CN1984697B - 用于模拟滑冰运动的练习装置 - Google Patents

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Abstract

用于模拟使用者的滑冰或滚轴溜冰运动的练习装置，包括一对包括踏板的雪橇或梭，踏板适于支撑站在其上的使用者的脚。梭可沿各引导组件移动，该引导组件由一个或多个钢轨组成，该钢轨从最接近的最前端延伸出来向外向后彼此弯曲离开。钢轨组件以大致镜像布置的方式提供并且从它们的各最前端向下弯曲至最下部最远端部。引导部件提供以帮助使梭定位和保持作沿每个引导组件的滑移运动，从而梭沿相关轨道的往复滑移运动用于引导使用者的脚作滑冰或滚轴溜冰运动。

Description

用于模拟滑冰运动的练习装置
相关申请
本申请是申请于2001年7月20日、名称为“模拟滑冰动作的练习装置”的美国专利申请号09/909020的延续，该申请根据35U.S.C.119(e)要求2000年10月4日申请的美国临时申请号60/237387的优先权。
技术领域
本发明涉及练习装置，更具体而言，涉及使用中用于模拟运动员的滑冰或滚轴溜冰动作的装置，从而使用者的腿同时横向和后向动作。
背景技术
模拟行走、跑步和爬楼梯的练习装置是公知的。跑步和行走练习装置通常包括使用者在其上行走和跑动的倾斜移动带或踏车。爬楼梯或上台阶的装置通常包括一对使用者站在其上的铰接踏板，其中该踏板通过使用者转换她或他的重量来上下移动从而模拟爬楼梯动作。虽然传统的练习装置实现股二头肌的练习和动作，它们不太适合于提供对滑冰中所用的其它腿部肌肉的调节和练习，例如外展肌和内收肌、腓肠肌、比目鱼肌、股薄肌和/或缝匠肌。
在致力于提供更适合于练习滑冰中所用肌肉的练习装置期间，授予Miller等人的美国专利5718658描述了滑冰训练装置，它包括一对悬臂支撑臂，该臂适于支撑使用者双腿作横向运动。类似地，授予Chu的美国专利6234935描述了滑冰练习机，它适于通过使用一对构造为在弧形平面内移动的悬臂支撑来模拟滑冰运动。然而，Chu和Miller的练习装置存在的不利之处在于，在它们的操作中，使用者的脚将保持在通常向前的位置同时横向作水平弧线运动。可是在滚轴溜冰或滑真冰中，人通常完成溜冰跨步从而在每个跨步过程中每只脚的位置移动从而向外转动以提供增大的推力。
迄今为止，传统的滑冰练习装置此外遇到的不利之处在于，它们很难用于模仿溜冰运动中实现的前进动作。特别是，如现有技术所述的滑冰装置适于提供大致水平面中的横向运动，传统的滑冰练习装置没能解决滑冰者在实际前进动作中经历的腿脚位置变化。此外，传统的那种在使用者的腿向外移动时仅在水平面内移动的溜冰练习装置会导致对使用者的跟腱和/或腓骨腱产生应力。
此外传统的滑冰练习装置存在的不利之处在于它们的复杂结构使得制造困难，并且使用者支撑踏板的悬臂布置会倾向于过早磨损和破坏。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种练习装置，使用中允许对多种腿部肌肉的调节和练习，包括股二头肌、股薄肌、缝匠肌、腓肠肌、比目鱼肌中的一种或多种。
本发明的另一目的是提供用于模拟运动员在前进动作中的滑冰或滚轴溜冰运动的练习装置。
本发明的另一目的是提供一种练习装置，在使用中将横向和后向运动传递给使用者腿部，同时对跟腱和/或腓骨腱产生最小的应力。
本发明的另一目的是提供滑冰或滚轴溜冰的模拟装置，在使用中用于相反地引导使用者的脚作向下且向外或向后弯曲的运动，从而更好地模拟滑冰中实现的前向滑移动作。
本发明的另一目的是提供简化的练习装置，它可以容易且经济地制造，使用中为使用者提供类似于滑冰实现的动作的腿部动作。
本发明的另一个目的是提供坚固的练习装置，它适于支撑使用者的脚作真冰动作期间的运动。
本发明提供一种练习装置，用于模拟使用者的溜冰或滚轴冰刀运动。该装置包括一对踏板，用于在模拟滑冰运动时支撑使用者的脚站在其上。每个踏板可耦连于相应梭或作为其一部分提供，该相应梭可沿着或通过一个或多个相应的引导组件移动，这些组件用于沿向下和/或向后的曲线运动引导踏板和使用者的脚。
在一个实施例中，该引导组件包括轨道组件，它包括一个或多个具有彼此弯曲离开的导轨部分的轨道。每个导轨部分从各自最接近的最前端向外和向后延伸。更具体而言，每个轨道组件的弯曲导轨部分提供为大致镜像的布置方式并且从它们各自的最前端向下弯曲从而向下并向后倾斜到最下部的远端部。轨道组件的斜率沿它们的长度恒定，或者可选地，在最接近端部和最远端部之间斜度有所变化。
引导件或机构可提供用于帮助使梭沿每个引导组件定位和/或保持作滑移运动。更具体而言，引导件限制梭在往复滑移运动中沿着联合轨道组件的运动，从而引导使用者的脚作滑冰或滚轴溜冰运动。还可提供阻力机构以使得使用者改变梭沿导轨移动的阻力，例如提供增加的或减小的锻炼困难度。
在另一个实施例中，用于支撑和/或限制踏板作沿着各向下和/或向后弯曲路径的运动的引导组件包括一对悬臂支撑臂或摇臂。该摇臂耦连于或相应的个人或单个的共用枢轴。在一种可能的结构中，每个摇臂例如可由刚性的金属或合成物棒组成，该棒具有在大约0.5至1米之内选择的伸长长度。每个摇臂定位成使得每个摇臂的前端可从摇臂通常从枢轴向前伸出所在的前向最接近位置移动，并且可从那儿向后向外转动作受限的弧形运动。支撑相应踏板的梭耦连于每个相应摇臂的最前端。虽然并非必需，最优选的是人的踏板枢转固定于相应梭从而可当摇臂绕该枢轴或绕它们各自的枢轴转动时相对于摇臂的最前端枢转。朝向溜冰装置后部、更具体而言朝向装置使用中使用者站在踏板上所在位置后部的枢轴的位置使得踏板沿各向外向后远离彼此弯曲的预定运动路径往复移动。
