CN1822884A - 可变步幅的锻炼器械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变步幅的锻炼器械。可变步幅的锻炼器械可包括一个框架。框架上可结合一个曲柄系统。脚部件可结合在曲柄系统上。脚部件可包括一个压脚板。脚部件上可结合一个可变步幅系统。可变步幅系统和脚部件可这样结合，至少一部分可变步幅系统位于至少一部分压脚板的下面。可变步幅系统可使器械的使用者在器械的使用过程中改变使用者步幅的长度。在器械的使用过程中，使用者的脚可在一个基本闭合的路径内行进。至少一部分器械可在使用过程中保持基本静止。

Description

可变步幅的锻炼器械

技术领域

本发明大致涉及一种锻炼器械。某些实施例涉及可变运动的锻炼器械，其可以进行如模拟攀、走、大步走和/或慢跑的锻炼。

背景技术

锻炼器械投入使用已经很多年了。一些模拟走步或慢跑的典型的锻炼器械包括越野滑雪机、椭圆运动机和摆式运动机。

椭圆运动锻炼器械在许多情况下提供协助脚踏板变换方向的惯性，使锻炼平稳且舒适(如，见美国专利Miller的No5,242,343，Miller的No5,383,829，Miller的No5,518,473，Miller的No5,755,642，Miller的No5,577,985，Miller的No5,611,756，Miller的No5,911,649，Miller的No6,045,487，Miller的No6,398,695，Eschenbach的No5,913,751，Eschenbach的No5,916,064，Eschenbach的No5,921,894，Eschenbach的No5,993,359，Eschenbach  的No6,024,676，Eschenbach的No6,042,512，Eschenbach的No6,045,488，Eschenbach的No6,077,196，Eschenbach的No6,077,198，Eschenbach的No6,090,013，Eschenbach的No6,090,014，Eschenbach的No6,142,915，Eschenbach的No6,168,552，Eschenbach的No6,210,305，Eschenbach的No6,361,476，Eschenbach的No6,409,632，Eschenbach的No6,422,976，Eschenbach的No6,422,977，Eschenbach的No6,436,007，Eschenbach的No6,440,042，Eschenbach的No6,482,132，Eschenbach的No6,612,969)。

同样在美国专利Rodgers，Jr.的No5,573,480，Rodgers，Jr.的No5,683,333，Rodgers，Jr.的No5,738,614，Rodgers，Jr.的No5,924,962，Rodgers，Jr.的No5,938,567，Rodgers，Jr.的No5,549,526，Rodgers，Jr.的No5,593,371，Rodgers，Jr.的No5,595,553，Rodgers，Jr.的No5,637,058，Rodgers，Jr.的No5,772,558，Rodgers，Jr.的No5,540,637，Rodgers，Jr.的No5,593,372，Rodgers，Jr.的No5,766,113，Rodgers，Jr.的No5,813,949，Rodgers，Jr.的No5,690,589，Rodgers，Jr.的No5,743,834，Rodgers，Jr.的No5,611,758，Rodgers，Jr.的No5,653,662，Rodgers，Jr.的No5,989,163对椭圆运动锻炼器械进行叙述。

在很多锻炼器械中，和曲柄刚性的结合通常将椭圆路径限定至一个固定的步幅或路径长度。固定的椭圆路径长度或者对矮的使用者来说太长，或者对高的使用者来说太短。

前面的申请(如美国专利Rodgers，Jr.的5,743,834)中已经公开了可调节步幅的椭圆锻炼器械。尽管这些锻炼器械中的一些器械针对的是固定路径长度的问题，但是步幅是通过改变或调节曲柄的几何结构来调节的。这种器械中的调节装置会增加很多成本，会需要使用者对控制系统进行输入，和/或对于使用者的输入来讲反应不快。

前面的专利(如美国专利Rodgers，Jr.的5,690,589)公开了枢轴旋转的脚踏板系统。枢轴旋转的脚踏板系统可设置为，踏板的枢轴联接位于踏板表面的上面，在踏板枢轴旋转的过程中发生摆动。该摆动可轻微的增加步幅的长度。然而，这种步幅的长度的增加通常是步幅长度的一个很小的百分比，通常不会被器械的使用者所察觉。

Ohrt等人的美国专利No.2002/0142890公开了一种由使用者定义的动态可变步幅的锻炼器械。其公开了具有连杆的基于曲柄的系统，连杆在曲柄的端部接合一个滚轴。该连杆可具有弹簧或凸轮，来控制和限制步幅长度。然而凸轮放置的离使用者远并直接地接合曲柄。因为使用者的所有重量不会都施加到凸轮上，所以凸轮所产生的力是有限的。覆盖曲柄和凸轮系统的壳体会很大，因而增加了制造成本。此外，系统的整体长度相对会很长。脚/踝关节的模式是由与曲柄接合的连杆的角运动所决定的，该系统的所有使用者都不希望这样。

发明内容

在某些实施例中，可变步幅锻炼器械可提供由器械的使用者控制的可变范围的运动。在一个实施例中，锻炼器械可包括一个框架。框架上可结合一个曲柄系统。枢转联动组件结合在曲柄系统上。在某些实施例中，枢转联动组件可包括一个脚部件和/或一个臂连杆。脚部件可包括一个压脚板或者被结合在压脚板上。在一些实施例中，一个可动部件可被结合在枢转联动系统上，或者可构成枢转联动组件的一部分。该可动部件可结合在曲柄系统上。在某些实施例中，器械可设计为，在器械的使用过程中，使用者的脚可在一个基本闭合的路径内行进。在一些实施例中，器械可设计为，在器械的使用过程中，使用者的脚可在一个曲线路径内行进。在一些实施例中，器械可设计为，在器械的使用过程中，使用者的脚可以在一个相对的直线路径中行进。

在某些实施例中，可变步幅系统可结合在枢转联动组件上。在一些实施例中，可变步幅系统可包括一个凸轮装置。在某些实施例中，可变步幅系统可包括一个弹簧装置和/或一个阻尼装置。可变步幅系统可结合在脚部件和/或可动部件上。在某些实施例中，脚部件可通过可变步幅系统结合在可动部件上。在器械的使用过程中，可变步幅系统可使器械的使用者改变其步幅的长度。改变使用者步幅的长度可使使用者有选择的改变使用者脚的路径(例如，通过改变脚部件或压脚板的路径)。

在某些实施例中，锻炼器械具有的最大步幅长度至少为器械整体长度的40％。在一些实施例中，可变步幅系统可在压脚板端部的约24英寸范围内与脚部件结合。在某些实施例中，可变步幅系统可结合在脚部件上，这样，至少部分可变步幅系统位于至少部分压脚板的下面。在一些实施例中，可变步幅系统可在压脚板和曲柄系统之间的位置与脚部件结合。

附图说明

本领域技术人员通过下面的详细叙述以及参考附图可以看出本发明的优点，其中：

图1A、1B、1D、1E和1F给出闭合路径的实施例。

图1C给出曲线路径的一个实施例。

图2A、2B、2C和2D给出凸轮类型的抵抗/回复装置的实施例，该装置可提供在闭合路径内可变范围的运动。

图3A、3B、3C和3D给出可在闭合路径中提供可变范围运动的弹簧和/或阻尼装置的实施例。

图4给出锻炼器械的一个实施例的侧视图。

图4A给出锻炼器械的一个实施例的侧视图。

图5给出锻炼器械的一个实施例的侧视图。

图6给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图7给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图8给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图9给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图10给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图11给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图12给出没有轨道或滚轴的锻炼器械的一个实施例的侧视图。

图13给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图14给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图15给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图16给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图17给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图18给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图19给出具有铰接的凸轮装置的锻炼器械的一个实施例的示意图。

图20给出具有双半径曲柄的锻炼器械的一个实施例的示意图。

图21给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图22给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图23给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图24给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图25给出使用双曲柄的锻炼器械的一个实施例的示意图。

图26给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图27给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图28给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图29给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图30给出具有弹簧/阻尼装置的锻炼器械的一个实施例的示意图。

图31给出具有弹簧/阻尼装置的锻炼器械的一个实施例的示意图。

图32给出具有弹簧/阻尼装置的锻炼器械的一个实施例的示意图。

图33给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图34给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图35给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图36给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图37给出锻炼器械的一个实施例的侧视图。

图37A给出锻炼器械的一个实施例的俯视图。

图38给出锻炼器械中可能的运动路径的图形。

图39给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图40给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图41给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图42给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

