CN1997429A - 可变步幅的健身设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可变步幅的健身设备，其在使用过程中具有可变大小的封闭的弯曲跨步轨迹。在本文中所述的和所介绍的健身设备采用了不同构造的连杆组件、凸轮件和其它构件，它们与机架相连接以允许使用者在健身过程中动态地改变其步幅轨迹。符合本发明一些方面的健身设备提供了这样的步行轨迹，其适于改变步幅长度，而不是强迫使用者遵循固定大小的轨迹。使用者的尽力水平可具有影响设备所提供的步幅长度的若干分量，例如腿力量、躯干力量和(在具有臂支撑或健身构件的实施例中)臂力量。健身设备的其它实施例包括锁定装置，其选择性地消除了健身设备的可变步幅特征，并且允许使用者以跨步运动来健身。

Description

可变步幅的健身设备

相关专利的交叉引用

本申请是专利合作条约的专利申请，要求享有以下专利的优先权：2004年3月22日提交的美国临时申请No.60/555,434；2004年6月22日提交的美国临时申请No.60/582,145；2004年6月22日提交的美国临时申请No.60/582,232，2004年6月22日提交的美国非临时申请No.10/875,049，以及2005年3月21日提交的美国非临时专利申请名为“可变步幅健身设备”，并进一步通过代理人档案号33270/US/3和快递标签号EV447217575US由美国专利和商标办公室鉴别，这些申请均通过引用而结合于本文中。

2004年6月22日提交的美国专利申请No.10/875,049要求享有2003年6月23日提交的美国专利申请No.60/480,668的利益，以及2004年3月22日提交的美国临时申请No.60/555,434，这些申请均通过引用而结合于本文中。

通过引用的结合

2004年2月26日提交的美国专利申请No.10/789,182；2001年3月30日提交的美国专利申请No.09/823,362，即现在的美国专利No.6,689,019；以及2003年2月28日提交的美国临时申请No.60/451,102均通过引用而结合于本文中。

发明背景

a.发明领域

本发明涉及健身设备，更具体地说，涉及一种静止的跨步健身设备，其采用了具有不同形状和大小的构件的各种连杆组件构造，以提供可由使用者在健身时动态地改变的步行轨迹。

b.背景技术

目前有多种健身设备允许使用者通过模拟跨步运动来健身。这些健身设备的其中一些包括一对脚接合连杆，其中各脚连杆的第一端受支撑以用于围绕枢轴点旋转运动，并且各脚连杆的第二端沿着往复的行进轨迹而被引导。两个脚连杆的连接构造可允许使用者的脚沿着大致椭圆形的行进轨迹行进。然而，作为结果的脚行进轨迹是由设备结构构造所限定的预定的或固定的轨迹，并且只可通过人工改变该器械的物理参数来变化。因此，这些健身设备就通过固定脚连杆的第一端和第二端所行进的轨迹来限制使用者的脚的运动范围。

发明内容

本发明一些方面涉及在使用过程中提供可变大小的步行轨迹的健身设备。更具体地说，健身设备包括使用者在其上面放脚的一对脚踏板，并且其中各脚踏板与相应的连杆组件可操作地相连接。脚踏板行进经过封闭的弯曲行进轨迹，其至少部分地作为使用者在健身期间所施加的力的函数而变化。

在本发明的一方面中，健身设备包括：机架，与机架枢轴式地相连接的至少一个摆杆，与机架枢轴式地相连接并构造成围绕曲柄轴线旋转的至少一个曲柄臂，与至少一个摆杆枢轴式地相连接的至少一个脚连杆，与至少一个曲柄臂枢轴式地相连接并与机架可操作地相连接的至少一个导向连杆，以及与至少一个脚连杆和至少一个导向连杆枢轴式地相连接的至少一个可变步幅连杆以允许在至少一个脚连杆和至少一个曲柄臂之间的相对运动。

在本发明的另一形式中，健身设备包括：机架，与机架枢轴式地藕联的第一部件和第二部件，与机架相互地藕联的第一臂，与机架相互地藕联的第二臂，与第一臂枢轴式地藕联并由机架移动支撑的第三部件，与第二臂枢轴式地藕联并由机架移动支撑的第四部件，与第一部件枢轴式地藕联的第五部件，与第二部件枢轴式地藕联的第六部件，与第三部件和第五部件枢轴式地藕联的第七部件，以及与第四部件和第六部件枢轴式地藕联的第八部件。

在本发明的又另一形式中，健身设备包括：机架，与机架枢轴式地相连接的至少一个摆杆，与机架枢轴式地相连接并且构造成围绕曲柄轴线旋转的至少一个曲柄臂，与至少一个摆杆枢轴式地相连接的至少一个脚连杆，与至少一个脚连杆枢轴式地相连接并与机架可操作地相连接的至少一个导向连杆，以及与至少一个导向连杆和至少一个曲柄臂枢轴式地相连接的至少一个可变步幅连杆以允许在至少一个脚连杆和至少一个曲柄臂之间的相对运动。

在本发明的更另一形式中，健身设备包括：界定前部分和后部分的机架，与机架的前部分枢轴式地相连接的至少一个摆杆，与机架枢轴式地相连接并且构造成围绕支撑在机架的后部分的曲柄轴线旋转的至少一个曲柄臂，与至少一个摆杆枢轴式地相连接的至少一个脚连杆，以及与至少一个脚连杆和至少一个曲柄臂枢轴式地相连接的至少一个可变步幅连杆以允许在至少一个脚连杆和至少一个曲柄臂之间的相对运动。

在本发明的更另一形式中，健身设备包括：机架，与机架枢轴式地相连接的第一摆杆和第二摆杆，与机架枢轴式地相连接并且构造成围绕曲柄轴线旋转的第一曲柄臂和第二曲柄臂，与第一摆杆和第一曲柄臂枢轴式地相连接的第一导向连杆，与第二摆杆和第二曲柄臂枢轴式地相连接的第二导向连杆，由第一导向连杆滚动支撑的第一脚连杆，以及由第二导向连杆滚动支撑的第二脚连杆。

在本发明的更另一形式中，健身设备包括：机架，具有与机架枢轴式地相连接并且构造成围绕前曲柄轴线旋转的第一前曲柄臂和第二前曲柄臂的前曲柄臂组件，具有与机架枢轴式地相连接并且构造成围绕后曲柄轴线旋转的第一后曲柄臂和第二后曲柄臂的后曲柄臂组件，由第一前曲柄臂和第一后曲柄臂滚动支撑的第一脚连杆，以及由第二前曲柄臂和第二后曲柄臂滚动支撑的第二脚连杆。

在本发明的更另一形式中，健身设备包括：机架，由机架移动支撑的第一连杆，由机架移动支撑的第二连杆，藕联第一连杆和第二连杆的第一索轮组件，由第一连杆滚动支撑的第一脚连杆，由第二连杆滚动支撑的第二脚连杆，以及藕联第一脚连杆和第二脚连杆的第二索轮组件。

从如附图所示并且如所附权利要求所限定的本发明实施例的以下更具体描述中，可以清楚本发明不同实施例的特征、应用和优点。

附图简介

图1A是可变步幅健身设备的第一实施例的右侧立体图。

图1B是可变步幅健身设备的第一实施例的左侧立体图。

图2是图1A-1B所述健身设备的正视图。

图3A是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约9点钟或向后的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。

图3B是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约12点钟或上部的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。

图3C是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约3点钟或向前的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。

图3D是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约6点钟或下部的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。

图4A是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约9点钟或向后的方位，并且右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向前位置。

图4B是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约12点钟或上部的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。

图4C是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约3点钟或向前的方位，并且右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向后位置。

图4D是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约6点钟或下部的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。

图5A是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约9点钟或向后的方位，并且右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向前位置。

图5B是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约12点钟或上部的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。

图5C是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约3点钟或向前的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。

图5D是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约6点钟或下部的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。

图6A是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约9点钟或向后的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。

图6B是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约12点钟或上部的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。

图6C是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约3点钟或向前的方位，并且右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向后位置。

图6D是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约6点钟或下部的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。

图7A是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约9点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向后位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的向前位置。

图7B是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约3点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向前位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的向后位置。

图7C是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约9点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向前位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的向前位置。

图7D是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约4点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向前位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的向前位置。

图7E是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约3点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向前位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的向前位置。

图7F是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约7点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的中间位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的中间位置。

图7G是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约4点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向前位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的中间向后位置。

图7H是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约4点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向后位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的中间向后位置。

图7I是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约2点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的中间位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的中间位置。

图7J是图1A-1B所述健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约10点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的中间向后位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的向后位置。

图8是包括第一备选互连组件的图1A-1B所述可变步幅健身设备的立体图。

图9是包括第二备选互连组件的图1A-1B所述可变步幅健身设备的立体图。

图10是可变步幅健身设备的第二实施例的立体图。

图1I是图11所述健身设备的正视图。

图12A和12B分别是图9所述健身设备的右侧视图和左侧视图，显示了右曲柄臂处于9点钟或向后位置，并且脚连杆处于扩展的步幅构造中。

图13A和13B分别是图9所述健身设备的右侧视图和左侧视图，显示了右曲柄臂从如图12A和12B所示位置过渡至12点钟或向上位置。

图14A和14B分别是图9所述健身设备的右侧视图和左侧视图，显示了右曲柄臂处于12点钟或向上位置。

图15是在图10的健身设备上图示的互连组件的详细视图。

图16是包括滚柱止挡组件的健身设备的立体图。

图17是图16的滚柱止挡组件的立体图，显示了右凸轮连杆与滚柱相接触。

图18是包括锁定装置的健身设备的立体图。

图19是图18的锁定装置的右侧视图。

图20A是可变步幅健身设备的第三实施例的右侧视图，显示了右曲柄臂处于向前位置，并且脚连杆处于扩展的步幅构造中。

图20B是可变步幅健身设备的第三实施例的右侧视图，显示了右曲柄臂处于向后位置，并且脚连杆处于扩展的步幅构造中。

图21A是可变步幅健身设备的第四实施例的右侧视图，显示了右曲柄臂处于向前位置。

图21B是可变步幅健身设备的第四实施例的右侧视图，显示了右曲柄臂处于向后位置。

图22A是采用了与滚柱导向连杆和脚连杆相连接的可变步幅连杆的可变步幅健身设备的第五实施例的左侧视图。

图22B是图22A所述健身设备的左侧视图，显示了左脚连杆处于向前位置并且右脚连杆处于向后位置。

图22C是采用了与可变步幅连杆相连接的弹簧的图22A所述健身设备的左侧视图。

图22D是与图22C所示的左可变步幅连杆相连接的弹簧的详细视图。

图23A是采用了与滚柱导向连杆和曲柄臂相连接的可变步幅连杆的可变步幅健身设备的第六实施例的左侧视图。

图23B是图23A所述健身设备的左侧视图，显示了左脚连杆处于向前位置并且右脚连杆处于向后位置。

图24A是采用了与脚连杆和曲柄臂相连接的可变步幅连杆的可变步幅健身设备的第七实施例的右侧视图。

图24B是图24A所述健身设备的右侧视图，其中左脚连杆处于向前位置并且脚连杆处于向后位置。

图25是采用了与滚柱导向连杆、曲柄臂和脚连杆相连接的可变步幅连杆的可变步幅健身设备的第八实施例的右侧视图。

图25A是图25所示的弹簧组件的详细视图。

图26A是采用了具有前凸轮面和后凸轮面的脚连杆的可变步幅健身设备的第九实施例的右侧视图。

图26B是图26A所述健身设备的右侧视图，显示了左脚连杆处于向前位置并且右脚连杆处于向后位置。

图26C是图26A所述健身设备的右侧视图，包括与脚连杆相连接的臂连接装置。

图26D是图26A所述健身设备的右侧视图，包括脚连杆延伸连杆。

图26E是图26A所述健身设备的右侧视图，包括脚连杆延伸连杆。

图27A是采用了具有带有前曲柄臂和后曲柄臂的前凸轮面和后凸轮面的脚连杆的可变步幅健身设备的第十实施例的立体图。

图27B是图27A所述健身设备的右侧视图。

图27C是采用了杠杆臂的图27A所述健身设备的右侧视图。

图28A是采用了带有滚柱的脚连杆的可变步幅健身设备的第十一实施例的立体图。

图28B是图28A所述健身设备的右侧视图。

图28C是图28A所述健身设备的立体图，显示了脚连杆处于中间步幅位置。

图28D是采用了与脚连杆藕联的杠杆臂的图28A所述健身设备的立体图。

本发明的详细描述

本发明的一些方面涉及可变步幅健身设备，其在使用过程中提供了可变大小的封闭的弯曲跨步轨迹。在本发明的一些实施例中，封闭的弯曲跨步轨迹类似于具有长轴和短轴的椭圆。在本文中介绍和描绘的健身设备利用不同构造的连杆组件、凸轮件和其它构件，它们与机架相连接以允许使用者在健身过程中动态地改变其步幅轨迹。参考提供了椭圆状轨迹的实施例，对椭圆的长轴和/或短轴进行了修改，根据使用者的步幅而被延长或缩短了。例如，如果使用者正在第一尽力水平下锻炼并将其尽力增加至第二水平，他的步幅会因尽力水平的增加而延长。符合本发明一些方面的健身设备提供了适于改变步幅长度的步行轨迹，而不是如某些现有技术的设备那样强迫使用者遵循固定大小的轨迹。使用者的尽力水平可具有影响设备所提供的步幅长度的若干分量，例如腿力量和频率、躯干力量和频率，以及(在带有臂支撑件或健身构件的实施例中)臂力量和频率。

在本文中就实施例的主要预期用途来描述了实施例。同样，从使用者面向健身设备前面的角度来描述了设备。例如，指定为″右″的构件从操作设备的使用者的角度来看处于设备右侧。另外，主要预期用途是用于向前蹬踏步幅，例如当人向前行走、攀登、慢跑或跑步时。然而，使用者可向后站立地操作设备，向后蹬踏，或者向后站立和蹬踏。本发明的一些方面不必限于使用者的方位或任何特定的使用者的步幅。

按照本发明的一些方面的健身设备100的第一实施例如图1A-2所示。健身设备100包括机架102，其具有连接于其上的左连杆组件104和右连杆组件106。左连杆组件104基本上为右连杆组件的镜像。机架包括基座部分108、叉组件110、前支柱112和后支柱114。叉组件、前支柱和后支柱的组合枢轴式地支撑连杆组件，以及支撑可变地支撑连杆组件的构件。

叉组件110、前支柱112和后支柱114限定了A形机架状的支撑结构116。更具体地说，叉组件110和后支柱114与基座部分108相连接。在设备的前面，叉组件110从基座部分108向上和向后延伸。前支柱112在与叉组件相对于基座部分相同的方向上从叉组件110向上延伸。在叉组件110之后，后支柱114从基座部分108向上和向前延伸，并与前支柱112的顶部区域相交。可以理解，除了在本文中所述的和所介绍的之外，不同的机架构造和方位也可用于本发明。

A形机架支撑组件116固定在右基座部件118和左基座部件120上。叉组件110包括支撑右曲柄悬吊支架124的右叉部件122，以及支撑左曲柄悬吊支架128的左叉部件126。右叉部件122和左叉部件126分别从右基座部件118和左基座部件120向上和向后延伸。右曲柄悬吊支架124为L形，并且具有从右叉部件向后延伸的水平部分130和从右叉部件向下延伸的垂直部分132，以便成大致直角地与水平部分相交。左曲柄悬吊支架128与左叉部件126相连接，并且大致为右曲柄悬吊部件124的镜像。前支柱112在右曲柄悬吊支架124的垂直部分132与右叉部件122的连接处和左曲柄悬吊支架128的垂直部分132与左叉部件126的连接处被连接到叉组件110上。右支撑部件134和左支撑部件136分别从右基座部件118和左基座部件120向上延伸，以便分别与右曲柄悬吊支架和左曲柄悬吊支架相连接。

仍然参见图1A-2，A形机架116可旋转地支撑滑轮138和飞轮140。更具体地说，滑轮138可旋转地支撑在分别从右曲柄悬吊支架124和左曲柄悬吊支架128向后延伸的支承支架142之间。滑轮包括曲柄轴144，其限定了曲柄轴线146。左曲柄臂148和右曲柄臂150与曲柄轴144相连接，以便沿着重复的圆形轨迹围绕曲柄轴线146旋转。另外，右曲柄臂和左曲柄臂构造成行进而相互之间形成180度的相位差。在曲柄轴的远端，右凸轮滚柱152和左凸轮滚柱154分别与右曲柄臂150和左曲柄臂148可旋转地相连接。如下更详细地描述，右凸轮滚柱和左凸轮滚柱可变地支撑连杆组件的前部分。

飞轮140可旋转地支撑在左叉部件126和右叉部件122之间。皮带156将滑轮138与飞轮140相藕联。同样，借助于滑轮，飞轮间接地藕联到右曲柄臂150和左曲柄臂148上，使得曲柄臂的旋转与飞轮藕联。飞轮提供了大的角动量，以便使连杆和曲柄臂的整个运动在使用过程中感觉平滑。例如，构造成具有足够重的周边重量的飞轮有助于即使在使用者未供给转动力时也能使曲柄臂平滑地转动，并且在曲柄臂运动通过6点钟和12点钟位置时促进连杆组件的平滑运动，此时使用者几乎未在曲柄上施加力。