为了实现装置使用中每个踏板的向下弯曲运动，在一种结构中，摇臂枢转安装在定向为使得每个摇臂在滑冰机从前到后方向内倾斜的方向。优选地，每个摇臂安装成使其在前向方向内向上倾斜，并且当摇臂的最前端移到最前方位置时倾斜角介于大约5°至40°，更优选的约10°至25°。在可选结构中，梭可安装于带螺旋形螺纹的座或柱上的每个摇臂。梭支柱的螺旋形螺纹用于螺纹接合形成在摇臂中或耦连于摇臂的互补螺纹插口。这种结构中，练习装置使用中摇臂的枢转运动产生支柱和插口的螺旋形螺纹相对捻旋运动。接着这种相对运动相对于它枢接的每个摇臂垂直升高或降低梭和踏板。此外，当另一个梭移动时，阻尼机构和/或连杆可提供用以产生每个梭朝向最前方位置的回复运动。
在另一个实施例中，该装置可包括引导组件以引导踏板向后向外和向下的弯曲运动，该踏板包括一对向外向后延伸的支撑臂。最优选的是，支撑臂从滑冰机的前方轴向中心位置向后向外延伸，其高度选择为地面之上大约0.4至1.4米。接着从每个支撑臂悬挂下来的摇臂组件用于枢转支撑相关的梭。摇臂组件被安装为使得枢转耦连于各支撑臂，从而从那里垂直延伸。用于支撑踏板的相关梭接下来安装于每个摇臂的下端。更优选地，该梭枢转固定于各远离相关支撑臂的摇臂的端部。在这种结构中，摇臂相对于支撑臂的枢转运动导致踏板沿各预定路径从升起前向位置开始向后向外到达下部最外端位置的向下弯曲运动，从而每个梭的路径以镜像布置的方式向下向后向外弯曲远离另一个。
在另一个实施例中，用于在向后和/或向下弯曲运动中安装和引导脚踏板和/或梭的引导组件例如可包括绕球铰部分轴颈支撑的刚性支柱。在一种简化的结构中，引导组件包括一对J形钢质框架部件，以镜像布置方式对称安装在机构的每一侧。每个J形框架部件上端通过球轴承悬挂，并且在其下端各安装一个梭。当耦连于每个J形部件下端的张紧线缆用于限制每个框架部件下端与由其支撑的梭作弧形运动。更优选地，张紧线缆最好在大致水平方向内延伸并且一端固定于J形框架部件的下端，并且在其另一端连接于朝向滑冰机后部中心部定位的后向枢转点，后者更优选的是在装置使用中大致位于使用者后部。
在替换的可能结构中，线缆可由第二刚性水平框架部件代替，该部件在与张紧线缆大致相同的水平方向内延伸。在这种结构中，水平框架部件在其每一端可由球铰安装。可以想见的是，这种结构使得支撑部件和梭的端部沿运动路径移动，该路径从最前面的升高位置延伸出来并且向下向后延伸到下部位置。
一方面，本发明涉及一种模拟使用者滑冰或滚轴溜冰的练习装置，所述装置包括，
一对梭，每个所述梭包括用于可移动地将站在其上的使用者的脚支撑在大致前向位置的框架，
一对引导组件，每个引导组件支撑各个所述梭沿预定路径往复运动，所述预定路径以大致镜像布置方式在远离另一个的方向内从升高的最接近上部位置向下和/或向后弯曲延伸到下部最远端位置，
并且从而所述梭沿所述预定路径的交替往复运动使其上的使用者的脚大致作滑冰或滚轴溜冰运动。
更优选地，在下部最远端位置，所述踏板重新定位在大致横向于所述预定路径的所述方向且相对于水平向大约成15°至30°角倾斜的方向内，以定位其上所述使用者的脚趾。
另一方面，本发明涉及一种滑冰练习装置，包括，
一对梭，每个用于可移动地支撑在其上的沿大致前向位置站立的使用者的脚，
引导组件，
所述引导组件支撑和限制每个所述梭沿相应预定路径运动，所述预定路径以大致镜像布置的方式定向并且每个都在远离另一个的方向内延伸，从一个大致接近的升高的最接近上端部连续地向下向后弯曲到下部最远端部，
从而所述梭沿所述相关预定路径的运动大致模拟使用者的脚在滑冰过程中的运动。
另一方面，本发明涉及一种滑冰或滚轴溜冰练习装置，
一对梭，每个所述梭包括用于可移动地支撑沿大致前向位置站立在其上的使用者的脚的框架，引导组件限制所述梭沿相应预定路径的往复运动，每个所述预定路径都在远离另一个的方向内延伸，从相应的前向最接近端部向后弯曲到相应最远端部，
从而所述梭沿所述相关预定路径的运动使使用者的脚作模拟滑冰或滚轴溜冰运动。
另一方面，本发明涉及用于模拟使用者的滑冰或滚轴溜冰运动的练习装置，所述装置包括，
一对梭，每个所述梭包括框架且用于支撑在其上沿大致前向位置中站立的所述使用者的脚，以及引导机构，
一对导轨组件，每个所述导轨组件以大致镜像布置的方式在远离另一个的方向内从升高的最接近上端向下向后弯曲延伸导下部最远端部，
每个所述引导机构引导所述相关梭沿所述轨道组件的相应一个在最接近端和最远端部之间运动，
从而所述梭沿所述相应轨道组件的交替往复运动使其上的使用者的脚大致作滑冰或滚轴溜冰运动。
另一方面，本发明涉及一种滑冰练习装置，包括
至少一对以大致镜像布置并且每个都从大致相邻的最接近上端部向下向后弯曲延伸到下部最远端部的导轨，
一对梭，每个都用于可移动地支撑其上使用者的脚，且包括框架和引导组件以使所述梭保持沿所述一对钢轨中相关的一个在最接近端部与最远端部之间滑移运动，并且
从而所述梭沿所述相应钢轨对的滑移运动大致模拟滑冰期间使用者的脚的运动。
另一方面，本发明涉及滑冰或滚轴溜冰练习装置，
一对梭，每个所述梭包括用于可移动地支撑使用者的脚的框架，以及引导机构，
