专利名称：跑步机的缓冲垫的制作方法
技术领域：
本发明涉及用在健身设备中的缓冲垫，该健身设备具有一个支撑在健身设备框体上的平板。本发明特别涉及健身用的跑步机，该跑步机有一个支撑在跑步机的框体上的平板。
传统的跑步机通常包括第一和第二滚子组件，其可转动地安装在框体相对的两端。一个环带绕在滚子组件上。环带的上圈由平板支撑并在平板上滑动，该平板布置在框体和环带的上圈之间。
现在健身用跑步机通常要缓冲，至少是要对健身者在跑步机上行走或跑步时加到健身者足部的冲击载荷有些缓冲。在这些跑步机中，平板是利用冲击吸收机构安装在框体上的。这种冲击吸收机构包括在平板和框体之间放置弹性材料的块或垫或者是弹簧以吸收冲击并减少对跑步者的影响。然而，这些设计中有许多并不能等效地作用在不同重量的健身者上。弹性块、垫或弹簧其尺寸在体重较轻的健身者的冲击下能产生足够的变形，可能无法充分地吸收体重较重的健身者脚板产生的冲击。同样，如果弹性块、垫或弹簧其尺寸和硬度能很好地缓冲并保护体重较重的健身者，那么它可能无法为体重较轻的健身者提供足够的缓冲。
因此这就需要一种跑步机的缓冲垫，它能为各种体重的健身者提供合适的缓冲。
本发明提供一种健身用跑步机，其包括框体；可转动地安装在框体上的第一和第二滚子组件；环绕在第一和第二滚子组件上的环带。该健身用的跑步机还在框体和环带上部用于跑步的部分之间布置了一块平板，在平板和框体之间布置有多个弹性缓冲垫或弹性元件从而将平板撑起与框体分开。在健身者踏在环带上时，弹性缓冲垫发生可逆变形以抵抗平板向框体的偏移，并且相应于平板的偏移提供反作用力。
根据本发明的另一方面，弹性元件配置成缓冲垫的横截面面积从其一端或两端向着相反的一端增加。缓冲垫端部的这种横截面面积的变化沿着缓冲垫一预定长度进行。
根据本发明的另一方面，缓冲垫一个或两个端部与其外表面之间的接合处进行倒角，如倒成圆角、切角或斜角。
根据本发明的另一方面，有一孔从缓冲垫的第一端部和/或第二端部伸到缓冲垫中，并且有一个定位机构从框体和/或平板伸出从而紧紧地接合在用于使缓冲垫定位的孔中。
本发明的另一方面，缓冲垫中孔的形状从下列一组形状中选取圆形、长圆形、卵形、方形、矩形、三角形、五边形、六角形、八角形。同样，根据本发明的另一方面定位器横截面的形状可为环形、卵形、三角形、方形、五边形、六角形或八角形。
结合附图并参考下面的说明，本发明前述各个方面的内容及其优点可以更加清楚并更好地理解，其中
图1为出于展示性目的而提供的一幅该领域公知的标准跑步机的绘画图；图2为安装在一例标准跑步机中的缓冲垫的横截面详图；图3为图2所示跑步机缓冲垫纵向剖视图；图4为图2所示跑步机缓冲垫的顶视图；图5为根据本发明跑步机缓冲垫的两个实施例以及侧壁和端部之间接合处没有任何倒角的跑步机缓冲垫的载荷与变形之间关系的曲线图；图6为本发明跑步机缓冲垫第二实施例的顶视图；图7为本发明另一实施例中纵向剖面图。
图1非限定性的展示了本领域中公知的一例跑步机10。虽然本申请出于说明的目的只提供了一例跑步机，但是应该清楚的是其它采用缓冲垫的跑步机的结构也在本发明保护的范围之内。图1中的跑步机10包括带有轴向边件24和26的框体12。在框体12上相对的两端横向装有前滚组件14和后滚组件16。环带18环绕在前滚组件14和后滚组件16上。平板20布置在环带18的上圈和框体12之间。平板20由多个位于平板20和框体12之间的缓冲垫100支撑。当一个人在跑步机10上健身时，位于平板20和框体12之间的多个缓冲垫100压缩以吸收和/或缓冲加到健身者脚部脚板上的冲击载荷。
优选实施例中，每一个缓冲垫100可由至少一个销钉或柱头螺栓62或其它类型的紧固件固定在适当的位置上。图2非限定性地展示了一例采用柱头螺栓62固定缓冲垫100的缓冲垫定位器可能采用的一种配置。尽管本申请出于展示性的目的采用一例缓冲垫定位器，显然其它缓冲垫定位器的配置也在本发明保护的范围之内。在另一个缓冲垫定位器的非限定性举例中，可采用多个柱头螺栓来固定一个缓冲垫。而在缓冲垫定位器另一非限定性例子中，可在平板20和/或框体12内形成凹槽，这样缓冲垫100可由其中一个凹槽接收并保持在适当的位置处。