如图1A-2所示，右连杆组件106包括右摆杆158、右凸轮连杆160、以及右脚连杆162，其与右曲柄臂150和机架102可操作地相连接以提供可变步幅轨迹。尽管以下描述主要涉及到右连杆组件的构件，然而可以理解，左连杆组件基本上为右连杆组件的镜像，并且同样包括与右连杆组件相同的构件，其与右连杆组件一样地相互之间以及与机架相关联地操作。例如，左连杆组件包括左摆杆164、左凸轮连杆166、以及左脚连杆168，其与左曲柄臂148和机架102可操作地相连接以提供可变步幅轨迹。右摆杆158在接近A形机架支撑件116的顶点处被枢轴式地支撑。更具体地说，前支柱112的顶部分限定了前支柱112和后支柱114的相交点之上的上枢轴170。右摆杆158(和左摆杆164)在上枢轴170处被枢轴式地支撑。在一个特定的实施方式中，摆杆限定了从上枢轴式连接部170向上延伸的手臂健身部分172。在未进行手臂健身时，摆臂更短，并且在接近其顶部分处被枢轴式地支撑。

右摆杆158的下部分174在右下枢轴178处与右脚连杆162的向前部分176枢轴式地相连接。图1A所示的摆杆158限定了向前延伸的底部部分180，其相对于顶部分182有角度地定向。尽管图1A和1B所示的右摆杆和左摆杆显示为弯曲的(以便在直端部分之间限定角度)，然而可以理解，本发明的其它实施例可采用限定了其它形状的摆杆，如直线形或弧形。

尽管在本文中所述的本发明的不同实施例包括枢轴式地连接或支撑的连杆，然而可以理解，枢轴式连接可设有不同可行构造的环形轴承、套环、支柱、枢轴，以及其它枢轴式的或可旋转的设置。而且，枢轴式连接可以是直接的，例如第一连杆和第二连杆之间的枢轴式连接，其中一个连杆具有由容纳在第二连杆圆形孔中的一个或多个环形轴承枢轴式地支撑的销或杆，或者枢轴式连接可以是间接的，例如当第三连杆插在第一和第二连杆之间时。

如上所述，右脚连杆162的向前部分176与右摆杆158的下部分174枢轴式地藕联。右脚连杆162还与右摆杆之后的右凸轮连杆160枢轴式地藕联。右脚连杆的向后部分支撑右脚接合部分184。在一个实例中，脚接合部分184包括预定用于支撑使用者脚的矩形脚垫186。脚接合部分可与脚连杆的顶部直接地相连接或被可枢轴式地支撑，以使在使用过程中，脚接合部分与脚连杆关节式连接，或者与脚连杆的角度关系进行变化。

在右凸轮连杆枢轴188处，在向前端和向后端之间的右脚连杆162与在向前端和向后端之间的右凸轮连杆160枢轴式地相连接。类似地，在右连杆组件的镜像中，在左凸轮连杆枢轴190处，在向前端和向后端之间的左脚连杆164与在向前端和向后端之间的左凸轮连杆166枢轴式地相连接。可以理解，脚连杆和凸轮连杆之间的枢轴式连接的位置并不限于如图所示的位置，而是可位于连杆的端之间。如下更详细地描述，当使用健身设备时，使用者通过将他的脚放在设置成朝向右脚连杆和左脚连杆的后部分的右脚接合部分184和左脚接合部分185上而来安装健身设备。通过使用者传递至右脚连杆162和左脚连杆168的运动导致右摆杆158和左摆杆164围绕上枢轴来回地摆动。脚接合部分运动的行进轨迹部分地通过右凸轮连杆和左凸轮连杆的运动和使用者的步幅长度来规定。

仍然参见图1A-2，右导向滚柱192与右凸轮连杆160的后部分194可旋转地相连接，且左导向滚柱196与左凸轮连杆166的后部分198可旋转地相连接。机架包括左导轨200和右导轨202。右导向滚柱196和左导向滚柱198适于分别沿着右导轨和左导轨来回地滚动。导向滚柱还可适于沿着其它表面如地面滚动。尽管右导轨和左导轨是平的(即水平的)，然而这些导轨还可是向上倾斜的或向下倾斜的，并且可以为具有固定或变化半径的弧形形状。

如图1A-2所示，右凸轮件204与右凸轮连杆160的向前部分206相连接，并且左凸轮件208与左凸轮连杆166的向前部分210相连接。各凸轮件包括限定了大致弧形表面214的向下的凹形段212。弧形表面214适于在曲柄臂150、148的端部依靠在凸轮滚柱152、154上。同样，右凸轮连杆160的向前部分206由右凸轮滚柱152支撑，并且左凸轮连杆166的向前部分210由左凸轮滚柱154支撑。因此，曲柄臂未以固定的关系与凸轮连杆藕联。相反，通过滚柱/凸轮界面，凸轮连杆可相对于曲柄臂运动。同样，如下更详细地描述，凸轮连杆160、166用作可变步幅连杆，其允许使用者通过改变他的步幅长度来使脚连杆162、168运动。在使用过程中，曲柄臂148、150围绕曲柄轴线146旋转。凸轮滚柱152、154也围绕曲柄轴线146旋转，从而通过具有垂直和水平分量的弧形轨迹而运动。在使用过程中，当曲柄臂围绕曲柄轴线旋转时，凸轮件跨在滚柱上。根据施加给凸轮连杆的水平力，凸轮滚柱适于相对于在使用健身设备时右凸轮连杆和左凸轮连杆的向前运动和向后运动而沿着右凸轮件和左凸轮件的弧形凸轮面来回地滚动。

如图1A-1B和其它所示的凸轮件204、200的弧形表面214限定了可变的半径，半径在中间较长，而朝着端部较短。当半径变小时，使滚柱沿着凸轮面运动所需的力增加，因此，当使用者的步幅增加时，就要花更大的力使凸轮204、208相对于曲柄臂150、148运动。弧形表面214还可限定固定的半径。在凸轮面的任一端，大致凹形段限定了向下延伸的几乎垂直的部分。右凸轮件和左凸轮件的弧形凸轮面的向下延伸部分用于阻止凸轮件和凸轮连杆从曲柄臂上脱离。还可以利用硬止挡件或一些其它机构来禁止滚柱脱离曲柄。

为了操作如图1A-2的所示健身设备100，使用者首先将他的脚放置成可与右脚接合部分和左脚接合部分184操作式接触。为了在向前步幅健身中开始操作设备，使用者将他的重量连同使用者的脚所施加的一些向前的力一起主要放在相对于其它脚垫而向上和/或向前定位的脚垫186上。结果，曲柄臂148、150将开始沿顺时针方向(从健身设备的右侧看去)旋转。使用者然后通过继续向前地朝着前支柱踏步来进行健身。通过使用者传递至脚接合部分184的力导致脚连杆162、168来回地运动，这又导致摆杆158、164围绕上枢轴170来回地枢轴转动。同时，曲柄臂148、150围绕曲柄轴线146旋转。由于脚连杆162、168和凸轮连杆160、166通过滚柱152、154、192、196由导轨202、200和曲柄臂150、148滚动支撑，因此，凸轮连杆和脚连杆运动的轨迹是可变的，并且可受到使用者步幅长度的影响。同样，步行轨迹并不单独地由脚连杆、凸轮连杆、摆杆、曲柄臂和机架互联的几何约束来规定。因此，使用者可基于使用者的自然步幅长度、步幅力量和步幅速率，在使用健身设备的同时动态地调整脚接合部分的行进轨迹。

图3A-3D的比较显示了对于给定的使用者步幅长度而言，当右曲柄臂150从向后方位(图3A)至向上方位(图3B)、至向前方位(图3C)、至向下方位(图3D)并回到向后方位而运动通过一个全程旋转时，连杆组件的不同构件的相对运动。在图中3A-3D中，凸轮件204、208显示为在凸轮面的中点或顶点232与凸轮滚柱152、154成固定的关系。当几乎没有或完全没有通过使用者将向前或向后力的分量放在脚接合部分184上时，凸轮滚柱将保持接近凸轮面的中点。如下更详细地描述，右连杆组件106和左连杆组件104可互连在一起，使得其中一个组件的向前运动导致另一组件的向后运动，反之亦然。因此，可以理解，左连杆组件的构件可以与右连杆组件构件相同的方式彼此相对地运动，但当利用互连组件时相对于右连杆组件构件处于相反的方向。

首先参见图3A，右脚垫186和左脚垫187定向成使得使用者的右脚放在他的左脚之后。另外，使用者的右脚定位成使得使用者的右脚跟相对于使用者的右脚趾稍微地抬起，并且使用者的左脚定位成使得使用者的左脚跟稍微地相对高于使用者的左脚趾。当使用者通过其右腿朝着前支柱112向前踏步时，右曲柄臂150沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)围绕曲柄轴线146从向后方位(图3A)旋转至向上方位(图3B)，这会导致右摆杆158的下部分174从如图3A所示的向后位置围绕上枢轴170逆时针枢轴转动至如图3B所示的位置。同时，右导向滚柱192沿着右导轨202向前滚动。右凸轮连杆160的向后部分194连同右导向滚柱192的运动一起向前地运动，且右凸轮连杆160的向前部分206连同与右曲柄臂150相连接的右凸轮滚柱152的运动一起向上和向前运动。在如图3A和3B所示的特定步幅轨迹中，右凸轮滚柱并不沿着右凸轮面的长度运动。

右向前跨步伴随着左腿的向后运动。左曲柄148与右曲柄150相协调地旋转。因此，左曲柄臂148围绕曲柄轴线146沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)从向前方位旋转至向下方位，这就导致左摆杆164下部分175从如图3A所示的向前位置围绕上枢轴170顺时针枢轴转动至如图3B所示的位置。同时，左导向滚柱196沿着左导轨200向后滚动。左凸轮连杆166的向后部分198连同左导向滚柱196的运动一起地向后运动，且左凸轮连杆166的向前部分210连同与左曲柄臂148相连接的左凸轮滚柱154的运动一起向下和向后运动。在如图3A和3B所示的特定步幅轨迹中，左凸轮滚柱154并不沿着左凸轮面的长度而运动。左连杆组件104的起始运动类似于参考图3C和3D如下所示和所述的右连杆系组件106的运动。

如图3B所示，右脚垫186从如图3A所示的位置向上和向前运动，且左脚垫187从如图3A所示的位置向下和向后运动。同样，在图3B中，右脚垫和左脚垫定向成使得使用者的右脚相对于他的左脚向上放置。另外，使用者的右脚定位成使得使用者的右脚跟相对于使用者的右脚趾抬起，以及使用者的左脚定位成使得使用者的左脚跟与使用者的左脚趾几乎平齐。

当使用者继续朝着前支柱112向前跨步时，右曲柄臂150沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)围绕曲柄轴线146从向上方位(图3B)旋转至向前方位(图3C)。同时，右摆杆158的下部分174从如图3B所示位置围绕上枢轴170逆时针枢轴转动至如图3C所示的向前位置。相协调地，右导向滚柱192沿着右导轨202继续向前滚动。右凸轮连杆160的向后部分194连同右导向滚柱202的运动一起向前运动，且右凸轮连杆160的向前部分206连同与右曲柄臂150相连接的右凸轮滚柱152的运动一起而向下和向前运动。在如图3B和3C所示的特定步幅轨迹中，右凸轮滚柱152并不沿着右凸轮面的长度运动。

就左连杆组件104而言，左曲柄臂148围绕曲柄轴线从向下方位(图3B)沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)旋转至向后方位(图3C)，这就导致了左摆杆164的下部分175围绕上枢轴170从如图3B所示的位置顺时针枢轴转动至如图3C所示的向后位置。同时，左导向滚柱196沿着左导轨200继续向后滚动。左凸轮连杆166的向后部分198连同左导向滚柱196的运动一起向后运动，且左凸轮连杆166的向前部分210连同与左曲柄臂148相连接的左凸轮滚柱154的运动一起向上和向后运动。在如图3B和3C所示的特定步幅轨迹中，左凸轮滚柱并不沿着左凸轮面的长度运动。

如图3C所示，右脚垫186已经从如图3B所示位置向下和向前运动，且左脚垫187已经从如图3B所示位置向上和向后运动。同样，在图3C中，右脚垫和左脚垫定向成使得使用者的右脚相对于他的左脚向前放置。另外，使用者的右脚定位成使得使用者的右脚跟相对于使用者的右脚趾稍微地抬起，并且使用者的左脚定位成使得使用者的左脚跟相对于使用者的左脚趾稍微地抬起。

从图3C至图3D的连杆系方位开始，使用者的右腿从向前运动过渡至向后运动。同样，使用者开始全步幅的向后部分或第二半。当使用者开始时，右曲柄臂150围绕曲柄轴线146从向前方位沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)向后地旋转至向下方位(图3D)。同时，右摆杆158的下部分174围绕上枢轴170从如图3C所示向前位置顺时针枢轴转动回到如图3D所示的位置。相协调地，右导向滚柱192开始沿着右导轨202向后滚动。右凸轮连杆160的向后部分194连同右导向滚柱192的运动一起地向后运动，并且右凸轮连杆160的向前部分206连同与右曲柄臂150相连接的右凸轮滚柱152的运动一起地向下和向后运动。在如图3C和3D所示的特定步幅轨迹中，右凸轮滚柱并不沿着右凸轮面的长度运动。

同时，左连杆系104从向后运动过渡至向前运动。左曲柄臂148围绕曲柄轴线146沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)从向后方位(图3C)旋转至向上方位(图3D)。同时，左摆杆164的下部分175围绕上枢轴170从如图3C所示的向后位置逆时针枢轴转动回到如图3D所示的位置。相协调地，左导向滚柱196开始沿着左导轨200向前滚动。左凸轮连杆166的向后部分198连同左导向滚柱196的运动一起地向前运动，并且左凸轮连杆166的向前部分210连同与左曲柄臂148相连接的左凸轮滚柱154的运动一起地向上和向前运动。在如图3C和3D所示的特定步幅轨迹中，左凸轮滚柱并不沿着左凸轮面的长度运动。

如图3D所示，右脚垫186已经从如图3C所示位置向后和向下运动，并且左脚垫187已经从如图3C所示的位置向上和向前运动。同样，在图3D中，右脚垫和左脚垫定向成使得使用者的右脚相对于他的左脚向下放置。另外，使用者的右脚定位成使得使用者的右脚跟与使用者的右脚趾几乎平齐，并且使用者的左脚定位成使得使用者的左脚跟相对于使用者的左脚趾抬起。

当使用者离开前支柱112继续步幅的向后部分时，右曲柄臂150围绕曲柄轴线146沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)从向下方位(见图3D)旋转回到向后方位(见图3A)，以完成一个全步幅。同时，右摆杆150的下部分174从如图3D所示的位置围绕上枢轴170顺时针枢轴转动回到如图3A所示的向后位置。相协调地，右导向滚柱192继续沿着右导轨202向后滚动。右凸轮连杆160的向后部分194连同右导向滚柱192的运动一起地向后运动，并且右凸轮连杆160的向前部分206连同与右曲柄臂相连接的右凸轮滚柱的运动一起向上和向后运动。在如图3D和3A所示的特定步幅轨迹中，右凸轮滚柱并不沿着右凸轮面的长度运动。就左连杆组件104而言，左曲柄臂148围绕曲柄轴线146沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)从向上方位(见图3D)旋转至向前方位(见图3A)。同时，左摆杆164的下部分175从如图3D所示位置围绕上枢轴170逆时针枢轴转动回到如图3A所示的向前位置。总之，左导向滚柱196继续沿着左导轨200向前滚动。左凸轮连杆166的向后部分198连同左导向滚柱的运动一起地向前运动，并且左凸轮连杆166的向前部分210连同与左曲柄臂相连接的左凸轮滚柱的运动一起向下和向前运动。在如图3D和3A所示的特定步幅轨迹中，左凸轮滚柱并不沿着左凸轮面的长度运动。

如上所述，使用者可在使用健身设备的同时改变他的步幅长度。更具体地说，健身设备的使用者在更剧烈的健身过程中可通过对脚垫施加另外的力来加长他的步幅，因为凸轮连杆通过与凸轮连杆的凸轮面滚动接合的凸轮滚柱而与曲柄臂相连接，即，凸轮连杆并不以固定的关系而与曲柄臂枢轴式相连。施加给脚垫的力通过凸轮连杆枢轴从脚连杆传递至凸轮连杆，这可通过促使凸轮滚柱沿着凸轮面的长度滚动而导致凸轮连杆相对于曲柄臂运动。

在一个实例中，图3A-3D与图4A-4D的比较显示，与使用者相关联的连杆系的方位动态地改变连杆组件的运动以适应加长的步幅，例如在更剧烈的健身过程中。如上所述，图3A-3D显示了当曲柄臂150 148完成一个全程旋转而凸轮滚柱152 154保持接近凸轮面的中点时，用于健身设备的连杆系构件的相对运动。如图3A-3D中虚线所示的椭圆216代表当曲柄臂完成一个全程旋转时右脚垫186的步行轨迹。图4A-4D显示了当使用者在曲柄臂处于向前和向后方位时延长其步幅长度的同时曲柄臂完成一个全程旋转时，用于健身设备的连杆系构件的相对运动。如图4A-4D中虚线所示的椭圆218代表当曲柄臂完成一个全程旋转时右脚垫186的步行轨迹。通过将如图4A-4D所示步行轨迹218与如图3A-3D所示步行轨迹216进行对比，来说明图4A-4D中的更长的使用者步幅。步行轨迹218的长椭圆形形状在图4A-4D中着重突出，因为它比图3A-3D所示的步行轨迹216在向前和向后的水平方向上都进一步伸展。