图43给出锻炼器械的一个实施例的示意图。

虽然本发明易于具有各种改进和可替换的形式，但这里通过图中的例子给出其具体实施例，并在这里进行详细叙述。附图并不是按比例的。应当理解，附图及其详细说明不是为了将发明限定为公开的特定形式，相反的，是为了覆盖落入权利要求所定义的本发明的思想和范围内的所有改进、等价物和替换物。

具体实施方式

在本发明的上下文中，术语“结合”意思是一个或多个物体或部件之间直接联接或间接联接(如一个或多个插入联接)。短语“直接联接”意思是物体或部件之间直接联接。

有氧锻炼器械可设计为，在空间上产生可变路径(如，闭合路径或往复路径)，用于四肢接合式(limb engaging)装置。例如，锻炼器械在空间上可使脚踏板或压脚板产生近似椭圆或近似圆形的闭合路径(如，图1A和1B所示)，以模拟攀、走、大步走或慢跑的运动。在一些实施例中，锻炼器械在空间上可使脚踏板或压脚板产生近似曲线的路径(如，图1C所示)，以模拟走、大步走或慢跑的动作。压脚板可沿着闭合路径以重复的方式移动。闭合路径可定义为这样一个路径，在其内物体(如使用者的脚、压脚板或脚部件)围绕着一个点或区域以规则或不规则的路径行进。闭合路径的形状取决于产生联动的机构。例如，闭合路径可为椭圆路径、鞍形路径、不对称路径(如，闭合路径，该路径的一侧和另一侧相比具有较小的曲率半径)或卵形或蛋形路径。图1A、1B、1D、1E和1F给出闭合路径的实例。在一些实例中，闭合路径可为椭圆形、环形或长方形。在一些实施例中，压脚板可以沿着曲线路径或弓形路径以重复的方式移动。

在空间上产生限定路径的锻炼器械具有一些优点。这些优点包括，减少或消除对使用者的冲击、自动引起脚踏板方向改变的整体惯性系统和/或使用者快速的学习曲线，但并不限于此。但是，这些器械限制使用者的运动范围。为使用者提供可变运动范围的锻炼器械有利的是具有紧凑性、可控的足关节模式和/或适于更多种使用者的较好的可变步幅控制。

在某些实施例中，可使用一些类型的系统在锻炼器械上提供可变运动范围。可使用“可变步幅系统”在锻炼器械上提供可变运动范围，这样在使用过程中，使用者的步幅长度可以变化。可变步幅系统可包括凸轮类型的抵抗/回复装置和/或弹簧/阻尼类型的抵抗/回复装置。可变步幅系统的一个或多个部分可被合并作为锻炼器械的一部分或被结合到锻炼器械。

图2A-2D描述了可在闭合路径内提供可变运动范围的凸轮类型的抵抗/回复装置。图2A中，具有凸轮装置102的脚部件100与滚轴104接合。当凸轮装置102的表面沿滚轴104移动时，脚部件100前后平移。当使用者踏在脚部件100上时，凸轮装置102的表面和滚轴104相互作用产生力，这样，脚部件或者加速或者减速。在一些实施例中，可用一个滑块代替图2A中描述的滚轴104。滑块可产生摩擦阻力，其在一些情况下可产生所需的阻尼力。

在图2B中，凸轮装置和滚轴之间的关系是相反的。滚轴104直接连接在脚部件100上。凸轮装置102和脚部件相分离，并接合在滚轴104上。图2C描述可用于凸轮装置102的各种表面形状。依据锻炼器械的设计者的目的，凸轮装置102的表面可采取各种形状。凸轮装置102的一定轮廓可产生或多或少的回复力。在使用锻炼器械时凸轮装置的旋转可影响设计者对凸轮装置表面形状的选择。凸轮装置表面的部分可相对滚轴是凹进的。在一些实施例中，凸轮装置表面的部分可相对滚轴是凸起的。在一些实施例中，如图2D所示，凸轮装置表面的部分还可以是直的，且还可以在某些结构中产生回复力。随着联动系统运转，可以改变凸轮装置的取向。例如，可以相对于固定的参考平面如地面在空间中旋转。在某些实施例中，该凸轮装置在空间中的旋转可叫做“凸轮装置旋转”。在锻炼器械使用过程中的凸轮装置旋转可使凸轮装置的表面相对于滚轴倾斜。这种相对的倾斜可产生回复力，使锻炼器械产生想得到的性能。

图3A-3D中给出弹簧和/或阻尼装置的实施例，其可在闭合路径内提供可变范围的运动。在某些实施例中，弹簧和/或阻尼装置可包括仅一个弹簧、仅一个阻尼器、弹簧和阻尼器并联的组合或者弹簧和阻尼器串联的组合。在仅使用一个阻尼器的弹簧和/或阻尼装置的一个实施例中，主要是有阻力，而没有回复力。当将脚部件从中立位置(neutralposition)移开时，弹簧和/或阻尼装置阻挡脚部件的运动，有助于使脚部件回复其中立位置或起始位置。图3A给出支撑于滚轴104上的脚部件100的实施例。脚部件100可由滚轴104支撑前后平移。弹簧/阻尼装置106可阻挡脚部件100的运动，为脚部件提供回复力。在一些实施例中，脚部件100可以不使用滚轴而通过滑动平移。在一些实施例中，脚部件100的平移特征可包含在一个可伸缩系统内，该系统允许在可伸缩元件之间相对的平移。弹簧/阻尼装置106可放置在可伸缩元件的内部。图3B给出两个弹簧/阻尼装置106相组合的实施例。图3C给出脚部件100可在两个弹簧/阻尼装置106之间平移的实施例，且脚部件100仅朝着其行进的末端与弹簧/阻尼装置接合。图3C还给出，弹簧/阻尼装置106可以和凸轮装置102组合使用。图3D给出弹簧/阻尼装置106随着脚部件100移动，并与挡块接合而产生阻力/回复力的实施例。

图4描绘了锻炼器械的一个实施例的侧视图。框架108可包括一个基础支撑框架和一个上部杆。框架108可以为任何为锻炼器械的一个或多个元件提供支撑的结构。在某些实施例中，所有或部分框架108在使用过程中保持基本静止。例如，所有或部分框架108可相对于锻炼器械所在的地面保持基本静止。“静止”主要是指物体(或部分物体)在使用过程中移动很少或根本不移动。

在一个实施例中，横轨110可与框架108相结合或者由框架108所支撑。在一些实施例中，框架108可执行横轨110的功能。在图4中，给出了联动系统的右侧和左侧。联动系统的右侧和左侧可分别用于使用者的右脚和左脚。由上可知，联动系统的右侧和左侧可为按照沿着机器的中心定位的垂直平面的映象。在这里所述的其他实施例中，仅给出左侧或者右侧。应当理解，仅描述联动系统的一侧的实施例中，其另一侧为所描述一侧的映象。

左侧和右侧可动部件112后部可由轮114支撑。轮114可在横轨110内平移。在某些实施例中，左侧和右侧可动部件112可为以前后运动的方式(即一个部件向前移动，而另一个部件向后这样的往复运动)移动的可动部件。在一些实施例中，可动部件112可为在闭合路径(如圆形路径、椭圆路径或不对称路径)内移动的可动部件。可动部件112的路径或运动(如往复运动或者闭合路径运动)可在设计锻炼器械的过程中确定(如由锻炼器械的设计者确定)。例如，锻炼器械的设计者可将锻炼器械的联动几何结构设计成为可动部件112提供一个预定的运动路径。可动部件112前面的部分可枢轴结合在曲柄部件116上。臂连杆118可在点120处枢转结合在框架108上，并由框架108所支撑。臂连杆118可枢转地结合在脚部件100上。在某些实施例中，臂连杆118可直接连接(如枢转且直接连接)在脚部件100上。臂连杆118可设计为，上部可用作抓握件(如手柄)。“枢转联动组件”通常是这样一个组件，其包括两个或更多个彼此枢转结合的移动连杆。在某些实施例中，枢转联动组件包括脚部件100和臂连杆118。在一些实施例中，枢转联动组件可包括一个或多个其它部件，如连杆、联接件和/或结合到脚部件100和连杆118之间和/或在二者之间提供结合的附加部件(如可动部件112)。

曲柄部件116可驱动滑轮装置122，滑轮装置122接着通过带126驱动制动/惯性装置124。通常情况下，“曲柄系统”可包括结合(直接连接或间接连接)到滑轮装置122上的曲柄部件116。在一些实施例中，曲柄系统可由其他类型的通常将部件的往复或运动转化为旋转运动的装置构成。例如，曲柄系统可包括一个由一个或多个滚轴支撑的环(如一个金属环)。在某些实施例中，曲柄系统可包括一个或多个在曲柄部件和滑轮之间的中间元件(如轴或联接件)。在某些实施例中，曲柄系统可直接连接在框架108上。在一些实施例中，曲柄系统可间接结合在框架108上，一个或多个元件将曲柄系统和框架结合起来。

