CN1895701A

CN1895701A - 跑步机踏板支撑结构

Info

Publication number: CN1895701A
Application number: CNA2006101062886A
Authority: CN
Inventors: D·E·莫尔特; Y·加尔佩林; R·L·A·巴克利; J·C·戴利
Original assignee: Brunswick Corp
Current assignee: Brunswick Corp
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2006-07-17
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2026-07-17
Also published as: CN100540095C; EP1743677B1; EP1743677A1; CA2550791C; CA2550791A1; US20070015636A1; US8454480B2; US8118888B2; DE602006009023D1; US20120149533A1

Abstract

为了支撑健身跑步机的踏板，在踏板支撑结构中使用了一个或多个拱形板簧。板簧可以由弹性材料的单个部件制成。可以使用调节机构来改变板簧的半径，以便改变板簧的弹簧刚度。在使用多个不同板簧的情况下，可以使用调节机构独立地调节不同弹簧的弹簧刚度。

Description

跑步机踏板支撑结构

技术领域

本发明总体上涉及健身器材，且更具体地涉及人工操作的健身跑步机(exercise treadmill)。

背景技术

健身跑步机广泛地应用于各种目的。例如，健身跑步机用作使用户保持在相对固定的位置上的同时进行走步或跑步的有氧运动，此外，健身跑步机还用于诊断和治疗的目的。对于所有这些目的，在健身跑步机上的人通常以相对稳定且连续的身体活动程度来进行日常锻炼。在美国专利号4,635,928、4,659,074、4,664,371、4,334,676、4,635,927、4,643,418、4,749,181、4,614,337、6,095,951和6,572,512中说明了这种跑步机的一些实例。

健身跑步机典型地具有循环工作表面，其延伸于跑步机两端的两个基本平行的皮带轮之间并可围绕它们移动。工作表面通常包括围绕皮带轮延伸的柔性材料制成的皮带。皮带通常由旋转前皮带轮的电动机驱动。电动机的速度可以由用户通过一套用户控制器来调节，以便能够将运动程度调节成模拟预期的跑步或走步。

皮带典型地由皮带上表面下面的踏板(deck)或支撑面来支撑。踏板通常由木材或MDF构成，以便提供所需的支撑。此外，在上踏板表面上通常设有低摩擦薄板或叠层以便减少踏板与皮带之间的摩擦。在大多数情况下，踏板相对较硬，其可在用户的脚接触到皮带和踏板时，给用户的足、踝和膝部带来很大的冲击负载。与在较软表面上跑步相比，这样通常会使用户感觉到不舒服甚至可能对关节造成不必要的损伤。

因为典型的跑步机具有非常刚性的、坚硬的工作表面，并且对于长时间的跑步可变得很不舒服，所以制造商们已寻求使工作表面更具弹性以试图提高用户舒适度。在美国专利号3,408,067、4,350,336、4,616,822、4,844,449、5,279,528、5,441,468、5,454,772和6,095,951中公开了一些在跑步机上用以减少冲击负载的弹性踏板支撑的实例。虽然减少了冲击负载，但是这些方法具有一定的缺陷。在一些情况下，由于长期使用，弹性材料随着时间的过去丧失其弹力而变得缺少弹性。在另一些情况下，由弹性材料制成的踏板支撑的弹性或弹簧刚度是常量，则支撑通常将不能为具有不同体重和跑步方式的用户提供足够的支撑和舒适度。例如美国专利号6,095,951中所示的使用具有可变弹簧刚度的弹性支撑的另一种方法，不允许用户调节踏板来获得个人的舒适度。同样地，对于弹性支撑部件可以改变位置的情况，如美国专利号4,350,336中所述，踏板的弹性沿其纵向表面不均匀。

发明内容

因此，本发明提供了一种支撑人工操作的健身跑步机的踏板的踏板支撑，其包括固定在踏板与跑步机框架之间的、大致配置为拱形板簧的至少一个弹性部件。本发明还可以包括与第一板簧横向隔开的第二上述板簧，或者可以包括沿踏板长度纵向隔开的两组上述板簧。

