TWI428163B - 使得使用者能夠進行模擬騎乘腳踏車之健身運動的裝置及方法 - Google Patents

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Description

使得使用者能夠進行模擬騎乘腳踏車之健身運動的裝置及方法
本發明大體上是相關於健身設備的領域，且更具體地說是相關於用於有氧、阻力、平衡及技巧訓練的健身裝置，該裝置係允許使用者可以進行一種模擬騎腳踏車的健身運動。
在現今的健身中心所看得到以及家庭用的心肺、心血管以及強度訓練的健身設備所追求的是改良以及維持個人的有氧及力量健適性。許多類型的健身設備，包括有踏車、滑船練習器、固定式腳踏車、踏步機、滑雪機器(越野及高山滑雪)、及乾陸式(dry-land)游泳訓練機對於需要維持及增進其整體的健康狀況及調節健康的個人來說是可以取得的。
固定式腳踏車提供給使用者一種用於鍛鍊某些肌肉的機構，大體上係涉及腿部，且如有有任何的話，很小的程度是涉及中心核心，亦即，有助於騎腳踏車的人的平衡的腹部肌肉及下軀幹肌肉；臂部以及上半身肌肉，亦即，二頭肌、三頭肌、斜肌及背肌。固定式腳踏車設計的目前狀況一般來說已經被限制於以下的設計：將一對手把、踏板及座位附加在例如以螺栓固定於適當位置中且靠在地板的上單一剛性平台，該平台係被建構成用以僅複製與踩踏腳踏車相關的自旋動力學。在這種配置中，目前的設計僅能 夠模擬在實際騎乘例如傳統式腳踏車時所會達到的總動態力之非常有限的其中一些，並且使得使用者處於一種固定的且不變的姿態，而與傳統式腳踏車不同。以固定的姿態或位置來操作現今固定式腳踏車係由於在騎乘固定式腳踏車時座位的接觸壓力仍然維持是相當固定的，而可能會導致騎乘者身體的某些神經以及接近腳踏車座位的身體部份，像是前列腺，變成是麻木的。
現今固定式腳踏車設計無法複製或模擬在騎乘傳統式腳踏車時所展現出的實際動態力亦限制住所牽涉到的肌肉群的數目及類型。這些設計無法從事許多需要激勵的肌肉以及平衡傳統式腳踏車，而此等固定式腳踏車也無法滿足騎乘者體格中的某些核心肌肉。此等固定式腳踏車可以被視為不受歡迎的，且大體上不適用於由熱衷騎腳踏車的人及專心的競爭者來進行訓練。以這種方式受到限制的設計不能夠模擬騎乘腳踏車的整體經驗，並且不會涉及在騎乘腳踏車時所會得到的肌肉群。
其他的設計係試圖藉著涉及使用其中後方輪胎並不會與地面進行接觸的現有定位在固定式滾子上或是定位在架座上的傳統式腳踏車來改良模擬的情況。此種架座可以利用阻力機構，例如是磁性的訓練器材的架座。
固定式滾子設計一般來說係牽涉到一個傳統式腳踏車以及一個固定式圓柱形滾動機構，其中，騎乘者首先將腳踏車放在一系列滾子上。一旦適當地定位好腳踏車，騎腳踏車的人可以登上且開始用腳踩踏傳統式腳踏車，並且平 衡該傳統式腳踏車。固定式滾子設計不受到歡迎的一項主要原因是，它們的學習非常困難及精確掌握，並且操作可能是很危險的。雖然這種類型的設計因為座位可以相對於後方輪胎的接觸區域以及滾子來移動、且可以容許來自踏板的轉矩可以影響腳踏車在滾子上的運動，而可以提供另外的舒適性，這種配置方式仍然是不受歡迎的，這是因為此種設計並不會釋放在座位接觸區域上的壓力，亦即，包括有與座椅相鄰或接近的神經或身體部位發生麻木的‘‘腳踏車座椅併發症”。該滾子設計並不容許使用者可以在進行健身的同時適當地倚靠及操控腳踏車。
包括有那些利用磁性訓練器材的架座設計在操作上係相似於目前的固定式腳踏車設計，並且受到與存在於滾子以及固定式設計中相同的限制。
涉及滾動機構之固定式腳踏車設計的部份議題為以下事實：登上固定式滾子設計以及在該設計上開始進行踩踏與啟動腳踏車相當不同。滾子設計亦容易使得整體的腳踏車漫無目的地運作，導致使用者失去平衡或滑離開滾子。由於滾子一般是定位在堅硬的表面上，像是一般來說可以在健身房以及健康中心中看到的混凝土地板，如果使用者在進行健身時的任何時間點失去平衡的話，使用者一般來說將會跌倒且會撞到地面，且因此容易遭受到可能的傷害。
為了要使得騎腳踏車的人能夠適當地騎乘傳統式腳踏車，使用者必須藉著旋轉踏板來提供推進力、藉著轉向手 把來控制腳踏車的方向來駕駛、以及保持平衡，也就是，傾斜、轉向、停止、加速以及減速等等。適當地騎乘腳踏車係需要騎乘腳踏車的人或是使用者同時在多個方向中於手把、踏板、以及座位或是任何組合處應用許多複雜及動力的轉向及傾斜作用力，且改變強度來平衡、控制、駕駛以及推進腳踏車。騎乘腳踏車的人可以提供另外的操控作用力來進一步控制及引導框架例如在藉著將騎乘腳踏車的人的臀部移到一側來轉向期間所展現的前後搖動(roll)及水平搖動(yaw)，亦即，前傾、偏向等等的量。
現今的固定式設計無法充分地反應使用者應用在踏板、手把及座位的轉向及前傾作用力。滾子的設計仍然是很困難且操作危險的，並且仍然不適合使用於群體或班級的環境設置中。
目前的固定式腳踏車設計係傾向於受到使用者與裝置與的顯著動力交互作用係發生在踏板處的相當限制，而限制了對於騎乘經驗的踩踏部位的健身模擬。此等設計係限制了所牽涉到的肌肉群及可能會產生的旋踩作用的品質。此等裝置的使用者可能會對於能夠模擬騎乘腳踏車的完整經驗的裝置很有興趣，並且希望能夠獲得涉及較廣範圍之騎乘傳統式腳踏車所需要之肌肉群的益處。
因此有益的是提供一種更加精確地模擬傳統式腳踏車之操作且克服了目前固定式腳踏車設計之限制的腳踏車健身裝置。
根據本發明設計的一個觀點，所提供的一種裝置係允許使用者能夠進行一種模擬騎乘腳踏車的健身運度。該設計包括有一個具有一個第一架座位置點及一個第二架座位置點的框架，此等位置點被建構成用以維持住該框架。一個座位被連接到該框架且被建構成用以支撐使用者。一個輪子係定位成與前述框架相連結，且多個踏板被建構成用以與該輪子互相作用，且該框架係被建構成可以響應於使用者的傾身而相對於第一架座位置點以及第二架座位置點樞轉。可以設置手把來使得能夠進一步地運用作用力，及增強腳踏車騎乘的模擬經驗的傾身或樞轉作用。
從以下本發明的詳細說明以及隨附圖式，本發明的這些以及其他優點對於那些熟習該項技術者將會變得明顯。
本發明的設計是一種腳踏車的健身裝置，一般來說該裝置包含有一個腳踏車框架以及附加於固定式框架的元件，亦即，手把、戴在頭上的收話器、踏板、座位、鏈條驅動器以及飛輪，該固定式框架一般來說是定位在例如硬木或混凝土地板的平滑表面上，該裝置能夠相對於二個架座位置點而以活節樞轉或旋轉。該等架座位置點係建構在介於固定式框架與腳踏車框架之間，且可以容許騎乘腳踏車的人向左及向右移動整個框架以及元件，及當騎乘腳踏車的人踩踏或藉著不踩踏而“滑行(coasts)”時，響應 於應用在手把、踏板及座位處的作用力將腳踏車在固定式框架之內前傾。
基本上，前方以及後方架座位置點係將腳踏車框架懸吊在空間中，容許腳踏車框架在向左及向右方向中以活節樞轉或旋轉、將腳踏車如同單一個的活節連接的平台向前傾，更精確的說是模擬在實際騎乘腳踏車所會遭遇到的作用力。舉例來說，在這種配置中，懸吊的腳踏車框架可以響應於騎乘腳踏車的人的踩踏動作而產生的力矩，造成框架的移動或是固定式框架之內的前傾。以相似的方式，懸吊的腳踏車框架可以響應於騎乘腳踏車的人所引導而應用在手把、踏板及座位處的作用力，且此等作用力亦導致腳踏車框架在固定式框架之內的空間中前傾或四處移動。舉例來說，騎乘腳踏車的人可以將他的臀部從一側邊移動到另一側邊，其中應用在座位處的作用力係會產生腳踏車框架從左側移動到右側或是從右側移動到左側，而以一種可以與在一條路上前進的傳統式腳踏車所展現的方式相比較的方式模擬藉著座位轉向腳踏車。
