專利名稱：可變步幅的健身設(shè)備的制作方法
相關(guān)專利的交叉引用本申請是專利合作條約的專利申請，要求享有以下專利的優(yōu)先權(quán)2004年3月22日提交的美國臨時申請No.60/555,434；2004年6月22日提交的美國臨時申請No.60/582,145；2004年6月22日提交的美國臨時申請No.60/582,232，2004年6月22日提交的美國非臨時申請No.10/875,049，以及2005年3月21日提交的美國非臨時專利申請名為“可變步幅健身設(shè)備”，并進一步通過代理人檔案號33270/US/3和快遞標(biāo)簽號EV447217575US由美國專利和商標(biāo)辦公室鑒別，這些申請均通過引用而結(jié)合于本文中。
2004年6月22日提交的美國專利申請No.10/875,049要求享有2003年6月23日提交的美國專利申請No.60/480,668的利益，以及2004年3月22日提交的美國臨時申請No.60/555,434，這些申請均通過引用而結(jié)合于本文中。
通過引用的結(jié)合2004年2月26日提交的美國專利申請No.10/789,182；2001年3月30日提交的美國專利申請No.09/823,362，即現(xiàn)在的美國專利No.6,689,019；以及2003年2月28日提交的美國臨時申請No.60/451,102均通過引用而結(jié)合于本文中。
背景技術(shù)：
a.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及健身設(shè)備，更具體地說，涉及一種靜止的跨步健身設(shè)備，其采用了具有不同形狀和大小的構(gòu)件的各種連桿組件構(gòu)造，以提供可由使用者在健身時動態(tài)地改變的步行軌跡。
b.背景技術(shù)目前有多種健身設(shè)備允許使用者通過模擬跨步運動來健身。這些健身設(shè)備的其中一些包括一對腳接合連桿，其中各腳連桿的第一端受支撐以用于圍繞樞軸點旋轉(zhuǎn)運動，并且各腳連桿的第二端沿著往復(fù)的行進軌跡而被引導(dǎo)。兩個腳連桿的連接構(gòu)造可允許使用者的腳沿著大致橢圓形的行進軌跡行進。然而，作為結(jié)果的腳行進軌跡是由設(shè)備結(jié)構(gòu)構(gòu)造所限定的預(yù)定的或固定的軌跡，并且只可通過人工改變該器械的物理參數(shù)來變化。因此，這些健身設(shè)備就通過固定腳連桿的第一端和第二端所行進的軌跡來限制使用者的腳的運動范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一些方面涉及在使用過程中提供可變大小的步行軌跡的健身設(shè)備。更具體地說，健身設(shè)備包括使用者在其上面放腳的一對腳踏板，并且其中各腳踏板與相應(yīng)的連桿組件可操作地相連接。腳踏板行進經(jīng)過封閉的彎曲行進軌跡，其至少部分地作為使用者在健身期間所施加的力的函數(shù)而變化。
在本發(fā)明的一方面中，健身設(shè)備包括機架，與機架樞軸式地相連接的至少一個擺桿，與機架樞軸式地相連接并構(gòu)造成圍繞曲柄軸線旋轉(zhuǎn)的至少一個曲柄臂，與至少一個擺桿樞軸式地相連接的至少一個腳連桿，與至少一個曲柄臂樞軸式地相連接并與機架可操作地相連接的至少一個導(dǎo)向連桿，以及與至少一個腳連桿和至少一個導(dǎo)向連桿樞軸式地相連接的至少一個可變步幅連桿以允許在至少一個腳連桿和至少一個曲柄臂之間的相對運動。
在本發(fā)明的另一形式中，健身設(shè)備包括機架，與機架樞軸式地藕聯(lián)的第一部件和第二部件，與機架相互地藕聯(lián)的第一臂，與機架相互地藕聯(lián)的第二臂，與第一臂樞軸式地藕聯(lián)并由機架移動支撐的第三部件，與第二臂樞軸式地藕聯(lián)并由機架移動支撐的第四部件，與第一部件樞軸式地藕聯(lián)的第五部件，與第二部件樞軸式地藕聯(lián)的第六部件，與第三部件和第五部件樞軸式地藕聯(lián)的第七部件，以及與第四部件和第六部件樞軸式地藕聯(lián)的第八部件。
在本發(fā)明的又另一形式中，健身設(shè)備包括機架，與機架樞軸式地相連接的至少一個擺桿，與機架樞軸式地相連接并且構(gòu)造成圍繞曲柄軸線旋轉(zhuǎn)的至少一個曲柄臂，與至少一個擺桿樞軸式地相連接的至少一個腳連桿，與至少一個腳連桿樞軸式地相連接并與機架可操作地相連接的至少一個導(dǎo)向連桿，以及與至少一個導(dǎo)向連桿和至少一個曲柄臂樞軸式地相連接的至少一個可變步幅連桿以允許在至少一個腳連桿和至少一個曲柄臂之間的相對運動。
在本發(fā)明的更另一形式中，健身設(shè)備包括界定前部分和后部分的機架，與機架的前部分樞軸式地相連接的至少一個擺桿，與機架樞軸式地相連接并且構(gòu)造成圍繞支撐在機架的后部分的曲柄軸線旋轉(zhuǎn)的至少一個曲柄臂，與至少一個擺桿樞軸式地相連接的至少一個腳連桿，以及與至少一個腳連桿和至少一個曲柄臂樞軸式地相連接的至少一個可變步幅連桿以允許在至少一個腳連桿和至少一個曲柄臂之間的相對運動。
在本發(fā)明的更另一形式中，健身設(shè)備包括機架，與機架樞軸式地相連接的第一擺桿和第二擺桿，與機架樞軸式地相連接并且構(gòu)造成圍繞曲柄軸線旋轉(zhuǎn)的第一曲柄臂和第二曲柄臂，與第一擺桿和第一曲柄臂樞軸式地相連接的第一導(dǎo)向連桿，與第二擺桿和第二曲柄臂樞軸式地相連接的第二導(dǎo)向連桿，由第一導(dǎo)向連桿滾動支撐的第一腳連桿，以及由第二導(dǎo)向連桿滾動支撐的第二腳連桿。
在本發(fā)明的更另一形式中，健身設(shè)備包括機架，具有與機架樞軸式地相連接并且構(gòu)造成圍繞前曲柄軸線旋轉(zhuǎn)的第一前曲柄臂和第二前曲柄臂的前曲柄臂組件，具有與機架樞軸式地相連接并且構(gòu)造成圍繞后曲柄軸線旋轉(zhuǎn)的第一后曲柄臂和第二后曲柄臂的后曲柄臂組件，由第一前曲柄臂和第一后曲柄臂滾動支撐的第一腳連桿，以及由第二前曲柄臂和第二后曲柄臂滾動支撐的第二腳連桿。
在本發(fā)明的更另一形式中，健身設(shè)備包括機架，由機架移動支撐的第一連桿，由機架移動支撐的第二連桿，藕聯(lián)第一連桿和第二連桿的第一索輪組件，由第一連桿滾動支撐的第一腳連桿，由第二連桿滾動支撐的第二腳連桿，以及藕聯(lián)第一腳連桿和第二腳連桿的第二索輪組件。
從如附圖所示并且如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明實施例的以下更具體描述中，可以清楚本發(fā)明不同實施例的特征、應(yīng)用和優(yōu)點。
附圖簡介

圖1A是可變步幅健身設(shè)備的第一實施例的右側(cè)立體圖。
圖1B是可變步幅健身設(shè)備的第一實施例的左側(cè)立體圖。
圖2是圖1A-1B所述健身設(shè)備的正視圖。
圖3A是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約9點鐘或向后的方位，并且右凸輪滾柱位于凸輪件的大約中點處。
圖3B是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約12點鐘或上部的方位，并且右凸輪滾柱位于凸輪件的大約中點處。
圖3C是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約3點鐘或向前的方位，并且右凸輪滾柱位于凸輪件的大約中點處。
圖3D是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約6點鐘或下部的方位，并且右凸輪滾柱位于凸輪件的大約中點處。
圖4A是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約9點鐘或向后的方位，并且右凸輪滾柱位于右凸輪件上的向前位置。
圖4B是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約12點鐘或上部的方位，并且右凸輪滾柱位于凸輪件的大約中點處。
圖4C是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約3點鐘或向前的方位，并且右凸輪滾柱位于右凸輪件上的向后位置。
圖4D是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約6點鐘或下部的方位，并且右凸輪滾柱位于凸輪件的大約中點處。
圖5A是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約9點鐘或向后的方位，并且右凸輪滾柱位于右凸輪件上的向前位置。
圖5B是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約12點鐘或上部的方位，并且右凸輪滾柱位于凸輪件的大約中點處。
圖5C是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約3點鐘或向前的方位，并且右凸輪滾柱位于凸輪件的大約中點處。
圖5D是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約6點鐘或下部的方位，并且右凸輪滾柱位于凸輪件的大約中點處。
圖6A是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約9點鐘或向后的方位，并且右凸輪滾柱位于凸輪件的大約中點處。
圖6B是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約12點鐘或上部的方位，并且右凸輪滾柱位于凸輪件的大約中點處。
圖6C是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約3點鐘或向前的方位，并且右凸輪滾柱位于右凸輪件上的向后位置。
圖6D是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約6點鐘或下部的方位，并且右凸輪滾柱位于凸輪件的大約中點處。
圖7A是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約9點鐘方位，其中右凸輪滾柱位于右凸輪件上的向后位置，并且左凸輪滾柱位于左凸輪件上的向前位置。
圖7B是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約3點鐘方位，其中右凸輪滾柱位于右凸輪件上的向前位置，并且左凸輪滾柱位于左凸輪件上的向后位置。
圖7C是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約9點鐘方位，其中右凸輪滾柱位于右凸輪件上的向前位置，并且左凸輪滾柱位于左凸輪件上的向前位置。
圖7D是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約4點鐘方位，其中右凸輪滾柱位于右凸輪件上的向前位置，并且左凸輪滾柱位于左凸輪件上的向前位置。
圖7E是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約3點鐘方位，其中右凸輪滾柱位于右凸輪件上的向前位置，并且左凸輪滾柱位于左凸輪件上的向前位置。
圖7F是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約7點鐘方位，其中右凸輪滾柱位于右凸輪件上的中間位置，并且左凸輪滾柱位于左凸輪件上的中間位置。
圖7G是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約4點鐘方位，其中右凸輪滾柱位于右凸輪件上的向前位置，并且左凸輪滾柱位于左凸輪件上的中間向后位置。
圖7H是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約4點鐘方位，其中右凸輪滾柱位于右凸輪件上的向后位置，并且左凸輪滾柱位于左凸輪件上的中間向后位置。
圖7I是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約2點鐘方位，其中右凸輪滾柱位于右凸輪件上的中間位置，并且左凸輪滾柱位于左凸輪件上的中間位置。
圖7J是圖1A-1B所述健身設(shè)備的右側(cè)示意圖，顯示了右曲柄臂處于大約10點鐘方位，其中右凸輪滾柱位于右凸輪件上的中間向后位置，并且左凸輪滾柱位于左凸輪件上的向后位置。
圖8是包括第一備選互連組件的圖1A-1B所述可變步幅健身設(shè)備的立體圖。
圖9是包括第二備選互連組件的圖1A-1B所述可變步幅健身設(shè)備的立體圖。
圖10是可變步幅健身設(shè)備的第二實施例的立體圖。
圖1I是圖11所述健身設(shè)備的正視圖。
圖12A和12B分別是圖9所述健身設(shè)備的右側(cè)視圖和左側(cè)視圖，顯示了右曲柄臂處于9點鐘或向后位置，并且腳連桿處于擴展的步幅構(gòu)造中。
圖13A和13B分別是圖9所述健身設(shè)備的右側(cè)視圖和左側(cè)視圖，顯示了右曲柄臂從如圖12A和12B所示位置過渡至12點鐘或向上位置。
圖14A和14B分別是圖9所述健身設(shè)備的右側(cè)視圖和左側(cè)視圖，顯示了右曲柄臂處于12點鐘或向上位置。
圖15是在圖10的健身設(shè)備上圖示的互連組件的詳細(xì)視圖。
圖16是包括滾柱止擋組件的健身設(shè)備的立體圖。
圖17是圖16的滾柱止擋組件的立體圖，顯示了右凸輪連桿與滾柱相接觸。
圖18是包括鎖定裝置的健身設(shè)備的立體圖。
圖19是圖18的鎖定裝置的右側(cè)視圖。
圖20A是可變步幅健身設(shè)備的第三實施例的右側(cè)視圖，顯示了右曲柄臂處于向前位置，并且腳連桿處于擴展的步幅構(gòu)造中。
圖20B是可變步幅健身設(shè)備的第三實施例的右側(cè)視圖，顯示了右曲柄臂處于向后位置，并且腳連桿處于擴展的步幅構(gòu)造中。
圖21A是可變步幅健身設(shè)備的第四實施例的右側(cè)視圖，顯示了右曲柄臂處于向前位置。
圖21B是可變步幅健身設(shè)備的第四實施例的右側(cè)視圖，顯示了右曲柄臂處于向后位置。
圖22A是采用了與滾柱導(dǎo)向連桿和腳連桿相連接的可變步幅連桿的可變步幅健身設(shè)備的第五實施例的左側(cè)視圖。
圖22B是圖22A所述健身設(shè)備的左側(cè)視圖，顯示了左腳連桿處于向前位置并且右腳連桿處于向后位置。
圖22C是采用了與可變步幅連桿相連接的彈簧的圖22A所述健身設(shè)備的左側(cè)視圖。
圖22D是與圖22C所示的左可變步幅連桿相連接的彈簧的詳細(xì)視圖。
圖23A是采用了與滾柱導(dǎo)向連桿和曲柄臂相連接的可變步幅連桿的可變步幅健身設(shè)備的第六實施例的左側(cè)視圖。
圖23B是圖23A所述健身設(shè)備的左側(cè)視圖，顯示了左腳連桿處于向前位置并且右腳連桿處于向后位置。
圖24A是采用了與腳連桿和曲柄臂相連接的可變步幅連桿的可變步幅健身設(shè)備的第七實施例的右側(cè)視圖。
圖24B是圖24A所述健身設(shè)備的右側(cè)視圖，其中左腳連桿處于向前位置并且腳連桿處于向后位置。
圖25是采用了與滾柱導(dǎo)向連桿、曲柄臂和腳連桿相連接的可變步幅連桿的可變步幅健身設(shè)備的第八實施例的右側(cè)視圖。
圖25A是圖25所示的彈簧組件的詳細(xì)視圖。
圖26A是采用了具有前凸輪面和后凸輪面的腳連桿的可變步幅健身設(shè)備的第九實施例的右側(cè)視圖。
圖26B是圖26A所述健身設(shè)備的右側(cè)視圖，顯示了左腳連桿處于向前位置并且右腳連桿處于向后位置。
圖26C是圖26A所述健身設(shè)備的右側(cè)視圖，包括與腳連桿相連接的臂連接裝置。
圖26D是圖26A所述健身設(shè)備的右側(cè)視圖，包括腳連桿延伸連桿。
圖26E是圖26A所述健身設(shè)備的右側(cè)視圖，包括腳連桿延伸連桿。
圖27A是采用了具有帶有前曲柄臂和后曲柄臂的前凸輪面和后凸輪面的腳連桿的可變步幅健身設(shè)備的第十實施例的立體圖。
圖27B是圖27A所述健身設(shè)備的右側(cè)視圖。
圖27C是采用了杠桿臂的圖27A所述健身設(shè)備的右側(cè)視圖。
圖28A是采用了帶有滾柱的腳連桿的可變步幅健身設(shè)備的第十一實施例的立體圖。
圖28B是圖28A所述健身設(shè)備的右側(cè)視圖。
圖28C是圖28A所述健身設(shè)備的立體圖，顯示了腳連桿處于中間步幅位置。
圖28D是采用了與腳連桿藕聯(lián)的杠桿臂的圖28A所述健身設(shè)備的立體圖。
本發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明的一些方面涉及可變步幅健身設(shè)備，其在使用過程中提供了可變大小的封閉的彎曲跨步軌跡。在本發(fā)明的一些實施例中，封閉的彎曲跨步軌跡類似于具有長軸和短軸的橢圓。在本文中介紹和描繪的健身設(shè)備利用不同構(gòu)造的連桿組件、凸輪件和其它構(gòu)件，它們與機架相連接以允許使用者在健身過程中動態(tài)地改變其步幅軌跡。參考提供了橢圓狀軌跡的實施例，對橢圓的長軸和/或短軸進行了修改，根據(jù)使用者的步幅而被延長或縮短了。例如，如果使用者正在第一盡力水平下鍛煉并將其盡力增加至第二水平，他的步幅會因盡力水平的增加而延長。符合本發(fā)明一些方面的健身設(shè)備提供了適于改變步幅長度的步行軌跡，而不是如某些現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備那樣強迫使用者遵循固定大小的軌跡。使用者的盡力水平可具有影響設(shè)備所提供的步幅長度的若干分量，例如腿力量和頻率、軀干力量和頻率，以及(在帶有臂支撐件或健身構(gòu)件的實施例中)臂力量和頻率。
在本文中就實施例的主要預(yù)期用途來描述了實施例。同樣，從使用者面向健身設(shè)備前面的角度來描述了設(shè)備。例如，指定為″右″的構(gòu)件從操作設(shè)備的使用者的角度來看處于設(shè)備右側(cè)。另外，主要預(yù)期用途是用于向前蹬踏步幅，例如當(dāng)人向前行走、攀登、慢跑或跑步時。然而，使用者可向后站立地操作設(shè)備，向后蹬踏，或者向后站立和蹬踏。本發(fā)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。
按照本發(fā)明的一些方面的健身設(shè)備100的第一實施例如圖1A-2所示。健身設(shè)備100包括機架102，其具有連接于其上的左連桿組件104和右連桿組件106。左連桿組件104基本上為右連桿組件的鏡像。機架包括基座部分108、叉組件110、前支柱112和后支柱114。叉組件、前支柱和后支柱的組合樞軸式地支撐連桿組件，以及支撐可變地支撐連桿組件的構(gòu)件。
叉組件110、前支柱112和后支柱114限定了A形機架狀的支撐結(jié)構(gòu)116。更具體地說，叉組件110和后支柱114與基座部分108相連接。在設(shè)備的前面，叉組件110從基座部分108向上和向后延伸。前支柱112在與叉組件相對于基座部分相同的方向上從叉組件110向上延伸。在叉組件110之后，后支柱114從基座部分108向上和向前延伸，并與前支柱112的頂部區(qū)域相交?？梢岳斫猓嗽诒疚闹兴龅暮退榻B的之外，不同的機架構(gòu)造和方位也可用于本發(fā)明。