在本发明的一个实施方式中，调节连杆连接到至少一个板簧上并可操作地调整该板簧的第一半径以变化板簧的弹簧刚度。调节连杆可类似地可操作地调整其它板簧的半径以同样变化这些板簧的弹簧刚度。具体地，调节连杆可以可操作地增加至少一个板簧的半径以减少弹簧刚度，及可操作地减少该半径以增加弹簧刚度。

在本发明的一个实施方式中，调节连杆包括第一枢轴，其枢转地支撑在跑步机框架上并连接第一板簧。第一调节杆连接第一枢轴，沿着增加第一半径的方向引发第一枢轴旋转，并沿着减少第一半径的另一方向引发第一枢轴旋转。调节连杆还可包括第二枢轴，其枢转地支撑在跑步机框架上并连接第二板簧。第二调节杆连接第二枢轴，沿着增加第二半径的方向引发第二枢轴旋转，并沿着减少第二半径的第二方向引发第二枢轴旋转。

在另一实施方式中，踏板支撑还包括连接到调节连杆上的锁定机构。锁定机构分别将第一和第二半径保持在第一和第二期望设置上。

在另一实施方式中，踏板支撑还包括第三板簧，其具有支撑踏板前部的第三表面。调节连杆还连接第三板簧，并可操作地调整板簧的半径以便变化板簧的弹簧刚度。如果存在第四板簧，则调节连杆也可类似地与其连接。

在又一实施方式中，调节连杆包括枢转地支撑在跑步机上并连接第一板簧的第一枢轴，和枢转地支撑在跑步机上并连接第三板簧的第二枢轴。调节杆随后连接第一和第二枢轴以便沿着增加板簧半径的方向引发第一和第二枢轴旋转，并类似地沿着减少半径的另一方向引发第一和第二枢轴旋转。

通过以下提供的详细说明，本发明的更多应用领域将会变得显而易见。应该理解的是虽然详细说明和具体实例表明了本发明的优选实施方式，但仅为了解释的目的，而不试图限制本发明的范围。

附图说明

图1是提供本发明的代表性工作环境的跑步机的透视图；

图2是图1的跑步机的局部横截面俯视图，示出了根据本发明的踏板支撑结构；

图3是跑步机的横截面侧视图，示出了图2的踏板支撑结构；

图4是图2的踏板支撑结构的透视图；

图5是图2的踏板支撑结构的俯视图；

图6A至6C是示出使用在图2的踏板支撑结构上的可调节板簧分别处于坚硬、中间和松软位置上的侧视图；

图7是示出对于图6A-6C的每个板簧的坚硬、中间和松软位置的踏板负载对踏板挠度的曲线图；

图8是图2的踏板支撑结构的示例性调节机构的俯视图；以及

图9是跑步机一端的透视图，示出了图8的调节机构的实施。

具体实施方式

以下对优选实施方式的说明本质上是示例性的，而不试图将本发明限制于在此所说明的实施方式。

图1提供了配置成供人用的、其中可实施本发明的一类健身跑步机10的实例。在2003年6月3日公告的美国专利号6,572,512中总体上详细说明了此特定跑步机10，在此特别引用其公开内容作为参考。如在跑步机领域中很普遍的，跑步机10包括基座12和从其上延伸的用户支架14。如以下进一步详细说明的，基座12包括可旋转地支撑皮带18的框架16(参见图2和图3)，其中皮带上面的运行沿着踏板20移动。踏板20至少部分地弹性支撑在根据本发明的框架16上。应该理解的是跑步机10的总体结构本质上只是示例性的，且本发明的踏板支撑结构可以广泛地在多种其它的健身跑步机结构中实施。