除此之外，騎乘腳踏車的人可以在不使用手的情況下操作本發明設計、使用他的臀部在將其身體相對於腳踏車框架重新定位進行平衡以及操控腳踏車。再者，騎乘腳踏車的人可以從座位起身、使自己離開座位、將其身體質量轉移到手把以及踏板，同時仍然進行踩踏板，且可以將其體重從一側拋到另一側來模擬爬坡，一種經常競爭的自行車比賽的選手所使用的技術。騎乘腳踏車的人可以藉著以 這種離開座位的位置操作或是旋踩踏板產生作用力，結合飛輪元件的旋踩動作所產生的作用力可以產生一種迴轉效應，而容許裝置的後部可以來回“搖擺(wag)”來模擬傳統式腳踏車的實際行為及操作。
該腳踏車健身裝置可以包括有與腳踏車一起轉向的手把，或是手把可以是固定的或是鬆脫的且可以自由移動的。本發明設計的驅動管線可以是固定的，使得向前踩踏的動作會導致飛輪會在將被認為是在傳統式腳踏車上的向前方向中移動，而向後踩踏則會導致飛輪在相反方向中移動，或是可以是不受限制的，在其中，向前踩踏會導致飛輪移動，而向後踩踏，亦即，輪子自由旋轉，則不會提供阻力或將作用力應用於飛輪。可以設有封鎖機構，用以固定介於固定式框架與腳踏車框架間之可以容許該裝置根據目前固定式腳踏車設計操作以及運轉的關係。
裝置
腳踏車健身裝置係顯示在圖1及圖2之中。這些圖式合起來係描繪出本發明設計之實例的主要組件與次組件之間的關係。
圖1為說明本發明設計之一個觀點的右側立體視圖。參照圖1，腳踏車健身裝置100可以包括有一個固定式框架101，該固定式框架係支撐著一個配置成用以支撐使用者的框架102。支撐機構可以牽涉到將框架102從二個架座位置點或接附固定裝置處懸吊下來，其中第一架座103係坐落在手把110下方且將框架102連接到坐落在固定式 框架101上的前方位置，且將第二架座104坐落在座位115的下方及後方，用於將框架102連接到一個坐落在固定式框架101上的後方位置。
雖然這個實例是藉著裝設在地板的基部來做說明的，應該了解的是，可以使用在這種情況下為合理的任何類型的裝設結構來裝設及定向第一架座103以及第二架座104。舉例來說，雖然並未在此處作說明，本發明的設計可以使得第一以及第二架座位置點被連接到將框架102從天花板處懸掛下來的裝置，或是使得第一架座103及第二架座104被裝設於依靠在地板上的裝置，或是裝設到被連接到牆壁、天花板、車輛或其他合理位置的裝置或根據情況可獲得的裝置。
該腳踏車健身裝置可以包括有各種現成的零件，亦即，元件、零件、裝置及個別元件的組合，用以形成用來建構本發明設計的次組件以及完整的組件。舉例來說，本發明設計可以包括有、且將會為了本揭示內容而描述的固定式框架101、框架102、驅動管線、操控以及坐落組件。驅動管線、操控以及坐落組件大體上是已知的，舉例來說，驅動管線可以是鏈條或皮帶驅動的，不然就是被設計成用以實現本文所描述的功能。
一般來說，該腳踏車健身裝置的構造一般是來說用金屬，且其他部件及元件是由各種共同的材料製作的，包括有、但是不限制於，鋁合金、碳纖維、鈦、鋼、複合材料、塑膠以及木材以及此等任何的組合，用以提供本文所描述 的功能。可以使用其他材料來製造用以形成組件的部件及元件，用以建構根據本發明設計的腳踏車健身裝置。
從圖1，本發明設計的固定式框架101或基部或基部組件可以從以鋼製成的多個區段建構成而，其中區段105係一般來說使用至少一個鋼凸緣或托架元件而被接附於一個連接位置點處。舉例來說，圖1說明了在元件符號125處的一個頂部凸緣以及一個底部凸緣、以及在元件符號126處的至少一個螺栓、螺帽及墊圈組或其他例如熔接的組裝手段，其係足以當一個或多個區段105在元件符號125處的頂部以及底部凸緣緊密配合時緊固該等區段。另一種類型的接附元件可以包括有在元件符號120處的一個90度彎肘托架、在元件符號121處的扁平托架、及適用於滿足將一個或多個區段105在緊密配合或結合於彼此時緊固此等區段之目的之其他類型/形狀的托架。雖然本文描述的建構技術使用了多個區段、托架以及凸緣，形成固定式框架101可能必須要提供具有所描述之功能的單一部件。一般來說，基部或基部組件係必須支撐框架，且使得使用者或騎乘者可以踩踏、傾身以及實行本文所討論的功能，且可以與所描繪的組件不同。
圖1說明了本發明設計之框架102或框架組件的建構，其係涉及了多個由鋼所形成的框架管件，例如，頂部管件、下方管件、頭部管件、座位管件、鏈條撐桿以及座位撐桿。管子元件130一般來說是藉著黏膠而被接附或是用其中二個或更多個管子元件係被帶到一起來形成框架102的熔接 接合形成的、或是其他當框架的管子元件130根據本發明設計而裝配在一起時足以緊固該子元件的機構。
頂部管件係將頭部管件連接到在頂部處的座位管件，下方管件係將頭部管件連接到底部托架外殼，頭部管件係容納戴在頭上的收話器且將頂部管件連接到下方管件，座位管件容納座位柱體且支撐座位、且將頂部管件連接到底部托架外殼，鏈條撐桿係平行於鏈條延伸且將底部托架外殼連接到後方接出部，且座位撐桿係將座位管件的頂部連接到後方接出部。那些熟習該項技術者應該可以很好地了解被用來描述本發明設計之構造的管件術語。
本發明的設計可以將驅動管線組件109接附到框架102。驅動管線組件109可以支撐踏板且提供用以定位足部的地方，且可以幫助使用者在進行模擬的腳踏車健身運動的同時保持懸掛於固定式框架101之內之框架102的平衡。驅動管線組件109可以包含有一個踏板及飛輪次組件配置。該踏板次組件可以包括有提供使用者定位其足部的地方的踏板106、一個用以將踏板106接附到一個鏈條環的曲柄臂107、以及一個底部托架支承元件(未顯示於圖中)，且可以將一個第一曲柄臂107A連接到一個第二曲柄臂107B元件。該飛輪次組件可以包括有穩固地裝設且接附於飛輪108的一個固定式齒輪元件(未顯示於圖中)。固定式、亦即單一的、齒輪可以選擇地用一組齒輪(例如，卡式盒)來取代、用適當的容許使用者改變在踩踏同時所經歷到的旋踩阻力的大小的換檔機構元件來取代。
鏈條或皮帶元件(未顯示於圖中)可以將旋踩踏板106的使用者所應用的作用力從踏板次組件傳送到飛輪次組件。鏈條或皮帶元件一般來說係被建構成用以藉著將鏈條定位在前方鏈條環上且在固定的單一齒輪上、或是選擇地定位在一組齒輪上、且附接一個鍵鏈連接件(未顯示於圖中)來形成單一連續鏈條環圈，將前方鏈條環元件匹配於或連接於後方的固定齒輪元件，並且如此的設計大體上在技術中為已知的。在驅動管線組件109頂部上、用於在操作期間保護使用者且提供出入口來維修先前描述之驅動管線元件的目的的一個覆蓋可以蓋住鏈條、鏈條環以及固定的齒輪元件。本發明的設計可以牽涉到與鏈條、鏈條環及在驅動管線組件109之內之相關鏈條驅動元件一起的自由-輪子組件或直接驅動組件，用以操作或踩旋飛輪108。
本發明的設計可以如圖1所說明的接附在框架102前方處的操控組件。該操控組件可以支撐手把元件，容許使用者有一個地方來放置他的手，且用以幫助使用者在進行模擬的腳踏車健身運動的同時保持懸吊在固定式框架101之內之框架102的平衡。該操控組件手把110元件一般來說裝配有握把或適用於由使用者所握持的帶子，其係用以“操控(steer)”本發明的設計且可以結合驅動管線組件109來使用，用以幫助使用者在旋踩踏板來進行模擬的腳踏車健身運動的同時保持平衡。
手把110一般來說是藉著將在元件符號112處的一個夾件機構弄緊而固定在柄桿111的一端處。為了簡化的目 的，所示的柄桿111係通過頭部管件框架元件的頂部且在框架元件底部處突伸出來。柄桿111的另一個端部可以接附到一個可調整擺動臂113裝置，其中擺動臂113可以藉著將在元件符號114處的可調整軸環弄緊而被設定到一個固定位置。
