆的后端可转动地销装在飞轮上偏离框架框轴的一个选择的位置。飞轮不仅作为脚踏连杆的后端与框架枢轴之间的连接机构，而且也是动量的储存装置，以便模拟在各种跨步运动时身体的动量。
按照本发明进一步的方面，可以对飞轮的转动施加阻力，以便使跨步运动理困难或更容易进行。这阻力可以与使用者所希望的锻炼水平相协调，如与最佳的卡路里消耗相对应的所希望的心跳速率范围相协调。可以使用心跳速率监测器或其他传感器来检测所希望的物理参数以便使健身最优化。
在本发明的还有一方面，脚踏连杆的后端通过一连接系统与枢轴相连，该系统允许枢轴和脚踏连杆之间围绕两个轴相对转动，两个轴都与脚踏连杆的长度方向垂直(横向)。这样，脚踏连杆的前端就相对于脚踏连杆后端在侧向，即脚踏连杆长度的横向，自由运动或移动。
更具体地，本发明的目的是提供一种模拟各种跨步运动的一种健身器械，其包括框架，具有在其上面确定的枢轴；第一和第二脚踏连杆，每个脚踏连杆包括第一端，第二端和两者之间的脚支承部分；连接系统，与每个脚踏连杆的第一端相连，用于将每个脚踏连杆的第一端可转动地连接到枢轴，从而使该第一端沿着相对该枢轴的弧形路径运动；导向器，用于同第一和第二脚踏连杆的第二端啮合，并当各脚踏连杆的第一端沿着弧形运动路径运动时引导第一和第二脚踏连杆的第二端沿着预先选择的往复路径运动；提升机构，用于选择地改变导向器相对于框架的高度和/或角度的方向，从而改变由第一和第二脚踏连杆的脚支承部分运动的路径。
通过参考与附图一起的下面详细描述，将会更容易理解本发明的上述各个方面和许多优点。附图有图1是从后面向器械的前面看，本发明的健身器械的透视图；图2是图1器械的顶视图；图3是图1器械的底视图；图4是图1器械的前视图；图5是图1器械的后视图；图6是图1器械的侧面图；图7是图1器械的透视图，其中在器械的后部上已经装上一外罩，这个透视图是从器械的后面向前看；图8是与图7相同的图，但从器械的前面向后看；图9是与图8相同的图，但前、后的罩子都已去掉；图10是显示在图9中器械前部的放大的不完全的透视图；图11是显示在图9中器械放大的不完全的后透视图，一个飞轮已经移开；图12是与图11相同的图，但从器械的另一端看，并且靠近的飞轮已移开；图13是示意显示的本发明器械的侧面图，说明在脚踏连杆导向器不同的倾斜角度下使用者脚的路径；
图14是本发明中使用的系统的示意图，用于在使用本器械时改变锻炼的水平；图15是本发明还有一优选实施方案的侧面图；图16是本发明还有一优选实施方案的放大的局部透视图。
具体实施例方式
开始参考图1-9，本发明的器械18包括与地面接触的框架20，插入开始向上伸展然后斜着向前的前柱22。一对飞轮24a和24b位于框架20的后部，围绕水平的横轴26转动。飞轮24a和24b可由后罩28复盖。脚踏连杆28a和28b的后端可转动地与相应的飞轮24a和24b连接，以便当飞轮转动时沿着围绕轴26的圆形路径运动。滚轮32a和32b可转动地安装在脚踏连杆30a和30b的前端，骑在导向器36的相应管状导轨34a和34b上。当脚踏连杆的后端围绕轴26转动时，脚踏连杆30a和30b的前端沿着导轨34a和34b作前后来回往复运动，使得脚踏连杆所带的脚踏板或垫27沿着不同的椭圆形路径运动，如下面更加全面地描述的那样。
可操作安装在柱22上的提升机构38，有选择地改变导向器36的倾斜角，从而改变本发明器械使用者的跨步运动。在倾斜角较低时该器械提供越野的滑雪运动，当逐渐增大倾斜角时运动从散步改变为跑步，再变为爬山。前罩39基本上包住该提升机构。
此外，如图11和12中最清楚显示那样，本发明应用一种制动系统40，用于给飞轮24a和24b的转动施加所需的阻力，这样达到器械18的使用者所要求用力的水平。下面详细描述本发明上述和其他的各方面。