A形機架支撐組件116固定在右基座部件118和左基座部件120上。叉組件110包括支撐右曲柄懸吊支架124的右叉部件122，以及支撐左曲柄懸吊支架128的左叉部件126。右叉部件122和左叉部件126分別從右基座部件118和左基座部件120向上和向后延伸。右曲柄懸吊支架124為L形，并且具有從右叉部件向后延伸的水平部分130和從右叉部件向下延伸的垂直部分132，以便成大致直角地與水平部分相交。左曲柄懸吊支架128與左叉部件126相連接，并且大致為右曲柄懸吊部件124的鏡像。前支柱112在右曲柄懸吊支架124的垂直部分132與右叉部件122的連接處和左曲柄懸吊支架128的垂直部分132與左叉部件126的連接處被連接到叉組件110上。右支撐部件134和左支撐部件136分別從右基座部件118和左基座部件120向上延伸，以便分別與右曲柄懸吊支架和左曲柄懸吊支架相連接。
仍然參見圖1A-2，A形機架116可旋轉(zhuǎn)地支撐滑輪138和飛輪140。更具體地說，滑輪138可旋轉(zhuǎn)地支撐在分別從右曲柄懸吊支架124和左曲柄懸吊支架128向后延伸的支承支架142之間。滑輪包括曲柄軸144，其限定了曲柄軸線146。左曲柄臂148和右曲柄臂150與曲柄軸144相連接，以便沿著重復(fù)的圓形軌跡圍繞曲柄軸線146旋轉(zhuǎn)。另外，右曲柄臂和左曲柄臂構(gòu)造成行進而相互之間形成180度的相位差。在曲柄軸的遠(yuǎn)端，右凸輪滾柱152和左凸輪滾柱154分別與右曲柄臂150和左曲柄臂148可旋轉(zhuǎn)地相連接。如下更詳細(xì)地描述，右凸輪滾柱和左凸輪滾柱可變地支撐連桿組件的前部分。
飛輪140可旋轉(zhuǎn)地支撐在左叉部件126和右叉部件122之間。皮帶156將滑輪138與飛輪140相藕聯(lián)。同樣，借助于滑輪，飛輪間接地藕聯(lián)到右曲柄臂150和左曲柄臂148上，使得曲柄臂的旋轉(zhuǎn)與飛輪藕聯(lián)。飛輪提供了大的角動量，以便使連桿和曲柄臂的整個運動在使用過程中感覺平滑。例如，構(gòu)造成具有足夠重的周邊重量的飛輪有助于即使在使用者未供給轉(zhuǎn)動力時也能使曲柄臂平滑地轉(zhuǎn)動，并且在曲柄臂運動通過6點鐘和12點鐘位置時促進連桿組件的平滑運動，此時使用者幾乎未在曲柄上施加力。
如圖1A-2所示，右連桿組件106包括右擺桿158、右凸輪連桿160、以及右腳連桿162，其與右曲柄臂150和機架102可操作地相連接以提供可變步幅軌跡。盡管以下描述主要涉及到右連桿組件的構(gòu)件，然而可以理解，左連桿組件基本上為右連桿組件的鏡像，并且同樣包括與右連桿組件相同的構(gòu)件，其與右連桿組件一樣地相互之間以及與機架相關(guān)聯(lián)地操作。例如，左連桿組件包括左擺桿164、左凸輪連桿166、以及左腳連桿168，其與左曲柄臂148和機架102可操作地相連接以提供可變步幅軌跡。右擺桿158在接近A形機架支撐件116的頂點處被樞軸式地支撐。更具體地說，前支柱112的頂部分限定了前支柱112和后支柱114的相交點之上的上樞軸170。右擺桿158(和左擺桿164)在上樞軸170處被樞軸式地支撐。在一個特定的實施方式中，擺桿限定了從上樞軸式連接部170向上延伸的手臂健身部分172。在未進行手臂健身時，擺臂更短，并且在接近其頂部分處被樞軸式地支撐。
右擺桿158的下部分174在右下樞軸178處與右腳連桿162的向前部分176樞軸式地相連接。圖1A所示的擺桿158限定了向前延伸的底部部分180，其相對于頂部分182有角度地定向。盡管圖1A和1B所示的右擺桿和左擺桿顯示為彎曲的(以便在直端部分之間限定角度)，然而可以理解，本發(fā)明的其它實施例可采用限定了其它形狀的擺桿，如直線形或弧形。
盡管在本文中所述的本發(fā)明的不同實施例包括樞軸式地連接或支撐的連桿，然而可以理解，樞軸式連接可設(shè)有不同可行構(gòu)造的環(huán)形軸承、套環(huán)、支柱、樞軸，以及其它樞軸式的或可旋轉(zhuǎn)的設(shè)置。而且，樞軸式連接可以是直接的，例如第一連桿和第二連桿之間的樞軸式連接，其中一個連桿具有由容納在第二連桿圓形孔中的一個或多個環(huán)形軸承樞軸式地支撐的銷或桿，或者樞軸式連接可以是間接的，例如當(dāng)?shù)谌B桿插在第一和第二連桿之間時。
如上所述，右腳連桿162的向前部分176與右擺桿158的下部分174樞軸式地藕聯(lián)。右腳連桿162還與右擺桿之后的右凸輪連桿160樞軸式地藕聯(lián)。右腳連桿的向后部分支撐右腳接合部分184。在一個實例中，腳接合部分184包括預(yù)定用于支撐使用者腳的矩形腳墊186。腳接合部分可與腳連桿的頂部直接地相連接或被可樞軸式地支撐，以使在使用過程中，腳接合部分與腳連桿關(guān)節(jié)式連接，或者與腳連桿的角度關(guān)系進行變化。
在右凸輪連桿樞軸188處，在向前端和向后端之間的右腳連桿162與在向前端和向后端之間的右凸輪連桿160樞軸式地相連接。類似地，在右連桿組件的鏡像中，在左凸輪連桿樞軸190處，在向前端和向后端之間的左腳連桿164與在向前端和向后端之間的左凸輪連桿166樞軸式地相連接?？梢岳斫猓_連桿和凸輪連桿之間的樞軸式連接的位置并不限于如圖所示的位置，而是可位于連桿的端之間。如下更詳細(xì)地描述，當(dāng)使用健身設(shè)備時，使用者通過將他的腳放在設(shè)置成朝向右腳連桿和左腳連桿的后部分的右腳接合部分184和左腳接合部分185上而來安裝健身設(shè)備。通過使用者傳遞至右腳連桿162和左腳連桿168的運動導(dǎo)致右擺桿158和左擺桿164圍繞上樞軸來回地擺動。腳接合部分運動的行進軌跡部分地通過右凸輪連桿和左凸輪連桿的運動和使用者的步幅長度來規(guī)定。
仍然參見圖1A-2，右導(dǎo)向滾柱192與右凸輪連桿160的后部分194可旋轉(zhuǎn)地相連接，且左導(dǎo)向滾柱196與左凸輪連桿166的后部分198可旋轉(zhuǎn)地相連接。機架包括左導(dǎo)軌200和右導(dǎo)軌202。右導(dǎo)向滾柱196和左導(dǎo)向滾柱198適于分別沿著右導(dǎo)軌和左導(dǎo)軌來回地滾動。導(dǎo)向滾柱還可適于沿著其它表面如地面滾動。盡管右導(dǎo)軌和左導(dǎo)軌是平的(即水平的)，然而這些導(dǎo)軌還可是向上傾斜的或向下傾斜的，并且可以為具有固定或變化半徑的弧形形狀。
如圖1A-2所示，右凸輪件204與右凸輪連桿160的向前部分206相連接，并且左凸輪件208與左凸輪連桿166的向前部分210相連接。各凸輪件包括限定了大致弧形表面214的向下的凹形段212?；⌒伪砻?14適于在曲柄臂150、148的端部依靠在凸輪滾柱152、154上。同樣，右凸輪連桿160的向前部分206由右凸輪滾柱152支撐，并且左凸輪連桿166的向前部分210由左凸輪滾柱154支撐。因此，曲柄臂未以固定的關(guān)系與凸輪連桿藕聯(lián)。相反，通過滾柱/凸輪界面，凸輪連桿可相對于曲柄臂運動。同樣，如下更詳細(xì)地描述，凸輪連桿160、166用作可變步幅連桿，其允許使用者通過改變他的步幅長度來使腳連桿162、168運動。在使用過程中，曲柄臂148、150圍繞曲柄軸線146旋轉(zhuǎn)。凸輪滾柱152、154也圍繞曲柄軸線146旋轉(zhuǎn)，從而通過具有垂直和水平分量的弧形軌跡而運動。在使用過程中，當(dāng)曲柄臂圍繞曲柄軸線旋轉(zhuǎn)時，凸輪件跨在滾柱上。根據(jù)施加給凸輪連桿的水平力，凸輪滾柱適于相對于在使用健身設(shè)備時右凸輪連桿和左凸輪連桿的向前運動和向后運動而沿著右凸輪件和左凸輪件的弧形凸輪面來回地滾動。
如圖1A-1B和其它所示的凸輪件204、200的弧形表面214限定了可變的半徑，半徑在中間較長，而朝著端部較短。當(dāng)半徑變小時，使?jié)L柱沿著凸輪面運動所需的力增加，因此，當(dāng)使用者的步幅增加時，就要花更大的力使凸輪204、208相對于曲柄臂150、148運動。弧形表面214還可限定固定的半徑。在凸輪面的任一端，大致凹形段限定了向下延伸的幾乎垂直的部分。右凸輪件和左凸輪件的弧形凸輪面的向下延伸部分用于阻止凸輪件和凸輪連桿從曲柄臂上脫離。還可以利用硬止擋件或一些其它機構(gòu)來禁止?jié)L柱脫離曲柄。
為了操作如圖1A-2的所示健身設(shè)備100，使用者首先將他的腳放置成可與右腳接合部分和左腳接合部分184操作式接觸。為了在向前步幅健身中開始操作設(shè)備，使用者將他的重量連同使用者的腳所施加的一些向前的力一起主要放在相對于其它腳墊而向上和/或向前定位的腳墊186上。結(jié)果，曲柄臂148、150將開始沿順時針方向(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)旋轉(zhuǎn)。使用者然后通過繼續(xù)向前地朝著前支柱踏步來進行健身。通過使用者傳遞至腳接合部分184的力導(dǎo)致腳連桿162、168來回地運動，這又導(dǎo)致擺桿158、164圍繞上樞軸170來回地樞軸轉(zhuǎn)動。同時，曲柄臂148、150圍繞曲柄軸線146旋轉(zhuǎn)。由于腳連桿162、168和凸輪連桿160、166通過滾柱152、154、192、196由導(dǎo)軌202、200和曲柄臂150、148滾動支撐，因此，凸輪連桿和腳連桿運動的軌跡是可變的，并且可受到使用者步幅長度的影響。同樣，步行軌跡并不單獨地由腳連桿、凸輪連桿、擺桿、曲柄臂和機架互聯(lián)的幾何約束來規(guī)定。因此，使用者可基于使用者的自然步幅長度、步幅力量和步幅速率，在使用健身設(shè)備的同時動態(tài)地調(diào)整腳接合部分的行進軌跡。
圖3A-3D的比較顯示了對于給定的使用者步幅長度而言，當(dāng)右曲柄臂150從向后方位(圖3A)至向上方位(圖3B)、至向前方位(圖3C)、至向下方位(圖3D)并回到向后方位而運動通過一個全程旋轉(zhuǎn)時，連桿組件的不同構(gòu)件的相對運動。在圖中3A-3D中，凸輪件204、208顯示為在凸輪面的中點或頂點232與凸輪滾柱152、154成固定的關(guān)系。當(dāng)幾乎沒有或完全沒有通過使用者將向前或向后力的分量放在腳接合部分184上時，凸輪滾柱將保持接近凸輪面的中點。如下更詳細(xì)地描述，右連桿組件106和左連桿組件104可互連在一起，使得其中一個組件的向前運動導(dǎo)致另一組件的向后運動，反之亦然。因此，可以理解，左連桿組件的構(gòu)件可以與右連桿組件構(gòu)件相同的方式彼此相對地運動，但當(dāng)利用互連組件時相對于右連桿組件構(gòu)件處于相反的方向。
首先參見圖3A，右腳墊186和左腳墊187定向成使得使用者的右腳放在他的左腳之后。另外，使用者的右腳定位成使得使用者的右腳跟相對于使用者的右腳趾稍微地抬起，并且使用者的左腳定位成使得使用者的左腳跟稍微地相對高于使用者的左腳趾。當(dāng)使用者通過其右腿朝著前支柱112向前踏步時，右曲柄臂150沿著順時針方向(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)圍繞曲柄軸線146從向后方位(圖3A)旋轉(zhuǎn)至向上方位(圖3B)，這會導(dǎo)致右擺桿158的下部分174從如圖3A所示的向后位置圍繞上樞軸170逆時針樞軸轉(zhuǎn)動至如圖3B所示的位置。同時，右導(dǎo)向滾柱192沿著右導(dǎo)軌202向前滾動。右凸輪連桿160的向后部分194連同右導(dǎo)向滾柱192的運動一起向前地運動，且右凸輪連桿160的向前部分206連同與右曲柄臂150相連接的右凸輪滾柱152的運動一起向上和向前運動。在如圖3A和3B所示的特定步幅軌跡中，右凸輪滾柱并不沿著右凸輪面的長度運動。
右向前跨步伴隨著左腿的向后運動。左曲柄148與右曲柄150相協(xié)調(diào)地旋轉(zhuǎn)。因此，左曲柄臂148圍繞曲柄軸線146沿著順時針方向(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)從向前方位旋轉(zhuǎn)至向下方位，這就導(dǎo)致左擺桿164下部分175從如圖3A所示的向前位置圍繞上樞軸170順時針樞軸轉(zhuǎn)動至如圖3B所示的位置。同時，左導(dǎo)向滾柱196沿著左導(dǎo)軌200向后滾動。左凸輪連桿166的向后部分198連同左導(dǎo)向滾柱196的運動一起地向后運動，且左凸輪連桿166的向前部分210連同與左曲柄臂148相連接的左凸輪滾柱154的運動一起向下和向后運動。在如圖3A和3B所示的特定步幅軌跡中，左凸輪滾柱154并不沿著左凸輪面的長度而運動。左連桿組件104的起始運動類似于參考圖3C和3D如下所示和所述的右連桿系組件106的運動。
如圖3B所示，右腳墊186從如圖3A所示的位置向上和向前運動，且左腳墊187從如圖3A所示的位置向下和向后運動。同樣，在圖3B中，右腳墊和左腳墊定向成使得使用者的右腳相對于他的左腳向上放置。另外，使用者的右腳定位成使得使用者的右腳跟相對于使用者的右腳趾抬起，以及使用者的左腳定位成使得使用者的左腳跟與使用者的左腳趾幾乎平齊。
當(dāng)使用者繼續(xù)朝著前支柱112向前跨步時，右曲柄臂150沿著順時針方向(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)圍繞曲柄軸線146從向上方位(圖3B)旋轉(zhuǎn)至向前方位(圖3C)。同時，右擺桿158的下部分174從如圖3B所示位置圍繞上樞軸170逆時針樞軸轉(zhuǎn)動至如圖3C所示的向前位置。相協(xié)調(diào)地，右導(dǎo)向滾柱192沿著右導(dǎo)軌202繼續(xù)向前滾動。右凸輪連桿160的向后部分194連同右導(dǎo)向滾柱202的運動一起向前運動，且右凸輪連桿160的向前部分206連同與右曲柄臂150相連接的右凸輪滾柱152的運動一起而向下和向前運動。在如圖3B和3C所示的特定步幅軌跡中，右凸輪滾柱152并不沿著右凸輪面的長度運動。
就左連桿組件104而言，左曲柄臂148圍繞曲柄軸線從向下方位(圖3B)沿著順時針方向(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)旋轉(zhuǎn)至向后方位(圖3C)，這就導(dǎo)致了左擺桿164的下部分175圍繞上樞軸170從如圖3B所示的位置順時針樞軸轉(zhuǎn)動至如圖3C所示的向后位置。同時，左導(dǎo)向滾柱196沿著左導(dǎo)軌200繼續(xù)向后滾動。左凸輪連桿166的向后部分198連同左導(dǎo)向滾柱196的運動一起向后運動，且左凸輪連桿166的向前部分210連同與左曲柄臂148相連接的左凸輪滾柱154的運動一起向上和向后運動。在如圖3B和3C所示的特定步幅軌跡中，左凸輪滾柱并不沿著左凸輪面的長度運動。
如圖3C所示，右腳墊186已經(jīng)從如圖3B所示位置向下和向前運動，且左腳墊187已經(jīng)從如圖3B所示位置向上和向后運動。同樣，在圖3C中，右腳墊和左腳墊定向成使得使用者的右腳相對于他的左腳向前放置。另外，使用者的右腳定位成使得使用者的右腳跟相對于使用者的右腳趾稍微地抬起，并且使用者的左腳定位成使得使用者的左腳跟相對于使用者的左腳趾稍微地抬起。
從圖3C至圖3D的連桿系方位開始，使用者的右腿從向前運動過渡至向后運動。同樣，使用者開始全步幅的向后部分或第二半。當(dāng)使用者開始時，右曲柄臂150圍繞曲柄軸線146從向前方位沿著順時針方向(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)向后地旋轉(zhuǎn)至向下方位(圖3D)。同時，右擺桿158的下部分174圍繞上樞軸170從如圖3C所示向前位置順時針樞軸轉(zhuǎn)動回到如圖3D所示的位置。相協(xié)調(diào)地，右導(dǎo)向滾柱192開始沿著右導(dǎo)軌202向后滾動。右凸輪連桿160的向后部分194連同右導(dǎo)向滾柱192的運動一起地向后運動，并且右凸輪連桿160的向前部分206連同與右曲柄臂150相連接的右凸輪滾柱152的運動一起地向下和向后運動。在如圖3C和3D所示的特定步幅軌跡中，右凸輪滾柱并不沿著右凸輪面的長度運動。
同時，左連桿系104從向后運動過渡至向前運動。左曲柄臂148圍繞曲柄軸線146沿著順時針方向(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)從向后方位(圖3C)旋轉(zhuǎn)至向上方位(圖3D)。同時，左擺桿164的下部分175圍繞上樞軸170從如圖3C所示的向后位置逆時針樞軸轉(zhuǎn)動回到如圖3D所示的位置。相協(xié)調(diào)地，左導(dǎo)向滾柱196開始沿著左導(dǎo)軌200向前滾動。左凸輪連桿166的向后部分198連同左導(dǎo)向滾柱196的運動一起地向前運動，并且左凸輪連桿166的向前部分210連同與左曲柄臂148相連接的左凸輪滾柱154的運動一起地向上和向前運動。在如圖3C和3D所示的特定步幅軌跡中，左凸輪滾柱并不沿著左凸輪面的長度運動。
如圖3D所示，右腳墊186已經(jīng)從如圖3C所示位置向后和向下運動，并且左腳墊187已經(jīng)從如圖3C所示的位置向上和向前運動。同樣，在圖3D中，右腳墊和左腳墊定向成使得使用者的右腳相對于他的左腳向下放置。另外，使用者的右腳定位成使得使用者的右腳跟與使用者的右腳趾幾乎平齊，并且使用者的左腳定位成使得使用者的左腳跟相對于使用者的左腳趾抬起。
當(dāng)使用者離開前支柱112繼續(xù)步幅的向后部分時，右曲柄臂150圍繞曲柄軸線146沿著順時針方向(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)從向下方位(見圖3D)旋轉(zhuǎn)回到向后方位(見圖3A)，以完成一個全步幅。同時，右擺桿150的下部分174從如圖3D所示的位置圍繞上樞軸170順時針樞軸轉(zhuǎn)動回到如圖3A所示的向后位置。相協(xié)調(diào)地，右導(dǎo)向滾柱192繼續(xù)沿著右導(dǎo)軌202向后滾動。右凸輪連桿160的向后部分194連同右導(dǎo)向滾柱192的運動一起地向后運動，并且右凸輪連桿160的向前部分206連同與右曲柄臂相連接的右凸輪滾柱的運動一起向上和向后運動。在如圖3D和3A所示的特定步幅軌跡中，右凸輪滾柱并不沿著右凸輪面的長度運動。就左連桿組件104而言，左曲柄臂148圍繞曲柄軸線146沿著順時針方向(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)從向上方位(見圖3D)旋轉(zhuǎn)至向前方位(見圖3A)。同時，左擺桿164的下部分175從如圖3D所示位置圍繞上樞軸170逆時針樞軸轉(zhuǎn)動回到如圖3A所示的向前位置?？傊?，左導(dǎo)向滾柱196繼續(xù)沿著左導(dǎo)軌200向前滾動。左凸輪連桿166的向后部分198連同左導(dǎo)向滾柱的運動一起地向前運動，并且左凸輪連桿166的向前部分210連同與左曲柄臂相連接的左凸輪滾柱的運動一起向下和向前運動。在如圖3D和3A所示的特定步幅軌跡中，左凸輪滾柱并不沿著左凸輪面的長度運動。