根據本發明設計的一個觀點，腳踏車健身裝置100可以使用傳統式戴在頭上的收話器配置，用以經由可調整夾件127將柄桿111接附到一個定位成通過頭部管件的操控連接器管件128。在這種配置中，操控連接器管件128的另一個端部可以接附到一個可調整擺動臂113裝置，其中擺動臂113可以藉著將在元件符號114處的可調整軸環弄緊而被設定到一個固定位置。
繼續，柄桿111可以配置成用以連結在手把110處輸入的使用者所應用的動力操控作用力，且將在手把110處所接收的這些作用力轉移到第一架座103。雖然大部分的作用力可以從柄桿111或操控連接器管件128處轉移到第一架座，小的作用力也可以轉移到第二架座104。
如圖1所示，本發明的設計可以將坐落組件接附在位於框架102之下方管件框架元件處的驅動管線組件109上方。該坐落組件可以支撐座位115或車座，且可以提供使用者一個用以放置他們上方腿部的地方且將他們上方腿部與核心相接觸，用以在進行模擬的腳踏車健身運動的同時，幫助維持根據本發明設計之懸吊在固定式框架101之內之框架102的平衡。根據本發明設計的觀點，坐落組件 可以包括有固定到座位柱體116的座位115，其係足以提供可以容許使用者將其身體適當地定位在框架102上且提供額外的操控作用力輸入來進一步傾身及轉向框架102的坐姿。
該坐落組件可以結合驅動管線組件109以及操控組件來使用，用以幫助使用者在旋踩踏板來進行模擬的腳踏車健身運動的同時維持平衡。本發明的設計可以藉著弄緊在元件符號117處的夾緊機構將座位固定到座位柱體116的一端。座位柱體的另一端一般來說係藉著弄緊在元件符號118處的可調整軸環而固定到框架102的下方管件框架元件部位。腳踏車健身運動裝置可以配置座位柱體116來連結使用者應用在座位115處的動力操控輸入，且將這些作用力轉移到第二架座104。再次地，雖然大部分的作用力可以從座位柱體轉移到第二架座，小的作用力也可以轉移到第一架座103。
連結配置以及從手把110、踏板106及座位115處轉移作用力將在下文中進一步描述。
圖2為說明根據本發明設計之沿著主軸203之形成在第一架座103與第二架座104之間之角度關係的側視圖。根據本發明設計的觀點，第一架座103可以包括有一個彈性體彈簧201裝置，用以將在固定式框架101之內的框架102接附以及懸吊在一個前方位置處。根據本發明設計的另一個觀點，第二架座104可以包括有一個樞轉球接頭202裝置，將在固定式框架101之內的框架102接附以及懸吊 在一個後方位置處。
所示的彈性體彈簧係與前方下方架座位置點相關連，但是如此的裝置或相似裝置可以與上方架座位置點(第二架座位置點104)或下方架座位置點(第一架座位置點103)或二者一起使用。此外，雖然所示的架座位置點的定向是在像是地板或直立或平坦地面之表面上方的不同預定距離處，應該了解的是，當該等架座位置點以及藉此形成的主軸為包括有水平的變化數值時，可以達成本文所描述的功能。
該等二個架座位置點連同設在手把110、踏板106及座位115處的使用者輸入可以允許在固定式框架101之內之相對於框架102主軸203進行偏離主軸的前傾或活節樞轉。腳踏車框架以一種偏離主軸方式之傾斜、傾身及/或前後搖動以及水平搖動的的能力在習知設計之現今固定式健身腳踏車上是無法獲得者。框架102能夠在由固定於固定式框架的架座位置點所界定出來的空間之內的活節樞轉以及旋轉的能力可以顯著地更加精確地模擬腳踏車的騎乘。藉著操作本發明設計所實現的精確模擬可能會牽涉到鍛鍊以及訓練在操作目前固定式健身腳踏車設計時所不會涉及的肌肉群。
首先架設框架102的懸吊技術可以使用彈性體彈簧201。然而，這種架座可以包括有一個液壓支柱或其他適用於提供根據本發明設計之懸吊以及彈簧元件的組件。第二架座104可以牽涉到一個樞轉球接頭202，其係組裝來 形成一個用於框架102的後方懸吊位置點。一般來說，球接頭組件可以被建構成用以將框架102連接到固定式框架101。該球接頭設計可以包括有被一個一般來說是由鋼所建構成的外殼(未顯示於圖中)所包圍的一個支承螺椿以及托座。在一個實例之中，包圍托座的外殼可以提供一種容許外殼可以被接附及固定到框架102的裝設配置。該球接頭軸承大體上係搭坐於外殼內側，且可以支撐具有螺紋的螺椿構造。具有螺紋的螺椿可以通過以一個墊圈及螺帽配置緊固或扣緊的固定式框架101。該球接頭202可以被建構成用以懸掛框架102，且容許在一個由固定式框架101建立在第二架座位置點處之界定得相當好的半圓之內進行樞轉運動。本發明的設計並不限定於並不限定於在第二架座位置點處使用一個球接頭202，且可以使用能夠在架座位置點周圍進行一個範圍的動作或樞轉的任何裝置或元件。那些熟習該項技術者應該可以很好地了解被建構成用以將一部份從另一部分處懸吊下來的球接頭裝置的使用及組裝。第一以及第二架座位置點可以涉及有螺栓通過其中的彈性體套管，或是涉及一個球窩裝置。在另一個實例中，第一以及第二架座位置點可以牽涉到球形的桿件端部、或是連同一個延伸通過每個套筒之管件的套筒。
本文所使用的用語“彈性體”大體上係被用來描述一種使用硫化橡膠而形成的材料，但是再次地在所示的定向或配置或是其他配置(例如，接近上方及/或下方架座位置點)中可以利用其他有抵抗力的材料當做阻力元件，並且 彈性體的用語並不是打算用來進行限制的。實際的彈性體材料可以在承受外部作用力時容許有相當的動作。一般來說，彈性體材料的特徵在於它們在承受外部作用力時變形，且當不存在有外部作用力時回復到它們原始形狀的能力。屈曲或變形及回復到它們原始形狀的能力可以提供一種類似彈簧的阻力效果。展現在第一架座處之所產生的彈簧效果以及展現在第二架座處的樞轉動作在沿著主軸203對準且與先前所描述的組裝相結合時，係可以允許使用者前後搖動及水平搖動框架102，且模擬在一個角度上的轉向，亦即，從使用者的前傾、轉向以及此等之組合所產生者，而同時在旋踩踏板來進行模擬腳踏車健身運動時產生一種與“來自道路的反饋”相仿的掌舵效果。類似彈簧的阻力效果可以涉及任何類型的的彈簧裝置，該裝置係適用於藉著允許框架102回復到一個空檔位置來進行第一或第二架座的功能。
本文使用的用語‘‘前後搖動(roll)”或是傾斜角度大體上是被用來描述繞著被稱為縱向主軸的主軸進行旋轉或樞轉，在圖式中該主軸係被顯示成被畫成在使用者所面對的方向中從手把處通過該設計而到達座位的主軸。用詞水平搖動的意思是要界定出相對於從頂部管件框架元件畫到底部管件框架元件、且垂直於前後搖動的主軸之垂直主軸的旋轉。用語樞轉、前後搖動、水平搖動、前傾、傾身在本揭示內容中係結合在一起用來描述框架102在固定式框架101之內且相對於所描述的主軸或元件之水平以及垂 直運動或是角度的偏移。圖2說明了組裝好的腳踏車健身運動裝置100，其包括有固定式框架101、框架102、驅動管線、操控、坐落以及架座位置點組件；被建構成用於允許使用者可以用一種圓形的旋踩或轉動動作來操作踏板106，且被配置成用以幫助使用者在進行模擬的腳踏車健身運動的同時保持平衡。
手把110可以接收源自於使用者的手之例如是向左轉的作用力，且通過柄桿111將作用力連結或轉移到框架102.除此之外，作用力可以是源自於使用者在座位115一側上推動，例如下壓左上腿或是大腿的區域，且可以將此作用力通過座位柱體116轉移到框架102。再者，踏板106可以接收源自於使用者足部的作用力，且可以將作用力通過驅動管線組件109連結到框架102。框架102所接收的作用力可以因為以下原因而消失：懸掛的腳踏車框架繞著彈性體彈簧201及福轉球接頭202的架座位置點裝置且在由固定式框架101所界定的空間之內所進行的前傾、傾斜、前後搖動、水平搖動或活節樞轉。