图解说明的框架20包括一纵向的中央部件42，它的前后终止在较短的横向部件44和46上。理想但不是必要的，框架20由矩形的管形部件构成，它的重量相对较轻但提供坚固的强度。端帽48放在横向部件44和46的开口端内，以便封闭这些部件的端部。
柱结构22包括基本垂直的下部52和从下部向上和向前倾斜伸展的上部54。理想但不是必要的，柱的下部52和上部54也可由矩形的管状材料组成。端帽48也放在柱上部54的上端内，以便封闭该开口。
连续的闭合形式的把手杆56安装在柱上部54的上方，当个人使用本器械时便于抓握。把手杆包括横向的上部58，它通过夹具60固定地连接到柱上部54的上端，夹具围绕把手杆上部与其啮合，并可通过一对紧固件62固定到柱上部。把手杆还包括侧面部分62a和62b，每个包括上部倾斜布置部分，中间基本垂直部分，下部倾斜布置部分68a和68b，它们从中间侧向部分向下伸展并向外张开。把手杆56还包括横向的下部70，它有被夹具60央在柱上部54上的中心部分，夹具由一对紧固件62固定在那里。虽然没有显示，把手杆56可以局部或全部由防滑材料或者表面例如带，发泡合成橡胶等材料覆盖。
显示板74在把手杆56的上部横向部分58和下部横向部分70之间的位置处安装在柱杆上部54上。显示板包括中央显示屏76和几个较小的屏幕78，以及一键盘，该键盘包括许多可压下的“按钮”80，下面将详细讨论。
飞轮24a和24b安装在驱动轴84相对两端的外侧，驱动轴可转动地横向穿过后柱86的上端，后柱从框架中央部件42的后部向上伸展。使用轴承装置88将驱动轴84减摩擦地安装到后柱86上。在本发明的优选实施方案中，飞轮24a和24b用键固定或其他方法连接到驱动轴84，从而使飞轮与驱动轴一致转动。应该理解驱动轴84的中心是与横轴26的位置相一致的。皮带驱动滑轮90也安装在飞轮24a和后柱86的相邻侧之间的驱动轴84上。
通过任何合适的方法，如焊接或螺栓固定可将后柱86固定连接到框架纵向部件42上。按照本发明的优选实施方案，在后柱86的前下部和纵向部件42的上表面的连接处使用角形撑条92对那里进行加固。当然也可应用其他类型的撑条或加固件。
图解说明的飞轮24a和24b包括径向从中心轮毂95向外伸展与圆周形轮圈96相交的轮辐94。飞轮24a和24b可以是其他的结构，例如实心圆盘的形式也不会背离本发明的宗旨和范畴。
后罩28包住飞轮24a和24b，制动系统40和脚踏连杆30a和30b的后部。罩28放在框架后横向部件46以及一对辅助的纵向部件97上，辅助纵向部件从横向部件46向前伸展并与辅助的中间横向部98的两外端相交。罩支持部件97和98的上表面与框架部件42和46的上表面相一致。还有，许多连接用的固定夹99安装在辅助支持部件97和98以及框架部件42和46的上表面上。在固定夹99中形成带螺纹的开口，以便接纳用来连接罩28的紧固件。如图11和12最清楚显示的那样，罩支持部件97和98横截面的高度小于框架部件42和46横截面的高度是比较理想的，从而与下面的地板无关。
图示的脚踏连杆30a和30b由细长的管状部件组成，但也可以是其他型式的结构，如实心棒。脚踏连杆30a和30b的后端通过紧固件100可转动地钉在飞轮24a和24b的外周边部分，紧固件穿过在脚踏连杆后端上形成的轴环102啮合在飞轮外周边中形成的孔104中。如图12中最清楚显示的那样，孔104位于飞轮轮辐94和外轮圈96的连接处。飞轮的这个部位已经扩大形成轮毂106。脚踏连杆30a和30b通过在罩的前壁形成的垂直开口108，伸出到罩28的前侧外。