如图3A和4A所示，右曲柄臂150处于向后方位。如上所述，在图3A中，右凸轮滚柱152和左凸轮滚柱154分别地位于右凸轮件204和左凸轮件208的凸轮面的中点或顶点232处或附近，例如当使用者在较低的尽力水平下锻炼时。相反，在图4A中，右凸轮滚柱152与位于右凸轮件204的向前端220附近的凸轮面的向下延伸部分相接合，例如在剧烈健身过程中。同样，右凸轮连杆160、右凸轮连杆枢轴188和右脚连杆162在图4A中位于比其处在图3A中的所示位置更后的位置中。在图4A中，左凸轮滚柱154与位于左凸轮件208的向后端222附近的凸轮面的向下延伸部分相接合。同样，左凸轮连杆166、左凸轮连杆枢轴190和左脚连杆168在图4A中位于比其处在图3A中的所示位置更前的位置。因此，图4A中所示的脚垫186187比图3A中所示的脚垫分开更大的距离，其等同于针对相同的曲柄臂方位而言，在图4A所示的使用者步幅长度比图3A中的更长。

同样地，如图3C和4C所示，右曲柄臂150处于向前方位。在图3C中，右凸轮滚柱152和左凸轮滚柱154分别地位于右凸轮件204和左凸轮件208的凸轮面的中点或顶点232处或其附近，例如当使用者在较低的尽力水平下锻炼时。相反，在图4C中，右凸轮滚柱152与位于右凸轮件204的向后端224附近的凸轮面的向下延伸部分相接合，例如在剧烈的健身过程中。同样，右凸轮连杆160、右凸轮连杆枢轴188和右脚连杆162在图4C中位于比其处在图3C中的所示位置更前的位置中。在图4C中，左凸轮滚柱154与位于左凸轮件208的向前端226附近的凸轮面的向下延伸部分相接合。同样，左凸轮连杆166、左凸轮连杆枢轴190和左脚连杆168在图4C中位于比其处在图3C中的所示位置更后的位置中。因此，图4C中所示的脚垫186 187比图3C中所示的脚垫分开更大的距离，其等同于对于相同的曲柄臂方位而言，图4C中的使用者步幅长度比图3C中的更长。

可以理解，使用者可通过改变在任何曲柄臂方位处的量来改变步幅长度。例如，图3A-3D与图5A-5D的比较显示，与使用者相关联的连杆系的方位动态地加长了他在向后方向上的步幅。通过将如图5A-5D中虚线所示的步行轨迹228与如图3A-3D所示的步行轨迹216相比较，来显示如图5A-5D所示的在向后方向上的更长的使用者步幅。步行轨迹228的长椭圆形形状在图5A-5D中着重突出，因为它在向后的水平方向上比如图3A-3D所示的步行轨迹216进一步伸展。

如图3A和5A所示，右曲柄臂150处于向后方位。如上所述，在图3A中，右凸轮滚柱152和左凸轮滚柱154分别地位于右凸轮件204和左凸轮件208的凸轮面的中点或顶点或其附近。相反，在图5A中，右凸轮滚柱152与位于右凸轮件204的向前端220附近的凸轮面的向下延伸部分相接合。同样，右凸轮连杆160、右凸轮连杆枢轴188和右脚连杆162在图5A中位于比其处在图3A中的所示位置更后的位置中。如图5A所示，左凸轮滚柱154同样地与如图3A所示的左凸轮件208的凸轮面相接合。因此，图5A所示脚垫186 187比图3A所示脚垫分开更大的距离，因为右脚垫187在图5A中向后定位。

类似地，如图3C和5C所示，右曲柄臂150处于向前方位。在图3C中，右凸轮滚柱152和左凸轮滚柱154分别地位于右凸轮件204和左凸轮件208的凸轮面的中点或顶点232或其附近。相反，在图5C中，左凸轮滚柱154与位于左凸轮件208的向前端226附近的凸轮面的向下延伸部分相接合。同样，左凸轮连杆166、左凸轮连杆枢轴190和左脚连杆168在图5C中位于比其处在图3C中的所示位置更后的位置中。如图5C所示，右凸轮滚柱152类似地与如图3C所示的右凸轮件204的凸轮面相接合。因此，图5C中所示的脚垫186 187比图3C中所示的脚垫分开更大的距离，因为左脚垫187在图5C中向后定位。

在另一实例中，图3A-3D与图6A-6D的比较显示，与使用者相关联的连杆系的方位动态地加长他在向前方向上的步幅。如图6A-6D所示在向后方向上的更长使用者步幅通过将如图6A-6D中虚线所示的步行轨迹230与如图3A-3D所示步行轨迹相比较来显示。步行轨迹230的长椭圆形形状在图6A-6D中着重突出，因为它在向前的水平方向上比如图3A-3D所示的步行轨迹216进一步伸展。

如图3A和6A所示，右曲柄臂150处于向后方位。如上所述，在图3A中，右凸轮滚柱152和左凸轮滚柱154分别地位于右凸轮件204和左凸轮件208的凸轮面的中点或顶点232或其附近。相反，在图6A中，左凸轮滚柱154与位于左凸轮件208的向后端222附近的凸轮面的向下延伸部分相接合。同样，左凸轮连杆166、左凸轮连杆枢轴190和左脚连杆168在图6A中位于比其处在图3A中的所示位置更前的位置中。如图6A所示，右凸轮滚柱152类似地与如图3A所示的右凸轮件204的凸轮面相接合。因此，图6A所示脚垫186187比图3A所示脚垫分开更大的距离，因为在图6A中左脚垫187向前定位。

类似地，如图3C和6C所示，右曲柄臂150处于向前方位。在图3C中，右凸轮滚柱152和左凸轮滚柱154分别位于右凸轮件204和左凸轮件208的凸轮面152的中点或顶点232或其附近。相反，在图6C中，右凸轮滚柱152与位于右凸轮件204的向后端224附近的凸轮面的向下延伸部分相接合。同样，右凸轮连杆160、右凸轮连杆枢轴188和右脚连杆162在图6C中位于比其处在图3C中的所示位置更前的位置中。如图6C所示，左凸轮滚柱同样地与如图3C所示的左凸轮件的凸轮面相接合。因此，图6C所示的脚垫比在图3C中所示的脚垫分开更大的距离，因为右脚垫在图6C中向前定位。

图7A-7J还显示了可在健身设备100的使用过程中出现的连杆系构件方位的不同实例。这些不同的构件方位可导致不同形状的步行轨迹，以用于特定的使用者。同样，可以理解，健身设备的使用并不限于附图中所示的不同步行轨迹。如上所述，使用者可基于使用者的自然步幅长度、步幅力量和步幅速率，在使用健身设备的同时动态地调节脚接合部分的行进轨迹，这可导致大量的和多变类型的步行轨迹，以用于特定的使用者。

人们在健身过程中会自然地改变其步幅。根据本发明的健身设备可适应这些自然步幅变动，而不会强迫使用者遵循固定的步幅长度和形状。如上所述，当使用者在使用健身设备的同时改变他的步幅长度时，凸轮件204、206沿着凸轮滚柱152、154运动的距离也连同导向滚柱192、196沿着导轨202、200运动的距离一起地改变。例如，当使用者增加他的步幅长度时，凸轮件经过凸轮滚柱的距离会增加。而且，导向滚柱沿着导轨运动的距离也会增加。

凸轮面214和导轨202、200的轮廓形状、长度和方位可影响提供可变步幅所需的力以及使凸轮连杆160、166相对于凸轮滚柱152、154运动所需的力。例如，如果限定凸轮面214的半径增加，则只需要更小的力来使凸轮连杆相对于曲柄臂运动，因此，只需要更小的力来改变使用者步幅。相反，如果限定凸轮面的半径变小，则需要更大的力来使凸轮连杆相对于曲柄臂运动，因此，需要更大的力来改变使用者的步幅。例如，如果限定凸轮面的半径在凸轮面的向前端和向后端减小，而在这两端之间具有更大的半径，那幺使凸轮连杆在凸轮面的端处运动所需的力将大于使凸轮连杆沿着更大的半径区域运动所需的力。另外，更长的凸轮面将允许使用者动态地增加他在更大距离上的步幅长度。

如图1A-2所示，健身设备100还可包括与摆杆158、164相连接或与之成一体的杠杆臂234、236。杠杆臂为使用者提供了额外抓握表面，以及允许使用者利用健身设备来进行上身锻炼。杠杆臂234、236从上枢轴170位置的各自的摆杆158、164延伸，以为使用者提供健身设备的把手。杠杆臂形成了摆杆的刚性机械延件，并且围绕上枢轴旋转。在操作中，健身设备的使用者用他的左手和右手各抓握住其中一个杠杆臂，并且与脚连杆162、168的向后和向前运动相协调地来拉或推杠杆臂。因此，在上枢轴之上的杠杆臂的向前运动伴随着上枢轴之下的摆臂的向后运动。而且，当杠杆臂在脚连杆上施加力时，来自杠杆臂的力也可起作用，以改变步幅轨迹。

如上所述，根据本发明的健身设备可包括互连组件，其可导致右连杆组件和左连杆组件的构件相对于彼此在相反的方向上运动。这种互连组件不是必需的。在本文中公开的互连组件及其变型可与在本文中公开的健身设备的任何实施例一起使用。可以理解，这些互连组件可具有不同的构造，并且不应限于本文中所述和所讨论的构造。

回头参见图1A-1B，显示了涉及缆索和滑轮的互连组件238。互连组件238包括分别地枢轴式地支撑于与右导轨202和左导轨200相连接的横向部件244上的右后滑轮240和左后滑轮242，以及分别地枢轴式地支撑于右基座部件118和左基座部件120上的右前滑轮246和左前滑轮248。这些滑轮通常位于导向滚柱192、196的最后位置之后，以及导向滚柱的最前位置之前。

缆索250(其可以是缆索的连接段)围绕各滑轮设置。缆索也与接近导向滚柱192、196的各凸轮连杆160、166相连接。同样，右凸轮连杆160(和相应的右连杆组件106)的向前运动将向前运动传递至缆索250在右后滑轮240和右前滑轮246之间的段。这又转化为至缆索250在左后滑轮242和左前滑轮248之间的段的向后运动，这就将向后的力传递至左凸轮连杆166(和相应的左连杆组件104)。相反地，右凸轮连杆160(和相应的右连杆组件)的向后运动将向后运动传递至缆索在右后滑轮240和右前滑轮246之间的段。这又转化为至缆索在左后滑轮242和左前滑轮248之间的段的向前运动，这就将向前的力传递至左凸轮连杆166(和相应的左连杆组件)上。

备选互连组件252如图8所示，其包括与前支柱112枢轴式地相连接的向前延伸U形支架254。摇摆部件256枢轴式地支撑在U形支架254中，使得它从U形支架的每一侧沿着左和右方向向外延伸。右互连连杆256与摇摆部件256的右侧260枢轴式地相连接并从摇摆部件延伸出，以便与右摆杆158枢轴式地相连接。左互连连杆262与摇摆部件256的左侧264枢轴式地相连接并从摇摆部件延伸出，以便与左摆杆164枢轴式地相连接。可以理解，不同的枢轴可以是直销类型的枢轴、万向接头、球接头等等。而且，枢轴可适于相对于与其相连的任何部件横向地运动。另外，一些枢轴式连接可根据所用的特定接头构造而被取消。通过如图8所示的互连组件252，右摆杆158(和相应的右连杆组件106)的向前运动将向前运动传递至右互连连杆258，这会导致摇摆部件256围绕U形支架254枢轴转动。这又将向后运动传递至左互连连杆262上，从而将向后的力传递至左摆杆164(和相应的左连杆组件104)上。相反地，右摆杆158(和相应的右连杆组件)的向后运动将向后运动传递至右互连连杆258，这会导致摇摆部件256围绕U形支架254枢轴转动。这又将向前运动传递至左互连连杆262上，从而将向前的力传递至左摆杆164(和相应的左连杆组件)上。

互连组件的第二备选实施例266显示在图9中，并且包括摇摆部件268、右互连连杆270、左互连连杆272、右U形支架274和左U形支架276。摇摆轴278从前支柱112向前地延伸，并且适于枢轴式地支撑摇摆部件268。左互连连杆272与摇摆部件268的左部分280枢轴式地相连接，并且从其中向下延伸，以便与左U形支架276枢轴式地相连接，左U形支架276与接近上枢轴170的左摆杆164刚性地相连接。右互连连杆272与摇摆部件268的右部分282枢轴式地相连接，并且从其中向下延伸，以便与右U形支架274枢轴式地相连接，右U形支架274与接近上枢轴170的右摆杆158刚性地相连接。当任一摆杆向后摆动时，相应的U形支架向下枢轴转动。U形支架的向下枢轴转动导致与其相连(经由互连连杆)的摇摆部分围绕摇摆轴向下枢轴转动。相协调地，摇摆的其它部分向上拉其它U形支架。相对U形支架上的向上的力用于使相对的摆杆向前摆动。这样，摆杆以及与其相连的其它连杆的运动就经由互连组件相协调。

如图9所示，右互连连杆270和左互连连杆272可包括螺纹式部件284，其适于在相对端容纳螺纹式有眼螺栓286。因此，在一个实施方式中，互连连杆可被认为是螺旋拉杆，螺纹式部件的旋转可通过它缩短或加长。有眼螺栓适于可旋转地容纳互连连杆轴。在一个实施方式中，摇摆、螺旋拉杆和U形支架之间的枢轴式连接可以是球接头或万向接头构造。尽管摇摆轴在上枢轴之上的位置与前支柱相连接，然而可以理解，在互连组件的其它实施例中，摇摆轴可在上枢轴之下的位置与前支柱相连接，如下参考图15所述。

图10是按照本发明一些方面的第二健身设备100′的立体图。图11是第二健身设备100′的正视图，图12A和12B分别是健身设备100′的右侧视图和左侧视图。与第一实施例一样，第二健身设备为使用者提供了可变步幅。在结构上，第二健身设备与第一健身设备在若干方面是不同的。例如，在第二健身设备100′中，凸轮连杆的后部分通过导向连杆与机架枢轴式地相连接，这与参考第一实施例所述的由与导轨相接合的导向滚柱来支撑的方式不同。另外，第二实施例的机架的构造不同于第一实施例的机架。

如图10-12B所示，机架102′包括基座部分288、前叉组件290、后叉组件292、前支柱294和手柄杆组件296。基座部分288包括基座部件298，其具有向前横向部件300、向后横向部件302以及与之相连的中间横向部件304。中间横向部件304可在向前横向部件300和向后横向部件302之间的任何位置与基座部件相连接。前叉组件290和后叉组件292与基座部件298在向前横向部件和中间横向部件之间的一部分相连接。前叉组件290由右前叉部件306和左前叉部件308限定。后叉组件292由与右曲柄悬吊支架124′相连接的右后叉部件310以及与左曲柄悬吊支架128′相连接的左后叉部件312限定。

如图10-12B所示，滑轮138′与用于围绕曲柄轴144′旋转的右曲柄悬吊支架124′和左曲柄悬吊支架128′可旋转地相连接并且处于这两者之间，曲柄轴144′限定了曲柄轴线146′。左曲柄臂148’和右曲柄臂150′与滑轮138′相连接，以便围绕曲柄轴线146′沿着重复的圆形轨迹旋转至相互间有180度的相位差。如图10-12B所示的健身设备还包括飞轮140′，其与右前叉部件306和左前叉部件308可旋转地相连接并且处于这两者之间。尽管滑轮和飞轮可通过其它装置如链条、齿轮装置、直接干涉驱动等等来连接，然而，飞轮140′可通过皮带156′与滑轮138′连接。

前叉组件290从基座部件298向上和向后延伸并且与后叉组件292相连接，后叉组件292从基座部件向上延伸。前支柱294从前叉组件和后叉组件的相交点向上和向后延伸。健身设备还可包括支撑于前支柱的上端部分上的显示面板318。

仍然参见图10-12B，手柄杆组件296包括在向后部分322处由从中间横向部件304向上延伸的右直立部件324支撑的右手柄杆320，以及在向后部分328处由从中间横向部件304向上延伸的左直立部件330支撑的左手柄杆326。右手柄杆和左手柄杆从右直立部件和左直立部件向前延伸，相互朝向地向下和向内弯曲，并且在位于前支柱294前面的向前手柄杆点332处相交。前支撑部件334从前支柱向前延伸，以便与前手柄杆点相连接。如上所述，可以理解，除了在本文中所述的和所介绍的之外，其它不同的机架构造和方位可用于本发明中。

与第一实施例类似，并且如图12A所示，右连杆组件106′包括右摆杆158′、右凸轮连杆160′和与右曲柄臂150′和机架102′操作式地相连接的右脚连杆162′，以提供可变步幅轨迹。左连杆组件104′基本为右连杆组件106′的镜像，并且如图12B所示，包括左摆杆164′、左凸轮连杆166′和与左曲柄臂148′和机架102′操作式地相连接的左脚连杆168′，以提供可变步幅轨迹。连杆组件的构件彼此相连并且与右曲柄臂和左曲柄臂相互作用，其方式类似于参考图1-9如上所述的方式。

与第一实施例不同，如图12A-12B所示的凸轮连杆160’、166’的后部分194’、198’不通过导向滚柱与机架藕联。相反，右凸轮连杆160′与右导向连杆336枢轴式地相连接，右导向连杆336与右手柄杆320在右后枢轴338处枢轴式地相连接。类似地，左凸轮连杆166′与左导向连杆340枢轴式地相连接，左导向连杆340与左手柄杆326在左后枢轴342处枢轴式地相连接。同样，当健身设备在使用中时，导向连杆围绕后枢轴来回地枢轴转动。因此，凸轮连杆和导向连杆之间的枢轴式连接部运动通过一段弧形，该弧形具有由导向连杆的长度限定的半径。第一实施例的导向滚柱沿着平直的轨迹滚动；因此，第一实施例和第二实施例之间的步行轨迹形状是不同的。因为备选的导轨形状是可能的，因此第一实施例可构造成提供非常类似于第二健身设备的步行轨迹。尽管图12A和12B所示的导向连杆限定了基本上直的长度，但是可以理解，本发明的其它实施例可采用限定了其它形状的导向连杆，例如弧形或弯曲形(以便在直的端部分之间限定角度)。