介於框架102與固定式框架101之間的作用力消除機構可能會涉及到藉著一個樞轉球接頭202裝設裝置來建構出一個彈性體彈簧201架座位置點裝置，其中該等裝置係定位在且沿著主軸203對準，如圖2所說明的。該作用力轉移機構可以使得本發明的設計可以在由使用者將作用力應用在手把110、踏板106及座位115處的同時轉移作用力，且可以容許腳踏車健身運動裝置吸收、分佈以及分散 源自於使用者在進行旋踩踏板、轉向手把以及保持平衡的同時所產生的作用力。換句話說，本發明設計可以將應用於手把、踏板以及座位處的作用力轉變成框架102以前後搖動及水平搖動形式所吸收及消散的作用力，而產生一種框架102相對於固定式框架101從一側到另一側的動作。該腳踏車健身運動裝置100被用來將作用力從柄桿111以及座位柱體116(未顯示於圖中)處轉移到彈性體彈簧201的元件係顯示在圖3中且在下文中討論。
圖2顯示出本發明的設計，其係建構成用以容許針對使用者的手以及座椅位置相對於其足部或踏板來進行調整，以及調整第一架座103以及第二架座104相對於主軸203的對準而形成的角度關係。本發明的設計可以允許手把110在位置點204處相對於頭部管件208向前及向後移動，且手把110可以藉著增長或縮短柄桿111暴露出或突伸出在可調整夾件127處之頭部管件208的量，而在位置點205處向上及向下移動。以一種相似方式，本發明設計可以允許座位115在位置點206處相對於座位管件209向前以及向後移動，且座位115可以可以藉著增長或縮短座位柱體116暴露出或突伸出座位管件209的量而向上或向下移動。調整或重新定位手把以及座位的能力可以容許使用者修改框架的幾何以及將其身體質量適當地相對於框架定位，用以適應不同身高的騎乘者的臂部及腿部。相對於二個沿著主軸203對準的架座來適當地定位使用者身體的質量可以使得本發明設計的模擬可以轉換成使用者的尺 寸。此種轉換可以包括有改變所顯示的元件及/或所使用的彈性體。
其中第一架座103以及第二架座104相對於主軸203移動之沿著主軸203所形成的角度關係可以聯合本設計所使用之水平以及垂直分量的組合來描述。水平偏移分量可以是當從固定式框架101所建立起的空間之內的停止或靜態位置處測量時，由框架102在水平方向中移動而產生的。垂直偏移分量可以是當從固定式框架101所建立起的空間之內的停止或靜態位置處測量時，由框架102在垂直方向中移動而產生的。由例如轉向手把及/或將大腿下壓到座位之中等等所產生的使用者的輸入所造成的角度關係，亦即，前傾、傾斜、前後搖動以及水平搖動或是此等之任何組合的量，可以藉著動態地改變在框架102所引起的水平以及垂直偏移來描述。
根據本發明設計的實例，這二個角度偏移的組合係形成了指定在二個空間尺寸中之運動的角度關係。大體上，當使用於本文之中時，用語水平偏移，亦即前後搖動，或是其他相似的用語，係表示在與圖2所說明之頂部管件框架元件相較下，其中框架102例如底部托架的下方部位係“朝向頁面進入”以及“離開頁面”移動的一個定向中的方向。用語垂直偏移，亦即水平搖動，或其他相似用語係表示，當與如圖2所說明之框架102例如是下方管件框架元件的後方部位相較之下，其中框架102例如頭部管件的前方部位係“向左”或“向右”移動的一個定向中的方 向。本發明設計所產生的水平以及垂直偏移的組合效果係說明於圖6之中。
再者，形成在該等二個架座位置點之間的角度關係結合了裝設裝置的構造，例如彈性體彈簧201裝置以及樞轉球接頭202組件，可以產生一種操控效果，且容許可以改變傾斜而轉向(tilt-to-turn)的比率，亦即相對於二個架座位置點的活節樞轉，用以接近地模擬在操作傳統式腳踏車時所實現的經驗。該傾斜而轉向的比率可以因為使用者移動手把與對於座位的倚靠及舉起或推抵著踏板相結合而產生。在這種配置中，本發明的設計可以允許使用者以在用相似方式操作傳統式腳踏車時所獲得的角度模擬傾斜而轉向。本發明設計所產生的操控效果或是作用力可以提供一種當做模擬資訊的逼真的“來自道路的反饋”，如同由使用者在手把、座位以及踏板處所接收到的反作用力般地傳送。使用者可以處理本發明設計所產生的模擬資訊，用以決定所需作用力的大小及持續期間，此模擬資訊係如同到達手把、踏板及座位的輸入而提供，如同以一種足以在進行模擬的腳踏車健身運動的同時進行控制且保持平衡的方式的連續調整而被提供。
這個定向為一般在操作期間使用的定向，但是如同可以察知的，腳踏車健身裝置100可以包括有並未顯示的封鎖機構，其係防止框架102在操作期間相對於懸吊架座的位置點移動而產生傳統的固定式健身腳踏車的模擬作用。
除此之外，本發明的設計可以選擇地牽涉到用以幫助 移動裝置的運輸輪子210、提供飛輪108旋轉速度之控制的制動纜線211及手煞車212、以及一個張力調整機構213，該張力調整機構213係用於藉著在根據本發明設計進行旋踩的動作的同時，抵抗適用於提供對於踩踏的阻力的飛輪或相似摩擦力裝置移動一個或多個制動墊或是將該或該等制動墊移動而離開該飛輪或摩擦力裝置來控制應用在飛輪108處的阻力大小。
前方架座
前方架座103的各種視圖說明於圖3、圖4及圖5中。圖3說明了位於停靠或靜態位置中的前方架座103。圖4說明了使用者轉向手把以及在前方架座103處之彈性體彈簧裝置上壓下的合成變形。前方架座103的一個分解部分的視圖以及示意的組裝係說明於圖5之中。
圖3為說明第一架座懸吊機構的特寫視圖，該機構係涉及了一個彈性體彈簧201裝置，該裝置係接附到一個可以與本發明設計一起使用的操控輸入組件。該第一架座103一般來說利用了一個彈性體材料301且定位在一個頂部板件302與底部板件303之間。一般來說，該彈性體材料可以藉著一個簡單地將彈性體材料及頂部與底部板件固定在適當位置中的貫穿螺栓或適用於將彈性體材料以及頂部及底部板件保持在適當位置中的其他機構的作用，而被對準於且定位於頂部與底部板件之間。
圖3說明的頂部板件302可以一般來說藉著將區段105熔接到頂部板件302底側而將第一架座103接附到一個固 定式框架區段105。除此之外，頂部板件302可以包括有一個固定臂304，其中該固定臂的一個端部可以被熔接或黏合、不然就是被接附到頂部板件302的頂側。固定臂304的另一個端部可以提供至少一個裝設洞孔305。該裝設洞孔305可以允許一個連接桿件306被裝配在固定臂304與擺動臂113裝置之間。本發明的設計可以允許使用一個如圖所示之具有螺紋的套筒構造來改變連接桿件306的長度，且可以使用一個螺栓、螺帽墊圈配置或其他根據本發明設計適用於接附連接桿件的扣緊裝置而被扣緊於擺動臂113以及固定臂304。本發明設計可以允許藉著將連接桿件306定位在及扣緊於位於元件符號310處的複數個洞孔之其中之一上來改變擺動臂113的有效長度，如圖3所示，該等洞孔係座落在與柄桿111中心相隔的不同距離處。改變擺動臂113的有效長度可以修改彈性體彈簧201裝置所實現的變形量，因此增加或減少因為旋轉手把110所產生的作用力大小。除此之外，改變有效長度可以改變手把相對於框架102的運動的整體運動範圍。
