用于提供锻炼装置中的可调节曲柄的设备、系统和方法与流程

本申请要求于2014年3月13日申请的名称为“Apparatus，System，and Method for Providing Resistance in a Dual Tread Treadmill”的美国临时专利申请第61/952,645号的权益，该申请在此通过引用并入本文。

技术实现要素：

本发明的一个实施例提供了一种曲柄驱动式锻炼装置。曲柄驱动式锻炼装置包括框架、可旋转地连接到框架的轴、连接到轴的曲柄臂和连接到曲柄臂并被构造为从用户接收力的用户输入部。在一些实施例中，曲柄臂包括近端部和远端部。近端部可以在轴接口处连接到轴，远端部可以在用户输入部接口处可旋转地连接到用户输入部，并且远端部可以在曲柄接口处相对于近端部可选择性地被紧固以及可选择性地旋转。还说明了双踏板跑步机的其它实施例。

附图说明

图1显示了锻炼装置的一个实施例的立体图；

图2显示了图1的锻炼装置的一个实施例的立体图；

图3显示了图2的曲柄臂的一个实施例的立体图；

图4A和图4B显示了图2的曲柄臂在释放杆处于交替位置的情况下的一个实施例的立体图；

图5A-5E显示了图2的曲柄臂的在曲柄臂处于不同结构的情况下的一个实施例的立体图；

图6显示了图2的曲柄臂的一个实施例的分解立体图；

图7显示了图2的曲柄臂的一个实施例的剖面俯视图；

图8A和图8B显示了具有可调节高度的轴的锻炼装置的一个实施例的侧视图；以及

图9显示了曲柄调节机构的一个实施例的分解图。

在整个说明中，相同的附图标记可以用于标示相同的元件。

具体实施方式

在下面的说明中，提供了各种实施例的具体细节。然而，一些实施例可以在少于这些具体细节中的全部细节的情况下来实施。在其它情况下，为了简洁和清楚，特定的方法、过程、部件、结构和/或功能没有以比能够获得本发明的各种实施例更详细地细节来说明。

虽然在此说明了许多实施例，但所述实施例中的至少一些提供一种用于在锻炼装置中提供可调节曲柄的方法。

图1显示锻炼装置100的一个实施例的立体图。图1中示出的锻炼装置100为设计成为用户的上身提供锻炼的上身测力计(“UBE”)。在一个可选实施例中，锻炼装置100可以是使用曲柄的任何其它类型的锻炼装置，包括但不限于锻炼用自行车或卧式健身车。锻炼装置100包括主体102以及左曲柄臂104A和右曲柄臂104B。锻炼装置100提供对曲柄臂104A、104B的旋转的阻力。

在特定实施例中，锻炼装置100通过曲柄臂104A、104B的旋转操作。用户可以通过将力施加到连接到曲柄臂104A、104B的诸如手柄或踏板的用户输入部并使曲柄臂104A、104B相对于主体102旋转而操作曲柄臂104A、104B。

锻炼装置100可以使用任何已知的方法提供对曲柄臂104A、104B的阻力。在一个实施例中，提供给曲柄臂104A、104B的阻力可变化且可控制。在一些实施例中，例如为微处理器的电子装置(未示出)管理提供到曲柄臂104A、104B的阻力。阻力可以通过电气装置来提供，所述电气装置将由曲柄臂104A、104B的旋转产生的能量转换成另外形式的能量，例如电力或热量。在另一个实施例中，阻力通过摩擦提供。在一个实施例中，阻力由风扇提供。

图2显示图1的锻炼装置100的一个实施例的立体图。在一个实施例中，左曲柄臂104A包括近端部204和远端部206。在一些实施例中，近端部204连接到轴202，所述轴相对于锻炼装置100的主体102旋转。

