TWI500435B

TWI500435B - Elliptical motion machine

Info

Publication number: TWI500435B
Application number: TW102134574A
Authority: TW
Inventors: Fu Chen Chen; wei ren Chen; Meng Hui Hsu
Original assignee: Univ Kun Shan
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2015-09-21
Also published as: TW201511790A

Description

橢圓運動機

本發明係有關於一種橢圓運動機，尤指藉由急回機構的原理，讓橢圓運動機兩側的踏桿在跨越行程及支撐行程產生快慢不一的速度差及相位差，以更為貼近人類的步態，降低使用者因為施力不當而造成運動傷害的可能性。

跑步為常見的休閒運動之一，但跑步這項運動最為人詬病的缺點就在於腳與地面接觸的瞬間，會讓膝蓋受到一定的衝擊力量，長期累積下來會造成膝蓋受損。為此，目前有橢圓機、滑步機、踏步機、太空漫步機等健身器材，係利用可活動的踏板導引使用者的雙腳在類似跑步的軌跡上反覆移動，避免讓膝蓋在運動過程中受到瞬間衝擊而受傷。

其中的橢圓運動機，例如有美國專利編號US6090013「Cross trainer exercise apparatus」，主要包含：一本體，包含一架體、一對擺臂、一飛輪及一對踏桿，其中，該對擺臂及該飛輪係樞接在該架體上，而該對踏桿則各自樞接該飛輪兩側，以在該對擺臂擺動時，帶動前述踏桿相對移動，而該踏桿並受該飛輪牽引而擺動形成近似橢圓之運動行程，該運動行程包含一支撐行程及延續該支撐行程之一跨越行程。

然而上述前案仍有不足處有待改進，主要原因在於：一般橢圓運動機的軌跡是近似橢圓形，兩側運動行程正時相差180度，而與實際慢跑軌跡正時有所差異。

因一般橢圓運動機左右兩側機構相連的曲柄(飛輪)相位差為180度，因此前腳足部在最前方開始支撐時，後腳足部在最後方(如第七圖所示)，即運動行程(A)的支撐行程(A1)及跨越行程(A2)為相等。但實際的慢跑軌跡卻是前腳足部在最前方開始支撐時，後腳足部尚未到達步態軌跡最後方，反而是開始提腿往後，且抬高至步態軌跡最後方時才往前(如第八圖所示)，即運動行程(B)的支撐行程(B1)係相對小於跨越行程(B2)，是以目前的橢圓運動機並不符合人體工學。

在使用現有的橢圓運動機時，使用者反而需要讓腳步配合橢圓運動機的步態軌跡，雙腳要跨到最大時才能換腿支撐，再加上不當踩踏角度的影響，而容易導致雙腳肌肉酸痛和長期累積的運動傷害發生。

爰此，改善現有橢圓運動機步態軌跡設計的缺點，使橢圓運動機更符合人體工學，以增進運動健身的效果，因此本發明人致力於研究，提出一種橢圓運動機，包含：一本體，包含一對踏桿及一對旋轉件，前述旋轉件皆樞接在該本體上，而該對旋轉件皆各自樞接前述一踏桿，以在前述旋轉件以自身軸心旋轉時牽引前述踏桿沿著一支撐行程及連接該支撐行程之一跨越行程作擺動，形成封閉之一運動行程；一軌跡正時調整輪，樞設在該本體上，而該軌跡正時調整輪之軸心在徑向上與該等旋轉件之軸心具有一間距D，該軌跡正時調整輪樞接有一對連接桿，前述連接桿的長度皆大於該間距，而前述連接桿皆樞接前述一旋轉件，以在其中一踏桿在該支撐行程時，由其中一旋轉件藉由其中一連接桿帶動該軌跡正時調整輪，以該軌跡正時調整輪之軸心旋轉，並藉由另一連接桿帶動另一踏桿至該跨越行程。