用户支架14包括由一对支架26支撑在机座12上面的一对侧扶手22和中央扶手24。侧扶手22和中央扶手24为用户在跑步机10上跑步时提供横向支撑。控制面板28支撑在侧扶手22之间，使用户可以控制跑步机10的操作。更具体地，控制面板28包括使用户能够控制例如速度、倾斜角度和锻炼计划等操作参数的多个输入控制器。控制面板28还包括提供锻炼参数的视觉指示的显示器，这些锻炼参数可包括消耗的卡路里、行进的等同距离和心率等。

中央扶手24优选地弯曲成大致拱形以提供向上的延伸。这使得用户能够在多个不同的垂直位置抓握中央扶手24，同时还可容纳靠近跑步机10前部跑步的用户的膝部。中央扶手24还可包括实施用户心率监控的一对电极，如利昂等的美国专利号5,365,934中概括说明的那样。侧扶手22固定在从基座12向上延伸的支架26上。以此方式，用户支架14由基座12刚性地支撑。

参考图1至图3，基座12包括封闭在一对框架壳体34中的框架16和电动机壳36。框架16包括一对纵向框架部件38，为一对皮带轮40和41以及踏板20提供支撑。由42总体表示的踏板支撑结构设置在框架导轨38之间，其中踏板20由踏板支撑结构42弹性支撑在框架16上。皮带18可旋转地安装在皮带轮40和41上用于纵向移动，且其上面的运行沿着踏板20的上表面移动。框架16还支撑包括封闭在驱动壳体36中的电动机44的驱动装置。驱动装置44与前皮带轮40连接以便可旋转地驱动皮带18。如在人工操作的跑步机中很普遍的，驱动单元44的速度基于用户通过控制面板28输入的控制信号进行调节。可以理解的是所示的驱动装置44本质上只是示例性的，而本发明可以在包括其它驱动装置结构的跑步机中实施。

现在参考图2至图6，进一步详细说明踏板支撑结构42的优选实施方式。踏板支撑结构42用于将踏板20弹性地支撑在框架16上，且在优选实施方式中可调节以便提供变化的踏板刚度。同时在优选实施方式中，踏板支撑结构42包括一组四个可调节的弹簧50、52、54和56，为描述目的称作“板簧”。通常，术语板簧涉及由用托架固定在一起的几层金属弹簧组成的窄长弹簧。然而，这里此术语将包括由弹性或弹性体材料制成的伸长的拱形弹簧。以下将结合图6A-C说明板簧50-56的具体优点和特性。应该注意的是可以根据跑步机的尺寸、成本和结构而使用更多或更少52-56的类型的板簧来支撑跑步机踏板。例如，在低成本跑步机中仅仅一个中间设置的板簧可为踏板提供适宜的弹性。另一方面，较大较昂贵的跑步机可以使用六个或八个50-56类型的板簧。此外，对于一些跑步机应用，板簧不需要是可调节的。然而，在提供平衡且一致的工作表面的优选实施方式中，将四个板簧50-56布置成包括弹簧50和52的前面一组和包括弹簧54和56的后面一组。在此情况下，板簧50-56由一对锚轨(anchor rail)58支撑。每根锚轨58刚性地固定在框架导轨38上，横梁60固定在两根锚轨58上。每个板簧50-56的固定端62枢转连接到邻近的锚轨58上。为了提供板簧50-56的可调节性，每个板簧50-56的可调节端64枢转连接到各自的枢轴部件66上。然后每个枢轴部件66可旋转地连接销67，销67再固定到邻近的锚轨58上，从而允许枢轴部件66围绕轴线A旋转。因此，每个板簧50-56的中间拱形部68的上表面邻接踏板20的下表面，并对踏板20提供弹性支撑。应该注意的是在不需要调节板簧50-56的情况下，可以将可调节端64以类似于固定端62的方式固定在踏板支撑结构上。

