CN101890213B - 椭圆运动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种椭圆运动机，其包括：一骨架；左、右二架体，各架体包含一纵杆段及一横杆段；二架体的纵杆段分别竖立在骨架后端的左、右二侧，二架体的横杆段分别在左、右二侧前后延伸，后端通过一辅助构件与纵杆段的顶端固接，前端分别由外往内弯曲，然后在中央位置相互连接，共同形成一开口朝后的U字形；二纵杆段之间形成一前后畅通的进出空间；二架体的前后二端均支撑在骨架上，且辅助构件上设有一承吊部位；左、右二悬臂，各具有一悬吊端及一摆荡端，各悬吊端分别枢接于承吊部位；左、右二支撑杆，各具有一回绕部位及一位于回绕部位后方的摆荡部位，回绕部位相对于骨架在一封闭轨迹上运动，摆荡部位枢接在对应的悬臂的摆荡端；左、右二踏板，分别被二支撑杆直接或间接支撑。本发明的使用者可直观地得知踏板轨迹的倾斜程度。

Description

椭圆运动机

本案为分案申请，原案的专利申请号为200710106184.X、申请日为2007年6月22日、名称为“可调整踏板轨迹的椭圆运动机”。

技术领域

本发明与运动健身器材有关，特别是指一种椭圆运动机(Elliptical)。

背景技术

椭圆运动机是一种能以左、右二踏板承载使用者的双脚，进而导引双脚在一概呈椭圆形的轨迹上运动的运动健身器材。在习知技艺中，某些椭圆运动机的踏板轨迹可供使用者依据个人需求进行调整，以改变迈步幅度、运动难度或锻炼部位。

如图12所示即为一种习知的可调整踏板轨迹的椭圆运动机9(注：详情可参阅中国第1958099号早期公开专利案)，其相关部分的动作原理如下：各踏板91被一前后延伸的支撑杆92所支撑，各支撑杆92的前端连结在一曲柄93尾端，后端枢接在一可前后摆荡的悬臂94底端，使得其所支撑的踏板91能沿一概呈椭圆形的轨迹运动。其中，用于支持悬臂94的架体95可受一驱动装置96控制其偏斜角度，以改变悬臂94顶端的空间位置，而让悬臂94底端(即支撑杆92后端)的摆荡路径对应变动，使得踏板91的运动轨迹跟着改变(具体表现在斜度方面)。

上述习知结构虽然揭示了一种典型原理，不过在实际制造及使用上却存在着一些尚待改进之处，例如：

(一)架体95可以制成一开口朝上的U形框，以其左、右二侧杆上的一枢转点97枢接在骨架98上，并以前述二侧杆的顶端分别承吊左、右二悬臂94。驱动装置96一般是用马达驱动一螺杆-螺管组合伸长或缩短，通过推拉U形框底部的横向连杆使顶部的二承吊部位同步位移。从力学角度来看，此种架体95可看作一「第一类杠杆」，其中，由于驱动装置96施力点与架体枢转点97之间的长度(即施力臂)小于悬臂94悬吊点与架体枢转点97之间的长度(即抗力臂)，使得驱动装置96的作功效率相对较低，因此需要出力较大的马达，导致生产成本及所耗费的电力相对偏高。需要说明的是，在此种状况下，直接挪高架体95上的枢转点97以改变施力臂与抗力臂的比例，并不是解决上述问题的理想方法，其原因在于此种方法将会缩短悬臂94顶端的偏摆范围、增加驱动装置的空间需求、降低调整轨迹时的反应效率，总之弊多于利。

(二)此外，在上述结构之下，驱动装置96一般会设置在左右之间的中央位置(使能对称施力于前述U形框)，因此，当设计阶段在设定构件的相对关系时，为了不与底部的驱动装置96(以及图中未示的保护用壳盖)产生干涉，并且保留不致发生夹伤意外的安全间距，必须适度提高支撑杆92活动范围最低点的高度，导致踏板91被托撑至更高的位置运动，因而影响到使用者登上踏板91时的便利性与运动时的安全感。