進一步，該軌跡正時調整輪包含一第一側、一第二側及一樞軸連接該第一側及該第二側，以在該第一側與該第二側間界定一迴轉空間，又前述其中一連接桿係樞接在該第一側，而前述另一連接桿則樞接在該第二側，且前述二連接桿之樞接位置係呈對稱。

進一步，前述連接桿上皆設有一第一樞部及一第二樞部，該第一樞部樞接前述旋轉件，而該第一樞部與前述旋轉件的軸心之間具有一第一迴轉半徑R1，該第二樞部樞接該軌跡正時調整輪，而該第二樞部與該軌跡正時調整輪的軸心之間具有一第二迴轉半徑R2，且R1及R2皆大於間距D。

進一步，前述本體更包括一阻力組件，包括一阻力輪及一傳動單元，該阻力輪係樞設在該本體上，該傳動單元係連接該阻力輪及該軌跡正時調整輪。

進一步，該本體更包括一對擺臂，前述擺臂樞接在該本體上，而前述擺臂皆並樞接前述一踏桿，以藉由前述擺臂帶動前述踏桿移動。

本發明的功效在於：

1.本發明由於旋轉件與軌跡正時調整輪之軸心具有一間距D，因此橢圓運動機兩側的踏桿在跨越行程及支撐行程產生快慢不一的速度差，藉此讓運動行程更為貼近正常人體的步態，降低使用者施力不當而造成運動傷害的可能性。

2.本發明藉由急回機構的原理，讓橢圓運動機的踏桿在支撐行程轉為跨越行程時之前，另一側的踏桿便提早由跨越行程轉為支撐行程，讓雙腳不需要跨到最大的步伐位置才能換腳支撐，以避免不當伸展雙腿支撐而導致雙腳肌肉酸痛，使本案兩側踏桿的運動行程更為符合人體工學。

(1)‧‧‧本體

(101)‧‧‧第一支架

(102)(102A)(102B)‧‧‧第二支架

(103)‧‧‧第三支架

(104)‧‧‧第四支架

(11)(110)‧‧‧踏桿

(12)(120)‧‧‧旋轉件

(121)(1210)‧‧‧第一桿體

(122)(1220)‧‧‧第二桿體

(2)‧‧‧軌跡正時調整輪

(201)‧‧‧第一側

(202)‧‧‧第二側

(203)‧‧‧樞軸

(21)(210)‧‧‧連接桿

(21a)‧‧‧第一樞部

(21b)‧‧‧第二樞部

(3)(30)‧‧‧擺臂

(31)(310)‧‧‧把手

(4)‧‧‧阻力組件

(41)‧‧‧阻力輪

(42)‧‧‧傳動單元

(C)‧‧‧運動行程

(C1)‧‧‧支撐行程

(C2)‧‧‧跨越行程

(D)‧‧‧間距

(R1)‧‧‧第一迴轉半徑

(R2)‧‧‧第二迴轉半徑

(S)‧‧‧迴轉空間

(P1)‧‧‧第一端

(P2)‧‧‧第二端

(P3)‧‧‧第三端

[第一圖]係為本發明之平面示意圖。

[第二圖]係為本發明第一圖之局部放大示意圖。

[第三圖]係為本發明軌跡正時調整輪之立體示意圖。

[第四圖]係為本發明之局部俯視示意圖。

[第五圖]係為本發明踏桿移動之狀態示意圖

[第六圖]係為本發明第五圖之局部放大示意圖。

[第七圖]係為習知橢圓運動機之運動行程示意圖。

[第八圖]係為人類正常步態之運動行程示意圖。

綜合上述技術特徵，本發明橢圓運動機的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

先請參閱第一圖及第二圖，係揭示本發明橢圓運動機之側視圖，係包含一本體(1)及一軌跡正時調整輪(2)，其中：該本體(1)包含一對踏桿(11)(110)及一對旋轉件(12)(120)，前述旋轉件(12)(120)皆樞接在該本體(1)上，而該對旋轉件(12)(120)皆各自樞接前述一踏桿(11)(110)，以在前述旋轉件(12)(120)以自身軸心旋轉時牽引前述踏桿(11)(110)沿著封閉橢圓狀的運動行程(C)作擺動，該橢圓狀的運動行程(C)包含一位在該運動行程(C)下半部的支撐行程(C1)；及位在該運動行程(C)上半部，並連接該支撐行程(C1)之一跨越行程(C2)。

