可隨使用者施力變化即時變換運動軌跡的運動器材的製作方法

2023-10-08 05:49:29

專利名稱：可隨使用者施力變化即時變換運動軌跡的運動器材的製作方法
技術領域：
本發明與運動器材有關，特別是指一種可隨使用者施力變化即時變換運動軌 跡的運動器材。
背景技術：
目前的運動器材例如橢圓機、踏步機、健身腳踏車、電動跑步機等等，大部 分是設計者根據人類的運動模式，而研發的不同型態的運動器材，借著使用者使 用不同的運動器材，可以模擬各種運動型態，以訓練身體的各部位，例如使用 踏步機模擬上下階梯的運動，使用橢圓機模擬跑步運動，使用健身腳踏車模擬在
戶外使用腳踏車等等，然而受運動器材機構的設計限制，往往使得單一運動器材 只能提供一種運動模式，如果使用者希望進行不同的訓練，就必需準備更大的空 間擺放多種運動器材，無形中在空間使用和經費運用上顯得較浪費。
除了常見的單一種運動器材大多只能提供單一運動模式的限制，如果使用者 希望在運動過程中調整運動軌跡或者改變運動模式，目前常見的運動器材大多需 要使用者在運動過程中自行控制儀表，通過運動器材的電控系統改變運動器材的 運動軌跡或運動模式，運動器材的機構本身無法做到立刻配合使用者希望的運動 型態，也就是習知運動器材的自由度較為不足，使得使用者運動時，無法隨心所 欲的操作機器，例如如果使用者正在進行高強度的訓練，當身體不堪負荷時， 現行的運動器材無法做到立刻改變運動軌跡，降低運動強度，無形中對於使用者 就存在潛在的危險，而且使用者無法隨心所欲地即刻改變運動型態，也較不符合 人類正常的運動行為。
因此，習知的各種運動器材，提供給使用者的各種運動模式大多較缺乏自由 度，無論是受限於運動軌跡或者運動模式，往往讓使用者運動時感受到諸多限制。

發明內容
針對上述問題，本發明的主要目的在於提供一種可隨使用者施力變化即時變 換運動軌跡的運動器材，其能夠提供使用者腳部原地踩踏或在一可變行程的運動 軌跡繞轉，而且能夠即時地配合使用者的施力大小改變運動軌跡與運動模式，不 需要通過儀表控制運動器材的運動軌跡或運動模式。
為達到上述目的，本發明所提供的一種可隨使用者施力變化即時變換運動軌跡的運動器材，其特徵在於包括 一骨架；左、右二懸臂，各具有一樞接部、至 少一承吊部及一擺動部；各所述懸臂通過樞接部可上下擺動地樞接於所述骨架； 左、右二擺蕩機構，各具有數量與各所述懸臂的承吊部數量對應的擺臂，各所述 擺臂具有一樞接端及一擺蕩端，所述樞接端樞接於對應的所述懸臂的承吊部，使 得所述擺蕩端可前後擺動； 一連動機構，聯結於所述左、右二懸臂的擺動部之間， 使得其中一所述懸臂朝上下方向的其中一方向擺動時，另一所述懸臂朝另一方向 擺動；左、右二踏板，分別連接於所述左、右二擺蕩機構的擺臂的擺蕩端。
上述本發明的技術方案中，各所述懸臂具有二所述承吊部，分別為一第一承 吊部及一第二承吊部；各所述擺蕩機構具有二所述擺臂，分別為一第一擺臂及一 第二擺臂，所述二擺臂分別樞接於所述第一承吊部及所述第二承吊部，且相互之 間大致平行；各所述踏板同時連接於對應側邊的所述二擺臂的擺蕩端。
上述本發明的技術方案中，所述第一承吊部與所述第二承吊部，其中一個與 所述擺動部重疊。
上述本發明的技術方案中，所述第一承吊部與所述第二承吊部，其中一個與 所述樞接部重疊。
上述本發明的技術方案中，所述左、右二踏板各具有對應於使用者腳尖的一 腳尖端，及對應於使用者腳跟的一腳跟端，並且，各所述腳尖端沿著平行於所述 擺臂的方向投影在對應的所述懸臂的位置與所述樞接部的距離，大於對應的各所 述腳跟端沿著平行於所述擺臂的方向投影在對應的所述懸臂的位置與所述樞接部 的距離。
