1356717 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】
摘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，某些搞圓運動機.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搞圓 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 的空間位置，而讓懸臂(94)底端(即支撐桿⑽後端)的 盧路徑對應變動’使得踏板⑻的運動軌跡跟著改變（ 體表現在斜度方面）。 上揭習知結構雖然揭示了—種典型原理，不過在實; 製作及使用上卻存在著一些尚待改進之處，例如： 5 1356717 ()剷述架體（95)可能製成一開口朝上的口形 框，以其左、右二側桿上的一樞轉點（97)樞接在骨架（98) 上，並以前述二側桿的頂端分別承吊左、右二懸臂。 刖述驅動裝置（96) —般是利用馬達驅使一螺桿螺管組合 伸長或縮短’藉由餘U形框底部的橫向連桿而使頂部的 一承吊。卩位同步位移。就力學來看，此般架體（阳）可看作 一「第一類槓桿」，其中，由於驅動裝置（96)施力點與架 體樞轉點（97)之間的長度（即施力臂）小於懸臂（94)懸吊 點與架體樞轉點（97)之間的長度（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，直接挪高架體（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（94)頂端的偏擺範圍、增加驅動裝置的 空間需求、降低調整軌跡時的反應效率，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（9 2 )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、 6 1356717 右一縱向侧;t干所構成（亦即缺少前述u形框的橫向連 桿），再配合上左、右兩組驅動裝置（96)同步推拉二者底 端，使得頂端的二承吊部位同步偏擺。此種設計雖然藉由 將驅動裝置（96)由支撐桿（92)下方移至側邊，維持了支撐 桿（92)及踏板（91)儘量壓低的設計需求，但因採用兩組驅 動裝置（96)，使付生產成本更加提高。同時，縱使此種結 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）刖揭懸臂式結構除了作功效率的問題之外，在 :固5方面亦有進-步改善的空間。請再次參閱第12
力，·於架體（95)頂端的承吊部位承受著極大的向下分 的正同時’架體（95)的頂端也經常不是位在樞轉點（97) 之声方使得架體（95)的上半段（即抗力臂）有彎曲變形 的二隸此必須採用較為粗壯的金屬棹材，而且’架體（95) 連接^ = (97成)1以及架體（95)底端與驅動裝置（96)之間的 耐荷較強^著極大應力，使得該處的樞接結構必需採用 较強的構件，以避免壞損。 臂，另一卜^別於前述以可調整偏斜角度的架體支撐懸 種餐知結構（例如前揭美國第2〇〇7/〇117684號早 7 丄獨17 4 A開專利案的第一實施例）則是在左右二側各設置一前 ^延伸的固定橫桿，並將擺臂頂端以可位移的方^設在橫 桿上，藉由驅使擺臂頂端在橫桿上前後位移而達整軌 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軌跡的撕圓運動機中，驅動 二置均未能與既有結構良好整合，除了需要另外設計殼罩 ^覆蓋掩飾，造成成本提昇、體積増加、外觀複雜，更 就==在設計上因為其他構件必須閃避或牵 尤膝動跋置’因而降低了糾的自由度及人體工學。 用者财調整踏妹跡的橢^運動機，使 板土所顯示的電子數據得知目前的踏 直二藉由運誠主要構件的"關係進行 (:如λ 況，錄w域構當中㈣整用構件 (例如别逑懸臂、架體)都不是位在使用者的眼前。 【發明内容】 ㈣旨於改進上述缺點，主要目的在於提供-種可 橢圓運動機’其令用以調整前述執跡的驅 較尚，因此可採用出力相對較低、體積相 對較=馬達’如此有助降低成本、節省電能及便利設計。 橢圓目的在於提供一種可調整踏板軌跡的 n Mi、；#的切結構較域固衫，㈣構件較 無變形、壞損之虞。 8 1356717 本發明的又-目的在於提供—種可調整踏板軌跡的 橢圓運動機，其中用以調整前述軌跡的驅動裝置被整 較佳的位置，不致影響其他構件的配置設計、造成^工 學及使用感受的低減，同時還能讓器材外觀較為清 潔。
本發明的再-目的在於提供—種可調整踏板軌跡的 橢圓運動機’制者能經由可⑽構件空關係及其變 化，直觀地認知目前的踏板轨跡斜度及其變化。
為了達成則述目的’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一 帶動部位以及位在較後方的—承吊部位及—轉軸部位前 述二架體的帶動部位相互連結’而且轉軸部位同軸樞接在 前述骨架；在各架體上，承吊部位是介在帶動部位與轉轴 部位之間，而且轉軸部位與帶動部位之間的直線距離大於 轉轴部位與承㈣位之_直線距離；—鶴裝置，設在 前述骨架上’具有_馬達，可帶賴絲體的帶動部位， 使得前述承吊部位產生對應位移；左、右m祕 頂端樞接在對應的架體承吊部位；左、右二支樓桿，各具 有-相對位在較前方並且可作迴繞運動的迴繞部位及一 位在較後方的擺盪部位，前述觀部位樞接在對應的懸臂 底端；左m分別被前述二支撐桿直接或間接支 撐，可被引導在一封閉執跡上運動。 或者’本發明也可選擇使前述左、右二架體不相連 結，並且搭配二驅動裝置同步驅動前述二架體。 9 ^56717 在=中’因為用以支持懸臂的可活動架體形成 裝施力臂」大於「抗力臂」，所以驅動 位置以二較^同時’因為各架體用以支持懸臂的 構較的相對二側延伸至骨架上，所以支標结 進而’由於—般橢圓運動機均在前端設有（用以 驅儀:桿’所以本發明的一較佳實施例適當地將 裝置整口在前述儀錶桿内，不僅有較佳的外觀，而且 會影響其他構件，同時，使用者可透過架體前端的帶動 。