CN1230229C - 用于健身的健身装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固定的健身装置，它能增强心血管***的锻炼而又能最大限度地减少对重要关节的冲击。一个基座部(12)支承着一对往复件(40)，这对往复件在一端平行于地面沿水平方向移动，而在另一端借助于连接在框架上的耦合***(32)往复地沿圆周运动。本发明包含的结构允许使用者在做攀登锻炼时的每只脚沿一闭合环形路径(71)，最好是一普通的椭圆形路径运动。这就为膝关节和踝关节进行更自然的运动，并尽可能减少这些关节上的不必要的受力，同时还能进行心血管***的锻炼做好了准备，此外，这还提供了一种用来对使用者的脚底部进行定向的机构，因此当本装置的脚蹬平台沿闭合路径，最好是椭圆路径运动时，仍能与参考平面保持基本平行。本装置还可包含有联动装置(48)以易于进行相应的上部身体锻炼。

Description

用于健身的健身装置
技术领域
本发明涉及到一种改进的固定健身装置，更具体地讲，本发明涉及到的这种改进的固定健身装置能使使用者沿着预先确定的闭合路径，例如一个椭圆路径，来移动他的脚，这种路径更精确地代表了与爬楼梯或斜坡相关的人体运动，本发明还涉及到一种用于健身装置的曲柄组合，这种组合能使使用者的脚和/或臂沿着预先确定的闭合路径运动。本发明进一步涉及到一种改进的健身装置，这种装置能使使用者沿着一个椭圆路径移动他的脚，而同时脚踏平台却在至少通过椭圆路径下半部的一部分时保持与参考面基本平行。
背景技术
攀登楼梯是锻炼心血管***的一种流行运动形式。然而，过长地使用这种方式却会使膝部过度受力。散步也是一种流行的锻炼形式，但是它对心血管***所加的负荷却达不到爬楼梯锻炼的强度。因此，需要一种改进的固定健身装置，使它对心血管***所加的负荷能和爬楼梯一样，而又不使膝或其他关节过度受力。先前的楼梯攀登装置有两个共同的缺点。首先，它们需要过度地抬起膝关节或夸大了小腿部的竖直运动。参看，例如，美国专利3,316,898；4,949,993；4,989,857；以及5,135,477。另外还有一种装置，这种装置虽可促使膝部和踝部更自然地运动，但由于此装置的结构所致，使用者登上或迈下此装置是困难的。参看，例如，美国专利5,242,343。此外，尽管某些先前的装置试图模仿更自然的膝部运动和踝部运动，但他们都没能提供精确的模仿。请看，如美国专利5,242,343和5,383,829。
因此，需要一种改进的固定健身装置，来促进脚部，踝部和腿部做更自然而协调运动。另外，还需要一种与楼梯攀登运动相结合的更协调的手部运动，以加速心血管***的锻炼以及上体肌肉的锻炼，同时又不会对肘部和肩部造成过度受力状态。因此，要求改进1的固定健身装置能把脚和手的运动结合成一种更自然更协调的运动。
发明内容
简而言之，本发明涉及的是一种改进的固定健身装置。所包含的框架具有一个适宜于地面支承的基座部，一个中部以及一个顶部。一个耦合装置与此框架相连，此耦合装置包含有一个皮带轮，它确定了一个枢轴。两个往复件对于框架的基座部来说是分开的。每个往复件的一端都适宜于做基本上与地面平行的直线运动。每个往复件做直线移动的那一端可与基座部相接触，或直接在地面上滑动。每个往复件的另一端直接或间接地与耦合件的皮带轮相连。按照这种方式，皮带轮的转动就使每个往复件的一端沿轨道运动，而同时每个往复件的另一端以直线方式运动。还包含有一种用来为使用者脚的底部定向的机构，这样一来，当此机构工作时，每只脚就沿一闭合路径，最好是一基本为椭圆形的路径运动。
用来使脚的底部定向的这种机构可包含有为每个往复件设置的连杆组件。每个这样的连杆组件都包含至少一个连杆，此连杆在靠近一端处转动接连在往复件的两端之间，其连接处最靠近沿地面移动的端部。这个附加连杆组件的另一端被限制在框架的基座部内，这就使连杆的第二端只能做与地面或基座基本上平行的移动，这和往复件的第一端一样。
使使用者每只脚的底部取向的这个装置，最好能允许支承每只脚的脚踏平台沿基本椭圆形路径运动，同时在脚踏平台沿着至少椭圆路径下半部的一部分开始从椭圆路径的前端向后运动时，每个脚蹬平台的参考平面，例如脚的接触面，能保持与地面基本平行。这就提供了踝部和脚部的解剖学上的优选运动。此外，定向机构的尺寸可这样来选择：使得当脚踏平台沿基本椭圆路径的下半部的至少一部分前进时，每个脚踏平台的参考平面与地面基本保持平行，