具有板簧50-56结构的弹簧的一个特性在于可对其进行调节以便提供变化的挠度。因此，本发明的优选实施方式还包括使得能够调节每个板簧50-56的调节机构。在此实施方式中，调节机构包括一对调节杆70和72，一对连杆74和76，和一对连接部件78和80。调节杆70和72由一对销81枢转支撑在横梁60上，因而提供了围绕各自的轴线B和C的有限的横向旋转，并朝向框架16的后部向外延伸，如以下进一步详细说明的那样。每个连接部件78和80延伸在两个枢轴66之间并与它们枢转连接。更具体地，连接部件78连接到前面一组板簧50和52的枢轴66上，而连接部件80连接到后面一组板簧54和56的枢轴66上。连杆74和76用于连接调节杆70和72与连接部件78和80，从而提供用于调节板簧50和56的机构。以下是调节机构的本实施方式的操作的说明。首先，用户利用以下结合图8和图9描述的配置横向向左移动调节杆70的端部。这引起调节杆70的另一端向后移动，因而使连杆74向后移动连接部件78，从而导致与板簧50和52相关连的枢轴部件66围绕轴线A顺时针旋转。由于板簧50和52的可调节端将向前移动，而另一端62固定在锚轨58上，随着枢轴部件66围绕轴线A旋转，板簧50和52的半径将会减小，从而增加了这些弹簧的刚度。以此方式，可以调节板簧50-56的刚度。调节机构的此特定实施方式的优点之一在于，用户可独立于后板簧54和56而调节前板簧50和52。

图7，连同图6A、6B和6C，描绘了板簧50-56的特性，对弹簧50-56的三种不同设置提供了以英寸为单位的向下挠曲对以磅为单位的负载的曲线图。首先，应该理解的是例如弹簧50-56的、具有大致拱形结构的伸长弹簧部件一般具有可变的弹簧常数k，其中k定义为每单位挠度(例如英寸)的负载(例如磅)。可变的k将使弹簧具有可变的挠曲率。使用具有可变压缩率的弹簧支撑例如踏板20的跑步机的踏板具有很多好处，包括能够容纳具有不同体重和跑步方式的跑步者，因为这种踏板将倾向于对不同体重的用户变形相同的量。因此，即使在例如板簧50-56的两端62和64均直接固定在框架16上的跑步机的实施方式中，踏板20也可以具有可变的挠曲率。虽然根据本发明的板簧可以由金属或其它材料制成，并且可以包括一个以上的伸长拱形部件，但优选地，板簧由弹性材料的单个部件制成，例如在从伊利诺斯州的St.Charles市的Miner Elastomer Products公司可得的TECSPAK弹性部件中所使用的材料。此特定产品具有用于跑步机应用的适宜的弹性特征，并且可在相当长的时间内保持其弹性特征。

本发明的另一特征通过图6A-6C中所示的弹簧和图7中所示的曲线图共同示出。也就是说，通过使用如上所述机构的调节机构，可以调节每个板簧50-56的刚度以提供各种变化的弹簧常数k且因而各种变化的弹簧刚度。更具体地，可以改变板簧50-56的可调节端64和固定端62之间的距离(X)以便变化弹簧弧形的半径(R)。当处于坚硬设置时，将X设置成提供最小半径(R_MIN)的最小值(X_MIN)(参见图6A)。因此，可将k调节为坚硬的弹簧刚度(k_FIRM)。当处于中间设置时，将X设置成提供中间值半径(R_MID)的中间值(X_MID)(参见图6B)。因此，可将k调节为中等弹簧刚度(k_MED)。当处于松软设置时，将X设置成提供最大半径(R_MAX)的最大值(X_MAX)(参见图6C)。因此，可将k调节为松软的弹簧刚度(k_SOFT)。虽然在此详细描述了三种设置(即坚硬、中间和松软)，但是应该理解的是踏板支撑结构42可以提供更多或更少的设置。

图7中描绘了上述每种设置的挠度曲线。对于等同负载坚硬曲线通常提供比松软曲线或中间曲线更小的挠度。对于等同负载中间曲线通常提供比坚硬曲线更大、而比松软曲线更小的挠度。对于等同负载松软曲线通常提供比坚硬曲线或中间曲线更大的挠度。例如，以100磅负载为例，坚硬曲线提供大约0.35英寸的挠度，中间曲线提供大约0.53英寸的挠度，而松软曲线提供大约0.75英寸的挠度。