一对导轨组件，每个所述导轨组件在远离另一个的方向内从相应的前向最接近端向后弯曲延伸到相应的下部最远端部，
每个所述引导机构引导所述相应梭沿所述轨道组件中的相关一个在最接近端与最远端部之间运动，
从而所述梭沿所述相应轨道组件的运动使得使用者的脚模拟滑冰或滚轴溜冰运动。
附图说明
现在参考所附附图进行下列详细描述，其中：
图1和2示意性描述了根据本发明优选实施例的练习装置；
图3和4显示了去除外壳且使用者在其上的图1中装置的透视侧视图；
图5示意性描述了用在图1的练习装置中的张紧机构和索轮布置；
图6显示了图5所示索轮布置的局部放大部件分解图；
图7显示了图3的梭和轨道组件的右侧的局部透视图；
图8显示了图7的梭和轨道组件的图解侧视图；
图9示意性描述了用于根据本发明第二实施例的图1中装置的梭和轨道组件的局部前视图；
图10描述了用于将梭固定于根据本发明另一实施例的轨道组件的引导机构的放大示意图；
图11显示了根据本发明另一实施例的练习装置的透视图；
图12描述了用于图11中练习装置的转矩变换器的示意性局部切除视图；
图13至15描述了用于图12的转矩变换器的单向离合器结构；
图16描述了显示出枢转臂向用在图11的装置中的一个摇臂的附接结构的放大示意图；
图17示意性显示了用于致动图11的装置中枢轴臂的曲柄机构158的侧视图；
图18显示了根据本发明另一实施例的练习装置的图解视图；
图19显示了图18的练习装置的图解侧视图；
图20示意性描述了用在图18的练习装置中的优选的梭和脚踏板座；
图21描述了使用图18的练习装置的脚踏板运动的几何路径；
图22a和22b示意性描述了用于提供图18的装置中的阻力的液压离合器机构；
图23描述了用于根据本发明其它实施例的装置的可选脚踏板/梭座结构；
图24描述了用于图23的装置的修改的梭组件；
图25描述了使用图23中装置时脚踏板运动的几何路径；
图26示意性描述了根据本发明其它实施例的练习装置；
图27描述了根据本发明另一实施例的练习装置；以及
图28描述了图26和27的装置中脚踏板运动的几何路径。
具体实施方式
图1描述了练习装置10，它包括一对可动踏板12a、12b，如将要描述的，该踏板用于为使用者8(见图2)提供模拟运动员滑冰或滚轴溜冰运动的锻炼。装置10被显示出为自立式部件并且包括基部14、把手组件16和微处理器控制和显示部件18。该微处理器控制和显示部件18允许使用者8从各种模拟溜冰或滚轴滑冰锻炼活动的所存练习程序中进行选择。控制显示器18安装在把手16的最高端，除了激活所选练习程序之外还包括一系列控制部件19，如将要描述的，提供信号以改变踏板12a、12b上的张力和/或选择预定的计算机化锻炼。
图1最佳显示了装置10，它大致关于中心垂直轴线A-A1对称并且该轴线沿装置10的前后向延伸。把手组件16包括一对固定的横向延伸的手柄17a、17b，后者固定于邻接控制面板18的垂直支柱。手柄17a、17b从装置10的中心轴线A-A1横向向外延伸。可以想见的是，手柄17a、17b的结构被选择为使得它们可由使用者8舒适地握持以有助于他或她在使用中站在图2所示前向位置中时在练习装置10上的平衡。在可选的实施例中，一对可动把手(未示出)可被替换用于为使用者8提供上身锻炼。
基部14具有被选为为装置10提供充分稳定性的尺寸，作为健身房或健身俱乐部练习惯例的一部分，在使用装置10的过程中将使用者8支撑在其上并使其处于前向位置中。虽然图1和2描述了装置10带有适当的覆盖外壳20，它为装置10提供更为美观的外表，图3和4最佳显示了去除外壳以增加清楚度的装置10。管状金属支架21、电动发电机22和两根导轨24a、24b容纳在外壳20内部并且形成基部14的一部分。
图3、4、7和8最佳显示了导轨24a、24b，其每一个都包括一对平行间隔的管状钢轨26、26′。钢轨26、26′被折弯从而每个导轨24a、24b从各相邻最接近端25a、25b向外和向后朝向最远端27a、27b弯曲。每一对钢轨26、26′由钢制内部垂直支柱28连结并支撑在每个导轨24a、24b的最接近内端25a、25b，并由钢制外部垂直支柱30连接并支撑在其最远端27a、27b。支柱28的高度最好选择为大于垂直支柱30的高度，从而导轨24a、24b每个都从最接近端25a、25b向着最远端27a、27b向下倾斜。最优选地，导轨24a、24b具有相同的对称结构并且从装置10的中心轴线A-A1(见图1)延伸，从那里向外弯曲并向后向下在相反的方向内延伸到各自的最远端27a、27b。如图8最佳显示，虽然并非必需，最优选的是轨道24a、24b的向下弯曲度在离开轴线A-A1的方向内逐渐减小。
踏板12a、12b形成为平坦金属板，尺寸适于分别支撑使用者8的左右脚。踏板12a、12b最佳显示在图4和7中，它们耦连于相应的梭32a、32b，并且每个都可沿相应导轨24a、24b移动从而为使用者8提供理想运动。踏板12a、12b安装为得以向上延伸穿过形成在外壳20中的相应槽缝34a、34b(见图1)。可以想见的是，槽缝34a、34b具有对应于轨道24a、24b的曲率，从而允许梭32a、32b沿每个相应轨道24a、24b作大致顺畅的运动。虽然并非必需，皮带(未示出)可选地提供用于帮助将使用者8的脚保持在踏板12a、12b上的理想位置中。