如图10-12B所示，并且参考图1A-2如上所述，健身设备100′还可包括与摆杆158′、164′相连接的杠杆臂234′、236′，其为使用者提供了额外的抓握表面，以及允许使用者利用健身设备进行上身锻炼。杠杆臂与摆杆的上部分相连接，并且向上延伸以提供使用者所用的把手。图10-12B所示杠杆臂是弯曲的，其中段344向后延伸并且段346向上延伸。向后段将抓握部分定向成靠近站在脚垫186′、187′上的使用者。

与图1A-2所示第一实施例类似，图10-12B所示第二实施例的右脚连杆162’和左脚连杆168′包括设在脚连杆的向后部分上的脚接合部分184′、185′。右脚接合部分184′和左脚接合部分185′还可包括矩形的右脚垫186′和左脚垫187′，其预定用于支撑使用者的脚。如上所述，脚接合部分可与脚连杆顶部直接地相连接或可枢轴式地支撑，因此它们在使用过程中是铰接的，或它们与脚连杆的角度关系会改变。另外，脚垫可平行于连杆或它们之间的任何角度。

脚连杆162′、168′在其向前端和向后端之间的部分与凸轮连杆160′，166′在凸轮连杆枢轴188′、190′处的部分枢轴式地相连接。凸轮件204′、208′与凸轮连杆的向前部分206′、210′相连接，并且各凸轮件包括限定了大致弧形表面214′的下凹形段212′。凸轮件204′、208′在曲柄臂150′、148′的端部支撑于凸轮滚柱152′、154′上。凸轮滚柱适于滚动支撑凸轮件的弧形凸轮面。

因为凸轮件204′、208′未与曲柄臂150′、148′形成固定的接合，因此，健身设备包括一些特征以防止凸轮件脱离曲柄臂。一个这种特征是与凸轮连杆160′、166′相连接的底部引导件348。在一个实例中，底部引导件包括管状部件350，其呈弧形而从凸轮面214的前面352延伸至凸轮面214的后面354。该弧形大致平行于由凸轮件限定的弧形。另外，管状部件处在稍大于凸轮滚柱152′、154′直径的弧形表面之下。同样，滚柱可自由地沿着凸轮面来回滚动，但如果凸轮连杆抬起，则滚柱将碰到底部引导件上以阻止它发生脱离。可以理解，其它构造也可用于约束凸轮滚柱。例如，凸轮件是限定了更小半径的管状。凸轮滚柱的外滚动表面256限定了凹形横段，其适于与管形凸轮件相接合，以便有助于保持凸轮滚柱与凸轮件对准，并有助于防止横向脱离以及平滑的来回滚动。

与第一实施例一样，凸轮连杆160′、166′并未被约束成相对于曲柄臂150′、148′呈固定的关系，而是当凸轮件204′、208′在凸轮滚柱152′、154′上来回地运动时可相对于曲柄臂运动。因此，凸轮连杆和脚连杆的运动轨迹是可变的，并且可受到使用者的步幅长度的影响。而且，类似于第一实施例，脚连杆162′、168′和凸轮连杆160′、166′的运动轨迹并不单独地由摆杆158′、164′、曲柄臂150′、148′和机架102′的几何约束来规定。因此，使用者可基于使用者的步幅长度和传递至连杆系上的可变力，在使用健身设备的同时，动态地调节脚接合部分的行进轨迹。如第一实施例所述，第二实施例中的凸轮连杆160′、166′用作可变步幅连杆，其允许使用者通过改变他的步幅长度、步幅力量、步幅频率或它们的组合来使脚连杆运动。另外，因为所有的使用者因个头的大小、健康状况或所需的健身尽力程度而自然地具有不同的步幅，因此健身设备适应所有这些差异。

使用者以与参考图1A-2如上所述的相同方式来操作图10所示的健身设备。同样，使用者首先将他的脚放置成与右脚接合部分184′和左脚接合部分186′操作式接触。然后使用者通过用一条腿朝着前支柱294向前跨步而另一条腿迈开来进行健身。通过使用者传递至脚接合部分以及杠杆臂234′、236′的力导致脚连杆162′、168′来回地运动，这又导致摆杆158′、164′围绕上枢轴170′来回地枢轴转动。同时，曲柄臂150′、148′围绕曲柄轴线146′旋转。因为脚连杆和凸轮连杆以部分地不受约束的方式通过导向连杆336、340和凸轮滚柱与机架102′和曲柄臂操可操作地相连接，因此凸轮连杆和脚连杆的运动轨迹是可变的，并且可受到使用者步幅的影响。同样，脚连杆和凸轮连杆的运动轨迹并不单独地由摆杆、曲柄臂和机架的几何约束来规定。因此，使用者可在使用健身设备的同时动态地调节脚接合部分的行进轨迹。于是，健身设备提供了适应任何特定使用者步幅的步行轨迹。

当健身设备在使用中时，连杆组件106′、104′的部件与第二健身设备的第二实施例100′的曲柄臂150′、148′的相对运动类似于第一实施例。然而，图10-12B所示凸轮连杆160′、166′的后部分194′、198′并不沿着导轨来回地行进，而是围绕后枢轴沿着弧形来枢轴转动，该弧形由从后枢轴处的导向连杆336、340和凸轮连杆160′、166′之间的连接位置、以及导向连杆的长度来限定。为了进一步显示，图12A-15B显示了当右曲柄臂从向后位置运动至向上位置时，健身设备的第二实施例的连杆组件的不同构件的相对运动。

如图12A和12B所示，右脚垫186′和左脚垫187′定向成使得使用者的右脚放置在他的左脚之后。另外，使用者的右脚定位成使得使用者的右脚跟相对于使用者的右脚趾抬起，并且使用者的左脚定位成使得使用者的左脚跟相对于使用者的左脚趾处在下方。图12A和12B所示连杆组件104′、106′也描述了与加长的步幅相关联的方位，例如这种情况会在更剧烈的健身过程中会出现。因此，右凸轮连杆160′处于其最后位置，且左凸轮连杆166′处于其最前位置。为了将右凸轮连杆160′定位成处于其最后位置，右凸轮滚柱152′与在右凸轮件204′的向前端200′的凸轮面的向下延伸部分相接合。为了将左凸轮连杆166′定位成处于其最后面的位置，左凸轮滚柱154′与位于左凸轮件208′的向后端222′的凸轮面的向下延伸部分相接合。因此，对于相同的曲柄臂方位而言，图12A和12B中所示的脚垫186′、187′比在凸轮滚柱位于各凸轮面的顶点232′上的情况下的脚垫分开更大的距离。

当使用者向前朝着前支柱294跨步时，右曲柄臂150′围绕曲柄轴线146′沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)从如图12A和12B所示向后方位朝着如图13A和13B所示方位旋转，这就导致右摆杆158′的下部分174′从如图12A所示向后位置围绕上枢轴170′逆时针枢轴转动至如图13A所示位置。同时，右导向连杆336围绕右后枢轴338逆时针枢轴转动。另外，左曲柄臂148′围绕曲柄轴线146′沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)从如图12B所示向前方位朝着如图13B所示方位旋转，这就导致左摆杆164′的下部分175′从如图12B所示向后位置顺时针枢轴转动至大致如图13B所示位置。同时，左导向连杆340围绕左后枢轴342顺时针枢轴转动。飞轮140′有助于使曲柄臂平滑地旋转，这是很重要的，因为曲柄臂并不与连杆组件直接地相连接。

如图13A和13B所示，右脚垫186′已经从如图12A所示位置向上和向前运动，并且左脚垫187′已经从如图12B所示位置向下和向后运动。因此，脚垫186′、187′在图13A和13B中更靠近在一起。另外，在图13A和13B中，右脚垫和左脚垫定向成使得使用者的右脚相对于他的左脚放在上面和后面。右凸轮滚柱152′也已经相对于右凸轮件204′着右凸轮面的顶点232响后运动，并且左凸轮滚柱154′已经相对于左凸轮件208′朝着左凸轮面的顶点232′向前运动。另外，使用者的右脚定位成使得使用者的右脚跟相对于使用者的右脚趾抬起，并且使用者的左脚定位成使得使用者的左脚跟也相对于使用者的左脚趾处于下方。当使用者继续朝着前支柱294向前跨步时，右曲柄臂150′围绕曲柄轴线146′沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)从图13A的方位旋转至图14A的方位，这伴随着右摆杆158′的下部分从如图13A所示位置围绕上枢轴170′逆时针枢轴转动至如图14A所示位置。同时，右导向连杆336继续围绕右后枢轴338逆时针枢轴转动。另外，左曲柄臂148′围绕曲柄轴线146′沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)从图13B的方位向下旋转至图14B的方位，这伴随着左摆杆164′的下部分175′从如图13B所示位置围绕上枢轴170′顺时针枢轴转动至如图14B所示位置。同时，左导向连杆340围绕左后枢轴342继续顺时针枢轴转动。

如图14A和14B所示，右脚垫186′已经从如图13A所示位置向上和向前运动，并且左脚垫187′已经从如图13B所示位置向下和向后运动。因此，脚垫在图14A和14B中更靠近在一起。另外，在图14A和14B中，右脚垫和左脚垫定向成使得使用者的右脚相对于他的左脚放在上面。右凸轮滚柱152′也已经相对于接近右凸轮面顶点232′的右凸轮件204响后运动，并且左凸轮滚柱154′已经相对于接近左凸轮面顶点232′的左凸轮件208′向前运动。另外，使用者的右脚定位成使得使用者的右脚跟相对于使用者的右脚趾抬起，并且使用者的左脚定位成使得使用者的左脚跟与使用者的左脚趾几乎平齐。

可以理解，改变导向连杆336、340，脚连杆162′、168′，摆杆158′、164′，凸轮连杆160′、166′和凸轮面轮廓的长度和/或形状，可影响脚接合脚垫186′、187′如何运动以改变步幅长度。例如，导向连杆的枢轴运动单独地或与凸轮连杆的摆动轨迹组合在一起，可导致脚垫在使用者的自然步幅之后以类似于使用者的踝关节的方式运动，其中使用者的脚跟相对于使用者的脚趾抬起。类似地，导向连杆的枢轴运动单独地或与凸轮连杆的摆动轨迹组合在一起，可导致脚垫在使用者的自然步幅之前过渡至并以类似于使用者的踝关节的方式运动，其中使用者的脚跟相对于使用者的脚趾更低。此外，导向连杆和凸轮面可构造成模拟使用者的踝关节，以用于更长的和更短的步幅。例如，与使用者的更短步幅相比，在使用者的更长步幅之后，使用者的脚跟可相对于他的脚趾抬起至更高的高度。类似地，与使用者的更短步幅相比，在使用者的更长步幅之前，使用者的脚跟可相对于他的脚趾降低至更低的高度。在大多数情况下，提供以类似于使用者脚踝的方式而铰接的脚垫可用于保持使用者的脚与脚垫基本上相接触，以减轻在使用者的脚在脱离接触之后重新与脚接合部分接触时相关的震动冲击。另外，健身设备的其它实施例可采用不同长度和形状的导向连杆和凸轮面，以便改变使用者的脚在给定的步幅长度下如何运动。

图10所示健身设备100′的第二实施例还包括互连组件266′，其用于使连杆组件在相反的方向上运动。互连组件266′的详细视图如图15所示并且在结构上类似于参考图9如上所述的互连机构，不同之处在于，摇摆部件位于上枢轴170′下方。同样，互连组件266′包括摇摆部件268′、右互连连杆270′、左互连连杆272′、右U形支架274′和左U形支架276′。摇摆轴278′从前支柱294向前延伸，并且适于枢轴式地支撑摇摆部件。左互连连杆272′与摇摆部件268′的左部分280′枢轴式地相连接并且从其中向上延伸，以便与左U形支架276′枢轴式地相连接，左U形支架276′与接近上枢轴170′的左摆杆164′刚性地相连接。右互连连杆270′与摇摆部件268′的右部分282′枢轴式地相连接并且从其中向上延伸，以便与右U形支架274′枢轴式地相连接，右U形支架274′与接近上枢轴170′的右摆杆158′刚性地相连接。

当任一摆杆158′、164′向后摆动时，图15所示互连组件266′的相关U形支架274′、276′向上枢轴转动。更具体地说，当右摆杆158′围绕上枢轴170′沿着逆时针方向(从健身设备的右侧看去)旋转时，右U形支架274′向上拉(通过右互连连杆270′)摇摆部件268′的右部分282′，并导致摇摆件围绕摇摆轴278′(从健身设备前面看去)顺时针旋转。当摇摆部件顺时针(从健身设备前面看去)旋转时，摇摆部件的左部分280′向下拉左U形支架276′(通过左互连连杆272′)，这又导致左摆杆164′大致围绕上枢轴沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)旋转。

本发明的一些实施例可包括运动限制器，其用于限制在使用者开始健身时凸轮件的运动。更具体地说，运动限制器阻止凸轮的过度向上运动。例如，当使用者通过将初始运动传递至脚连杆并转移至凸轮件来开始健身时，根据不同连杆的相对位置，凸轮件可在曲柄臂开始转动之前在向上和/或向下方向上相对于凸轮滚柱运动。除非凸轮件的初始向上运动限于一定的程度，否则使用者的初始步幅运动会比较笨拙。另外，运动限制器防止凸轮撞击健身设备实施例中的护罩内侧，包括封闭了凸轮件、曲柄臂、滑轮和飞轮的护罩。

运动限制器358的一个实例如图16和17所示。运动限制器包括由滚柱支撑部件364可调地支撑的右限制器滚柱360和左限制器滚柱362。滚柱支撑部件364定位在滑轮138′的上方和前方。右限制器滚柱360和左限制器滚柱362分别排列在与左凸轮滚柱152′和右凸轮滚柱154′相同的平面中。滚柱支撑部件364的后部分366与向后直立部件368可调地相连接。向后直立部件与从前支柱294延伸出的向前延伸部件370横向地相连接。向后直立部件368限定了狭槽372，其适于容纳与滚柱支撑部件364相连接的后螺栓和螺母374。后螺栓和螺母374允许滚柱支撑部件364的后部分366在沿着狭槽372长度的任何位置处连接。

如图16和17所示，滚柱支撑部件364的向前部分376与向前直立部件378可调地相连接。向前直立部件378与机架102′的基座部分288的向前横向部件300枢轴式地相连接。向前直立部件378限定了狭槽380，其适于容纳与滚柱支撑部件364相连接的前螺栓和螺母382。前螺栓和螺母允许滚柱支撑部件364的向前部分376在沿着狭槽380长度的任何位置处连接。

仍然参见图16和17，滚柱支撑部件364也限定了适于容纳滚柱螺栓和螺母386的狭槽384，滚柱螺栓和螺母386允许右限制滚柱360和左限制滚柱362在沿着狭槽384长度的任何位置相连接。运动限制器的不同部件和滚柱之间的狭槽式连接允许使用者最佳地定位限制滚柱，以适应初始的凸轮件运动和/或防止凸轮件接触护罩(如果使用了的话)。可以理解，运动限制器可包括其它的硬件构造，例如波普空心销(pop-pin)或弹簧加载销的设置，以允许对滚柱位置进行调节。尽管图16和17所示运动限制器构造成允许对滚柱位置进行调节，然而，本发明的其它实施例可包括固定的位置滚柱。

图16显示了健身设备100′，在使用者施加任何运动至任一脚连杆162′、168′上之前，连杆组件106′、104′处于初始位置。如果使用者在曲柄臂150′、148′开始转动之前将非常快速地向前跨步，那幺凸轮204′、208′可能会撞击滚柱360、362，并且与曲柄一起被迫向前运动，而不是继续向上运动。例如，如图17所示，右凸轮件204′显示为相对于如图16所示位置处于向前和向上位置，并且与右滚柱360相接触。因为运动限制器358的右滚柱360将阻止右凸轮件204′继续向上行进，因此图17所示右凸轮件将与右曲柄臂和右凸轮滚柱一起向前运动。

健身设备的其它实施例包括锁定装置，其允许使用者将摆杆锁定在适当的位置，以防止在健身过程中摆杆围绕上枢轴枢轴转动。锁定装置可以不同的方式构成，以便将摆杆锁定在适当的位置。例如，在具有如图8、9或15所示的任何互连组件的健身设备中，阻止摇摆部件围绕摇摆轴枢轴转动会有效地将摆杆锁定在适当的位置。摇摆部件的枢轴式运动可以许多方式来得以阻止，例如通过将摇摆部件夹紧到前支柱上，或者将销插入穿过摇摆部件并进入前支柱。

图18和19描述了与参考图15如上所述的互连组件266′一起使用的锁定机构388的一个实例。图18和19所示锁定机构388采用了波普空心销机构390，以防止摇摆部件268′围绕前支柱294上的摇摆轴278′旋转。锁定机构包括锁片392，其与摇摆部件268′相连接并且从中向下延伸。第一孔394位于锁片392的下部分396。U形支架398与前支柱294相连接，并且从前支柱294向前延伸足够远，以便将U形支架398的顶部表面400定位成紧靠锁片392，而在健身设备处于使用中的同时允许锁片无阻碍地经过U形支架的顶部。第二孔402设在锁片392的顶部表面400中。波普空心销机构390与从前支柱294向前延伸的波普空心销支撑结构404相连接，其将从波普空心销机构延伸的销406定位成与U形支架中的第二孔对准。