丨位兩低位置，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_ 較佳實施例結構，以及能藉以獲致的功效、特點。 ^橢圓運動機（丨）具有一用以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，被一殼 罩（13)包覆）、以及由支座（12)頂端再往上延伸的一中空 儀錶桿（14)。底座（11)的後半部形成一上下敞空且後端開 放的U形透空區域（15)。儀錶桿（14)的頂端設有一操控台 (16)。 ° 在骨架（10)的後半部另外設有一活動架（2〇)，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)包含一縱桿段（22)及一橫桿段（23)，前述二架體 1356717 (21)的縱桿段（22)分別豎立在骨架⑽後端的左、右二 側，底端以左右軸向樞接在骨架底座（11)的〇形開口兩 旁，而且左、右二侧的樞轴位在同一軸線⑴上（參歼閱第6 圖）；前述：架體（21)的橫桿段⑵）分別在左右二侧前 延伸，後端透過-輔助構件⑽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 ，過-連結構件（25)相互連結，共同形成―開口朝後的u 子形。如此，活動架（2〇)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（π) 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的驅動裝 置（30)，請參閱第7及第8圖’前述驅動裝置（30)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（12) 上，並且位在中空儀錶桿（14)的管道底端；前述馬達（π) 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）。 _空儀錶桿（14)的後側管壁上設有一沿著長轴向延 伸的槽孔（17)。前述活動架（20)前端中央的連結構件（25) 11 1356717 經由槽孔（17)伸入儀錶桿（14)内部，並且與驅動裝置（go) 的昇降座（34)固接《藉此，當螺桿（33)受馬達（32)驅動而 正轉或反轉時，昇降座（34)會沿著螺桿（33)軸向上昇或下 降，帶動活動架（20)的橫桿段（23)前端（以下稱帶動部位） 昇高或降低，使得活動架（2〇)以其縱桿段（22)底端（以下 稱轉轴部位）為軸心進行偏轉。過程中，因為與活動架（2〇) 剛性連結的昇降座（34)也必須在一弧形軌跡上運動，所以 螺桿（33)會連同偏轉座（31)一起產生對應偏斜（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裝置（3〇)控制 在一下止點（如第7A圖所示）及一上止點（如第7C圖所示） 之間昇降及定位，對應於此，活動架（20)整體可受控在一 最小角度（如第5圖中實線所示）及一最大角度（如第5圖 中假想線所示）之間偏轉及定位。請參閱第5 ®，活動架 (20)的縱桿段（22)與橫桿段（23)之間的前述輔助構件 (24)上設有一承爷部位（28)，當活動架（20)進行上述偏轉 時，承吊。卩位（28)呈現明顯的前後位移，換言之，驅動裝 置（3〇)可控制活動架（20)的左、右二承吊部位（28)在-前 止點及一後止點之間活動及定位。 為了提昇活動架（2〇)及驅動裝置（3〇)的穩定度，本實 施例在儀錶桿（14)内部的左右壁面上各設置一導轨 (18) ’各導轨（18)是一以活動架（2〇)的轉轴部位為圓心的 弧形板片；同時，昇降座（34)的左右二側分別樞設位在導 軌（18)相對二侧面的前、後二滾輪（35)，前述二滾輪（35) 12 1356717. 的輪周以適當緊度夾抵導執（18)(請參閱第8圖）。 活動架（20)後端的左右二側分別設有一左懸臂（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’以左右轴向樞接在對應侧邊的架體（21) 承吊部位（28) ’底端形成一擺盪端’可在骨架底座（11) 後半部的U形透空區域（15)上方前後擺盪。當活動架（20) 改變角度時，左、右二懸臂（4〇L)(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（μ)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）。 左右二側分別具有前後延伸的一左支撐桿（60L)及一 右支樓彳干（60R)，各支樓桿（6ql)(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 一圓形軌跡上運動的迴繞部位；各支撐桿（6〇L)(6〇R)的後 端樞接在對應側邊的懸臂（4〇l)(40R)底端，形成可在一弧 形軌跡上運動的擺盪部位。因為左、右二支撐桿（6〇l) (60R)的前端在前述圓形執跡上維持18〇。相對，所以後 端會在則述弧形軌跡上反向運動，當其中一側擺盪至弧形 軌跡的前極點時，另一側恰好擺盪至後極點。 各支撐桿（60L)(60R)的中段部位支撐著一踏板（7〇L) 13 (70R) ’基於支撐桿（60L)(60R)前、後二端的圓形及弧線 運動轨跡’各踏板（7〇l)(70R)可被導引在一近似橢圓形的 封閉轨跡上運動。