专利名称：可节省占用空间的椭圆机的制作方法
技术领域：
本发明与运动健身器材有关，特别是指一种可节省占用空间的椭圆机(Elliptical)。
背景技术：
椭圆机是近年新兴的一种运动健身器材，一般泛指各种能导引左、右二踏板沿着近似椭圆形的轨迹运动，供使用者进行模拟走路、跑步、登台阶等腿部运动的装置。
例如，美国第6,390,954号专利揭示的一种椭圆机结构，它主要是在一架体前端设一曲柄机构，并在架体后端设置贴近地面的左、右二导轨；左、右二侧各有一支撑杆，各支撑杆将其前端枢接在曲柄机构的其中一曲柄臂，使得可沿一圆形轨迹绕转，并在后端枢设一滚轮，可在对应的导轨上前后滑移，同时，支撑杆的中段顶面设有一可供踩踏的踏板。此外，架体前端还设有左、右二摆臂，各摆臂顶端形成一活动握把，底端与对应的支撑杆之间连结一连杆，使得可相互带动。由此，左、右二踏板可在一近似椭圆形的封闭轨迹上循环运动，而左、右二握把亦可与踏板协同地进行偏摆运动。
上述习知椭圆机具有如下缺点一、踏板的运动轨迹具有一定的前后长度(为了满足基本的腿部运动行程)，而架体后端的导轨又比踏板的活动范围更往后延伸一段距离，因此，该椭圆机在前后轴向上的长度颇长，当设置在室内使用时，需要比较大的放置空间。二、由于踏板是固定不动地装设在支撑杆上，因此，踏板在循环运动时的本身角度变化，是完全对应于支撑杆前、后二端的角度变化，在此种形式下，使用者在运动过程中的脚尖、脚跟相对角度或施力部位，与实际走路、跑步时的形态并不吻合。理想上，当踏板位于轨迹的底部时(对应于实际走路、跑步时的脚底着地阶段)，脚踏面应趋近水平，而在轨迹的其他区段(对应于抬腿、踩下)，脚踏面的前端应低于后端，并且在最高处时下斜最为明显。
相对于上述前案的基本体型，美国第6,007,462号专利则揭示了一种结构单纯、体型小巧的椭圆机，它主要是在一架体后端设一曲柄机构，并在架体前端枢设左、右二摆臂，各摆臂的底端与同一侧边的曲柄臂之间连结一支撑杆，各支撑杆上设有一踏板，由此，左、右二踏板即可沿一近似椭圆形的封闭轨迹运动。上述椭圆机虽然前后长度较短、占地面积较少，适合放置在家庭等较受局限的空间中使用，然而，它所提供的脚部运动依然不符合人体工学，最明显的是，当该踏板运动至椭圆轨迹的底部时，其前端会高于后端，呈现上仰姿态，这与实际走路、跑步时的着地阶段，脚掌平贴于地的形态并不相符。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种可节省占用空间的椭圆机，它能提供长度足够的脚部运动行程，以及较符合人体工学的踏板运动方式，而且，其前后长度较短，占地面积及放置空间较小。
为达到上述目的，本发明所提供的一种可节省占用空间的椭圆机，其特征在于包含有一架体，其可架设在地面上，具有一前端及一后端，且后半部设有接近地面并且前后延伸的导轨；一回绕机构，设置在所述架体前半部，具有可在一圆形轨迹上运动的相对二回绕接点；所述圆形轨迹的底缘与所述导轨的高度差距小于10厘米；一飞轮，枢设在所述架体前半部，与所述回绕机构连接，与所述二回绕接点相互带动旋转；一左支撑杆及一右支撑杆，各具有一前端、一后端，以及位于前、后二端之间的一支撑部；所述前、后二端的连结线长度介于所述圆形轨迹的直径至两倍直径之间，所述支撑部位于所述支撑杆长度中间点的后方；所述二支撑杆的前端分别枢接在所述二回绕接点，后端可沿所述导轨在一前折返点及一后折返点之间运动，使得所述支撑部可在一弧曲的封闭轨迹上运动；在前后轴向上，所述封闭轨迹的前缘比所述圆形轨迹的后缘更靠后方或是齐平，且二者的前后水平间距小于20厘米；一左