如上所述，使用者可在使用健身設(shè)備的同時改變他的步幅長度。更具體地說，健身設(shè)備的使用者在更劇烈的健身過程中可通過對腳墊施加另外的力來加長他的步幅，因為凸輪連桿通過與凸輪連桿的凸輪面滾動接合的凸輪滾柱而與曲柄臂相連接，即，凸輪連桿并不以固定的關(guān)系而與曲柄臂樞軸式相連。施加給腳墊的力通過凸輪連桿樞軸從腳連桿傳遞至凸輪連桿，這可通過促使凸輪滾柱沿著凸輪面的長度滾動而導(dǎo)致凸輪連桿相對于曲柄臂運動。
在一個實例中，圖3A-3D與圖4A-4D的比較顯示，與使用者相關(guān)聯(lián)的連桿系的方位動態(tài)地改變連桿組件的運動以適應(yīng)加長的步幅，例如在更劇烈的健身過程中。如上所述，圖3A-3D顯示了當(dāng)曲柄臂150 148完成一個全程旋轉(zhuǎn)而凸輪滾柱152 154保持接近凸輪面的中點時，用于健身設(shè)備的連桿系構(gòu)件的相對運動。如圖3A-3D中虛線所示的橢圓216代表當(dāng)曲柄臂完成一個全程旋轉(zhuǎn)時右腳墊186的步行軌跡。圖4A-4D顯示了當(dāng)使用者在曲柄臂處于向前和向后方位時延長其步幅長度的同時曲柄臂完成一個全程旋轉(zhuǎn)時，用于健身設(shè)備的連桿系構(gòu)件的相對運動。如圖4A-4D中虛線所示的橢圓218代表當(dāng)曲柄臂完成一個全程旋轉(zhuǎn)時右腳墊186的步行軌跡。通過將如圖4A-4D所示步行軌跡218與如圖3A-3D所示步行軌跡216進行對比，來說明圖4A-4D中的更長的使用者步幅。步行軌跡218的長橢圓形形狀在圖4A-4D中著重突出，因為它比圖3A-3D所示的步行軌跡216在向前和向后的水平方向上都進一步伸展。
如圖3A和4A所示，右曲柄臂150處于向后方位。如上所述，在圖3A中，右凸輪滾柱152和左凸輪滾柱154分別地位于右凸輪件204和左凸輪件208的凸輪面的中點或頂點232處或附近，例如當(dāng)使用者在較低的盡力水平下鍛煉時。相反，在圖4A中，右凸輪滾柱152與位于右凸輪件204的向前端220附近的凸輪面的向下延伸部分相接合，例如在劇烈健身過程中。同樣，右凸輪連桿160、右凸輪連桿樞軸188和右腳連桿162在圖4A中位于比其處在圖3A中的所示位置更后的位置中。在圖4A中，左凸輪滾柱154與位于左凸輪件208的向后端222附近的凸輪面的向下延伸部分相接合。同樣，左凸輪連桿166、左凸輪連桿樞軸190和左腳連桿168在圖4A中位于比其處在圖3A中的所示位置更前的位置。因此，圖4A中所示的腳墊186187比圖3A中所示的腳墊分開更大的距離，其等同于針對相同的曲柄臂方位而言，在圖4A所示的使用者步幅長度比圖3A中的更長。
同樣地，如圖3C和4C所示，右曲柄臂150處于向前方位。在圖3C中，右凸輪滾柱152和左凸輪滾柱154分別地位于右凸輪件204和左凸輪件208的凸輪面的中點或頂點232處或其附近，例如當(dāng)使用者在較低的盡力水平下鍛煉時。相反，在圖4C中，右凸輪滾柱152與位于右凸輪件204的向后端224附近的凸輪面的向下延伸部分相接合，例如在劇烈的健身過程中。同樣，右凸輪連桿160、右凸輪連桿樞軸188和右腳連桿162在圖4C中位于比其處在圖3C中的所示位置更前的位置中。在圖4C中，左凸輪滾柱154與位于左凸輪件208的向前端226附近的凸輪面的向下延伸部分相接合。同樣，左凸輪連桿166、左凸輪連桿樞軸190和左腳連桿168在圖4C中位于比其處在圖3C中的所示位置更后的位置中。因此，圖4C中所示的腳墊186 187比圖3C中所示的腳墊分開更大的距離，其等同于對于相同的曲柄臂方位而言，圖4C中的使用者步幅長度比圖3C中的更長。
可以理解，使用者可通過改變在任何曲柄臂方位處的量來改變步幅長度。例如，圖3A-3D與圖5A-5D的比較顯示，與使用者相關(guān)聯(lián)的連桿系的方位動態(tài)地加長了他在向后方向上的步幅。通過將如圖5A-5D中虛線所示的步行軌跡228與如圖3A-3D所示的步行軌跡216相比較，來顯示如圖5A-5D所示的在向后方向上的更長的使用者步幅。步行軌跡228的長橢圓形形狀在圖5A-5D中著重突出，因為它在向后的水平方向上比如圖3A-3D所示的步行軌跡216進一步伸展。
如圖3A和5A所示，右曲柄臂150處于向后方位。如上所述，在圖3A中，右凸輪滾柱152和左凸輪滾柱154分別地位于右凸輪件204和左凸輪件208的凸輪面的中點或頂點或其附近。相反，在圖5A中，右凸輪滾柱152與位于右凸輪件204的向前端220附近的凸輪面的向下延伸部分相接合。同樣，右凸輪連桿160、右凸輪連桿樞軸188和右腳連桿162在圖5A中位于比其處在圖3A中的所示位置更后的位置中。如圖5A所示，左凸輪滾柱154同樣地與如圖3A所示的左凸輪件208的凸輪面相接合。因此，圖5A所示腳墊186 187比圖3A所示腳墊分開更大的距離，因為右腳墊187在圖5A中向后定位。
類似地，如圖3C和5C所示，右曲柄臂150處于向前方位。在圖3C中，右凸輪滾柱152和左凸輪滾柱154分別地位于右凸輪件204和左凸輪件208的凸輪面的中點或頂點232或其附近。相反，在圖5C中，左凸輪滾柱154與位于左凸輪件208的向前端226附近的凸輪面的向下延伸部分相接合。同樣，左凸輪連桿166、左凸輪連桿樞軸190和左腳連桿168在圖5C中位于比其處在圖3C中的所示位置更后的位置中。如圖5C所示，右凸輪滾柱152類似地與如圖3C所示的右凸輪件204的凸輪面相接合。因此，圖5C中所示的腳墊186 187比圖3C中所示的腳墊分開更大的距離，因為左腳墊187在圖5C中向后定位。
在另一實例中，圖3A-3D與圖6A-6D的比較顯示，與使用者相關(guān)聯(lián)的連桿系的方位動態(tài)地加長他在向前方向上的步幅。如圖6A-6D所示在向后方向上的更長使用者步幅通過將如圖6A-6D中虛線所示的步行軌跡230與如圖3A-3D所示步行軌跡相比較來顯示。步行軌跡230的長橢圓形形狀在圖6A-6D中著重突出，因為它在向前的水平方向上比如圖3A-3D所示的步行軌跡216進一步伸展。
如圖3A和6A所示，右曲柄臂150處于向后方位。如上所述，在圖3A中，右凸輪滾柱152和左凸輪滾柱154分別地位于右凸輪件204和左凸輪件208的凸輪面的中點或頂點232或其附近。相反，在圖6A中，左凸輪滾柱154與位于左凸輪件208的向后端222附近的凸輪面的向下延伸部分相接合。同樣，左凸輪連桿166、左凸輪連桿樞軸190和左腳連桿168在圖6A中位于比其處在圖3A中的所示位置更前的位置中。如圖6A所示，右凸輪滾柱152類似地與如圖3A所示的右凸輪件204的凸輪面相接合。因此，圖6A所示腳墊186187比圖3A所示腳墊分開更大的距離，因為在圖6A中左腳墊187向前定位。
類似地，如圖3C和6C所示，右曲柄臂150處于向前方位。在圖3C中，右凸輪滾柱152和左凸輪滾柱154分別位于右凸輪件204和左凸輪件208的凸輪面152的中點或頂點232或其附近。相反，在圖6C中，右凸輪滾柱152與位于右凸輪件204的向后端224附近的凸輪面的向下延伸部分相接合。同樣，右凸輪連桿160、右凸輪連桿樞軸188和右腳連桿162在圖6C中位于比其處在圖3C中的所示位置更前的位置中。如圖6C所示，左凸輪滾柱同樣地與如圖3C所示的左凸輪件的凸輪面相接合。因此，圖6C所示的腳墊比在圖3C中所示的腳墊分開更大的距離，因為右腳墊在圖6C中向前定位。
圖7A-7J還顯示了可在健身設(shè)備100的使用過程中出現(xiàn)的連桿系構(gòu)件方位的不同實例。這些不同的構(gòu)件方位可導(dǎo)致不同形狀的步行軌跡，以用于特定的使用者。同樣，可以理解，健身設(shè)備的使用并不限于附圖中所示的不同步行軌跡。如上所述，使用者可基于使用者的自然步幅長度、步幅力量和步幅速率，在使用健身設(shè)備的同時動態(tài)地調(diào)節(jié)腳接合部分的行進軌跡，這可導(dǎo)致大量的和多變類型的步行軌跡，以用于特定的使用者。
人們在健身過程中會自然地改變其步幅。根據(jù)本發(fā)明的健身設(shè)備可適應(yīng)這些自然步幅變動，而不會強迫使用者遵循固定的步幅長度和形狀。如上所述，當(dāng)使用者在使用健身設(shè)備的同時改變他的步幅長度時，凸輪件204、206沿著凸輪滾柱152、154運動的距離也連同導(dǎo)向滾柱192、196沿著導(dǎo)軌202、200運動的距離一起地改變。例如，當(dāng)使用者增加他的步幅長度時，凸輪件經(jīng)過凸輪滾柱的距離會增加。而且，導(dǎo)向滾柱沿著導(dǎo)軌運動的距離也會增加。
凸輪面214和導(dǎo)軌202、200的輪廓形狀、長度和方位可影響提供可變步幅所需的力以及使凸輪連桿160、166相對于凸輪滾柱152、154運動所需的力。例如，如果限定凸輪面214的半徑增加，則只需要更小的力來使凸輪連桿相對于曲柄臂運動，因此，只需要更小的力來改變使用者步幅。相反，如果限定凸輪面的半徑變小，則需要更大的力來使凸輪連桿相對于曲柄臂運動，因此，需要更大的力來改變使用者的步幅。例如，如果限定凸輪面的半徑在凸輪面的向前端和向后端減小，而在這兩端之間具有更大的半徑，那幺使凸輪連桿在凸輪面的端處運動所需的力將大于使凸輪連桿沿著更大的半徑區(qū)域運動所需的力。另外，更長的凸輪面將允許使用者動態(tài)地增加他在更大距離上的步幅長度。
如圖1A-2所示，健身設(shè)備100還可包括與擺桿158、164相連接或與之成一體的杠桿臂234、236。杠桿臂為使用者提供了額外抓握表面，以及允許使用者利用健身設(shè)備來進行上身鍛煉。杠桿臂234、236從上樞軸170位置的各自的擺桿158、164延伸，以為使用者提供健身設(shè)備的把手。杠桿臂形成了擺桿的剛性機械延件，并且圍繞上樞軸旋轉(zhuǎn)。在操作中，健身設(shè)備的使用者用他的左手和右手各抓握住其中一個杠桿臂，并且與腳連桿162、168的向后和向前運動相協(xié)調(diào)地來拉或推杠桿臂。因此，在上樞軸之上的杠桿臂的向前運動伴隨著上樞軸之下的擺臂的向后運動。而且，當(dāng)杠桿臂在腳連桿上施加力時，來自杠桿臂的力也可起作用，以改變步幅軌跡。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的健身設(shè)備可包括互連組件，其可導(dǎo)致右連桿組件和左連桿組件的構(gòu)件相對于彼此在相反的方向上運動。這種互連組件不是必需的。在本文中公開的互連組件及其變型可與在本文中公開的健身設(shè)備的任何實施例一起使用。可以理解，這些互連組件可具有不同的構(gòu)造，并且不應(yīng)限于本文中所述和所討論的構(gòu)造。
回頭參見圖1A-1B，顯示了涉及纜索和滑輪的互連組件238?；ミB組件238包括分別地樞軸式地支撐于與右導(dǎo)軌202和左導(dǎo)軌200相連接的橫向部件244上的右后滑輪240和左后滑輪242，以及分別地樞軸式地支撐于右基座部件118和左基座部件120上的右前滑輪246和左前滑輪248。這些滑輪通常位于導(dǎo)向滾柱192、196的最后位置之后，以及導(dǎo)向滾柱的最前位置之前。
纜索250(其可以是纜索的連接段)圍繞各滑輪設(shè)置。纜索也與接近導(dǎo)向滾柱192、196的各凸輪連桿160、166相連接。同樣，右凸輪連桿160(和相應(yīng)的右連桿組件106)的向前運動將向前運動傳遞至纜索250在右后滑輪240和右前滑輪246之間的段。這又轉(zhuǎn)化為至纜索250在左后滑輪242和左前滑輪248之間的段的向后運動，這就將向后的力傳遞至左凸輪連桿166(和相應(yīng)的左連桿組件104)。相反地，右凸輪連桿160(和相應(yīng)的右連桿組件)的向后運動將向后運動傳遞至纜索在右后滑輪240和右前滑輪246之間的段。這又轉(zhuǎn)化為至纜索在左后滑輪242和左前滑輪248之間的段的向前運動，這就將向前的力傳遞至左凸輪連桿166(和相應(yīng)的左連桿組件)上。
備選互連組件252如圖8所示，其包括與前支柱112樞軸式地相連接的向前延伸U形支架254。搖擺部件256樞軸式地支撐在U形支架254中，使得它從U形支架的每一側(cè)沿著左和右方向向外延伸。右互連連桿256與搖擺部件256的右側(cè)260樞軸式地相連接并從搖擺部件延伸出，以便與右擺桿158樞軸式地相連接。左互連連桿262與搖擺部件256的左側(cè)264樞軸式地相連接并從搖擺部件延伸出，以便與左擺桿164樞軸式地相連接。可以理解，不同的樞軸可以是直銷類型的樞軸、萬向接頭、球接頭等等。而且，樞軸可適于相對于與其相連的任何部件橫向地運動。另外，一些樞軸式連接可根據(jù)所用的特定接頭構(gòu)造而被取消。通過如圖8所示的互連組件252，右擺桿158(和相應(yīng)的右連桿組件106)的向前運動將向前運動傳遞至右互連連桿258，這會導(dǎo)致?lián)u擺部件256圍繞U形支架254樞軸轉(zhuǎn)動。這又將向后運動傳遞至左互連連桿262上，從而將向后的力傳遞至左擺桿164(和相應(yīng)的左連桿組件104)上。相反地，右擺桿158(和相應(yīng)的右連桿組件)的向后運動將向后運動傳遞至右互連連桿258，這會導(dǎo)致?lián)u擺部件256圍繞U形支架254樞軸轉(zhuǎn)動。這又將向前運動傳遞至左互連連桿262上，從而將向前的力傳遞至左擺桿164(和相應(yīng)的左連桿組件)上。
互連組件的第二備選實施例266顯示在圖9中，并且包括搖擺部件268、右互連連桿270、左互連連桿272、右U形支架274和左U形支架276。搖擺軸278從前支柱112向前地延伸，并且適于樞軸式地支撐搖擺部件268。左互連連桿272與搖擺部件268的左部分280樞軸式地相連接，并且從其中向下延伸，以便與左U形支架276樞軸式地相連接，左U形支架276與接近上樞軸170的左擺桿164剛性地相連接。右互連連桿272與搖擺部件268的右部分282樞軸式地相連接，并且從其中向下延伸，以便與右U形支架274樞軸式地相連接，右U形支架274與接近上樞軸170的右擺桿158剛性地相連接。當(dāng)任一擺桿向后擺動時，相應(yīng)的U形支架向下樞軸轉(zhuǎn)動。U形支架的向下樞軸轉(zhuǎn)動導(dǎo)致與其相連(經(jīng)由互連連桿)的搖擺部分圍繞搖擺軸向下樞軸轉(zhuǎn)動。相協(xié)調(diào)地，搖擺的其它部分向上拉其它U形支架。相對U形支架上的向上的力用于使相對的擺桿向前擺動。這樣，擺桿以及與其相連的其它連桿的運動就經(jīng)由互連組件相協(xié)調(diào)。
如圖9所示，右互連連桿270和左互連連桿272可包括螺紋式部件284，其適于在相對端容納螺紋式有眼螺栓286。因此，在一個實施方式中，互連連桿可被認(rèn)為是螺旋拉桿，螺紋式部件的旋轉(zhuǎn)可通過它縮短或加長。有眼螺栓適于可旋轉(zhuǎn)地容納互連連桿軸。在一個實施方式中，搖擺、螺旋拉桿和U形支架之間的樞軸式連接可以是球接頭或萬向接頭構(gòu)造。盡管搖擺軸在上樞軸之上的位置與前支柱相連接，然而可以理解，在互連組件的其它實施例中，搖擺軸可在上樞軸之下的位置與前支柱相連接，如下參考圖15所述。
圖10是按照本發(fā)明一些方面的第二健身設(shè)備100′的立體圖。圖11是第二健身設(shè)備100′的正視圖，圖12A和12B分別是健身設(shè)備100′的右側(cè)視圖和左側(cè)視圖。與第一實施例一樣，第二健身設(shè)備為使用者提供了可變步幅。在結(jié)構(gòu)上，第二健身設(shè)備與第一健身設(shè)備在若干方面是不同的。例如，在第二健身設(shè)備100′中，凸輪連桿的后部分通過導(dǎo)向連桿與機架樞軸式地相連接，這與參考第一實施例所述的由與導(dǎo)軌相接合的導(dǎo)向滾柱來支撐的方式不同。另外，第二實施例的機架的構(gòu)造不同于第一實施例的機架。
如圖10-12B所示，機架102′包括基座部分288、前叉組件290、后叉組件292、前支柱294和手柄桿組件296。基座部分288包括基座部件298，其具有向前橫向部件300、向后橫向部件302以及與之相連的中間橫向部件304。中間橫向部件304可在向前橫向部件300和向后橫向部件302之間的任何位置與基座部件相連接。前叉組件290和后叉組件292與基座部件298在向前橫向部件和中間橫向部件之間的一部分相連接。前叉組件290由右前叉部件306和左前叉部件308限定。后叉組件292由與右曲柄懸吊支架124′相連接的右后叉部件310以及與左曲柄懸吊支架128′相連接的左后叉部件312限定。
如圖10-12B所示，滑輪138′與用于圍繞曲柄軸144′旋轉(zhuǎn)的右曲柄懸吊支架124′和左曲柄懸吊支架128′可旋轉(zhuǎn)地相連接并且處于這兩者之間，曲柄軸144′限定了曲柄軸線146′。左曲柄臂148’和右曲柄臂150′與滑輪138′相連接，以便圍繞曲柄軸線146′沿著重復(fù)的圓形軌跡旋轉(zhuǎn)至相互間有180度的相位差。如圖10-12B所示的健身設(shè)備還包括飛輪140′，其與右前叉部件306和左前叉部件308可旋轉(zhuǎn)地相連接并且處于這兩者之間。盡管滑輪和飛輪可通過其它裝置如鏈條、齒輪裝置、直接干涉驅(qū)動等等來連接，然而，飛輪140′可通過皮帶156′與滑輪138′連接。
前叉組件290從基座部件298向上和向后延伸并且與后叉組件292相連接，后叉組件292從基座部件向上延伸。前支柱294從前叉組件和后叉組件的相交點向上和向后延伸。健身設(shè)備還可包括支撐于前支柱的上端部分上的顯示面板318。
仍然參見圖10-12B，手柄桿組件296包括在向后部分322處由從中間橫向部件304向上延伸的右直立部件324支撐的右手柄桿320，以及在向后部分328處由從中間橫向部件304向上延伸的左直立部件330支撐的左手柄桿326。右手柄桿和左手柄桿從右直立部件和左直立部件向前延伸，相互朝向地向下和向內(nèi)彎曲，并且在位于前支柱294前面的向前手柄桿點332處相交。前支撐部件334從前支柱向前延伸，以便與前手柄桿點相連接。如上所述，可以理解，除了在本文中所述的和所介紹的之外，其它不同的機架構(gòu)造和方位可用于本發(fā)明中。
與第一實施例類似，并且如圖12A所示，右連桿組件106′包括右擺桿158′、右凸輪連桿160′和與右曲柄臂150′和機架102′操作式地相連接的右腳連桿162′，以提供可變步幅軌跡。左連桿組件104′基本為右連桿組件106′的鏡像，并且如圖12B所示，包括左擺桿164′、左凸輪連桿166′和與左曲柄臂148′和機架102′操作式地相連接的左腳連桿168′，以提供可變步幅軌跡。連桿組件的構(gòu)件彼此相連并且與右曲柄臂和左曲柄臂相互作用，其方式類似于參考圖1-9如上所述的方式。
與第一實施例不同，如圖12A-12B所示的凸輪連桿160’、166’的后部分194’、198’不通過導(dǎo)向滾柱與機架藕聯(lián)。相反，右凸輪連桿160′與右導(dǎo)向連桿336樞軸式地相連接，右導(dǎo)向連桿336與右手柄桿320在右后樞軸338處樞軸式地相連接。類似地，左凸輪連桿166′與左導(dǎo)向連桿340樞軸式地相連接，左導(dǎo)向連桿340與左手柄桿326在左后樞軸342處樞軸式地相連接。同樣，當(dāng)健身設(shè)備在使用中時，導(dǎo)向連桿圍繞后樞軸來回地樞軸轉(zhuǎn)動。因此，凸輪連桿和導(dǎo)向連桿之間的樞軸式連接部運動通過一段弧形，該弧形具有由導(dǎo)向連桿的長度限定的半徑。第一實施例的導(dǎo)向滾柱沿著平直的軌跡滾動；因此，第一實施例和第二實施例之間的步行軌跡形狀是不同的。因為備選的導(dǎo)軌形狀是可能的，因此第一實施例可構(gòu)造成提供非常類似于第二健身設(shè)備的步行軌跡。盡管圖12A和12B所示的導(dǎo)向連桿限定了基本上直的長度，但是可以理解，本發(fā)明的其它實施例可采用限定了其它形狀的導(dǎo)向連桿，例如弧形或彎曲形(以便在直的端部分之間限定角度)。