(三)或者，架体95可以是由相互分离的左、右二纵向侧杆所构成(即缺少前述U形框的横向连杆)，再配合上左、右两组驱动装置96同步推拉二侧杆的底端，使得顶端的二承吊部位同步偏摆。此种设计虽然通过将驱动装置96由支撑杆92下方移至侧边，维持了支撑杆92及踏板91尽量压低的设计需求，但因采用两组驱动装置96，使得生产成本更加提高。同时，纵使此种结构下的各驱动装置出力要求较低，但因前述力臂比例的问题仍然存在，所以各驱动装置的作功效率依然偏低，没能得到有效运用。

另外，在另一种类似图12所示的习知结构中，架体的枢转点位于最底端，而且驱动装置直接推拉前述架体的顶端，即施力臂与抗力臂等长，采用此种结构的驱动装置作功效率仍不理想。

(四)前述悬臂式结构除了作功效率的问题之外，在稳固性方面也有进一步改善的空间。再如图12所示，由于架体95顶端的承吊部位承受着极大的向下分力，同时，架体95的顶端也经常不在枢转点97的正上方，使得架体95的上半段(即抗力臂)有弯曲变形的隐忧，为此必须采用较为粗壮的金属杆材，而且，架体95的枢转点97，以及架体95底端与驱动装置96之间的连接点也承受着极大应力，使得该处的枢接结构必需采用耐负荷能力较强的构件，以避免损坏。

此外，不同于前述可调整偏斜角度的架体支撑悬臂，另一种习知结构(例如前述中国第1958099号早期公开专利案的第二实施例)则是在左右二侧各设置一前后延伸的固定横杆，并将摆臂顶端以可位移的方式设在横杆上，通过驱使摆臂顶端在横杆上前后位移而达到调整轨迹的目的。此种结构同样因为采用两组驱动装置，使得成本较高。

在习知的各种可调整踏板轨迹的椭圆运动机中，驱动装置均未能与既有结构良好整合，除了需要另外设计壳罩加以覆盖掩饰，造成成本提升、体积增加、外观复杂之外，更严重的是如前所述，在设计上因为其他构件必须闪避或牵就驱动装置，因而降低了设计的自由度及人体工学特性。

再者，习知的各种可调整踏板轨迹的椭圆运动机，使用者只能通过操控台上所显示的电子数据得知目前的踏板轨迹斜度，无法由运动机主要构件的空间关系进行直观的目视判断。何况，多数习知结构中的调整用构件(例如悬臂、架体)都不是位于使用者的眼前，使得调整踏板轨迹斜度不够直观，而必须通过数据来获得。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种椭圆运动机，其用于调整轨迹的驱动装置作功效率较高，可采用出力相对较低、体积相对较小的马达，有助于降低成本、节省电能以及设计便利。

本发明的另一目的在于提供一种椭圆运动机，其支撑结构较为稳固安定，相关构件极少有变形、损坏的虞虑。

本发明的又一目的在于提供一种椭圆运动机，其用于调整轨迹的驱动装置被整合在较佳的位置，不会影响其他构件的配置设计，或造成人体工学及使用感受的降低，同时还能让运动器材的外观较为清爽简洁。