此段落並請搭配第四圖所示觀之，該軌跡正時調整輪(2)樞設在該本體(1)上，而該軌跡正時調整輪(2)之軸心在徑向上與該等旋轉件(12)(120)之軸心具有一間距(D)，該軌跡正時調整輪(2)一側樞接有一連接桿(21)之一端，而該軌跡正時調整輪(2)另一側樞接另一連接桿(210)之一端，前述連接桿(21)(210)的長度皆大於該間距(D)，而前述連接桿(21)(210)之另一端並皆樞接前述一旋轉件 (12)(120)，以在其中一踏桿(11)在該支撐行程(C1)時，由其中一旋轉件(12)藉由其中一連接桿(21)帶動該軌跡正時調整輪(2)以該軌跡正時調整輪(2)之軸心旋轉，該軌跡正時調整輪(2)並藉由另一連接桿(210)及另一旋轉件(120)帶動另一踏桿(110)至該跨越行程(C2)。

續請配合參閱第三圖，較佳的是，該軌跡正時調整輪(2)包含一第一側(201)、一第二側(202)及一樞軸(203)連接該第一側(201)及該第二側(202)，以在該第一側(201)與該第二側(202)間界定一迴轉空間(S)，又前述其中一連接桿(21)係樞接在該第一側(201)，而前述另一連接桿(210)則樞接在該第二側(202)，且前述二連接桿(21)(210)之樞接位置係呈對稱，藉此讓前述旋轉件(12)(120)能共用同一軌跡正時調整輪(2)。

最好是，更包括一對擺臂(3)(30)，該對擺臂(3)(30)係樞接在該本體(1)上，而前述擺臂(3)(30)係各自樞接前述踏桿(11)(110)，以藉由前述擺臂(3)(30)帶動前述踏桿(11)(110)相互移動。而該對擺臂(3)(30)上皆設置有一把手(31)(310)，以供握持並模擬慢跑時手臂的擺動。

最好是，更包括一阻力組件(4)，包括一阻力輪(41)及一傳動單元(42)，該阻力輪(41)係樞設在該本體(1)上，該傳動單元(42)係為一鏈條或一皮帶，該傳動單元(42)連接該阻力輪(41)及該軌跡正時調整輪(2)，以增加前述軌跡正時調整輪(2)轉動的阻力。

較具體的說，在本實施例中，本體(1)上依序間隔設有一第一支架(101)、一第二支架(102)、一第三支架(103)及一第四支架(104)，該第一支架(101)樞設該對擺臂(3)，而該第二支架(1 02)樞設該對旋轉件(12)(120)，該第三支架(103)樞設該軌跡正時調整輪(2)，而第四支架(104)係樞設該阻力輪(41)，又以橢圓機的右側進一步具體說明。該連接桿(21)上設有一第一樞部(21a)及一第二樞部(21b)，該第一樞部(21a)樞接該旋轉件(12)，而該第一樞部(21a)與該旋轉件(12)的軸心之間具有一第一迴轉半徑(R1)，該第二樞部(21b)樞接該軌跡正時調整輪(2)，而該第二樞部(21b)與該軌跡正時調整輪(2)的軸心之間具有一第二迴轉半徑(R2)，且該第一迴轉半徑(R1)和該第二迴轉半徑(R2)均大於前述間距(D)。