在优选实施例中，每个连杆组件包含有一个第二连杆，此连杆与第一连杆的第二端转动相连。第二连杆靠近它的另一端被转动地限制在框架的顶部。这个第二连杆还用于手部运动。
在另一实施例中，每个往复件都包含有一前面成凸轮的部分，并在靠近前端处被基座所支承。凸轮部分最好是曲线形。每个往复件的另一端直接或间接地与耦合装置的皮带轮相连。按照这种方法，皮带轮的转动会使每个往复件的一端沿轨道运动，同时每个往复件的另一端沿一预先确定的由凸轮部分确定的路径运动。还包含有用来对使用者每只脚的底部进行支承和定向的机构，以便每只脚可沿一预先确定好的闭合路径运动，这个路径可与扁平的圆周路径相一致。
在一可能的优选实施中，每个往复件的一端都适宜于做与地面基本平行的直线运动。每个往复件做直线移动的那一端可与基座部接触，或可直接在地面上滑动。还包含有用来通过两个脚踏平台或脚垫对使用者每只脚的底部进行定向的机构，以便每个脚踏平台都沿预先确定的基本椭圆形路径而运动，同时在脚踏平台通过它们绕椭圆路径转动时，能保持与参考平面，例如地面，基本平行。
本发明的优选曲柄组合至少包含有两个连杆组件，每个连杆组件都有两个单独的连杆。连杆组件的每个连杆在一端转动相连。本发明还包含有两个耦合***，每个耦合***都有皮带轮机构，该机构绕分离的转轴运动，以及用来将皮带轮机构连接到每个连杆组件的一连杆的一端上的机构。按照这种方式，每个连杆组件都与两个耦合***相连。还包含一个把两个耦合***的每个皮带机构的转动运动关联起来的机构。
基于上述目的，本发明提供一种用于健身的健身装置，它包括：一个框架，其具有一适宜于由地面所支承的基座部；第一和第二往复件，每一个往复件具有一第一端和一第二端，所述第一和第二往复件的一部分适宜于做基本直线的运动；一个耦合器部件，其具有(i)一个由该框架所支承的并限定的一个枢轴的皮带轮，和(ii)一个连接机构，该机构把所述第一和第二往复件的所述第二端与所述皮带轮连接起来，以便所述皮带轮的转动会使所述第一和第二往复件的所述第二端产生绕所述枢轴的轨道运动，同时所述第一和第二往复件中的每一个远离其所述第二端的部分作往复运动；以及第一和第二转动的连杆组件，其每一个分别工作上在所述往复件的第一和第二端之间的位置处与第一和第二往复件中相应的一个相连，用于对所述装置的使用者的脚底进行定向，使得使用者的每只脚在所述装置工作期间沿着一个基本上椭圆的路径运动；所述耦合器部件连接机构包括：一第一部件，它的一端在靠近所述枢轴处与所述皮带轮相连，而它的另一端与所述第一往复件的所述第二端相连；以及一第二部件，它的一端在靠近所述枢轴处与所述皮带轮相连，而它的另一端与所述第二往复件的所述第二端相连。在其他方面，所述框架还包括一个顶部，所述顶部适宜于为所述装置的使用者提供手部支撑件。所述第一和第二往复件中的每一个远离其所述第二端的部分在一个大致水平的支承表面上作往复运动。
为了对详细描述能更好地理解，本已经概括地简述了本发明的一些比较重要的特性。当然，本发明还有一些另外的特性，这将在后面介绍，这些特性也将构成所附权利要求的内容。
附图说明：
为更全面地介绍在本发明详细描述中所用的图，下面对每副图进行一简要介绍，其中：
图1为本发明的优选实施例的顶视图；
图2为本发明的优选实施例的平面图；
图3为本发明的一可能实施例的顶视图；
图4为本发明的另一可能实施例的顶视图；
图5为本发明的再一可能实施例的顶视图；
图6为本发明的一个进一步的可能实施例的顶视图；
图7为本发明另一优选实施例的顶视图；
图8为如图7所示本发明的优选实施例的平面图；
图9为本发明一可能实施例的顶视图；
图10为本发明的另一可能实施例的顶视图；
图11为本发明的再一可能实施例的顶视图；
图12为本发明的一个进一步的可能实施例的顶视图；
图13为如图7和8所示的本发明的一部分的详细视图；
图14为如图7和8所示的本发明的一部分的另一详细视图；
图15为本发明的一可能实施例的一部分的另一详细视图；
图16为本发明的再一优选实施例的顶视图；
图17为如图16所示的本发明的优选实施例的平面图；
图18为图16和17所示本发明的优选实施例的顶视图，该实施例带有一臂；
图19为图16和17所示的本发明的一部分的详细视图；
图20为本发明的可能实施例的顶视图；
图21为图19所示的具有一臂的本发明的可能实施例的顶视图；
图22为本发明的再一可能实施例的顶视图；
图23为本发明的进一步的优选实施例的顶视图；
图24为如图23所示的本发明的优选实施例的平面图；
图25(a)-25(c)为本发明的从几何学方面考虑的序列图，以便提供两点控制的椭圆路径；