本发明的再一目的在于提供一种椭圆运动机，使用者能通过可见的构件空间关系及其变化，直观地认知目前的踏板轨迹斜度及其变化。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种椭圆运动机的架体结构，所述椭圆运动机能以左、右二踏板承载使用者的双脚，进而导引双脚在一概呈椭圆形的轨迹上运动；所述椭圆运动机具有一骨架，所述骨架包含平置在地面上的一底座、固接在所述底座前端顶侧的一支座、以及由所述支座顶端再往上延伸的一中空仪表杆，所述底座的后半部形成一上下敞空且后端开放的U形透空区域；所述架体结构由形状对称的左、右二架体结合而成，各所述架体包含一纵杆段及一横杆段，所述二架体的横杆段分别在左右二侧前后延伸，后端通过一辅助构件与所述纵杆段的顶端固接，前端分别由外往内弯曲，然后在中央位置通过一连结构件相互连结，共同形成一开口朝后的U字形；所述左、右二纵杆段之间形成一前后畅通的进出空间；各所述纵杆段与横杆段的接合部位分别用一角套加以覆盖，所述角套的顶面形成一可供捉扶的部位；所述纵杆段与所述横杆段之间的所述辅助构件上设有一承吊部位，供一悬臂的悬吊端枢接，各所述悬臂的摆荡范围被设定在所述纵杆段与所述横杆段之间，而且各所述悬臂的底端在所述底座后半部的U形透空区域上方前后摆荡；在使用所述椭圆运动机之前，使用者是由所述椭圆运动机的后方经由所述进出空间往前踩上左、右二踏板，当使用结束后，也是经由所述进出空间往后走下地面。

采用以上技术方案，本发明因为用于支持悬臂的可活动架体形成「第二类杠杆」，且「施力臂」大于「抗力臂」，所以驱动装置的作功效率较高。同时，因为各架体用于支持悬臂的位置(即承吊部位)的相对二侧延伸至骨架上，所以支撑结构较为稳固安定。而且，由于一般椭圆运动机均在前端设有(用于支持操控台的)仪表杆，所以本发明将驱动装置整合在仪表杆内，不仅有较好的外观，而且不会影响其他构件，同时，使用者可通过观察架体前端的带动部位的高低位置，直观地得知踏板轨迹的倾斜程度。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的立体图，其中的活动架前端位于可活动范围的下止点，而且其中的左侧悬臂位于可活动范围的后止点、右侧悬臂位于可活动范围的前止点；

图2是本发明一较佳实施例对应图1状态的另一立体图；

图3是本发明一较佳实施例对应图1、图2状态的主视图；

图4是本发明一较佳实施例对应图1、图2状态的俯视图；

图5是本发明一较佳实施例对应图1、图2状态的右侧视图，图中示意活动架的活动形态；本图取除了椭圆运动机前端的壳罩局部，以便展示内部结构；

图6以立体形态示意本发明一较佳实施例中的活动架的活动形态；本图的视角对应于图2；

图7A、图7B及图7C是本发明一较佳实施例中的仪表杆部位的纵向剖视图，分别显示活动架前端位于可活动范围的下止点、中间位置及上止点的状态；

图8是沿图7B中8-8剖线的剖视图；

图9是本发明一较佳实施例中的右侧踏板部位的仰角立体图；

图10A及图10B均是本发明一较佳实施例的右侧视图，示意当活动架前端位于下止点时的使用状态；

图11A及图11B均是本发明一较佳实施例的右侧视图，示意当活动架前端位于上止点时的使用状态；

图12是一种习知的可调整踏板轨迹的椭圆运动机的右侧视图。

具体实施方式

为了详细说明本发明的结构、特征及所达到的功效，现举一较佳实施例并配合附图说明如下。

如图1～图6所示，椭圆运动机1具有一用于作为其他构件装设基础的骨架10，其主要包含平置在地面上的一底座11、固接在底座11前端顶侧的一支座12(如图5所示，被一壳罩13包覆)、以及由支座12顶端再往上延伸的一中空仪表杆14。底座11的后半部形成一上下敞空且后端开放的U形透空区域15。仪表杆14的顶端设有一操控台16。

在骨架10的后半部另外设有一活动架20，活动架20由形状对称的左、右二架体21结合而成，各架体21包含一纵杆段22及一横杆段23，二架体21的纵杆段22分别竖立在骨架10后端的左、右二侧，底端以左右轴向枢接在骨架底座11的U形开口两旁，而且左、右二侧的枢轴位于同一轴线A上(如图6所示)。二架体21的横杆段23分别在左右二侧前后延伸，后端通过一辅助构件24与纵杆段22的顶端固接(如图6所示)，前端分别由外往内弯曲，然后在中央位置通过一连结构件25相互连结，共同形成一开口朝后的U字形。如此，活动架20后端的左、右二纵杆段22之间形成一前后畅通的进出空间26。各纵杆段22与横杆段23的接合部位分别用一角套27加以覆盖，角套27的顶面形成一可供捉扶的部位。