摆臂及一右摆臂，各具有一枢接部及一位于所述枢接部下方的摆荡端，所述枢接部枢接在所述架体前半部，所述摆荡端可前后摆荡；一左连杆及一右连杆，各具有一前端及一后端，所述前端枢接在对应的所述摆臂的摆荡端；一左踏板及一右踏板，分别与所述二连杆的后端连结，位于对应的所述支撑杆的支撑部后方，并且与所述支撑部形成相对枢接关系；其中，在前后轴向上，所述导轨上的前折返点比所述踏板前端运动轨迹的前缘更靠后方或是齐平，所述导轨上的后折返点比所述踏板后端运动轨迹的后缘更靠前方或是齐平。
上述本发明的技术方案中，在前后轴向上，所述飞轮的后缘比所述圆形轨迹的后缘更靠前方或是齐平。
以上所述本发明的技术方案中，在前后轴向上，所述飞轮的前缘比所述圆形轨迹的前缘更靠后方或是齐平。
以上所述本发明的技术方案中，在上下轴向上，所述飞轮的顶缘比所述圆形轨迹的顶缘更靠下方或是齐平。
以上所述本发明的技术方案中，还包含有一包覆所述回绕机构及所述飞轮的壳体，所述壳体的后侧壳板介于所述圆形轨迹及所述封闭轨迹之间。
以上所述本发明的技术方案中，各所述摆臂的枢接部大致位于所述圆形轨迹的轴心正上方，且所述摆臂的摆荡端摆荡范围的最前端不超过所述圆形轨迹前缘10厘米。
以上所述本发明的技术方案中，各所述踏板位于对应的所述支撑杆正上方，且所述踏板前端直接枢接在所述支撑杆的支撑部。
以上所述本发明的技术方案中，各所述连杆的后端延伸至对应的所述踏板底部并与其固接。
以上所述本发明的技术方案中，所述连杆的一对应部位与所述踏板前端同轴枢接在所述支撑杆的支撑部。
采用上述技术方案，本发明能在保有足够的踏板行程及符合良好的人体工学要求之下，有效缩减器材的占地面积及放置空间(特别是体现在前后长度方面)。如此，对于室内空间较受限制的家庭使用者而言，便可较轻易地将器材摆设在室内角落，或是相对腾出较宽裕的活动空间，而且在搬运移动时也比较容易不受阻碍。同样地，对于追求空间利用率的销售者或健身中心业者而言，也可因此在相同面积内陈列更多的运动器材。对制造者而言，尺寸缩短除了可以提高仓储密度，更重要的当然是可以节省材料、包装成本，并相应地可以降低产品售价。
图1是本发明一较佳实施例的立体图；图2是本发明一较佳实施例对应于图1状态并且取除壳体的立体图；图3是本发明一较佳实施例对应于图1状态的俯视图(取除壳体)；图4是本发明一较佳实施例对应于图1状态的左侧视图(取除壳体左半部)，其中的二踏板分别位于活动范围中的较前端及较后端；图5类似图4，但是其中的二踏板分别位于活动范围中的较高处及较低处；图6是本发明一较佳实施例对应于图5状态下的前视图(取除壳体)；图7是本发明另一较佳实施例的立体图；图8是本发明另一较佳实施例对应于图7状态并且取除部分构件的立体图；
图9是本发明另一较佳实施例对应于图7状态的左侧视图(取除壳体左半部)。
具体实施例方式
以下根据本发明的较佳实施例并配合附图详细说明本发明的技术特征以及所获得的功效、特点。
图1及图2分别是本发明一较佳实例的椭圆机1的完整外观及取除前端壳体(即图1中标号10的元件)状态下的立体图。图3、图4、图5及图6依序是椭圆机1的俯视图、左侧视图及主视图，而且，为了方便观察重要结构，图3至图6中将壳体10全部取除或局部取除。(注本说明书中的「前」、「后」、「左」、「右」等方向指示都是对应于使用者在使用状态下的方向认知，而前述俯视图、左侧视图及主视图则是绘图学上的标示，其中的左侧视图对应于使用者的左侧，而主视图是对应于使用者的背面。)如图2所示，椭圆机1具有可稳固架设在地面上的一架体20，它大致是由平贴于地面的一底座21、固接在底座21前端的一设置架22、以及由设置架22往上凸伸的一立杆23所构成。