图26为本发明的顶视图，它表示了本发明的两点控制的椭圆路径；
图27(a)-(d)为本发明的从几何学方面考虑的序列图，以便提供三点控制的椭圆路径；以及
图28为本发明的顶视图，它表示了本发明的三点控制椭圆路径。
具体实施方式
参考图1和2，图中所示框架10包含有基座部12、中部14和顶部16。简略地看一下图2，框架10包含两个底部12’和12”、两个中部14’和14”和两个顶部16’和16”。实质上，此框架是由两个分别由“’”和“””标注的而且操作上互相联系的分离框架部件组成。显然，对所公开的框架10可以做一些变动而不偏离本发明的精神。
耦合***20相对于此框架是被固定的，它包括皮带轮22、两曲柄件24、阻力制动器23、导辊28和皮带30。两个往复件32设置在框架10的下部附近。每个往复件32都有一个端部34，此端部适宜于沿图1所示直线方向做侧向运动。在往复件32的每一端34上都安装有一个滚轮36，用于骑跨在框架10的基座部12上，如图1所示。如果需要，可采用另一种方式，使滚轮36直接与地面相接触。每个往复件32的另一端38都转动地与曲柄24的一端转动相连。在端部38处的枢轴连接可以通过一个枢轴连接件25(参看图2)来实现，此连接件跨连在往复件32的另一端38和曲柄24之间。曲柄24的另一端与皮带轮22在耦合***20的枢轴26处相连。枢轴26是皮带轮22绕着转的轴。
在本发明的优选实施例中，还包含有两个脚蹬件，或接触件40。每个脚蹬件40都在靠近第一端42处通过销钉连接件44与往复件32转动相连。脚垫50在每个脚蹬件40的第一端42处与脚蹬件顶面相连。每个脚蹬件40都在其另一端46处与臂48转动相连。每个臂48也是在靠近其另一端处与框架10的顶部16转动相连。在每个手臂件48的顶端49处都有一个把手部47(见图2)。参看图2可以容易看到，框架10包含有双重的基座部12’/12”、双重的中部14’/14”和双重的顶部16’/16”。此外可以看到，往复件32、脚蹬件40和臂48都提供了相同的双重***；每个这种***都安置在框架的基座部12’和12”上，而且每一个都安排来接纳使用者的一只脚和一只臂。
在此优选实施例以及下面将介绍的其他实施例的工作过程中，使用者“U”可以从背面或两侧登上本发明的装置，使其使用变得更方便了。在先前公开的技术中，登上或迈下都是困难而不方便的，这是因为皮带轮和其他构件所处的位置所造成的。例如，参见美国专利5,242,343。但是，在本发明的情况中，由于尽可能地减少了锻炼活动过程中结构上的妨碍部件，因而登上和迈下此装置都是容易的。
在工作过程中，使用者的攀登运动使得每个往复件32的第一端34沿箭头70所指方向移动。同样，每个往复件32的第二端38做轨道运动，而在优选实施例中为圆周运动。然而在每个往复件32的相对的两端34和38之间的各点处，运动就逐渐由轨道运动(在端部38)改变为在端部34处的直线运动。这种几何过渡是以近似椭圆的形式发生的。这不是个完美的椭圆，而是更趋向于一个鸡蛋形。然而它却提供了更自然更协调的人体运动。
可以看到，销钉连接件44相对于往复件32的长度的最好位置是这样的：在每个往复件32的靠近第一端34的1/3处。正是在这个范围内，使用者每只脚就能沿一个椭圆路径(大约如椭圆71所示)运动，这个路径对于踝部和膝部来说是更自然更舒适的几何运动路径，最大限度地减少了加在这两个关节上的受力状态，而且还能使心血管得到连续的锻炼。在工作过程中，每个臂48的上端49沿箭头72所示的弧形而运动。这样就能进行用于锻炼身体上部肌肉群的手/臂/肩的运动，而同时继续心血管的锻炼。
耦合***20的阻力制动器23的工作方式对业内行家来说是熟知的。阻力制动器23用来增加或减少通过导辊28/皮带30结构加在皮带轮上的负荷。因此阻力制动器23用作增加或减少心血管锻炼的强度。
现在参看图3，它给出了本发明的一个可能的实施例。同样的两位数字标号将用来表示此优选实施例中存在的同样构件，只是带有一个序列后缀“a”。框架10a包含有一个下部12a、一个中部14a，以及一个顶部16a。本实施例包含的耦合***20a有上面所述优选实施例的耦合***20同样的组成部分。此外，本实施例的耦合***20a与上述优选实施例的耦合***20以同样方式工作。