上述本發明的技術方案中，各所述懸臂的承吊部比所述樞接部更偏向使用者 前方，且各所述懸臂具有二承吊部，所述樞接部位於所述二承吊部的間隔距離中 點的後方。
上述本發明的技術方案中，各所述懸臂的承吊部介於所述樞接部及所述擺動 部之間。
上述本發明的技術方案中，各所述懸臂的樞接部介於所述承吊部及所述擺動 部之間。
上述本發明的技術方案中，各所述懸臂的擺動部介於所述承吊部及所述樞接 部之間。
上述本發明的技術方案中，所述連動機構還包含有可在一封閉軌跡上相對繞 轉的二迴繞部位，以及二連杆，所述二連杆的其中一端分別樞接在所述二迴繞部 位，另一端分別樞接在所述二懸臂的擺動部。採用上述技術方案，本發明不需要像習知的橢圓機或跑步機一樣，通過電控 系統控制運動軌跡或運動速度，使用者可自己決定想要的運動模式從而選擇腿部 施力方式，無論是踩踏、走路、慢跑、快跑等等，機構本身即可馬上配合使用者 的腿部出力即時改變擺蕩幅度大小，進而反應在運動器材具有多樣化的運動軌跡， 並且本發明只需一部運動器材便可同時兼具類似橢圓機、電動跑步機、踏步機等 功能的運動器材，使用者不需要為了實施多種運動，而使用多種運動器材，因此 本發明也具有節省使用空間和節省費用的優點。


圖1是本發明一較佳實施例的立體圖，其中左、右二擺蕩機構處於自然靜止 狀態；
圖2是本發明一較佳實施例對應圖1狀態的俯視圖3是本發明一較佳實施例的側視圖，其中左、右二踏板處於縱向相對位移 最大處；
圖4是本發明一較佳實施例的側視圖，其中左、右二擺蕩機構處於微量擺動 狀態；
圖5是本發明一較佳實施例的側視圖，其中左、右二擺蕩機構處於劇烈擺動 狀態；
圖6是本發明一較佳實施例的側面剖視圖，圖中所示為二擺蕩機構之一。
具體實施例方式
現舉以下實施例並結合附圖對本發明的結構、特點及功效進行詳細說明。 如圖1所示，運動器材1包含有一骨架10，用於支撐、安裝其他構件，其主 要包含有一底座11，在底座11左、右兩側設有形狀對稱的左、右支撐架12，而 前、後側保持前後暢通，使得骨架10前、後部分別形成第一、第二進出空間13f、 13b，使用者可以選擇從第一或第二進出空間13f、 13b進入使用本運動器材l (後 詳)。
如圖2所示，運動器材l的左、右二懸臂20L、 20R概沿前後方向延伸，前後 兩端分別形成一擺動部23及一樞接部21，且兩端之間另外設有一第一承吊部22a 及一第二承吊部22b，其中的第二承吊部22b鄰近樞接部21。各懸臂20L、 20R將 樞接部21沿左右軸向的樞軸A樞接在骨架10對應側邊的支撐架12頂側後端，使 得各懸臂20L、 20R能以樞軸A為圓心上下擺動。
如圖1所示，在骨架10的前端設有一連動機構30，其主要包含有二第一傳 動輪31，分別樞設於左、右支撐架12。 二第二傳動輪32，分別與二第一傳動輪31同軸固接。左、右二曲柄33L、 33R，內端分別與第一傳動輪31同軸固接，且 二曲柄大致呈180°相對。左、右二連杆34L、 34R，其中右連杆34R的一端樞接 於右懸臂20R的擺動部23，另一端則與右曲柄33R的外端樞接，形成可在一圓形 軌跡繞轉的一迴繞部位，另一左連杆34L與其他構件的連接關係也與右連杆34R 相同，但是因為二曲柄33L、 33R呈180。相對，使得左連杆34L與左曲柄33L樞 接所形成的迴繞部位，與右連杆34R與右曲柄33R樞接的迴繞部位也以180°相對 繞轉。 