脚部件100可具有压脚板128或任何其它使用者可站立的表面。压脚板128主要为任一表面或位置，在锻炼器械的使用过程中，使用者的脚停留于其上(如压脚板可为一个使用过程中，使用者的脚停留于其上的垫或踏板)。在一些实施例中，压脚板128可为脚部件100的一部分。滚轴104可通过支架130结合在脚部件100上。滚轴104可在凸轮装置102处接合可动部件112。凸轮装置102可以形成为特定形状，来提供想得到的操作特性。在一些实施例中，凸轮装置102可以作为可动部件112的一部分。在某些实施例中，凸轮装置102和滚轴104，或者任何其它可变步幅系统，可放置在压脚板128的一端约24英寸的范围之内(如约18英寸或约12英寸)。在某些实施例中，至少部分的可变步幅系统(如凸轮装置)可放在至少部分压脚板128的下面(如，直接放在下面)。

图4中可动部件112的前部是直的。但可动部件112可为曲线的和/或包括一个弯曲部。在某些实施例中，可动部件112是完整的或单体结构。在一些实施例中，可动部件112可包括多个被结合或固定的部件，以实现其想得到的性能。同样的，脚部件100和臂连杆118可为直的、弯的或曲线的。脚部件100和臂连杆118可为单体的，或可包括多个元件。

在一个实施例中，使用者登上锻炼器械，站在压脚板128上，开始走步、大步走或慢跑运动。使用者在压脚板128上的重量联合压脚板和脚部件100的运动产生一个力，该力通过凸轮装置102和滚轴104传递到可动部件112上。该力接着使曲柄部件116、滑轮装置122和/或制动/惯性装置124旋转。当曲柄部件116旋转时，可动部件112在轮114附近往复运动。在一个实施例中，脚部件100通过滚轴104而与可动部件112相互作用，滚轴104可在凸轮装置102处相对于可动部件112自由平移。在某些实施例中，脚部件100和可动部件112在凸轮装置102(或其它可变步幅的系统)处的相互作用可导致变化的或动态的角关系。相互作用的性质以及通过滚轴104传递的力的大小和方向可以通过凸轮装置102的形状和/或取向来控制。

当使用者在压脚板128上变化的施加力时，可以通过滚轴104将力传递到可动部件112上，可动部件112驱动曲柄部件116。在某些实施例中，当曲柄部件116旋转时，曲柄部件可将力施加在可动部件112上，可动部件112可通过滚轴104和凸轮装置102将力施加到脚部件100上，特别是是在使用者一步或一大步的结束或开始。这些力可帮助脚部件100在一步的结束或开始时改变方向。在某些实施例中，在使用过程中，这些力可帮助使用者的脚返回到中立位置。在一个实施例中，当脚部件100不是枢转结合到可动部件112，且脚部件可相对可动部件平移时，使用者决定和选择实际步幅的长度。使用者基本上可以通过向脚部件100施加变化的力，“即刻”和“动态”的改变他/她的步幅长度。使用者可以有选择地施加改变脚部件100的路径(如，路径长度或路径的形状)的力(如，在一步的开始或结束时)。因而，使用者可以改变他/她的步幅，以便改变脚部件100的路径。在某些实施例中，凸轮装置102可以帮助施加改变脚部件100方向的力。

在一些实施例中，左侧和右侧联动系统(如脚部件100、臂连杆118和/或可动部件112)可交叉结合，这样，它们直接且持续地相对彼此移动。可以如图4中所示，用一个连续带环或缆环来完成该运动。带132可以为一个连续的环，由惰轮134支撑并限制。惰轮134可放置在框架108的任一端。带132可在点136处与脚部件100相结合。在某些实施例中，带132设置为结合到右侧脚部件和左侧脚部件上的连续的环，因而使右侧和左侧脚部件直接且持续相对彼此运动。联动系统(其可包括脚部件100、凸轮装置102、滚轴104、可动部件112、曲柄部件116、臂连杆118和/或支架130)的几何结构可以为使带系统(包括带132和惰轮134)必须和惰轮中心之间的节距的改变或距离的改变相适应。如果节距的改变很小，该改变可以由带的张紧来调节。可替代的，其中一个惰轮可以用弹簧张紧系统来安装，这样，在联动系统的操作过程中，惰轮中心之间的距离可以轻微增大或减小，同时保持带环内的张力。

图4A给出锻炼器械的一个实施例的侧视图。图4A中的实施例以与图4中的实施例类似的方式运作。然而，在图4A中，滚轴104是用支架130结合在可动部件112上的。滚轴104可用支架130直接连接在可动部件112上。滚轴104可通过凸轮装置102接合脚部件100上。在图4A中，凸轮装置102和滚轴104之间的关系和图4给出的实施例相比是颠倒的或相反的。在图4A中，滚轴104和凸轮装置102和图4给出的实施例类似，允许平移及产生阻力/回复力。

图4和图4A中给出的实施例有几个优点。在某些实施例中，使用者的步幅长度可以不受曲柄系统的元件(如曲柄部件116、滑轮装置122和/或带126)尺寸所限制。凸轮装置102可使使用者选择长一些或短一些的步幅。使用者可以依据他/她自己的步幅长度来选择长一些或短一些的步幅。例如，在某些锻炼器械中，可以选择介于约4英寸和约40英寸之间的步幅长度。对于一些锻炼器械，可以选择介于约6英寸和约36英寸之间的步幅长度。对于另一些锻炼器械，可以选择介于约6英寸和约32英寸之间的步幅长度，或者可以选择介于约8英寸和约30英寸之间的步幅长度。

在某些实施例中，器械的最大步幅长度可为器械整体长度的约35％-80％。在某些实施例中，器械的最大步幅长度可为器械整体长度的至少约40％。在一些实施例中，器械的最大步幅长度可为器械整体长度的至少约50％，或至少约60％。具有一个较大的最大步幅长度与整体长度的比，可使锻炼器械更为紧凑，同时维持一个相对较大的使用者可控制的步幅长度变化范围。设计和制造这种锻炼器械可以减少构造该锻炼器械的成本(如材料或结构成本)。

在某些实施例中，该锻炼器械可以帮助脚部件100在一步结束时改变方向。在某些实施例中，这样放置凸轮装置102(如靠近使用者的脚)，这样通过凸轮装置和滚轴104(或弹簧/阻尼装置)将等于或大于使用者约50％体重的力施加在锻炼器械上。在一些实施例中，几乎是使用者的全部体重通过凸轮装置102和滚轴104施加在锻炼器械上。这种大比例体重的力的施加给设计者提供了在锻炼器械上产生大或很大的回复力的机会。尤其在一步结束时，当脚部件100和联动组件必须是通过凸轮102减速和再加速来实现想得到的方向变化时，这些大的回复力很有利。这些大的回复力可以帮助使用者的脚改变方向，并可为使用者提供更舒服和自然的锻炼模式。

在某些实施例中，凸轮装置102放置在远离曲柄系统和/或制动/惯性系统处。因为曲柄系统和/或制动/惯性系统的位置远离凸轮装置102，用于包围曲柄系统和/或制动/惯性系统的壳体可为通常和合理的尺寸。因而，因为壳体仅包括曲柄系统和/或制动/惯性系统，而不包围凸轮装置102或其它可增加壳体尺寸的部件，所以壳体的尺寸更为合理。使用一个较小的壳体包围曲柄系统和/或制动/惯性系统可以很大的节省锻炼器械的材料和结构的成本。这些节省可在锻炼器械的卖价上体现出来。

在某些实施例中，使用枢转联动组件通过凸轮装置102而与可动部件112相互作用，可在使用中控制足关节的角度。在某些实施例中，枢转联动组件通过凸轮装置102而与可动部件112相互作用，框架108的总长度可较短，进而该锻炼器械的整体长度较短。减小框架108的整体长度可增进锻炼器械的商业应用性。较大的锻炼器械的生产很昂贵，因而具有一个会很大的限制较大锻炼器械的商业市场的价格。减小锻炼器械的尺寸会减少构造该锻炼器械的成本(如材料或结构成本)，使较小的锻炼器械具有比较大锻炼器械低的售价，因而扩展了较小的锻炼器械的市场。