如圖10-12B所示，并且參考圖1A-2如上所述，健身設(shè)備100′還可包括與擺桿158′、164′相連接的杠桿臂234′、236′，其為使用者提供了額外的抓握表面，以及允許使用者利用健身設(shè)備進行上身鍛煉。杠桿臂與擺桿的上部分相連接，并且向上延伸以提供使用者所用的把手。圖10-12B所示杠桿臂是彎曲的，其中段344向后延伸并且段346向上延伸。向后段將抓握部分定向成靠近站在腳墊186′、187′上的使用者。
與圖1A-2所示第一實施例類似，圖10-12B所示第二實施例的右腳連桿162’和左腳連桿168′包括設(shè)在腳連桿的向后部分上的腳接合部分184′、185′。右腳接合部分184′和左腳接合部分185′還可包括矩形的右腳墊186′和左腳墊187′，其預(yù)定用于支撐使用者的腳。如上所述，腳接合部分可與腳連桿頂部直接地相連接或可樞軸式地支撐，因此它們在使用過程中是鉸接的，或它們與腳連桿的角度關(guān)系會改變。另外，腳墊可平行于連桿或它們之間的任何角度。
腳連桿162′、168′在其向前端和向后端之間的部分與凸輪連桿160′，166′在凸輪連桿樞軸188′、190′處的部分樞軸式地相連接。凸輪件204′、208′與凸輪連桿的向前部分206′、210′相連接，并且各凸輪件包括限定了大致弧形表面214′的下凹形段212′。凸輪件204′、208′在曲柄臂150′、148′的端部支撐于凸輪滾柱152′、154′上。凸輪滾柱適于滾動支撐凸輪件的弧形凸輪面。
因為凸輪件204′、208′未與曲柄臂150′、148′形成固定的接合，因此，健身設(shè)備包括一些特征以防止凸輪件脫離曲柄臂。一個這種特征是與凸輪連桿160′、166′相連接的底部引導(dǎo)件348。在一個實例中，底部引導(dǎo)件包括管狀部件350，其呈弧形而從凸輪面214的前面352延伸至凸輪面214的后面354。該弧形大致平行于由凸輪件限定的弧形。另外，管狀部件處在稍大于凸輪滾柱152′、154′直徑的弧形表面之下。同樣，滾柱可自由地沿著凸輪面來回滾動，但如果凸輪連桿抬起，則滾柱將碰到底部引導(dǎo)件上以阻止它發(fā)生脫離。可以理解，其它構(gòu)造也可用于約束凸輪滾柱。例如，凸輪件是限定了更小半徑的管狀。凸輪滾柱的外滾動表面256限定了凹形橫段，其適于與管形凸輪件相接合，以便有助于保持凸輪滾柱與凸輪件對準(zhǔn)，并有助于防止橫向脫離以及平滑的來回滾動。
與第一實施例一樣，凸輪連桿160′、166′并未被約束成相對于曲柄臂150′、148′呈固定的關(guān)系，而是當(dāng)凸輪件204′、208′在凸輪滾柱152′、154′上來回地運動時可相對于曲柄臂運動。因此，凸輪連桿和腳連桿的運動軌跡是可變的，并且可受到使用者的步幅長度的影響。而且，類似于第一實施例，腳連桿162′、168′和凸輪連桿160′、166′的運動軌跡并不單獨地由擺桿158′、164′、曲柄臂150′、148′和機架102′的幾何約束來規(guī)定。因此，使用者可基于使用者的步幅長度和傳遞至連桿系上的可變力，在使用健身設(shè)備的同時，動態(tài)地調(diào)節(jié)腳接合部分的行進軌跡。如第一實施例所述，第二實施例中的凸輪連桿160′、166′用作可變步幅連桿，其允許使用者通過改變他的步幅長度、步幅力量、步幅頻率或它們的組合來使腳連桿運動。另外，因為所有的使用者因個頭的大小、健康狀況或所需的健身盡力程度而自然地具有不同的步幅，因此健身設(shè)備適應(yīng)所有這些差異。
使用者以與參考圖1A-2如上所述的相同方式來操作圖10所示的健身設(shè)備。同樣，使用者首先將他的腳放置成與右腳接合部分184′和左腳接合部分186′操作式接觸。然后使用者通過用一條腿朝著前支柱294向前跨步而另一條腿邁開來進行健身。通過使用者傳遞至腳接合部分以及杠桿臂234′、236′的力導(dǎo)致腳連桿162′、168′來回地運動，這又導(dǎo)致擺桿158′、164′圍繞上樞軸170′來回地樞軸轉(zhuǎn)動。同時，曲柄臂150′、148′圍繞曲柄軸線146′旋轉(zhuǎn)。因為腳連桿和凸輪連桿以部分地不受約束的方式通過導(dǎo)向連桿336、340和凸輪滾柱與機架102′和曲柄臂操可操作地相連接，因此凸輪連桿和腳連桿的運動軌跡是可變的，并且可受到使用者步幅的影響。同樣，腳連桿和凸輪連桿的運動軌跡并不單獨地由擺桿、曲柄臂和機架的幾何約束來規(guī)定。因此，使用者可在使用健身設(shè)備的同時動態(tài)地調(diào)節(jié)腳接合部分的行進軌跡。于是，健身設(shè)備提供了適應(yīng)任何特定使用者步幅的步行軌跡。
當(dāng)健身設(shè)備在使用中時，連桿組件106′、104′的部件與第二健身設(shè)備的第二實施例100′的曲柄臂150′、148′的相對運動類似于第一實施例。然而，圖10-12B所示凸輪連桿160′、166′的后部分194′、198′并不沿著導(dǎo)軌來回地行進，而是圍繞后樞軸沿著弧形來樞軸轉(zhuǎn)動，該弧形由從后樞軸處的導(dǎo)向連桿336、340和凸輪連桿160′、166′之間的連接位置、以及導(dǎo)向連桿的長度來限定。為了進一步顯示，圖12A-15B顯示了當(dāng)右曲柄臂從向后位置運動至向上位置時，健身設(shè)備的第二實施例的連桿組件的不同構(gòu)件的相對運動。
如圖12A和12B所示，右腳墊186′和左腳墊187′定向成使得使用者的右腳放置在他的左腳之后。另外，使用者的右腳定位成使得使用者的右腳跟相對于使用者的右腳趾抬起，并且使用者的左腳定位成使得使用者的左腳跟相對于使用者的左腳趾處在下方。圖12A和12B所示連桿組件104′、106′也描述了與加長的步幅相關(guān)聯(lián)的方位，例如這種情況會在更劇烈的健身過程中會出現(xiàn)。因此，右凸輪連桿160′處于其最后位置，且左凸輪連桿166′處于其最前位置。為了將右凸輪連桿160′定位成處于其最后位置，右凸輪滾柱152′與在右凸輪件204′的向前端200′的凸輪面的向下延伸部分相接合。為了將左凸輪連桿166′定位成處于其最后面的位置，左凸輪滾柱154′與位于左凸輪件208′的向后端222′的凸輪面的向下延伸部分相接合。因此，對于相同的曲柄臂方位而言，圖12A和12B中所示的腳墊186′、187′比在凸輪滾柱位于各凸輪面的頂點232′上的情況下的腳墊分開更大的距離。
當(dāng)使用者向前朝著前支柱294跨步時，右曲柄臂150′圍繞曲柄軸線146′沿著順時針方向(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)從如圖12A和12B所示向后方位朝著如圖13A和13B所示方位旋轉(zhuǎn)，這就導(dǎo)致右擺桿158′的下部分174′從如圖12A所示向后位置圍繞上樞軸170′逆時針樞軸轉(zhuǎn)動至如圖13A所示位置。同時，右導(dǎo)向連桿336圍繞右后樞軸338逆時針樞軸轉(zhuǎn)動。另外，左曲柄臂148′圍繞曲柄軸線146′沿著順時針方向(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)從如圖12B所示向前方位朝著如圖13B所示方位旋轉(zhuǎn)，這就導(dǎo)致左擺桿164′的下部分175′從如圖12B所示向后位置順時針樞軸轉(zhuǎn)動至大致如圖13B所示位置。同時，左導(dǎo)向連桿340圍繞左后樞軸342順時針樞軸轉(zhuǎn)動。飛輪140′有助于使曲柄臂平滑地旋轉(zhuǎn)，這是很重要的，因為曲柄臂并不與連桿組件直接地相連接。
如圖13A和13B所示，右腳墊186′已經(jīng)從如圖12A所示位置向上和向前運動，并且左腳墊187′已經(jīng)從如圖12B所示位置向下和向后運動。因此，腳墊186′、187′在圖13A和13B中更靠近在一起。另外，在圖13A和13B中，右腳墊和左腳墊定向成使得使用者的右腳相對于他的左腳放在上面和后面。右凸輪滾柱152′也已經(jīng)相對于右凸輪件204′著右凸輪面的頂點232響后運動，并且左凸輪滾柱154′已經(jīng)相對于左凸輪件208′朝著左凸輪面的頂點232′向前運動。另外，使用者的右腳定位成使得使用者的右腳跟相對于使用者的右腳趾抬起，并且使用者的左腳定位成使得使用者的左腳跟也相對于使用者的左腳趾處于下方。當(dāng)使用者繼續(xù)朝著前支柱294向前跨步時，右曲柄臂150′圍繞曲柄軸線146′沿著順時針方向(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)從圖13A的方位旋轉(zhuǎn)至圖14A的方位，這伴隨著右擺桿158′的下部分從如圖13A所示位置圍繞上樞軸170′逆時針樞軸轉(zhuǎn)動至如圖14A所示位置。同時，右導(dǎo)向連桿336繼續(xù)圍繞右后樞軸338逆時針樞軸轉(zhuǎn)動。另外，左曲柄臂148′圍繞曲柄軸線146′沿著順時針方向(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)從圖13B的方位向下旋轉(zhuǎn)至圖14B的方位，這伴隨著左擺桿164′的下部分175′從如圖13B所示位置圍繞上樞軸170′順時針樞軸轉(zhuǎn)動至如圖14B所示位置。同時，左導(dǎo)向連桿340圍繞左后樞軸342繼續(xù)順時針樞軸轉(zhuǎn)動。
如圖14A和14B所示，右腳墊186′已經(jīng)從如圖13A所示位置向上和向前運動，并且左腳墊187′已經(jīng)從如圖13B所示位置向下和向后運動。因此，腳墊在圖14A和14B中更靠近在一起。另外，在圖14A和14B中，右腳墊和左腳墊定向成使得使用者的右腳相對于他的左腳放在上面。右凸輪滾柱152′也已經(jīng)相對于接近右凸輪面頂點232′的右凸輪件204響后運動，并且左凸輪滾柱154′已經(jīng)相對于接近左凸輪面頂點232′的左凸輪件208′向前運動。另外，使用者的右腳定位成使得使用者的右腳跟相對于使用者的右腳趾抬起，并且使用者的左腳定位成使得使用者的左腳跟與使用者的左腳趾幾乎平齊。
可以理解，改變導(dǎo)向連桿336、340，腳連桿162′、168′，擺桿158′、164′，凸輪連桿160′、166′和凸輪面輪廓的長度和/或形狀，可影響腳接合腳墊186′、187′如何運動以改變步幅長度。例如，導(dǎo)向連桿的樞軸運動單獨地或與凸輪連桿的擺動軌跡組合在一起，可導(dǎo)致腳墊在使用者的自然步幅之后以類似于使用者的踝關(guān)節(jié)的方式運動，其中使用者的腳跟相對于使用者的腳趾抬起。類似地，導(dǎo)向連桿的樞軸運動單獨地或與凸輪連桿的擺動軌跡組合在一起，可導(dǎo)致腳墊在使用者的自然步幅之前過渡至并以類似于使用者的踝關(guān)節(jié)的方式運動，其中使用者的腳跟相對于使用者的腳趾更低。此外，導(dǎo)向連桿和凸輪面可構(gòu)造成模擬使用者的踝關(guān)節(jié)，以用于更長的和更短的步幅。例如，與使用者的更短步幅相比，在使用者的更長步幅之后，使用者的腳跟可相對于他的腳趾抬起至更高的高度。類似地，與使用者的更短步幅相比，在使用者的更長步幅之前，使用者的腳跟可相對于他的腳趾降低至更低的高度。在大多數(shù)情況下，提供以類似于使用者腳踝的方式而鉸接的腳墊可用于保持使用者的腳與腳墊基本上相接觸，以減輕在使用者的腳在脫離接觸之后重新與腳接合部分接觸時相關(guān)的震動沖擊。另外，健身設(shè)備的其它實施例可采用不同長度和形狀的導(dǎo)向連桿和凸輪面，以便改變使用者的腳在給定的步幅長度下如何運動。
圖10所示健身設(shè)備100′的第二實施例還包括互連組件266′，其用于使連桿組件在相反的方向上運動。互連組件266′的詳細(xì)視圖如圖15所示并且在結(jié)構(gòu)上類似于參考圖9如上所述的互連機構(gòu)，不同之處在于，搖擺部件位于上樞軸170′下方。同樣，互連組件266′包括搖擺部件268′、右互連連桿270′、左互連連桿272′、右U形支架274′和左U形支架276′。搖擺軸278′從前支柱294向前延伸，并且適于樞軸式地支撐搖擺部件。左互連連桿272′與搖擺部件268′的左部分280′樞軸式地相連接并且從其中向上延伸，以便與左U形支架276′樞軸式地相連接，左U形支架276′與接近上樞軸170′的左擺桿164′剛性地相連接。右互連連桿270′與搖擺部件268′的右部分282′樞軸式地相連接并且從其中向上延伸，以便與右U形支架274′樞軸式地相連接，右U形支架274′與接近上樞軸170′的右擺桿158′剛性地相連接。
當(dāng)任一擺桿158′、164′向后擺動時，圖15所示互連組件266′的相關(guān)U形支架274′、276′向上樞軸轉(zhuǎn)動。更具體地說，當(dāng)右擺桿158′圍繞上樞軸170′沿著逆時針方向(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)旋轉(zhuǎn)時，右U形支架274′向上拉(通過右互連連桿270′)搖擺部件268′的右部分282′，并導(dǎo)致?lián)u擺件圍繞搖擺軸278′(從健身設(shè)備前面看去)順時針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)搖擺部件順時針(從健身設(shè)備前面看去)旋轉(zhuǎn)時，搖擺部件的左部分280′向下拉左U形支架276′(通過左互連連桿272′)，這又導(dǎo)致左擺桿164′大致圍繞上樞軸沿著順時針方向(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的一些實施例可包括運動限制器，其用于限制在使用者開始健身時凸輪件的運動。更具體地說，運動限制器阻止凸輪的過度向上運動。例如，當(dāng)使用者通過將初始運動傳遞至腳連桿并轉(zhuǎn)移至凸輪件來開始健身時，根據(jù)不同連桿的相對位置，凸輪件可在曲柄臂開始轉(zhuǎn)動之前在向上和/或向下方向上相對于凸輪滾柱運動。除非凸輪件的初始向上運動限于一定的程度，否則使用者的初始步幅運動會比較笨拙。另外，運動限制器防止凸輪撞擊健身設(shè)備實施例中的護罩內(nèi)側(cè)，包括封閉了凸輪件、曲柄臂、滑輪和飛輪的護罩。
運動限制器358的一個實例如圖16和17所示。運動限制器包括由滾柱支撐部件364可調(diào)地支撐的右限制器滾柱360和左限制器滾柱362。滾柱支撐部件364定位在滑輪138′的上方和前方。右限制器滾柱360和左限制器滾柱362分別排列在與左凸輪滾柱152′和右凸輪滾柱154′相同的平面中。滾柱支撐部件364的后部分366與向后直立部件368可調(diào)地相連接。向后直立部件與從前支柱294延伸出的向前延伸部件370橫向地相連接。向后直立部件368限定了狹槽372，其適于容納與滾柱支撐部件364相連接的后螺栓和螺母374。后螺栓和螺母374允許滾柱支撐部件364的后部分366在沿著狹槽372長度的任何位置處連接。
如圖16和17所示，滾柱支撐部件364的向前部分376與向前直立部件378可調(diào)地相連接。向前直立部件378與機架102′的基座部分288的向前橫向部件300樞軸式地相連接。向前直立部件378限定了狹槽380，其適于容納與滾柱支撐部件364相連接的前螺栓和螺母382。前螺栓和螺母允許滾柱支撐部件364的向前部分376在沿著狹槽380長度的任何位置處連接。
仍然參見圖16和17，滾柱支撐部件364也限定了適于容納滾柱螺栓和螺母386的狹槽384，滾柱螺栓和螺母386允許右限制滾柱360和左限制滾柱362在沿著狹槽384長度的任何位置相連接。運動限制器的不同部件和滾柱之間的狹槽式連接允許使用者最佳地定位限制滾柱，以適應(yīng)初始的凸輪件運動和/或防止凸輪件接觸護罩(如果使用了的話)。可以理解，運動限制器可包括其它的硬件構(gòu)造，例如波普空心銷(pop-pin)或彈簧加載銷的設(shè)置，以允許對滾柱位置進行調(diào)節(jié)。盡管圖16和17所示運動限制器構(gòu)造成允許對滾柱位置進行調(diào)節(jié)，然而，本發(fā)明的其它實施例可包括固定的位置滾柱。
圖16顯示了健身設(shè)備100′，在使用者施加任何運動至任一腳連桿162′、168′上之前，連桿組件106′、104′處于初始位置。如果使用者在曲柄臂150′、148′開始轉(zhuǎn)動之前將非?？焖俚叵蚯翱绮剑晴弁馆?04′、208′可能會撞擊滾柱360、362，并且與曲柄一起被迫向前運動，而不是繼續(xù)向上運動。例如，如圖17所示，右凸輪件204′顯示為相對于如圖16所示位置處于向前和向上位置，并且與右滾柱360相接觸。因為運動限制器358的右滾柱360將阻止右凸輪件204′繼續(xù)向上行進，因此圖17所示右凸輪件將與右曲柄臂和右凸輪滾柱一起向前運動。
健身設(shè)備的其它實施例包括鎖定裝置，其允許使用者將擺桿鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢?，以防止在健身過程中擺桿圍繞上樞軸樞軸轉(zhuǎn)動。鎖定裝置可以不同的方式構(gòu)成，以便將擺桿鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢?。例如，在具有如圖8、9或15所示的任何互連組件的健身設(shè)備中，阻止搖擺部件圍繞搖擺軸樞軸轉(zhuǎn)動會有效地將擺桿鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢?。搖擺部件的樞軸式運動可以許多方式來得以阻止，例如通過將搖擺部件夾緊到前支柱上，或者將銷插入穿過搖擺部件并進入前支柱。
圖18和19描述了與參考圖15如上所述的互連組件266′一起使用的鎖定機構(gòu)388的一個實例。圖18和19所示鎖定機構(gòu)388采用了波普空心銷機構(gòu)390，以防止搖擺部件268′圍繞前支柱294上的搖擺軸278′旋轉(zhuǎn)。鎖定機構(gòu)包括鎖片392，其與搖擺部件268′相連接并且從中向下延伸。第一孔394位于鎖片392的下部分396。U形支架398與前支柱294相連接，并且從前支柱294向前延伸足夠遠(yuǎn)，以便將U形支架398的頂部表面400定位成緊靠鎖片392，而在健身設(shè)備處于使用中的同時允許鎖片無阻礙地經(jīng)過U形支架的頂部。第二孔402設(shè)在鎖片392的頂部表面400中。波普空心銷機構(gòu)390與從前支柱294向前延伸的波普空心銷支撐結(jié)構(gòu)404相連接，其將從波普空心銷機構(gòu)延伸的銷406定位成與U形支架中的第二孔對準(zhǔn)。