在一些实施例中，近端部204被永久或近似永久地连接到轴202。例如，近端部204可以通过连接的方式连接到轴202，所述连接需要用于将例如夹具连接到近端部204上或从近端部204拆卸的使用一个或多个螺钉将夹具紧固到轴202的工具。在一个实施例中，近端部204和轴202之间的接口被锁上，使得近端部204可以在一个或多个预定方向上连接到轴202。在另一个实施例中，近端部204可调节地连接到轴202。例如，用户可操作杆可接合以选择性地释放近端部204和将近端部204紧固到轴202。近端部204在一些实施例中可以响应于近端部204被从轴202释放而相对于轴202旋转以及响应于近端部204被紧固到轴202而在用户选择的旋转位置处紧固到轴202。

在一些实施例中，近端部204可调节地连接到远端部206。在特定实施例中，远端部206可以选择性地相对于近端部204旋转。在一个实施例中，远端部206可以选择性地固定到近端部204，从而抵抗相对于近端部206的旋转。曲柄臂104的实施例在下面关于随后的附图被更详细地说明。

在一些实施例中，用户输入部208连接到远端部206。用户输入部208为用户提供操作锻炼装置100的接合。在一些实施例中，用户输入部208可旋转地连接到远端部208。在一个实施例中，用户输入部208被定位在距离近端部204和远端部206之间的接口的预定距离处。

在一些实施例中，左曲柄臂104A和右曲柄臂104B在结构上是相同的。例如，曲柄臂可以连接到轴202的左端以成为左曲柄臂104A，同时基本上相同的曲柄臂可以在旋转方向上连接到轴202的右端以成为右曲柄臂104B。在一个可选实施例中，左曲柄臂104A和右曲柄臂104B可以是不同的。例如，右曲柄臂104B可以是左曲柄臂104A的镜像。

为简洁起见，曲柄臂104A、104B在本文中可以被称作曲柄臂104。虽然采用这种简化，但是应该提及的是在一些实施例中，可以采用不同的左曲柄臂104A和不同的右曲柄臂104B，并且所述左曲柄臂和所述右曲柄臂中的每一个或任一个可以包括在此所述的任何特征。这种实施方式在本公开的保护范围内。

图3示出了图2的曲柄臂104的一个实施例的立体图。曲柄臂104包括近端部204和远端部206。曲柄臂104将旋转从用户输入部208传送到轴202。

近端部204在轴接口302处连接到轴202。近端部204在曲柄接口304处被连接到远端部206。远端部206在用户输入部接口306处被连接到用户输入部208。

轴接口302可以实现用于将近端部204连接到轴202的任何已知的方法。在一些实施例中，轴接口302可以永久或近似永久地将近端部204连接到轴202。在特定实施例中，轴接口302包括用于通过与键(未示出)接合来控制近端部204相对于轴202的旋转位置的键槽308。

在一些实施例中，曲柄接口304允许远端部206相对于近端部204的选择性旋转。在特定的实施例中，曲柄接口304可以选择性地接合和脱开，其中远端部206响应于曲柄接口304脱开而相对于近端部204自由地旋转。远端部206相对于近端部204的旋转响应于曲柄接口304被接合而被阻止。曲柄接口304在下面关于图4-7更详细地说明。

用户输入接口306可以实现用于将远端部206连接到用户输入部208的任何公知的方法。在特定实施例中，用户输入部在用户输入接口306处可旋转地连接到远端部206。

曲柄长度310是轴接口302的轴线和用户输入接口306的轴线之间的距离。曲柄长度310确定当锻炼装置100被操作时用户输入部208的运动半径。远端部206相对于近端部204的旋转改变曲柄长度310。曲柄长度310在远端部206没有相对于近端部208旋转时是最长的。图3显示远端部206与近端部204成一直线或者没有相对于近端部204旋转，因此曲柄长度310被最大化。为了说明目的，如图3所示使远端部206与近端部204成一直线被称为零度曲柄铰接角度。图4A-5E显示为其它曲柄铰接角度的曲柄104。