如图18和19所示的锁定机构388可接合，以通过首先将第一孔394对准在第二孔402之上来防止摇摆部件268′围绕摇摆轴278′枢轴转动，这两孔均适于容纳来自于波普空心销机构390的销406。孔的对准可伴随有对健身设备的连杆系的操纵。接着，销406穿过第一孔394和第二孔402被插入，如图19所示，这就防止了锁片392和摇摆部件268′围绕摇摆轴278′枢轴转动。由于摇摆部件不能枢轴转动，因此就阻止了右摆杆158′和左摆杆164′围绕上枢轴170′枢轴转动。通过从第一孔和第二孔中取出销，来将锁定装置388脱离互连组件。

使用锁定装置来阻止摆杆围绕上枢轴枢轴转动改变了脚连杆的脚接合部分的步行轨迹，因为曲柄臂以类似于跨步运动的这种方式旋转。为了在摆杆锁定在适当的位置时操作健身设备，使用者首先将他的脚放置成与右脚接合部分和左脚接合部分操作式接触。然后使用者通过在左脚接合部分或右脚接合部分上施加向下的力来进行健身。往复式曲柄臂和凸轮连杆的相互作用导致脚连杆围绕下枢轴彼此相对地上、下枢轴转动。

在锁定装置用于防止摆杆围绕上枢轴170(参见图1A-2或图10-12B中的健身设备)枢轴转动的一个实例中，传递至右脚连杆162的右脚接合部分184的向下的力通过右凸轮连杆枢轴188传递至右凸轮连杆160，其又将力传递至右凸轮滚柱152和右导向滚柱192(或右导向连杆)。施加在右凸轮滚柱上的向下的力导致右曲柄臂朝着6点钟或向下位置旋转。当右曲柄臂和右凸轮滚柱朝着向下位置运动时，右凸轮连杆围绕右导向滚柱(或右后枢轴336)向下或顺时针(从健身设备的右侧看去)枢轴转动。因此，右凸轮连杆枢轴188与右凸轮连杆160一起地向下运动，这又允许右脚连杆162向下运动。由于右摆杆158相对于上枢轴170保持在固定的位置，因此右脚连杆162的运动范围就限于围绕右下枢轴178枢轴转动。同样，右脚接合部分184和右凸轮连杆枢轴188均围绕右下枢轴178顺时针枢轴转动。

同时右曲柄臂150朝着向下位置旋转，左曲柄臂148朝着12点钟或向上位置旋转。当左曲柄臂和左凸轮滚柱154朝着向上位置运动时，左凸轮连杆166围绕左导向滚柱196(或左后枢轴342)向上或逆时针(从健身设备的右侧看去)枢轴转动。因此，左凸轮连杆枢轴190与左凸轮连杆166一起地向上运动，其又向上推动左脚连杆168。由于左摆杆164相对于上枢轴170保持在固定的位置，因此左脚连杆168的运动范围就限于围绕左下枢轴179枢轴转动。同样，左脚接合部分185和左凸轮连杆枢轴190均围绕左下枢轴179逆时针(从健身设备的右侧看去)枢轴转动。右脚连杆和左脚连杆的上述运动可重复，以进行走步式的健身。

可以理解，改变导轨、连杆和凸轮面的轮廓和方位可以影响脚连杆上的脚接合部分如何移动以改变步幅长度。同样，健身设备的实施例采用导轨、连杆构件和凸轮面的不同的长度、形状和方位以改变使用者的脚如何沿给定的步幅长度移动。例如，图20A-20B和21A-21B是对分别与如图1A-2和10-11所示的两个健身设备100″、100大体相对应的第三健身设备100″和第四健身设备100的图示描述。然而，第三和第四健身设备具有不同形状的连杆组件构件。要注意的是，如图20A-20B和21A-21B所示的机架102″、102是简化的图示描述。同样，可以理解，除了本文所描述和说明的外，本发明可以采用不同的机架构造和方位。例如，可以将第三和第四健身设备构造成分别参考图1A-2和10-11的机架102、102′的变型。

如图20A-20B所示，第三健身设备100″包括连杆组件104″、106″，其具有如上所述的参考图1A-2的健身设备的相同的构件。同样，健身设备100″以与如上所述参考第一健身设备100的大体相同的方式运作。然而，第三健身设备100″在结构上在很多方面与第一健身设备100不同。例如，第三健身设备包括如所述弯曲的并比图1A-IB中所示的摆杆158、164相对较短的右摆杆158″和左摆杆164″。另外，第三健身设备包括大体位于上枢轴170″的正下方的曲柄轴线146″。进一步，第三健身设备的右导轨202″和左导轨200″是弧形的，而不是平的。弧形导轨也可由固定或变化的半径界定。

由于上述的结构的差异，如图20A-20B所示的健身设备100″可以给使用者提供与如上所述参考第一健身设备100不同的脚轨迹。例如，在健身运动中，与左凸轮连杆166″和右凸轮连杆160″的后部分旋转地相连接的右导向滚柱192″和左导向滚柱196″将沿着由弧形导轨200″、202″的形状所界定的弧形轨迹行进。例如，当右导向滚柱192″从右导轨的向前向上延伸部分410(见图20A)滚动到向后向上延伸部分412(见图20B)时，右凸轮连杆160″的后部分沿着弧形右导轨202″的轮廓运行。另外，当左导向滚柱196″从左导轨的向后向上延伸部分412(见图20A)滚动到向前向上延伸部分410(见图20B)时，左凸轮连杆166″的后部分沿着弧形左导轨200″的轮廓运行。同样，导向滚柱沿着导轨的运动轨迹包括水平构件和垂直构件。当导向滚柱192″、196″向弧形导轨202″、200″的向前部分410和相后部分412行进时，导向滚柱的垂直构件的运动增加。

如上所述参考第一健身设备100，改变使用者的步幅长度可以改变导向滚柱沿导轨移动的距离以及凸轮件沿凸轮滚柱移动的距离。例如，当使用者增加他的步幅长度时，导向滚柱沿导轨移动的距离增加，凸轮件经过凸轮滚柱的距离也会增加。同样，也可以理解，当导向滚柱192″、196″向弧形导轨202″、200″的向前部分410和相后部分412移动时，使用者将遇到更大的运动阻力。当导向滚柱192”、196”向弧形导轨202″、200″的向前部分410移动时，增大的阻力是由弧形导轨在导向滚柱上的水平方向所向后施加的力产生的，因为导向滚柱与导轨的向前向上的延伸部分相接合。相似地，当导向滚柱向弧形导轨的向后部分412移动时，增大的阻力是由弧形导轨在导向滚柱上的水平方向所向前施加的力产生的，因为导向滚柱与导轨的向后向上的延伸部分相接合。

如上所述，改变导轨和凸轮面的轮廓将影响脚接合部分如何移动以改变步幅长度。例如，如图20A所示，当右脚连杆162″处于向前位置时，右导轨202″的形状与右凸轮面的形状一起作用以定位右脚接合部分184″在右脚连杆上，以使使用者的脚定位成使用者的脚趾相对于使用者的脚跟轻微抬高。在另一个例子中，如图20B所示，当右脚连杆162″处于向后位置时，右导轨202″的形状与右凸轮面的形状一起作用以定位脚接合部分，以使使用者的脚定位成使用者的脚跟相对于使用者的脚趾轻微抬高。同样，健身设备的其它实施例可以采用导轨和凸轮面的不同长度和形状，以改变使用者的脚将如何沿给定的步幅长度移动。

健身设备100的第四实施例显示在图21A和21B中，其提供了连杆构件的长度、形状和方位的不同变更可以如何改变使用者的脚如何沿给定的步幅长度移动的另一个说明。如上所述，第四健身设备100通常与上述参考图10-11的第二健身设备100′相对应。如图21A-21B所示，第四健身设备100包括右连杆组件106和左连杆组件104，其具有与上述参考图10-11的健身设备相同的构件。同样，健身设备100以与上述参考第二健身设备100′大体相同的方式运作。然而，第四健身设备100在结构上在很多方面与健身设备100′不同。例如，第四健身设备包括所述弯曲的并比图10所示的摆杆158′相对较短的右摆杆158和左摆杆164。另外，第四健身设备包括大致位于上枢轴170的正下方的曲柄轴线146。进一步，第四健身设备的右导向连杆336和左导向连杆338是弧形的。

由于前述的结构差异，图21A-21B所示的健身设备100可以给使用者提供与上述参考第二健身设备100′不同的脚轨迹。例如，在健身运动中，如图21A所示，当右脚连杆162处于向前位置时，连杆构件的长度和形状与不同轴枢的相对位置一起作用以定位右脚接合部分184，以使使用者的脚定位成使用者的脚趾相对于使用者的脚跟轻微抬高。在另一个例子中，如图21B所示，当右脚连杆162处于向后位置时，右脚接合部分184被定位以使使用者的脚定位成使用者的脚跟相对于使用者的脚趾轻微抬高。

下面参考图22A-28D描述根据本发明的一些方面的可变步幅健身设备的其它实施例。如下所述，这些其它的实施例包括结构上与上述健身设备不同的连杆组件，但仍然允许使用者在运动中动态地改变他的步幅轨迹。可以理解，所述的与本发明的各装置和实施例有关的特征在某种程度上是可互换的，这样，除了那些参考图中特别描述的外，还可能作很多变更。例如，在图22A-28D中图示描述了机架结构，作为用于支撑连杆组件和其它构件的简单结构。同样，可以理解，图22A-28D显示的健身设备可以采用具有不同的构件的不同类型的机架，包括上述参考第一和第二健身设备的机架的变型。另外，图22A-28D显示的健身设备的曲柄臂可以与发动机、飞轮、电磁阻抗设备、性能反馈电子设备和其它特性或其组合可操作地相连接。进一步，图22A-28F显示的健身设备也可以包括飞轮和滑轮装置和/或如上所述的互连组件。

如图22A-22D所示，健身设备414的第五实施例包括与机架420可操作地相连接的右连杆组件416和左连杆组件418。如上所述，图22A-22D显示的机架420是图示描述并且由基座部分422和由此向上延伸的前支柱424界定。机架420也包括从前支柱424的上端部分向后延伸的横向部件426。右连杆组件416包括右摆杆428、右滚柱导向连杆430、右脚连杆432和与右曲柄臂436和机架可操作地相连接的右可变步幅连杆434，以提供可变的步幅轨迹。虽然以下的描述主要指右连杆组件的构件，可以理解，左连杆组件大致是右连杆组件的镜像，并且同样包括与右连杆组件相同的构件，其与右连杆组件一起地相互之间以及与机架相关联地运作。例如，左连杆组件418包括左摆杆438、左滚柱导向连杆440、左脚连杆442以及与左曲柄臂446和机架可操作地相连接的左可变步幅连杆。

如图22A和22B所示，摆杆428、438的上部分在上枢轴448与横向部件426枢轴式地相连接。摆杆428、438的下部分在下枢轴450、452与脚连杆432、442的前端部分枢轴式地相连接。右脚连杆432的向后部分支撑右脚接合部分454，且左脚连杆442的向后部分支撑左脚接合部分456。如上所述参考其它实施例，脚接合部分可以包括矩形脚垫以支撑使用者的脚。脚接合部分也可与脚连杆的顶部直接地相连接或可被枢轴式地支撑，以使在使用过程中，它们关节式连接，或者与脚连杆的角度关系进行变化。

如图22A和22B所示，第五健身设备414还包括与相应的右摆杆428和左摆杆438相连接的右杠杆臂458和左杠杆臂460。杠杆臂从各摆杆由上枢轴向上延伸以给健身设备的使用者提供把手。如前所述参考其它实施例，杠杆臂形成了摆杆的刚性机械延件，并且在运动中围绕上枢轴旋转。在操作中，健身设备的使用者用他的左手和右手各抓握住其中一个杠杆臂，并且与脚连杆的向后和向前运动相协调地来拉或推杠杆臂。当杠杆臂在脚连杆上施加力时，来自杠杆臂的力也可起作用，以改变步幅轨迹。

如上所述，健身设备414包括可变步幅连杆434、444以提供第五实施例的不同步幅特征。如图22A和22B所示，可变步幅连杆434、444的第一端部分在第一步幅枢轴462、464处与滚柱导向连杆430、440枢轴式地相连接，并且可变步幅连杆的第二端部分在第二步幅枢轴466、468处与脚连杆432、442枢轴式地相连接。可变步幅连杆帮助在滚柱导向连杆下支撑脚连杆，以使脚连杆在使用中能关于滚柱导向连杆来回地摆动。如图22A-22B所示，滚柱导向连杆430、440的向前部分在导向枢轴470、472处与曲柄臂436、446枢轴式地相连接，并且滚柱导向连杆的向后部分由右导向滚柱474和左导向滚柱476支撑。更具体地，导向滚柱与滚柱导向连杆的后部分旋转地相连接，并且适于沿着与机架420的基座部分422相连接的导轨478、480来回地滚动。尽管图22A和22B中显示的右导轨和左导轨是平的(即水平的)，然而导轨也可是向上倾斜的或向下倾斜的，并且可以为具有固定或变化半径的弧形形状。

如图22A和22B所示，曲柄臂436、446在曲柄轴线482处与前支柱424枢轴式地相连接。如上所述参考其它实施例，右曲柄臂和左曲柄臂在曲柄轴线处旋转地相连接以便沿着圆形轨迹行进。右曲柄臂和左曲柄臂也可构造成行进而相互之间形成180度的相位差。虽然本文所述的多个设备显示了曲柄臂，可以理解，也可以采用提供封闭的弯曲轨迹的其它组件或其类似物。

为了操作如图22A和22B所示的健身设备，使用者将他的脚放置成可与脚连杆432、442上的右脚接合部分454和左脚接合部分456操作式接触。然后使用者通过向前朝前支柱424跨步来进行运动。通过使用者传递至脚接合部分的力导致脚连杆来回地运动，这又导致摆杆428、438围绕上枢轴448来回地枢轴转动。同时，曲柄臂436、446围绕曲柄轴线482旋转。曲柄臂的旋转连同脚连杆的运动一起导致滚柱导向连杆430、440的后部分沿导轨前后滚动。由于脚连杆通过可变步幅连杆434、444由滚柱导向连杆枢轴式地支撑，因此，脚连杆运动的轨迹是可变的，并且当曲柄臂旋转时可受到使用者步幅长度和力量的影响。同样，脚连杆运动的轨迹并不单独地由摆杆、曲柄臂、滚柱导向连杆和机架的几何约束来规定。因此，使用者可基于使用者的步幅长度，在使用健身设备时动态地调整脚接合部分的行进轨迹。通常，脚连杆上向前的力的大小影响向前步幅的不同大小，并且脚连杆上向后的力的大小影响向后步幅的不同大小。

图22A和22B的比较显示了对于给定的曲柄臂位置，可变步幅连杆434、444的运动可如何影响脚接合部分454、456的位置，这又提供了不同的步幅轨迹。图22A和22B中显示了处于大致相同位置的曲柄臂436、446。更具体地，左曲柄臂446向前定位，正好位于9点钟的位置之上，并且右曲柄臂436向后定位，正好位于3点钟的位置之下。如图22A所示，左脚连杆442处于右脚连杆432的位置之前，并且可变步幅连杆434、444大致垂直定位。

如图22B所示，左脚连杆442向比图22A所述更向前的位置运动，并且右脚连杆432向比图22A所述更向后的位置运动。图22A和22B之间脚连杆位置的改变通过相对于滚柱导向连杆430、440和脚连杆432、442旋转可变步幅连杆434、444而实现。例如，左脚连杆442向前方向的运动相对于左滚柱导向连杆440围绕第一步幅枢轴464(从健身设备的左侧看去)在顺时针方向将左可变步幅连杆444从图22A旋转到图22B。同时，左摆杆438和左杠杆臂460围绕上枢轴448顺时针(从健身设备的左侧看去)旋转。左脚接合部分456在图22A和图22B的装置间向前并轻微向上运动。同样，当左脚连杆442相对于左滚柱导向连杆440向前摆动时，左步幅连杆也枢轴式转动以使左脚连杆上升。另外，左脚连杆442在向前摆动时关节式连接，以使左脚连杆(与使用者的脚跟相关联)的后面向上运动比与使用者脚趾区域相连的左脚连杆(脚接合部分的前面)的部分相对更大的距离。

如图22A和22B进一步显示，右脚连杆432向后方向的运动相对于右导向连杆430在逆时针方向(从健身设备的左侧看去)将右可变步幅连杆434从图22A旋转到图22B。另外，右摆杆428和右杠杆臂458围绕上枢轴448逆时针(从健身设备的左侧看去)旋转。右脚接合部分454也向后并轻微向上运动，以使使用者的脚定位成使得使用者的脚跟相对于使用者的脚趾稍微地抬起。在图22A中，右脚接合部分454几乎是平的，脚跟(较高)和脚趾(较低)之间只有轻微的差异。同样，从图22A中的位置，使用者的脚跟会相对于脚趾上升到图22B所示的位置。可以理解，改变可变步幅连杆的长度和连接点可以影响脚接合部分如何运动以改变步幅长度，这又改变了使用者的脚如何沿给定的部分运动。

如上所述参考其它的实施例，如图22A和22B所示的健身设备414的使用者可基于使用者的自然步幅长度、步幅力量和步幅速率，在使用健身设备的同时动态地调节脚接合部分的行进轨迹，这可导致大量的和多变类型的步行轨迹，以用于特定的使用者。更具体地说，健身设备的使用者在更剧烈的健身过程中可通过对脚接合部分454、456施加另外的力来加长他的步幅，因为脚连杆432、442通过可变步幅连杆434、444与滚柱导向连杆430、440藕联，即，脚连杆并不以固定的关系与滚柱导向连杆枢轴式地相连接。同样，施加给脚接合部分的力从脚连杆传递至可变步幅连杆，这可允许脚连杆相对于滚柱导向连杆运动。