如圖18和19所示的鎖定機構(gòu)388可接合，以通過首先將第一孔394對準(zhǔn)在第二孔402之上來防止搖擺部件268′圍繞搖擺軸278′樞軸轉(zhuǎn)動，這兩孔均適于容納來自于波普空心銷機構(gòu)390的銷406?？椎膶?zhǔn)可伴隨有對健身設(shè)備的連桿系的操縱。接著，銷406穿過第一孔394和第二孔402被插入，如圖19所示，這就防止了鎖片392和搖擺部件268′圍繞搖擺軸278′樞軸轉(zhuǎn)動。由于搖擺部件不能樞軸轉(zhuǎn)動，因此就阻止了右擺桿158′和左擺桿164′圍繞上樞軸170′樞軸轉(zhuǎn)動。通過從第一孔和第二孔中取出銷，來將鎖定裝置388脫離互連組件。
使用鎖定裝置來阻止擺桿圍繞上樞軸樞軸轉(zhuǎn)動改變了腳連桿的腳接合部分的步行軌跡，因為曲柄臂以類似于跨步運動的這種方式旋轉(zhuǎn)。為了在擺桿鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢脮r操作健身設(shè)備，使用者首先將他的腳放置成與右腳接合部分和左腳接合部分操作式接觸。然后使用者通過在左腳接合部分或右腳接合部分上施加向下的力來進行健身。往復(fù)式曲柄臂和凸輪連桿的相互作用導(dǎo)致腳連桿圍繞下樞軸彼此相對地上、下樞軸轉(zhuǎn)動。
在鎖定裝置用于防止擺桿圍繞上樞軸170(參見圖1A-2或圖10-12B中的健身設(shè)備)樞軸轉(zhuǎn)動的一個實例中，傳遞至右腳連桿162的右腳接合部分184的向下的力通過右凸輪連桿樞軸188傳遞至右凸輪連桿160，其又將力傳遞至右凸輪滾柱152和右導(dǎo)向滾柱192(或右導(dǎo)向連桿)。施加在右凸輪滾柱上的向下的力導(dǎo)致右曲柄臂朝著6點鐘或向下位置旋轉(zhuǎn)。當(dāng)右曲柄臂和右凸輪滾柱朝著向下位置運動時，右凸輪連桿圍繞右導(dǎo)向滾柱(或右后樞軸336)向下或順時針(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)樞軸轉(zhuǎn)動。因此，右凸輪連桿樞軸188與右凸輪連桿160一起地向下運動，這又允許右腳連桿162向下運動。由于右擺桿158相對于上樞軸170保持在固定的位置，因此右腳連桿162的運動范圍就限于圍繞右下樞軸178樞軸轉(zhuǎn)動。同樣，右腳接合部分184和右凸輪連桿樞軸188均圍繞右下樞軸178順時針樞軸轉(zhuǎn)動。
同時右曲柄臂150朝著向下位置旋轉(zhuǎn)，左曲柄臂148朝著12點鐘或向上位置旋轉(zhuǎn)。當(dāng)左曲柄臂和左凸輪滾柱154朝著向上位置運動時，左凸輪連桿166圍繞左導(dǎo)向滾柱196(或左后樞軸342)向上或逆時針(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)樞軸轉(zhuǎn)動。因此，左凸輪連桿樞軸190與左凸輪連桿166一起地向上運動，其又向上推動左腳連桿168。由于左擺桿164相對于上樞軸170保持在固定的位置，因此左腳連桿168的運動范圍就限于圍繞左下樞軸179樞軸轉(zhuǎn)動。同樣，左腳接合部分185和左凸輪連桿樞軸190均圍繞左下樞軸179逆時針(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)樞軸轉(zhuǎn)動。右腳連桿和左腳連桿的上述運動可重復(fù)，以進行走步式的健身。
可以理解，改變導(dǎo)軌、連桿和凸輪面的輪廓和方位可以影響腳連桿上的腳接合部分如何移動以改變步幅長度。同樣，健身設(shè)備的實施例采用導(dǎo)軌、連桿構(gòu)件和凸輪面的不同的長度、形狀和方位以改變使用者的腳如何沿給定的步幅長度移動。例如，圖20A-20B和21A-21B是對分別與如圖1A-2和10-11所示的兩個健身設(shè)備100″、100大體相對應(yīng)的第三健身設(shè)備100″和第四健身設(shè)備100的圖示描述。然而，第三和第四健身設(shè)備具有不同形狀的連桿組件構(gòu)件。要注意的是，如圖20A-20B和21A-21B所示的機架102″、102是簡化的圖示描述。同樣，可以理解，除了本文所描述和說明的外，本發(fā)明可以采用不同的機架構(gòu)造和方位。例如，可以將第三和第四健身設(shè)備構(gòu)造成分別參考圖1A-2和10-11的機架102、102′的變型。
如圖20A-20B所示，第三健身設(shè)備100″包括連桿組件104″、106″，其具有如上所述的參考圖1A-2的健身設(shè)備的相同的構(gòu)件。同樣，健身設(shè)備100″以與如上所述參考第一健身設(shè)備100的大體相同的方式運作。然而，第三健身設(shè)備100″在結(jié)構(gòu)上在很多方面與第一健身設(shè)備100不同。例如，第三健身設(shè)備包括如所述彎曲的并比圖1A-IB中所示的擺桿158、164相對較短的右擺桿158″和左擺桿164″。另外，第三健身設(shè)備包括大體位于上樞軸170″的正下方的曲柄軸線146″。進一步，第三健身設(shè)備的右導(dǎo)軌202″和左導(dǎo)軌200″是弧形的，而不是平的?；⌒螌?dǎo)軌也可由固定或變化的半徑界定。
由于上述的結(jié)構(gòu)的差異，如圖20A-20B所示的健身設(shè)備100″可以給使用者提供與如上所述參考第一健身設(shè)備100不同的腳軌跡。例如，在健身運動中，與左凸輪連桿166″和右凸輪連桿160″的后部分旋轉(zhuǎn)地相連接的右導(dǎo)向滾柱192″和左導(dǎo)向滾柱196″將沿著由弧形導(dǎo)軌200″、202″的形狀所界定的弧形軌跡行進。例如，當(dāng)右導(dǎo)向滾柱192″從右導(dǎo)軌的向前向上延伸部分410(見圖20A)滾動到向后向上延伸部分412(見圖20B)時，右凸輪連桿160″的后部分沿著弧形右導(dǎo)軌202″的輪廓運行。另外，當(dāng)左導(dǎo)向滾柱196″從左導(dǎo)軌的向后向上延伸部分412(見圖20A)滾動到向前向上延伸部分410(見圖20B)時，左凸輪連桿166″的后部分沿著弧形左導(dǎo)軌200″的輪廓運行。同樣，導(dǎo)向滾柱沿著導(dǎo)軌的運動軌跡包括水平構(gòu)件和垂直構(gòu)件。當(dāng)導(dǎo)向滾柱192″、196″向弧形導(dǎo)軌202″、200″的向前部分410和相后部分412行進時，導(dǎo)向滾柱的垂直構(gòu)件的運動增加。
如上所述參考第一健身設(shè)備100，改變使用者的步幅長度可以改變導(dǎo)向滾柱沿導(dǎo)軌移動的距離以及凸輪件沿凸輪滾柱移動的距離。例如，當(dāng)使用者增加他的步幅長度時，導(dǎo)向滾柱沿導(dǎo)軌移動的距離增加，凸輪件經(jīng)過凸輪滾柱的距離也會增加。同樣，也可以理解，當(dāng)導(dǎo)向滾柱192″、196″向弧形導(dǎo)軌202″、200″的向前部分410和相后部分412移動時，使用者將遇到更大的運動阻力。當(dāng)導(dǎo)向滾柱192”、196”向弧形導(dǎo)軌202″、200″的向前部分410移動時，增大的阻力是由弧形導(dǎo)軌在導(dǎo)向滾柱上的水平方向所向后施加的力產(chǎn)生的，因為導(dǎo)向滾柱與導(dǎo)軌的向前向上的延伸部分相接合。相似地，當(dāng)導(dǎo)向滾柱向弧形導(dǎo)軌的向后部分412移動時，增大的阻力是由弧形導(dǎo)軌在導(dǎo)向滾柱上的水平方向所向前施加的力產(chǎn)生的，因為導(dǎo)向滾柱與導(dǎo)軌的向后向上的延伸部分相接合。
如上所述，改變導(dǎo)軌和凸輪面的輪廓將影響腳接合部分如何移動以改變步幅長度。例如，如圖20A所示，當(dāng)右腳連桿162″處于向前位置時，右導(dǎo)軌202″的形狀與右凸輪面的形狀一起作用以定位右腳接合部分184″在右腳連桿上，以使使用者的腳定位成使用者的腳趾相對于使用者的腳跟輕微抬高。在另一個例子中，如圖20B所示，當(dāng)右腳連桿162″處于向后位置時，右導(dǎo)軌202″的形狀與右凸輪面的形狀一起作用以定位腳接合部分，以使使用者的腳定位成使用者的腳跟相對于使用者的腳趾輕微抬高。同樣，健身設(shè)備的其它實施例可以采用導(dǎo)軌和凸輪面的不同長度和形狀，以改變使用者的腳將如何沿給定的步幅長度移動。
健身設(shè)備100的第四實施例顯示在圖21A和21B中，其提供了連桿構(gòu)件的長度、形狀和方位的不同變更可以如何改變使用者的腳如何沿給定的步幅長度移動的另一個說明。如上所述，第四健身設(shè)備100通常與上述參考圖10-11的第二健身設(shè)備100′相對應(yīng)。如圖21A-21B所示，第四健身設(shè)備100包括右連桿組件106和左連桿組件104，其具有與上述參考圖10-11的健身設(shè)備相同的構(gòu)件。同樣，健身設(shè)備100以與上述參考第二健身設(shè)備100′大體相同的方式運作。然而，第四健身設(shè)備100在結(jié)構(gòu)上在很多方面與健身設(shè)備100′不同。例如，第四健身設(shè)備包括所述彎曲的并比圖10所示的擺桿158′相對較短的右擺桿158和左擺桿164。另外，第四健身設(shè)備包括大致位于上樞軸170的正下方的曲柄軸線146。進一步，第四健身設(shè)備的右導(dǎo)向連桿336和左導(dǎo)向連桿338是弧形的。
由于前述的結(jié)構(gòu)差異，圖21A-21B所示的健身設(shè)備100可以給使用者提供與上述參考第二健身設(shè)備100′不同的腳軌跡。例如，在健身運動中，如圖21A所示，當(dāng)右腳連桿162處于向前位置時，連桿構(gòu)件的長度和形狀與不同軸樞的相對位置一起作用以定位右腳接合部分184，以使使用者的腳定位成使用者的腳趾相對于使用者的腳跟輕微抬高。在另一個例子中，如圖21B所示，當(dāng)右腳連桿162處于向后位置時，右腳接合部分184被定位以使使用者的腳定位成使用者的腳跟相對于使用者的腳趾輕微抬高。
下面參考圖22A-28D描述根據(jù)本發(fā)明的一些方面的可變步幅健身設(shè)備的其它實施例。如下所述，這些其它的實施例包括結(jié)構(gòu)上與上述健身設(shè)備不同的連桿組件，但仍然允許使用者在運動中動態(tài)地改變他的步幅軌跡?？梢岳斫?，所述的與本發(fā)明的各裝置和實施例有關(guān)的特征在某種程度上是可互換的，這樣，除了那些參考圖中特別描述的外，還可能作很多變更。例如，在圖22A-28D中圖示描述了機架結(jié)構(gòu)，作為用于支撐連桿組件和其它構(gòu)件的簡單結(jié)構(gòu)。同樣，可以理解，圖22A-28D顯示的健身設(shè)備可以采用具有不同的構(gòu)件的不同類型的機架，包括上述參考第一和第二健身設(shè)備的機架的變型。另外，圖22A-28D顯示的健身設(shè)備的曲柄臂可以與發(fā)動機、飛輪、電磁阻抗設(shè)備、性能反饋電子設(shè)備和其它特性或其組合可操作地相連接。進一步，圖22A-28F顯示的健身設(shè)備也可以包括飛輪和滑輪裝置和/或如上所述的互連組件。
如圖22A-22D所示，健身設(shè)備414的第五實施例包括與機架420可操作地相連接的右連桿組件416和左連桿組件418。如上所述，圖22A-22D顯示的機架420是圖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。機架420也包括從前支柱424的上端部分向后延伸的橫向部件426。右連桿組件416包括右擺桿428、右滾柱導(dǎo)向連桿430、右腳連桿432和與右曲柄臂436和機架可操作地相連接的右可變步幅連桿434，以提供可變的步幅軌跡。雖然以下的描述主要指右連桿組件的構(gòu)件，可以理解，左連桿組件大致是右連桿組件的鏡像，并且同樣包括與右連桿組件相同的構(gòu)件，其與右連桿組件一起地相互之間以及與機架相關(guān)聯(lián)地運作。例如，左連桿組件418包括左擺桿438、左滾柱導(dǎo)向連桿440、左腳連桿442以及與左曲柄臂446和機架可操作地相連接的左可變步幅連桿。
如圖22A和22B所示，擺桿428、438的上部分在上樞軸448與橫向部件426樞軸式地相連接。擺桿428、438的下部分在下樞軸450、452與腳連桿432、442的前端部分樞軸式地相連接。右腳連桿432的向后部分支撐右腳接合部分454，且左腳連桿442的向后部分支撐左腳接合部分456。如上所述參考其它實施例，腳接合部分可以包括矩形腳墊以支撐使用者的腳。腳接合部分也可與腳連桿的頂部直接地相連接或可被樞軸式地支撐，以使在使用過程中，它們關(guān)節(jié)式連接，或者與腳連桿的角度關(guān)系進行變化。
如圖22A和22B所示，第五健身設(shè)備414還包括與相應(yīng)的右擺桿428和左擺桿438相連接的右杠桿臂458和左杠桿臂460。杠桿臂從各擺桿由上樞軸向上延伸以給健身設(shè)備的使用者提供把手。如前所述參考其它實施例，杠桿臂形成了擺桿的剛性機械延件，并且在運動中圍繞上樞軸旋轉(zhuǎn)。在操作中，健身設(shè)備的使用者用他的左手和右手各抓握住其中一個杠桿臂，并且與腳連桿的向后和向前運動相協(xié)調(diào)地來拉或推杠桿臂。當(dāng)杠桿臂在腳連桿上施加力時，來自杠桿臂的力也可起作用，以改變步幅軌跡。
如上所述，健身設(shè)備414包括可變步幅連桿434、444以提供第五實施例的不同步幅特征。如圖22A和22B所示，可變步幅連桿434、444的第一端部分在第一步幅樞軸462、464處與滾柱導(dǎo)向連桿430、440樞軸式地相連接，并且可變步幅連桿的第二端部分在第二步幅樞軸466、468處與腳連桿432、442樞軸式地相連接?？勺儾椒B桿幫助在滾柱導(dǎo)向連桿下支撐腳連桿，以使腳連桿在使用中能關(guān)于滾柱導(dǎo)向連桿來回地擺動。如圖22A-22B所示，滾柱導(dǎo)向連桿430、440的向前部分在導(dǎo)向樞軸470、472處與曲柄臂436、446樞軸式地相連接，并且滾柱導(dǎo)向連桿的向后部分由右導(dǎo)向滾柱474和左導(dǎo)向滾柱476支撐。更具體地，導(dǎo)向滾柱與滾柱導(dǎo)向連桿的后部分旋轉(zhuǎn)地相連接，并且適于沿著與機架420的基座部分422相連接的導(dǎo)軌478、480來回地滾動。盡管圖22A和22B中顯示的右導(dǎo)軌和左導(dǎo)軌是平的(即水平的)，然而導(dǎo)軌也可是向上傾斜的或向下傾斜的，并且可以為具有固定或變化半徑的弧形形狀。
如圖22A和22B所示，曲柄臂436、446在曲柄軸線482處與前支柱424樞軸式地相連接。如上所述參考其它實施例，右曲柄臂和左曲柄臂在曲柄軸線處旋轉(zhuǎn)地相連接以便沿著圓形軌跡行進。右曲柄臂和左曲柄臂也可構(gòu)造成行進而相互之間形成180度的相位差。雖然本文所述的多個設(shè)備顯示了曲柄臂，可以理解，也可以采用提供封閉的彎曲軌跡的其它組件或其類似物。
為了操作如圖22A和22B所示的健身設(shè)備，使用者將他的腳放置成可與腳連桿432、442上的右腳接合部分454和左腳接合部分456操作式接觸。然后使用者通過向前朝前支柱424跨步來進行運動。通過使用者傳遞至腳接合部分的力導(dǎo)致腳連桿來回地運動，這又導(dǎo)致擺桿428、438圍繞上樞軸448來回地樞軸轉(zhuǎn)動。同時，曲柄臂436、446圍繞曲柄軸線482旋轉(zhuǎn)。曲柄臂的旋轉(zhuǎn)連同腳連桿的運動一起導(dǎo)致滾柱導(dǎo)向連桿430、440的后部分沿導(dǎo)軌前后滾動。由于腳連桿通過可變步幅連桿434、444由滾柱導(dǎo)向連桿樞軸式地支撐，因此，腳連桿運動的軌跡是可變的，并且當(dāng)曲柄臂旋轉(zhuǎn)時可受到使用者步幅長度和力量的影響。同樣，腳連桿運動的軌跡并不單獨地由擺桿、曲柄臂、滾柱導(dǎo)向連桿和機架的幾何約束來規(guī)定。因此，使用者可基于使用者的步幅長度，在使用健身設(shè)備時動態(tài)地調(diào)整腳接合部分的行進軌跡。通常，腳連桿上向前的力的大小影響向前步幅的不同大小，并且腳連桿上向后的力的大小影響向后步幅的不同大小。
圖22A和22B的比較顯示了對于給定的曲柄臂位置，可變步幅連桿434、444的運動可如何影響腳接合部分454、456的位置，這又提供了不同的步幅軌跡。圖22A和22B中顯示了處于大致相同位置的曲柄臂436、446。更具體地，左曲柄臂446向前定位，正好位于9點鐘的位置之上，并且右曲柄臂436向后定位，正好位于3點鐘的位置之下。如圖22A所示，左腳連桿442處于右腳連桿432的位置之前，并且可變步幅連桿434、444大致垂直定位。
如圖22B所示，左腳連桿442向比圖22A所述更向前的位置運動，并且右腳連桿432向比圖22A所述更向后的位置運動。圖22A和22B之間腳連桿位置的改變通過相對于滾柱導(dǎo)向連桿430、440和腳連桿432、442旋轉(zhuǎn)可變步幅連桿434、444而實現(xiàn)。例如，左腳連桿442向前方向的運動相對于左滾柱導(dǎo)向連桿440圍繞第一步幅樞軸464(從健身設(shè)備的左側(cè)看去)在順時針方向?qū)⒆罂勺儾椒B桿444從圖22A旋轉(zhuǎn)到圖22B。同時，左擺桿438和左杠桿臂460圍繞上樞軸448順時針(從健身設(shè)備的左側(cè)看去)旋轉(zhuǎn)。左腳接合部分456在圖22A和圖22B的裝置間向前并輕微向上運動。同樣，當(dāng)左腳連桿442相對于左滾柱導(dǎo)向連桿440向前擺動時，左步幅連桿也樞軸式轉(zhuǎn)動以使左腳連桿上升。另外，左腳連桿442在向前擺動時關(guān)節(jié)式連接，以使左腳連桿(與使用者的腳跟相關(guān)聯(lián))的后面向上運動比與使用者腳趾區(qū)域相連的左腳連桿(腳接合部分的前面)的部分相對更大的距離。
如圖22A和22B進一步顯示，右腳連桿432向后方向的運動相對于右導(dǎo)向連桿430在逆時針方向(從健身設(shè)備的左側(cè)看去)將右可變步幅連桿434從圖22A旋轉(zhuǎn)到圖22B。另外，右擺桿428和右杠桿臂458圍繞上樞軸448逆時針(從健身設(shè)備的左側(cè)看去)旋轉(zhuǎn)。右腳接合部分454也向后并輕微向上運動，以使使用者的腳定位成使得使用者的腳跟相對于使用者的腳趾稍微地抬起。在圖22A中，右腳接合部分454幾乎是平的，腳跟(較高)和腳趾(較低)之間只有輕微的差異。同樣，從圖22A中的位置，使用者的腳跟會相對于腳趾上升到圖22B所示的位置?？梢岳斫猓淖兛勺儾椒B桿的長度和連接點可以影響腳接合部分如何運動以改變步幅長度，這又改變了使用者的腳如何沿給定的部分運動。
如上所述參考其它的實施例，如圖22A和22B所示的健身設(shè)備414的使用者可基于使用者的自然步幅長度、步幅力量和步幅速率，在使用健身設(shè)備的同時動態(tài)地調(diào)節(jié)腳接合部分的行進軌跡，這可導(dǎo)致大量的和多變類型的步行軌跡，以用于特定的使用者。更具體地說，健身設(shè)備的使用者在更劇烈的健身過程中可通過對腳接合部分454、456施加另外的力來加長他的步幅，因為腳連桿432、442通過可變步幅連桿434、444與滾柱導(dǎo)向連桿430、440藕聯(lián)，即，腳連桿并不以固定的關(guān)系與滾柱導(dǎo)向連桿樞軸式地相連接。同樣，施加給腳接合部分的力從腳連桿傳遞至可變步幅連桿，這可允許腳連桿相對于滾柱導(dǎo)向連桿運動。