一傳動軸36a，呈左右軸向樞設於底座11前方靠近地面處，被一護管所包 覆，另外二第三傳動輪36b分別同軸固接於傳動軸36a的兩端。二第一傳動帶37， 分別套接於第二傳動輪32與第三傳動輪36b。由第一傳動帶37、傳動軸36a等的 連接傳動，左、右兩側的第一傳動輪31會保持同步轉動，換言之，左、右二曲柄 33L、 33R始終維持180。相對，因此使得左、右二懸臂20L、 20R運動時呈相對方 向的上下擺動，例如當其中一懸臂的擺動部擺動向上時，借著連動機構30的驅動 使得另一懸臂的擺動部相對的擺動向下。
如圖1所示，本較佳實施例採用二飛輪35分別樞設於底座11， 二第二傳動帶 38分別套接於二第一傳動輪31和二飛輪35之間，使得第一傳動輪31帶動飛輪 35轉動時，飛輪35同時也回饋慣性給傳動機構，本實施例在底座11相對兩處裝 設二飛輪35，可使左、右二懸臂20L、 20R在上下擺動時獲得等量的慣性。另外， 也可以在本實施例中裝設各種習知的阻力裝置，例如在飛輪35上加裝業界常用的 渦電流制動器(ECB)等，前述阻力裝置則可受控於一電子式操控面板。(注此為 習知技藝，因此圖中未示)
如圖l、圖2所示，左、右二擺蕩機構40L、 40R分別包含有一第一擺臂42a 及一第二擺臂42b，各擺臂42a、 42b分別包含有一樞接端43a及一擺蕩端43b， 並分別將樞接端43a樞接在對應的懸臂的第一承吊部22a和第二承吊部22b上。 二扭簧41，分別設於左、右第一擺臂42a的樞接端43a與對應的第一承吊部22a 之間，以限制擺蕩機構的自由擺蕩範圍。(例如往前後各可擺蕩45°，當超過該範 圍時，則需克服指數性上升的彈力)
如圖l、圖2所示，左、右二踏板44L、 44R以大致平行於地面，對應地連接 在二擺臂42a、 42b的擺蕩端43b之間，使得踏板44L、 44R可以相對於懸臂20L、 20R前後擺蕩。另外，左、右二擺蕩機構40L、 40R所包含的二擺臂42a、 42b在 不同實施例中，也可採用其他可發揮相同作用的機構元件，例如只採用單一擺臂， 而踏板則固接在擺臂底端。
當使用者以面向骨架10前端，也就是從骨架10後端的第二進出空間13b進入本運動器材踩踏左、右二踏板44L、 44R時，如圖3所示，其中左、右二踏板 44L、 44R處於縱向相對位移最大處，也就是左、右二懸臂20L、 20R相對地擺動 到最高、最低處。如果使用者不使力向前，僅單純地原地踩踏，則配合連動機構 30以及左、右二懸臂20L、 20R，可使得左、右二踏板44L、 44R—上一下呈反向 連動運動，配合飛輪35可提供左、右二懸臂20L、 20R上下擺動的慣性，另外可 通過前述阻力裝置調整運動阻力，則本實施例可模擬踏步的運動模式。本實施例 連動機構30的連接方式，如前述在骨架10前後端形成雙進出空間，即第一進出 空間13f和第二進出空間13b，使用者可選擇從不同的面向踩上踏板44L、 44R進 行運動，若使用者從骨架10前端的第一進出空間13f進入本運動器材，面向骨架 IO後方踩踏左、右二踏板44L、 44R(注右腳踩左踏板44L)，由於此狀態下對應 於使用者腳尖的第二承吊部22b相對於對應使用者腳跟的第一承吊部22a距離樞 接部21較近，因此腳跟活動距離大於腳尖，從而產生不同於上述使用者面向前方 時的運動模式。在其他實施方式中，也可調整第一、第二承吊部22a、 22b與樞接 部21的間距，間距越大則踏板44L、 44R上下活動的距離越大。