如图12中所示，在与轮毂106所处的轮辐完全相反的轮辐上形成第二轮毂110，但是其位置比轮毂106更接近轴26。在脚踏连杆后端的轴环102可以在轮毂110而不是轮毂106处连接到飞轮上，从而在飞轮转动时减少了脚踏连杆后端运动所通过的圆周形路径的直径，这样，相应缩短了脚踏板27划圈所产生的椭圆路径的长度。可以理解，轴环102与轮毂110相连得到脚踏连杆较短的行程，这样锻炼者所跨的步幅比轴环同飞轮的轮毂106相连时所跨的步幅要短。
凹形的滚轮32a和32b通过横轴114可转动地连接在脚踏连杆30a和30b的前端。滚轮凹的曲面与导向器36的导轨34a和34b的直径相一致。这样在使用本器械时滚轮32a和32b使脚踏连杆的前端可靠地与导向器保持啮合。接纳脚的踏板27装在脚踏连杆30的上表面以便接纳和支持使用者的脚。图解说明的踏板27上形成许多横向的脊，该脊不仅提高脚垫的结构整体性，而且还有在使用者的鞋或脚底与脚踏板之间的防滑功能。虽然没有显示，脚踏板可以设计成可沿着脚踏连杆的长度任意定位，以便适应不同高度尤其是不同腿长的使用者，或者放在接缝之上。
图解说明的导向器36一般呈U形，并将它的后面自由端可转动地钉在框架中央部件42的中间位置。导向器36的自由端可以用任何方便的方法可转动地连接到中央框架部件42，包括把横管118的外端作为轴颈。该导向器包括平行的管状导轨34a和34b，它们与脚踏连杆30a和30b对齐设置。导轨34a和34b的前端由弧形部分119将它们连接在一起，弧形部分向前越过柱22。
导向器36的前部分由提升机构38支持，如图9和10最清楚显示的那样。提升机构38包括横杠120，它由基本呈U形垂直活动的滑动架122的下端支持。滚轮管部分124与横杠120的两外端啮合，并直接在导轨34a和34b的底部之下支承导轨。滑动架122只能沿中心导向器杆126的高度垂直运动，该中心导向器杆可通过任何合适的方法，如用紧固件128固定到柱下部54的前面上。从横截面看，导向器杆126基本上呈T形，其中心肋部靠在柱下部52上，其横向伸展的突边部分在柱下部的前面隔有一定的空间。一对呈Z形的固定夹130使滑动架122保持与导向器杆126啮合。固定夹每个包括第一横向突边部固定在滑动架背部突边表面，其中间肋部沿着导向器杆突边的外侧边缘伸展，而其第二横向突边部放置在柱下部52的前表面和导向器杆突边之间形成的间隙中。将能理解使用这种结构允许滑动器122相对导向器杆126作垂直运动，并保持与导向器杆啮合。
通过电动的提升操作机构136使滑动架上升或下降。提升操作机构136包括由电动马达140驱动的可转动的螺杆部分138，马达可操作地与螺杆部分的上端相连。螺杆部分的顶部可转动地与保持管座装置142啮合，该装置钉在固定到柱22前面上的U形支座144，靠近柱下部52和上部54的连接处。横销146穿过在支座144突边上形成的对齐的两个开口和在管座142中形成的对齐的完全相反的两孔。管座142允许螺杆138相对管座转动而保持与轴环垂直啮合。
螺杆138的下部可螺纹式啮合下套管147中，下套管的底端固定在横杠120上。将能理解，马达140可以使螺杆138在一个方向旋转以便降低滑动架，而在相反方向旋转则提升滑动架，如所希望的那样。当滑动架下降或上升时就改变了导向器36的倾斜角，依次也就改变了器械18使者者锻炼的跨步运动。螺杆部分138啮合在套管120中，这样导向器36的倾斜角，通过标准的技术，例如使用图14的转动电位计147很容易辨别出来。
前罩39基本包住提升机构38。罩39从柱下部52和上部54的侧壁向前伸展包围滑动架122，导向器杆126，提升操作机构136和提升机构的其他部件。只有横杠120的自由端和相连的滚轮管部分124从罩39的侧壁上形成的垂直缝148中向外突出。装设许多紧固件149使罩39可拆卸地连接到柱22的侧壁上。