續請參閱第四圖，進一步舉例說明本發明各構件的配置關係，該對旋轉件(12)(120)皆包含一第一桿體(121)(1210)及一第二桿體(122)(1220)，前述第一桿體(121)(1210)係樞接前述踏桿(11)(110)，前述第二桿體(122)(1220)則樞接前述連接桿(21)(210)，又前述第一桿體(121)(1210)及前述第二桿體(122)(1220)係樞設在該第二支架(102A)(102B)，且前述第一桿體(121)(1210)及前述第二桿體(122)(1220)彼此間並形成卡合，因此前述第一桿體(121)(1210)及前述第二桿體(122)(1220)可視為一體，而得以傳遞扭矩，例如前述第一桿體(121)(1210)及前述第二桿體(122)(1220)係以鍵槽及鍵的配合方式形成卡合。藉由上述各構件的配置關係便能避免前述踏桿(11)(110)在旋轉時與前述連接桿(21)(210)干涉，惟此僅為其中一種避免干涉手段的舉例說明，據此目的所作的聯想變化對熟悉所屬領域者而言均屬輕易完成，因此重申不應以實施例敘述內容侷限本發明之專利範圍。

使用之情況先請參閱第一圖及第二圖，揭示使用者站在該對踏桿(11)(110)上，而前述其中一踏桿(11)係位在運動行程(C)最前端的第一端(P1)，而前述另一踏桿(110)係位在運動行程(C)最末端的第二端(P2)之前的第三端(P3)；在使用者將前述其中一踏桿(11)往下踩時，前述其中一踏桿(11)將帶動旋轉件(12)以旋轉件(12)的軸心作順時針旋轉，並受旋轉件(12)牽引而形成弧形之支撐行程(C1)，前述其中一旋轉件(12)並連動其中一連接桿(21)帶動該軌跡正時調整輪(2)以該軌跡正時調整輪(2)之軸心作順時針旋轉，此時，連接桿(21)在軌跡正時調整輪(2)及旋轉件(12)的左側，因此將使旋轉件(12)的轉速相對小於該軌跡正時調整輪(2)的轉速，並使軌跡正時調整輪(2)藉由另一連接桿(210)帶動另一旋轉件(120)旋轉，將使另一旋轉件(120)旋轉轉速相對大於該軌跡正時調整輪(2)的轉速，令前述二旋轉件(12)(120)產生快慢不一的速度差，以加快另一踏桿(110)於跨越行程(C2)的移動速度；接著請參閱第五圖及第六圖，而待另一踏桿(110)位在支撐行程(C1)時，連接桿(21)在軌跡正時調整輪(2)和旋轉件(12)的一側，讓旋轉件(12)的轉速相對大於該軌跡正時調整輪(2)的轉速，並使軌跡正時調整輪(2)藉由另一連接桿(210)帶動另一旋轉件(120)旋轉，將使另一旋轉件(120)旋轉轉速相對小於該軌跡正時調整輪(2)的轉速，藉此利用急回機制反覆切換二踏桿(11)(110)的移動速度，讓前述踏桿(11)(110)在跨越行程(C2)及支撐行程(C1)具有快慢不一的速度差及相位差，而能更為接近正常人慢跑時的步態軌跡。

續請參閱第二圖及第六圖，以下將進一步描述本案產生相位差的急回機制，由於踏桿(11)位在支撐行程(C1)時，旋轉件(12)的轉速相對小於前述軌跡正時調整輪(2)的轉速，因此當該軌跡正時調整輪(2)順時針旋轉180°時，前述其中一旋轉件(12)尚未旋轉至180°(即圖二中的α角及圖五中的β角的和小於180°)，所以前述其中一踏桿(11)尚未到達運動行程(C)最末端的第二端(P2)，而是到達第二端(P2)之前的第三端(P3)，讓使用者的右腿在跨步之前，先讓前述另一踏桿(110)的左腿位在支撐行程(C1)，才開始讓右腿提腿往運動行程(C)的第二端(P2)移動，藉此讓運動行程(C)貼近與正常人慢跑的步態軌跡，符合人體工學，避免雙腳在跨最大時才換腳支撐，降低雙腳因施力不當而造成運動傷害。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。