它也包含一对往复件32a，其每一个都有一个第一端34a，在此端上安装着滚轮36a。每个往复件32a的第二端38a都通过一个销钉连接件或销钉件25a与每个曲柄24a的一端转动相连。同样，它包含有两个脚蹬件40a，其每一个都在靠近第一端42a的销钉连接件44a处与相应的往复件32a转动相连。每个脚蹬件40a也包含有一个脚垫50a，这个脚垫在每个脚蹬件40a的第一端42a处与脚蹬件40a的顶面相连。然而在此实施例中，每个脚蹬件40a在其第二端46a处与一个滚轮45a相连。每一个滚轮45a都与框架10a的顶杆13a相接触。每个顶杆13a在其第一端都与框架10a的中部14a相连，而其另一端与基座部12a相连。此外，框架10a的每个弓形件的顶部16a都连接了一个杆47a，在锻炼时这个杆适宜于由使用者抓住以产生附加的稳定性。
在此可能的实施例的工作过程中，使用者从侧面或后面容易登上此装置，把双脚放在脚垫50a上，抓住杆47a，然后开始楼梯攀登运动。这时，每个脚蹬件40a的第一端34a以直线方式沿箭头73的方向放置，这和优选实施例中的情况一样。同样，和在前述优选实施例中那样，每个往复件32a的端部38a都绕着皮带轮22a做轨道运动，最好是圆周运动。同时，从往复件32a的第一端34a的直线运动改变到往复件32a的第二端38a的轨道运动，这种改变过程是近似椭圆的变形过程。在这种可能的实施例中，每个脚蹬件40a的第二端46a也都被限制为沿箭头73的方向做直线运动。每个滚轮45a都受顶杆13a的限制而不能做竖直运动。因而在这个实施例中，使用者不和优选实施例中所示的那样使用臂。而是使用者抓住杆47a以更加稳定。
现在参看图4，它给出了本发明另一可能的实施例。和前面一样，同样的部件将用和优选实施例所示的同样两位数字标号来表示，但是现在带有一个序列后缀“b”。框架10也包含基座部12b、中部14b和顶部16b。也提供了一个耦合***20b，这个***在结构和功能上与优选实施例(图1-2)中的耦合***20相同。这个可能的实施例也有一对往复件32b，每个往复件都有一个第一端34b，这个第一端借助滚轮36b而沿箭头74的方向做直线运动。和上一实施例的情况一样，所示滚轮36b与框架的底部12b相接触；但是它们可以沿着地面而不是沿着框架的基座滑动。同样，每个往复件32b都包含有一个第二端38b，这个第二端可转动地与曲柄24b的一端相连。在这个可能的实施例中，包含有两个接触件40b，其脚蹬部50b与纵向部分51b有一角度上的偏移。每个接触件40b在其第一端42b处通过销钉连接件44b与往复件32b转动相连。这个可能的实施例也包含有一个轴套52b，这个轴套转动地安装在框架10b的顶部16b上。每个轴套52b都用作对接触件40b的纵向件51b进行侧向限制，使其只允许件51b相对于轴套52b做轴向(或纵向)运动，以及件51b相对于框架10b的顶部16b成角度地运动。
在工作过程中，使用者从侧面或后面登上此装置，用他的脚与脚蹬部分50b相接触而开始攀登运动。每个纵向件51b的上部都包含一个把手部47b，可以由使用者抓住。和上一个实施例的情况一样，这种攀登运动导致每个往复件32b的第一端34b沿箭头74方向的侧向的或直线的移动。然而，使用者的手通过把手部分47b而产生的运动既不是和上面对优选实施例所述的那样的弧形运动，也不象第一个可能实施例的情况中那样是不动的。反而是，在此可能的实施例中，使用者的手所运动的路径一般是沿着一个椭圆路径，这和脚所采取的路径一样(例如大约为椭圆路径76)。因此，由于身体的上部和下部的运动都是处在一种更自然更协调的状态中，就最大限度地减少了加在踝、肘和肩关节上的受力，所以这个实施例提供了更大范围的心血管锻炼。
现在参看图5和6，这里给出了两个另外的实施例。和在上面的实施例的情况一样，同样的构件将用同样的两位数字标号来表示，只是加上了序列后缀“c”和“d”。在图5中的情况，所标结构具有“c”的序列后缀。在图6中的情况，所标结构具有“d”的序列后缀。
参看图5，框架10c包含有一个底部12c、一个中部14c和一个顶部16c。所画出的耦合***20c包含有与优选实施例的耦合***20同样的组成部件和功能。所包含的两个往复件32c的每一个都有一个第一端34c，在这个第一端上连接了一个滚轮36c。每个往复件32c的另一端38c都与耦合***20c的曲柄24c的一个端部转动相连。框架10c的上部16c包含有杆47c，使用者抓住它以增加稳定性。在每个往复件32c的顶部靠近其第一端34c处连接了一个楔形物或块状物41c。每一个块状物都包含一个脚垫50c。
