專利名稱：運動器材的制作方法
技術領域：
本發明與運動器材有關，特別是關于一種可同時進行手部及腿部運動的運動 器材。
背景技術：
橢圓運動機(dliptical)是近年新興的一種室內運動器材，其機構型式種類繁多， 共同特征則是使用者的腳部都是沿著概呈橢圓形的軌跡運動，而且目前絕大多數 的機型都還可供使用者同時進行手部運動一一多半是沿一弧形軌跡進行推拉動 作。相比之下，腳部可沿直線或弧線往復運動的踏步機及滑步機則具有較久的發 展歷史，但早期的踏步機及滑步機大多只能進行下半身運動，近來才有較多的機 型可供使用者同時進行上半身運動。上述可供進行全身運動的習知運動器材，多 數具有大量的構件及復雜的結構，制造成本較高。
美國第7,153,239號專利揭示一種可同時進行手部及腿部運動的運動器材，其 結構相對較為精簡，例如在該案的最佳實施例中，前述運動器材具有左、右二連 桿130，各連桿概呈前后延伸，前端樞接在一曲柄機構的曲柄尾端，可沿一圓形軌 跡繞轉。同時，在曲柄機構的后方具有左、右二擺臂140，各擺臂概呈縱向延伸， 中段預定位置樞接在運動器材的骨架上，使頂、底二端可前后擺動，其中，頂端 形成一供使用者握持的手握部144，底端則樞接在對應側邊的連桿的前、后二端之 間，由此引導連桿的該部位沿一弧形軌跡前后擺蕩，然后，各連桿的后端懸空并 且形成一供使用者踩站的腳踏部133，基于連桿所受的前述引導及限制，前述腳踏 部可對應地在一近似橢圓形的封閉軌跡上運動。
上述美國專利所揭示的運動器材雖然結構簡單、成本較低，但器材整體的前 后長度較長，會占用較多的室內空間及地板面積。

發明內容
針對上述問題，本發明的主要目的在于提供一種結構創新的運動器材，其可 供使用者同時進行手部及腿部運動，而且結構簡單、成本較低，同時，該運動器 材的前后長度較短、占用空間較少。
為達到上述目的，本發明所提供的一種運動器材，供使用者進行全身運動， 其特征在于包括 一骨架； 一曲柄機構，設置在所述骨架上，具有能沿一水平軸線相對繞轉的左、右二曲柄；左、右二運動組件，各具有相對較高的一頂端、相 對較低的一底端、以及介于所述頂端與底端之間的一繞轉部；所述左、右二運動 組件的繞轉部分別樞接所述曲柄機構的左、右二曲柄，各依隨所述曲柄沿一以所 述軸線為圓心的圓形軌跡運動；各所述運動組件的頂端高于所述曲柄機構，而且 設有一供所述使用者握持的手握部；各所述運動組件的底端低于所述曲柄機構， 而且設有一供所述使用者踩站的腳踏部，所述腳踏部具有相對在前的一前端及相 對在后的一后端，分別對應于所述使用者腳部的腳趾端及腳跟端；左、右二偏擺 桿，各具有相對的一第一端及一第二端；所述左、右二偏擺桿的第一端均樞接在 所述骨架上，所述第二端則分別樞接于所述左、右二運動組件的腳踏部，使得當 各所述運動組件的繞轉部沿所述圓形軌跡運動時，所述運動組件的腳踏部與所述 偏擺桿第二端樞接的部位會沿一弧形軌跡運動，同時所述腳踏部的所述前端及后 端當中至少一端會沿一封閉軌跡運動。
上述本發明的技術方案中，所述弧形軌跡及所述封閉軌跡均具有一高端及一 低端，而且各自的所述高端均比所述低端靠近前方。
上述本發明的技術方案中，各所述偏擺桿的第二端樞接在所述運動組件的腳 踏部的前端及后端之間，當所述運動組件的繞轉部沿所述圓形軌跡運動時，所述 腳踏部的前端及后端會各自沿一所述封閉軌跡運動。
上述本發明的技術方案中，各所述偏擺桿的第二端樞接在所述運動組件的腳 踏部的靠近后端位置，當所述運動組件的繞轉部沿所述圓形軌跡運動時，所述腳 踏部的前端會沿一所述封閉軌跡運動。
上述本發明的技術方案中，各所述偏擺桿的第二端樞接在所述運動組件的腳 踏部的靠近前端位置，當所述運動組件的繞轉部沿所述圓形軌跡運動時，所述腳 踏部的后端會沿一所述封閉軌跡運動。