如图22C和22D所示，健身设备414的第五实施例也可包括与被加偏压的可变步幅连杆434、444可操作地相连接的弹簧组件484，以将可变步幅连杆相对于脚连杆432、442保持在零的位置。图22D显示了与左可变步幅连杆444相连接的弹簧组件484的详细视图。如所述，弹簧组件包括连接在从滚柱导向连杆440向下延伸的第一弹簧支架488和与可变步幅连杆444相连接的支柱490之间的第一弹簧486。第二弹簧492在从滚柱导向连杆440向下延伸的第二弹簧支架494和与可变步幅连杆相连接的支柱490之间相连接。弹簧组件趋向于限制脚连杆相对于滚柱导向连杆的向后-向前位移，而同时缓冲脚连杆运动的方向反转前可能发生的任何冲击。各弹簧组件可采用向后和向前压缩弹簧，其被配置用来抵制向后和向前的运动。各弹簧组件内的两个弹簧也可构造成在健身设备运作中充分压缩和/或伸展，以使在使用自然长步幅时不会过度限制所允许的使用者最大的步幅长度。

健身设备414′的第六实施例显示在图23A和23B中。第六实施例414′与图22A和22B所述的的第五实施例414相似。同样，第六实施例414′包括与机架420′可操作地相连接的右连杆组件416′和左连杆组件418′。右连杆组件416′包括右摆杆428′、右滚柱导向连杆430′、右脚连杆432′以及与右曲柄臂436′和机架可操作地相连接的右可变步幅连杆434′，以提供可变步幅轨迹。另外，左连杆组件418′包括左摆杆438′、左滚柱导向连杆440′、左脚连杆442′以及与左曲柄臂446′和机架可操作地相连接的左可变步幅连杆444′。与第五实施例相似，右脚接合部分454′和左脚接合部分456′在脚连杆432′、343′的向后部分被支撑。然而，在第六实施例414′中，可变步幅连杆434’、444’与左连杆组件和右连杆组件的构件相连接，该构件与第三实施例414的不同。更具体地，可变步幅连杆434’、444’在滚柱导向连杆430′、440′和曲柄臂436′、446′之间枢轴式地相连接。另外，滚柱导向连杆430′、440′的向前端部分与脚连杆432′、442′枢轴式地相连接。

如图23A和23B所示，摆杆428′、438′的上部分在上枢轴448′与横向部件426′枢轴式地相连接。摆杆的下部分在下枢轴450′、452′与脚连杆432′、442′的前部分枢轴式地相连接。如上所述参考第五实施例，第六实施例414′也包括与相应的右摆杆428′和左摆杆438′相连接的右杠杆臂458′和左杠杆臂460′。如图23A和23B所示，脚连杆432′、442′在中枢轴496、498与滚柱导向连杆430′、440′枢轴式地相连接。如上所述，第六健身设备也包括可变步幅连杆434’、444’以提供第六实施例的可变步幅特征。如图23A和23B所示，可变步幅连杆434’、444’的第一端部分在第一步幅枢轴462′、464′与曲柄臂436′、446′枢轴式地相连接，并且可变步幅连杆的第二端部分在第二步幅枢轴466′、468′与滚柱导向连杆430′、440′的前端部分枢轴式地相连接。可变步幅连杆从曲柄臂枢轴式地支撑滚柱导向连杆的前端部分，以使滚柱导向连杆在使用中相对于曲柄臂来回摆动。如上所述参考第五实施例，滚柱导向连杆430′、440′的向后部分由右导向滚柱474′和左导向滚柱476′支撑。同样，导向滚柱与滚柱导向连杆的后部分旋转地相连接，并且适于沿与机架420′的基座部分422′相连接的导轨478′、480′来回滚动。

如图23A和23B所示，曲柄臂436′、446′在曲柄轴线482′与前支柱424′枢轴式地相连接。如上关于其它实施例的描述，左曲柄臂和右曲柄臂在曲柄轴线旋转地相连接以沿着圆形轨迹行进。右曲柄臂和左曲柄臂也可构造成行进而相互之间形成180度的相位差。虽然本文所述的多个设备显示了曲柄臂，但是  可以理解，也可以采用其它提供封闭的弯曲轨迹的组件或类似物。

为了操作如图23A和23B所示的健身设备，使用者将他的脚放置成与脚连杆432′、442′上的右脚接合部分454′和左脚接合部分456′操作式接触。然后使用者通过继续向前地朝着前支柱424′踏步来进行健身。通过使用者传递至脚接合部分的力导致脚连杆来回地运动，这又导致摆杆428′、438′围绕上枢轴448′来回地枢轴转动。同时，曲柄臂436′、446′围绕曲柄轴线482′旋转。曲柄臂的转动连同脚连杆的运动一起导致滚柱导向连杆430′、440′的后部分沿着导轨478′、480′来回滚动。由于脚连杆432′、442′由滚柱导向连杆430′、440′枢轴式地支撑，这又通过可变步幅连杆434′、444′由曲柄臂436′、446′枢轴式地支撑，因此，脚连杆运动的轨迹是可变的，并且当曲柄臂旋转时可受到使用者步幅长度的影响。同样，脚连杆和滚柱导向连杆运动的轨迹并不单独地由摆杆、曲柄臂、滚柱导向连杆和机架的几何约束来规定。因此，使用者在使用健身设备时，可基于使用者的步幅长度动态地调整脚接合部分的行进轨迹。

图23A和23B的比较显示了可变步幅连杆434’、444’可以如何影响脚接合部分的位置和曲柄臂位置的轻微变化。左曲柄臂446′显示在图23A中的大约10点钟的位置，并且左曲柄臂显示在图23B中的大约9点钟的位置。如图23A所示，左脚连杆442′处于右脚连杆432′前面的位置，并且可变步幅连杆434’、444’大体垂直定位。如图23B所示，左脚连杆位于比如图23A所述的更向前的位置，并且右脚连杆位于比如图23B所述的更向后的位置。

图23A和23B之间的脚连杆位置的变更主要通过相对于滚柱导向连杆430′、440′旋转可变步幅连杆434’、444’实现。例如，左脚连杆442′相对于左曲柄臂446′向前方向的运动相对于左曲柄臂围绕第一步幅枢轴464′(从健身设备的左侧看去)将左可变步幅连杆在顺时针方向从图23A旋转到图23B。另外，左摆杆438′和左杠杆臂460′围绕上枢轴448′顺时针(从健身设备的左侧看去)旋转。左脚接合部分456′也向前和向下运动，以使使用者的脚从使用者的脚跟相对于使用者的脚趾稍微抬起的方位运动到使用者的脚跟相对低于脚趾区域的位置。

如图23A和23B进一步所示，右脚连杆432′向后方向的运动在逆时针方向(从健身设备的左侧看去)围绕第一步幅枢轴462′旋转右可变步幅连杆434′。另外，右摆杆428′和右杠杆臂458′围绕上枢轴448′逆时针旋转。右脚接合部分454′也向后并轻微向上运动，以使使用者的脚从图23A中相当平的方位到图23B所示的使用者的脚跟相对于使用者的脚趾抬起的方位关节连接。可以理解，改变可变步幅连杆的长度和连接点也可以影响脚接合部分将如何运动以改变步幅长度，这又改变使用者的脚如何沿给定的步幅长度运动。

可以认为以上描述和显示的健身设备是″前轮驱动″的设备，其中曲柄臂位于健身设备的前面。相反，可以认为参考图24A-25的以下描述和讨论的健身设备是″后轮驱动″的健身设备，其中曲柄臂位于健身设备的后面。

如图24A和24B所示的健身设备500的第七实施例包括机架502的图示描述，该机架502包括基座部分504。后支柱506和前支柱508从基座部分的相对端部分向上延伸。第七实施例500也包括与机架可操作地相连接的右连杆组件510和左连杆组件512。右连杆组件510包括右摆杆514、右脚连杆516以及与右曲柄臂520和机架可操作地相连接的右可变步幅连杆518以提供可变步幅轨迹，另外，左连杆组件包括左摆杆520、左脚连杆522以及与左曲柄臂526和机架可操作地相连接的左可变步幅连杆524。可变步幅连杆518、524与左连杆组件和右连杆组件的构件相连接，该构件与上述的实施例中的构件不同。更具体地，可变步幅连杆在脚连杆和曲柄臂之间枢轴式地相连接。

如图24A和24B所示，摆杆514、521的上部分在上枢轴528与前支柱508枢轴式地相连接。摆杆的下部分在下枢轴530、532与脚连杆516、522的向前部分枢轴式地相连接。与上述的实施例相似，图24A和24B所示的第七实施例500也包括与相应的右摆杆514和左摆杆521相连接的右杠杆臂534和左杠杆臂536。如上所述，可变步幅连杆与脚连杆和曲柄臂枢轴式地相连接。更具体地，可变步幅连杆518、524的第一端部分在第一步幅枢轴538、540与曲柄臂520、526枢轴式地相连接，并且可变步幅连杆的第二端部分在第二步幅枢轴542、544与脚连杆516、522的后端部分枢轴式地相连接。曲柄臂520、526在曲柄轴线548与后支柱506枢轴式地相连接。如上关于其它实施例的描述，左曲柄臂和右曲柄臂在曲柄轴线旋转地相连接以沿着圆形轨迹反复行进，并且也可以构架成行进而相互之间形成180度的相位差。

如图24A和24B所示，右脚连杆516支撑右脚接合部分548，并且左脚连杆522支撑左脚接合部分550。如上关于其它实施例的描述，脚接合部分可包括用于支撑使用者的脚的矩形脚垫。脚接合部分也可与脚连杆的顶部直接地相连接或可被枢轴式地支撑，以使在使用过程中，脚接合部分与脚连杆关节式连接，或者与脚连杆的角度关系进行变化。

为了操作如图24A和24B的所示健身设备，使用者将他的脚放置成与脚连杆516、522上的右脚接合部分548和左脚接合部分550操作式接触。然后使用者通过向前地朝着前支柱508踏步来进行健身。通过使用者传递至脚接合部分的力导致脚连杆来回地运动，这又导致摆杆514、521围绕上枢轴528来回地枢轴转动。同时，曲柄臂520、526围绕曲柄轴线546旋转。由于脚连杆516、522的后端部分通过可变步幅连杆518、524由曲柄臂520、526枢轴式地支撑，因此，脚连杆运动的轨迹是可变的，并且可受到使用者步幅的影响。同样，脚连杆运动的轨迹并不单独地由摆杆、曲柄臂和机架的几何约束来规定。因此，使用者可基于使用者的步幅长度，在使用健身设备的同时动态地调整脚接合部分的行进轨迹。

图24A和24B的比较显示了可变步幅连杆518、524可以如何影响脚连杆516、522的位置和曲柄臂520、526的位置变化，这又提供了当曲柄臂旋转时的可变步幅轨迹。左曲柄臂526显示在图24A中的大约1点钟的位置，并且可变步幅连杆大体垂直定位。左曲柄臂显示在图24B中的大约3点钟的位置。另外，如图24B所示，左脚连杆522运动到比如图24A所述的更向前的位置，并且右脚连杆516运动到比如图24A所述的更向后的位置。

图24A和24B之间脚连杆位置的改变部分由曲柄臂518 526的旋转的结果实现，并且部分由可变步幅连杆518、524相对于曲柄臂的旋转的结果实现。例如，左脚连杆522相对于左曲柄臂526的向前方向的运动围绕第一步幅枢轴540在逆时针方向(从健身设备的右侧看去)将左可变步幅连杆524从图24A旋转到图24B。另外，左摆杆521和左杠杆臂536围绕上枢轴528逆时针(从健身设备的右侧看去)旋转。左脚接合部分550也向前并轻微向下运动，以使使用者的脚定位成与机架502的基座部分504几乎平行。

如图24A和24B进一步显示的，右脚连杆516相对于右曲柄臂520的向后方向的运动围绕第一步幅枢轴538在顺时针方向(从健身设备的右侧看去)将右可变步幅连杆518从图24A旋转到图24B。另外，右摆杆510和右杠杆臂534围绕上枢轴528顺时针(从健身设备的右侧看去)旋转。右脚接合部分548也向后并轻微向上运动，以使使用者的脚定位成与机架的基座部分几乎平行。可以理解，改变可变步幅连杆的长度和连接点也可影响脚接合部分如何运动以改变步幅长度，这又改变了使用者的脚如何沿给定的步幅长度运动。

如图25所示的健身设备500′的第八实施例，基本上类似于图23A和23B所述的第六实施例414′与图24A和24B所述的第七实施例500的结合。同样，第八实施例包括带有基座部分504′的机架502′，其后支柱506′和前支柱508′由此向上延伸。第八实施例500′也包括与机架502′可操作地相连接的右连杆组件510′和左连杆组件512′。右连杆组件包括右摆杆514′、右脚连杆516′、右滚柱导向连杆552以及与右曲柄臂520′和机架可操作地相连接的右可变步幅连杆518′，以提供可变步幅轨迹。另外，左连杆组件包括左摆杆521′、左脚连杆522′、左滚柱导向连杆554以及与左曲柄臂526′和机架可操作地相连接的左可变步幅连杆524′。可变步幅连杆518′、524′与左连杆组件和右连杆组件的构件相连接，该构件与上述实施例的构件不同。更具体地，可变步幅连杆与脚连杆516′、522′，滚柱导向连杆552、554和曲柄臂520′、526′枢轴式地相连接。

与第七实施例相似，第八实施例的摆杆514′、521′的上部分在上枢轴528′与前支柱508′枢轴式地相连接。摆杆的下部分在下枢轴530′、532 ′与脚连杆516′、522′的向前部分枢轴式地相连接。与上述的第六和第七实施例相似，如图25所示的第八实施例也包括与相应的摆杆相连接的杠杆臂534′、536′。如图25所示的脚连杆也支撑脚接合部分548′、550′。

如上所述，可变步幅连杆与脚连杆、曲柄臂和滚柱导向连杆相连接。更具体地，如图25所示，可变步幅连杆518′、524′的中间部分在第一步幅枢轴538′、540′与曲柄臂枢轴式地相连接。曲柄臂在曲柄轴线546′与后支柱506′枢轴式地相连接。如以上关于其它实施例的描述，左曲柄臂和右曲柄臂在曲柄轴线旋转地相连接以沿着圆形轨迹反复运行，并且也可构造成行进而相互之间形成180度的相位差。同样参考图25，可变步幅连杆的第二端部分在第二步幅枢轴542′、544′与脚连杆516′、522′的后端部分枢轴式地相连接。可变步幅连杆在第三步幅枢轴556、558与滚柱导向连杆552、544的后端部分也枢轴式地相连接。

如图25所示，滚柱导向连杆的前端部分由右导向滚柱560和左导向滚柱562支撑。更具体地，导向滚柱560、562与滚柱导向连杆的向前部分旋转地相连接，并且当健身设备在使用中时适用于沿与机架502′的基座部分504′相连接的右导轨564和左导轨566来回滚动。各导向滚柱也与弹簧组件568可操作地相连接。图25A显示了与右导向滚柱560可操作地相连接的弹簧组件的详细视图。如所述，弹簧组件包括支撑中间杆572的弹簧基座570。

第一直线弹簧574在向前制动器576和与导向滚柱560相连接的向前压缩构件578之间在中间杆572上受支撑。第二直线弹簧582在向后制动器582和与导向滚柱560相连接的向后压缩构件584之间在中间杆572上受支撑。当滚柱导向连杆前后运动时，导向滚柱沿导轨向前和向后滚动。同样，但导向滚柱向前运动，向前压缩构件起压缩第一直线弹簧的作用，并且当导向滚柱向后运动时，向后压缩构件起压缩第二直线弹簧的作用。相似于参考图22C和22D所示的第五实施例的上述的弹簧组件，图25的弹簧组件568倾向于为相对于曲柄臂的脚连杆向后-向前移位提供阻力。

为了操作如图25的所示健身设备，使用者将他的脚放置成与脚连杆516′、522′上的脚接合部分548′、550′操作式接触。然后使用者通过向前地朝着前支柱508′踏步来进行健身。通过使用者传递至脚接合部分的力导致脚连杆来回地运动，这又导致摆杆514′、521′围绕上枢轴528′来回地枢轴转动。同时，曲柄臂520′、526′围绕曲柄轴线546′旋转。当曲柄臂旋转时，滚柱导向连杆552、554来回运动，导致导向滚柱560、562沿导轨564、566向后和向前滚动。导向滚柱的运动也导致上述的第一直线弹簧574和第二直线弹簧582的压缩。由于脚连杆的前端部分通过可变步幅连杆由曲柄臂枢轴式地支撑，因此，脚连杆运动的轨迹是可变的，并且当曲柄臂旋转时可受到使用者步幅长度的影响。同样，脚连杆运动的轨迹并不单独地由摆杆、曲柄臂和机架的几何约束来规定。因此，使用者在使用健身设备时，可基于使用者的步幅长度动态地调整脚接合部分的行进轨迹。

健身设备586的第九实施例显示在26A-26B中。第九实施例包括带有基座部分590的机架588，其后支柱592和前支柱594由此向上延伸。第九实施例586也包括与机架588可操作地相连接的右连杆组件596和左连杆组件598。右连杆组件包括右摆杆600、右脚连杆602以及与右曲柄臂606和机架可操作地相连接的右滚柱导向连杆604以提供可变步幅轨迹。另外，左连杆组件包括左摆杆608、左脚连杆610以及与左曲柄臂614和机架可操作地相连接的的左滚柱导向连杆612。