图5给出锻炼器械的一个实施例的侧视图。图5中所给出的实施例以和图4中的实施例类似的方式运作。然而，在图5中，滚轴104是用支架130结合(如直接连接)在可动部件112上的。滚轴104可通过凸轮装置102接合脚部件100。在图5中，凸轮装置102和滚轴104之间的关系和图4给出的实施例相比是颠倒的或相反的。在图5中，滚轴104和凸轮装置102和图4给出的实施例类似，允许平移及产生阻力/回复力。

图5给出一个交叉结合左右侧联动系统的一种替换方法。联结滑轮138可刚性结合在臂连杆118上，并与之协同旋转。惰轮134可安装在框架108上，且可自由旋转。结合带140可为连续的环，其围绕左侧及右侧的联结滑轮138，以及上面和下面的惰轮134。结合带140可结合在联结滑轮138上，这样结合带的打滑很有限或不产生打滑。可用通常可得到的扣件来结合，或者带和滑轮可以是齿形的。在一些实施例中，使用滚子链接合式的链轮，而不使用滑轮。带和滑轮系统包括联结滑轮138、惰轮134和/或结合带140，可用于交叉结合左侧和右侧的联动系统，这样，右侧的联动系统向前运动使左侧的联动系统向后运动，反之亦然。如图4所示，这种类型的交叉结合系统也可用在某些实施例中，其中脚部件100不能用带环轻易或方便的交叉联接。

图5中描述的交叉结合的方法可用在本文描述的多个实施例中。为了方便讨论每个所示的实施例的相关特征，这里如图所描述的多个实施例已被简化了。这些描述可以不给出具有完全功能的锻炼器械中所呈现的一个或多个特征。例如，仅给出右侧联动系统和曲柄系统。在一些实施例中，没有滑轮、带、和/或制动/惯性系统。在一些实施例中，没有联动交叉结合系统。在一些实施例中，联动系统中的每个部件可为直的，可为曲线的，可为单体的，或者可由多个件组成。在一些实施例中，横轨可包括在框架内、或结合在框架上，以接合滚轴或轮。所示出的实施例可以这样工作或者凸轮装置102在滚轴104上面，或者滚轴在凸轮装置上(如图5中所描述的)。在某些实施例中，曲柄和滑轮可位于使用者站在锻炼器械上的位置前面(如图5所示)，或者位于使用者站在锻炼器械上的位置后面(如图6所示)。在一些实施例中，如图6所示，横轨110，或者接合与可动部件112相结合的滚轴的框架108的一部分，可以直的、曲线的和/或倾斜的。

图6描述了锻炼器械的一个实施例的示意图。图6给出，图5所示的枢转联动组件可用在后驱动结构内。曲柄部件116可在使用者的后面，而臂连杆118可在使用者的前面。在某些实施例中，凸轮装置102可结合在脚部件100上，而滚轴104可结合在可动部件112上。在一些实施例中，横轨110，或者框架108与轮114接合的那一部分，可以曲线的和/或倾斜的。

图7描述了锻炼器械的一个实施例的示意图。可动部件112可由固定轮142支撑。可动部件112可相对轮142自由平移。凸轮装置102可类似于图4中所描述的实施例中的凸轮装置那样工作。

图8描述了锻炼器械的一个实施例的示意图。可动部件112可由轮114支撑。轮114可位于或接近可动部件112的中部。凸轮装置102和滚轴104可类似于图4中所描述的实施例中的凸轮装置和滚轴那样工作。轮114可直接接合框架108。在某些实施例中，可以使用结合到框架108上或者由框架108所支撑的横轨。结合到框架108上或者由框架所支撑的横轨可用在这里所描述的任一个实施例中。图4和5中给出的实施例中描述了设计和使用横轨的例子。

图9描述了锻炼器械的一个实施例的示意图。图9中给出的联动系统可与图4给中出的实施例类似的方式运作。凸轮装置102A可结合在脚部件100上。凸轮装置102B可结合在可动部件112上。滚轴104可位于凸轮装置102A和102B之间，并接合凸轮装置102A和102B。当凸轮装置102A和102B平移时，滚轴104滚动并平移。使用者所施加的垂直力可由凸轮装置102A和102B转换为回复力/阻力。在一些实施例中，凸轮装置102A、102B和滚轴104可具有齿轮齿，以保证凸轮装置和滚轴之间直接接合。

图10描述了锻炼器械的一个实施例的示意图。压脚板128由接合凸轮装置102的两个滚轴104支撑和固定。在一个实施例中，如图10所示，凸轮装置102具有双凸轮表面。凸轮装置102可设计为，使得下缘保持住滚轴104并防止压脚板在使用过程中从滚轴上飞出去。图10所示的联动系统以和图4中的实施例类似的方式运作。然而，压脚板128可以不受臂连杆118约束的平移。当固定使用者胳膊的运动范围的同时，这种不受约束的平移可以改变使用者脚的运动范围。

图11描述了锻炼器械的一个实施例的示意图。曲柄部件116可枢轴联接在臂连杆118上。当曲柄部件116旋转时，限制连杆144可以围绕枢轴146以弓形模式移动。接着，臂连杆118的下部和上部可在闭合的卵形路径内移动。可动部件112可枢轴结合在臂连杆118的下部。脚部件100可通过滚轴104接合凸轮装置102。脚部件100可由滚轴148固定。滚轴148可与可动部件112接合，并沿着可动部件滚动。在某些实施例中，滚轴148可被保持在可动部件112内的一个狭槽。该狭槽可具有足够的余隙，可使滚轴148平移，而同时接触不到狭槽的上下表面。

图4-11中所描述的实施例给出锻炼器械，其利用与框架108相关联的轨道或滚轴接合的可动部件112，在空间上产生一个闭合路径。图12给出没有轨道或滚轴的锻炼器械的一个实施例的侧视图。框架108可包括一个基础支撑框架和一个上部杆。曲柄部件116可结合在曲柄轴和滑轮装置122上。曲柄部件116、曲柄轴和滑轮装置122可由框架108支撑。滑轮装置122可通过带126来驱动制动/惯性装置124。曲柄部件116可具有接合凸轮装置102的滚轴104。凸轮装置102可以和脚部件100结合(如安装)或者可以为脚部件的一部分。在某些实施例中，脚部件100可以是枢转的脚部件。脚部件100在一端可枢转结合在臂连杆118上。臂连杆118可在点120处枢转结合在框架108上，并由框架108所支撑。臂连杆118可设计为，使上部可以用作抓握件。脚部件100可具有压脚板，使用者站在其上面。联动系统可如前面图5所示的实施例中所描述的那样交叉结合。

在一个实施例中，使用者登上锻炼器械，站在压脚板128上，开始走、大步走或慢跑运动。使用者在压脚板128上的重量产生一个力，其通过凸轮装置102和滚轴104传递。该力可使曲柄部件116和/或制动/惯性装置124旋转。滚轴104和凸轮装置102之间的相互作用可允许压脚板以一个回复力相对水平位移。该相互作用可使脚部件100进行可变步幅的闭合路径运动。在一些实施例中，制动/惯性装置124可位于使用者前面。

图13给出锻炼器械的一个实施例的示意图。图13中的实施例包括图12中的实施例的多个特征。图13给出一个系统，其使用多连杆联接脚部件100，以控制脚部件的取向和旋转。连杆150A、150B、150C和150D可和联接板152协同运作，以在使用过程中维持脚部件100基本和地面平行。在一些实施例中，设计者通过调节连杆150A、150B、150C和150D的长度和/或联接点的位置，可以改变联动系统的几何结构，来得到想得到的脚部件100的旋转模式。

图14给出锻炼器械的一个实施例的示意图。框架108可包括一个基础支撑框架和一个上部杆。可动部件112可枢转结合在曲柄部件116上。可动部件112的前面部分可在滚轴154处接合脚部件100。脚部件100可具有凸轮装置102。臂连杆118可在点120处枢转结合在框架108上，并由框架108所支撑。臂连杆118可枢转结合在脚部件100上。臂连杆118可设计为，使上部可以用作抓握件。

脚部件100可具有压脚板128，使用者站于其上。滚轴104可结合到可动部件112上。滚轴104可接合凸轮装置102。脚部件100和可动部件112可形成一个往复系统，其绕着后部的曲柄轴156运行，同时系统的前部沿着曲线路径往复运动。

使用者登上锻炼器械，站在压脚板128上，开始走步、大步走或慢跑运动。使用者在压脚板128上的重量联合压脚板和脚部件100的运动产生一个通过凸轮装置102传递到可动部件112上的力。该力可使曲柄部件116和制动/惯性装置旋转。滚轴104和可动部件112相互作用，可允许脚部件100以一个回复力相对水平的位移。该相互作用可使脚部件100进行可变步幅的闭合路径运动。