上述本發明的技術方案中，各所述偏擺桿的第一端樞接在所述骨架上的位置， 低于所述運動組件的腳踏部。
上述本發明的技術方案中，各所述偏擺桿的第一端樞接在所述骨架上的位置， 比所述運動組件的腳踏部更靠前方。
上述本發明的技術方案中，各所述偏擺桿的第一端樞接在所述骨架上的位置， 在前后軸向上，是介于所述運動組件的腳踏部活動范圍之間。
上述本發明的技術方案中，各所述偏擺桿的第一端樞接在所述骨架上的位置， 高于所述運動組件的腳踏部。
上述本發明的技術方案中，各所述偏擺桿的第一端樞接在所述骨架上的位置，高度介于所述運動組件的腳踏部活動范圍之間。
采用上述技術方案，本發明所提供的運動器材能供使用者同時進行手部(上半 身)及腿部(下半身)的運動，而且本發明的運動器材構件少、結構簡單，因此生產 成本較低。此外，本發明運動器材的前后長度較短，占用空間及占地面積較少。


圖1是本發明一較佳實施例的右后方立體圖2是本發明一較佳實施例對應圖1狀態的右視圖(圖中取除器材前端的殼 罩)，并示意各重要節點的運動軌跡；
圖3是本發明一較佳實施例對應圖1狀態的后視圖(圖中也取除殼罩)；
圖4是本發明一較佳實施例對應圖1狀態的仰視圖5是本發明另一較佳實施例的右視圖，并示意各重要節點的運動軌跡。
具體實施例方式
現舉以下實施例并結合附圖對本發明的結構及功效進行詳細說明。
圖1至圖4，分別為本發明提供的運動器材一較佳實施例的立體、右視、后視 及仰視圖，其中，右視圖(圖2)及后視圖(圖3)中取除了運動器材10前端的殼罩22(參 閱圖l)，以便觀察平時被殼罩22所包覆的內部結構。另外，文中的"前"、"后"、 "左"、"右"等方向指示，都是對應于使用者在使用狀態下的方向認知。
如各圖所示，運動器材10主要包含有一骨架30、設在骨架30前端適當高處 的一曲柄機構40，分別連接在曲柄機構40左、右二側的左、右二運動組件50， 以及分別連接在左、右二運動組件50底端的左、右二偏擺桿60。
運動器材10整體通過骨架30平穩地支撐在一支撐面(例如地面)上，此外，骨 架30的另一功用在于支撐殼罩22等固定性構件及曲柄機構40、偏擺桿60等活動 性構件，主要包含可大致平貼于前述支撐面上的一工字形底部31，以及由底部31 前端往上延伸的一支架部32。支架部32由若干桿材交錯組接而成，在最頂端設有 一電子式控制臺24，其面板上設有若干按鈕及顯示裝置(圖中未示)，可供使用者 輸入各項指令或資訊，包含設定運動器材10的運動阻力大小及時程變化(后述)， 并可顯示前述設定內容及運動過程、結果等相關資訊。
如圖2、圖3所示，曲柄機構40設置在骨架30支架部32的適當高處，主要 包含一曲柄軸41及相對二曲柄42，曲柄軸41依自身軸向水平樞設在支架部32 上，軸線對應于左右軸向，二曲柄42分別垂直固接在曲柄軸41的左、右二端，彼此保持180度相對由曲柄軸41沿徑向往外延伸，由此，各曲柄42的外端能以 前述軸線為圓心沿一圓形軌跡A(如圖2所示)運動，并與另一側的曲柄42外端在 上下方向及前后方向上維持反向運動。
在曲柄機構40下方的支架部32上另外設有一飛輪72，飛輪72同樣是按左右 方向的軸線樞設在支架部32上，其軸心部位同軸固接一小皮帶輪74。相對的，曲 柄機構40的曲柄軸41上同軸固接一大皮帶輪76，大皮帶輪76與小皮帶輪74之 間套設一傳動皮帶78。由此，曲柄機構40在旋轉時會通過傳動皮帶78帶動飛輪 72以更高的轉速旋轉，換言之，曲柄機構40旋轉時必須負擔飛輪72的重量，同 時也會獲得飛輪72反饋的旋轉慣量。
此外，本實施例還設有一與飛輪72配合的"渦流制動器(eddy-currentbrake; ECB)"(圖中未示)，可由控制臺24通過相關電路進行控制，利用渦流效應 (eddy-current effect)決定飛輪72的旋轉阻力，如此，使用者可通過控制臺24調整 曲柄機構40的旋轉阻力或預設阻力的時程變化。前述渦流制動器及其控制方法， 是目前運動器材業界周知慣用的習知技藝，因此不予詳述。