参见图2，每一个柱头螺栓62都包括一个带螺纹的上部64和没有螺纹的下部66。柱头螺栓62上在带螺纹的上部64和没有螺纹的下部66之间有环形法兰68。每一个柱头螺栓62的带螺纹的上部64都拧入平板20的下侧直到法兰68挤靠在平板20的下侧。为了防止法兰68对缓冲垫100的正常使用产生干扰，优选将法兰68收到平板20下侧的浅槽中并且/或使法兰68具有合适的形状及足够的尺寸以使缓冲垫100的整个上表面挤靠在法兰68上。这样柱头螺栓62的没有螺纹的下部66从平板20的下侧基本垂直地向下伸出。
参见图2和图3，在本发明的一个实施例中，每一个缓冲垫100在基本上是中轴52的位置上都有一个通孔200。框体12轴向每一个边件24和26的顶边60对应于缓冲垫100的位置可形成多个彼此隔开的穿孔76。在每一个孔76中可装上护孔环或套管78用作柱头螺栓62的导向件。如图2所示，每一个套管78的套筒部分82的内径优选略大于每个柱头螺栓62的没有螺纹的下部66的外径。套管78优选由一种基本刚性的、低摩擦的材料如聚酰胺塑料构成。
如图1和图2所示，跑步机10的平板20优选为非刚性地连接在框体12上，并且其至少部分地由缓冲垫100支撑在框体12上。柱头螺栓62可用作导向件以防止平板20在前后及左右两侧的方向上产生不必要地运动，但柱头螺栓62并不在平板20和框体12之间提供刚性连接。当健身者站在跑步机10的环带18上时，平板20朝着框体12向下偏移，该偏移由缓冲垫100的压缩顶着。缓冲垫100用来吸收健身者足部撞击到平板上的冲击载荷。健身者每一次撞击到跑步机平板20后，缓冲垫100优选为在下一次落脚前能回到其初始状态。
现在参见图3、4和6来描述缓冲垫100一实施例的结构。图3所展示的是根据本发明一个实施例构造的缓冲垫100的轴向剖面图。缓冲垫100包括顶端110、低端120、外部侧壁130。缓冲垫100在形式上通常为圆柱形。显然，对于本领域普通技术人员都知道许多形状伸展一预定距离后所生成的造形都可用于本发明。因此许多柱形或其它形状都可用来代替所示的圆柱形并都落入本发明的保护范围之内。优选实施例中，缓冲垫100的外部侧壁130沿着长轴的长度约在1.25到1.75英寸之间，优选为约1.5英寸。
图4展示的是缓冲垫100的一个优选实施例的横向剖面图。在图4所示的横向剖面图中，缓冲垫100在形状上通常为圆形；显然如上所述，其它许多形状如卵形、多边形或其它任意形状都可用于本发明并都在本发明范围之内。优选实施例中，缓冲垫的宽度或直径范围在1.25到1.63英寸之间，优选为约1.40英寸。当然缓冲垫100的尺寸也可随着缓冲垫的数量、缓冲垫的材料组成或其它原因的变化而改变。
在本发明的一实施例中，有一孔200轴向穿过，或者至少部分穿过缓冲垫100的轴心。优选实施例中，孔200横截面的面积优选等于或大于柱头螺栓62的横截面面积以便将该柱头螺栓接收进来。尽管图2和图3所示只有一个孔200，显然对于本领域普通技术人员来说，也可用多个孔来代替单个孔200，并在本发明的范围之内。缓冲垫100可设计成接收不只一个柱头螺栓62或其它的设计成能使缓冲垫100相对于框体12和/或平板20定位的定位机构、或定位件。此外，孔200并非一定要穿过缓冲垫100的全长。缓冲垫100，包括一个或多个沿纵轴仅穿过缓冲垫100一部分长度/高度的孔，也在发明的范围之内。
如图4所示，孔200的横截面在形状上通常为三角形，显然对于本领域的普通技术人员，其它能够接收柱头螺栓62的形状也在本发明的范围之内。比如，孔200的剖面也可为圆形(见图6)、卵形、长园形、椭圆形、方形、矩形、五边形、六边形、八角形等。
尽管柱头螺栓62的横截面通常可优选为圆形，然而柱头螺栓62的横截面并非一定为圆形。作为一个非限定性的例子，柱头螺栓62的横截面形状可以是卵形、三角形、五边形、六边形、或任何多边形，或者其它形状。