曲柄角度是曲柄104相对于轴202的旋转位置。在传统的一件式曲柄臂中，曲轴角度是固定的。通常，在传统的曲柄中，左曲柄和右曲柄连接到轴，使得所述左曲柄和所述右曲柄的曲柄角度分开180度。因此，当一个曲柄在传统的曲柄中直线向上指向，而另一个曲柄直线向下指向。

在一些实施例中，曲柄104的近端部204被固定到轴，使得近端部204的曲柄角度彼此分开180度。当曲柄铰接角度为零时，如图3所示，近端部204的曲柄角度与由轴接口302的轴线和用户输入部接口306的轴线之间的直线限定的有效曲柄角度相匹配。在曲柄铰接角度变化时，该有效曲柄角度相对于近端部204的曲柄角度变化。

图4A和图4B显示了图2的曲柄臂104在释放杆402处于交替位置的情况下的一个实施例的立体图。图4A示出了在第一位置的释放杆402。曲柄接口304响应于释放杆402处于第一位置而被锁定。响应于曲柄接口304被锁定，远端部206相对于近端部204的旋转受到限制。

图4B示出了在第二位置的释放杆402。曲柄接口304响应于释放杆402处于第二位置而被解除锁定。响应于曲柄接口304被解除锁定，远端部206相对于近端部204的旋转不受限制。

图4A和图4B示出了远端部206相对于近端部204旋转，从而导致曲柄铰接角度为非零角度。曲轴长度310对应于曲柄104的有效长度。如上面关于图3所提到的，曲柄长度310在曲柄铰接角度为零度时是最长的。由于图4A-4B中的曲柄铰接角度是非零的，因此有效曲柄长度310小于图3中所示的最大曲柄长度。

除了改变曲柄长度310之外，非零的曲柄铰接角度还相对于近端部204的曲柄角度改变有效曲柄角度。要注意的是在一些实施例中，左曲柄铰接角度和右曲柄铰接角度可独立调节。因此，左曲柄和右曲柄可以具有相对于彼此不同的有效曲柄长度，并且还可以具有有效的曲柄角度，该有效的曲柄角度甚至在近端部204的曲柄角度分开180度的情况下是分开不同于180度的角度。这会导致不同的力施加到左用户输入部和右用户输入部且没有相负载。对于左用户输入部和右用户输入部来说，不同的力和角度可以使锻炼装置100的用户具有有益的治疗效果。

图5A-5E显示了图2的曲柄臂104在近端部204和远端部206处于各种结构下的一个实施例的立体图。在一些实施例中，曲柄铰接角度可以被选择性地调节到多个角度，例如图5A-5E中所示的角度。要注意到的是图5A-5E中显示的结构中的每一个都具有不同的有效曲柄长度以及不同的有效曲柄角度。

图5E示出曲柄104的一个实施例的特定情况。在一些实施例中，曲柄角度可以被调节，使得用户输入部接口306和轴接口302具有共同的旋转轴线。例如，轴接口302和曲柄接口304之间的距离可以与曲柄接口304和用户输入部接口306之间的距离基本上相同。当曲柄铰接角度为180度时，用户输入部接口306和轴接口302将在与轴202基本相同的轴线处。

在该结构中，当轴202旋转时，用户输入部208可以保持在基本固定的位置处。这可以具有有益的治疗效果。例如，由于受伤，这对用户锻炼一个胳膊同时被要求保持另一个受伤的胳膊相对固定是有益的。通过调节曲柄104上的与图5E中所示的受伤的胳膊相对应的曲柄铰接角度，用户可以使用受伤的胳膊握住用户输入部208并使用相对的胳膊锻炼。

图6显示了图2的曲柄臂104的一个实施例的分解立体图。曲柄臂104包括近端部204、远端部206、释放杆402、扭转弹簧602、中心管组(center stack)604、脱离板606、一个或多个锁定销608、一个或多个压缩弹簧610和曲柄调节毂612。曲柄臂104被选择性地以多个曲柄铰接角度被锁定。