本发明包括通过涡流制动系统40对飞轮转动可选择地施加制动或阻尼力的系统。制动系统40包括较大的驱动滑轮90，如上所述，它通过V型皮带152驱动较小的从动滑轮150。从动滑轮150安装在可转动的短粗轴154的自由端上，该轴从枢轴臂156向外伸出，枢轴臂156通过U型支座158可转动地安装在后柱86的后侧上，枢轴销160穿过在支座中形成的对齐开口以及在枢轴臂156的侧壁中形成的对齐开口延伸。牵拉弹簧161伸展在臂156自由端的底部和框架部件42的顶部之间，以便在皮带152上维持足够的拉力从而避免滑轮90和150与皮带之间的打滑。滑轮90和150的相对尺寸是这样选择的，以便达到速度的级差约为6到10倍，理想的约8倍。换句话说，从动轴154转动速度比驱动轴84快6到10倍。
实心的金属盘162安装在短粗轴154上，在从动滑轮150的内侧，也与从动轮一起转动。较理想的做法是将高导电性的材料，如铜的环形面板164安装在邻近从动滑轮150的实心盘162的面上。一对磁性装置168安装在紧靠与环形板164相反的实心盘162的面上。装置168每个包括被线圈装置172包围的磁棒170形式的中间芯。装置168通过紧固体176安装在衔铁棒上，紧固件穿过在衔铁棒和磁芯中形成的对齐的孔。如图11和12所示，磁性装置沿着盘162的外周边部分与环形板164对齐定位。磁性装置的位置可以相对盘162的邻近表面进行调节，以便使其定位尽可能接近盘，而没有实际接触盘和妨碍盘的转动。磁性装置的这种定位可以通过调节衔铁棒174相对支持板178的位置来完成，支持板安装在枢轴臂156后面的自由端上。在支持板178中形成一对没有显示的水平槽，通过它伸出带螺纹的紧固件179，然后紧固件与衔铁棒174的前边缘中形成的螺纹孔啮合。
如上所述，驱动滑轮90和从动滑轮150直径尺寸的显著差别造成盘62的转动速度相对飞轮24a和24b转动速度有较大的阶跃式升高。从而使盘62的转速通过涡流制动装置40足够产生相对较大的制动力矩。
如下面更全面的讨论那样，希望监测飞轮24a和24b的速度，以便测量本器械使用者运动走过的距离，也便于控制使用者锻炼的水平。可以使用任何标准的方法测量飞轮的速度。例如可在盘162，驱动滑轮90或本器械的其他转动部件上装设光学或磁性的闪频观测轮。可以用光学或磁性的传感器180(图14)监测闪频观测轮的转速，从而产生与这个速度有关的电信号。
当使用本发明时，使用者站在脚垫27上同时为了稳定抓住把手杆56。使用者将一个向下踩踏动作施加到脚垫上使飞轮24a和24b围绕轴26转动。结果脚踏连杆的后端围绕轴26转动，同时脚踏连杆的前端骑住导轨34a和34b上、下运动。当脚踏连杆和飞轮的连接点从最接近柱22的位置(脚踏连杆最大的伸长位置)移到离柱最远的位置，即脚踏连杆最大的退缩位置时，脚踏连杆的前端沿着它的导轨向下运动。从脚踏连杆最大退缩位置这一点，飞轮的继续旋转使脚踏连杆沿着导轨34a向上和向前运动又回到脚踏连杆最大的伸长位置。这两个位置显示在图13中。图13也说明了脚垫27中心运动的相应路径，这也是使用者脚的运动路径。如图13所示，这运动路径基本上成向上和向前倾斜的椭圆形。
图13显示脚垫27在三个不同的导向器36的角度方向，相应于提升机构38的不同高度时运动的路径。在图13显示的最小角度方向(水平线上约10°)上相应的脚垫运动路径是181。这大体上与滑动或越野滑雪运动相对应。当显示的导向器36在与水平面成较陡的第二角度(约20°)方向，脚踏板116的相应运动路径是椭圆形路径182。这个运动路径基本上对应散步运动。图13还显示导向器36更陡的第三角度方向，离水平线约30°。在图13中脚垫27相应的椭圆形运动路径是183。这个运动路径相当于爬山运动。将能理解，通过调节导向器36的角度，用本发明可以得到不同型式的运动。这样可以用本发明模拟不同形式的体育运动，从滑雪到散步，到跑步和爬山。至今要进行这些不同的运动，就会需要不同的健身设备。