圖3所說明的底部板件303一般來說可以藉著將一個裝設托架307熔接到底部板件303的底側以及使用一個例如是一個螺栓、螺帽及墊圈配置的扣件，而將第一架座103接附到一個被用來形成框架102的管件元件，所示的係連接到一個底部管件320的框架元件，用以匹配及接附裝設托架307於框架102底部管件320的框架元件。雖然所說明的是使用一個螺栓、螺帽及墊圈配置，裝設托架307可 以藉著熔接或是其他足以將裝設托架緊固到框架元件的機構而被連接到底部管件。
彈性體材料301、頂部板件302及底部板件303每個都被建構成具有一個用於接收例如是螺栓、螺帽以及墊圈組合之一個扣件配置的裝設洞孔，用於將第一架座103接附到固定式框架101以及框架102。可以注意到裝設洞孔無法在此視圖中被看出。
圖4為本發明設計位於轉向位置的特寫視圖，其係說明了第一架座前方懸吊位置點機構係牽涉到一個接附到一個操控輸入組件的彈性體彈簧201裝置。如前文描述的，本發明設計可以藉著與手把110運動成比例地移動擺動臂113，來轉移在手把110處之在左側或右側轉向位置中的旋轉運動。圖4說明了執行可以被稱為“向右轉”、或是騎乘者傾身到其右側的目前設計。
連接桿件306可以將這些旋轉運動轉移到固定臂304、且可以部份地變形的彈性材料301。代表著介於彈性材料301與底部板件303之間的接頭或接合部分或交叉部分之呈現在元件符號401處的變形量，係直接與以下相關：彈形材料的硬度或勁度、應用到扣緊螺栓之第一架座103的緊度或力矩、連接桿件306的長度、擺動臂113的長度以及使用者應用在手把110處的作用力大小及方向。該彈性材料將會使藉著移動手把110所產生的一些作用力消除，並且改變這些元件的構造或是尺寸大小可能會改變裝置的操作以及模擬的騎乘經驗的“感覺”。
沒有被彈性體材料消除的作用力可以繼續保留在框架102之內，產生腳踏車的轉向。本發明的設計係能夠修改所產生的水平以及垂直偏移量，且因此藉著改變彈性材料的硬度或勁度、應用到扣緊螺栓之第一架座103的力矩，亦即壓縮彈性體材料、連接桿件306的有效長度、擺動臂113的有效長度、使用者應用於手把110處的作用力大小及方向、以及身體質量的定位而可以定製騎乘的模擬經驗。
本發明的設計大體上不會在沒有實質不同的騎乘經驗的情況下提供由二個架座位置點所形成的對準主軸203的改變。然而，可以察知的是改變該對準主軸203可以改變騎乘的模擬經驗。實際上，實驗所顯示出的是，相對於二個架座位置點103以及104所測量到的在距離水平大約30到45度的範圍內的主軸203角度，以及在某些情況中為37度、加上或減去8度，會在腳踏車健身運動裝置100上進行腳踏車健身運動時產生一種大體上適當的模擬反應。可以使用其他角度，並且此等角度各種因素非常相關，此等因素包括有、但是不限定於框架102的大小及尺寸、踏板106以及座位115的位置等等，但是在這些範圍之中的操作似乎對於大部分在反映此具體實例之裝置上的人來說可以提供精確的騎乘模擬經驗。在這種構造中，本發明的設計可以允許使用者進行腳踏車健身運動，其中由在固定式框架之內之懸掛的腳踏車框架所展現的水平以及垂直運動可以接近地模擬傳統式腳踏車的操作。
除此之外，本發明設計可以使用各種彈性體材料，用以提供一種在受到轉向作用力時逐漸增加阻力的方法，其中每種材料都呈現出在硬度計量方面的不同硬度，用以調整在固定式框架之內之框架102所展現的偏離主軸的水平以及垂直運動，並且容許調整前傾、傾身、前後搖動以及水平搖動的量或角度，用以增進腳踏車健身運動模擬的精確性及現實性。用語“硬度計量”大體上是用來表示彈性體材料對於變形的阻力，並且彈性體材料的硬度計量可以改變來創造不同的騎乘品質。
圖5為第一架座103設計的分解圖，其以另外的立體視角說明了在圖3以及圖4中的許多元件。參照圖5，所示的柄桿111係突伸離開頭部組件軸環501的底部，該軸環係在頭部管件框架元件內側安裝在框架102上，當作典型頭部組件的一部份。所示的擺動臂113係連同一個整合式夾件502裝置，其係可以允許將擺動臂113扣緊於柄桿111，而維持固定的關係。
在這個實例中，連接桿件306係被用來將擺動臂113接附到固定臂304，容許縮短或增長連接桿件306。在這種配置中，根據本發明設計，所示的連接桿件306係包括有二個具有螺紋的環首螺栓，並且一個螺帽係被建構成用以增加或減少在擺動臂與固定臂之間所測量到的距離。該第一具有螺紋的環首螺栓係被顯示成一個母環首螺栓503元件，其係在一端處支撐著例如是彈性體、金屬、塑膠等等的內部套管503A，其中螺栓506可以通過套管503A的 中心。一旦被通過環首螺栓503套管503A，螺栓506可以通過複數個座落在擺動臂113上之洞孔511的中心。在螺栓506成功地通過在擺動臂113中的一個洞孔之後，其可以接著通過洞孔512，且一個螺帽507可以用螺紋結合到螺栓506上，將擺動臂緊固到連接桿件306的母環首螺栓503。可以注意到套管503A可以允許環首螺栓503在螺栓506周圍同心地旋轉，而容許一個在水平方向中的可移動樞轉點是位於形成在擺動臂113以及連接桿件306的接合部分處。
在這個實例中，所示的母環首螺栓503在另一端部處具有一個內部的螺紋，其係被定位成與公環首螺栓508相匹配。所示的公環首螺栓508係具有一個外部螺模的螺紋，其係定位成用於與母環首螺栓503相組裝。在與母環首螺栓503相組裝之前，將調整鎖定螺帽504安裝於公環首螺栓508上可以容許藉著改變調整鎖定螺帽504沿著公環首螺栓508具有螺紋之軸桿上的位置來改變連接桿件306在擺動臂113與固定臂304之間測量到的有效長度。將調整鎖定螺帽504更加朝向公環首螺栓508的套管508A座落可以縮短連接桿件，且將調整鎖定螺帽504更加遠離公環首螺栓套管508A座落可以加長連接桿件。換句話說，藉著相對於母環首螺栓順時針或逆時針轉動公環首螺栓，可以縮短或增長連接桿件的有效長度。那些熟習該項技術者應該可以相當好地了解使用以及操作環首螺栓來形成可調整長度的連接桿件。
繼續下去，被顯示成公環首螺栓508的第二環首螺栓元件係在一端處支撐著例如是彈性體、金屬、塑膠等等的內部套管508A，其中螺栓509係通過套管508A的中心。一旦通過套管508A，螺栓509係會通過在固定臂304上的洞孔304A中心。在螺栓509成功地通過固定臂304中的洞孔之後，一個螺帽510可以用螺紋結合於將固定臂304緊固到連接桿件306的公環首螺栓508的螺栓509上。可以注意到套管508A可以允許環首螺栓508在螺栓509周圍同心地旋轉，而容許一個在水平方向中的可移動樞轉點是位於形成在固定臂304以及連接桿件306的接合部分處。再者，由套管508A、環首螺栓508以及螺栓509形成的可移動樞轉位置點可以呈現出小量的垂直旋轉，如同一般由球接頭設計所展現的，容許在垂直方向中的可移動樞轉位置點。
所示的固定臂304係使用熔接、黏膠或其他方法(未顯示於圖中)而扣緊於頂部板件302，用以將該等二個元件固定於適當位置。彈性體材料301的頂部邊緣可以座落在頂部板件302的底部側邊上且定位在裝設洞孔515上方。以相似的方式，彈性體材料301的底部邊緣可以座落在定位在516處之裝設洞孔上方的底部板件303的頂部側邊上。當以上的元件對準時，一個螺栓517可以通過墊圈518、裝設洞孔515、彈性體材料301、裝設洞孔515、墊圈519以及最後藉著螺帽520扣緊。
可以注意到頂部板件302是被接附到一個用來建構固 定式框架101的區段105，而底部板件303則被則被接附到一個用來建構框架102的頂部管件框架元件。
操作