在一些实施例中，如图15所示，凸轮装置102和滚轴104可放置在脚部件100的上部。滚轴154可接触脚部件100的下部。在一些实施例中，如图16所示，凸轮装置102可放置在可动部件112的上表面。

图17给出锻炼器械的一个实施例的示意图。在一个实施例中，往复系统可包括脚部件100和可动部件112。轮114可与脚部件100结合，并接合框架108。连杆158将脚部件100和臂连杆118结合起来。连杆158可在滚轴104处或在其附近与脚部件100结合。图17所描述的实施例是具有置于使用者前面的曲柄的前驱动系统。

图18给出锻炼器械的一个实施例的示意图。多杆联动系统160可在点162处与曲柄部件116结合。多杆联动系统160可在点164处由框架108支撑。点162和164是枢轴点。多杆联动系统160的动作联合曲柄部件116的旋转，可在滚轴104处产生一个闭合卵形路径。凸轮装置102可接合滚轴104。

在某些实施例中(如图4-18中所描述的实施例)，凸轮装置102可直接连接到可动部件112或脚部件100上。刚性固定凸轮装置，使凸轮装置随着与之直接连接的部件旋转和移动。在一些实施例中，有利的是控制凸轮装置的旋转，使之不依赖于与其结合的部件。图19给出具有铰接的凸轮装置的锻炼器械的一个实施例的示意图。框架108可包括一个基础支撑框架和一个上部杆。可动部件112可枢转结合在曲柄部件116上。可动部件112可由轮114支撑于和曲柄部件116相对的一端。轮114可接合框架108。脚部件100可具有接合凸轮装置102的滚轴104。凸轮装置102可结合(如安装)到枢转部件166上。枢转部件166可在点168处结合可动部件112。点168可为枢轴点。枢转部件166可由滚轴148支撑于远离点168的一端。滚轴148可接合框架108。在某些实施例中，框架108与滚轴148相接合的部分可以为直的或水平的。在一些实施例中，框架108与滚轴148相接合的部分可以为倾斜的或曲线的。臂连杆118可在点120处枢转结合在框架108上，并由框架108支撑。臂连杆118可枢转结合在脚部件100上。臂连杆118可设计为，臂连杆上部可用作抓握件。脚部件100可具有压脚板128，使用者站于其上。

在一个实施例中，使用者登上锻炼器械，站在压脚板128上，开始走、大步走或慢跑运动。使用者在压脚板128上的重量产生一个力，其通过滚轴104、凸轮装置102和点168传递到可动部件112上。该力可使曲柄部件116和制动/惯性装置旋转。滚轴104和凸轮装置102之间的相互作用可允许脚部件100以一个回复力相对水平位移。该相互作用使脚部件100进行可变步幅的闭合路径运动。当系统(如脚部件100)移动时，枢转部件166可定向并控制凸轮装置102相对于可动部件112的角位置。这种凸轮装置102角位置的控制使设计者更准确的控制由凸轮装置102的表面和滚轴104相互作用所产生的平移力。在闭合路径运动的某些部分，设计者可以选择将凸轮装置的旋转最小化。

图20给出具有双半径曲柄的锻炼器械的一个实施例的示意图。曲柄部件116可在轴颈170处与可动部件112结合。第二曲柄部件172可和曲柄部件116刚性结合。第二曲柄部件172和曲柄部件116协同旋转。滚轴154可与第二曲柄部件172相结合，并可定义一个运动的内径。枢转部件166可支承在滚轴154上。当曲柄部件116和172旋转时，可通过枢转部件166和滚轴154之间的相互作用来控制凸轮装置102表面的角取向。设计者可以改变第二曲柄部件172的尺寸和位置以及枢转部件166的形状，来得到需要的凸轮装置102的旋转模式。

图21给出锻炼器械的一个实施例的示意图。凸轮装置102可在点174处与脚部件100枢转结合。枢转部件166可在点176处与凸轮装置102枢转结合。枢转部件166可在枢转部件和点176相对的一端处或者在其附近与臂连杆118枢转结合。当系统运作时，可通过枢转部件166和臂连杆118之间的相互作用来控制凸轮装置102的角取向。设计者可以改变联动系统的几何结构，来得到想要的凸轮表面102的角控制。

图22给出锻炼器械的一个实施例的示意图。在一些实施例中，凸轮装置102可安装在可动部件112上。在某些实施例中，凸轮装置102可枢转安装在可动部件112上。可动部件112可在轴颈170处与曲柄部件116相结合。凸轮装置102的角取向可由枢转部件166来控制。枢转部件166可枢转结合在第二曲柄部件172上。第二曲柄部件172可刚性结合在曲柄部件116上(如图20所示)。第二曲柄部件172和曲柄部件116协同旋转。设计者可以改变凸轮装置102、枢转部件166和第二曲柄部件172的几何结构，来得到想要的凸轮装置表面的角控制。

图23给出锻炼器械的一个实施例的示意图。曲柄部件116可与可动部件112结合。枢转部件166可在其前端与可动部件112接合于点178。点178可为枢轴点。作用臂180可在点182处与可动部件112枢转结合。滚轴148可和枢转部件166的下侧接合。滚轴154和框架108接合。滚轴154由部件108A在垂直方向上限制。部件108A可以为框架108的一部分或者是框架的附加物。当曲柄部件116旋转时，可动部件112的位置可在空间上改变，使作用臂180绕着点182旋转。作用臂180旋转会使枢转部件166相对于可动部件112旋转。设计者可以制定系统的几何结构，包括点182的位置和作用臂180的长度和比例，以形成一个想要的凸轮装置102的旋转模式。

图24给出锻炼器械的一个实施例的示意图。凸轮装置102可结合在可动部件112上，或者作为可动部件112的一个整体组成部分。凸轮装置102可放置在可动部件112上最接近曲柄部件116的地方。在一些实施例中，凸轮装置102可放置在可动部件112上远离曲柄部件116的一端。可动部件112可枢转结合在曲柄部件116上。可动部件112可在其后部由框架部分184支撑。框架部分184可为框架108与滚轴接合的一部分。平移部件186的前面部分可通过滚轴104与凸轮装置102接合。平移部件186的后面部分可由滚轴148支撑。滚轴148可与框架部分184接合。由滚轴148接合的框架部分184可为倾斜的和/或弯曲的。脚部件100可枢转结合在平移部件186上。脚部件100前部通过一个与臂连杆118的枢轴联接件支撑。压脚板128可与脚部件100结合。设计者可以选择联动系统的几何结构以及框架部分184的形状和取向，以形成一个想要的凸轮装置的铰接模式。

在一些实施例中，凸轮装置的旋转可通过使用双曲柄来控制。图25给出使用双曲柄的锻炼器械的一个实施例的示意图。框架108可包括一个基础支撑框架和一个上部杆。可动部件112可枢转结合在曲柄部件116A和116B上。在一个实施例中，曲柄部件116A和116B尺寸相同。可动部件112在每个端部可通过由曲柄部件116A和116B枢轴结合而支撑。脚部件10可具有滚轴104。滚轴104可接合凸轮装置102。凸轮装置102可结合(如安装)到可动部件112上。臂连杆118可在点120处枢转结合在框架108上，并由框架108支撑。臂连杆118可枢转结合在脚部件100上。臂连杆118可设计为，臂连杆上部可用作抓握件。脚部件100可具有压脚板128，使用者站于其上。可通过轴190A和190B将链轮188A和188B分别安装和直接连接到曲柄部件116A和116B上。在一个实施例中，链192和链轮188A和188B结合的方式为，曲柄部件116A和116B是同相的，并一直以和水平参考线成相同的角度。在某些实施例中，制动/惯性装置124可与轴190B结合，产生制动力和平滑的惯性力。在一些实施例中，链192可为齿轮带，链轮188A和188B可为齿轮带滑轮。

在一个实施例中，使用者登上锻炼器械，站在压脚板128上，开始走、大步走或慢跑运动。使用者在压脚板128上的重量产生一个力，其通过滚轴104、凸轮装置102和可动部件112传递到曲柄部件116A和116B上。曲柄部件116A和116B协同移动，这样，可动部件112的各个部分都以圆形模式移动，其中，圆形模式的直径等于曲柄部件的直径。当使用者继续走时，滚轴104横过凸轮装置102。滚轴104横过凸轮装置102和可动部件112以圆形模式旋转的联合运动会在空间产生一个闭合的脚路径。

在一些实施例中，如图26所示，曲柄部件116A可具有支撑可动部件112前部的滚轴154。因而，曲柄部件116A可与曲柄部件116B异相，并可具有和曲柄部件116B不同的直径。