申请人注意到，在上述脚垫也就是使用者脚的每个不同的运动路径中，有一种共同的关系。当脚踏连杆的后端从最远的位置，例如在图13中显示那样，向前运动时，使用者脚的脚后跟部开始抬起的速率要比使用者的脚趾部分要快。相应地当脚踏连杆的后端从最前位置向后运动时，使用者脚的脚后跟部分下降的速率要比脚趾部分要快。当脚踏连杆的前端从在导向器36下端的位置运动到导向器36上端的位置时存在着相同的关系。换句话说，当脚踏连杆的前端从在导向器36的下端最后一点沿着导向器向前和向上运动时，使用者的脚后跟部分开始抬起的速率要比脚趾部要快。相应地当脚踏连杆的前端沿着导向器36的上部最前位置向下和向后运动时，使用者的脚后跟部分开始下降的速率要比脚趾部分要快。这基本上与使用者在越野滑雪，散步，跑步和爬山或其他跨步运动时，其脚后跟和脚趾的相对运动相一致。
在图14中示意地说明了申请人的系统184，用来控制和协调导向器36的倾斜角和施加到飞轮24a和24b转动的阻力，以便获得所需的锻炼水平。如图14中所示，一个物理的锻炼参数，如使用者的心跳速率由传感器186监测。产生与使用者心跳速率相关的电信号，一般是模拟信号。现有各种类型心跳速率监测器，包括胸部佩戴的监测器，耳朵监测器和手指监测器。从监测器186的输出经过模数转换188，控制器190，到中央处理器(CPU)192，较理想地位于显示板74内。除了使用者心跳速率之外，也可应用代替它的锻炼者其他物理参数，包括呼吸速率、年令、体重、性别等等。
继续参考图14，本发明的健身控制系统184包括交流电源输入口194，可与标准电流强度的110伏交流电源相连接。电源入口194连到变压器196然后连到制动系统40和显示板74。提升机构38使用交流电源，这样就不与变压器196相连。
如前讨论那样，提升机构38与传感系统147结合以便检测提升机构的伸长和回缩，并因此检测导向器36的倾斜角。这个信息经过模数接口188，控制器190到CPU192。如上讨论那样，飞轮24a和24b的转速由传感器180监测，其信息通过模数接口188和控制器190传送给CPU。这样在使用本发明的器械18中，将由传感器186检测的锻炼者的心跳速率或其他物理参数，导向器36的倾斜角和飞轮24a和24b的速率传送CPU。这个信息，或相关信息，可以通过显示屏76显示给锻炼者。
还有，通过本发明，使用控制系统184可以保持所需的锻炼水平。例如锻炼者可以通过键盘80输入一定的参数，如年龄、身高、性别以便在锻炼时获得所需的心跳速率。另一种是，可以由锻炼者直接输入所需的心跳速率范围。锻炼者可以输入，也可以不输入其他参数，如相应于脚踏连杆每分钟转数的所需的飞轮速度和/或导向器36的倾斜度。用这个信息本发明的控制系统将调节制动系统40和/或提升机构38以便达到所需的锻炼水平。
可以理解能将各种课程或锻炼方式预先编程到CPU192中或由使用者设计它们，以便反应各种不同的参数，包括所希望的心跳速率范围，跨步运动类型等等。控制系统184将控制制动系统40以及提升机构38以便与所需的锻炼方式相适应。
在图15中说本发明的另一个优选实施方案。图15中显示的器械18′与以前图中显示的器械18结构上相似。相应地器械18′的这些部件，它们与器械18的那些部件相同或相似的就用相同的部件标号表示，但附加上引号“′”以示区别。
器械18′包括单个的飞轮24′可转动地安装在框架20′的后部。一对曲柄臂200a和200b从驱动轴84′的两端在完全相反的方向横向上伸展，并与脚踏连杆30a′和30b′的后端可转动地连接。曲柄臂200a和200b与驱动轴84′固定连接。将能理解在脚踏连杆30a′和30b′前后运动时曲柄臂200a和200b支持脚踏连杆的后端。关于这方面，曲柄臂的长度可以修改以便改变脚踏连杆的“行程”适应使用者不同的腿/裤管内缝的长度。