和上面实施例中的情况一样，使用者从侧面或后面登上此装置。通过在每个脚垫50c上向下压而开始楼梯攀登运动。按照这种方式，每个往复件32c的第一端34c都沿着箭头77的方向做直线移动，而每个往复件32c的端部38c则绕着耦合***20c的枢轴26c转动。和上面的实施例中一样，这样的一种构形允许使用者的每一只脚沿着一般由近似椭圆78所表示的椭圆路径而运动。
现在参看图6，这里表示了图5所描述的形式的一个可能的实施例。框架10d包含有基座部12d、中部14d和顶部16d。所示耦合***20d又是与图5中耦合***20c的结构和功能同样。然而往复件32d和楔形件41d以及它们与耦合***20d的相互关系分别与图5中由部件32c、41c和20c所描述的一样。
和前面的实施例中的情况一样，图6中所示装置的工作会导致往复件32d的第一端34d沿箭头79的方向做直线运动。然而在这个可能的实施例中的不同之处在于有一对连杆组件(每一个往复件32d有一个)，它包含有第一连杆53d和第二连杆54d。连杆53d的一端连在每个往复件32d的滚轮36d上。第一连杆53d与第二连杆54d在销钉连接件55d处转动相连。第二连杆54d靠近其另一端与框架10d的顶部16d转动相连。第二连杆远离该销钉连接件55d的那一端包含一个与图2中把手部47相似的把手部(未示出)。和图5所示实施例的情况一样，图6所示装置的使用者容易从侧面或后面登上此装置，抓住把手部分，在每个楔形件或块形件41d的脚垫部上交替地向下加压开始楼梯攀登运动。和前面的实施例中一样，这就使得使用者的每只脚做平滑的基本是椭圆的运动，这由近似椭圆80来表示。同时还通过双手沿着箭头81方向的弧的转动而导致对人体上部的某些肌肉群进行锻炼。
现在参看图7和8所示的这个可能优选实施例，使用同样的两位数字标号来表示在图1和2的优选实施例中出现的同样结构，只是加上了一个序列前缀100。所示框架110包含一个基座部112，一个中部114和一个顶部116。简略地参看图8，框架110包含有两个底部112’和112”以及两个中部114’和114”。本质上来讲，此框架是由两个分离的由“’”和“””标注的框架部件组成。显然，可以对所公开的框架110做一些改变而不偏离本发明的精神。
耦合***120相对于此框架是固定的，此***包含有皮带轮122和曲柄件124。还给出了一个阻力制动***123，它包含一个导辊128和一条皮带130。两个往复件132安置在下面靠近框架110的位置。每个往复件132都有一个成凸轮形的部分134，这个部分适宜于骑跨在与基座112连接的滚轮136上。由图可看到，凸轮形表面可以是弯曲的。每个往复件132的另一端138都与曲柄124的一端转动相连。端部138处的转动连接可以通过枢轴连接件125(见图8)来实现，这个枢轴连接件125跨在往复件132的另一端138和曲柄124之间。曲柄124的另一端在耦合***120的枢轴126处与皮带轮122相连。枢轴126是皮带轮122绕着转动的轴。
脚垫150连接在每个臂132的顶面上，以支承使用者的脚并对其定向。框架110的顶部116包含有一个把手部147，在锻炼时使用者抓住把手以便稳定。
参看图8，可以容易看出，框架110包含有双重基座部112’/112”，双重中部114’/114”和双重顶部116’/116”。此外，可以看出，往复件132提供同样的双重***；每个***都安置在此***的基座部112’或112”上，而且每个***都安排得容纳使用者的一只脚和一只臂。每个框架部件(“’”和“””)都由象135这样的跨接件所连接。
在图8所示的实施例工作时，使用者“U”从便于使用的背部或两侧登上本发明的装置，然后开始攀登运动。这种攀登运动就使得往复件132沿凸轮形部分134处的箭头82方向移动。同样，在每个往复件132的第二端138处产生轨道运动，在所述的这个装置中为圆周运动。但是在每个往复件132两相对端部之间各点处，这种运动逐渐从圆周运动(在端部138处)变成凸轮部分134处的弧形运动。这种几何形状的转变导致一个预定的闭合路径，这个路径最好是在脚垫150处的一个扁平圆周构形83。这为脚、踝和腿部提供了一种更自然更协调的运动。按照这种方式，使用者可实现最高级的与楼梯攀登相关的心血管锻炼，却没有与先前技术的装置相联系的脚、踝、膝和腿部的笨拙而不自然的运动。
阻力制动***123以业内行家悉知的方式工作。阻力制动器123用于通过导辊128/皮带130结构来增加或减少加在皮带轮上的负荷。因此阻力制动器123用于增加或减少心血管锻炼的强度。