图7和8最佳显示了梭32a的结构，梭32b具有相同的结构。梭32包括跨越形成每根轨道24a、24b的各对钢轨26、26′的金属框架40。框架40包括一对分别指向接近轨道24a、24b的最远端27a、27b的最远端垂直踏板支柱件42，以及一对接近最接近轨道端25a、25b的最接近端垂直踏板支柱件44。如图8最佳显示的，部件42具有被选为大于部件44的垂直高度。更优选地，部件42的高度相对于部件44被选择为使得所支撑踏板12呈现这样的定向：其平面的上表面46(见图8)定位在当梭32沿相关轨道24移动到大致接近箭头50所示最接近端25的位置时相对于水平方向成大约0°到大约15°倾斜的方向内。此外，当梭32移动到接近每个相关导轨24的最远端27的箭头52所示位置时，踏板支柱件42的增加高度导致踏板12向前倾斜，从而其上表面46呈现在沿大致15°至50°之间、优选大约30°倾斜的方向内。
还可想见的是，当框架40沿其相关导轨24在箭头56的方向内向着最远端27移动时，踏板12a、12b的方向随着钢轨26、26′的曲率转动，当耦连于其的梭32a、32b接近最接近端25时在通常向前的方向内移动，并且当梭32移动到轨道最远端27时转向通常向外的方向。
图7和8最佳显示了每个梭32包括许多导轮，通常记为62。导轮62可转动地固定于框架40，用于沿相关导轨24的滚动运动。最优选地，梭32包括两对承载导轮62a、b和62c、d(见图7)，它们分别沿相关导轨26、26′的最上表面接合和滚动。一个和最少一对导轮62e、62f(见图8)定位在梭32的相应承载轮62a、62b之下。轮62e、62f位于接合导轨26下侧的位置，以防止梭32从那里翘起。类似地，成对的横向定位导轮62g、62h、62i、62j(见图7)接合各钢轨26、26′的内表面以防止梭32从轨道24发生横向运动并保持它在其上的正确定向。虽然并非必需，导轮62最优选地具有通常中凹的圆周表面64(见图8)，具有对应于每个管状钢轨26、26＇的圆周曲率的内曲率。
最优选地，每个梭32a、32b可相对于彼此克服回复线缆70(见图3)的张力独立移动。如图3至6最佳显示，张紧线缆70由耦连于与电动发电机22连接操作的张紧机构72的挠性钢制航空线缆组成。该张紧机构72最佳显示在图5中，包括可绕轮轴76旋转的飞轮74、提供与飞轮74的圆周外围部相接触的张紧带78、以及凸轮马达80。凸轮马达80由电动发电机22驱动并且响应于从控制器18接收到的信号而操作。通过控制器18，马达80被操作为选择性地增减张紧带78与飞轮74之间的摩擦接触，以产生装置阻力的相应增多或减小。
如图5和6最佳显示的，每根张紧线缆70一端固定于各梭框架40，绕滑轮82延伸并且缠绕相关圆柱线轴棘轮84a、84b的外围。线轴棘轮84每个都具有由径向延伸齿条88限定的贯通开口86。线轴棘轮84a、84b轴颈支撑用于在一个共同的方向内绕链传动轮轴90转动，该轮轴90-端固定于有齿链轮92上。如图6所示，单向转盘衬瓦94固定于链传动轮轴90，用于与每个线轴84的齿条88的选择性接合。转盘衬瓦94每个都具有一对径向正对的弹簧偏压凸轮96a、96b，每个都适于仅在轮轴90的前向运动中接合齿条88的齿以随它转动，同时允许棘轮线轴84在相反方向的回复运动中相对于其转动。传动链98绕有齿链轮92延伸并且传动链轮100耦连于飞轮轮轴96，从而轮轴90和链轮92的转动带动旋转飞轮74并提供能量给电动发电机22。
一对弹性体回复绳索或减震绳102显示在图5中，它们一端固定于装置框架21，另一端固定于相关线轴棘轮84的外围面。可以想见的是，弹性体绳索102的回弹用于将线轴棘轮84拉到一个完全回复的位置，从而回复线缆70充分缠绕棘轮84的外围面，导致耦连于它的梭32移动到邻接轴线A-A1的开始位置。
操作中，使用者8抓住手柄17a、17b站在装置10上，其脚向前并且以图2所示方向放在踏板12a、12b上。然后控制器18由使用者8激活以选择里面存储的预编锻炼程序，从而控制器18将提供一组程序信号到马达80，以调节由张紧带78施加于飞轮74的压力。
为了开始练习锻炼，使用者8用右脚110(见图2)向外并向后推动右踏板12a以开始溜冰运动。当使用者的脚110从轴线A-A1移动离开，梭32a沿轨道24a移向其最远端27a。当踏板12a从邻近轴线A-A1的开始位置离开时，其顶面46开始沿其横向宽度W(见图5)在钢轨27的方向内向前倾斜，当它移向轨道24a的最远端27a时绕水平轴线枢转。此外，当每个梭32a、32b沿各轨道24a、24b移动时，踏板12a、12b随着钢轨26、26＇的曲率旋转。其结果是，使用者的腿被转动从而使得使用者的脚趾定向为向外处于通常横向于轨道24a、24b长度和梭32a、32b运动路径的位置，同时每条腿向后延伸。虽然并非必需，更优选的是，当使用者的腿被转动和延伸时，踏板12a、12b重定位，它们的纵向长度L(见图5)定位为通常横向于梭的运动路径。更优选地，当每个踏板12a、12b向后移向最远端27a、27b时，踏板12a、12b的顶面沿它的纵向长度向下倾斜到一个点，这时使用者脚和脚趾处于相对于水平方向高达45°的向下角度，最好是15°至30°，更优选大约25°。因此使用者脚的转动和倾斜使得腿向后和向下延伸，而不会将显著的旋转作用力施加在使用者的脚踝上。继而，这更加接近地模拟了在前向滑冰运动中的推力。