在本實施例中，各踏板（7〇L)(70R)將其 前端以左右軸向樞接在支撐桿（6〇L)(6〇R)頂側，使其後端 可相對於支撐桿（60L)(60R)上下偏轉；同時，骨架（1〇) 前端的左右二側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 右二側又各設有一前後延伸的連桿（84L)(84R)，各連桿 (84LX84R)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)(7〇r) 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（6虬）（6〇1〇相互帶動，而且 踏板（70LX70R)相對於支撐桿（6〇L)(6〇R)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 接，而踏板目接在連桿上，並未直餘接在找桿上，亦 即踏板被支撐桿間接支撐，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（70L)(70R)上，並以雙手捉握 左、右二扶手桿⑽）⑽）的頂端，施力使踏板（胤） ⑽)及扶手桿⑽）⑽）沿著各自的軌料動，藉此進 行手腳協調的全身運動。 θ 1356717 在使用之前，使用者是由橢圓運動機（1)的後方經由 前述進出空間（26)往前踩上左、右二踏板（7〇L)(7〇R)，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)左右二側的角套（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)(7〇r) 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，藉以調替 踏板（70L)(70R)運動軌跡的斜度，舉例而言，若使活動架 (20)疋位在如第10A、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（τι)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（60L)(60R)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)運動軌跡 的斜度相對較大，運動難度較高。 除了踏板軌跡可供調整之外，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（20)形同一「第二類槓 才干」，也就是抗力點（承吊部位（28))介在施力點（帶動部 位）與支點（轉轴部位）之間。請參閱第5圖，在本實施例 15 1356717 中’前述三點雖未排成一線--大略構成一個直角三角 形，但帶動部位與轉轴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「第一類檟桿」’本發明當 中的驅動裝置（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、10B、11A、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（3〇)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（3〇) 的存在（或者說踏板軌跡可供調整這項功能的存在），不會 影響到支撐桿（60LK60R)及踏板（7〇L)(70R)要儘量降低 的没计需求。值得一提的是，本實施例的骨架底座（12) 後半部形成—U形透空區域⑽，可讓支撑桿⑽L)(60R) 後端在安全前提下儘4貼近地面，亦即可讓踏板⑺L) (70R)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 1356717 (四）在本實施例中，活動架（20)前端的高低，直接 對應於踏板運動執跡的斜度，更詳而言之，活動架（別） 的前端愈高/低，即代表踏板軌跡的前端愈高/低，因此， 使用者可經由活動架（2〇)前端的帶動部位在儀錶桿〇〇 上的高低位置或其昇降動作，快速、直觀地認知目前踏板 軌跡的斜度或其變化，*且不限於運動中或㈣之前。其 :神儀錶桿（14)上的前述槽孔（π)長度對應於調整範圍7 意謂其上下端點可提示調整限度，此外，槽孔（17)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 結，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。 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 述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，活動座的轉軸部位、承吊部位、帶動 部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的適當改變；此外，驅動 裝置亦可採用各種已知的電動機構。 17 1356717 【圖式簡單說明】 第1圖是本發明一較佳實施例的立體圖，其中的活動 架前端位在可活動範圍的下止點，而且其中的左側懸臂位 在可活動範圍的後止點、右側懸臂位在可活動範圍的前止 點； 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圖是本發明一較佳實施例對應第1、2圖狀態的 正視圖； 第4圖是本發明一較佳實施例對應第1、2圖狀態的 頂視圖， 第5圖是本發明一較佳實施例對應第1、2圖狀態的 右侧視圖，圖中示意活動架的活動態樣；本圖取除了橢圓 運動機前端的殼罩局部，以便展示内部結構； 第6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、中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，示意當活動架前端位在下止點時的使用狀態； 18 1356717 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 52 曲柄轴 54 曲柄 56 阻力裝置 60R/L支撐桿 70R/L踏板 82R/L扶手桿 84R/L連桿 19