设置架22上设有一回绕机构30，主要包含一曲柄轴31、二曲柄臂32及一大皮带轮33，曲柄轴31是依左右轴向枢设在设置架22上，可原地旋转。二曲柄臂32以对称形式分别垂直固接在曲柄轴31的相对二端，各曲柄臂32的外端形成一回绕接点34，如此产生可在一圆形轨迹R上维持180度相对的二回绕接点34(如图4所示)。前述圆形轨迹R的底缘十分接近地面，换言之，如图5所示，当曲柄臂32旋转成朝向正下方时，外端会非常靠近地面(或底座21)，具体而言，其间的高度差距在10厘米以内。大皮带轮33是同轴固接在曲柄轴31上，位于左、右二曲柄臂32之间。
回绕机构30的上方另外设有一飞轮40，飞轮40也是依左右轴向枢设在设置架22上，它的直径小于圆形轨迹R的直径，而且后缘比圆形轨迹R的后缘更靠前方，换言之，飞轮40是位于曲柄臂32活动范围的前后边界之间(如图4所示)。飞轮40的左侧面同轴固接一小皮带轮41，小皮带轮41位于回绕机构30的大皮带轮33正上方，二皮带轮41、33之间环套一传动皮带42，使得飞轮40与回转机构30能以预定速比相互带动旋转。
此外，飞轮40旁边设有一习知的「涡电流制动器(eddy-current brake；ECB)」(图中未示)，如同现今运动器材经常采用的方式，涡电流制动器具有一可活动的磁力组件，使用者可通过立杆23顶端的控制台50以电控方式控制磁力组件相对于飞轮40的位置关系，以此调整飞轮40的旋转阻力。
如图1及图4所示，设置架22的周围设有一壳体10，它完整包覆回绕机构30、飞轮40、涡电流制动器及其相关电路，以保护各机构及使用者安全。壳体10前、后二侧的壳板十分靠近圆形轨迹R的前缘及后缘(如图4所示)，而且后侧壳板上设有左右并列的二纵向穿槽11。
架体20的底座21具有沿前后轴向延伸的左、右二横杆24，各横杆24的后半段顶面设有一长条凹洼状的导轨25。回绕机构30的左、右二曲柄臂32外端(即回绕接点34)分别与一支撑杆60连接，各支撑杆60将其前端依左右轴向枢接在曲柄臂32的外端外侧面，杆身穿经壳体10的纵向穿槽11，后端枢设一滚轮61，以可前后滚动的方式触压在对应侧边的导轨25上。如此，当支撑杆60前端沿圆形轨迹R绕转时，后端即会对应地沿着导轨25在一前折返点26及一后折返点27之间往复位移(如图2所示)，而且，由于左、右二支撑杆60的前端在圆形轨迹R上维持180度相对，所以二者的后端会呈现反向位移。
各支撑杆60前、后二端之间的连结线长度，适度大于圆形轨迹R的直径，并且小于圆形轨迹R直径的两倍。各支撑杆60的长度中间点偏后方位置设有一支撑部62，具体而言是一往上凸伸的U形弯板，具有左右相对的二壁片63(如图6所示)。由于支撑杆60的前、后二端分别受限于绕圆运动及直线往复运动，因此支撑部62沿一近似椭圆形的封闭轨迹C循环运动(如图4、图5所示)。椭圆形封闭轨迹C的长轴大致对应于前后轴向，而短轴大致对应于上下轴向。在前后轴向上，封闭轨迹C的前缘十分接近圆形轨迹R的后缘，具体而言，二轨迹C、R的前后水平间距在20厘米以内，当支撑部62移至活动范围的最前方时(例如图4中的左侧支撑部)，会非常靠近壳体10的后侧壳板。
左、右二支撑杆60上分别设有一踏板70，供使用者双脚踩站，各踏板70具有一对应使用者脚尖的前端及一对应使用者脚跟的后端，并且将前端依左右轴向枢接在支撑杆60的支撑部62左右二壁片63之间，使得踏板70前端可被运动中的支撑杆60导引而沿封闭轨迹C运动，而且踏板70整体可相对于支撑杆60上下偏转。