图8和图9提供了用户界面90的优选实施方式，其可用于图2-5中所示的调节机构。在此配置中，用户界面90用于移动调节杆70和72的端部以使板簧50-56的设置在松软、中间、坚硬之间变化。用户界面90还能够使每根杆70和72锁定在适当位置上以保持其对应的板簧组50-52和54-56的设置。在此实施方式中，用户界面90包括固定在跑步机框架16上的侧向支撑部件92、一对横向杆94、一对调节杆接收架96和一对锁定销98。杆94固定并延伸在侧向支撑部件92的一对侧部100之间，调节杆接收架96安装在杆94上以便它们能够在杆94上横向滑动。此外，在此实施方式中的调节杆接收架96由锁定销98沿着杆94锁定在适当位置上。如以下进一步详细说明的，锁定销98可与形成在侧向支撑部件92中的孔102接合，以便将调节杆接收架96保持在期望的侧向位置上。

每个调节杆接收架96设有基座部104；一对向上延伸部106，其具有允许调节杆接收架96横向滑动的孔；和销支撑部108，从基座部104向上延伸，用于接收锁定销98。每个向上延伸部106包括一对孔110，允许调节杆接收架96在杆94上滑动。可以提供衬套(未示出)以提高调节杆接收架96沿着杆94的滑动能力。每个基座部104还包括狭槽114，调节杆70和72的端部由销115滑动连接于其上，如图2-4中所示。因此，当调节杆接收架96沿着杆94横向移动时，销115将在狭槽114中移动，因而使调节杆70和72围绕轴线B和C枢轴转动。每个锁定销98包括球形把手116并延伸穿过调节杆接收架96的销支撑部108中的孔(未示出)。每个锁定销98由弹簧120朝向侧向支撑部件92推压，并且在插入到孔102中时可操作地将调节杆接收架96保持在适当位置上。

为了将板簧50-56调节到期望的设置，用户拉动球形把手116因而将锁定销98拉出与侧向支撑部件92中的孔102的接合。然后，用户可以沿着杆94滑动调节杆接收架96，直到锁定销98与对应于所期望设置的另一个孔102对准为止。通过释放球形把手116，锁定销98将与另一个孔102接合，从而防止调节杆接收架96沿着杆94移动。以此方式保持所期望的设置。

调节机构的此实施方式的一个优点在于前一组板簧50和52的设置可与后一组板簧54和56的设置不同。更具体地，调节杆70调节前一组板簧50和52的设置，调节杆72调节后一组板簧54和56的设置。以此方式，可以为用户提供在使用跑步机10时获得期望舒适度的附加的灵活性。例如，用户可以将前一组板簧50和52设置成坚硬，而将后一组板簧54和56设置成松软。

此外，虽然在此描述了三种设置：松软、中间和坚硬，但是应该理解的是可以获得更多或更少的设置。例如，侧向支撑部件92可设置有附加的孔102以便为板簧50-56提供附加的设置。虽然在此描述的踏板支撑结构42包括两组可调节板簧，如上所述的50和52与54和56，但是可以修改踏板支撑结构42以包括更多或更少的可调节板簧或板簧组。以此方式，踏板支撑结构42可以提供在使用跑步机10期间获得用户舒适度的附加的灵活性。此外，应该理解的是上述的调节机构仅仅是优选实施方式。可使用其它机构来调节50-56类型板簧的半径R。例如，可使用由用户通过控制面板28操作控制的机械执行机构、电控机械执行机构甚或液压执行机构来控制单个板簧或成组板簧的设置。