骨架10前端设有一用于控制活动架20的驱动装置30，如图7、图8所示，驱动装置30主要包含一偏转座31、一马达32、一螺杆33及一升降座34，偏转座31以左右轴向枢设在支座12上，并位于中空仪表杆14的管道底端。马达32安装在偏转座31上，使用者可通过操控台16控制其运转。螺杆33呈纵向延伸容纳在仪表杆14内部，底端枢接在偏转座31上，顶端则是不受支持的自由端。马达32的出力经由偏转座31上的减速齿轮组(图中未示)驱动螺杆33原地旋转，升降座34螺合在螺杆33上(如图8所示)。

中空仪表杆14的后侧管壁上设有一沿着长轴向延伸的槽孔17。活动架20前端中央的连结构件25由槽孔17伸入仪表杆14内部，并与驱动装置30的升降座34固接。由此，当螺杆33受马达32驱动正转或反转时，升降座34会沿着螺杆33轴向上升或下降，带动活动架20的横杆段23前端(以下称带动部位)升高或降低，使得活动架20以其纵杆段22底端(以下称转轴部位)为轴心进行偏转。旋转过程中，因为与活动架20刚性连结的升降座34也必须在一弧形轨迹上运动，所以螺杆33会连同偏转座31一起产生对应偏斜(注：请观察图7A、图7B、图7C中螺杆33的角度变化)。

活动架20的带动部位可被驱动装置30控制在一下止点(如图7A所示)及一上止点(如图7C所示)之间升降及定位，对应于此，活动架20整体可受控在一最小角度(如图5中实线所示)及一最大角度(如图5中假想线所示)之间偏转及定位。如图5所示，活动架20的纵杆段22与横杆段23之间的辅助构件24上设有一承吊部位28，当活动架20进行上述偏转时，承吊部位28呈现明显的前后位移，换言之，驱动装置30可控制活动架20的左、右二承吊部位28在一前止点及一后止点之间活动及定位。

为了提升活动架20及驱动装置30的稳定度，本实施例在仪表杆14内部的左右壁面上各设置一导轨18，各导轨18是一以活动架20的转轴部位为圆心的弧形板片，同时，升降座34的左右二侧分别枢设位于导轨18相对二侧面的前、后二滚轮35，二滚轮35的轮周以适当紧度夹抵导轨18(如图8所示)。

活动架20后端的左右二侧分别设有一左悬臂40L及一右悬臂40R，各悬臂40L、40R呈纵向延伸，顶端形成一悬吊端，以左右轴向枢接在对应侧边的架体21的承吊部位28，底端形成一摆荡端，可在骨架底座11后半部的U形透空区域15上方前后摆荡。当活动架20改变角度时，左、右二悬臂40L、40R的悬吊端会同步地前后位移。

如图5所示(注：图中取除了前端的壳罩13局部)，骨架10的支座12上枢设一左右轴向的曲柄轴52，其相对二端分别固接一曲柄54。支座12上另外设有一阻力装置56，可受控于操控台16而决定曲柄54的旋转阻力(注：此为习知技艺，例如业界常用的飞轮搭配涡电流制动器)。

左右二侧分别具有前后延伸的一左支撑杆60L及一右支撑杆60R，各支撑杆60L、60R的前端伸入壳罩13内，并且枢接在对应侧边的曲柄54尾端，形成可在一圆形轨迹上运动的回绕部位。各支撑杆60L、60R的后端枢接在对应侧边的悬臂40L、40R底端，形成可在一弧形轨迹上运动的摆荡部位。因为左、右二支撑杆60L、60R的前端在前述圆形轨迹上维持180°相对，所以后端会在前述弧形轨迹上反向运动，当其中一侧摆荡至弧形轨迹的前极点时，另一侧恰好摆荡至后极点。