如圖22C和22D所示，健身設(shè)備414的第五實施例也可包括與被加偏壓的可變步幅連桿434、444可操作地相連接的彈簧組件484，以將可變步幅連桿相對于腳連桿432、442保持在零的位置。圖22D顯示了與左可變步幅連桿444相連接的彈簧組件484的詳細(xì)視圖。如所述，彈簧組件包括連接在從滾柱導(dǎo)向連桿440向下延伸的第一彈簧支架488和與可變步幅連桿444相連接的支柱490之間的第一彈簧486。第二彈簧492在從滾柱導(dǎo)向連桿440向下延伸的第二彈簧支架494和與可變步幅連桿相連接的支柱490之間相連接。彈簧組件趨向于限制腳連桿相對于滾柱導(dǎo)向連桿的向后-向前位移，而同時緩沖腳連桿運動的方向反轉(zhuǎn)前可能發(fā)生的任何沖擊。各彈簧組件可采用向后和向前壓縮彈簧，其被配置用來抵制向后和向前的運動。各彈簧組件內(nèi)的兩個彈簧也可構(gòu)造成在健身設(shè)備運作中充分壓縮和/或伸展，以使在使用自然長步幅時不會過度限制所允許的使用者最大的步幅長度。
健身設(shè)備414′的第六實施例顯示在圖23A和23B中。第六實施例414′與圖22A和22B所述的的第五實施例414相似。同樣，第六實施例414′包括與機架420′可操作地相連接的右連桿組件416′和左連桿組件418′。右連桿組件416′包括右擺桿428′、右滾柱導(dǎo)向連桿430′、右腳連桿432′以及與右曲柄臂436′和機架可操作地相連接的右可變步幅連桿434′，以提供可變步幅軌跡。另外，左連桿組件418′包括左擺桿438′、左滾柱導(dǎo)向連桿440′、左腳連桿442′以及與左曲柄臂446′和機架可操作地相連接的左可變步幅連桿444′。與第五實施例相似，右腳接合部分454′和左腳接合部分456′在腳連桿432′、343′的向后部分被支撐。然而，在第六實施例414′中，可變步幅連桿434’、444’與左連桿組件和右連桿組件的構(gòu)件相連接，該構(gòu)件與第三實施例414的不同。更具體地，可變步幅連桿434’、444’在滾柱導(dǎo)向連桿430′、440′和曲柄臂436′、446′之間樞軸式地相連接。另外，滾柱導(dǎo)向連桿430′、440′的向前端部分與腳連桿432′、442′樞軸式地相連接。
如圖23A和23B所示，擺桿428′、438′的上部分在上樞軸448′與橫向部件426′樞軸式地相連接。擺桿的下部分在下樞軸450′、452′與腳連桿432′、442′的前部分樞軸式地相連接。如上所述參考第五實施例，第六實施例414′也包括與相應(yīng)的右擺桿428′和左擺桿438′相連接的右杠桿臂458′和左杠桿臂460′。如圖23A和23B所示，腳連桿432′、442′在中樞軸496、498與滾柱導(dǎo)向連桿430′、440′樞軸式地相連接。如上所述，第六健身設(shè)備也包括可變步幅連桿434’、444’以提供第六實施例的可變步幅特征。如圖23A和23B所示，可變步幅連桿434’、444’的第一端部分在第一步幅樞軸462′、464′與曲柄臂436′、446′樞軸式地相連接，并且可變步幅連桿的第二端部分在第二步幅樞軸466′、468′與滾柱導(dǎo)向連桿430′、440′的前端部分樞軸式地相連接?？勺儾椒B桿從曲柄臂樞軸式地支撐滾柱導(dǎo)向連桿的前端部分，以使?jié)L柱導(dǎo)向連桿在使用中相對于曲柄臂來回擺動。如上所述參考第五實施例，滾柱導(dǎo)向連桿430′、440′的向后部分由右導(dǎo)向滾柱474′和左導(dǎo)向滾柱476′支撐。同樣，導(dǎo)向滾柱與滾柱導(dǎo)向連桿的后部分旋轉(zhuǎn)地相連接，并且適于沿與機架420′的基座部分422′相連接的導(dǎo)軌478′、480′來回滾動。
如圖23A和23B所示，曲柄臂436′、446′在曲柄軸線482′與前支柱424′樞軸式地相連接。如上關(guān)于其它實施例的描述，左曲柄臂和右曲柄臂在曲柄軸線旋轉(zhuǎn)地相連接以沿著圓形軌跡行進。右曲柄臂和左曲柄臂也可構(gòu)造成行進而相互之間形成180度的相位差。雖然本文所述的多個設(shè)備顯示了曲柄臂，但是 可以理解，也可以采用其它提供封閉的彎曲軌跡的組件或類似物。
為了操作如圖23A和23B所示的健身設(shè)備，使用者將他的腳放置成與腳連桿432′、442′上的右腳接合部分454′和左腳接合部分456′操作式接觸。然后使用者通過繼續(xù)向前地朝著前支柱424′踏步來進行健身。通過使用者傳遞至腳接合部分的力導(dǎo)致腳連桿來回地運動，這又導(dǎo)致擺桿428′、438′圍繞上樞軸448′來回地樞軸轉(zhuǎn)動。同時，曲柄臂436′、446′圍繞曲柄軸線482′旋轉(zhuǎn)。曲柄臂的轉(zhuǎn)動連同腳連桿的運動一起導(dǎo)致滾柱導(dǎo)向連桿430′、440′的后部分沿著導(dǎo)軌478′、480′來回滾動。由于腳連桿432′、442′由滾柱導(dǎo)向連桿430′、440′樞軸式地支撐，這又通過可變步幅連桿434′、444′由曲柄臂436′、446′樞軸式地支撐，因此，腳連桿運動的軌跡是可變的，并且當(dāng)曲柄臂旋轉(zhuǎn)時可受到使用者步幅長度的影響。同樣，腳連桿和滾柱導(dǎo)向連桿運動的軌跡并不單獨地由擺桿、曲柄臂、滾柱導(dǎo)向連桿和機架的幾何約束來規(guī)定。因此，使用者在使用健身設(shè)備時，可基于使用者的步幅長度動態(tài)地調(diào)整腳接合部分的行進軌跡。
圖23A和23B的比較顯示了可變步幅連桿434’、444’可以如何影響腳接合部分的位置和曲柄臂位置的輕微變化。左曲柄臂446′顯示在圖23A中的大約10點鐘的位置，并且左曲柄臂顯示在圖23B中的大約9點鐘的位置。如圖23A所示，左腳連桿442′處于右腳連桿432′前面的位置，并且可變步幅連桿434’、444’大體垂直定位。如圖23B所示，左腳連桿位于比如圖23A所述的更向前的位置，并且右腳連桿位于比如圖23B所述的更向后的位置。
圖23A和23B之間的腳連桿位置的變更主要通過相對于滾柱導(dǎo)向連桿430′、440′旋轉(zhuǎn)可變步幅連桿434’、444’實現(xiàn)。例如，左腳連桿442′相對于左曲柄臂446′向前方向的運動相對于左曲柄臂圍繞第一步幅樞軸464′(從健身設(shè)備的左側(cè)看去)將左可變步幅連桿在順時針方向從圖23A旋轉(zhuǎn)到圖23B。另外，左擺桿438′和左杠桿臂460′圍繞上樞軸448′順時針(從健身設(shè)備的左側(cè)看去)旋轉(zhuǎn)。左腳接合部分456′也向前和向下運動，以使使用者的腳從使用者的腳跟相對于使用者的腳趾稍微抬起的方位運動到使用者的腳跟相對低于腳趾區(qū)域的位置。
如圖23A和23B進一步所示，右腳連桿432′向后方向的運動在逆時針方向(從健身設(shè)備的左側(cè)看去)圍繞第一步幅樞軸462′旋轉(zhuǎn)右可變步幅連桿434′。另外，右擺桿428′和右杠桿臂458′圍繞上樞軸448′逆時針旋轉(zhuǎn)。右腳接合部分454′也向后并輕微向上運動，以使使用者的腳從圖23A中相當(dāng)平的方位到圖23B所示的使用者的腳跟相對于使用者的腳趾抬起的方位關(guān)節(jié)連接?？梢岳斫猓淖兛勺儾椒B桿的長度和連接點也可以影響腳接合部分將如何運動以改變步幅長度，這又改變使用者的腳如何沿給定的步幅長度運動。
可以認(rèn)為以上描述和顯示的健身設(shè)備是″前輪驅(qū)動″的設(shè)備，其中曲柄臂位于健身設(shè)備的前面。相反，可以認(rèn)為參考圖24A-25的以下描述和討論的健身設(shè)備是″后輪驅(qū)動″的健身設(shè)備，其中曲柄臂位于健身設(shè)備的后面。
如圖24A和24B所示的健身設(shè)備500的第七實施例包括機架502的圖示描述，該機架502包括基座部分504。后支柱506和前支柱508從基座部分的相對端部分向上延伸。第七實施例500也包括與機架可操作地相連接的右連桿組件510和左連桿組件512。右連桿組件510包括右擺桿514、右腳連桿516以及與右曲柄臂520和機架可操作地相連接的右可變步幅連桿518以提供可變步幅軌跡，另外，左連桿組件包括左擺桿520、左腳連桿522以及與左曲柄臂526和機架可操作地相連接的左可變步幅連桿524?？勺儾椒B桿518、524與左連桿組件和右連桿組件的構(gòu)件相連接，該構(gòu)件與上述的實施例中的構(gòu)件不同。更具體地，可變步幅連桿在腳連桿和曲柄臂之間樞軸式地相連接。
如圖24A和24B所示，擺桿514、521的上部分在上樞軸528與前支柱508樞軸式地相連接。擺桿的下部分在下樞軸530、532與腳連桿516、522的向前部分樞軸式地相連接。與上述的實施例相似，圖24A和24B所示的第七實施例500也包括與相應(yīng)的右擺桿514和左擺桿521相連接的右杠桿臂534和左杠桿臂536。如上所述，可變步幅連桿與腳連桿和曲柄臂樞軸式地相連接。更具體地，可變步幅連桿518、524的第一端部分在第一步幅樞軸538、540與曲柄臂520、526樞軸式地相連接，并且可變步幅連桿的第二端部分在第二步幅樞軸542、544與腳連桿516、522的后端部分樞軸式地相連接。曲柄臂520、526在曲柄軸線548與后支柱506樞軸式地相連接。如上關(guān)于其它實施例的描述，左曲柄臂和右曲柄臂在曲柄軸線旋轉(zhuǎn)地相連接以沿著圓形軌跡反復(fù)行進，并且也可以構(gòu)架成行進而相互之間形成180度的相位差。
如圖24A和24B所示，右腳連桿516支撐右腳接合部分548，并且左腳連桿522支撐左腳接合部分550。如上關(guān)于其它實施例的描述，腳接合部分可包括用于支撐使用者的腳的矩形腳墊。腳接合部分也可與腳連桿的頂部直接地相連接或可被樞軸式地支撐，以使在使用過程中，腳接合部分與腳連桿關(guān)節(jié)式連接，或者與腳連桿的角度關(guān)系進行變化。
為了操作如圖24A和24B的所示健身設(shè)備，使用者將他的腳放置成與腳連桿516、522上的右腳接合部分548和左腳接合部分550操作式接觸。然后使用者通過向前地朝著前支柱508踏步來進行健身。通過使用者傳遞至腳接合部分的力導(dǎo)致腳連桿來回地運動，這又導(dǎo)致擺桿514、521圍繞上樞軸528來回地樞軸轉(zhuǎn)動。同時，曲柄臂520、526圍繞曲柄軸線546旋轉(zhuǎn)。由于腳連桿516、522的后端部分通過可變步幅連桿518、524由曲柄臂520、526樞軸式地支撐，因此，腳連桿運動的軌跡是可變的，并且可受到使用者步幅的影響。同樣，腳連桿運動的軌跡并不單獨地由擺桿、曲柄臂和機架的幾何約束來規(guī)定。因此，使用者可基于使用者的步幅長度，在使用健身設(shè)備的同時動態(tài)地調(diào)整腳接合部分的行進軌跡。
圖24A和24B的比較顯示了可變步幅連桿518、524可以如何影響腳連桿516、522的位置和曲柄臂520、526的位置變化，這又提供了當(dāng)曲柄臂旋轉(zhuǎn)時的可變步幅軌跡。左曲柄臂526顯示在圖24A中的大約1點鐘的位置，并且可變步幅連桿大體垂直定位。左曲柄臂顯示在圖24B中的大約3點鐘的位置。另外，如圖24B所示，左腳連桿522運動到比如圖24A所述的更向前的位置，并且右腳連桿516運動到比如圖24A所述的更向后的位置。
圖24A和24B之間腳連桿位置的改變部分由曲柄臂518 526的旋轉(zhuǎn)的結(jié)果實現(xiàn)，并且部分由可變步幅連桿518、524相對于曲柄臂的旋轉(zhuǎn)的結(jié)果實現(xiàn)。例如，左腳連桿522相對于左曲柄臂526的向前方向的運動圍繞第一步幅樞軸540在逆時針方向(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)將左可變步幅連桿524從圖24A旋轉(zhuǎn)到圖24B。另外，左擺桿521和左杠桿臂536圍繞上樞軸528逆時針(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)旋轉(zhuǎn)。左腳接合部分550也向前并輕微向下運動，以使使用者的腳定位成與機架502的基座部分504幾乎平行。
如圖24A和24B進一步顯示的，右腳連桿516相對于右曲柄臂520的向后方向的運動圍繞第一步幅樞軸538在順時針方向(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)將右可變步幅連桿518從圖24A旋轉(zhuǎn)到圖24B。另外，右擺桿510和右杠桿臂534圍繞上樞軸528順時針(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)旋轉(zhuǎn)。右腳接合部分548也向后并輕微向上運動，以使使用者的腳定位成與機架的基座部分幾乎平行。可以理解，改變可變步幅連桿的長度和連接點也可影響腳接合部分如何運動以改變步幅長度，這又改變了使用者的腳如何沿給定的步幅長度運動。
如圖25所示的健身設(shè)備500′的第八實施例，基本上類似于圖23A和23B所述的第六實施例414′與圖24A和24B所述的第七實施例500的結(jié)合。同樣，第八實施例包括帶有基座部分504′的機架502′，其后支柱506′和前支柱508′由此向上延伸。第八實施例500′也包括與機架502′可操作地相連接的右連桿組件510′和左連桿組件512′。右連桿組件包括右擺桿514′、右腳連桿516′、右滾柱導(dǎo)向連桿552以及與右曲柄臂520′和機架可操作地相連接的右可變步幅連桿518′，以提供可變步幅軌跡。另外，左連桿組件包括左擺桿521′、左腳連桿522′、左滾柱導(dǎo)向連桿554以及與左曲柄臂526′和機架可操作地相連接的左可變步幅連桿524′?？勺儾椒B桿518′、524′與左連桿組件和右連桿組件的構(gòu)件相連接，該構(gòu)件與上述實施例的構(gòu)件不同。更具體地，可變步幅連桿與腳連桿516′、522′，滾柱導(dǎo)向連桿552、554和曲柄臂520′、526′樞軸式地相連接。
與第七實施例相似，第八實施例的擺桿514′、521′的上部分在上樞軸528′與前支柱508′樞軸式地相連接。擺桿的下部分在下樞軸530′、532 ′與腳連桿516′、522′的向前部分樞軸式地相連接。與上述的第六和第七實施例相似，如圖25所示的第八實施例也包括與相應(yīng)的擺桿相連接的杠桿臂534′、536′。如圖25所示的腳連桿也支撐腳接合部分548′、550′。
如上所述，可變步幅連桿與腳連桿、曲柄臂和滾柱導(dǎo)向連桿相連接。更具體地，如圖25所示，可變步幅連桿518′、524′的中間部分在第一步幅樞軸538′、540′與曲柄臂樞軸式地相連接。曲柄臂在曲柄軸線546′與后支柱506′樞軸式地相連接。如以上關(guān)于其它實施例的描述，左曲柄臂和右曲柄臂在曲柄軸線旋轉(zhuǎn)地相連接以沿著圓形軌跡反復(fù)運行，并且也可構(gòu)造成行進而相互之間形成180度的相位差。同樣參考圖25，可變步幅連桿的第二端部分在第二步幅樞軸542′、544′與腳連桿516′、522′的后端部分樞軸式地相連接?？勺儾椒B桿在第三步幅樞軸556、558與滾柱導(dǎo)向連桿552、544的后端部分也樞軸式地相連接。
如圖25所示，滾柱導(dǎo)向連桿的前端部分由右導(dǎo)向滾柱560和左導(dǎo)向滾柱562支撐。更具體地，導(dǎo)向滾柱560、562與滾柱導(dǎo)向連桿的向前部分旋轉(zhuǎn)地相連接，并且當(dāng)健身設(shè)備在使用中時適用于沿與機架502′的基座部分504′相連接的右導(dǎo)軌564和左導(dǎo)軌566來回滾動。各導(dǎo)向滾柱也與彈簧組件568可操作地相連接。圖25A顯示了與右導(dǎo)向滾柱560可操作地相連接的彈簧組件的詳細(xì)視圖。如所述，彈簧組件包括支撐中間桿572的彈簧基座570。
第一直線彈簧574在向前制動器576和與導(dǎo)向滾柱560相連接的向前壓縮構(gòu)件578之間在中間桿572上受支撐。第二直線彈簧582在向后制動器582和與導(dǎo)向滾柱560相連接的向后壓縮構(gòu)件584之間在中間桿572上受支撐。當(dāng)滾柱導(dǎo)向連桿前后運動時，導(dǎo)向滾柱沿導(dǎo)軌向前和向后滾動。同樣，但導(dǎo)向滾柱向前運動，向前壓縮構(gòu)件起壓縮第一直線彈簧的作用，并且當(dāng)導(dǎo)向滾柱向后運動時，向后壓縮構(gòu)件起壓縮第二直線彈簧的作用。相似于參考圖22C和22D所示的第五實施例的上述的彈簧組件，圖25的彈簧組件568傾向于為相對于曲柄臂的腳連桿向后-向前移位提供阻力。
為了操作如圖25的所示健身設(shè)備，使用者將他的腳放置成與腳連桿516′、522′上的腳接合部分548′、550′操作式接觸。然后使用者通過向前地朝著前支柱508′踏步來進行健身。通過使用者傳遞至腳接合部分的力導(dǎo)致腳連桿來回地運動，這又導(dǎo)致擺桿514′、521′圍繞上樞軸528′來回地樞軸轉(zhuǎn)動。同時，曲柄臂520′、526′圍繞曲柄軸線546′旋轉(zhuǎn)。當(dāng)曲柄臂旋轉(zhuǎn)時，滾柱導(dǎo)向連桿552、554來回運動，導(dǎo)致導(dǎo)向滾柱560、562沿導(dǎo)軌564、566向后和向前滾動。導(dǎo)向滾柱的運動也導(dǎo)致上述的第一直線彈簧574和第二直線彈簧582的壓縮。由于腳連桿的前端部分通過可變步幅連桿由曲柄臂樞軸式地支撐，因此，腳連桿運動的軌跡是可變的，并且當(dāng)曲柄臂旋轉(zhuǎn)時可受到使用者步幅長度的影響。同樣，腳連桿運動的軌跡并不單獨地由擺桿、曲柄臂和機架的幾何約束來規(guī)定。因此，使用者在使用健身設(shè)備時，可基于使用者的步幅長度動態(tài)地調(diào)整腳接合部分的行進軌跡。
健身設(shè)備586的第九實施例顯示在26A-26B中。第九實施例包括帶有基座部分590的機架588，其后支柱592和前支柱594由此向上延伸。第九實施例586也包括與機架588可操作地相連接的右連桿組件596和左連桿組件598。右連桿組件包括右擺桿600、右腳連桿602以及與右曲柄臂606和機架可操作地相連接的右滾柱導(dǎo)向連桿604以提供可變步幅軌跡。另外，左連桿組件包括左擺桿608、左腳連桿610以及與左曲柄臂614和機架可操作地相連接的的左滾柱導(dǎo)向連桿612。
如圖26A和26B所示，擺桿600、608的上部分在上樞軸616與前支柱594樞軸式地相連接。擺桿600、608的下部分在下樞軸618、620與滾柱導(dǎo)向連桿604、612的向前部分樞軸式地相連接。如下所談?wù)摰?，圖26A和26B所示的第九實施例也包括與相應(yīng)的擺桿相連接的杠桿臂，這些擺桿類似于參考其它實施例所述的的那些擺桿。滾柱導(dǎo)向連桿604、612的后端部分在導(dǎo)向樞軸622、624與曲柄臂606、614樞軸式地相連接。曲柄臂在曲柄軸線626與后支柱592樞軸式地相連接。如上所述參考其它實施例，左曲柄臂和右曲柄臂在曲柄軸線旋轉(zhuǎn)地相連接以沿圓形軌跡反復(fù)行進，并且也可構(gòu)架成行進而相互之間形成180度的相位差。