Claims

1.一种健身跑步机，包括：

框架结构，包括：对所述框架结构提供纵向结构支撑的一对隔开的纵向框架部件，和电动机支撑部件；

一对固定在所述框架上的可旋转皮带轮，所述皮带轮大致彼此平行地设置；

电动机，用于旋转所述皮带轮中的第一皮带轮；

踏板部件；

皮带，紧固在所述皮带轮上，以便在所述第一皮带轮旋转时在所述踏板部件之上沿纵向移动；

控制面板，固定在所述框架结构上并可操作地连接所述电动机，其中所述控制面板允许用户控制所述皮带的速度；以及

踏板支撑结构，包括至少一个拱形板簧，用于支撑所述框架结构上的所述踏板的至少一部分。

2.如权利要求1所述的跑步机，其中所述板簧基本上由弹性材料构成。

3.如权利要求1所述的跑步机，其中所述板簧包括第一端、中间弧形部和第二端，其中所述第一端固定在所述框架结构上，所述中间部的一部分邻接所述踏板。

4.如权利要求3所述的跑步机，其中所述第二端固定在所述框架结构上。

5.如权利要求3所述的跑步机，其中所述踏板支撑结构包括调节机构，用于使所述板簧的所述第二端相对于所述第一端移动，以便改变所述板簧的弧形的半径。

6.如权利要求5所述的跑步机，其中所述调节机构包括枢轴部件，其枢转地连接在所述框架结构上，并且其第一端连接在所述板簧的所述第二端上，用于在所述枢轴部件旋转时有效地改变所述板簧的弧形半径。

7.如权利要求1所述的跑步机，包括具有至少两个所述板簧的第一组所述板簧，其中所述板簧彼此横向隔开。

8.如权利要求7所述的跑步机，还包括具有至少两个所述板簧的第二组所述板簧，其中所述板簧彼此横向隔开，且所述第二组与所述第一组纵向隔开。

9.如权利要求7所述的跑步机，包括调节机构，用于相对于所述第一组中的每个所述板簧的所述第一端移动所述第二端，以便改变所述第一组中的所述板簧的弧形半径。

10.如权利要求8所述的跑步机，其中所述调节机构还可以相对于所述第二组中的每个所述板簧的所述第一端移动所述第二端，以便改变所述第二组中的所述板簧的弧形半径，并且其中所述调节机构可独立于所述第二组板簧的弧形半径而改变所述第一组板簧的弧形半径。

11.一种健身跑步机，包括：

电动机，用于旋转所述皮带轮中的第一皮带轮；

踏板部件；

踏板支撑结构，包括多个配置成拱形板簧的弹性部件，用于支撑所述框架结构上的所述踏板的至少一部分。

12.如权利要求11所述的跑步机，其中每个部件的第一端和第二端固定在所述框架结构上。

13.如权利要求12所述的跑步机，其中所述踏板结构包括调节机构，其连接到所述弹性部件的至少一部分的所述第一端上，用于相对于所述第二端有效地移动所述第一端以便改变所述弹性部件的弧形半径。

14.如权利要求13所述的跑步机，其中所述调节机构包括锁定机构，用于选择性地保持所述弹性部件弧形的多个预定半径。

15.如权利要求13所述的跑步机，其中所述调节机构包括用于每个所述弹性部件的所述第一部分的枢轴部件，其连接到所述弹性部件的所述第一端上并枢转地连接到所述框架结构上。

16.如权利要求15所述的跑步机，其中所述调节机构包括调节杆，其具有可操作地连接到所述枢轴部件第二端上的第一端，以有效地旋转所述枢轴部件。

17.如权利要求16所述的跑步机，其中所述调节机构包括连杆部件，其可操作地连接在所述调节杆的所述第一端与所述枢轴部件的所述第二端之间。

18.如权利要求17所述的跑步机，其中所述弹性部件的第一部分包括两个所述弹性部件，并且其中所述调节机构包括枢转地连接到所述枢轴部件的所述第二端和所述连杆部件上的连接部件。

19.如权利要求18所述的跑步机，其中所述调节杆枢转地连接在所述框架结构上以便允许有限的水平旋转，以便所述调节杆的第二端的水平运动将导致所述连接部件水平地移动。

20.如权利要求19所述的跑步机，其中所述调节机构包括锁定机构，用于选择性地将所述调节杆的第二端保持在多个预定位置上。