各支撑杆60L、60R的中段部位支撑着一踏板70L、70R，基于支撑杆60L、60R前、后二端的圆形及弧线运动轨迹，各踏板70L、70R可被导引在一近似椭圆形的封闭轨迹上运动。在本实施例中，各踏板70L、70R将其前端以左右轴向枢接在支撑杆60L、60R项侧，使其后端可相对于支撑杆60L、60R上下偏转。同时，骨架10前端的左右二侧分别设有一纵向延伸的扶手杆82L、82R，各扶手杆82L、82R中段一预定部位以左右轴向枢接在仪表杆14上，顶端及底端可前后摇摆。此外，左右二侧又各设有一前后延伸的连杆84L、84R，各连杆84L、84R的前端枢接在扶手杆82L、82R底端，被引导在一弧形轨迹上前后运动，后端则托撑在踏板70L、70R底部，与踏板70L、70R固接并且同轴枢设在支撑杆60L、60R上(如图9所示)。由此，扶手杆82L、82R可与踏板70L、70R及支撑杆60L、60R相互带动，而且踏板70L、70R相对于支撑杆60L、60R的角度可在运动中循环变化，提供较好的人体工学特性(习知技艺)。

在另一种习知结构中(图中未示)，连杆与支撑杆枢接，而踏板固接在连杆上，并未直接枢接在支撑杆上，也就是踏板被支撑杆间接支撑，但前述连动效果相同。

现将上述椭圆运动机1的使用方式简述如下：使用者可将双脚踩踏在左、右二踏板70L、70R上，并用双手捉握左、右二扶手杆82L、82R的顶端，施力使踏板70L、70R及扶手杆82L、82R沿着各自的轨迹运动，由此进行手脚协调的全身运动。

在使用之前，使用者是由椭圆运动机1的后方经由前述进出空间26往前踩上左、右二踏板70L、70R，当使用结束后，也是经由进出空间26往后走下地面。在踩上及离开踏板70L、70R的过程中，使用者可以暂时握扶活动架20左右二侧的角套27顶面，以维持稳定。

运动中，使用者除了可利用操控台16设定阻力装置56施加在曲柄54上的阻力，来调整踏板70L、70R及扶手杆82L、82R的运动阻力，还可利用操控台16通过驱动装置30改变活动架20的角度，来调整踏板70L、70R运动轨迹的斜度。例如，若要使活动架20定位在如图10A、图10B所示的最小角度，则悬臂40L、40R的顶端会位于活动范围的前止点，此时悬臂40L、40R底端(即支撑杆后端)的弧形轨迹T1前端略高于后端，使得踏板70L、70R运动轨迹(图中未标示)的斜度相对较小，运动难度较低。反之，若使活动架20定位在如图11A、图11B所示的最大角度，则悬臂40L、40R的顶端会位于后止点，此时支撑杆60L、60R后端的弧形轨迹T2前端明显高于后端，使得踏板70L、70R运动轨迹的斜度相对较大，运动难度较高。

除了踏板轨迹可供调整之外，本发明的椭圆运动机1还具有下列优点：

(一)在力学上，活动架20形同一「第二类杠杆」，也就是抗力点(承吊部位28)介于施力点(带动部位)与支点(转轴部位)之间。如图5所示，在本实施例中，前述三点虽未排成一线——大略构成一个直角三角形，但带动部位与转轴部位之间的直线距离(即施力臂)，仍明显大于承吊部位与转轴部位之间的直线距离(即抗力臂)。因此，相比于图12所示的「第一类杠杆」，本发明中的驱动装置30作功的效率较高，基于这项优势，制作者可采用出力相对较低、体积相对较小的马达，因此有助于产品降低成本、节省电能及设计的便利性。