架体20前半部的左、右二侧各设有一摆臂80，各摆臂80大致呈纵向弯延，并且将它中央区段的一枢接部81依左右轴向枢接在架体20的立杆22侧边，使得底端形成一可前后摆荡的摆荡端82。此外，各摆臂80的顶端形成一供使用者握持的活动握把83。
左、右二摆臂80的摆荡端82分别与一连杆90连接，各连杆90将其前端依左右轴向枢接在摆臂80的摆荡端82，因而被限制在一弧线轨迹上运动，连杆90后端则固接在对应侧边的踏板70外侧面。由此，支撑杆60与摆臂80会经由连杆90相互带动，而且，连杆90活动时相对于支撑杆60及地面的角度变化，会带动踏板70相对于支撑杆60及地面产生相同的角度变化。
使用椭圆机1时，使用者将双脚踩站在左、右二踏板70上，并以双手握住左、右二握把83，当双脚及双手施力使踏板70及握把83各自沿运动轨迹运动时，通过支撑杆60、回绕机构30、连杆90及摆臂80的连结带动，左、右二踏板70会保持相对在一近似椭圆形的轨迹上运动(注详而言之，踏板前端为沿封闭轨迹C，而后端为沿另一近似椭圆形的封闭轨迹运动)，左、右二握把83也会彼此反向地在一弧线轨迹上前后往复位移，而且，同一侧边的握把83及踏板70是呈现反向运动，使用者可由此进行全身的协调运动。当然，使用者也可选择将双手握持在立杆23顶端预设的固定扶手28上，仅进行下半身运动。
使用者可以通过控制台50调整飞轮40的旋转阻力(或是设定阻力的时序变化)，连带改变踏板70及握把83的运动阻力，以得到不同的运动难易度。
在运动过程中，当踏板70位于运动轨迹的底部、后部区段时(例如图5当中的左脚踏板或图4当中的右脚踏板)，其顶面(脚踏面)大致呈现水平状态；而当踏板70位于运动轨迹的其他区段时，脚踏面的前端低于后端，并且在轨迹的顶部时(例如图5当中的右脚踏板)，下斜最为明显。上述踏板角度变化与人体走路、跑步时的脚掌角度较为吻合，即，在着地时脚底会平贴于地，而在抬腿、踩下时会是脚尖朝下，如此，使用者在利用本发明的椭圆机1进行腿部运动时会比较舒适自然，也比较不容易产生酸疼或运动伤害。
由图4及图5可清楚地看出，基于预设的构件比例及空间关系，各支撑杆60的后端是保持在对应的踏板70正下方，即，支撑杆60后端在前后轴向上的位置，始终介于当时的踏板70前、后二端之间。前已述及，各支撑杆60的后端是在导轨25上的一前折返点26及一后折返点27之间活动(如图2所示)，换句话说，前折返点26不会比踏板70前端的运动轨迹(即封闭轨迹C)的前缘更靠前方，后折返点27不会比踏板70后端的运动轨迹(图中未示)的后缘更靠后方。
此外，如图4所示，摆臂80枢接在架体20上的位置(即枢接部81所在位置)，大致是位于回绕机构30的曲柄轴31(即圆形轨迹R的圆心)正上方，而且，摆臂80的摆荡端82弧线轨迹的最前端，也大致与圆形轨迹R的前缘切齐(如图4所示)。在实施上，前述弧线轨迹的最前端以不超过圆形轨迹前缘10厘米为佳。因此，摆臂80底端摆至最前方时，并不会往前超出壳体10。摆臂80顶端的握把83同样不会往前超出壳体10。
由附图及以上说明可知，本发明所提供的椭圆机1在前后轴向上的长度，大体而言就是「曲柄臂32活动范围的前后长度」，加上「踏板70活动范围的前后长度」。因此，与一般的习用椭圆机相比，本发明的椭圆机1能在保有足够的踏板行程及良好的人体工学之下，有效缩减器材的占地面积及放置空间(特别是体现在前后长度方面)。如此，对于室内空间较受限制的家庭使用者而言，即可较轻易地将器材摆设在室内角落，或是相对腾出较宽裕的活动空间，而且在搬运移动时也比较不受阻碍。同样地，对于追求空间利用率的销售者或健身中心业者而言，也可因此在相同面积内陈列更多的运动器材。对制造者而言，尺寸缩短除了可以提高仓储密度，更重要的当然是可以节省材料、包装成本，并反应至产品售价。