脚踏连杆30a′和30b′的前端可转动地钉在摇臂或摆臂201a和201b下端的枢轴连接点202。摆臂结构最好是管状，形状如狗腿，其上端钉在柱22′的轴204，靠近柱的下部52′和上部54′的连接处。每个摆臂包括管状的上部206和管状的下部208。下部208的上端部分可滑动式啮合在相应的上部206的下端部分内，从而可选择地改变摆臂的长度。摆臂的上、下部可通过任何方便的方式保持互相啮合，如用横销210穿过在摆臂上部形成的直径对齐的开口和一组在下部形成的直径对齐的开口。
虽然没有显示，一个拉伸的弹簧或其他装置可以放在摆臂上部和下部的里面，以便将上、下部偏置成互相啮合。另一种方法是，摆臂上、下部的啮合可由插入到摆臂结构中的线性执行机构或其他有源装置“自动”调节。
摆臂201a和201b支持脚踏连杆30a′和30b′的前端沿着弧形路径212运动，该路径由摆臂上端围绕柱22′的枢轴204和这轴204与枢轴点202之间的径向距离所确定，转动点202确定脚踏连杆前端和它相应摆臂下端的连接点。将能理解，当摆臂上部206和下部208之间的相对啮合变化时可以改变路径212。这就会改变使用者锻炼的跨步运动，与上面讨论的通过改变导向器36的倾斜角可以使跨步运动改变的方式相同。这样，器械18′就能够或者具有上述器械18所提供的相同的优点。
装设带型制动系统220，以便可选择地对飞轮24′施加转动阻力。带型制动系统包括制动带222，带围绕飞轮24′的外轮圈和小直径的拉紧滚轮伸展，该滚轮可转动地连接在线性执行机构226的外/自由端上。线性执行机构的另一端可转动地钉在安装支座226上，支座连接到框架42′。将能理解，使用者用机械、电气或其他方式可选择地控制线性执行机构，对飞轮24′施加所需的摩擦负荷。还有也可用其他已知的方法对飞轮24′施加所需的转动阻力。例如可以用卡尺制动器(未显示)与飞轮的外轮圈啮合，或与飞轮一起转动的圆盘(未显示)啮合。
在图16中显示本发明的还有一个优选实施方案。在脚踏连杆30a′和30b′与飞轮24a和24b之间装设多重枢轴连接。轨式枢轴块230可转动地通过带螺纹的紧固件232和相匹配的螺母234钉在每个飞轮24a和24b的孔104中。轨式枢轴决230在与相应飞轮平面近似平行的平面上运动。脚踏连杆30a′和30b′的后端是中空的用来接纳轨式枢轴块230。块安装销231穿过脚踏连杆30a′和30b′后端的顶和底上的相对的孔，并刚好穿过枢轴块中的孔将枢轴块230与脚踏连杆的后端相连接。从脚踏连杆30a和30b的后端纵向伸展的槽236，用于装入紧固件232和234。
理想的轨式枢轴块大体上是矩形，尺寸适合装入到中空脚踏连杆的上、下突缘壁之间。但是，脚踏连杆突缘部分内部的宽度要比轨式枢轴块的宽度要宽，以便允许脚踏连杆相对枢轴块围绕安装销231作角位移，安装销的作用就象枢轴点。这种结构提供的脚踏连杆与飞轮24a和24b和导向器36之间的连接可以补偿飞轮24a和24b以及导向器36对齐中可能出现的不一致，特别是在脚踏连杆30a和30b的长度的横方向。可以理解，对本工艺熟悉的人可以改变轨式枢轴块230的厚度和块安装销231的位置，以便设计者按照所希望的公差细调该结构使其处于良好状态，在本发明其他部件的对齐中可能会产生这种情况。
尽管已经描述和说明了本发明的各优选实施方案，将能理解这里可以进行各种改变而不会背离本发明的宗旨和范畴。
权利要求