圖6為使用者的右側立體視圖，該使用者係在向右轉位置中騎乘在裝置上，且藉著倚靠、傾斜以及旋轉腳踏車框架同時將一個複式操控輸入作用力應用在手把、座位以及踏板處來旋踩踏板。圖6說明了被用來建構本發明設計的固定式框架、腳踏車框架、驅動管線、操控、座落以及架座位置點組件。每個組件已經在前文描述過了。
圖6說明了騎乘者600在腳踏車健身運動裝置100上進行右轉，且該框架102係相對於架座位置點103及104而被樞轉。手把110係如箭頭601所示地順時針轉向或旋轉，而框架102則如箭頭602所示的樞轉。如圖所示，在手把處的旋轉係將可調整軸環114加以旋轉，且可以容許連接桿件306推抵著固定臂304。在這種配置中，腳踏車框架102可以相對於主軸203旋轉且向右側倚靠。結果，在箭頭所示方向中的運動係相對於前方架座位置點103以及後方架座位置點104繞著主軸203如箭頭603所示地樞轉。此種將腳踏車框架相對於二個架座倚靠或活節樞轉的能力提供了一種獨特的經驗，特別是當與針對先前可獲得的固定式或旋踩腳踏車的設計相較時。
在如此的操作中，使用者可以藉著首先站立在一個踏板上且登上框架102以及坐在座位上來使用本發明的設計。使用者可以藉著同時旋踩踏板、平衡腳踏車框架、轉 向手把來操控、以及傾身在座位開始來在如圖6所示的站立位置中或是在坐下的位置中進行駕駛。當框架102在第一架座103以及第二架座104周圍樞轉時，使用者可以在某位置點處傾身到右側或左側所需的量，在此時該包括有該座位的裝置係傾斜到側邊。如可以察知的，如圖1以及圖3所示之固定式框架101的區段105在這個實例中是固定的，如同板件302、以及腳踏車框架102、包括有裝設托架307係據此而傾斜。因為這個傾斜的結果，本發明設計係導致固定於擺動臂部113、螺栓配置306及固定臂304的手把柄桿111可以因為臂部所造成的力距而提供一個等級的手把旋轉。換句話說，框架102的傾斜會產生應用於柄桿111的旋轉作用力，藉此將柄桿以及接附於柄桿的手把加以轉向。結果是，手把在傾斜時係在適當的方向中轉向，使得騎乘者可以騎乘而無需將手放在手把上且導致手把轉向或樞轉。一般來說，使用者係將手放在手把上且主動地旋轉手把來傾斜及定位腳踏車框架102。
本發明的設計係被設定成大體上會產生在身體質量位置以及主軸203角度方面的平衡位置點。太小的阻力可能會造成即使是很輕微的倚靠都會產生快速地向一邊傾斜，而可能會使得使用者從腳踏車落下。太大的阻力可能會使騎乘者無法傾身。一般來說，騎乘者具有一個身體質量中心位置，且該中心位置係說明了當坐直或傾身向前且握持手把來提供相對於主軸進行轉向的感知能力。改變本發明設計的尺寸可能會產生對於傾身而轉向之比率的改變，其 中目前的腳踏車框架活節樞轉係提供了一種轉向反應以及框架102的傾斜。
特別是當騎乘者離開腳踏車時，由於手把的轉向裝置包括有擺動臂113以及可調整軸環114，將壓力或力矩應用在本發明設計中的手把可能會導致腳踏車框架傾斜。這個特點更加實際的應用是，由於增加的作用力是經由手把施加的，騎乘者係能夠將其身體加以傾身且將壓力應用到手把二者而“傾身成”一個轉向，藉此導致可以更加快速地建構所描述的轉向或傾身。此外，該座位115可以接收來自騎乘者大腿或屁股的壓力，且藉著將力矩應用在主軸203上方，如此的壓力可以增大腳踏車設計的傾斜作用。
圖1實例的手把係經由可調整軸環114以及擺動臂113而被接附，但是這些元件可以被省略或是中斷連接，造成手把自由地扭轉或是被固定住，像是熔接到管件元件130。旋踩踏板(驅動管線)機構以及相對於主軸203之操控輸入的組合係造成運動的感知或是使用本發明設計來模擬腳踏車的騎乘。本發明的設計提供了一種相似於傳統式腳踏車的槓桿作用點，其中極矩以及極慣性矩係相對於身體質量位置以及角度主軸而產生。藉著目前的設計，由於介於元件與抵抗作用力之間的關係，像是那些與彈性體301一起所產生的，使用者在傾身時可以相當容易地將自己右側回復到中心或空檔位置。
架座位置點103以及104的放置係取決於所需的性能、所使用的元件、以及主軸203的位置。一般來說，主軸203 的放置可以被視為相對於騎乘者的放置，其大致上接近將一個前方輪子放置在或定位在傳統式腳踏車上。
圖7A、圖7B以及圖7C說明了一個用於與本發明設計一起使用的“操控”或手把封鎖機構。
圖7A為說明了與一個第一架座前方懸吊位置點相連結的封鎖機構的放大視圖，該第一架座前方懸吊位置點係牽涉到一個接附到一個操控輸入組件的彈性體彈簧201裝置以及一個可以與本發明設計一起使用的夾擠螺栓裝置。一般來說，根據本發明設計的一個觀點，該夾擠螺栓裝置可以被定位成用以固定幾何關係，也就是，保持基本上是平行的，形成在介於與彈性體彈簧201相匹配的頂部以及底部板件之間，而足以防止彈簧變形。該夾擠螺栓裝置可以由鋼或其他足以防止彈簧變形的材料建構成。圖7A說明了一個封鎖機構的實例，該封鎖機構係牽涉到在元件符號701處之一個二件式圓柱形軸環的一個半部，該軸環係被建構成具有在元件符號702以及703處的二個螺栓，用於將該二件接附在一起來形成一個堅固的固定軸環。在“封鎖(locked-out)”位置中，本發明設計可以固定該操控輸入組件，而足以防止使用者轉向手把110且可以防止任何框架102的傾斜。
由於所使用的材料的屈曲及裝置組裝的公差，將封鎖機構設定在“封鎖(locked-out)”位置，操控輸入組件、框架以及其他元件可以展現出小量的運動。這個小量運動可以提供一個在封鎖位置中的懸吊機構，亦即，本發明設 計可以將懸吊機構與一個仿真固定式踩旋腳踏車結合起來，亦即，不會有來自使用者的操控輸入。一個懸吊機構與一個固定式踩旋腳踏車的結合在現今完全為剛性固定式設計中是無法獲得的。
本發明的設計可以包括有一個用於完全鎖定或完全釋放框架102的機構，用以分別提供剛性固定式的自行車或腳踏車健身運動裝置100的經驗。回來參照圖1，一個接附到座位管件209的銷釘或桿件裝置(未顯示於圖中)係例如可以向下落下而通過一個介於踏板106之間的套筒且被插入一個座落在區段105之中的洞孔。完全將銷釘插入洞孔之中係鎖住框架且可以固定框架102而足以仿真典型的固定式自行車。根據本發明設計，將銷釘裝置從座落在區段105中的洞孔處縮回係容許框架102可以相對於主軸203旋轉。將銷釘裝置建構在踏板之間可以消除當框架被完全釋放且可以移動時的可能干涉。在較佳實例中，銷釘裝置會被接附在框架102上，實際上盡可能地遠離前方架座103，用以減少在被完全鎖定時施加在框架102的應力。可以使用其他基本上鎖定或抑制框架旋轉的鎖定機構。
圖7B為當腳踏車健身運動裝置100被建構成在“非鎖定”位置中時在該裝置使用期間，第一架座前方懸吊位置點的變形的放大視圖。在非鎖定位置之中時，使用者可以將作用力施加在踏板、座位以及手把，而足以如圖7B所說明的變形彈性體彈簧301。與在位置點706所測量的距離相比較，當在位置點705處檢視時，彈性體的變形可 以改變介於頂部板件302與底部板件303之間的距離。在這個實施例之中，在位置點705處的距離係大於在位置點706處的距離，腳踏車健身運動裝置100係由於彈性體彈簧301在使用者施加動態作用力的影響下變形而傾斜。圖7B說明了框架102在位置點707處傾斜或偏斜某些量。
圖7C為當腳踏車健身運動裝置100被建構成在“鎖定”位置中時在該裝置使用期間，第一架座前方懸吊位置點沒有變形的放大視圖。在鎖定位置中，一個圓柱形軸環710係定位且被建構成用以保持彈性體彈簧的“靜止”或“靜態”形狀。當存在或被“鎖定”時，封鎖機構係將頂部板件302以及底部板件303保持在固定平行的配置之中。當被建構成在“鎖定”位置中時，腳踏車健身運動裝置100係在位置點711處保持一個介於該等板件之間的固定距離。
