200900108 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明與運動健身器材有關,特別是關於一種可調整 踏板軌跡的橢圓運動機(Elliptical)。 【先前技術】 橢圓運動機是一種能以左、右二踏板承載使用者的雙 腳,進而導引雙腳在一概呈橢圓形的軌跡上運動的運動健 身器材。在習知技藝中,某些橢圓運動機,的踏板軌跡可供 使用者依據個人需求進行調整,藉以改變邁步幅度、運動 難度或鍛鍊部位。 第12圖所示即為一種習知的可調整踏板軌跡的橢圓 運動機(9)(註:詳情可參閱美國第2007/0117684號早期 公開專利案),其相關部分的動作原理如下:各踏板(91) 被一前後延伸的支撐桿(92)所支撐,各支撐桿(92)的前端 連結在一曲柄(93)尾端,後端樞接在一可前後擺盪的懸臂 (94)底端’使得其所支撐的踏板(91)能沿一概呈橢圓形的 軌跡運動;其中,用以支持前述懸臂(94)的架體(95)可受 一驅動裝置(96)控制其偏斜角度,藉以改變懸臂(94)頂端 的空間位置,而讓懸臂(94)底端(即支撐桿(92)後端)的擺 盈路徑對應變動,使得踏板(91)的運動轨跡跟著改變(具 體表現在斜度方面)。 上揭習知結構雖然揭示了 一種典型原理,不過在實務 製作及使用上卻存在著—些尚待改進之處,例如: 200900108 王,、)前述架體(95)可能製成一開口朝上的11形 王以其左、右二側桿上的一樞轉點(97)樞接在骨架(98) 士 ’並以别述二側桿的頂端分別承吊左、右二懸臂(94)。 刖述驅動裝置(96)—般是利用馬達驅使—螺桿_螺管組合 伸長或,短’藉由推拉U形框底部的橫向連桿而使頂部的 一^吊。P位同步位移。就力學來看,此般架體(95)可看作 一第—類槓桿」’其中,由於驅動裝置(96)施力點與架 體樞轉點(9 7)之間的長度(即施力臂)小於懸臂(9 4)懸吊 點與架體樞轉點(97)之_長度(即抗力臂),使得驅動裝 置(96)的作功效率相對較低,因此需要出力較大的馬達, 導致生產成本及耗費電力相對偏高。順帶說明,在此狀況 下,直接挪向架體(95)上的樞轉點(97)以改變施力臂與抗 力臂的比例,並非解決上述問題的理想方法,其理由在於 如此將會縮短懸臂(9 4)頂端的偏擺範圍、增加驅動裝置的 空間需表、降低調整執跡時的反應效率,總之弊多於利。 (二) 此外,在上述結構之下,前述驅動裝置(96) 一般會設置在左右之間的中央位置(使能對稱施力於前述 U形框)’因此,當設計階段在設定構件的相對關係時, 為了不與底部的驅動裝置(96)(以及圖中未示的保護用殼 蓋)產生干涉’並且保留不致發生夾傷意外的安全間距, 必須適度提高支撐桿(92)活動範圍最低點的高度,導致踏 板(91)被托撐至更高的位置運動,因而影響到使用者登上 踏板(91)時的便易性與運動時的安全感。 (三) 或者,前述架體(95)可能是由相互分離的左、 200900108 右二縱向侧桿所構成(亦即缺少前述u形框的橫向連 桿)’再配合上左、右兩組轉H(⑹同步推拉二者底 端,使得頂端的二承吊部位同步―。此種設計雖然藉由 將驅動裝置⑽由支料⑽下方移域邊,維持了支^ 桿(92)及踏板(91)儘量壓低的設計需求,但因採用兩組^ 動裝置(96),使知生產成本更加提高。同時,縱使此種奸 構下的各驅動裝置出力要求較低’但因前述力臂比例的問 題仍然存在,所以各驅動裝置的作功效率依然偏低,未能 有效運用。 