当梭32a向着轨道24a的最远端27a移动时，张紧线缆70从线轴84松开并且对线轴棘轮84施加旋转作用力。除了伸展和使回复绳索102缠绕线轴棘轮84之外，线轴棘轮84的运动导致齿条88与凸轮69在转盘衬瓦94外围面上的接合。凸轮96与齿条88之间的接合导致衬瓦94与轮轴90随着线轴84转动，产生链轮92、传动链94和飞轮传动链轮100中克服张紧带78摩擦的相应转动。传动链94的转动使得飞轮74绕轮轴76转动，为控制电动发电机22提供额外的能量。
随着踏板26a向轨道24a最远端27a的运动，使用者8将他的重量转换到左脚112(图3)，以使踏板12b沿轨道24b移向最远端27b。可以想见的是，踏板12b以与踏板12a对称的方式沿轨道24移动。
此外，当使用者8将他的重量转换到踏板12b上时，耦连于梭32a的回复线缆70通过绳索102的回弹性而绕在于此相关的线轴棘轮84上。线缆70绕线轴84的缠绕在回复运动中将梭32a沿轨道24a拉向邻接轴线A-A1和最接近端25a的开始位置。正如指出的，随着弹性体绳索102的回复运动和线缆70绕线轴棘轮84的重绕，棘轮84相对于转盘衬瓦94转动而无凸轮96与齿条88的接合。以这种方式，轮轴90和传动链轮100仅在一个旋转方向内通过耦连于回复线缆70的线轴棘轮84的相继接合而被驱动，该回复线缆70固定于两个梭32a、32b中的每一个。
滑冰动作因此得以由装置10模拟，使用者相继在踏板12a、12b之间转换他或她的重量。除了更接近地模拟真实溜冰动作之外，当使用者在踏板12a、12b之间转换其重量时，沿导轨24a、24b移动的踏板12a、12b的转动运动优化了使用者12的腿部肌群的练习。
可选地，装置10可具有机械化升降器(未示出)，它可选择性地被激活以升高或降低轨道24a、24b位于轴线A-A1处的最接近端25a、25b；相对于它们的最远端提供更多变化的锻炼形式。类似地，控制显示器18可用于改变梭32a、32b沿轨道24a、24b的最大运动长度，以模拟不同步长和/或当梭32a、32b移动时为线缆70提供可变或恒定的张力。
图9显示了根据本发明第二实施例的可选的可能雪橇和踏板结构，其中相似的附图标记用于识别相似的部件。在图9中，踏板12a、12b以悬臂布置方式安装于各梭32a、32b。特别是，踏板12a、12b定位成使得在最远端梭支柱42上朝着彼此向内延伸。应当相信的是，图9的踏板与梭结构有利之处在于它允许踏板12a、12b完全回复到大致与轴线A-A1对齐的位置。这种结构将有利地模拟最接近真实的溜冰运动，其中在前向溜冰运动中，使用者的脚直接在人的质心上定向。
虽然优选方案描述了踏板12a、12b安装于沿一对管状导轨26、26＇移动的带轮梭32或触轮台车，本发明不局限于此并且其它用于引导踏板在向外向后和/或向下弯曲运动的组件也可采用。类似地，虽然详细的说明描述了用于将每个梭32a、32b保持在其相关轨道组件24a、24b上的引导机构包括一系列间隔开的导轮62，无限制地，其它包括采用燕尾滑动轴承、滚柱轴承等等的引导组件也可采用而不脱离本发明的精神和范围。其它梭布置和引导结构也是可能的并且现在将进行表现。参考图10，它描述了一种可能的可选梭引导组件。图10中，两对滑动衬瓦120、122提供在图3所示偏置轮结构的位置。滑动衬瓦120、122适于接合单个的管状钢轨124作沿后者的纵向滑动。衬瓦120、122通过一系列螺栓130固定于彼此并且还分别具有弯曲的滑动表面134、136，这些表面具有与钢轨124的曲率半径互补的轮廓。
虽然图3描述了用线缆70提供梭32的独立回复运动，本发明不局限于此。链条或带可代替用作线缆70，同时对滑轮布置作调整。在更为经济的构造中，梭36可彼此连接作相关运动，或者可选地，用来提供回复运动的线缆整个被省略。
虽然本发明的优选实施例公开了包括飞轮74和可调张紧带78的张紧机构，可以想见的是其它张紧装置可采用，包括但不局限于，重量或压力堆、风扇阻尼机构和电磁阻尼机构。
虽然本发明的详细说明描述了构造为当梭32沿轨道24向后移动时向前倾斜的梭框架40，本发明不局限于此。梭32可包括一个平台，后者在梭32移动时相对于水平方向保持为相对固定的角度。可选的梭框架结构也可采用。
相似地，虽然弹性体减震绳或橡皮筋102被描述用于梭32和踏板12到初始开始位置的回复运动，减震绳102可完全省略并且梭32通过使用者8的单独施加产生回复运动。可选地，其它无限制地包括回弹性可伸展弹簧的回复机构也可采用。
虽然各图描述了练习装置10，其中梭32a、32b沿各轨道组件24a、24b移动，每根轨道包括一对平行的弯曲钢轨26、26＇，该轨道组件24每个可或由单根钢轨或由三个或更多钢轨组成，这些钢轨构造为以理想的弧度运动引导与其相关的梭32。虽然详细的说明描述和解释了轨道24a、24b向后朝着它们的各最远端27a、27b向下弯曲，其它轨道结构也是可能的。例如，轨道24a、24b或可形成为大致平面的，或该轨道24a、24b可向后朝向最远端27a、27b以恒定角度倾斜。
虽然本发明的优选实施例描述了踏板12a、12b可沿一组管状钢轨26、26＇移动，本发明不受其限制。可以想见的是，其它未结合有管状框架21和/或导轨24a、24b的结构发明者也是可以想象到的，现在将予以呈现。通过非限制性例子，图11显示了可选的可能装置10，它适于模拟滑冰运动并且其中相似的附图标记用于识别类似的部件。在图11的练习装置10中，一对脚踏板12a、12b用于将其上的使用者的脚支撑在前向位置中。如图1所示的装置10，图11的装置10关于其中心轴线A-A1对称。