接着，再如图7～图9所示，为本发明另一较佳实施例所提供的椭圆机2，本实施例同样可实现节省占用空间等上述优点，其构件组成及空间、尺寸关系也与上述实施例大致相同，以下仅就特殊差异部分进行说明。(注本实施例当中与前一实施例对应的构件或部位，代表符号均采用对应号码附加「′」。)如图所示，本实施例当中的回绕机构30′具有左、右相对的二骨架35，各骨架35呈十字形，其中一分支(形同曲柄臂)的外端作为回绕接点34′。架体20′前端同样设有包覆回绕机构30′的壳体10′，但壳体10′的左、右二侧面各有一对应十字形骨架35的圆形开口12，并在开口12部位封补一与骨架35固接的圆盘13。各支撑杆60′的前端位于圆盘13外侧，利用一横穿圆盘13的枢轴与回绕接点34′形成枢接，可牵动骨架35及圆盘13一同旋转。与前实施例相比，本实施例的壳体10′的左右宽度较窄。
架体20′的底座后端同样设有前后延伸的左、右二导轨25′，二导轨25′位于一箱形护盖28的相对二侧，导轨25′上方受护盖28遮蔽(注图8中将护盖局部取除)。各支撑杆60′的后端位于护盖28外侧，以一轮轴64穿过护盖28侧面的长槽孔29而与滚轮61′枢接，使得在导轨25′上滚动的滚轮61′可受到护盖28防护，较为安全。
与前例相比，本实施例中的飞轮40′相对较小，而且位置低于回绕机构30′(本例是设在接近地面的高度)，如此可将壳体10′的高度降低至贴近回绕机构30′。此外，壳体10′内部增加枢设一中介轮组45，中介轮组35由一大径轮及一小径轮同轴组成，回绕机构30′的大皮带轮33′先与中介轮组45的小径轮以一皮带环套连结(图中未示)，而中介轮组45的大径轮再与飞轮40′的小皮带轮41′以另一皮带环套连结(图中未示)，以此在有限空间内达成预定速比的传动。
在前一实施例中，踏板70直接枢接在支撑杆60上，连杆90则不与支撑杆60直接枢接(但也间接通过踏板70形成相对枢接关系)。在本实施例中，踏板70′同样是将其前端枢接在支撑杆60′的支撑部62′上，不同的是，连杆90′的对应部位也依同一轴心65枢接在支撑部62′，而且连杆90′后端往内弯折至踏板70′底部(如图7所示，图中取除踏板70′的局部构件)，由正下方拖住踏板70′并与其固接，使踏板70′相对于支撑杆60′的轴枢结构更为均衡稳定。
本实施例其他未加详述的部分，特别是构件及部件运动轨迹彼此之间的相对位置、距离、尺寸比例等，全部与前一实施例相同，此处不再赘述。本实施例的椭圆机2同样可在保有足够的踏板行程及良好的人体工学之下，有效缩减器材的占地面积及占用空间。与前一实施例相比，本实施例的壳体10′的高度更低、左右宽度更窄。
最后必须补充说明的是，以上所述及附图所示的椭圆机结构，仅是本发明的若干较佳实施型态，并不因此限定本发明的可能实施范围及专利范围。举例而言，踏板、支撑杆及连杆的接合关系，除了前面描述的两种型式，本发明也可采用下述结构(图中未示)其一，连杆前、后二端之间的一预定部位直接枢接在支撑杆的支撑部，踏板不与支撑杆直接枢接，仅固结在连杆后端。其二，踏板前端及连杆最后端同轴枢设在支撑杆的支撑部，而且踏板与连杆在枢接部位刚性连结。也就是说，在本发明中，相互连结的踏板及连杆其中至少一个与支撑杆枢接，使得踏板及连杆都能以支撑杆的支撑部为轴，相对于支撑杆进行偏转。
权利要求