1.模拟各种跨步运动的一种健身器械，包括框架，具有在其上面确定的枢轴；第一和第二脚踏连杆，每个脚踏连杆包括第一端，第二端和两者之间的脚支承部分；连接系统，与每个脚踏连杆的第一端相连，用于将每个脚踏连杆的第一端可转动地连接到枢轴，从而使该第一端沿着相对该枢轴的弧形路径运动；导向器，用于同第一和第二脚踏连杆的第二端啮合，并当各脚踏连杆的第一端沿着弧形运动路径运动时引导第一和第二脚踏连杆的第二端沿着预先选择的往复路径运动；提升系统，用于选择地改变导向器相对于框架的高度和/或角度的方向，从而改变由第一和第二脚踏连杆的脚支承部分运动的路径。
2.按照权利要求1所述的健身器械，其中连接系统在离框架枢轴所选定的各距离处连接脚踏连杆第一端，以便改变脚踏连杆第一端相对框架枢轴运动的弧形运动路径。
3.按照权利要求1所述的健身器械，其中连接系统包括第一和第二曲柄臂，每个曲柄臂的一端围绕该枢轴可以转动，而每个曲柄臂的另一端可转动地销装在各自第一和第二脚踏连杆的第一端上。
4.按照权利要求1所述的健身器械，其中导向器构造为当脚踏连杆的第一端围绕枢轴运动时引导脚踏连杆的第二端沿着往复路径运动，从而当使用健身器械时，在脚踏连杆的第二端从往复路径的最后端的一点沿着路径向前运动时，与脚踏连杆相连的使用者的脚后跟部分开始抬起的速率要比脚趾部分快，而在脚踏连杆的第二端从往复路径的前端沿着往复路径向后运动时，使用者的脚后跟部分开始下降的速率要比脚趾部分快。
5.按照权利要求1所述的健身器械，其中导向器是与地板成倾斜关系放置的，并提升系统可以操作以改变导向器相对地板的倾斜度。
6.按照权利要求5所述的健身器械，其中提升系统是电动的。
7.按照权利要求5所述的健身器械，其中导向器相对框架的纵向伸展，并大体上与第一和第二脚踏连杆对齐，其中导向器包括用于将导向器围绕一枢轴可转动地与框架相连的机构，该提升系统包括用于围绕导向器枢轴改变导向器相对框架的方向的机构。
8.按照权利要求1所述的健身器械，其中提升系统包括用于相对框架提升和降低导向器的机构。
9.按照权利要求8所述的健身器械，其中用于相对框架提升和降低导向器的机构是电动的。
10.按照权利要求1所述的健身器械，其中导向器包括第一和第二导轨，且提升系统可操作地与该导轨啮合以便改变导轨相对框架的方向。
11.按照权利要求10所述的健身器械，其中该提升系统可操作地与导轨啮合以便改变导轨相对框架的角度方向。
12.按照权利要求1所述的健身器械，其中导向器由框架可转动地支持，且提升系统可操作地与导向器啮合以便相对框架提升和降低导向器。
13.按照权利要求12所述的健身器械，其中导向器包括至少一个由框架可转动地支持的摇臂，并可转动地与第一和第二脚踏连杆的第二端连接。
14.按照权利要求13所述的健身器械，其中提升系统可操作地与摇臂啮合以便相对框架提升和降低摇臂。
15.按照权利要求13所述的健身器械，其中提升系统包括用于改变摇臂的长度、从而调节导向器的高度的机构。
全文摘要
一种健身器械包括一对脚接触的连杆(30a，30b)。被支持的脚踏连杆的后端围绕枢轴(26)转动，而脚踏连杆的前端沿着导向器(36)作前后往复运动。这两个脚踏连杆运动的组合允许使用者的脚沿着椭圆形的运动路径运动。导向器(36)的倾斜度和/或高度可以有选择地改变，以便改变使用者锻炼的跨步运动的性质。在导向器较低的倾斜度/高度时，跨步运动可以类似于越野滑雪。在逐渐提高导向器(36)的倾斜角或高度时跨步运动可以模拟散步，慢跑，跑步和爬山。脚踏连杆与枢轴的连接允许在与转动运动正交的方向上移动，这样补偿装置在对齐时的不一致。
文档编号A63B21/015GK1494936SQ0314576
公开日2004年5月12日 申请日期1997年6月26日 优先权日1996年6月27日
发明者J·惠恩同, P·帕瑟罗, P·D·巴克尔, J 惠恩同, 巴克尔 申请人:普雷科有限公司