图27给出锻炼器械的一个实施例的示意图。凸轮装置102可与曲柄部件116A和116B枢转结合。曲柄部件116A和116B可通过链192和链轮188A和188B的作用协同旋转。在一些实施例中，可用齿轮带和齿轮带滑轮替代链和链轮。在一个实施例中，凸轮装置102以圆形模式移动。滚轴104可接合凸轮装置102并支撑可动部件112的前面。脚部件100可具有压脚板128。脚部件100可枢转结合在可动部件112的中间部分或者其附近。脚部件100的一端可枢转结合在臂连杆118。

图28给出锻炼器械的一个实施例的示意图。凸轮装置102可枢转结合在曲柄部件116B上。凸轮装置102的另一端可由滚轴148支撑。滚轴148可结合在曲柄部件116A上。曲柄部件116A可与曲柄部件116B异相，并具有和曲柄部件116B不同的直径。

在一些实施例中，一个可伸缩部件可枢转结合框架。图29给出锻炼器械的一个实施例的示意图。可动部件112可结合在曲柄部件116上。可动部件112可为中空的。可伸缩部件194可于点196处与框架108枢转结合。可伸缩部件194可在可动部件112中伸进伸出。可动部件112可滑动的接合可伸缩部件194，如图29所示，或者使用滚轴。可伸缩部件194的形状可包括槽形或工字钢形，但不限于此。滚轴148可结合在可动部件112上，并接合可伸缩部件194。滚轴154在可伸缩部件相对于点196的一端结合可伸缩部件194，并接合可动部件112。滚轴148和154可使可伸缩部件194具有低摩擦的伸缩动作。曲柄部件116、可动部件112以及可伸缩部件194的动作在滚轴104处可在空间上产生一个闭合的卵形路径。在使用过程中，滚轴104和凸轮装置102可产生一个阻力/回复力。

在某些实施例中，可使用弹簧/阻尼装置来产生阻力/回复力。图30给出具有弹簧/阻尼装置的锻炼器械的一个实施例的示意图。可动部件112可结合在曲柄部件116上。可伸缩部件194可在可动部件112中伸进伸出。如图29所示，在可伸缩系统内可包括滚轴148和154，以减小摩擦。弹簧/阻尼装置106可结合(如固定)在可伸缩部件194和可动部件112上。弹簧/阻尼装置106可包括仅一个弹簧、仅一个阻尼器或者弹簧和阻尼器的组合。弹簧/阻尼装置106可提供一个趋于阻止可伸缩部件194延伸的一个阻力和/或弹力。弹簧/阻尼装置106可提供一个回复力，将可伸缩部件194回复至相对于可动部件112的通常位置上。因而，使用者可以在使用过程中相应的增大或减小步幅长度。

图31给出具有弹簧/阻尼装置的锻炼器械的一个实施例的示意图。可动部件112可结合在曲柄部件116上。压脚板128可在滚轴104上沿着可动部件112平移。在某些实施例中，压脚板128可沿着可动部件112滑动，以增加阻尼力和阻力。弹簧/阻尼装置106和压脚板128接触可产生一个阻尼力和/或回复力。

图32给出具有弹簧/阻尼装置的锻炼器械的一个实施例的示意图。框架108可支撑曲柄部件116。曲柄部件116可接合可动部件112。脚部件100一端可通过联结连杆198与臂连杆118枢转结合。阻力/回复力系统可包括摇杆连杆200。摇杆连杆200可枢转结合可动部件112，并可枢转结合脚部件100。弹簧/阻尼装置106可通过摇杆连杆200向脚部件100施加阻力和/或回复力。

图33给出锻炼器械的一个实施例的示意图。可动部件112可结合在曲柄部件116上。可动部件112的前部可与支撑连杆202枢转结合。臂连杆118可在点120处枢转结合在框架108上，并由框架108所支撑。臂连杆118可枢转结合在脚部件100上。臂连杆118上部可以用作抓握件。曲柄部件116可驱动滑轮装置122。滑轮装置122可通过带126驱动制动/惯性装置124。

脚部件100可具有压脚板128。器械的使用者可站在压脚板128上。滚轴104可与脚部件100结合。滚轴104可接合可动部件112。滚轴104可沿着可动部件112自由滚动。可动部件112可形成或制造为特定形状，以形成想要的器械的操作特性。在某些实施例中，可动部件112可包括凸轮装置102。凸轮装置102可形成为可动部件112的一部分。凸轮装置102可具有一个弯曲的外形。

带140可为一个接合滑轮138和器械相对(对称)一侧的类似滑轮(未示出)的连续环。带140可使右侧臂连杆118和右侧脚部件100相对于左侧臂连杆和左侧脚部件相反地移动。

在一个实施例中，使用者登上锻炼器械，站在压脚板128上，开始走、大步走或慢跑运动。使用者在压脚板128上的重量产生一个通过滚轴104传递到可动部件112上的力。该力可使曲柄部件116、滑轮122和制动/惯性装置旋转。当曲柄部件116旋转时，可动部件112在滚轴104附近进行闭合路径运动。脚部件100通过滚轴104而和可动部件112相互作用，滚轴104可沿凸轮装置102自由平移。相互作用的性质以及通过滚轴104传输的力的大小和方向可以通过凸轮装置102的形状来控制。当使用者变化的向压脚板128施加力，力会通过滚轴104传递到可动部件112上，以驱动曲柄部件116。当曲柄部件116旋转时，曲柄部件会向可动部件112施加一个力，可动部件112通过滚轴104和凸轮装置102将力施加到脚部件100上。这些力更多的被使用者施加在一步或一大步的结束或开始，并帮助使用者在踏步的结束或开始时改变脚部件100的方向。因为脚部件100不是刚性结合在可动部件112上，故使用者可以决定和选择他/她的步幅长度。

图34给出锻炼器械的一个实施例的示意图。可动部件112前端可由曲柄部件116支撑。可动部件112后端由滚轴206和支撑连杆208支撑。第二曲柄部件172可驱动联接连杆210，所以在曲柄部件116旋转过程中，支撑连杆208以弓形路径移动。曲柄部件116旋转可使可动部件的前端以大致圆形的路径旋转。

图35给出锻炼器械的一个实施例的示意图。连杆214彼此枢转结合并枢转结合到臂连杆118上。连杆214和臂连杆118形成一个四杆联动系统。在某些实施例中，连杆214和臂连杆118协同运作。连杆214的下连杆可形成为曲线凸轮形状。下连杆可接合滚轴104。滚轴104可结合在曲柄部件116的一端。在器械的使用过程中，连杆214和臂连杆118可铰接并定向使用者的一个脚以及下连杆的凸轮形状。连杆214的枢转结合点的长度和/或位置可以由器械的使设计者控制，以得到想要的铰接模式。在器械的使用过程中，臂连杆118可在连杆216内伸进伸出。连杆216与框架108枢转结合。手柄部分可结合到连杆216上。手柄部分以弓形往复路径移动。

图36给出锻炼器械的一个实施例的示意图。图36中所示的实施例中的联动系统的运作和图35中所示的实施例中的联动系统类似。臂连杆118和部件218可滑动地啮合。臂连杆118的上部(如上手柄部分)可穿过部件218延伸。臂连杆118的上部可以既有水平位移又有垂直位移地移动。臂连杆118的上部以闭合路径移动。

在一些实施例中，锻炼器械可提供一个曲线路径的运动。图37给出锻炼器械的一个实施例的示意图。图37A给出图37所示锻炼器械的一个实施例的顶视图。框架108可包括一个基础支撑框架和一个上部杆。框架108可以为任何为锻炼器械的一个或多个元件提供支撑的结构。在某些实施例中，所有或部分框架108可在使用过程中保持基本静止。例如，所有或部分框架108可相对于锻炼器械所在的地面保持基本静止。

图37中给出联动系统的右侧和左侧。联动系统右侧和左侧可分别用于使用者的右脚和左脚。如图37A所示右侧和左侧可为沿着从上面看机器的中心取向的垂直平面成映象。

左右可动部件112可在点204处与传动块220枢转结合。滚轴206可结合在曲柄部件116的一端。曲柄部件116旋转，使可动部件112以箭头226所示的弓形模式提升和降落运动。臂连杆118可在点120处枢转结合在框架108上，并由框架108所支撑。臂连杆118可枢转结合到脚部件100上。臂连杆118可设计为，上部可以用作抓握件(如手柄)。