圖8A及圖8B說明了可反轉飛輪裝置的剖面視圖，該飛輪裝置被建構成提供在一側上的自由輪子扣鏈齒輪配置及在另一側上的直接驅動扣鏈齒輪配置。藉著將可反轉飛輪的自由輪子或直接驅動扣鏈齒輪部位與踏板106對準且將鏈條820放置成越過扣鏈齒輪來將踏板連接到飛輪，使用者可以選擇所需的驅動管線配置。
圖8A為說明可反轉飛輪裝置800的特寫視圖，該飛輪裝置係涉及一個接附到飛輪108的自由輪子機構801，該飛輪108係配置成根據所示的實例操作飛輪。參照圖8A的右手邊，自由輪子機構801可以包含有一個離合器板件 802配置，其係使用在803以及804處的螺栓接附到飛輪108。所說明的鏈條820係被顯示成在離合器板件配置802的頂部處“進入頁面”且將鏈條顯示成在離合器板件配置802的底部處“離開頁面”。當使用者以順時針方向(當從右側觀看時)操作踏板以及鏈條時，離合器板件、或是“牽動具(dogs)”、係被配置成與相接觸及相干涉，而足以操作飛輪108。在逆時針方向中操作踏板及鏈條，該離合器板件或牽動具s係被配置成不會進行接觸以及相干涉，而足以容許踏板106自由地旋踩而不會影響飛輪108。
圖8B為說明了可反轉飛輪裝置的特寫視圖，該裝置涉及了接附到飛輪108的直接驅動機構805，其係配置成用以操作可以與本發明設計一起使用的飛輪。參照圖8B的右手邊，直接驅動機構805可以包含有一個固定板件配置806，其係使用在807以及808的螺栓被接附到飛輪108。所示的鏈條820係在固定板件配置806的頂部處處“進入頁面”，且所示的鏈條820係在固定板件配置806的底部處“離開頁面”。在元件符號807以及808處的螺栓可以容許飛輪108與固定板件配置806進行連續的接觸以及接合，用以如同單一部件般地移動及操作。當使用者在順時針或逆時針方向中操作踏板以及鏈條時，本發明的設計係在與踏板及鏈條相同的方向中旋踩或旋轉飛輪108。
呈現於本文中的設計以及所說明的具體觀點並不是限制性的，而是可以在結合本發明的教示及益處的同時包括有選擇的元件，也就是能夠藉著倚靠、傾斜以及旋轉在二 個位置點處從一個固定框架處懸掛下來的腳踏車框架來進行偏離主軸的水平以及垂直運動的腳踏車健身裝置，讓使用者可以進行傳統式腳踏車健身運動的模擬。雖然本發明因此已經與其具體實例一起描述，將可以了解的是，本發明能夠進一步地修改。本申請案是要涵蓋以下本發明任何的變型、用途或修改，一般來說，本發明的原理及包括有此揭示內容的偏離係落入在本發明所屬技術中已知且習慣上的實施方式。
100‧‧‧腳踏車健身裝置
101‧‧‧固定式框架
102‧‧‧框架
103‧‧‧第一架座
104‧‧‧第二架座
105‧‧‧區段
106‧‧‧踏板
107‧‧‧曲柄臂
107A‧‧‧第一曲柄臂
107B‧‧‧第二曲柄臂
108‧‧‧飛輪
109‧‧‧驅動管線組件
110‧‧‧手把
111‧‧‧柄桿
112‧‧‧夾件機構
113‧‧‧擺動臂
114‧‧‧可調整軸環
115‧‧‧座位
116‧‧‧座位柱體
117‧‧‧夾緊機構
118‧‧‧可調整軸環
120‧‧‧90度彎肘托架
121‧‧‧扁平托架
125‧‧‧頂部凸緣及底部凸緣
126‧‧‧螺栓、螺帽及墊圈組
127‧‧‧可調整夾件
128‧‧‧操控連接器管件
130‧‧‧管子元件
201‧‧‧彈性體彈簧
202‧‧‧樞轉球接頭
203‧‧‧主軸
204‧‧‧位置點
205‧‧‧位置點
206‧‧‧位置點
208‧‧‧頭部管件
209‧‧‧座位管件
210‧‧‧運輸輪子
211‧‧‧制動纜線
212‧‧‧手煞車
213‧‧‧張力調整機構
301‧‧‧彈性體材料
302‧‧‧頂部板件
303‧‧‧底部板件
304‧‧‧固定臂
304A‧‧‧洞孔
305‧‧‧裝設洞孔
306‧‧‧連接桿件
307‧‧‧裝設托架
320‧‧‧底部管件
501‧‧‧頭部組件軸環
502‧‧‧整合式夾件
503‧‧‧母環首螺栓
503A‧‧‧內部套管
506‧‧‧螺栓
507‧‧‧螺帽
508‧‧‧公環首螺栓
508A‧‧‧套管
509‧‧‧螺栓
510‧‧‧螺帽
511‧‧‧洞孔
512‧‧‧洞孔
515‧‧‧裝設洞孔
516‧‧‧裝設洞孔
517‧‧‧螺栓
518‧‧‧墊圈
519‧‧‧墊圈
520‧‧‧螺帽
600‧‧‧騎乘者
601‧‧‧箭頭
602‧‧‧箭頭
603‧‧‧箭頭
701‧‧‧二件式圓柱形軸環
702‧‧‧螺栓
703‧‧‧螺栓
705‧‧‧位置點
706‧‧‧位置點
710‧‧‧圓柱形軸環
711‧‧‧位置點
800‧‧‧可反轉飛輪裝置
801‧‧‧自由輪子機構
802‧‧‧離合器板件
803‧‧‧螺栓
804‧‧‧螺栓
805‧‧‧直接驅動機構
806‧‧‧固定板件配置
807‧‧‧螺栓
808‧‧‧螺栓
820‧‧‧鏈條
在隨附的圖式中，本發明係以示例的方式說明，而不是以限制的方式說明，在該等圖式中：圖1為本發明設計之實例的右側立體視圖；圖2為說明了根據本發明設計之形成在相對於一個主軸之第一架座以及第二架座之間之角度關係的側視圖；圖3為說明了涉及一個彈性體彈簧裝置之第一架座前方懸吊位置點機構的特寫視圖，該彈簧裝置係接附到一個可以與本發明設計一起使用的操控輸入組件；圖4為本發明設計位於轉向位置中的特寫視圖，其係說明了根據所示實例的第一架座前方懸吊位置點機構；圖5為第一架座懸吊設計的分解視圖，其係以另外的透視視角說明了圖3以及圖4中的許多元件；圖6為根據所示實例之使用者在右轉位置中旋踩踏板的右側立體視圖，該使用者係藉著同時在手把、座位及踏 板處應用複合的操控輸入作用力，而產生提供腳踏車框架相對於一個預定主軸的活節樞轉及旋轉的前後搖動以及水平搖動狀況；圖7A為說明了與能夠與本發明設計一起使用之第一架座前方懸吊位置點相連結之封鎖機構的放大視圖；圖7B為說明了根據本發明設計觀點之當不存在有封鎖機構時第一架座前方懸吊位置點之變形的放大視圖；圖7C為說明了根據本發明設計觀點之當存在有封鎖機構時第一架座前方懸吊位置點之沒有變形的放大視圖；圖8A為說明了涉及自由輪子機構之可反轉飛輪裝置的特寫視圖；圖8B為說明了涉及直接驅動機構之可反轉飛輪裝置的特寫視圖。
100‧‧‧腳踏車健身裝置
101‧‧‧固定式框架
102‧‧‧框架
103‧‧‧第一架座
104‧‧‧第二架座
105‧‧‧區段
106‧‧‧踏板
107‧‧‧曲柄臂
107A‧‧‧第一曲柄臂
107B‧‧‧第二曲柄臂
108‧‧‧飛輪
109‧‧‧驅動管線組件
110‧‧‧手把
111‧‧‧柄桿
112‧‧‧夾件機構
113‧‧‧擺動臂
114‧‧‧可調整軸環
115‧‧‧座位
116‧‧‧座位柱體
117‧‧‧夾緊機構
118‧‧‧可調整軸環
120‧‧‧90度彎肘托架
121‧‧‧扁平托架
125‧‧‧頂部凸緣及底部凸緣
126‧‧‧螺栓、螺帽及墊圈組
127‧‧‧可調整夾件
128‧‧‧操控連接器管件

Claims (28)