参看图9，这里给出的实施例与图7中的实施例是一样的，只是框架所包含的中部114e移到接近基座部112e的中心点。在这种取向中，使用者“U”将面对着与图7中所示相反的方向。在这种构形中，滚轮136e重新定位于较为靠近耦合***120e处，所产生的圆周路径84呈较扁平的轮廓。图9所示的具有扁平轮廓84的实施例允许在最大限度的减少这些关节上的受力的情况下进行心血管锻炼，这是因为这种最好的解剖学上的图案的原因。
现在参考图10，这里表示了本发明的另一种可能的实施例。对这个实施例而言，使用了同样的两位数字标号来表示优选实施例中存在的类似结构，但是带有序列前缀100和序列后缀“f”。框架110f包含有下部112f，中部114f以及顶部116f。所包含的耦合***120f其组合部件是与上面对优选实施例所介绍的耦合***20同样的。此外，所包含的耦合***120f有与上面对优选实施例所介绍的耦合***20有同样的组成部件，而且与优选实施例的耦合***20和120工作方式一样。
也包含有一对往复件132f，每个往复件都有一个第一端134f，滚轮136f就安装在这一端上。每个往复件132f的第二端138f都通过一个销钉件125f与每个曲柄124f的一端转动相连。在此可能的实施例中包含有两个脚蹬件140f，其中的每一个都在靠近第一端142f的销钉连接件144f处与相应的往复件132f转动相连。每个脚蹬件140f也包含有一个脚垫150f，这个脚垫又在第一端142f处与每个脚蹬件140f的顶面相连。在这个实施例中，每个脚蹬件140f在其第二端146f处与滚轮145f相连。每个滚轮145f都与框架110f的每个弓形件的杆113f相连。每个杆113f的每一个端部都与框架110f相连，此杆包含一个凸轮形部分115f。因此，每个杆113f起一个导轨的作用，通过滚轮145f对每个脚蹬件140f的第二端146f进行引导。此外，框架110f的每个弓形件的顶部116f都包含一个把手147f，这个把手适宜于在锻炼期间由使用者抓住以保证稳定性。
在这个可能实施例的工作过程中，使用者“U”容易地从侧面或后面登上此装置，把两只脚放在脚垫150f上，抓住杆147f，然后开始攀登运动。这时，每个脚蹬件140f的第一端134f都以直线的方式沿箭头85的方向移动。每个往复件132f的端部138f都绕着皮带轮122f做轨道运动，在所述的这个装置中为圆周运动。从往复件132f的第一端134f处的直线运动改变为往复件132f的第二端138f的圆周运动，结合脚蹬件140f的端部146f的弧形运动的影响，这就产生了由路径86所示的一般扁平的圆周运动。
现在参看图11，这里也是表示了本发明的另一个可能的实施例。和上面讲的一样，相同的部件将由同样的两位数字标号来表示，正如在优选实施例中用序列前缀100所表示的那样，只是现在带有一个后缀“g”。框架110g包含有一个基座部112g，一个中部114g和一个顶部116g。所提供的耦合***120g在结构和功能上与图7-8中所示优选实施例的耦合***20一样。这个可能的实施例也包含一对往复件132g，每个往复件都有一个第一端134g，这个端部借助于滚轮136g的作用而沿箭头87的方向做直线运动。和上面的实施例的情况一样，所示滚轮136g与框架的底部112g相接触；然而，它们可以沿着地面滑动，而不是沿着框架的基座滑动。同样，每个往复件132g都包含有一个第二端138g，这个第二端与曲柄124g的一端转动相连。在这个可能的实施例中包含有两个脚蹬件140g，它们都有脚垫部150g。每个脚蹬件140g在销钉连接件144g处靠近脚蹬件140g的第一端142g与相应的往复件132g转动相连。每个脚蹬件140g的大约1/2到1/3的长度构成一个凸轮形部分115g，它可以和所示的那样弯曲。在基座112g上，通过竖直件113g固定了一个滚轮145g，在本发明的工作过程中，这个滚轮骑跨在每个脚蹬件140g的这个弯曲部分115g的上表面上。于是，每个滚轮145g就用作对每个件140g的此弯曲部分115g在竖直方向上进行限制。
在此可能的实施例的工作过程中，使用者“U”从侧面或后面登上此装置，抓住把手147g，然后开始攀登运动。在使用者开始攀登运动时，每个往复件的端部134g都沿箭头87的方向做直线运动，而每个往复件132g的端部138g则做一般的轨道运动，在所述的这个装置中为圆周运动。鉴于每个脚蹬件140g存在着成型的或弯曲的部分115g，每个往复件的端部134g做侧向移动以及端部138g做圆周运动，因而就确定了一个预先确定的闭合路径，最好是如图所示的扁平的圆周轮廓88。