如圖4所示，其中左、右二擺蕩機構40L、 40R處於一微量擺動狀態。同上， 當使用者面向骨架IO前端踩踏左、右二踏板44L、 44R時，如果使用者實施一輕 量運動，例如慢跑等小步幅運動，則左、右二擺蕩機構40L、 40R隨著使用者施力 變化呈現如圖4所示的小幅度擺蕩，配合左、右二懸臂20L、 20R上下反向地連動 擺動，在踏板44L、 44R處即可形成一類似卵形的運動軌跡P1，即使用者採用此 方向面對使用運動器材時，因為使用者腳尖端距離樞接部的距離較遠，因此卵形 的運動軌跡P1呈現靠近骨架IO前方較大，後方較小的形狀。若使用者從第一進 出空間13f進入本運動器材，面向骨架10後端踩踏左、右二踏板44L、 44R，因 為使用者腳尖端距離樞接部的距離較短，因此產生另一卵形且異於軌跡P1的運動 軌跡P2，也就是運動軌跡P2以使用者的方向呈現前小後大的形狀，由此進行不 同模式的運動。
如果使用者希望進行強度較高的訓練，則更用力地擺蕩左、右二擺蕩機構40L、 40R，如圖5所示，其中左、右二擺蕩機構處於一相對劇烈的擺動狀態。左、右二 擺蕩機構40L、 40R隨著使用者施力，擺蕩的幅度更加劇烈， 一樣配合左、右二懸 臂20L、 20R上下反向地連動擺動，在踏板44L、 44R處即可形成一前後長度更長 的運動軌跡P3。如上述，若使用者從第一進出空間13f進入本運動器材，面向骨 架10後端踩踏左、右二踏板44L、 44R，則產生另一以使用者的方向形狀異於P3 的運動軌跡P4。由上述可知，上述各種運動軌跡僅是本實施例幾種典型的運動模式，實際上使用者使用本運動器材時產生的運動軌跡具有高度自由性，軌跡可在 任一時點隨著使用者突然的施力變化而改變，並不僅局限於上述幾種運動形態。 另外，為了讓使用者便於使用，也可在本實施例中加裝把手(圖中未示)，把手
可由擺臂往上延伸並與擺蕩機構40L、 40R反向運動，或者在骨架10設一固定式 把手。
如圖6所示，圖中所示為當使用者面向骨架10前端時的右部機構，圖中所示 的踏板44R對應於使用者的腳部包含一腳尖端45a及一腳跟端45b。以右懸臂20R 樞設於支撐架12的樞接部21為支點，而腳尖端45a沿著平行於第一擺臂42a投 影於右懸臂20R的位置(約略是第一承吊部22a)距離樞接部21所形成的施力臂Ll ， 大於腳跟端45b沿著平行於第二擺臂42b投影於右懸臂20R的位置(約略是第二承 吊部22b)距離樞接部21所形成的施力臂L2，因此當使用者踩踏踏板44L、 44R 幵始擺蕩左、右二擺蕩機構40L、 40R時，從人體工學的觀點而言，當使用者施力 於踏板要跨步向前時，使用者腳尖施力會大於腳跟施力，配合施力臂L1大於L2， 因此腳尖端43a力矩大於腳跟端43b力矩，將會更為容易驅動本實施例的運動器 材開始運作。同樣的，要達到上述優點，若在其他的可能實施方式中採用單一擺 臂的擺蕩機構，則只要承吊部位於樞接部的前方即可(對使用者而言)，也就是當使 用者踩踏在踏板上要開始操作器材時，樞接部大致在使用者腳部的後方。若採用 二擺臂的擺蕩機構，當使用者使用運動器材時，樞接部大致位於使用者腳部的後 方，最多不超過擺臂的二承吊部前後最大間隔距離的中點，仍然能具有上述容易 驅動運動器材的優點。
各擺蕩機構40L、 40R及對應踏板44L、 44R在本較佳實施例中為一四連杆機 構，在施行前述運動時，四連杆機構可使得使用者的腳部和踝部在擺蕩過程中較 不會隨著踏板而有劇烈的角度變化，在其他實施方式中也可採用其他相同發明精 神的機構。