曲柄部件116可驱动滑轮装置122，接着，滑轮装置122可使用带126来驱动制动/惯性装置124。

脚部件100可具有压脚板128或者任何其它使用者可以站于其上的表面。压脚板128可为器械使用过程中使用者的脚所停留的任意表面(如，压脚板可为一个脚踏板)。滚轴104可通过支架130与脚部件100结合。滚轴104可于凸轮装置102处接合可动部件112。凸轮装置102可形成为特定形状，以得到想要的操作特性。

凸轮装置102可具有比曲柄部件116的长度长的凸轮表面。在某些实施例中，凸轮装置102可具有凸轮表面，其长度超过曲柄系统的曲柄直径。曲柄系统的曲柄半径大致是一个曲柄部件116的长度。因而，曲柄直径是一个曲柄部件116的长度的两倍。在一些实施例中，凸轮装置102的凸轮表面的长度至少是曲柄系统的曲柄直径的1.5倍。在一些实施例中，凸轮装置102的凸轮表面的长度至少是曲柄系统的曲柄直径的2倍。凸轮装置102的凸轮表面的长度是沿着凸轮表面的路径长度(如，沿着凸轮装置的曲线表面的长度)。凸轮表面的长度比曲柄系统的曲柄直径大，可在相对紧凑的锻炼器械上提供长的步幅长度。

图37中给出可动部件112的前部是直的。然而，可动部件112可为曲线的和/或包括一个弯曲部。在某些实施例中，可动部件112可由一个完整或单体结构构成。在一些实施例中，可动部件112可包括结合或固定的多个元件，以得到想要的性能。在某些实施例中，凸轮装置102和可动部件112可合并入一个单个单元，如弯曲或曲线的管或杆。同样的，脚部件100和臂连杆118可为直的、弯的或曲线的。脚部件100和臂连杆118可为单体的，或包括多个元件。

在一个实施例中，使用者登上锻炼器械，站在压脚板128上，开始走步、大步走或慢跑运动。使用者在压脚板128上的重量联合压脚板和脚部件100的运动产生一个力，其通过滚轴104和凸轮装置102传输到可动部件112上。该力接着可使曲柄部件116、滑轮装置122和制动/惯性装置124旋转。当曲柄部件116旋转时，可动部件112以弓形模式进行提升和降落运动。在一个实施例中，脚部件100通过滚轴104和往复部件112相互作用，滚轴104可在凸轮装置102处相对可动部件112自由平移。相互作用的性质以及通过滚轴104传输的力的大小和方向可以通过凸轮装置102的形状和/或取向来控制。

可动部件112的提升和降落运动可包括一个迈步模式。如图37所示，当曲柄部件116处于向下的位置，由滚轴206支撑的可动部件112通常有一个朝着器械的后方的后部斜坡。当使用者通过脚部件施加力时，该后部斜坡使脚部件100向后移动。当曲柄部件116处于向上的位置，由滚轴206支撑在该曲柄部件上的可动部件112通常有一个朝向器械前方的前部斜坡。该前部斜坡使脚部件100向前移动。因此，可动部件112的提升和降落运动可使脚部件100向前和向后移动。脚部件100的前后移动使得可以有与箭头226所代表的弓形模式相关的各种运动路径。图38中给出与这些箭头226所代表的弓形模式相关的各种运动路径的例子。在某些实施例中，如图38所示，当步幅长度增加时，锻炼器械(如，图37中所描绘的实施例)可提供形状更为矩圆形的运动路径。

右侧和左侧联动系统(如脚部件100、臂连杆118和/或往复部件112)可交叉结合，这样，它们直接并持续相对彼此移动。联结滑轮138可刚性结合在臂连杆118，并与之协同旋转。惰轮134可安装到框架108，并可自由旋转。结合带或缆140可为围绕右侧和左侧联结滑轮138以及围绕上下惰轮134的一个连续环。结合带或缆140可与联结滑轮138结合，这样，结合带或缆中打滑有限或不产生打滑。可用通常可得到的紧固件结合，或者可使用齿形带和滑轮。在一些实施例中，可使用滚子链接合式链轮，而不使用滑轮。带和滑轮系统，包括联结滑轮138、惰轮134和/或结合带140，可用于交叉结合右侧和左侧联动系统，这样，右侧联动系统向前运动使左侧联动系统向后运动，反之亦然。

使用者锻炼的强度可通过改变联动系统的几何结构来变化。例如，通过旋转马达224和导杆222的运转可将传动块220重新放置在高一些或低一些的位置。通过提升传动块220，使用者必须在一步的开始踩的更高。踩的更高有效的增加感觉到的迈步或攀的角度，增加了锻炼的强度。旋转马达224可由使用者界面和/或控制电路控制。

图39描述了锻炼器械的一个实施例的示意图。可动部件112前端和后端可由支撑连杆208支撑。联接连杆210可将曲柄部件116结合在前面支撑连杆208上。曲柄部件116旋转可使可动部件112以弓形路径升起或降落。

图40描述了锻炼器械的一个实施例的示意图。可动部件112可由滚轴154支撑。滚轴154可结合(如安装)在曲柄部件116的一端。曲柄部件116旋转可使可动部件112以弓形路径升起或降落。滚轴104也可以弓形路径升起或降落。

图41描述了锻炼器械的一个实施例的示意图。可动部件112可结合在可伸缩部件194上。可伸缩部件194可移进移出可动部件112。曲柄部件116旋转可使可伸缩部件194以弓形路径升起或降落。滚轴104也可以弓形路径升起或降落。

在一些实施例中，锻炼器械可为使用者提供相对直线的路径。图42描述了锻炼器械的一个实施例的示意图。曲柄部件116可结合在联接连杆210上。曲柄部件116旋转可使行进部件212往复运动。行进部件212的往复运动可为水平往复运动。凸轮装置102可与滚轴104接合。凸轮装置102可与行进部件212一起移动。

图43描述了锻炼器械的一个实施例的示意图。曲柄部件116可结合在可动部件112上。曲柄部件116旋转可使可动部件112在滚轴104和轮114处往复运动(如水平往复运动)。滚轴104可与轮114同轴安装。滚轴104可以往复模式移动(如水平往复模式)。凸轮装置102可与滚轴104接合。

通过阅读该说明书，本领域技术人员可显而易见的得出本发明各个方面的进一步改进和替换的实施例。相应的，该说明书仅是示例性的，是为了告知本领域技术人员实施本发明的大体方式。应该理解，本发明给出以及这里所描述的形式应视为目前最佳实施例。这里所图示和描述的元件和材料可以替换，部件和过程可以颠倒，本发明的某些特征可以单独使用，这些对于本领域技术人员在获知本发明说明书后是显而易见的。在不偏离权利要求所述的本发明的精神和范围的情况下，可以改变这里所述的元件。

Claims (52)

1.一种可变步幅的锻炼器械，包括：

一个框架；

一个结合在框架上的曲柄系统；

一个与曲柄系统相结合的脚部件，其中，脚部件包括一个压脚板；

一个结合到脚部件上的可变步幅系统，这样，至少一部分可变步幅系统位于至少一部分压脚板下面，其中，可变步幅系统设置为，在器械的使用过程中，器械的使用者可以改变使用者步幅的长度；

其中，器械设置为，在器械中的使用过程中，器械使用者的脚可在一个大致闭合的路径或大致为曲线的路径中行进；

其中，器械设置为，至少一部分器械在使用的过程中保持基本静止。

2.一种可变步幅的锻炼器械，包括：

一个框架；

一个结合在框架上的曲柄系统；

一个与曲柄系统相结合的脚部件，其中，脚部件具有一个压脚板；

一个在压脚板和曲柄系统之间的位置与脚部件相结合的可变步幅系统，其中，可变步幅系统设置为，在器械的使用过程中，器械的使用者可以改变使用者步幅的长度；

其中，器械设置为，在器械的使用过程中，器械使用者的脚可在一个大致闭合的路径或大致为曲线的路径中行进；

其中，器械设置为，至少一部分器械在使用的过程中保持基本静止。

3.一种可变步幅的锻炼器械，包括：

一个框架，其包括第一端和第二端；

一个曲柄系统，在距离框架的第一端比框架的第二端近的位置和框架相结合；

一个与曲柄系统相结合的脚部件，其中，脚部件包括一个压脚板；

一个与脚部件相结合的可变步幅系统，其中，可变步幅系统位于距离框架的第二端比框架的第一端近的位置，其中，可变步幅系统设置为，在器械的使用过程中，器械的使用者可以改变使用者步幅的长度；