如圖1所示，在完整的成品上，支架部32的中間區段固定有殼罩22，殼罩 22將曲柄軸41、大皮帶輪76、飛輪72、小皮帶輪74、傳動皮帶78、渦流制動器 及相關電路等完全包覆，達到美觀及安全的目的。曲柄軸41的左、右二端凸伸出 殼罩22側面，左、右二曲柄42露出在殼罩22外部。
左、右二運動組件50以左右對稱的方式配置，各運動組件50包含有一概呈 L形的下段桿51，下段桿51由一體連結的一縱向段及一橫向段構成，縱向段的頂 端按左右方向的軸線樞接在對應的曲柄42外端，形成一繞轉部52，可依隨曲柄 42沿圓形軌跡A運動。L形下段桿51的橫向段由縱向段的底端往后方延伸。各 運動組件50還包含一上段桿53,上段桿53具有相對較高的一頂端及相對較低的 一底端，底端固接在下段桿51的縱向段頂端(即繞轉部52)。就整體來看，上段桿 53的頂端部位，以及下段桿51的橫向段后端部位，分別形成運動組件50上下相 對的頂端及底端，前述頂端及底端能以繞轉部52的樞軸為圓心，相對于曲柄42 外端進行同時具有上下位移及前后位移的偏轉運動。各運動組件50的頂端部位形 成一可供使用者握持的手握部54。各運動組件50的底端，也就是下段桿51的橫 向段后端部位，固設一具有寬大頂面的踏板，形成一供使用者踩站的腳踏部55，腳踏部55具有相對在前的一前端56及相對在后的一后端57，分別對應于使用者 腳部的腳趾端及腳跟端。對本發明而言，各運動組件50可能如前所述，是由若干 構件(例如上段桿、下段桿、踏板等)拼組而成，但也可能是一體成型的單一構件。
左、右二偏擺桿60分別位于左、右二運動組件50的底側，各具有相對的一 第一端61及一第二端62。各偏擺桿60的第一端61按左右方向的軸線樞接在骨架 30的底部31，而且左、右二偏擺桿60的第一端61樞軸形成同軸，前述樞軸的位 置比運動組件50的腳踏部55更靠前方(如圖2所示)。各偏擺桿60的第二端62按 左右方向的軸線樞接在同一側邊的運動組件50的下段桿51橫向段內側(如圖4所 示)，位置對應于腳踏部55的范圍，介于前端56與后端57之間。
如圖2所示，通過上述連接結構，當各運動組件50的繞轉部52依隨曲柄42 沿圓形軌跡A運動時，運動組件50底端的腳踏部55與偏擺桿60第二端62樞接 的部位，也就是腳踏部55的約略中間位置，會受到偏擺桿60的牽制，對應地在 一以偏擺桿60第一端61為圓心的弧形軌跡B上運動(注當繞轉部52沿圓形軌 跡A繞轉一周時，前述樞接部位會沿弧形軌跡B完成一次往復動作)，而腳踏部 55的前端56及后端57則會對應地各自沿一封閉軌跡C1、 C2運動。同時，運動 組件50頂端的手握部54也會對應地沿一概呈橢圓形的圓曲軌跡D運動。在本實 施例中，基于上述構件的預設關系，腳踏部55的弧形軌跡B及封閉軌跡C1、 C2 均具有一高端及一低端，而且各自的高端均比低端靠近前方，換言之，腳踏部55 的運動大致呈現"往上同時往前"及"往下同時往后"的往復運動。
使用運動器材10時，使用者將雙腳分別踩上左、右二運動組件50底端的腳 踏部55，并將雙手分別握住左、右二運動組件50頂端的手握部54，然后施力使 腳踏部55及手握部54沿著各自受限的軌跡運動，如此帶動運動組件50中間的繞 轉部52沿著圓形軌跡A循環繞轉，也就是帶動曲柄機構40及飛輪72原地旋轉， 通過克服渦流制動器對飛輪72施加的預設阻力，達到上半身及下半身同時運動的 效果。