左、右二懸臂20L、 20R各具有一樞接部21、 一第一承吊部22a、 一第二承吊 部22b及一擺動部23，其中，前述部位的排列順序和承吊部23的數量在不同實施 例中可能有不同的組合，踏板44L、 44R的踩踏部位也可能位於相對擺臂的不同位 置。例如在本較佳實施例中，第一承吊部22a和第二承吊部22b介於樞接部21和 擺動部23之間，對應前述二承吊部而有第一擺臂42a和第二擺臂42b，大致互相 平行地樞接於其上，而踏板44L、 44R則連接在第一擺臂42a和第二擺臂之間42b。 另一可能實施例也可能採用各部位不同的排列順序與不同的踏板連接位置，如採 用雙擺臂的機構中，樞接部介於二承吊部以及擺動部之間，而踏板可設於二承吊部之間，踏板的踩踏部位則可向前或向後延伸地位於二承吊部的前方或後方(圖中 未示)，或者擺動部介於二承吊部以及樞接部之間，甚至可將二承吊部前後分開， 中間置入擺動部或樞接部，使其介於二承吊部之間(圖中未示)，或者二承吊部的其 中之一與擺動部或樞接部大致重疊的情形等等，例如圖1中，本實施例的樞接部
21與第二承吊部22b距離相當近。位於懸臂上的各部位依其數量而相應的各種排 列方式都是可能的實施方式，而採用雙擺臂的機構中，踏板的踩踏部位位置更可 以設於雙擺臂前方、後方或雙擺臂之間而有多種實施方式。
在本較佳實施例中，為了讓使用者能以雙方向進入使用此運動器材l，採用了 連動機構10，在其他可能實施例中，如僅為了使左、右二懸臂20L、 20R可互相 連動的大致呈現反方向動作，也可能採用其他等效的機構，例如-
(一) 連動機構包含一傳動輪、左、右二曲柄和左、右二連杆，前述傳動輪樞設 於骨架，左、右二曲柄同軸樞接於傳動輪，且如前述呈180。相對，左、右二連杆 同前述的連接方式， 一端連接懸臂的擺動部，另一端分別與曲柄連接，分別形成 一可在圓形軌跡繞轉的迴繞部位。
(二) 採用一槓桿，槓桿中心部位樞設於骨架，槓桿兩端可相對於骨架上下擺動， 並且兩端分別通過一連杆與左、右二懸臂的擺動部樞接。
(三) 採用滑輪與聯接繩，滑輪樞設於骨架，聯接繩以緊繃狀態繞經滑輪且兩端 分別與左、右二懸臂的擺動部連接。
或採用其他可達到相同目的的曲柄、連杆、滑輪、槓桿、傳動輪、聯接繩的 組合。
由上述可知，本發明不需要如習知的橢圓機或跑步機，通過電控系統控制運 動軌跡或運動速度，使用者可自行決定想要的運動模式從而選擇腿部施力方式， 無論是踩踏、走路、慢跑、快跑等等，機構本身即可馬上配合使用者的腿部出力 即時改變擺蕩幅度大小，進而反應在運動器材具有多樣化的運動軌跡，並且本較 佳實施例以一具運動器材同時兼具了類似橢圓機、電動跑步機、踏步機等功能的 運動器材，使用者不需要為了實施多種運動，而需要多種運動器材，因此本發明 也達到節省使用空間和節省費用的優點。
上所及實施例和附圖，僅是本發明的若干較佳實施型態，並不以此限定可能 的實施範圍，相關領域的一般技術人員，應可在前述發明精神之下，變動若干不 影響實質功能的機構排列或置換，因此本發明的專利保護範圍應以權利要求的範 圍為準。
權利要求