如图26A和26B所示，摆杆600、608的上部分在上枢轴616与前支柱594枢轴式地相连接。摆杆600、608的下部分在下枢轴618、620与滚柱导向连杆604、612的向前部分枢轴式地相连接。如下所谈论的，图26A和26B所示的第九实施例也包括与相应的摆杆相连接的杠杆臂，这些摆杆类似于参考其它实施例所述的的那些摆杆。滚柱导向连杆604、612的后端部分在导向枢轴622、624与曲柄臂606、614枢轴式地相连接。曲柄臂在曲柄轴线626与后支柱592枢轴式地相连接。如上所述参考其它实施例，左曲柄臂和右曲柄臂在曲柄轴线旋转地相连接以沿圆形轨迹反复行进，并且也可构架成行进而相互之间形成180度的相位差。

如图26A和26B所示，脚连杆602、610各包括面朝下的弧形向前凸轮面628和面朝下的弧形向后凸轮面630。各向前凸轮面628适用于滚动接合与各滚柱导向连杆604、612旋转地相连接的前凸轮滚柱632，并且各向后凸轮面630适用于滚动接合与各滚柱导向连杆旋转地相连接的后凸轮滚柱634。同样，脚连杆602、610可以在向前和向后的方向相对于滚柱导向连杆604、612滚动，给使用者提供在使用健身设备时改变步幅的能力。如图26A和26B所示，右脚连杆支撑右脚接合部分636，并且左脚连杆支撑左脚接合部分638。如上关于其它实施例的描述，脚接合部分可包括用于支撑使用者的脚的矩形脚垫。脚接合部分也可与脚连杆的顶部直接地相连接或可被枢轴式地支撑，以使在使用过程中，脚接合部分与脚连杆关节式连接，或者与脚连杆的角度关系进行变化。

如下更具体描述的，当脚连杆602、610相对于滚柱导向连杆604、612运动时，脚连杆上的凸轮面628、630的形状影响脚接合部分636、638的方位和使用者的脚与此的接合。例如，当任一脚连杆相对于滚柱导向连杆向前运动时，向前凸轮面上的前凸轮滚柱的接合将导致脚连杆的向前部分向上运动。同样，置于脚接合部分之上的使用者的脚定位成使得使用者的脚趾相对于使用者的脚跟抬起。或者，当任一脚连杆相对于滚柱导向连杆向后运动时，向后凸轮面上的后凸轮滚柱的接合将导致脚连杆的向后部分向上运动。同样，置于脚接合部分之上的使用者的脚成使得使用者的脚跟相对于使用者的脚趾抬高。同样，向前凸轮面和向后凸轮面的形状可以影响使用者脚踝对于给定的步幅长度将移动多少。

为了操作如图26A和26B的所示健身设备586，使用者将他的脚放置成与右脚接合部分636和左脚接合部分638操作式接触。然后使用者通过向前地朝着前支柱594踏步来进行健身。通过使用者传递至脚接合部分636、638的力导致脚连杆602、610来回地运动，这又导致滚柱导向连杆64、612来回地运动。从而，摆杆600、608围绕上枢轴616来回枢轴转动。同时，曲柄臂606、614围绕曲柄轴线626旋转。由于脚连杆通过凸轮滚柱由滚柱导向连杆支撑并且可以相对于滚柱导向连杆运动，因此，脚连杆运动的轨迹是可变的，并且当曲柄臂旋转时可受到使用者步幅长度的影响。同样，脚连杆运动的轨迹并不单独地由摆杆、曲柄臂、滚柱导向连杆和机架的几何约束来规定。因此，使用者可基于使用者的步幅，在使用健身设备的同时动态地调整脚接合部分的行进轨迹。

图26A和26B的比较显示了当曲柄臂606、614旋转时脚接合部分636、638可以如何被改变以提供可变步幅轨迹的例子。左曲柄臂614显示在图26A中大约5点钟的位置，并且左脚连杆610位于右脚连杆602轻微向前的位置。左曲柄臂显示在图26B中大约2点钟的位置，左脚连杆的位置比右脚连杆大大向前。图26A和26B之间脚连杆位置的改变部分由曲柄臂旋转的结果实现，并且部分由脚连杆相对于滚柱导向连杆运动的结果实现。如图26A所示，两脚连杆602、610大体处于相应的滚柱导向连杆604、612的中间。然而，在图26B中，左脚连杆610相对于左滚柱导向连杆612向前移动，并且右脚连杆602相对于右滚柱导向连杆604向后移动。

除了使用者的步幅，重力也可以影响脚连杆相对于导向连杆的位置。例如，参考图26A，当左曲柄臂614处于较低位置时，左导向连杆612在左下枢轴620和左导向枢轴624之间被设置为下倾。有了这样的下倾，当凸轮滚柱和曲柄臂朝下方位运动时，左脚连杆易于向后滚动。在这种方式中向后滚动将导致脚接合部分关节式连接以使脚跟相对于脚趾抬高。相反，当曲柄臂朝如图26A所示的右曲柄臂606的位置向上运动时，脚连杆602易于向前滚动，虽然以如图26A所示的构架会更缓和。可以理解，在给定方位的脚连杆的向上倾斜或向下倾斜可以通过加长/缩短后支柱、曲柄臂、前支柱和/或摆杆进行调整。

如图26C-26E所示健身设备586的第九实施例也可包括与脚连杆602 610和上枢轴616相连接的右臂连杆640和左臂连杆642。如图26C所示右臂连杆包括在上枢轴616与前支柱594枢轴式地相连接的右杠杆臂644。右杠杆臂644通过右延伸连杆646与右脚连杆602藕联。更具体地，右延伸连杆646的后端部分与右脚连杆的前端部分枢轴式地相连接并且右延伸连杆的前端部分与右杠杆臂644的下端部分枢轴式地相连接。与右臂连杆相似，左臂连杆包括在上枢轴616与前支柱594枢轴式地相连接的左杠杆臂648。左杠杆臂648通过左延伸连杆650与左脚连杆610藕联。更具体地，左延伸连杆650的后端部分与左脚连杆的前端部分枢轴式地相连接并且左延伸连杆的前端部分与左杠杆臂648的下端部分枢轴式地相连接。同样，臂连杆可与脚摆杆相连接以允许使用者通过拉和推杠杆臂影响脚连杆相对于滚柱导向连杆的运动。可以理解，如图26C所示的臂连杆可以以多种方式与健身设备的第九实施例相连接并且包括多个连杆。例如，图26D和26E显示了与脚连杆602 610的前中间部分枢轴式地相连接的延伸连杆646 650的后端部分。在其它构架中臂连杆不包括延伸连杆并且同样地直接与脚连杆枢轴式地相连接。

如图27A和27B所示的健身设备652的第十实施例  包括带有基座部分656的机架654其前支柱658和后支柱660由此向上延伸。第十实施例也包括与以上参考第九实施例所述的那些类似的右脚连杆662和左脚连杆664。同样，各脚连杆662 664包括面朝下的弧形向前凸轮面666和面朝下的弧形向后凸轮面668。如以下更具体讨论的脚连杆上的凸轮面滚动地接合与机架旋转地相连接的前曲柄臂和后曲柄臂以提供可变步幅轨迹。如以上参考第九实施例的描述，如图7A和27B所示的脚连杆也支撑脚接合部分670、672。

如图27A和27B所示，左曲柄臂674和右后曲柄臂676在后曲柄轴线678与机架654的后支柱660旋转地相连接并且左前曲柄臂680和右前曲柄臂682在前曲柄轴线684与机架的前支柱658旋转地相连接。如上所述参考其它实施例，曲柄臂也构架成行进而相互之间形成180度的相位差。健身设备652也包括在各曲柄轴线678、684与链齿688相连接的链条686以协调前曲柄臂和后曲柄臂的旋转。向前的凸轮滚柱690和向后的凸轮滚柱692与前曲柄臂和后曲柄臂旋转地相连接。如图27A和27B所示，脚连杆662、664上的凸轮面666  668在凸轮滚柱690、692上滚动地受支撑。同样，脚连杆可以相对于曲柄臂在向前和向后的方向滚动以给使用者提供在使用健身设备时改变其步幅的能力。虽然链条和链齿装置用于藕联前曲柄臂和后曲柄臂。但是，可以理解，可通过其它装置曲柄臂藕联在一起如传动带和滑轮齿轮装置直接干扰驱动器等等。

第十实施例652的脚连杆662、664相对于曲柄臂运动、凸轮面的形状影响脚接合部分670、672的方位以及接合在此的使用者的脚。例如，当任一脚连杆相对于曲柄臂向前运动时，在向前凸轮面上的向前凸轮滚柱的接合将导致脚连杆的向前部分向上运动。同样，放置在脚连杆的脚接合部分之上的使用者的脚将定位成使得使用者的脚趾相对于使用者的脚跟抬高。或者，当任一脚连杆相对于曲柄臂向后运动时，在向后凸轮面上的向后凸轮滚柱的接合将导致脚连杆的向后部分向上运动。同样，放置在脚接合部分之上的使用者的脚将定位成使得使用者的脚跟相对于使用者的脚趾抬高。同样，向前凸轮面和向后凸轮面的形状影响对于给定的步幅长度使用者的脚踝需要移动多少。

为了操作如图27A和27B所示的健身设备652使用者将他的脚放置成与右脚接合部分670和左脚接合部分672操作式接触。然后使用者通过向前地朝着前支柱658踏步来进行健身。通过使用者传递至脚接合部分的力导致脚连杆662、664来回地运动。同时，后曲柄臂674、676围绕后曲柄轴线678旋转并且前曲柄臂680、682围绕前曲柄轴线684旋转。由于脚连杆662、664由凸轮滚柱690、692在曲柄臂上的滚动支撑，因此，其脚连杆运动的轨迹是可变的，并且在曲柄臂旋转时可受到使用者步幅长度的影响。同样，脚连杆运动的轨迹并不单独地由曲柄臂和机架的几何约束来规定。因此，使用者可基于使用者的步幅，在使用健身设备的同时动态地调整脚接合部分的行进轨迹。

如图27C所示，健身设备652的第十实施例也可包括与如上参考第九实施例所述的那些相似的右臂连杆694和左臂连杆696。如所述，右臂连杆和左臂连杆与脚连杆662、664和从机架的基座部分656向上延伸的臂支撑支柱700上的上枢轴698相连接。如图27C所示，右臂连杆包括在上枢轴698上与臂支撑支柱700枢轴式地相连接的右杠杆臂702。右杠杆臂702通过右延伸连杆704与右脚连杆662藕联。更具体地，右延伸连杆704的前端部分与右脚连杆的前端部分枢轴式地相连接，并且右延伸连杆的前端部分与右杠杆臂702的下端部分枢轴式地相连接。相似于右臂连杆，左臂连杆包括在上枢轴698上与臂支撑支柱700枢轴式地相连接的左杠杆臂706。左杠杆臂706通过左延伸连杆708与左脚连杆664藕联。更具体地，左延伸连杆708的前端部分与左脚连杆的前端部分枢轴式地相连接，并且左延伸连杆的前端部分与左杠杆臂706的下端部分枢轴式地相连接。同样，臂连杆可与脚连杆相连接以允许使用者通过拉和推杠杆臂影响脚连杆相对于曲柄臂的运动。

图28A-28D显示了健身设备710的第十一实施例。第十一实施例包括与机架716可操作式地相连接的右连杆组件712和左连杆组件714。机架716包括与基座部件722的相对端部分相连接的前平台718和滚柱平台720。机架也包括从前平台向上延伸的前支柱724。如下所讨论，右连杆组件712包括滚动地支撑在右滚柱导向连杆728上的右脚连杆726以提供可变步幅轨迹。类似于右连杆组件，左连杆组件714包括滚动地支撑在左滚柱导向连杆732上的左脚连杆730。如上关于其它实施例的描述，脚连杆支撑右脚接合部分734和左脚接合部分736。

如图28A和28B所示，前脚连杆滚柱738和后脚连杆滚柱740与右脚连杆726和左脚连杆730的底侧旋转式地相连接。脚连杆滚柱适用于接合滚柱导向连杆728、732以允许脚连杆726、730沿滚柱导向连杆的长度前后滚动。右脚连杆和左脚连杆也通过第一索轮组件742彼此可操作式地相连接。如下所讨论，第一索轮组件可操作式地将右脚连杆和左脚连杆连接在一起，这样，当一个脚连杆向后运动时，其它脚连杆向前运动。

如图28A所示，第一索轮组件742包括与右滚柱导向连杆728的向前部分旋转式地相连接的右滑轮744，以及与左滚柱导向连杆732的向前部分旋转式地相连接的左滑轮746。第一中央滑轮748与从前支柱724向后延伸的中央滑轮轴750旋转地相连接。第一缆索752从右滑轮、左滑轮和第一中央滑轮穿过以使左脚连杆730与右脚连杆726相连接。更具体地，第一缆索752与左脚连杆730相连接并由此向前延伸以部分缠绕(route)左滑轮746。从左滑轮，第一缆索向上延伸并部分缠绕第一中央滑轮748。从第一中央滑轮，第一缆索向下延伸并部分缠绕右滑轮744。从右滑轮，第一缆索向后延伸并与右脚连杆726相连接。如上所述，脚连杆通过第一索轮组件彼此可操作地相连接以提供沿滚柱导向连杆的相对的脚连杆的运动。例如，当左脚连杆沿左滚柱导向连杆向后运动，第一缆索752从左滑轮746被向后拉扯，导致左滑轮顺时针(从健身设备的右侧看去)旋转。同样，第一中央滑轮748逆时针(从健身设备的后面看去)旋转，这又导致右滑轮744逆时针(从健身设备的右侧看去)旋转。同样，第一缆索沿右滚柱导向连杆728在向前的方向拉扯右脚连杆726。

如图28A所示，第二索轮组件754以左滚柱导向连杆732可操作地连接右滚柱导向连杆728的前端部分以提供滚柱导向连杆的前端部分的反向的上下运动。第二索轮组件754包括与中央滑轮轴750旋转连接的第二中央滑轮756。虽然第一中央滑轮748和第二中央滑轮756都由中央滑轮轴旋转支撑，第一和第二中央滑轮相对于彼此独立旋转。第二缆索758与左滚柱导向连杆732的向前部分相连接并由此向上延伸以部分缠绕第二中央滑轮756。从第二中央滑轮，第二缆索向下延伸并与右滚柱导向连杆728的向前部分相连接。如图28A所示，右滚柱导向连杆728和左滚柱导向连杆732的后端部分旋转支撑在滚柱平台720上。更具体地，右导向滚柱760和左导向滚柱762分别与右滚柱导向连杆和左滚柱导向连杆旋转连接，并且适用于沿滚柱平台来回滚动。第二索轮组件可操作地将右滚柱导向连杆和左滚柱导向连杆连接在一起，这样当一个滚柱导向连杆向下运动时，另一个滚柱导向连杆向上运动。例如，当左滚柱导向连杆的向前部分向下运动时，第二缆索被向下拉扯，这又导致第二中央滑轮逆时针(从健身设备的后面看去)旋转。从第二中央滑轮，第二缆索起将右滚柱导向连杆的向前部分向上拉扯的作用。当滚柱导向连杆的向前部分在相反的方向上下运动时，导向滚柱沿滚柱平台来回运动以在右滚柱导向连杆和左滚柱导向连杆以及第二中央滑轮之间帮助维持第二缆索大致的垂直对齐。

为了操作图28A-28C所示的健身设备710，使用者将他的脚放置成与位于右脚连杆726和左脚连杆730的顶部表面上的右脚接合部分734和左脚接合部分736操作式接触。然后使用者通过向前地朝着前支柱724踏步来进行健身。通过使用者连同第一索轮组件传递至脚接合部分的向前和向后的力导致脚连杆沿相对于彼此处于相对方向的滚柱导向连杆来回地运动。使用者也可用跨步运动来运动以传递脚连杆的脚接合部分上的垂直的力。通过使用者连同第二索轮组件传递到脚接合部分的向下的力导致滚柱导向连杆围绕导向滚柱上下枢轴转动，这又使脚连杆相对于彼此在相对的方向上下运动。由于第一和第二索轮组件彼此独立运作，因此使用者可以沿滚柱导向连杆动态地调整脚接合部分的行进轨迹，同时动态地调整脚接合部分的上下运动。

图28A和28C的比较显示了脚连杆726、730和滚柱导向连杆728、732的运动可如何影响脚接合部分734、736和与此接合使用者的脚的位置。如图28A所示，左滚柱导向连杆732的向前部分相对于右滚柱导向连杆728的向前部分处于向上的位置，并且左脚连杆730相对于右脚连杆726处于向前的位置。如图28C所示，滚柱导向连杆的向前部分相对于彼此大致处于相同的高度，并且脚连杆关于滚柱导向连杆各处于相似的位置。图28A和28C之间脚连杆位置的改变部分通过滚柱导向连杆围绕导向滚柱760、762的旋转的结果实现，并且部分通过脚连杆沿滚柱导向连杆的长度的运动的结果实现。更具体地，左脚连杆730在向后方向从图28A到图28C的运动在向前的方向推动右脚连杆726(通过第一索轮组件)，并且左脚连杆在向后方向从图28A到图28C的运动导致右脚连杆(通过第二索轮组件)在向上的方向运动。由于滚柱导向连杆从导向滚柱朝前支柱向上倾斜，使用者的脚将总是定位成使得使用者的脚趾比使用者的脚跟处于更高的高度。可以理解，健身设备的其它实施例可构造成允许滚柱导向连杆的运动以从导向滚柱朝前支柱在向下的方向倾斜。