如圖26A和26B所示，腳連桿602、610各包括面朝下的弧形向前凸輪面628和面朝下的弧形向后凸輪面630。各向前凸輪面628適用于滾動接合與各滾柱導(dǎo)向連桿604、612旋轉(zhuǎn)地相連接的前凸輪滾柱632，并且各向后凸輪面630適用于滾動接合與各滾柱導(dǎo)向連桿旋轉(zhuǎn)地相連接的后凸輪滾柱634。同樣，腳連桿602、610可以在向前和向后的方向相對于滾柱導(dǎo)向連桿604、612滾動，給使用者提供在使用健身設(shè)備時改變步幅的能力。如圖26A和26B所示，右腳連桿支撐右腳接合部分636，并且左腳連桿支撐左腳接合部分638。如上關(guān)于其它實施例的描述，腳接合部分可包括用于支撐使用者的腳的矩形腳墊。腳接合部分也可與腳連桿的頂部直接地相連接或可被樞軸式地支撐，以使在使用過程中，腳接合部分與腳連桿關(guān)節(jié)式連接，或者與腳連桿的角度關(guān)系進行變化。
如下更具體描述的，當(dāng)腳連桿602、610相對于滾柱導(dǎo)向連桿604、612運動時，腳連桿上的凸輪面628、630的形狀影響腳接合部分636、638的方位和使用者的腳與此的接合。例如，當(dāng)任一腳連桿相對于滾柱導(dǎo)向連桿向前運動時，向前凸輪面上的前凸輪滾柱的接合將導(dǎo)致腳連桿的向前部分向上運動。同樣，置于腳接合部分之上的使用者的腳定位成使得使用者的腳趾相對于使用者的腳跟抬起?；蛘撸?dāng)任一腳連桿相對于滾柱導(dǎo)向連桿向后運動時，向后凸輪面上的后凸輪滾柱的接合將導(dǎo)致腳連桿的向后部分向上運動。同樣，置于腳接合部分之上的使用者的腳成使得使用者的腳跟相對于使用者的腳趾抬高。同樣，向前凸輪面和向后凸輪面的形狀可以影響使用者腳踝對于給定的步幅長度將移動多少。
為了操作如圖26A和26B的所示健身設(shè)備586，使用者將他的腳放置成與右腳接合部分636和左腳接合部分638操作式接觸。然后使用者通過向前地朝著前支柱594踏步來進行健身。通過使用者傳遞至腳接合部分636、638的力導(dǎo)致腳連桿602、610來回地運動，這又導(dǎo)致滾柱導(dǎo)向連桿64、612來回地運動。從而，擺桿600、608圍繞上樞軸616來回樞軸轉(zhuǎn)動。同時，曲柄臂606、614圍繞曲柄軸線626旋轉(zhuǎn)。由于腳連桿通過凸輪滾柱由滾柱導(dǎo)向連桿支撐并且可以相對于滾柱導(dǎo)向連桿運動，因此，腳連桿運動的軌跡是可變的，并且當(dāng)曲柄臂旋轉(zhuǎn)時可受到使用者步幅長度的影響。同樣，腳連桿運動的軌跡并不單獨地由擺桿、曲柄臂、滾柱導(dǎo)向連桿和機架的幾何約束來規(guī)定。因此，使用者可基于使用者的步幅，在使用健身設(shè)備的同時動態(tài)地調(diào)整腳接合部分的行進軌跡。
圖26A和26B的比較顯示了當(dāng)曲柄臂606、614旋轉(zhuǎn)時腳接合部分636、638可以如何被改變以提供可變步幅軌跡的例子。左曲柄臂614顯示在圖26A中大約5點鐘的位置，并且左腳連桿610位于右腳連桿602輕微向前的位置。左曲柄臂顯示在圖26B中大約2點鐘的位置，左腳連桿的位置比右腳連桿大大向前。圖26A和26B之間腳連桿位置的改變部分由曲柄臂旋轉(zhuǎn)的結(jié)果實現(xiàn)，并且部分由腳連桿相對于滾柱導(dǎo)向連桿運動的結(jié)果實現(xiàn)。如圖26A所示，兩腳連桿602、610大體處于相應(yīng)的滾柱導(dǎo)向連桿604、612的中間。然而，在圖26B中，左腳連桿610相對于左滾柱導(dǎo)向連桿612向前移動，并且右腳連桿602相對于右滾柱導(dǎo)向連桿604向后移動。
除了使用者的步幅，重力也可以影響腳連桿相對于導(dǎo)向連桿的位置。例如，參考圖26A，當(dāng)左曲柄臂614處于較低位置時，左導(dǎo)向連桿612在左下樞軸620和左導(dǎo)向樞軸624之間被設(shè)置為下傾。有了這樣的下傾，當(dāng)凸輪滾柱和曲柄臂朝下方位運動時，左腳連桿易于向后滾動。在這種方式中向后滾動將導(dǎo)致腳接合部分關(guān)節(jié)式連接以使腳跟相對于腳趾抬高。相反，當(dāng)曲柄臂朝如圖26A所示的右曲柄臂606的位置向上運動時，腳連桿602易于向前滾動，雖然以如圖26A所示的構(gòu)架會更緩和?？梢岳斫?，在給定方位的腳連桿的向上傾斜或向下傾斜可以通過加長/縮短后支柱、曲柄臂、前支柱和/或擺桿進行調(diào)整。
如圖26C-26E所示健身設(shè)備586的第九實施例也可包括與腳連桿602 610和上樞軸616相連接的右臂連桿640和左臂連桿642。如圖26C所示右臂連桿包括在上樞軸616與前支柱594樞軸式地相連接的右杠桿臂644。右杠桿臂644通過右延伸連桿646與右腳連桿602藕聯(lián)。更具體地，右延伸連桿646的后端部分與右腳連桿的前端部分樞軸式地相連接并且右延伸連桿的前端部分與右杠桿臂644的下端部分樞軸式地相連接。與右臂連桿相似，左臂連桿包括在上樞軸616與前支柱594樞軸式地相連接的左杠桿臂648。左杠桿臂648通過左延伸連桿650與左腳連桿610藕聯(lián)。更具體地，左延伸連桿650的后端部分與左腳連桿的前端部分樞軸式地相連接并且左延伸連桿的前端部分與左杠桿臂648的下端部分樞軸式地相連接。同樣，臂連桿可與腳擺桿相連接以允許使用者通過拉和推杠桿臂影響腳連桿相對于滾柱導(dǎo)向連桿的運動?？梢岳斫?，如圖26C所示的臂連桿可以以多種方式與健身設(shè)備的第九實施例相連接并且包括多個連桿。例如，圖26D和26E顯示了與腳連桿602 610的前中間部分樞軸式地相連接的延伸連桿646 650的后端部分。在其它構(gòu)架中臂連桿不包括延伸連桿并且同樣地直接與腳連桿樞軸式地相連接。
如圖27A和27B所示的健身設(shè)備652的第十實施例 包括帶有基座部分656的機架654其前支柱658和后支柱660由此向上延伸。第十實施例也包括與以上參考第九實施例所述的那些類似的右腳連桿662和左腳連桿664。同樣，各腳連桿662 664包括面朝下的弧形向前凸輪面666和面朝下的弧形向后凸輪面668。如以下更具體討論的腳連桿上的凸輪面滾動地接合與機架旋轉(zhuǎn)地相連接的前曲柄臂和后曲柄臂以提供可變步幅軌跡。如以上參考第九實施例的描述，如圖7A和27B所示的腳連桿也支撐腳接合部分670、672。
如圖27A和27B所示，左曲柄臂674和右后曲柄臂676在后曲柄軸線678與機架654的后支柱660旋轉(zhuǎn)地相連接并且左前曲柄臂680和右前曲柄臂682在前曲柄軸線684與機架的前支柱658旋轉(zhuǎn)地相連接。如上所述參考其它實施例，曲柄臂也構(gòu)架成行進而相互之間形成180度的相位差。健身設(shè)備652也包括在各曲柄軸線678、684與鏈齒688相連接的鏈條686以協(xié)調(diào)前曲柄臂和后曲柄臂的旋轉(zhuǎn)。向前的凸輪滾柱690和向后的凸輪滾柱692與前曲柄臂和后曲柄臂旋轉(zhuǎn)地相連接。如圖27A和27B所示，腳連桿662、664上的凸輪面666 668在凸輪滾柱690、692上滾動地受支撐。同樣，腳連桿可以相對于曲柄臂在向前和向后的方向滾動以給使用者提供在使用健身設(shè)備時改變其步幅的能力。雖然鏈條和鏈齒裝置用于藕聯(lián)前曲柄臂和后曲柄臂。但是，可以理解，可通過其它裝置曲柄臂藕聯(lián)在一起如傳動帶和滑輪齒輪裝置直接干擾驅(qū)動器等等。
第十實施例652的腳連桿662、664相對于曲柄臂運動、凸輪面的形狀影響腳接合部分670、672的方位以及接合在此的使用者的腳。例如，當(dāng)任一腳連桿相對于曲柄臂向前運動時，在向前凸輪面上的向前凸輪滾柱的接合將導(dǎo)致腳連桿的向前部分向上運動。同樣，放置在腳連桿的腳接合部分之上的使用者的腳將定位成使得使用者的腳趾相對于使用者的腳跟抬高?；蛘撸?dāng)任一腳連桿相對于曲柄臂向后運動時，在向后凸輪面上的向后凸輪滾柱的接合將導(dǎo)致腳連桿的向后部分向上運動。同樣，放置在腳接合部分之上的使用者的腳將定位成使得使用者的腳跟相對于使用者的腳趾抬高。同樣，向前凸輪面和向后凸輪面的形狀影響對于給定的步幅長度使用者的腳踝需要移動多少。
為了操作如圖27A和27B所示的健身設(shè)備652使用者將他的腳放置成與右腳接合部分670和左腳接合部分672操作式接觸。然后使用者通過向前地朝著前支柱658踏步來進行健身。通過使用者傳遞至腳接合部分的力導(dǎo)致腳連桿662、664來回地運動。同時，后曲柄臂674、676圍繞后曲柄軸線678旋轉(zhuǎn)并且前曲柄臂680、682圍繞前曲柄軸線684旋轉(zhuǎn)。由于腳連桿662、664由凸輪滾柱690、692在曲柄臂上的滾動支撐，因此，其腳連桿運動的軌跡是可變的，并且在曲柄臂旋轉(zhuǎn)時可受到使用者步幅長度的影響。同樣，腳連桿運動的軌跡并不單獨地由曲柄臂和機架的幾何約束來規(guī)定。因此，使用者可基于使用者的步幅，在使用健身設(shè)備的同時動態(tài)地調(diào)整腳接合部分的行進軌跡。
如圖27C所示，健身設(shè)備652的第十實施例也可包括與如上參考第九實施例所述的那些相似的右臂連桿694和左臂連桿696。如所述，右臂連桿和左臂連桿與腳連桿662、664和從機架的基座部分656向上延伸的臂支撐支柱700上的上樞軸698相連接。如圖27C所示，右臂連桿包括在上樞軸698上與臂支撐支柱700樞軸式地相連接的右杠桿臂702。右杠桿臂702通過右延伸連桿704與右腳連桿662藕聯(lián)。更具體地，右延伸連桿704的前端部分與右腳連桿的前端部分樞軸式地相連接，并且右延伸連桿的前端部分與右杠桿臂702的下端部分樞軸式地相連接。相似于右臂連桿，左臂連桿包括在上樞軸698上與臂支撐支柱700樞軸式地相連接的左杠桿臂706。左杠桿臂706通過左延伸連桿708與左腳連桿664藕聯(lián)。更具體地，左延伸連桿708的前端部分與左腳連桿的前端部分樞軸式地相連接，并且左延伸連桿的前端部分與左杠桿臂706的下端部分樞軸式地相連接。同樣，臂連桿可與腳連桿相連接以允許使用者通過拉和推杠桿臂影響腳連桿相對于曲柄臂的運動。
圖28A-28D顯示了健身設(shè)備710的第十一實施例。第十一實施例包括與機架716可操作式地相連接的右連桿組件712和左連桿組件714。機架716包括與基座部件722的相對端部分相連接的前平臺718和滾柱平臺720。機架也包括從前平臺向上延伸的前支柱724。如下所討論，右連桿組件712包括滾動地支撐在右滾柱導(dǎo)向連桿728上的右腳連桿726以提供可變步幅軌跡。類似于右連桿組件，左連桿組件714包括滾動地支撐在左滾柱導(dǎo)向連桿732上的左腳連桿730。如上關(guān)于其它實施例的描述，腳連桿支撐右腳接合部分734和左腳接合部分736。
如圖28A和28B所示，前腳連桿滾柱738和后腳連桿滾柱740與右腳連桿726和左腳連桿730的底側(cè)旋轉(zhuǎn)式地相連接。腳連桿滾柱適用于接合滾柱導(dǎo)向連桿728、732以允許腳連桿726、730沿滾柱導(dǎo)向連桿的長度前后滾動。右腳連桿和左腳連桿也通過第一索輪組件742彼此可操作式地相連接。如下所討論，第一索輪組件可操作式地將右腳連桿和左腳連桿連接在一起，這樣，當(dāng)一個腳連桿向后運動時，其它腳連桿向前運動。
如圖28A所示，第一索輪組件742包括與右滾柱導(dǎo)向連桿728的向前部分旋轉(zhuǎn)式地相連接的右滑輪744，以及與左滾柱導(dǎo)向連桿732的向前部分旋轉(zhuǎn)式地相連接的左滑輪746。第一中央滑輪748與從前支柱724向后延伸的中央滑輪軸750旋轉(zhuǎn)地相連接。第一纜索752從右滑輪、左滑輪和第一中央滑輪穿過以使左腳連桿730與右腳連桿726相連接。更具體地，第一纜索752與左腳連桿730相連接并由此向前延伸以部分纏繞(route)左滑輪746。從左滑輪，第一纜索向上延伸并部分纏繞第一中央滑輪748。從第一中央滑輪，第一纜索向下延伸并部分纏繞右滑輪744。從右滑輪，第一纜索向后延伸并與右腳連桿726相連接。如上所述，腳連桿通過第一索輪組件彼此可操作地相連接以提供沿滾柱導(dǎo)向連桿的相對的腳連桿的運動。例如，當(dāng)左腳連桿沿左滾柱導(dǎo)向連桿向后運動，第一纜索752從左滑輪746被向后拉扯，導(dǎo)致左滑輪順時針(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)旋轉(zhuǎn)。同樣，第一中央滑輪748逆時針(從健身設(shè)備的后面看去)旋轉(zhuǎn)，這又導(dǎo)致右滑輪744逆時針(從健身設(shè)備的右側(cè)看去)旋轉(zhuǎn)。同樣，第一纜索沿右滾柱導(dǎo)向連桿728在向前的方向拉扯右腳連桿726。
如圖28A所示，第二索輪組件754以左滾柱導(dǎo)向連桿732可操作地連接右滾柱導(dǎo)向連桿728的前端部分以提供滾柱導(dǎo)向連桿的前端部分的反向的上下運動。第二索輪組件754包括與中央滑輪軸750旋轉(zhuǎn)連接的第二中央滑輪756。雖然第一中央滑輪748和第二中央滑輪756都由中央滑輪軸旋轉(zhuǎn)支撐，第一和第二中央滑輪相對于彼此獨立旋轉(zhuǎn)。第二纜索758與左滾柱導(dǎo)向連桿732的向前部分相連接并由此向上延伸以部分纏繞第二中央滑輪756。從第二中央滑輪，第二纜索向下延伸并與右滾柱導(dǎo)向連桿728的向前部分相連接。如圖28A所示，右滾柱導(dǎo)向連桿728和左滾柱導(dǎo)向連桿732的后端部分旋轉(zhuǎn)支撐在滾柱平臺720上。更具體地，右導(dǎo)向滾柱760和左導(dǎo)向滾柱762分別與右滾柱導(dǎo)向連桿和左滾柱導(dǎo)向連桿旋轉(zhuǎn)連接，并且適用于沿滾柱平臺來回滾動。第二索輪組件可操作地將右滾柱導(dǎo)向連桿和左滾柱導(dǎo)向連桿連接在一起，這樣當(dāng)一個滾柱導(dǎo)向連桿向下運動時，另一個滾柱導(dǎo)向連桿向上運動。例如，當(dāng)左滾柱導(dǎo)向連桿的向前部分向下運動時，第二纜索被向下拉扯，這又導(dǎo)致第二中央滑輪逆時針(從健身設(shè)備的后面看去)旋轉(zhuǎn)。從第二中央滑輪，第二纜索起將右滾柱導(dǎo)向連桿的向前部分向上拉扯的作用。當(dāng)滾柱導(dǎo)向連桿的向前部分在相反的方向上下運動時，導(dǎo)向滾柱沿滾柱平臺來回運動以在右滾柱導(dǎo)向連桿和左滾柱導(dǎo)向連桿以及第二中央滑輪之間幫助維持第二纜索大致的垂直對齊。
為了操作圖28A-28C所示的健身設(shè)備710，使用者將他的腳放置成與位于右腳連桿726和左腳連桿730的頂部表面上的右腳接合部分734和左腳接合部分736操作式接觸。然后使用者通過向前地朝著前支柱724踏步來進行健身。通過使用者連同第一索輪組件傳遞至腳接合部分的向前和向后的力導(dǎo)致腳連桿沿相對于彼此處于相對方向的滾柱導(dǎo)向連桿來回地運動。使用者也可用跨步運動來運動以傳遞腳連桿的腳接合部分上的垂直的力。通過使用者連同第二索輪組件傳遞到腳接合部分的向下的力導(dǎo)致滾柱導(dǎo)向連桿圍繞導(dǎo)向滾柱上下樞軸轉(zhuǎn)動，這又使腳連桿相對于彼此在相對的方向上下運動。由于第一和第二索輪組件彼此獨立運作，因此使用者可以沿滾柱導(dǎo)向連桿動態(tài)地調(diào)整腳接合部分的行進軌跡，同時動態(tài)地調(diào)整腳接合部分的上下運動。
圖28A和28C的比較顯示了腳連桿726、730和滾柱導(dǎo)向連桿728、732的運動可如何影響腳接合部分734、736和與此接合使用者的腳的位置。如圖28A所示，左滾柱導(dǎo)向連桿732的向前部分相對于右滾柱導(dǎo)向連桿728的向前部分處于向上的位置，并且左腳連桿730相對于右腳連桿726處于向前的位置。如圖28C所示，滾柱導(dǎo)向連桿的向前部分相對于彼此大致處于相同的高度，并且腳連桿關(guān)于滾柱導(dǎo)向連桿各處于相似的位置。圖28A和28C之間腳連桿位置的改變部分通過滾柱導(dǎo)向連桿圍繞導(dǎo)向滾柱760、762的旋轉(zhuǎn)的結(jié)果實現(xiàn)，并且部分通過腳連桿沿滾柱導(dǎo)向連桿的長度的運動的結(jié)果實現(xiàn)。更具體地，左腳連桿730在向后方向從圖28A到圖28C的運動在向前的方向推動右腳連桿726(通過第一索輪組件)，并且左腳連桿在向后方向從圖28A到圖28C的運動導(dǎo)致右腳連桿(通過第二索輪組件)在向上的方向運動。由于滾柱導(dǎo)向連桿從導(dǎo)向滾柱朝前支柱向上傾斜，使用者的腳將總是定位成使得使用者的腳趾比使用者的腳跟處于更高的高度?？梢岳斫?，健身設(shè)備的其它實施例可構(gòu)造成允許滾柱導(dǎo)向連桿的運動以從導(dǎo)向滾柱朝前支柱在向下的方向傾斜。
如圖28D所示，健身設(shè)備710的第十一實施例也可包括與上述參考第九實施例的那些相似的右臂連桿764和左臂連桿766。如所述，右臂連桿和左臂連桿與腳連桿726、730和前支柱724上的上樞軸768相連接。如圖28D所示，右臂連桿包括在上樞軸與前支柱樞軸式地相連接的右杠桿臂770。右杠桿臂770通過右延伸連桿772也與右腳連桿726藕聯(lián)。更具體地，右延伸連桿772的后端部分與右腳連桿的前端部分樞軸式地相連接，并且右延伸連桿的前端部分與右杠桿臂770的下端部分樞軸式地相連接。類似于右臂連桿，左臂連桿包括在上樞軸768與前支柱724樞軸式地相連接的左杠桿臂774。左杠桿臂通過左延伸連桿776也與左腳連桿730藕聯(lián)。更具體地，左延伸連桿776的后端部分與左腳連桿的前端部分樞軸式地相連接，并且左延伸連桿的前端部分與左杠桿臂774的下端部分樞軸式地相連接。同樣，臂連桿可與腳連桿相連接以允許使用者通過拉和推杠桿臂影響腳連桿相對于滾柱導(dǎo)向連桿的運動。
從對本發(fā)明的不同設(shè)置和實施例的上述描述中可以理解，已經(jīng)對可變步幅健身設(shè)備進行了描述，這種健身設(shè)備包括第一和第二連桿組件、第一和第二曲柄臂以及機架。健身設(shè)備可以不同的方式來形成并以不同的方式來操作，這取決于連桿組件如何構(gòu)成以及與機架如何藕聯(lián)?？梢岳斫猓B同本發(fā)明的各設(shè)置和實施例一起描述的特征可以一定程度地互換，因此超出那些具體描述的多種變化是可能的。例如，在本文中所述的任何實施例中，曲柄臂可與電動機、飛輪、電磁阻力設(shè)備、性能反饋電子器件和其它特征或它們的組合操作式地相連接。
盡管在上文中以一定程度的特定性來描述了本發(fā)明的不同代表性實施例，然而在不脫離本說明書和權(quán)利要求所闡述的發(fā)明主題的精神或范圍的前提下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所公開的實施例進行大量的變動。所有的方向基準(zhǔn)(例如上、下、向上、向下、左、右、向左、向右、頂部、底部、之上、之下、垂直的、水平的、順時針和逆時針)僅用于識別目的以幫助讀者理解本發(fā)明的實施例，并非具有限制意義，尤其并非限于本發(fā)明的位置、方位或應(yīng)用，除非在所附權(quán)利要求中具體地闡述。連接引用(例如相連、藕聯(lián)、連接等等)應(yīng)被廣義地解釋，并且可包括部件連接與部件間相對運動之間的過渡部分。同樣，連接引用不必指兩個部件是直接相連的并且彼此成固定的關(guān)系。