优选实施例中，孔200的横截面形状优选为不同于柱头螺栓62的横截面形状。此外，当柱头螺栓62置于孔200内侧时，在内壁150和柱头螺栓62之间优选至少有一间隙以减少或消除柱头螺栓62和内壁之间产生粘附力或吸力，该力可能使缓冲垫100相对于柱头螺栓62产生轴向运动并有可能从柱头螺栓脱开。
优选实施例中，缓冲垫一端或两端与外部侧壁130和/或内壁150之间的接合处可倒成圆角、切角、斜角，或者倒成其它形式。图3中，缓冲垫100的外部侧壁130和顶端110之间的交点倒成圆角。然而，缓冲垫100的外壁和顶端110以及/或低端120之间的交点处也可倒成圆角、切角、斜角。此外，缓冲垫100的内壁150和顶端110以及/或低端120之间的接合处也可倒成圆角、切角、斜角，或者倒成其它形式。
优选实施例中，圆角、切角、斜角，或者倒角的大小为沿着缓冲垫的纵轴约是缓冲垫100长度的10％到20％之间，优选为16.6％。此外，优选实施例中，圆角、切角、斜角，或者倒角的尺寸优选为沿着缓冲垫的横轴约是缓冲垫100直径或宽度的12％到24％，优选为约18％。
圆角、切角、斜角都是些减少缓冲垫100的顶端110或低端120横截面面积的非限定性的方法。结果，缓冲垫100中离开其顶端110和/或低端120一距离处的横截面面积略大于其端部横截面的面积。
平板20朝着框体12向下偏移会使缓冲垫100产生轴向压缩。在缓冲垫100开始被压缩时，其压缩的阻力会由于缓冲垫100的顶端110和/或低端120横截面面积的减少而变化。当缓冲垫100的压缩增加时，在缓冲垫100和平板20和/或框体12之间、在倒过圆角、切角、斜角或其它倒角的缓冲垫100的端部处所能获得的进一步阻碍压缩或变形的表面积也随着增加。
图5中的曲线显示了加载时三种缓冲垫的变形情况。这三种缓冲垫包括1)缓冲垫侧壁和两个端部的交接点处都没有圆角或其它倒角的缓冲垫；2)根据本发明在缓冲垫的外部侧壁130和缓冲垫一端之间的交接点处倒了圆角的缓冲垫；及3)根据本发明在缓冲垫的外部侧壁130和缓冲垫两端之间的交接点处都倒了圆角的缓冲垫。
每个缓冲垫在每一级载荷下的刚度可通过将载荷除以变形量计算出来。参见图5，没有任何圆角的缓冲垫的刚度在施加载荷时基本定位不变，然而，在缓冲垫的外侧和一端之间的一个交接点处有圆角的缓冲垫的刚度随着加到缓冲垫上的载荷而变化。在缓冲垫100的某些实施例中，我们发现在缓冲垫侧壁和缓冲垫一端之间的一个交接点处倒出圆角时，缓冲垫每单位变形会产生两种不同的刚度，比如当这样的缓冲垫压缩三分之一英寸时，缓冲垫的刚度大约是其进一步被压缩时刚度的55％。
依旧参见图5，在缓冲垫100的外部侧壁130和两个端部之间的两个交接点处都倒出圆角时，更能反映出载荷和变形之间的关系。由图5可知，两个交接点处都倒圆角时缓冲垫100每单位变形会形成两个以上的不同刚度。刚度第一次变化大约发生在变形0.3英寸处，硬度的第二次变化大约发生在变形0.45英寸处，刚度的第三次变化发生在大约变形0.65英寸处。
图5中的曲线还显示出在缓冲垫的一个或多个端部倒出圆角会使缓冲垫每单位载荷的变形在载荷大约超过75磅时减小。
优选实施例中，缓冲垫100由合适的弹性材料如氨基甲酸乙酯构成。也可采用其它材料如天然橡胶、丁腈橡胶或聚氯丁烯橡胶。优选实施例中，材料的A式剪切硬度大约在20到50之间，优选为约在25到35之间。
图6展示了本发明另一优选实施例，其中所示的缓冲垫100’除了轴向穿过缓冲垫的中孔的横截面为圆形而不是图3和图4中所示的三角形以外，其它类似于前述的缓冲垫100。缓冲垫100’在其它所有方面都与缓冲垫100一样。
尽管这里所展示并描述的是本发明的优选实施例，显然在不脱离本发明的精神和范围的条件下还可以做出各种变化。
权利要求
1.一种健身用的跑步机包括a．框体；b．第一和第二滚子组件，其可转动地安装在框体上；c．环带，其环绕在第一和第二滚子组件上；d．平板，其布置在框体和环带的上圈之间；e．多个弹性缓冲垫，其用来将平板撑起与框体分开；f．所述缓冲垫在形状上通常为柱形，并具有外侧壁、第一端部和与第一端部隔开一距离的第二端部，来自平板的载荷作用在缓冲垫的一个端部，框体的反作用力加在缓冲垫相对的端部；以及g．其中缓冲垫外侧面与第一端部和第二端部中的一个端部之间的接合处倒角。