1、一種可隨使用者施力變化即時變換運動軌跡的運動器材，其特徵在於包括一骨架；左、右二懸臂，各具有一樞接部、至少一承吊部及一擺動部；各所述懸臂通過樞接部可上下擺動地樞接於所述骨架；左、右二擺蕩機構，各具有數量與各所述懸臂的承吊部數量對應的擺臂，各所述擺臂具有一樞接端及一擺蕩端，所述樞接端樞接於對應的所述懸臂的承吊部，使得所述擺蕩端可前後擺動；一連動機構，聯結於所述左、右二懸臂的擺動部之間，使得其中一所述懸臂朝上下方向的其中一方向擺動時，另一所述懸臂朝另一方向擺動；左、右二踏板，分別連接於所述左、右二擺蕩機構的擺臂的擺蕩端。
2、 如權利要求1所述的可隨使用者施力變化即時變換運動軌跡的運動器材， 其特徵在於各所述懸臂具有二所述承吊部，分別為一第一承吊部及一第二承吊 部；各所述擺蕩機構具有二所述擺臂，分別為一第一擺臂及一第二擺臂，所述二 擺臂分別樞接於所述第一承吊部及所述第二承吊部，且相互之間大致平行；各所 述踏板同時連接於對應側邊的所述二擺臂的擺蕩端。
3、 如權利要求2所述的可隨使用者施力變化即時變換運動軌跡的運動器材， 其特徵在於所述第一承吊部與所述第二承吊部，其中一個與所述擺動部重疊。
4、 如權利要求2所述的可隨使用者施力變化即時變換運動軌跡的運動器材， 其特徵在於所述第一承吊部與所述第二承吊部，其中一個與所述樞接部重疊。
5、 如權利要求1所述的可隨使用者施力變化即時變換運動軌跡的運動器材， 其特徵在於所述左、右二踏板各具有對應於使用者腳尖的一腳尖端，及對應於 使用者腳跟的一腳跟端，並且，各所述腳尖端沿著平行於所述擺臂的方向投影在 對應的所述懸臂的位置與所述樞接部的距離，大於對應的各所述腳跟端沿著平行 於所述擺臂的方向投影在對應的所述懸臂的位置與所述樞接部的距離。
6、 如權利要求1所述的可隨使用者施力變化即時變換運動軌跡的運動器材， 其特徵在於各所述懸臂的承吊部比所述樞接部更偏向使用者前方，且各所述懸 臂具有二承吊部，所述樞接部位於所述二承吊部的間隔距離中點的後方。
7、 如權利要求1所述的可隨使用者施力變化即時變換運動軌跡的運動器材， 其特徵在於各所述懸臂的承吊部介於所述樞接部及所述擺動部之間。
8、 如權利要求1所述的可隨使用者施力變化即時變換運動軌跡的運動器材，其特徵在於各所述懸臂的樞接部介於所述承吊部及所述擺動部之間。
9、 如權利要求1所述的可隨使用者施力變化即時變換運動軌跡的運動器材， 其特徵在於各所述懸臂的擺動部介於所述承吊部及所述樞接部之間。
10、 如權利要求1所述的可隨使用者施力變化即時變換運動軌跡的運動器材， 其特徵在於所述連動機構還包含有可在一封閉軌跡上相對繞轉的二迴繞部位， 以及二連杆，所述二連杆的其中一端分別樞接在所述二迴繞部位，另一端分別樞 接在所述二懸臂的擺動部。
全文摘要
本發明涉及一種可隨使用者施力變化即時變換運動軌跡的運動器材，其包括一骨架；左、右二懸臂，各具有一樞接部、至少一承吊部及一擺動部；各所述懸臂通過樞接部可上下擺動地樞接於所述骨架；左、右二擺蕩機構，各具有數量與各所述懸臂的承吊部數量對應的擺臂，各所述擺臂具有一樞接端及一擺蕩端，所述樞接端樞接於對應的所述懸臂的承吊部，使得所述擺蕩端可前後擺動；一連動機構，聯結於所述左、右二懸臂的擺動部之間，使得其中一所述懸臂朝上下方向的其中一方向擺動時，另一所述懸臂朝另一方向擺動；左、右二踏板，分別連接於所述左、右二擺蕩機構的擺臂的擺蕩端。因此使用者使用本運動器材時，通過上述機構，踏板軌跡可隨使用者的施力變化而即時改變。
文檔編號A63B22/04GK101411936SQ20071016355
公開日2009年4月22日 申請日期2007年10月15日 優先權日2007年10月15日
發明者廖宏茂, 張書瑋 申請人:喬山健康科技股份有限公司