使用中，装置10用于沿各预定路径支撑地移动使用者的每只脚，该路径很大程度上关于轴线A-A1镜像布置，从各升高的最接近上部位置向下弯曲延伸并且向后向下延伸到最远端下部移动位置。装置10包括适于放在地板上的下部框架148。框架148包括轴向前向定位的垂直支柱149，它延伸到底板上大约1米的高度。一对支撑臂152a、152b耦连于垂直支柱149的上端。支撑臂152a、152b大致水平地镜像布置并且在相对于中轴线平面A-A1向后和向外成角度的方向内延伸。如图11最佳显示的，摇臂组件150a、150b从每个支撑臂152a、152b的端部分别枢转悬挂下来。如将要描述的，摇臂组件150a、150b用于安装各梭32a、32b，每个梭继而枢转支撑各踏板12a、12b。
摇臂组件150a、150b用于引导踏板12a、12b沿各预定路径作运动，该路径向下弯曲并且相对于装置10的中心中轴线A-A1向后向外延伸而无轨道。
如图11所示，脚踏板12a、12b枢转安装，用于相对于每个梭32a、32b运动。连接于曲柄机构158(图17最佳显示)的枢转臂156a、156b用于在相应摇臂组件150a、150b上施加枢转运动。特别是，如图11和17最佳显示，每个摇臂组件150a、150b由一对平行间隔的枢转杆件154a、154＇a和154b、154＇b组成，这些杆件用于在支撑臂152a、152b的向外后向内枢转。摇臂组件150a、150b的往复枢转运动产生梭32a、32b和踏板12a、12b沿各预定路径的运动，该路径位于当梭32a、32b移近中轴线A-A1时的前向升高的最接近位置与当梭32a、32b从此处向后移动时向下弯曲到达的后向下部最远端位置之间。
枢转臂156a、156b用于将曲柄机构158连接于各摇臂154a、154b以提供梭32a、32b的往返回复运动。此外，踏板12a、12b相对于梭32a、32b的枢转运动允许使用者的脚在每个踏板12a、12b向后和向下移动时扭转和向外指向，以帮助当他或她的腿延伸时使得使用者的脚保持在更自然的神经位置。
图16显示了枢转臂156连接于每个摇臂154的局部简图。更优选地，枢转臂156用于在大量垂直间隔位置耦连于每个摇臂154，从而允许在往复运动中调节梭32a、32b的枢转运动路径的全长。图16最佳显示了旋转臂156的一端，后者通过杆端轴承190枢转固定到滑动套筒188。该套筒188可沿摇臂154长度的一部分在箭头200的方向内滑动，例如滑向表示枢转臂156＇的曲线所示的位置。摇臂154还包括许多间隔调节孔192。耦连于套筒188的定位销194通过螺旋弹簧196可回弹地偏压为与选定的调节孔192接合，以将枢转臂156耦连于预定位置。可以想见的是，通过相对于摇臂154升高或降低套筒188，脚踏板12a、12b的向下弯曲运动的程度可调节为更适合于使用者的技巧。
图17显示了曲柄机构158，它包括受传动链或带172的驱动而作转动的曲柄臂170。传动带172继而通过适当的转矩变换器174进行驱动，后者如图12所示结合有定子180和单向离合器182，以保持曲柄臂170的单向转动。用于转矩变换器174的单向运动的可能的适当单向离合器182被显示在图13至15中，它可能包括辊子型单向离合器(图13所示)、超越离合器(图14所示)、或图15的液压型离合器182。图15的单向离合器包括适于保持适当的离合器流体186的分段腔184。从而，该腔体184的分段壁防止或限制流体186在转矩变换器174中的转动运动。曲柄臂170用球轴承202a、202b提供在每一端。每个球轴承202a、202b用于将各枢转臂156a、156b的端部枢转固定与该曲柄臂170的上下端。带172用于将单向转动运动从转矩变换器174转换到曲柄臂170上以影响其转动。重量206还可提供用作惰性装置以保持动量。
图18显示了用于模拟滑冰运动的装置10的可选可能结构，其中类似的附图标记用于识别类似的部件。在图10的装置中，一对硬钢质摇臂210a用于引导使用者的脚作向下和向后的弯曲运动。每个摇臂210a、210b安装于枢轴212。可选地，枢轴212沿装置10的中轴线A-A1朝向后部位置定位，从而枢转轴线AP-AP在使用装置10时位于使用者后面。梭32a、32b朝着分别朝着每个摇臂210a、210b的最前端固定。如前述实施例，每个梭32a、32b支撑相应的踏板12a、12b，踏板用于将使用者的脚支撑在装置10的大致前向位置中。图18还显示了挠性线缆70，后者用于在往返回复运动中将摇臂210a、210b的前端部耦连于彼此。
图18还显示了包括转矩变换器222的装置。在简化的结构中，转矩变换器222可包括液压转矩变换器，它包括适当的流体，如图22a和22b最佳显示的，流体被选择以在踏板12a、12b往复移动时提供阻力。然而，包括参考图11所示实施例描述的类型在内的其它类型的转矩变换器222也可采用。