本發明中的手部運動是沿一概呈橢圓形的圓曲軌跡D繞轉，有別于多數習知 運動器材的手部推拉動作。如圖l及圖3所示，在本實施例中，骨架30支架部32 的最頂端設有分別位于控制臺24左、右二側的左、右二握把26，由此，使用者可 選擇將雙手握持在固定不動的握把26上，僅進行下半身運動。運動時，基于曲柄機構40左、右二曲柄42的反向運動，使用者的左、右腳 之間也會呈現反向運動，例如，當右腳的腳踏部55往上往前運動時，左腳的腳踏 部55會往下往后運動。類似地，如果同時進行手部運動，則當右手的手握部54 在往前繞轉時，左手的手握部54大體上會是往后繞轉。
在腳部運動的部分，因為各腳踏部55的約略中間位置是沿著弧形軌跡B往復 升降，而腳踏部55的前端56及后端57卻是各自沿著一縱長形的封閉軌跡Cl、 C2運動，所以，腳踏部55在運動過程中會不斷地變化其與前述支撐面(例如地面) 之間的夾角。例如在本實施例中，當腳踏部55運動至活動范圍的低端時，前、后 二端56、 57之間的連接線大致呈現水平，當腳踏部55運動至活動范圍的高端時， 則會呈現前端56低于后端57的傾斜姿態。
上述實施例利用偏擺桿60第一端61及第二端62的預設相對關系，使腳踏部 55的運動軌跡呈現明顯的縱向走向，也就是讓腳部運動具有較顯著的上下運動， 而前后運動相對較不明顯。
對本發明而言，偏擺桿60的第一端61樞接在骨架30上的位置，并不限定要 低于運動組件50的腳踏部55，也不限定要位于腳踏部55前方。換言之，以圖2 中的弧形軌跡B為例，若骨架30形式配合，而將偏擺桿60第一端61的樞接位置 變更至腳踏部55的后上方(或是高度介于腳踏部55的活動范圍之間)，仍能使偏擺 桿60的第二端62將腳踏部55的對應部位限制在一位置及斜率大致相同的弧形軌 跡B上運動，也就是使腳踏部55有相同或類似的運動方式。當然，如圖中所示將 偏擺桿60設置在腳踏部55下方，實際上能精簡器材，也比較不會妨礙到使用者。
如圖5所示，本發明另一較佳實施例的運動器材10'與前一實施例大同小異， 同樣具有一骨架30'、一曲柄機構40'、二運動組件50'及二偏擺桿60'等主要構件(注 圖中的左、右二偏擺桿60'重疊)，而且前述構件彼此之間的連接關系與上述結構雷 同，相同部分不再贅述。本實施例的運動器材10'與前一實施例在結構上的最大不 同點是，各偏擺桿60'的長度較短，第一端61'雖然也是樞接在骨架30'的底部31'， 但樞接位置較靠后方，大體上是位于運動組件50'的腳踏部55'底側。另一方面， 偏擺桿60'的第二端62'是樞接在運動組件50'的腳踏部55'的接近后端57'位置，由 此，運動時，腳踏部55'與偏擺桿60'樞接的部位會沿一弧形軌跡B'運動，而腳踏 部55'的前端56'則會沿一封閉軌跡C1'運動。更精確來說，各偏擺桿60'第一端61'樞接在骨架30'上的位置，(在前后軸向上)是介于腳踏部55'前端56'的封閉軌跡 Cl'前緣及后端57'的封閉軌跡C2'后緣之間，簡單講就是介于腳踏部55'的活動范圍 之間。
本實施例提供的運動器材10'同樣可供使用者進行全身運動，其中，手部仍是 沿一概呈橢圓形的圓曲軌跡D'運動，但腳部運動則與前一實施例有較大差別，艮卩， 通過上述偏擺桿60'第一端61'及第二端62'的預設相對關系，本實施例中的腳踏部 55'不僅保有上下方向上的運動，伺時也有較明顯的前后方向上的運動。此外，本 實施例中的腳踏部55'在運動過程中，會在"前端高于后端"、"水平"及"前端低 于后端"三種姿態之間循環變化。
如同與圖5相反一般，本發明也可將偏擺桿的第二端樞接在運動組件的腳踏 部的靠近前端位置，使得腳踏部的樞接位置沿一弧形軌跡運動，而腳踏部的后端 則是沿一封閉軌跡運動。
綜合以上說明可知，本發明所提供的運動器材能供使用者同時進行手部(上半 身)及腿部(下半身)的運動，而且本發明的運動器材構件少、結構簡單，因此生產 成本較低。此外，本發明運動器材的前后長度較短，占用空間及占地面積較少。
權利要求