在一个实施例中，释放杆402可绕着枢轴旋转。扭转弹簧602可以被偏压以将释放杆402保持在第一位置。释放杆402的致动可以抵靠扭转弹簧602旋转释放杆402，以将释放杆放置在第二位置。在一些实施例中，释放释放杆402将导致释放杆402响应于由扭转弹簧602提供力从第二位置返回到第一位置。

在一些实施例中，中心管组604包括一个或多个部件，所述部件被构造成将运动从释放杆402传递到脱离板606。将释放杆402从第一位置移动到第二位置会导致中心管组604经由曲柄接口304移动。中心管组604的移动使得脱离板606远离曲柄调节毂612移动。

在一个实施例中，一个或多个锁定销608响应于脱离板606的而移动。一个或多个压缩弹簧610可以被偏压，以朝向曲柄调节毂612推动一个或多个锁定销608。脱离板606远离曲柄调节毂612的移动可以使一个或多个锁定销608远离曲柄调节毂612移动并压缩压缩弹簧610。

在一个实施例中，锁定销608可以选择性地接合曲柄调节毂612中的一个或多个孔。一个或多个锁定销608与曲柄调节毂612中的一个或多个孔的接合会导致曲柄臂104抵抗对曲柄铰接角度的改变。释放杆402至第二位置的致动可以导致一个或多个锁定销608与曲柄调节毂612中的一个或多个孔脱离，并允许近端部204相对于远端部206旋转，因此改变曲柄铰接角度、有效曲柄长度和有效曲柄角度。

在一些实施例中，曲柄角度可以被设置到与锁定销608的数量和位置以及曲柄调节毂612中的孔的数量和位置相关的预定数量的位置。在示出的实施例中，六个锁定销608围绕中心轴线均匀地间隔开，并且曲柄调节毂612具有围绕中心轴线均匀间隔开的十五个孔。由于这种布置的几何形状，六个锁定销608中的三个在任何预定位置处接合曲柄调节轮毂612中的孔。十五个孔在曲柄调节轮毂612上以二十四度间隔开，而六个锁定销608以六十度间隔开。当曲柄调节毂612中的孔中的三个孔与锁定销608中的三个锁定销对准时，所述三个对准的锁定销608掉到曲柄104中并将曲柄104锁定在预定的曲柄铰接角度中的一个。这提供了12度的调节分级和三十个预定曲柄铰接角度。

锁定销608和曲柄调节毂612可以包括硬且坚固到足以执行在此所述的功能的任何材料。在一些实施例中，一个或多个锁定销608和曲柄调节毂612包括相对较硬的金属。例如，一个或多个锁定销608和曲柄调节毂612可以包括硬化钢。在其它实施例中，一个或多个锁定销608和曲柄调节毂612可以包括包括但不限于钛、硬化钢和工具钢中的一种或多种的材料。

本领域技术人员将会理解，锁定销608和孔的不同组合可以用于允许不同数量的预定曲柄角度。例如，曲柄调节毂612可以包括三十个均匀间隔开的孔以及六个锁定销608，从而形成以六度间隔开的六十个预定曲柄铰接角度。在另一个实施例中，曲柄调节毂612具有基本上以二十四度间隔开的十五个预定曲柄角度。

另外，在一些实施例中，曲柄铰接角度可以被无限地调节。例如，近端部204和远端部206之间的接口可以为夹式摩擦接口，其中用户可以释放夹具，将曲柄104调节到期望的曲柄铰接角度，然后紧固夹具以增加法向力和克服曲柄铰接角度的变化的摩擦力。

图7显示了图2的曲柄臂104的一个实施例的剖开俯视图。曲柄臂包括近端部204、远端部206、释放杆402、中心管组604、脱离板606、一个或多个锁定销608、一个或多个压缩弹簧610、曲柄调节毂612以及一个或多个锁定孔702。曲柄臂104在多个预定的曲柄铰接角度可被选择性地锁定。

在图7中示出的实施例中，释放杆402位于第一位置处且曲柄铰接角度被锁定。被至少一个压缩弹簧610偏压的一个或多个锁定销608中的至少一个被接合在至少一个锁定孔702中。