图20显示了用于图18的装置的左摇臂210b的优选梭座，右摇臂210a相同。具体而言，踏板12b最优选地可相对于摇臂210b转动，以使得当每个踏板12b枢转远离轴线A-A1时，使用者的脚和踝复位至自然位置。在一种简化结构中，梭32包括聚氨酯垫片224，它允许摇臂210b枢接于踏板12b的角度偏转。在图20中，聚氨酯垫片224被选择用于不但允许踏板12b在踏板的横向运动方向内倾斜，该方向当踏板向外向后移动时相对于水平向成大约15°至50°角，并且允许踏板相对于踏板长度L(见图19)的角度偏转，从而踏板12b在其纵向长度的方向向下向外倾斜并且通常横向于梭运动路径，成大到45°的角度，优选15°至30°，更优选大约25°。踏板12b的向下倾斜有利地帮助当使用者的腿伸长时将使用者的脚趾沿大致向下的方向指向。
如图19最佳显示，在简化的结构中，枢轴212定向在向下倾斜的位置中。其结果是，当移动到前向位置从而梭32a、32b移近中轴线A-A1时，摇臂210a、210b在向前方向内向上倾斜成最好在5°至35°之间选择的角度，更优选大约30°的角度。如图21所示，摇臂210a、210b的前向倾斜允许脚踏板12a、12b的运动沿各预定的后向弯曲路径220a、220b移动，该路径从前向位置向下向后倾斜到后向位置。最优选地，每个摇臂具有在大约0.5至1.5米之间选择的长度，其结果时预定路径220a、220b具有介于大约0.75至3米之间的弧长。可以想见的是，对于图19的装置，该装置提供踏板12a、12b向外向后的弯曲运动。通过将使用者重量从踏板12a转换到12b，使用者的脚在往复运动中沿各条通常以镜像布置从升高的最接近上部位置远离彼此延伸的预定路径被引导，从而以恒定角度向下向后倾斜至下部最远端位置。
虽然图18描述了结合有单个枢轴212的装置10，可以想见的是在其它优选结构中，每个摇臂210a、210b可安装于分离的枢轴，每个通常都相对于轴线A-A1间隔开，用于向下和向后弯曲运动。
图23显示了用于图18的装置中的摇臂210b(摇臂210a相同)和梭32b的可选的可能结构。在图23中，梭32b具有螺旋形螺纹轴230。螺旋形螺纹轴230螺纹接合于形成在摇臂210b最前端的互补内螺纹插口232。螺旋形螺纹可具有沿其轴向的恒定螺距或间隔，但更优选地靠近轴230上端包括更宽的螺距。可以想见的是，当摇臂绕枢轴212移动时，使用者的脚在踏板12b上的防止导致踏板12b和轴230相对于插口232和每个摇臂210b的端部的转动运动。因此轴230和插口232的螺纹接合导致踏板沿箭头240a、240b的方向相对于摇臂210a、210b垂直移动，当每个摇臂210a、210b从虚线所示位置相对于轴线A-A1向后枢转时，根据摇臂210的位置以不同的速度移动以实现使用者的脚的同时向下和向后弯曲运动。
图24显示了用于图23所示结构的修改的螺纹座。在另一种可能的结构中，皮带传动242可用于接合有齿链轮244以当每个摇臂210枢转时提供螺纹轴230在箭头240方向内放大的垂直运动。皮带传动242可选地螺纹接合于提供于枢轴212上的相应齿面。
图25示意性描述了踏板12a、12b沿各弧形路径(箭头252a、252b所示)相对于装置10的中轴线平面A-A1的运动几何形状。如图所示，图23的摇臂210和梭32结构适于影响镜像布置的踏板12a、12b沿各预定路径252a、252b往复的运动，路径从位于最前向并且最接近彼此的各上升位置连续向后和向下沿箭头250a、250b的方向连续弯曲到达下部的后向的外部位置。
如图20所示的结构，当每个踏板12a、12b向下向后移动时，踏板12a、12b沿其纵向横向于踏板运动的路径倾斜，以使得使用者的脚趾向外指向，更优选地还向下指向。更优选地，踏板12a、12b适于同时横向向前倾斜同时向外转动，例如通过包括聚氨酯套筒24(见图20)以帮助将使用者的脚保持在更自然的位置中，使脚踝扭伤最小化。
图26和27描述了本发明又一实施例，其中相似的附图标记用于识别相似的部件。图26和27中的每一个单独显示了用于支撑使用者左脚的支撑部件300。支撑部件300用于装置框架(未示出)，当使用者站在练习装置上的前向位置中时支撑左脚。可以想见的是，相同的支撑结构用于支撑使用者的右脚，并且其中左右支撑部件300关于练习装置的中心中轴线对称地安装定位。
图26描述了包括大致J形的钢管302的支撑部件300。管302的上端借助于球轴承304安装于装置框架(未示出)从而绕其作大约360度的枢转运动。脚踏板12b固定于J形管302的下端。张紧线缆310在其一端耦连于管302的端部，并且在另一端耦连于锚杆312。可选地，可动凸轮314可用于允许调节管302的底端的枢轴长度。凸轮314可沿箭头350的方向在选定数量的位置内径向移动。如所呈现的，通过移动该凸轮314，有可能改变曲率半径，J形管302的下端路径沿该曲率半径移动。
图28示意性显示了带有图26的管302的踏板12b的运动几何形状。如图28最佳显示的，结合有图26所示支撑部件300的溜冰装置10允许使用者站在踏板(示为12b)上，使得踏板12b沿径向向外和向下的路径从前向位置移向下方的后向位置。虽未示出但可以想见的是，例如弹簧或线缆的适当回复部件可用于耦连J形部件300的下端，该部件300以镜像布置安装以提供一对踏板12沿各预定路径的往复运动。
图27显示了图26所示支撑框架部件300的替换可能形式，其中类似的附图标记用于识别类似的部件。代替张紧线缆310，图27的结构接合了第二个刚性水平金属或合成物棒330。棒330第一端通过球铰334耦连于垂直框架部件332，并且第二端耦连于另一球铰336。如图26所示实施例，支撑部件300用于将人脚的踏板(虚线所示脚踏板12b)沿图28所示的预定路径从升高的最接近上部位置大致连续地向下向后弯曲引导至下部的最远端移动位置。如图20所示的实施例，踏板12b例如可安装于引导组件以得到沿聚氨酯塑料或其它橡胶型垫片224的枢转运动，以当每个踏板12向下向后移动时提供角度偏转和/或倾斜。