1、一種運動器材，供使用者進行全身運動，其特征在于包括一骨架；一曲柄機構，設置在所述骨架上，具有能沿一水平軸線相對繞轉的左、右二曲柄；左、右二運動組件，各具有相對較高的一頂端、相對較低的一底端、以及介于所述頂端與底端之間的一繞轉部；所述左、右二運動組件的繞轉部分別樞接所述曲柄機構的左、右二曲柄，各依隨所述曲柄沿一以所述軸線為圓心的圓形軌跡運動；各所述運動組件的頂端高于所述曲柄機構，而且設有一供所述使用者握持的手握部；各所述運動組件的底端低于所述曲柄機構，而且設有一供所述使用者踩站的腳踏部，所述腳踏部具有相對在前的一前端及相對在后的一后端，分別對應于所述使用者腳部的腳趾端及腳跟端；左、右二偏擺桿，各具有相對的一第一端及一第二端；所述左、右二偏擺桿的第一端均樞接在所述骨架上，所述第二端則分別樞接于所述左、右二運動組件的腳踏部，使得當各所述運動組件的繞轉部沿所述圓形軌跡運動時，所述運動組件的腳踏部與所述偏擺桿第二端樞接的部位會沿一弧形軌跡運動，同時所述腳踏部的所述前端及后端當中至少一端會沿一封閉軌跡運動。
2、 如權利要求1所述的運動器材，其特征在于所述弧形軌跡及所述封閉軌 跡均具有一高端及一低端，而且各自的所述高端均比所述低端靠近前方。
3、 如權利要求1所述的運動器材，其特征在于各所述偏擺桿的第二端樞接 在所述運動組件的腳踏部的前端及后端之間，當所述運動組件的繞轉部沿所述圓 形軌跡運動時，所述腳踏部的前端及后端會各自沿一所述封閉軌跡運動。
4、 如權利要求1所述的運動器材，其特征在于各所述偏擺桿的第二端樞接 在所述運動組件的腳踏部的靠近后端位置，當所述運動組件的繞轉部沿所述圓形 軌跡運動時，所述腳踏部的前端會沿一所述封閉軌跡運動。
5、 如權利要求1所述的運動器材，其特征在于各所述偏擺桿的第二端樞接 在所述運動組件的腳踏部的靠近前端位置，當所述運動組件的繞轉部沿所述圓形 軌跡運動時，所述腳踏部的后端會沿一所述封閉軌跡運動。
6、 如權利要求1所述的運動器材，其特征在于各所述偏擺桿的第一端樞接 在所述骨架上的位置，低于所述運動組件的腳踏部。
7、 如權利要求6所述的運動器材，其特征在于各所述偏擺桿的第一端樞接在所述骨架上的位置，比所述運動組件的腳踏部更靠前方。
8、 如權利要求6所述的運動器材，其特征在于各所述偏擺桿的第一端樞接 在所述骨架上的位置，在前后軸向上，是介于所述運動組件的腳踏部活動范圍之 間。
9、 如權利要求1所述的運動器材，其特征在于各所述偏擺桿的第一端樞接 在所述骨架上的位置，高于所述運動組件的腳踏部。
10、 如權利要求1所述的運動器材，其特征在于各所述偏擺桿的第一端樞 接在所述骨架上的位置，高度介于所述運動組件的腳踏部活動范圍之間。
全文摘要
本發明涉及一種運動器材，其包括一骨架；一曲柄機構；左、右二運動組件；左、右二運動組件的繞轉部分別樞接曲柄機構的左、右二曲柄，各依隨曲柄沿一以軸線為圓心的圓形軌跡運動；各運動組件的頂端高于曲柄機構，而且設有一供使用者握持的手握部；各運動組件的底端低于曲柄機構，而且設有一供使用者踩站的腳踏部；左、右二偏擺桿，各具有相對的一第一端及一第二端；左、右二偏擺桿的第一端均樞接在骨架上，第二端則分別樞接于左、右二運動組件的腳踏部，使得當各運動組件的繞轉部沿圓形軌跡運動時，運動組件的腳踏部與偏擺桿第二端樞接的部位會沿一弧形軌跡運動，同時腳踏部的前端及后端當中至少一端會沿一封閉軌跡運動。本發明的運動器材構件少、結構簡單，生產成本較低且占用空間及占地面積較少。
文檔編號A63B23/035GK101444661SQ20081014735
公開日2009年6月3日 申請日期2008年8月11日 優先權日2007年11月30日
發明者丹尼爾·巴德渥斯, 崔維斯·布萊克本, 德瑞克·尼爾森 申請人:喬山健康科技股份有限公司