其中，器械设置为，在器械的使用过程中，器械使用者的脚可在一个大致闭合的路径或大致为曲线的路径中行进；

其中，器械设置为，至少一部分器械在使用的过程中保持基本静止。

4.如权利要求1-3中任一项所述的器械，其特征在于，所述器械静止时的最大步幅长度是器械的整体长度的至少约40％。

5.如权利要求1-4中任一项所述的器械，其特征在于，所述可变步幅系统在压脚板端部约24英寸范围内与脚部件相结合。

6.如权利要求1-5中任一项所述的器械，其特征在于，所述大致闭合的路径包括大致椭圆的路径或一个环形路径。

7.如权利要求1-6中任一项所述的器械，其特征在于，所述器械设置为，在器械的使用过程中，使用者的脚在一个大致闭合的路径、或大致为曲线的路径内行进。

8.如权利要求1-7中任一项所述的器械，其特征在于，所述可变步幅系统设置为，器械的使用者通过改变使用者的步幅，可以进而有选择的改变脚部件的路径。

9.如权利要求1-8中任一项所述的器械，其特征在于，所述可变步幅系统设置为，在器械的使用过程中，器械的使用者可以即刻的改变使用者的步幅长度。

10.如权利要求1-9中任一项所述的器械，进一步包括一个直接连接到脚部件上的臂连杆，其特征在于，脚部件设置为可以在多个路径上行进，其中，脚部件和臂连杆设置为使器械的使用者通过改变使用者的步幅，进而就可以有选择的改变脚部件的路径。

11.如权利要求1-10中任一项所述的器械，进一步包括一个结合在所述脚部件上的臂连杆，其特征在于，所述可变步幅系统包括一个具有曲柄滚轴的凸轮装置，其中，所述脚部件设置为在多个路径上行进，其中，脚部件通过凸轮装置结合在曲柄系统上，其中曲柄滚轴位于脚部件下面，这样，在器械的使用过程中，使用者至少一部分脚可经过曲柄滚轴之上，其中，脚部件和臂连杆设置为使器械的使用者通过改变使用者的步幅，进而就可以有选择的改变左脚部件的路径。

12.如权利要求1-11中任一项所述的器械，进一步包括一个第二脚部件，其特征在于，所述脚部件和第二脚部件包括一个左脚部件和一个右脚部件，其中，左脚部件和右脚部件交叉结合，这样，左脚部件和右脚部件相反移动。

13.如权利要求1-12中任一项所述的器械，进一步包括一个结合到所述脚部件上的可动部件。

14.如权利要求1-13中任一项所述的器械，进一步包括一个结合到所述脚部件上的可动部件，其特征在于，脚部件和可动部件设置为使器械的使用者可以有选择的控制脚部件的路径。

15.如权利要求1-14中任一项所述的器械，进一步包括一个或多个结合到所述脚部件上的连杆。

16.如权利要求1-15中任一项所述的器械，进一步包括一个结合到曲柄系统上的可动部件。

17.如权利要求1-16中任一项所述的器械，进一步包括一个结合到曲柄系统上的可动部件，其特征在于，至少一部分可动部件设置为，可在往复路径或闭合路径内移动。

18.如权利要求1-17中任一项所述的器械，进一步包括一个可动部件，其特征在于，该可动部件结合在脚部件和曲柄系统上。

19.如权利要求1-18中任一项所述的器械，其特征在于，所述脚部件通过可变步幅系统结合在曲柄系统上。

20.如权利要求1-19中任一项所述的器械，进一步包括一个可动部件，其特征在于，所述脚部件利用可变步幅系统结合在可动部件上。

21.如权利要求1-20中任一项所述的器械，进一步包括一个可动部件，其特征在于，所述可变步幅系统结合在脚部件和可动部件上。

22.如权利要求1-21中任一项所述的器械，进一步包括一个可动部件，其特征在于，所述可动部件包括联接到曲柄系统上的第一端，以及第二端，其中，可变步幅系统在可动部件的第二端和曲柄系统之间的位置与脚部件和可动部件结合。

23.如权利要求1-22中任一项所述的器械，进一步包括一个结合到所述脚部件上的臂连杆。

24.如权利要求1-23中任一项所述的器械，进一步包括一个通过两个或更多个连杆结合到所述脚部件上的臂连杆。

25.如权利要求1-24中任一项所述的器械，进一步包括一个结合到所述脚部件上的臂连杆，其特征在于，该臂连杆枢转结合在框架上。

26.如权利要求1-25中任一项所述的器械，进一步包括一个结合到所述脚部件上的可动部件，其特征在于，所述脚部件结合到该可动部件上，这样，脚部件设置为以与可动部件成动态角关系运动。

27.如权利要求1-26中任一项所述的器械，其特征在于，所述压脚板通过可变步幅系统结合在脚部件上，其中，可变步幅系统包括至少两个凸轮装置。

28.如权利要求1-27中任一项所述的器械，其特征在于，所述可变步幅系统包括至少一个凸轮装置。

29.如权利要求1-28中任一项所述的器械，其特征在于，所述可变步幅系统包括一个或多个凸轮装置和一个或多个滚轴，其中，至少一个凸轮装置的表面设置为，在使用过程中，可相对于至少一个滚轴移动。

30.如权利要求1-29中任一项所述的器械，其特征在于，至少一个所述凸轮装置包括脚部件的一部分。

31.如权利要求1-30中任一项所述的器械，其特征在于，所述可变步幅系统包括一个弹簧和/或一个阻尼器。

32.如权利要求1-31中任一项所述的器械，进一步包括一个可动部件，其特征在于，所述可动部件可平移地结合在框架上。

33.如权利要求1-32中任一项所述的器械，进一步包括一个可动部件，其特征在于，所述可动部件通过滚轴可平移地结合在框架上。

34.如权利要求1-33中任一项所述的器械，其特征在于，所述曲柄系统包括一个滑轮。

35.如权利要求34所述的器械，其特征在于，所述滑轮结合到一个制动/惯性装置上。

36.如权利要求1-35中任一项所述的器械，进一步包括一个结合在脚部件上的可伸缩部件。

37.如权利要求1-36中任一项所述的器械，进一步包括一个伸缩部件，其具有至少一个结合在脚部件上的阻尼器。

38.如权利要求1-37中任一项所述的器械，其特征在于，所述可变步幅系统设置为，在器械的使用过程中，器械使用者可以依据使用者脚施加力的量有选择的改变使用者的步幅长度。

39.如权利要求1-38中任一项所述的器械，其特征在于，所述可变步幅系统设置为，在器械的使用过程中，可提供一个使压脚板回到中立位置的力。

40.如权利要求1-39中任一项所述的器械，其特征在于，所述可变步幅系统结合在脚部件上，这样，使用者大部分体重所产生的力可施加在可变步幅系统上。

41.如权利要求1-40中任一项所述的器械，其特征在于，所述器械设置为，在器械的使用过程中，可联合使用者的步幅长度控制使用者的脚关节。

42.如权利要求1-41中任一项所述的器械，其特征在于，所述曲柄系统直接连接到框架上。

43.如权利要求1-42中任一项所述的器械，其特征在于，所述可变步幅系统直接连接到脚部件上。

44.如权利要求1-43中任一项所述的器械，进一步包括一个直接连接到曲柄系统上的可动部件。

45.如权利要求1-44中任一项所述的器械，进一步包括一个直接连接到曲柄系统和可变步幅系统上的可动部件。

46.如权利要求1-45中任一项所述的器械，进一步包括一个壳体，其特征在于，该壳体包围至少一部分曲柄系统。

47.如权利要求1-46中任一项所述的器械，进一步包括一个结合到可变步幅系统上的枢转部件，其特征在于，该枢转部件设置为，在器械的使用过程中，可使可变步幅系统相对于脚部件独立地枢轴旋转。

48.如权利要求1-47中任一项所述的器械，进一步包括一个结合到可变步幅系统上的第二曲柄系统。

49.如权利要求1-48中任一项所述的器械，进一步包括一个结合到可变步幅系统上的第二曲柄系统，其特征在于，曲柄系统和第二曲柄系统设置为，在器械的使用过程中，可使脚部件相对于可变步幅系统独立地枢轴旋转。

50.如权利要求1-49中任一项所述的器械，其特征在于，所述可变步幅系统包括一个凸轮装置，其中，凸轮装置的凸轮表面的长度至少约为曲柄系统的曲柄直径长度的两倍。

51.如权利要求1-50中任一项所述的器械，进一步包括一个调节机构，其设置为可以调节使用者的踏步高度。

52.如权利要求1-51中任一项所述的器械，其特征在于，所述器械设置为，在器械的使用过程中，使用者的脚可以以大致直线路径行进。

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