(二)因为活动架20的前后二端均支撑在骨架10上，而用于承吊重量的承吊部位28设在前后二端之间，同时，由图10A、图10B、图11A、图11B可看出，各悬臂40L、40R的摆荡范围被设定在纵杆段22与横杆段23之间，所以，活动架20所承吊的重量可以平均分散至相对二侧，支撑结构较为稳固安定，且杆材及轴承等也减少了变形、损坏的问题。

(三)本实施例将驱动装置30安装在一般椭圆运动机现有的壳罩13及仪表杆14内部，并未占用额外的空间，不仅可让外观显得清爽简洁，而且，驱动装置30的存在(或者说踏板轨迹可供调整这项功能的存在)，不会影响到支撑杆60L、60R及踏板70L、70R要尽量降低的设计需求。值得一提的是，本实施例的骨架底座12后半部形成一U形透空区域15，可让支撑杆60L、60R后端在安全前提下尽量贴近地面，也就是可让踏板70L、70R在较低的高度运动，这样，使用者比较容易登上或走下踏板70L、70R，而且在运动时较有安全感。

(四)在本实施例中，活动架20前端的高低，直接对应于踏板运动轨迹的斜度，也就是活动架20的前端愈高/低，便代表踏板轨迹的前端愈高/低，因此，使用者可通过活动架20前端的带动部位于仪表杆14上的高低位置或其升降动作，快速、直观地了解目前踏板轨迹的斜度或其变化，而且不限于运动中或使用之前。其中，仪表杆14上的槽孔17的长度对应于调整范围，即槽孔17的上下端点可提示调整限度，此外，槽孔17旁边还可标划刻度，以提高辨识性。

上述实施例使左、右二架体21的带动部位相互连结，再用单一驱动装置30带动前述带动部位。但本发明也可使左、右二架体不相连结，再配合两组驱动装置分别带动二架体的带动部位，使两侧的承吊部位同步位移。

而且，相关领域的一般技术人员应当知道，上述详细说明仅揭示了一种较佳实施形态，但本发明在实施时，可在上述发明精神及发明特征之下，对若干结构进行不涉及实质的变动或替换，例如，活动座的转轴部位、承吊部位、带动部位彼此之间的空间关系、带动部位的活动路径以及承吊部位的对应位移，均可依设计目的适当改变，此外，驱动装置也可采用各种已知的电动机构。

Claims (1)

1.一种椭圆运动机的架体结构，所述椭圆运动机能以左、右二踏板承载使用者的双脚，进而导引双脚在一概呈椭圆形的轨迹上运动；所述椭圆运动机具有一骨架，所述骨架包含平置在地面上的一底座、固接在所述底座前端顶侧的一支座、以及由所述支座顶端再往上延伸的一中空仪表杆，所述底座的后半部形成一上下敞空且后端开放的U形透空区域；所述架体结构由形状对称的左、右二架体结合而成，各所述架体包含一纵杆段及一横杆段，所述二架体的横杆段分别在左右二侧前后延伸，后端通过一辅助构件与所述纵杆段的顶端固接，前端分别由外往内弯曲，然后在中央位置通过一连结构件相互连结，共同形成一开口朝后的U字形；所述左、右二纵杆段之间形成一前后畅通的进出空间；各所述纵杆段与横杆段的接合部位分别用一角套加以覆盖，所述角套的顶面形成一可供捉扶的部位；所述纵杆段与所述横杆段之间的所述辅助构件上设有一承吊部位，供一悬臂的悬吊端枢接，各所述悬臂的摆荡范围被设定在所述纵杆段与所述横杆段之间，而且所述踏板随着所述悬臂的底端摆荡而在所述底座后半部的U形透空区域上方沿一近似椭圆形的封闭轨迹运动，所述踏板往后运动不会超出所述纵杆段及所述底座的后缘；在使用所述椭圆运动机之前，使用者是由所述椭圆运动机的后方经由所述进出空间往前踩上左、右二踏板，当使用结束后，也是经由所述进出空间往后走下地面。