附帶一提,在另一種類似第12圖的習知結構中,架 體的樞轉點是位在最底端,而且驅動裝置直接推拉前述架 體的頂端,亦即施力臂與抗力臂等長,此種結構下的驅動 裝置作功效率仍不理想。 (四)前揭懸臂式結構除了作功效率的問題之外,在 穩固性方面亦有進一步改善的空間。請再次參閱第12 圖’由於架體(95)頂端的承吊部位承受著極大的向下分 力’同時’架體(95)的頂端也經常不是位在樞轉點(97) 的正上方’使得架體(95)的上半段(即抗力臂)有彎曲變形 之虞’為此必須採用較為粗壯的金屬桿材,而且,架體(95) 的樞轉點(97),以及架體(95)底端與驅動裝置(96)之間的 連接點亦承受著極大應力,使得該處的樞接結構必需採用 耐荷較強的構件,以避免壞損。 此外’有別於前述以可調整偏斜角度的架體支撐懸 臂’另一種習知結構(例如前揭美國第2007/0117684號早 200900108 期公開專利案的第二實施例)則是在左右二側各設置^一前 後延伸的固定橫桿,並將擺臂頂端以可位移的方式設在橫 桿上’藉由驅使擺臂頂端在橫桿上前後位移而達到調整軌 跡的目的。此種結構同樣因為採用兩組驅動裝置,使得成 本較高。 在習知的各種可調整踏板執跡的橢圓運動機中,驅動 裝置均未能與既有結構良好整合,除了需要另外設計殼罩 加以覆蓋掩飾,造成成本提昇、體積增加、外觀複雜,更 嚴重的是如前所述,在設計上因為其他構件必須閃避或牵 就驅動農置’因而降低了設計的自由度及人體工學。 再者省知的各種可调整踏板軌跡的橢圓運動機,使 用=只能透過操控台上所顯示的電子數據得知目前的踏 跡斜度’並無法藉由運動機主要構件的空間關係進行 目視判斷。何況,多數習知結構當中的調整用構件 則述料'架體)都不是位在制者的眼前。 【發明内容】 健irr旨於改進上述缺點,主要目的在於提供-種可 ==運動機,其t用以調整前 ==率較高,因此可採用出力相對
Hr如此有助降低成本、節省電能及便利設計。 本發明的另一目的在於裎 橢圓運動機,1中的支~齡7~種可調整踏板軌跡的 無變形、壞損之虞。“料為穩固安定,相闕構件較 200900108 本發明的又-目的在於提供一種可調整踏板軌跡的 橢圓運動機,其巾㈣調歸_跡_動裝置被整合在 較佳的位置,不致影響其他構細配置設計、造成人體工 學及使减受的低減,㈣材外觀較為清爽簡 潔。 本發明的再-目的在於提供—種可調整踏板執跡的 概圓運動機,使用料經由可見的構件㈣關係及其變 化,直觀地認知目前的踏板執跡斜度及其變化。 為了達成前述目的’本發明所提供的橢圓運動機包含 有:-骨架;A、右二架體’各具有相對位在較前方的— 帶動部位以及位在較後㈣-承吊部位及—熟部位 述二架體的帶動部位相互連結,而且轉軸部位同軸 前述骨架·’在各架體上,承吊部錢介在帶動部位= 部位之間’而且轉軸部位與帶動部位之間的直線距離大於 ^轴部位與承吊部位之_直線距離;—驅練置,行 架上,具有一馬達,可帶動前述架體的帶動部位, 使传則述承吊部位產生對應位移;左、右二懸臂, =魅接在對應的_承㈣位;左、右二支料,各且 有一相對位在較前方並且可作迴繞運動的迴繞部= ,在較後方的《部位,前述㈣部位枢接在對應的 =端;左、右二踏板,分別被前述二支樓桿直接或間^支 芽,可被引導在一封閉軌跡上運動。 姓或者,本發明也可選擇使前述左、右二架體不 ,並且搭配二驅動裝置同步驅動前述二架體。 200900108 在本發明中’因為用以支持懸臂的可活動架體形成 「第二類槓桿」,且「施力臂」大於「抗力臂」,所以驅動 裝置的作功效率較咼。