在一些情況下，參考″端″介紹的構(gòu)件具有特定的特征和/或與另一部件相連接。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到，本發(fā)明并不限于在超出其與其它部件的連接點就立即終止的構(gòu)件。因此，用語″端″應(yīng)當(dāng)廣義地解釋，即包括與特定件、連桿、構(gòu)件、零件、部件等的終點相鄰、在后面、在前面或以其它方式與之接近的區(qū)域。在本文中直接地或間接地闡述的方法中，不同的步驟和操作以一種可行的操作順序來描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以重新設(shè)置、替換或取消這些步驟和操作。在以上描述中包含的以及在附圖中顯示的所有內(nèi)容應(yīng)僅視為說明性的，并不具有限制性。在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神的前提下，可以改變細(xì)節(jié)或結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種健身設(shè)備，包括機架；與所述機架樞軸式地相連接的至少一個擺桿；與所述機架樞軸式地相連接并且構(gòu)造成圍繞曲柄軸線旋轉(zhuǎn)的至少一個曲柄臂；與所述至少一個擺桿樞軸式地相連接的至少一個腳連桿；與所述至少一個曲柄臂樞軸式地相連接并與所述機架可操作地相連接的至少一個導(dǎo)向連桿；和與所述至少一個腳連桿和所述至少一個導(dǎo)向連桿樞軸式地相連接以允許在所述至少一個腳連桿和所述至少一個曲柄臂之間的相對運動的至少一個可變步幅連桿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的健身設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述至少一個曲柄臂圍繞曲柄軸線旋轉(zhuǎn)時，所述至少一個可變步幅連桿提供了改變所述至少一個腳連桿的行進軌跡的能力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述機架樞軸式地相連接的第二擺桿；與所述機架樞軸式地相連接并構(gòu)造成圍繞所述曲柄軸線旋轉(zhuǎn)的第二曲柄臂；與所述第二擺桿樞軸式地相連接的第二腳連桿；與所述第二曲柄臂樞軸式地相連接并與所述機架可操作地相連接的第二導(dǎo)向連桿；和與所述第二腳連桿和所述第二導(dǎo)向連桿樞軸式地相連接的第二可變步幅連桿以允許在所述第二腳連桿和所述第二曲臂之間的相對運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述機架包括至少一個導(dǎo)軌，并且，所述至少一個導(dǎo)向連桿包括適用于接合所述至少一個導(dǎo)軌的至少一個導(dǎo)向滾柱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述至少一個導(dǎo)軌是平的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述至少一個導(dǎo)向連桿和所述至少一個可變步幅連桿可操作地相連接的至少一個彈簧組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述彈簧組件包括第一彈簧和第二彈簧。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述至少一個擺桿相連接的至少一個杠桿臂。
9.一種健身設(shè)備，包括機架；與所述機架樞軸式地藕聯(lián)的第一部件和第二部件；與所述機架相互地藕聯(lián)的第一臂；與所述機架相互地藕聯(lián)的第二臂；與所述第一臂樞軸式地藕聯(lián)并由所述機架移動支撐的第三部件；與所述第二臂樞軸式地藕聯(lián)并由所述機架移動支撐的第四部件；與所述第一部件樞軸式地藕聯(lián)的第五部件；與所述第二部件樞軸式地藕聯(lián)的第六部件；與所述第三部件和所述第五部件樞軸式地藕聯(lián)的第七部件；和與所述第四部件和所述第六部件樞軸式地藕聯(lián)的第八部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的健身設(shè)備，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與所述機架樞軸式地相連接并且構(gòu)造成圍繞曲柄軸線旋轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述第七部件包括第一可變步幅連桿，以及所述第八部件包括第二可變步幅連桿。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述第三部件包括第一導(dǎo)向連桿，且所述第四部件包括第二導(dǎo)向連桿。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述機架包括第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌，其中所述第一導(dǎo)向連桿包括適用于接合所述第一導(dǎo)軌的第一導(dǎo)向滾柱，且所述第二導(dǎo)向連桿包括適用于接合所述第二導(dǎo)軌的第二導(dǎo)向滾柱。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述第一導(dǎo)軌和所述第二導(dǎo)軌是平的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述第一導(dǎo)向滾柱沿所述第一導(dǎo)軌滾動地往復(fù)運動，且所述第二導(dǎo)向滾柱沿所述第二導(dǎo)軌滾動地往復(fù)運動。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述第三部件和所述第七部件可操作地相連接的第一彈簧組件；和與所述第四部件和所述第八部件可操作地相連接的第二彈簧組件。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述第五部件包括第一腳連桿，且所述第六部件包括第二腳連桿，各自支撐腳接合部分。
18.一種健身設(shè)備，包括機架；與所述機架樞軸式地相連接的至少一個擺桿；與所述機架樞軸式地相連接并且構(gòu)造成圍繞曲柄軸線旋轉(zhuǎn)的至少一個曲柄臂；與所述至少一個擺桿樞軸式地相連接的至少一個腳連桿；與所述至少一個腳連桿樞軸式地相連接并與所述機架可操作地相連接的至少一個導(dǎo)向連桿；和與所述至少一個導(dǎo)向連桿和所述至少一個曲柄臂樞軸式地相連接以允許在所述至少一個腳連桿和所述至少一個曲柄臂之間的相對運動的至少一個可變步幅連桿。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的健身設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述至少一個曲柄臂圍繞所述曲柄軸線旋轉(zhuǎn)時，所述至少一個可變步幅連桿提供了改變所述至少一個腳連桿的行進軌跡的能力。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述機架樞軸式地相連接的第二擺桿；與所述機架樞軸式地相連接并且構(gòu)造成圍繞所述曲柄軸線旋轉(zhuǎn)的第二曲柄臂；與所述至少一個擺桿樞軸式地相連接的第二腳連桿；與所述第二腳連桿樞軸式地相連接并與所述機架可操作地相連接的第二導(dǎo)向連桿；和與所述第二導(dǎo)向連桿和所述第二曲柄臂樞軸式地相連接以允許在所述第二腳連桿和所述第二曲柄臂之間的相對運動的第二可變步幅連桿。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述機架包括至少一個導(dǎo)軌，其中所述至少一個導(dǎo)向連桿包括適用于接合所述至少一個導(dǎo)軌的至少一個導(dǎo)向滾柱。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述至少一個導(dǎo)軌是平的。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述至少一個擺桿相連接的至少一個杠桿臂。
24.一種健身設(shè)備，包括限定前部分和后部分的機架；與所述機架的所述前部分樞軸式地相連接的至少一個擺桿；與所述機架樞軸式地相連接并構(gòu)造成圍繞支撐在所述機架的所述后部分的曲柄軸線旋轉(zhuǎn)的至少一個曲柄臂；與所述至少一個擺桿樞軸式地相連接的至少一個腳連桿；和與所述至少一個腳連桿和所述至少一個曲柄臂樞軸式地相連接以允許在所述至少一個腳連桿和所述至少一個曲柄臂之間的相對運動的至少一個可變步幅連桿。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的健身設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述至少一個曲柄臂圍繞所述曲柄軸線旋轉(zhuǎn)時，所述至少一個可變步幅連桿提供了改變所述至少一個腳連桿的行進軌跡的能力。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述機架的所述前部分樞軸式地相連接的第二擺桿；與所述機架樞軸式地相連接并構(gòu)造成圍繞曲柄軸線旋轉(zhuǎn)的第二曲柄臂；與所述第二擺桿樞軸式地相連接的第二腳連桿；和與所述第二腳連桿和所述第二曲柄臂樞軸式地相連接以允許在所述第二腳連桿和所述第二曲柄臂之間的相對運動的第二可變步幅連桿。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述至少一個可變步幅連桿樞軸式地相連接并與所述機架可操作地相連接的至少一個導(dǎo)向連桿。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述機架包括至少一個導(dǎo)軌，且其中所述至少一個導(dǎo)向連桿包括適用于接合所述至少一個導(dǎo)軌的至少一個導(dǎo)向滾柱。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述機架和所述至少一個導(dǎo)向滾柱可操作地相連接的彈簧組件。
30.一種健身設(shè)備，包括機架；與所述機架樞軸式地相連接的第一擺桿和第二擺桿；與所述機架樞軸式地相連接并且構(gòu)造成圍繞曲柄軸線旋轉(zhuǎn)的第一曲柄臂和第二曲柄臂；與所述第一擺桿和所述第一曲柄臂樞軸式地相連接的第一導(dǎo)向連桿；與所述第二擺桿和所述第二曲柄臂樞軸式地相連接的第二導(dǎo)向連桿；由所述第一導(dǎo)向連桿滾動支撐的第一腳連桿；由所述第二導(dǎo)向連桿滾動支撐的第二腳連桿；
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述第一腳連桿界定了第一弧形表面，且所述第二腳連桿界定了第二弧形表面。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述第一弧形表面和所述第二弧形表面由可變的半徑界定。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述第一導(dǎo)向連桿旋轉(zhuǎn)式地相連接的第一對滾柱，所述第一對滾柱的至少一個在所述第一腳連桿上接合所述第一弧形表面；和與所述第二導(dǎo)向連桿旋轉(zhuǎn)式地相連接的第二對滾柱，所述第二對滾柱的至少一個在所述第二腳連桿上接合所述第二弧形表面。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述機架樞軸式地相連接并與所述第一腳連桿可操作地藕聯(lián)的第一杠桿臂；和與所述機架樞軸式地相連接并與所述第二腳連桿可操作地藕聯(lián)的第二杠桿臂。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述第一腳連桿和所述第一杠桿臂樞軸式地相連接的第一連桿；和與所述第二腳連桿和所述第二杠桿臂樞軸式地相連接的第二連桿。
36.一種健身設(shè)備，包括機架；前曲柄臂組件，其具有與所述機架樞軸式地相連接并構(gòu)造成圍繞前曲柄軸線旋轉(zhuǎn)的第一前曲柄臂和第二前曲柄臂；后曲柄臂組件，其具有與所述機架樞軸式地相連接并構(gòu)造成圍繞后曲柄軸線旋轉(zhuǎn)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滾動支撐的第一腳連桿；和由所述第二前曲柄臂和所述第二后曲柄臂滾動支撐的第二腳連桿。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述第一腳連桿界定了第一弧形表面，且所述第二腳連桿界定了第二弧形表面。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述第一前曲柄臂旋轉(zhuǎn)地相連接的第一前滾柱；與所述第二前曲柄臂旋轉(zhuǎn)地相連接的第二前滾柱；與所述第一后曲柄臂旋轉(zhuǎn)地相連接的第一后滾柱；與所述第二后曲柄臂旋轉(zhuǎn)地相連接的第二后滾柱；其中所述第一前滾柱和所述第一后滾柱中的至少一個在所述第一腳連桿上接合所述第一弧形表面；和其中所述第二前滾柱和所述第二后滾柱中的至少一個在所述第二腳連桿上接合所述第二弧形表面。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述機架樞軸式地相連接并與所述第一腳連桿可操作地藕聯(lián)的第一杠桿臂；和與所述機架樞軸式地相連接并與所述第二腳連桿可操作地藕聯(lián)的第二杠桿臂。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述第一腳連桿和所述第一杠桿臂樞軸式地相連接的第一連桿；和與所述第二腳連桿和所述第二杠桿臂樞軸式地相連接的第二連桿。
41.根據(jù)權(quán)利要求36所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述前曲柄臂組件相連接的第一鏈齒；與所述后曲柄臂組件相連接的第二鏈齒；和與所述第一鏈齒和所述第二鏈齒可操作地相連接的鏈條。
42.一種健身設(shè)備，包括機架；由所述機架移動支撐的第一連桿；由所述機架移動支撐的第二連桿；藕聯(lián)所述第一連桿與所述第二連桿的第一索輪組件；由所述第一連桿滾動地支撐的第一腳連桿；由所述第二連桿滾動地支撐的第二腳連桿；和藕聯(lián)所述第一腳連桿與所述第二腳連桿的第二索輪組件。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述第一連桿包括適用于接合所述機架的第一滾柱，其中所述第二連桿包括適用于接合所述機架的第二滾柱。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述第一索輪可操作地連接所述第一連桿與所述第二連桿，以使在第一方向的所述第一連桿的運動與在所述第一方向相對的第二方向的所述第二連桿的運動一致。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述第一索輪組件包括至少一條纜索，其與所述第一連桿和所述第二連桿相連接并纏繞與所述機架旋轉(zhuǎn)地相連接的至少一個滑輪。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述第一連桿和所述第二連桿適用于圍繞所述第一滾柱和所述第二滾柱相互地樞軸式轉(zhuǎn)動。
47.根據(jù)權(quán)利要求42所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述第一腳連桿旋轉(zhuǎn)地相連接并適用于滾動接合所述第一連桿的第一對滾柱；和與所述第二腳連桿旋轉(zhuǎn)地相連接并適用于滾動接合所述第二連桿的第二對滾柱。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述第二索輪可操作地連接所述第一腳連桿與所述第二腳連桿，以使在第一方向的所述第一腳連桿的運動與在所述第一方向相對的第二方向的所述第二腳連桿的運動一致。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述第二索輪組件包括至少一條纜索，其與所述第一腳連桿和所述第二腳連桿相連接并纏繞與所述機架旋轉(zhuǎn)地相連接的至少一個滑輪。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述第二索輪組件包括與所述第一連桿旋轉(zhuǎn)地相連接的至少一個第二滑輪。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的健身設(shè)備，其特征在于，所述第一腳連桿和所述第二腳連桿適用于沿所述第一連桿和所述第二連桿相互地滾動。
52.根據(jù)權(quán)利要求42所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述機架樞軸式地相連接并與所述第一腳連桿可操作地藕聯(lián)的第一杠桿臂；和與所述機架樞軸式地相連接并與所述第二腳連桿可操作地藕聯(lián)的第二杠桿臂。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的健身設(shè)備，進一步包括與所述第一腳連桿和所述第一杠桿臂樞軸式地相連接的第一延伸連桿；和與所述第二腳連桿和所述第二杠桿臂樞軸式地相連接的第二延伸連桿。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可變步幅的健身設(shè)備，其在使用過程中具有可變大小的封閉的彎曲跨步軌跡。在本文中所述的和所介紹的健身設(shè)備采用了不同構(gòu)造的連桿組件、凸輪件和其它構(gòu)件，它們與機架相連接以允許使用者在健身過程中動態(tài)地改變其步幅軌跡。符合本發(fā)明一些方面的健身設(shè)備提供了這樣的步行軌跡，其適于改變步幅長度，而不是強迫使用者遵循固定大小的軌跡。使用者的盡力水平可具有影響設(shè)備所提供的步幅長度的若干分量，例如腿力量、軀干力量和(在具有臂支撐或健身構(gòu)件的實施例中)臂力量。健身設(shè)備的其它實施例包括鎖定裝置，其選擇性地消除了健身設(shè)備的可變步幅特征，并且允許使用者以跨步運動來健身。
文檔編號A63B21/22GK1997429SQ200580016050
公開日2007年7月11日 申請日期2005年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者A·P·魯利, Z·D·克拉夫, C·F·科瓦勒維斯基, J·B·瓦特 申請人:鸚鵡螺公司