现在参看图12，这里也表示了本发明的另一个可能的实施例。和上面讲的一样，用同样的两位数字标号来表示相同的部件，这和前面描述的可能的优选实施例一样，但带有序列前缀100和后缀“h”。框架110h也是包含有一个基座部112h，一个中部114h和一个顶部116h。提供了一个在结构和功能上与可能的优选实施例(图7-8)的耦合***120同样的耦合***120h。这个可能的实施例也包含有一对往复件132h，每一个都有一个第一端134h，此第一端在滚轮136上沿着基座112h做一般的直线运动。在这个可能的实施例中，基座112h的一部分包含有一个弯曲的异形部分113h，它靠近基座的与往复件132h的滚轮136h相接触的那部分。每个往复件132h包含有一个第二端138h，此第二端与曲柄124h的一端转动相连。也还是在这个可能的实施例中，包含有两个脚蹬件140h，它们都有一个脚踏部分150h。每个脚蹬件140h在靠近脚蹬件140h的第一端142h处转动连接在销钉连接件144h上。每个脚蹬件140h的另一端145h与臂148h转动相连。臂148h的一端156h连接在枢轴连接件146h上，而臂148h在靠近其另一端的一个枢轴连接件157h处与框架110h的顶部116h相连。每个臂都在一个连接件157h处与框架110h的顶部116h转动相连。在每一个臂148h的一端，都有一个把手部分147h。
于是，在图12中所示实施例的工作过程中，使用者“U”登上此装置，通过向脚垫150h上交替地加压，以及通过开始臂148h的把手147h沿箭头89方向的摆动，而开始一种攀登运动。按照这种方式，在脚垫150h上脚的运动是一种沿预先确定的闭合路径90的运动。基座部112h的每个弓形件的弯曲部分113h起一个凸轮表面的作用，它对闭合路径90的闭合轮廓有影响。也就是说，弯曲部分113h用于对路径90的下部进行整平，因而它更精确地象一个步行运动。同时，使用者沿箭头89的方向摆动把手147h，因而实现一种增强的心血管锻炼。结果是使上体的肌肉群由于臂148h的摆动运动而得到锻炼。
图13-15是这些优选的和可能的实施例一些部分的详细视图，图中画出了某些部件的可调节特性。某些联动装置的可调节性会改变闭合路径的几何构形，这对适应不同身材的使用者或产生一个特殊构形的闭合路径是有利的。
参看图13，每个曲柄件124/124f/124g/124h分别可包含有一系列的开孔59，让枢轴连接件125/125f/125g/125h通过。因此，操作者沿径向向外朝着外部开孔59的方向重新调整往复件132/132f/132g/132h的端部138/138f/138g/138h时，一般的扁平的圆周路径83/86/88/90就会呈现一种成比例的变大的闭合路径，如图11中虚线88’所示。
参看图14，所示的每个往复件132/132f的第一端134/134f都有一个带一些开孔60的可伸缩部分132’/132f’。每个往复件的另一部分就包含有一个开孔61，这个开孔适宜于与一个个别的开孔60对准，以便穿过一个销钉连接件62，因而延长或缩短每个往复件132/132f。这样，操作者就可以改变此可能实施例的路径86/88/90的构形。如图11所示，如果通过在靠近耦合***120处的开孔60中***一个销钉62而延长了每个往复件132/132f/132g的总体长度的话，则闭合路径88的高度就会增加，然而其长度却不受影响，如图11中虚线88”所示。
现在参看图15，这里给出了图12所示可能实施例的一部分的详细视图。准确地讲，顶部116h也包含有一个第二部件116h，它在顶部中伸缩。件116h包括许多开孔117h。顶部116h也包含许多开孔119h。这样，使用者可以在顶部116h中调节这部分116h，利用销钉件121h把这两部分紧固在一起，其中，销钉件通过开孔119h和一个选定的开孔117h。于是，就可以调节顶部116h的长度，以便使用者能容易地够到把手147h。
现在参看图16和17的优选实施例，可以看到，为了把相似的结构表示成上面所用的标号，使用了同样的两位数字标号，但是加上了序列前缀200。所示框架210包含一个基座部212，一个中部214以及一个顶部216。简略地参看一下图17，框架210包含两个底部212’和212”，两个中部214’和214”以及两个顶部(未示出)。本质上来讲，此框架是由两个分离的标注为“’”和“””的框架部件组成。显然，可对所公开的框架210做一些变动而不偏离本发明的精神。