同時,因為各架體用以支持懸臂的 位置(即承吊部位)的相對二側延伸至骨架上,所以支撐結 構較為穩固安定。 進而,由於一般橢圓運動機均在前端設有(用以支持 操控台的)儀錶桿,所以本發明的一較佳實施例適當地將 驅動裝置整合在前述儀錶桿内,不僅有較佳的外觀,而且 不會影響其他構件’同時,使用者可透過架體前端的帶動 部位高低位置’直觀地得知踏板軌跡的傾斜程度。 【實施方式】 以下即配合附圖詳細說明本發明上揭技術特徵的一 較佳實施例結構,以及能藉以獲致的功效、特點。 橢圓運動機(1)具有-用u作為其他構件裝設基礎的 月架(10),其主要包含平置在地面上的一底座(11)、固接 在底座(11)前端頂側的一支座(12)(參閱第5圖,被—殼 罩(13)包覆)、以及由支座(12)頂端再往上延伸的一中2 儀錶桿(14)。底座(11)的後半部形成一上下敞空且後端開 故的U形透空區域(15)。儀錶桿(14)的頂端設有一操控△ (16) 。 σ 在骨架(10)的後半部另外設有一活動架(20),前述活 動架(20)是由形狀對稱的左、右二架體(21)結合而成,各 架體(21)包含-縱桿段(22)及一橫桿段⑵),前述二 200900108 (21)的縱桿段(22)分別豎立在骨架(1〇)後端的左、右二 側,底端以左右軸向樞接在骨架底座(11)的11形開口兩 旁,而且左、右二側的樞軸位在同一軸線以)上(參閱第6 圖)’刖述一架體(21)的橫桿段(23)分別在左右二侧前後 延伸,後端透過一輔助構件(24)與縱桿段(22)的頂端固接 (參閱第6圖)’前端分別由外往内彎曲,然後在中央位置 透過一連結構件(25)相互連結,共同形成一開口朝後的u 子形。如此,活動架(20)後端的左、右二縱桿段(22)之間 形成一前後暢通的進出空間(26)。各縱桿段(22)與橫桿段 (23)的接合部位分別以一角套(27)加以覆蓋,角套(27) 的頂面形成一可供捉扶的部位。 骨架(10)前端設有一用以控制活動架(2〇)的驅動裝 置(30),請參閱第7及第8圖,前述驅動裝置(3〇)主要包 含一偏轉座(31)、一馬達(32)、一螺桿(33)及一昇降座 (34) ’前述偏轉座(31)以左右軸向樞設在前述支座(a) 上’並且位在中空儀錶桿(14)的管道底端;前述馬達(32) 安裝在偏轉座(31)上’使用者可透過前述操控台(16)控制 其運轉;前述螺桿(33)呈縱向延伸容納在儀錶桿(14)内 部’底端樞接在偏轉座(31)上,頂端則是未受支持的自由 端;馬達(32)的出力可經由偏轉座(31)上的減速齒輪組 (未標示)驅使螺桿(33)原地旋轉;前述昇降座(34)螺合在 螺桿(33)上(參閱第8圖)。 中空儀錶桿(14)的後侧管壁上設有一沿著長軸向延 伸的槽孔(17)。前述活動架(20)前端中央的連結構件(25) 11 200900108 經由槽孔(17)伸入儀錶桿(14)内部,並且與驅動裝置(3〇) 的昇降座(34)固接。藉此’當螺桿⑽受馬達(32)驅動而 正轉或反轉時,昇降座(34)會沿著螺桿(33)軸肖上昇或下 降’帶動活動架(2〇)的橫桿段⑵)前端(以下稱帶動部位) 昇高或降低,使得活動架⑽以其縱桿段(22)底端(以下 稱轉軸部位)為軸心進行偏轉。過程中,因為與活動竿(2〇) 剛性連結的昇降座㈤也必須在—弧形軌跡上運動嘴以 螺桿(33)會連同偏轉座⑻—衫生對應偏斜(註:請觀 察第7A、7B、7C圖中的螺桿(33)角度變化)。 