  1. 一種允許以向前方向被定位的使用者進行模擬騎乘腳踏車之健身運動的裝置，該裝置包含有：一個框架；一個第一架座位置點以及一個第二架座位置點，其中該第一架座位置點包含一相對於基部而被定位於一固定位置的上後方架座位置點且該第二架座位置點包含一下前方架座位置點，該下前方架座位置點係定位於該上後方架座位置點的前下方且包含一阻力元件，而該框架繞著該阻力元件樞轉；一個操控連桿，其係被連接至該框架，且該操控連桿被建構成用以與一操控機構互相作用以響應於使用者的傾斜；一個座位，其係被連接到前述框架且被建構成用以支撐該使用者；及一個輪子，其係被定位成與數個踏板及前述框架相連結，該等框架及踏板係被建構成用以與前述輪子互相作用；其中，前述的框架係被建構成相對於藉由該第一架座位置點以及第二架座位置點形成的一主軸樞轉並且繞著該阻力元件樞轉，以響應於使用者的傾斜，且進一步其中該主軸係被定向於距離水平大約30到45度的範圍內的角度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該主軸係實質地由該第一架座位置點以及該第二架座位置點所界定，且該主軸在該第一架座位置點處係低於該座位。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該阻力元件被建構成用以吸收、分佈以及消散使用者施加的轉向作用力。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其更包含有一個當使用者係以向前方向就座時被定位在該使用者前方的手把件。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其更包含有一個手把件，其係被建構成用以接收來自使用者的轉向作用力，且導致前述框架起反應而相對於由第一架座位置點以及第二架座位置點所形成的該主軸進行樞轉。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的裝置，其中當使用者將作用力應用於踏板時，將手把件加以轉向係會產生一個操控效果。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該阻力元件包含有一個張力/回復裝置，其係被建構成用以支撐該框架且允許使用者在將作用力應用到踏板的同時傾斜以及偏斜該框架。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的裝置，其中該張力/回復裝置係被建構成用以將框架回復到一個垂直定向的回復位置以及變形，用以允許框架運動。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該第一架座位置點以及第二架座位置點的至少其中之一包含有一個樞轉裝置，該樞轉裝置被建構成懸吊該框架而允許使用者傾斜。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其更包含有一個防止該框架樞轉的封鎖機構。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該等輪子以及踏板係以一種直接驅動的方式固定，其中該等踏板係機械式地連接至該輪子而未使用鏈條，以使得施加到該等踏板的作用力可直接被使用於驅動該輪子。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該等輪子以及踏板為空轉，藉此可以在沒有阻力應用到輪子的情況下反向踩踏踏板。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該輪子具有被接附到該輪子的一個扣鏈齒輪，該扣鏈齒輪被建構成可以用進行一個直接驅動模式以及一個自由運轉模式。
  14. 一種使得以向前方向被定位的使用者能夠進行模擬騎乘腳踏車之健身運動的方法，該方法包含有：提供二個界定出一個主軸的架座位置點，其中前述兩個位置架座點包含一固定於一位置的上後方位置架座點與一下前方位置架座點，該下前方位置架座點係定位於該上後方架座位置點的前下方且包含一張力/回復裝置；採用一個具有二個架座位置點的框架，該框架被建構成藉由該上後方架座位置點與該下前方架座位置點所保持且經由一操控連桿提供作用力至一操控機構以響應於使用者的傾斜；及使得使用者可以操作與該框架相連結的踏板，前述的踏板係與一個輪子相連結； 其中，當該使用者傾斜到一側時，該框架被建構成繞著該主軸以及該張力/回復裝置樞轉，且進一步其中該主軸係被定向於距離水平大約30到45度的範圍內的角度。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的方法，其中該上後方架座位置點與該下前方位置架座點係藉由支撐元件被支撐於基部上方。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的方法，其中該張力/回復裝置包含一阻力懸吊元件，該阻力懸吊元件被建構成用以吸收、分佈以及消散使用者施加的轉向作用力。
  17. 如申請專利範圍第14項所述的方法，其更包含有使得該使用者可以使用一個手把件，該手把件被建構成用以接收來自使用者的轉向作用力，且導致前述框架相對於主軸進行樞轉。
  18. 如申請專利範圍第14項所述的方法，其中該張力/回復裝置係被建構成用以支撐該框架且允許使用者在將作用力應用到踏板的同時傾斜以及偏斜該框架。
  19. 如申請專利範圍第14項所述的方法，其更使得使用者可以使用一個封鎖機構來防止框架樞轉。
  20. 如申請專利範圍第14項所述的方法，其中，該輪子具有被接附到該輪子的一個扣鏈齒輪，該扣鏈齒輪被建構成可以用進行一個直接驅動模式以及一個自由運轉模式。
  21. 如申請專利範圍第14項所述的方法，其中該框架在該座位與踏板前方的位置處具有一組手把件。
  22. 一種使得以向前方向被定位的使用者能夠進行模擬 騎乘腳踏車之健身運動的裝置，該裝置包含有：一個框架；一個被定位於基部上方固定距離之處的較高後方架座位置點以及一個下前方架座位置點，其中該下前架座位置點係定位於該較高後方架座位置點的前下方，且該框架相對於藉由該較高後方架座位置點以及該下前架座位置點形成的一主軸樞轉；一個操控連桿，其係被連接至該框架，且該操控連桿被建構成用以與一操控機構互相作用以響應於使用者的傾斜；一對踏板以及一個輪子，其中該等踏板及輪子係被接附到該框架，且使得使用者可以進行一個踩踏動作；一個座位，用以保持該使用者；以及接近該下前方架座位置點的架座位置點活節樞轉元件，其係被建構成使得使用者可以在一個方向中傾斜，用以導致前述的框架可以在該方向中相對於該主軸樞轉；其中該主軸係被定向於距離水平大約30到45度的範圍內的角度。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的裝置，其更包含有一個手把配置，其係被建構成用以接收使用者所產生的作用力且導致前述的框架樞轉。
  24. 如申請專利範圍第22項所述的裝置，其中，該等輪子以及踏板係以一種直接驅動的方式固定。
  25. 如申請專利範圍第22項所述的裝置，其中，該等輪 子以及踏板為空轉，藉此可以在沒有阻力應用到輪子的情況下反向踩踏踏板。
  26. 如申請專利範圍第22項所述的裝置，其中，該架座位置點活節樞轉元件包含有一個張力/回復到中心的配置，其係被建構成用以支撐該框架、提供阻力及允許使用者在將作用力施加到踏板的同時傾斜以及偏斜該框架。
  27. 如申請專利範圍第26項所述的裝置，其中，該張力/回復到中心的配置包含有一個彈性體彈簧裝置，其係被建構成用以在一個向前位置處將作用力施加到框架、以及變形以允許框架的運動。
  28. 如申請專利範圍第22項所述的裝置，其中，前述的座位及踏板係被建構成用以接收使用者所施加的足以導致該裝置傾斜的作用力。
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