1.一种可节省占用空间的椭圆机，其特征在于包含有一架体，其可架设在地面上，具有一前端及一后端，且后半部设有接近地面并且前后延伸的导轨；一回绕机构，设置在所述架体前半部，具有可在一圆形轨迹上运动的相对二回绕接点；所述圆形轨迹的底缘与所述导轨的高度差距小于10厘米；一飞轮，枢设在所述架体前半部，与所述回绕机构连接，与所述二回绕接点相互带动旋转；一左支撑杆及一右支撑杆，各具有一前端、一后端，以及位于前、后二端之间的一支撑部；所述前、后二端的连结线长度介于所述圆形轨迹的直径至两倍直径之间，所述支撑部位于所述支撑杆长度中间点的后方；所述二支撑杆的前端分别枢接在所述二回绕接点，后端可沿所述导轨在一前折返点及一后折返点之间运动，使得所述支撑部可在一弧曲的封闭轨迹上运动；在前后轴向上，所述封闭轨迹的前缘比所述圆形轨迹的后缘更靠后方或是齐平，且二者的前后水平间距小于20厘米；一左摆臂及一右摆臂，各具有一枢接部及一位于所述枢接部下方的摆荡端，所述枢接部枢接在所述架体前半部，所述摆荡端可前后摆荡；一左连杆及一右连杆，各具有一前端及一后端，所述前端枢接在对应的所述摆臂的摆荡端；一左踏板及一右踏板，分别与所述二连杆的后端连结，位于对应的所述支撑杆的支撑部后方，并且与所述支撑部形成相对枢接关系；其中，在前后轴向上，所述导轨上的前折返点比所述踏板前端运动轨迹的前缘更靠后方或是齐平，所述导轨上的后折返点比所述踏板后端运动轨迹的后缘更靠前方或是齐平。
2.如权利要求1所述的可节省占用空间的椭圆机，其特征在于在前后轴向上，所述飞轮的后缘比所述圆形轨迹的后缘更靠前方或是齐平。
3.如权利要求2所述的可节省占用空间的椭圆机，其特征在于在前后轴向上，所述飞轮的前缘比所述圆形轨迹的前缘更靠后方或是齐平。
4.如权利要求2所述的可节省占用空间的椭圆机，其特征在于在上下轴向上，所述飞轮的顶缘比所述圆形轨迹的顶缘更靠下方或是齐平。
5.如权利要求2所述的可节省占用空间的椭圆机，其特征在于还包含有一包覆所述回绕机构及所述飞轮的壳体，所述壳体的后侧壳板介于所述圆形轨迹及所述封闭轨迹之间。
6.如权利要求1所述的可节省占用空间的椭圆机，其特征在于各所述摆臂的枢接部大致位于所述圆形轨迹的轴心正上方，且所述摆臂的摆荡端摆荡范围的最前端不超过所述圆形轨迹前缘10厘米。
7.如权利要求1所述的可节省占用空间的椭圆机，其特征在于各所述踏板位于对应的所述支撑杆正上方，且所述踏板前端直接枢接在所述支撑杆的支撑部。
8.如权利要求7所述的可节省占用空间的椭圆机，其特征在于各所述连杆的后端延伸至对应的所述踏板底部并与其固接。
9.如权利要求8所述的可节省占用空间的椭圆机，其特征在于所述连杆的一对应部位与所述踏板前端同轴枢接在所述支撑杆的支撑部。
全文摘要
本发明涉及一种可节省占用空间的椭圆机，其主要包含有一架体、一回绕机构、二支撑杆、二摆臂、二连杆及二踏板，二支撑杆的前端分别枢接在回绕机构的相对二回绕接点，后端可在接近地面的一导轨上前后运动，各连杆的前端枢接在一摆臂的摆荡端，各踏板与一连杆后端连结，且踏板前端与支撑杆构成枢接关系。其中，回绕接点的圆形轨迹底缘与导轨的高度差距小于10厘米；支撑杆的长度小于圆形轨迹的两倍直径，且其与踏板相对枢接的部位位于长度中间点后方，该部位的运动轨迹前缘位于圆形轨迹的后方20厘米以内；支撑杆的后端介于踏板的前、后二端之间。本发明具有足够的脚部运动行程，符合人体工学的踏板运动方式，且其前后长度较短，占用的放置空间较小。
文档编号A63B22/04GK101062446SQ20061007895
公开日2007年10月31日 申请日期2006年4月28日 优先权日2006年4月28日
发明者廖宏茂, 黄得彰 申请人:乔山健康科技股份有限公司