活動架(20)的前述帶動部位可被驅動 在-下止點_圖所示)及—上止點(如第7c(圖 之間昇降歧位,對應於此,活動架⑽整體可受押在一 最小角度(如第5圖中實線所示)及一最大角度(如&5圖 中假想線所示)之間偏轉及定位。請參閱第5目,、舌動架 (20)的縱桿段(22)與橫桿段⑵)之間的前述辅助構件 (24)上設有-承吊部位⑽,當活動架⑽進行上述偏轉 時,承吊部位(28)呈現明顯的前後位移,換古之,驅動裝 置⑽可控制活動架⑽)的左、右二承吊部^(⑻在一 ^ 止點及一後止點之間活動及定位。 為了提昇活動架(20)及驅動裴置(3〇)的穩定度,本實 施例在儀錶桿(14)内部的左右壁面上各^置二導軌 ⑽,各導執⑽是-以活動架(2__部^為一圓心的 弧形板片;㈣’昇降座⑽的左右二侧分別樞执位在導 轨⑽相對二侧面的前'後二滾輪⑽,前述二^ 12 200900108 的輪周以適當緊度夾抵導軌(18)(請參閱第8圖)。 活動架(20)後端的左右二侧分別設有一左懸臂(4〇L) 及一右懸臂(40R),各懸臂(4〇L)(40R)呈縱向延伸,頂端 形成一懸吊端,以左右軸向樞接在對應側邊的架體(21) 承吊部位(28) ’底端形成一擺盪端,可在骨架底座 後半部的U形透空區域(15)上方前後擺盪。當活動架(2〇) 改變角度時,左、右二懸臂(40L)(40R)的懸吊端會同步地 前後位移。 請參閱第5圖(註:圖中取除了前端的殼罩(13)局 部),骨架(10)的支座(12)上樞設一左右軸向的曲柄軸 (52),其相對二端分別固接一曲柄(54)。支座(12)上另外 設有一阻力裝置(56),可受控於前述操控台(16)而決定曲 柄(54)的旋轉阻力(註:此為習知技藝,例如業界常用的 飛輪搭配渦電流制動器)。 左右一側分別具有前後延伸的一左支撐桿(60L)及一 右支撐桿(60R),各支撐桿(60L)(6〇R)的前端伸入殼罩 (13)内,並且樞接在對應側邊的曲柄(54)尾端,形成可在 -圓形執跡上運動的迴繞部位;各支撐桿(帆)(賺)的後 端樞接在對應侧邊的懸臂(40L)(4〇R)底端,形成可在一弧 形轨跡上運動的擺盪部位。因為左、右二支撐桿(6〇l) (60R)的前端在前述圓形軌跡上維持18〇。相對,所以後 端會在前述弧雜跡上反向運動,t其中—至孤形 軌跡的前極點時,另一側恰好擺盪至後極點。 各支擇桿⑽L)⑽_中段部位切著—踏板(7〇l) 13 200900108 (70R) ’基於支撐桿(60L)(60R)前、後二端的圓形及弧線 運動軌跡,各踏板(70L)(70R)可被導引在一近似橢圓形的 封閉執跡上運動。在本實施例中,各踏板(70LK70R)將其 前端以左右軸向樞接在支撐桿(60L)(60R)頂側,使其後端 可相對於支撐桿(60L)(60R)上下偏轉;同時,骨架(10) 刖端的左右二侧分別設有一縱向延伸的扶手桿(82L) (82R) ’各扶手桿(82l)(82R)中段一預定部位以左右軸向 樞接在儀錶桿(14)上,頂端及底端可前後搖擺;此外,左 右二侧又各設有一前後延伸的連桿(84L)(84R),各連桿 (84L)(84R)的前端樞接在扶手桿(82l)(82R)底端,被引導 在一弧形軌跡上前後運動,後端則托撐在踏板(7〇l)(70R) 底部,與踏板(70L)(70R)固接並且同軸樞設在支撐桿 (60L)(60R)上(參閱第9圖)。