虽然详细的说明描述和解释了优选的装置结构，本发明不仅限于此。许多变化和修改现在对本领域技术人员而言是很明显的。对本发明的限定必需参考所附权利要求。

Claims (18)

1.用于模拟使用者滑冰或滚轴溜冰运动的滑冰练习装置(10)，所述装置包括，
一对梭(32a、32b)，每个所述梭(32a、32b)用于支撑在其上沿前向位置站立的所述使用者的脚，
一对引导组件，每个引导组件将所述梭(32a、32b)中相关的一个支撑和限制为沿相应的相关预定路径作悬臂往复运动，
从而所述梭沿所述相关预定路径的交替往复运动移动其上的使用者的脚，来模拟滑冰或滚轴溜冰运动，其特征在于
所述梭(32a、32b)能够通过所述引导组件沿限定滑冰或滚轴溜冰运动的所述相关预定路径运动，所述相关预定路径在远离镜像布置的另一个路径的方向从升高的最接近上部位置向下和向后弯曲到下部最远端位置，并且
所述引导组件包括一对悬臂摇臂(210a、210b)，其中所述摇臂耦连于各自的具有枢转轴线的特定枢轴，或者耦连于单个的具有枢转轴线的共用枢轴(212)，其中所述枢轴沿装置(10)的中轴线朝向所述装置(10)的后部位置定位，从而所述枢转轴线在使用装置(10)时位于使用者后面，并且
所述梭(32a、32b)朝向每个摇臂(210a、210b)的最前端固定。
2.如权利要求1所述的练习装置，其中支撑相关踏板(12a、12b)的梭(32a、32b)耦连于每个相应的摇臂(210a、210b)的最前端。
3.如前述权利要求中任一项所述的练习装置，其特征在于，所述踏板(12a、12b)枢转固定于相关梭(32a、32b)，从而当所述摇臂(210a、210b)绕所述枢轴(212)或绕它们各自的枢轴转动时，所述踏板(12a、12b)能够相对于所述摇臂(210a、210b)的最前端枢转。
4.如权利要求1或2中的任一项所述的练习装置，其特征在于，所述枢轴(212)在向后倾斜的位置被定向，从而当所述摇臂的最前端移到最前方位置时，所述摇臂以介于5°至40°之间的角度(α)在向前的方向上向上倾斜。
5.如权利要求4所述的练习装置，其特征在于，当所述摇臂的最前端移到最前方位置时，所述摇臂以介于10°至25°之间的角度(α)在向前的方向上向上倾斜。
6.如权利要求1或2所述的练习装置，其特征在于，所述梭(32a、32b)安装于带螺旋形螺纹的座或柱上的每个摇臂(210a、210b)。
7.如权利要求6所述的练习装置，其特征在于，所述梭柱的所述螺旋形螺纹用于螺纹接合形成在所述摇臂(210a、210b)中或耦连于所述摇臂(210a、210b)的互补螺纹插口。
8.如权利要求1或2所述的练习装置，其中，所述枢轴(212)被布置成：从使用者的观察方向观察时，该枢轴(212)布置在使用者的后面。
9.如权利要求1或2所述的练习装置，其特征在于，所述练习装置还包括回复装置(70)，所述回复装置(70)用于将所述梭偏压到设置于最接近上部位置的初始开始位置。
10.如权利要求9所述的练习装置，其中所述回复装置(70)选自挠性线缆、回弹性可伸展弹簧以及回弹性可伸展减震绳中的任一种。
11.如权利要求1或2所述的练习装置，还包括张紧机构，该张紧机构可选择性地进行操作，以允许所述使用者改变所述梭(32a、32b)在沿所述预定路径的至少一个方向内的运动的阻力。
12.如权利要求1或2所述的练习装置，还包括一对踏板(12a、12b)，每个所述踏板包括平面盘，该盘安装于相应的梭框架，并且所述盘的尺寸被设定为适于支撑站在其上的所述使用者的脚，在所述下部最远端位置，所述踏板的梭定位处于沿所述预定路径的方向相对于水平向倾斜15°至50°角的方向，且其上的所述使用者的脚沿外侧向定向。
13.如权利要求12所述的练习装置，其特征在于，在所述上部位置中，所述盘呈现出相对于水平方向倾斜0°和±15°之间的角度的定向。
14.如权利要求12所述的练习装置，其中在所述下部最远端位置，所述踏板(12a、12b)被定位成处于横向于所述预定路径的所述方向，成相对于水平向介于15°至30°之间的角度，以将其上的所述使用者的脚趾定位成向下延伸的方向。
15.如权利要求13所述的练习装置，其特征在于，在所述下部最远端位置，所述踏板(12a、12b)被定位成处于横向于所述预定路径的所述方向，成相对于水平向介于15°至30°之间的角度，以将其上的所述使用者的脚趾定位成向下延伸的方向。
16.如权利要求1或2所述的练习装置，其中每个所述梭还包括平面的踏板表面，在下部最远端位置，所述梭的踏板表面定位在沿所述装置的前向倾斜且相对于水平向倾斜介于15°至50°角的方向内。
17.如权利要求16所述的练习装置，其中在所述上部位置中，所述梭的踏板表面定位在相对于水平向成介于0°至±15°角倾斜的方向内。
18.如权利要求17所述的练习装置，其中在所述下部最远端位置，所述梭的踏板表面定位在横向于所述预定路径的所述方向以相对于水平向成介于15°至30°角倾斜的方向内。
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