响应于释放杆402移动到第二位置，中心管组604将脱离板推离曲柄调节毂612。脱离板606远离曲柄调节毂612的移动可能会导致一个或多个锁定销608远离曲柄调节毂612移动并脱离与一个或多个锁定孔702的接合，从而允许近端部204相对于远端部206旋转，因此改变曲柄铰接角度、有效曲柄长度和有效曲柄角度。

在一些实施例中，一个或多个锁定销608沿着其轴减缩。这种减缩导致锁定销608在完全位于锁定孔702中时初始进入锁定孔702的端部处具有小于该锁定销在接合锁定孔702的部分处的直径的直径。这种减缩可以是任何类型或锥度。在一个实施例中，锥度高达十五度。具有锥形轴的锁定销608更容易接合相应的锁定孔702并减小曲柄104被锁定到位时的反撞力。

在一个可选实施例中，锁定孔702减缩，以使得锁定销608进入锁定孔702的面积比锁定孔702的使锁定销608完全接合锁定孔702的面积大。在另一个实施例中，锁定孔702和锁定销608两者都减缩。

图8A和图8B显示了具有可调节高度的轴的锻炼装置800的一个实施例的侧视图。锻炼装置800包括框架802、杆件804、轴806和曲柄808。锻炼装置800提供对曲柄808的可调节阻力。

在一些实施例中，杆件804被选择性地紧固并选择性地相对于框架802旋转。杆件804的旋转会导致轴806相对于框架802的高度的变化。接合机构810可以选择性地允许杆件804旋转以及阻止杆件804相对于框架802的旋转。

在一个实施例中，接合机构810能够选择性地相对于框架802紧固杆件804，使得杆件804抵抗旋转。在一些实施例中，接合机构810允许杆件804在多个预定位置处被紧固到框架802。在另一个实施例中，接合机构810允许杆件804在任意位置处被紧固到框架802。在又一个实施例中，接合机构810允许杆件804在杆件804的预定旋转范围内在任意位置处被紧固到框架802。接合机构810可以由用户可接近致动器812操作。

接合机构810可以是能够选择性地允许和阻止杆件804的旋转的任何结构。例如，接合机构810可以是可选择性地接合的液压滑动件。在另一个示例中，接合机构810可以包括多个销和孔，其中一个或多个销可与一个或多个孔接合。

在一个实施例中，杆件804在杆件接口812处相对于框架802旋转。在特定实施例中，杆件接口812与驱动滑轮814共享一个共用的旋转轴线。驱动滑轮814可以将旋转从曲柄808传递到阻力机构。

图9显示了曲柄调节机构900的一个实施例的分解图。曲柄调节机构900允许曲柄相对于轴的选择性接合、脱离以及旋转。

在此所述的部件可以包括能够执行所述功能的任何材料。所述材料可以包括但不限于钢、不锈钢、钛、工具钢、铝、聚合物和合成材料。所述材料还可以包括上述材料中的任一种的合金。该材料可以经受任何已知的处理工艺，以增强一个或多个特征，包括但不限于热处理、硬化、锻造、退火和阳极氧化。材料可以使用任何已知的工艺形成任何所述的部件或适用于用作任何所述的部件，所述已知的工艺包括但不限于铸造、挤压、注射成型、机械加工、铣、成形、冲压、压制、拉伸、旋压、沉积、缠绕、模制和压缩成型。

虽然在此的(多个)方法的操作以特定的顺序示出和说明，但每种方法的操作的顺序可以被改变，使得特定操作可以以相反的顺序来执行，或者使得特定操作可以被至少部分地与其它操作同时执行。在另一个实施例中，不同的操作的指令或子操作可以以间歇和/或交替的方式来实现。

虽然已经说明和示出本发明的具体实施例，但本发明不应被限制于特定的形式或部件的布置，以便描述和说明。本发明的保护范围由所附权利要求及其等效形式来限定。