藉此,扶手桿(82L)(82R) 可與踏板(70L)(70R)及支撐桿(60L)(60R)相互帶動,而且 踏板(70L)(70R)相對於支撐桿(60LK60R)的角度可在運 動中循環變化,提供較佳的人體工學(習知技藝)。 在另一種習知結構中(圖面未示),連桿與支擇桿樞 接,而踏板固接在連桿上,並未直接樞接在支禮桿上,亦 即踏板被支樓桿間接支撐,但前述連動效果相同。 上揭橢圓運動機(1)的使用方式簡述如下:使用者可 將雙腳踩踏在左、右二踏板(70LK70R)上,並以雙手捉握 左、右二扶手杯(82L)(82R)的頂端,施力使踏板(7〇[) (70R)及扶手桿(82L)(82R)沿著各自的執跡運動,藉此進 行手腳協調的全身運動。 200900108 在使用之前,使用者是由橢圓運動機(D的後方經由 前述進出空間(26)往前踩上左、右二踏板(7〇l)(70R),當 使用結束後,也是經由進出空間(26)往後走下地面。在踩 上及離開踏板(70L)(70R)的過程中,使用者可以暫時捉扶 活動架(20)左右二侧的角套(27)頂面,以維持穩定。 運動中’使用者除了可利用操控台(16)設定前述阻力 裝置(56)施予曲柄(54)的阻力,藉以調整踏板(7〇l)(70R) 及扶手桿(82L)(82R)的運動阻力,還可利用操控台(16) 透過前述驅動裝置(30)改變活動架(2〇)的角度,藉以調整 踏板(70L)(70R)運動執跡的斜度,舉例而言’若使活動架 (20)定位在如第l〇A、10B圖所示的最小角度,則懸臂 (40L)(40R)的頂端會位在活動範圍的前止點,此時懸臂 (40L)(40R)底端(即支撐桿後端)的弧形軌跡(;T1)前端略 高於後端,使得踏板(70L)(70R)運動軌跡(未標示)的斜度 相對較小,運動難度較低;反之,若使活動架(2〇)定位在 如第11A、11B圖所示的最大角度,則懸臂(4〇L)(4〇R)的 頂端會位在後止點,此時支撐桿(6〇L)(6〇R)後端的弧形軌 跡(T2)前端明顯高於後端,使得踏板(7〇L)(7〇R)運動執跡 的斜度相對較大,運動難度較高。 除了踏板執跡可供調整之外,本發明的橢圓運動機 (1)還具有下列優點: (一)在力學上,前述活動架(2〇)形同一「第二類槓 桿」,也就是抗力點(承吊部位(28))介在施力點(帶動部 位)與支點(轉軸部位)之間。請參閱第5圖,在本實施例 15 200900108 中,前述三點雖未排成一線——大略構成一個直角三角 形’但帶動部位與轉軸部位之間的直線距離(即施力臂), 仍明顯大於承吊部位與轉軸部位之間的直線距離(即抗力 臂)。因此,相較於第12圖的「第一類槓桿」,本發明當 中的驅動褒置(30)作功效率較高,基於這項優勢,製作者 可採用出力相對較低、體積相對較小的馬達,如此有助降 低成本、節省電能及便利設計。 (二) 因為活動架(20)的前後二端均支撐在骨架 (10)上’而用以承吊重量的承吊部位(28)設在前後二端之 間’同時,由第l〇A、1〇B、ha、11B圖可看出,各懸臂 (40L)(40R)的擺盪範圍被設定在縱桿段(22)與橫桿段 (23)之間’所以,活動架(2〇)所承吊的重量可以平均分散 至相對二側’支撐結構較為穩固安定,桿材及軸承等亦較 無變形、壞損之虞。 (三) 本實施例將驅動裝置(30)安裝在一般橢圓運 動機既有的殼罩(13)及儀錶桿(14)内部,並未佔用額外的 空間’不僅可讓外觀顯得清爽簡潔,而且,驅動裝置(30) 的存在(或者說踏板執跡可供調整這項功能的存在),不會 影響到支撐桿(60L)(60R)及踏板(70L)(70R)要儘量降低 的5又计需求。