如图28D所示，健身设备710的第十一实施例也可包括与上述参考第九实施例的那些相似的右臂连杆764和左臂连杆766。如所述，右臂连杆和左臂连杆与脚连杆726、730和前支柱724上的上枢轴768相连接。如图28D所示，右臂连杆包括在上枢轴与前支柱枢轴式地相连接的右杠杆臂770。右杠杆臂770通过右延伸连杆772也与右脚连杆726藕联。更具体地，右延伸连杆772的后端部分与右脚连杆的前端部分枢轴式地相连接，并且右延伸连杆的前端部分与右杠杆臂770的下端部分枢轴式地相连接。类似于右臂连杆，左臂连杆包括在上枢轴768与前支柱724枢轴式地相连接的左杠杆臂774。左杠杆臂通过左延伸连杆776也与左脚连杆730藕联。更具体地，左延伸连杆776的后端部分与左脚连杆的前端部分枢轴式地相连接，并且左延伸连杆的前端部分与左杠杆臂774的下端部分枢轴式地相连接。同样，臂连杆可与脚连杆相连接以允许使用者通过拉和推杠杆臂影响脚连杆相对于滚柱导向连杆的运动。

从对本发明的不同设置和实施例的上述描述中可以理解，已经对可变步幅健身设备进行了描述，这种健身设备包括第一和第二连杆组件、第一和第二曲柄臂以及机架。健身设备可以不同的方式来形成并以不同的方式来操作，这取决于连杆组件如何构成以及与机架如何藕联。可以理解，连同本发明的各设置和实施例一起描述的特征可以一定程度地互换，因此超出那些具体描述的多种变化是可能的。例如，在本文中所述的任何实施例中，曲柄臂可与电动机、飞轮、电磁阻力设备、性能反馈电子器件和其它特征或它们的组合操作式地相连接。

尽管在上文中以一定程度的特定性来描述了本发明的不同代表性实施例，然而在不脱离本说明书和权利要求所阐述的发明主题的精神或范围的前提下，本领域的技术人员可以对所公开的实施例进行大量的变动。所有的方向基准(例如上、下、向上、向下、左、右、向左、向右、顶部、底部、之上、之下、垂直的、水平的、顺时针和逆时针)仅用于识别目的以帮助读者理解本发明的实施例，并非具有限制意义，尤其并非限于本发明的位置、方位或应用，除非在所附权利要求中具体地阐述。连接引用(例如相连、藕联、连接等等)应被广义地解释，并且可包括部件连接与部件间相对运动之间的过渡部分。同样，连接引用不必指两个部件是直接相连的并且彼此成固定的关系。

在一些情况下，参考″端″介绍的构件具有特定的特征和/或与另一部件相连接。然而，本领域的技术人员可以认识到，本发明并不限于在超出其与其它部件的连接点就立即终止的构件。因此，用语″端″应当广义地解释，即包括与特定件、连杆、构件、零件、部件等的终点相邻、在后面、在前面或以其它方式与之接近的区域。在本文中直接地或间接地阐述的方法中，不同的步骤和操作以一种可行的操作顺序来描述，但本领域的技术人员可以认识到，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以重新设置、替换或取消这些步骤和操作。在以上描述中包含的以及在附图中显示的所有内容应仅视为说明性的，并不具有限制性。在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神的前提下，可以改变细节或结构。

Claims (53)

1.一种健身设备，包括：

机架；

与所述机架枢轴式地相连接的至少一个摆杆；

与所述机架枢轴式地相连接并且构造成围绕曲柄轴线旋转的至少一个曲柄臂；

与所述至少一个摆杆枢轴式地相连接的至少一个脚连杆；

与所述至少一个曲柄臂枢轴式地相连接并与所述机架可操作地相连接的至少一个导向连杆；和

与所述至少一个脚连杆和所述至少一个导向连杆枢轴式地相连接以允许在所述至少一个脚连杆和所述至少一个曲柄臂之间的相对运动的至少一个可变步幅连杆。

2.根据权利要求1所述的健身设备，其特征在于，当所述至少一个曲柄臂围绕曲柄轴线旋转时，所述至少一个可变步幅连杆提供了改变所述至少一个脚连杆的行进轨迹的能力。

3.根据权利要求1所述的健身设备，进一步包括：

与所述机架枢轴式地相连接的第二摆杆；

与所述机架枢轴式地相连接并构造成围绕所述曲柄轴线旋转的第二曲柄臂；

与所述第二摆杆枢轴式地相连接的第二脚连杆；

与所述第二曲柄臂枢轴式地相连接并与所述机架可操作地相连接的第二导向连杆；和

与所述第二脚连杆和所述第二导向连杆枢轴式地相连接的第二可变步幅连杆以允许在所述第二脚连杆和所述第二曲臂之间的相对运动。

4.根据权利要求1所述的健身设备，其特征在于，所述机架包括至少一个导轨，并且，所述至少一个导向连杆包括适用于接合所述至少一个导轨的至少一个导向滚柱。

5.根据权利要求4所述的健身设备，其特征在于，所述至少一个导轨是平的。

6.根据权利要求1所述的健身设备，进一步包括与所述至少一个导向连杆和所述至少一个可变步幅连杆可操作地相连接的至少一个弹簧组件。

7.根据权利要求1所述的健身设备，其特征在于，所述弹簧组件包括第一弹簧和第二弹簧。

8.根据权利要求1所述的健身设备，进一步包括与所述至少一个摆杆相连接的至少一个杠杆臂。

9.一种健身设备，包括：

机架；

与所述机架枢轴式地藕联的第一部件和第二部件；

与所述机架相互地藕联的第一臂；

与所述机架相互地藕联的第二臂；

与所述第一臂枢轴式地藕联并由所述机架移动支撑的第三部件；

与所述第二臂枢轴式地藕联并由所述机架移动支撑的第四部件；

与所述第一部件枢轴式地藕联的第五部件；

与所述第二部件枢轴式地藕联的第六部件；

与所述第三部件和所述第五部件枢轴式地藕联的第七部件；和

与所述第四部件和所述第六部件枢轴式地藕联的第八部件。

10.根据权利要求9所述的健身设备，其特征在于，所述第一臂包括第一曲柄臂，以及所述第二臂包括第二曲柄臂，且其中所述第一曲柄臂和所述第二曲柄臂与所述机架枢轴式地相连接并且构造成围绕曲柄轴线旋转。

11.根据权利要求10所述的健身设备，其特征在于，所述第七部件包括第一可变步幅连杆，以及所述第八部件包括第二可变步幅连杆。

12.根据权利要求11所述的健身设备，其特征在于，所述第三部件包括第一导向连杆，且所述第四部件包括第二导向连杆。

13.根据权利要求12所述的健身设备，其特征在于，所述机架包括第一导轨和第二导轨，其中所述第一导向连杆包括适用于接合所述第一导轨的第一导向滚柱，且所述第二导向连杆包括适用于接合所述第二导轨的第二导向滚柱。

14.根据权利要求13所述的健身设备，其特征在于，所述第一导轨和所述第二导轨是平的。

15.根据权利要求13所述的健身设备，其特征在于，所述第一导向滚柱沿所述第一导轨滚动地往复运动，且所述第二导向滚柱沿所述第二导轨滚动地往复运动。

16.根据权利要求9所述的健身设备，进一步包括：

与所述第三部件和所述第七部件可操作地相连接的第一弹簧组件；和

与所述第四部件和所述第八部件可操作地相连接的第二弹簧组件。

17.根据权利要求9所述的健身设备，其特征在于，所述第五部件包括第一脚连杆，且所述第六部件包括第二脚连杆，各自支撑脚接合部分。

18.一种健身设备，包括：

机架；

与所述机架枢轴式地相连接的至少一个摆杆；

与所述机架枢轴式地相连接并且构造成围绕曲柄轴线旋转的至少一个曲柄臂；

与所述至少一个摆杆枢轴式地相连接的至少一个脚连杆；

与所述至少一个脚连杆枢轴式地相连接并与所述机架可操作地相连接的至少一个导向连杆；和

与所述至少一个导向连杆和所述至少一个曲柄臂枢轴式地相连接以允许在所述至少一个脚连杆和所述至少一个曲柄臂之间的相对运动的至少一个可变步幅连杆。

19.根据权利要求18所述的健身设备，其特征在于，当所述至少一个曲柄臂围绕所述曲柄轴线旋转时，所述至少一个可变步幅连杆提供了改变所述至少一个脚连杆的行进轨迹的能力。

20.根据权利要求18所述的健身设备，进一步包括：

与所述机架枢轴式地相连接的第二摆杆；

与所述机架枢轴式地相连接并且构造成围绕所述曲柄轴线旋转的第二曲柄臂；

与所述至少一个摆杆枢轴式地相连接的第二脚连杆；

与所述第二脚连杆枢轴式地相连接并与所述机架可操作地相连接的第二导向连杆；和

与所述第二导向连杆和所述第二曲柄臂枢轴式地相连接以允许在所述第二脚连杆和所述第二曲柄臂之间的相对运动的第二可变步幅连杆。

21.根据权利要求18所述的健身设备，其特征在于，所述机架包括至少一个导轨，其中所述至少一个导向连杆包括适用于接合所述至少一个导轨的至少一个导向滚柱。

22.根据权利要求21所述的健身设备，其特征在于，所述至少一个导轨是平的。

23.根据权利要求18所述的健身设备，进一步包括与所述至少一个摆杆相连接的至少一个杠杆臂。

24.一种健身设备，包括：

限定前部分和后部分的机架；

与所述机架的所述前部分枢轴式地相连接的至少一个摆杆；

与所述机架枢轴式地相连接并构造成围绕支撑在所述机架的所述后部分的曲柄轴线旋转的至少一个曲柄臂；

与所述至少一个摆杆枢轴式地相连接的至少一个脚连杆；和

与所述至少一个脚连杆和所述至少一个曲柄臂枢轴式地相连接以允许在所述至少一个脚连杆和所述至少一个曲柄臂之间的相对运动的至少一个可变步幅连杆。

25.根据权利要求24所述的健身设备，其特征在于，当所述至少一个曲柄臂围绕所述曲柄轴线旋转时，所述至少一个可变步幅连杆提供了改变所述至少一个脚连杆的行进轨迹的能力。

26.根据权利要求24所述的健身设备，进一步包括：

与所述机架的所述前部分枢轴式地相连接的第二摆杆；

与所述机架枢轴式地相连接并构造成围绕曲柄轴线旋转的第二曲柄臂；

与所述第二摆杆枢轴式地相连接的第二脚连杆；和

与所述第二脚连杆和所述第二曲柄臂枢轴式地相连接以允许在所述第二脚连杆和所述第二曲柄臂之间的相对运动的第二可变步幅连杆。

27.根据权利要求24所述的健身设备，进一步包括与所述至少一个可变步幅连杆枢轴式地相连接并与所述机架可操作地相连接的至少一个导向连杆。

28.根据权利要求27所述的健身设备，其特征在于，所述机架包括至少一个导轨，且其中所述至少一个导向连杆包括适用于接合所述至少一个导轨的至少一个导向滚柱。

29.根据权利要求28所述的健身设备，进一步包括与所述机架和所述至少一个导向滚柱可操作地相连接的弹簧组件。

30.一种健身设备，包括：

机架；

与所述机架枢轴式地相连接的第一摆杆和第二摆杆；

与所述机架枢轴式地相连接并且构造成围绕曲柄轴线旋转的第一曲柄臂和第二曲柄臂；

与所述第一摆杆和所述第一曲柄臂枢轴式地相连接的第一导向连杆；

与所述第二摆杆和所述第二曲柄臂枢轴式地相连接的第二导向连杆；

由所述第一导向连杆滚动支撑的第一脚连杆；

由所述第二导向连杆滚动支撑的第二脚连杆；

31.根据权利要求30所述的健身设备，其特征在于，所述第一脚连杆界定了第一弧形表面，且所述第二脚连杆界定了第二弧形表面。

32.根据权利要求31所述的健身设备，其特征在于，所述第一弧形表面和所述第二弧形表面由可变的半径界定。

33.根据权利要求31所述的健身设备，进一步包括：

与所述第一导向连杆旋转式地相连接的第一对滚柱，所述第一对滚柱的至少一个在所述第一脚连杆上接合所述第一弧形表面；和

与所述第二导向连杆旋转式地相连接的第二对滚柱，所述第二对滚柱的至少一个在所述第二脚连杆上接合所述第二弧形表面。

34.根据权利要求30所述的健身设备，进一步包括：

与所述机架枢轴式地相连接并与所述第一脚连杆可操作地藕联的第一杠杆臂；和

与所述机架枢轴式地相连接并与所述第二脚连杆可操作地藕联的第二杠杆臂。

35.根据权利要求34所述的健身设备，进一步包括：

与所述第一脚连杆和所述第一杠杆臂枢轴式地相连接的第一连杆；和

与所述第二脚连杆和所述第二杠杆臂枢轴式地相连接的第二连杆。

36.一种健身设备，包括：

机架；

前曲柄臂组件，其具有与所述机架枢轴式地相连接并构造成围绕前曲柄轴线旋转的第一前曲柄臂和第二前曲柄臂；

后曲柄臂组件，其具有与所述机架枢轴式地相连接并构造成围绕后曲柄轴线旋转的第一后曲柄臂和第二后曲柄臂；

由所述第一前曲柄臂和所述第一后曲柄臂滚动支撑的第一脚连杆；和

由所述第二前曲柄臂和所述第二后曲柄臂滚动支撑的第二脚连杆。

37.根据权利要求36所述的健身设备，其特征在于，所述第一脚连杆界定了第一弧形表面，且所述第二脚连杆界定了第二弧形表面。

38.根据权利要求37所述的健身设备，进一步包括：

与所述第一前曲柄臂旋转地相连接的第一前滚柱；

与所述第二前曲柄臂旋转地相连接的第二前滚柱；

与所述第一后曲柄臂旋转地相连接的第一后滚柱；

与所述第二后曲柄臂旋转地相连接的第二后滚柱；

其中所述第一前滚柱和所述第一后滚柱中的至少一个在所述第一脚连杆上接合所述第一弧形表面；和

其中所述第二前滚柱和所述第二后滚柱中的至少一个在所述第二脚连杆上接合所述第二弧形表面。

39.根据权利要求36所述的健身设备，进一步包括：

与所述机架枢轴式地相连接并与所述第一脚连杆可操作地藕联的第一杠杆臂；和

与所述机架枢轴式地相连接并与所述第二脚连杆可操作地藕联的第二杠杆臂。

40.根据权利要求39所述的健身设备，进一步包括：

与所述第一脚连杆和所述第一杠杆臂枢轴式地相连接的第一连杆；和

与所述第二脚连杆和所述第二杠杆臂枢轴式地相连接的第二连杆。

41.根据权利要求36所述的健身设备，进一步包括：

与所述前曲柄臂组件相连接的第一链齿；

与所述后曲柄臂组件相连接的第二链齿；和

与所述第一链齿和所述第二链齿可操作地相连接的链条。

42.一种健身设备，包括：

机架；

由所述机架移动支撑的第一连杆；

由所述机架移动支撑的第二连杆；

藕联所述第一连杆与所述第二连杆的第一索轮组件；

由所述第一连杆滚动地支撑的第一脚连杆；

由所述第二连杆滚动地支撑的第二脚连杆；和

藕联所述第一脚连杆与所述第二脚连杆的第二索轮组件。

43.根据权利要求42所述的健身设备，其特征在于，所述第一连杆包括适用于接合所述机架的第一滚柱，其中所述第二连杆包括适用于接合所述机架的第二滚柱。

44.根据权利要求43所述的健身设备，其特征在于，所述第一索轮可操作地连接所述第一连杆与所述第二连杆，以使在第一方向的所述第一连杆的运动与在所述第一方向相对的第二方向的所述第二连杆的运动一致。

45.根据权利要求44所述的健身设备，其特征在于，所述第一索轮组件包括至少一条缆索，其与所述第一连杆和所述第二连杆相连接并缠绕与所述机架旋转地相连接的至少一个滑轮。

46.根据权利要求44所述的健身设备，其特征在于，所述第一连杆和所述第二连杆适用于围绕所述第一滚柱和所述第二滚柱相互地枢轴式转动。

47.根据权利要求42所述的健身设备，进一步包括：

与所述第一脚连杆旋转地相连接并适用于滚动接合所述第一连杆的第一对滚柱；和

与所述第二脚连杆旋转地相连接并适用于滚动接合所述第二连杆的第二对滚柱。

48.根据权利要求47所述的健身设备，其特征在于，所述第二索轮可操作地连接所述第一脚连杆与所述第二脚连杆，以使在第一方向的所述第一脚连杆的运动与在所述第一方向相对的第二方向的所述第二脚连杆的运动一致。

49.根据权利要求48所述的健身设备，其特征在于，所述第二索轮组件包括至少一条缆索，其与所述第一脚连杆和所述第二脚连杆相连接并缠绕与所述机架旋转地相连接的至少一个滑轮。

50.根据权利要求49所述的健身设备，其特征在于，所述第二索轮组件包括与所述第一连杆旋转地相连接的至少一个第二滑轮。

51.根据权利要求49所述的健身设备，其特征在于，所述第一脚连杆和所述第二脚连杆适用于沿所述第一连杆和所述第二连杆相互地滚动。

52.根据权利要求42所述的健身设备，进一步包括：

与所述机架枢轴式地相连接并与所述第一脚连杆可操作地藕联的第一杠杆臂；和

与所述机架枢轴式地相连接并与所述第二脚连杆可操作地藕联的第二杠杆臂。

53.根据权利要求52所述的健身设备，进一步包括：

与所述第一脚连杆和所述第一杠杆臂枢轴式地相连接的第一延伸连杆；和

与所述第二脚连杆和所述第二杠杆臂枢轴式地相连接的第二延伸连杆。

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