2.如权利要求1的健身用跑步机，其中外侧面与第一端部和第二端部中的一个端部之间的接合处倒成圆角、切角或斜角。
3.如权利要求1的健身用跑步机，其中柱形的缓冲垫具有从第一和第二端部的至少一个中穿入缓冲垫的至少一个孔。
4.如权利要求3的健身用跑步机，其中该孔的横截面的形状从下列一组形状中选取圆形、长圆形、卵形、方形、矩形、三角形、五边形、六角形、八角形。
5.如权利要求3的健身用跑步机，其中该孔沿轴向从第一端部穿过缓冲垫到第二端部。
6.如权利要求3的健身用跑步机，其中该孔具有内表面，并且内表面与第一端部和第二端部中至少一个端部之间的接合处为圆角、切角或斜角。
7.如权利要求6的健身用跑步机，还包括至少一个定位器，其从平板或框体中的一个伸出并且紧密地、可滑动地穿入平板或框体的另一个的接收孔中，所述定位器可滑动地穿进缓冲垫的孔中。
8.一种健身用的跑步机包括a．框体；b．由框体支撑的基本为刚性的平板；以及c．多个弹性缓冲垫，每个缓冲垫都包括ⅰ．柱形的缓冲垫，其具有第一端部和第二端部，并且横截面的面积从第一端部沿着缓冲垫的纵轴到一预定位置处不断增加；ⅱ．其中多个弹性缓冲垫变形以抵抗平板由于加在平板上的载荷而向着框体偏移。
9.如权利要求8的健身用跑步机，其中横截面的面积从第二端部沿着纵轴到一预定位置处不断增加。
10.如权利要求9的健身跑步机，其中弹性缓冲垫具有从第一和第二端部的至少一个中伸入缓冲垫的至少一个孔；和进一步包括至少一个定位器，其从平板或框体中的一个伸出并且其尺寸应能紧密地接合在缓冲垫的用于使其定位的孔中。
11.如权利要求10的健身用跑步机，其中缓冲垫孔的横截面的形状从下列一组形状中选取圆形、长圆形、卵形、方形、矩形、三角形、五边形、六角形、八角形。
12.如权利要求10的健身用跑步机，其中定位器横截面的形状从下列一组形状中选取圆形、卵形、三角形、方形、五边形、六角形。
13.在一种健身装置中，包括框体和平台，在平台上用户可进行各种健身，平台由框体支撑，其改进包括在平板和框体之间有多个弹性缓冲垫，所述缓冲垫在形状上通常为柱形并具有第一端部、与第一端部分开一定距离的第二端部、以及外部表面，其中缓冲垫在靠近第一和/或第二端部的横截面面积沿着缓冲垫相对端部的方向变化，因此在该健身装置的使用中，当缓冲垫变形以抵抗加到平板上载荷时，支撑在框体和/或平板上的面积是不断变化的。
14.如权利要求13的改进装置，其中缓冲垫的外表面与第一和第二端部中的一个或多个端部之间的接合处倒成圆角、切角或斜角。
15.如权利要求13的改进装置，其中缓冲垫具有从第一和第二端部的至少一个中伸入缓冲垫的至少一个孔；并进一步包括一个定位器，其从平板或框体中的一个或两个伸出，并且所述定位器的尺寸应能紧密地接合在缓冲垫的孔中用以使缓冲垫定位。
16.如权利要求15的改进装置，其中缓冲垫孔的横截面的形状从下列一组形状中选取圆形、长圆形、卵形、方形、矩形、三角形、五边形、六角形、八角形；并且，定位器横截面的形状从下列一组形状中选取圆形、卵形、三角形、五边形、六角形、八角形。
全文摘要
一种跑步机(10)包括框体(12),框体上可转动地安装有第一和第二横向滚子组件(14,16)。环带(18)环绕在滚子组件上。平板(20)由多个柱形的弹性缓冲垫100支撑在环带的上圈和框体之间,缓冲垫100在跑步机使用者的脚板加在平板上的载荷作用下产生可逆的变形。缓冲垫100的横截面不完全一致;而是缓冲垫的一个或两个端部形成倒角,从而使靠着框体和/或平板的横截面的面积产生减少。当缓冲垫由加到平板上的载荷而压缩时,缓冲垫上阻碍其进一步压缩/变形的横截面面积会增加,因此增加了缓冲垫进一步变形、从而使跑步机的平板(20)进一步移向框体(12)的缓冲垫的阻力或刚度。
文档编号A63B23/04GK1325744SQ0112205
公开日2001年12月12日 申请日期2001年5月11日 优先权日2000年5月12日
发明者D·戴尔, C·克莱姆茨克, P·J·怀特 申请人:伊利诺伊器械制造公司