值得一提的是,本實施例的骨架底座(12 ) 後半部形成一 U形透空區域(15),可讓支撐桿(60LX60R) 後端在安全前提下儘量貼近地面,亦即可讓踏板(7〇l) (7〇ί〇在較低的高度運動,如此,使用者比較容易登上或 走下踏板(70L)(70R),而且在運動時較有安全感。 16 200900108 (四)在本實施例中,活動架(20)前端的高低,直接 對2於踏板運動軌跡的斜度,更詳而言之,活動架(20) 的則端愈*/低’即代表踏板軌跡的前端愈高/低,因此, 用f可經由活動架(2〇)前端的帶動部位在儀錶桿(14) 的问低位置或其昇降動作’快速、直觀地認知目前踏板 跡的斜度或其變化,而且不限於運動中或使用之前。其 儀錶桿(14)上的前述槽孔〇7)長度對應於調整範圍, 二4其上下端點可提示調整限度,此外,槽孔(I?)旁邊還 可標劃刻度,以提高辨識性。 上揭實施例使左、右二架體(21)的帶動部位相互連 、°再以單一驅動裝置(30)帶動前述帶動部位。但本發明 也可使左、右二架體不相連結,再配合以兩組驅動裝置分 別帶動前述二架體的帶動部位,使兩側的承吊部位同步位 移0 而且,相關領域的一般技術人員應知,以上詳細說明 僅是揭示一較佳實施態樣,但本發明在實施時,當可在前 迷發明精神及發明特徵之下,對若干結構進行無涉實質的 變動或替換’例如’活動座的轉轴部位、承吊部位、帶動 ^位彼此之間的空間關係、帶動部位的活動路徑以及承吊 部位的對應位移,均可依設計目㈣纽變;此外,驅動 裝·置亦可採用各種已知的電動機構。 17 200900108 【圖式簡單說明】 第1圖是本發明-較佳實施例的立體圖,其中的 架剛端位在可活動範圍的下止點,而且其中的左側懸臂位
在可活動範_後止點、右㈣臂位在可活動範圍的前止 點; J 第2圖是本發明一較佳實施例對應第1圖狀態的另一 立體圖; 第3圖是本發明-較佳實施例對應第1、2圖狀 正視圖; ’ 第4圖是本發明-較佳實施例對應第i、2圖狀態的 頂視圖; & 第5圖是本發明-較佳實施例對應第j、2圖狀態的 右側視圖,圖中示意活動架的活動態樣;本圖取除了擴圓 運動機前端的殼罩局部,以便展示内部結構; 第Θ圖以立體形態示意本發明一較佳實施例中的活 動架的活動態樣;本圖的視角對應於第2圖; 第7A、第7B及第7C圖均是本發明一較佳實施例中 的儀錶桿部位的縱向剖視圖,分別顯示活動架前端位在可 活動範圍的下止點、巾間位置及上止點的狀態; 第8圖是沿第7B圖當中8-8剖線的剖視圖; 第9圖是本發明一較佳實施例中的右側踏板部位的 仰角立體圖; 第10A及第10B圖均是本發明一較佳實施例的右侧視 圖,不意當活動架前端位在下止點時的使用狀態; 18 200900108 第11A及第11B圖均是本發明一較佳實施例的右側視 圖,示意當活動架前端位在上止點時的使用狀態;以及 第12圖是一種習知的可調整踏板執跡的橢圓運動機 的右側視圖。 【主要元件符號說明】 1 橢圓運動機 10骨架 11底座 12支座 13殼罩 14儀錶桿 15 U形透空區域 16操控台 17槽孔 18導軌 20活動架 21架體 22縱桿段 23橫桿段 24輔助構件 25連結構件 26進出空間 27角套 28承吊部位 30驅動裝置 31偏轉座 32馬達 33螺桿 34昇降座 35滾輪 40R/L懸臂 5 2曲柄轴 54曲柄 56阻力裝置 60R/L支撐桿 70R/L踏板 84R/L連桿 82R/L扶手桿 19