一个耦合***220被相对于框架固定住，此耦合***包含有皮带轮222，曲柄件224，阻力制动器223，导辊228和皮带230。两个往复件232设置于框架210的下部附近。每个往复件232都有一个端部234，这个端部适宜于沿图16中箭头91所示直线方向运动。在往复件232的每个端部234上，安装了一个滚轮236，这个滚轮是适宜于和图16所示那样，骑跨在框架210的基座部212上。如果需要的话，作为另一种方式，滚轮236可直接与地面相接触。每个往复件232的另一端238与曲柄224的一端转动相连。在端部238处的转动连接可以通过一轴颈件225(见图17)来实现，这个轴颈件和下面讨论的那样，从曲柄224的端部伸出，通过每个往复件232的端部238中的一个孔，连接到连杆组件240的连杆242的一端上。曲柄224的另一端在耦合***220的枢轴226处与皮带轮222相连。皮带轮222绕着轴226转动。这个优选实施例可包含一个把手部247，它是构成框架210的顶部216整体的一个必要部分。
图16的优选实施例包含一个二重的连杆组件240。每个连杆组件240都包含有两个主连杆242和244。连杆242固定在轴颈件225的一端上，而且在其另一端241处与连杆244相连。连杆244包含有两部分一一个弓形部245和一个伸缩部246。弓形部分245的一端在可伸缩部246中往复运动。脚踏平台或脚垫250在靠近连杆244的端部251的地方与连杆244的可伸缩部分246相连。
参看图18，这里了再现图16中所示的优选实施例，只是它包含有臂248。每个臂都包含一个把手部247，在本装置工作时，由使用者抓住这把手。每个臂248的另一端都在衬套264中做往复运动。衬套264通过枢轴点265而转动地与可伸缩部246相连。每个臂248都是在枢轴点266处与框架210的顶部216转动相连。在此装置的工作过程中，臂248绕点266转动，因而和下面将要介绍的一样，当连杆244按照本发明而做转动时，臂248就相对于衬套264垂直滑动。
在图16-18所示优选实施例的工作过程中，使用者“U”从背面或两侧登上本发明的装置，这就使得其使用方便了。在一些先前公开的技术中，由于皮带轮及结构的位置安排原因，登上和迈下是困难和不方便的。然而，在本发明的情况中，由于在健身活动时，最大限度地减少了这里结构上的障碍，因而登上和迈下是容易的。
在工作过程中，使用者的攀登运动使每个往复件232的第一端234沿箭头91的方向产生移动。同样，在每个往复件232的第二端238处产生一个如虚线92所示的轨道运动，在所述的这个装置中为圆周运动。在每个往复件232的端部234和端部238之间的一些点处，运动逐渐地由圆周运动(在端部238处)改变为端部234处的直线运动。这种几何转变是以近似椭圆的形式发生的。它不是一个完美的椭圆形；它更趋向于鸡蛋形。然而它却提供一个更自然更协调的身体运动。
此外，轴颈件225的圆周运动会导致连杆242的外端的一个同样的圆周运动，这是因为每个曲柄224和连杆242都是通过轴颈件225而相互固定的。这使得枢轴连接件241绕着轴226做如虚线圆93所示的圆周转动。于是，产生了如圆93和92所示的两个同时的圆周运动。这种双重圆周运动转化成脚踏平台250处基本如椭圆94所示的椭圆形运动，而且还允许每个脚踏平台250保持与一个参考面基本平行，在脚踏平台250做这种椭圆运动时，这个参考面在图16中的情况表示为地面“f”或基座部212。显然，通过使可伸缩部分246的端部弯曲或在每个脚踏平台的下面加一块楔形件，脚踏平台250开始的取向就可以相对于一个参考面而不是地面成一个角度。在两种情况中，本发明仍保证脚踏平台250保持与图19所示参考面“R”基本平行。
参看图18，在使用者沿基本椭圆形的形状来移动脚踏平台时，同时用臂沿箭头95所示的弧形路径来摆动把手部247。箭头95的弧形是由圆周半径来确定的，这个半径从枢轴点265延伸到把手部247。
仍旧参看图16-18，耦合***220的阻力制动器223以业内行家熟知的方式工作。阻力制动器223用来增加或减少通过导辊点228/皮带230结构加在皮带轮上的负荷。耦合***220通过平板231固定在框架210的基座部212上。同样，阻力制动器223通过托架227固定在框架210的中部214上。
参看图20和21，它图示了本发明另一个可能的实施例。在可能的时候，同样的两位数字标号将被用来表示前面所述优选实施例中存在的相似的结构，只是它带有序列前缀200和一个后缀“j”。框架210j包含有一个基座部212j，一个中部214j，以及一个顶部216j。所包含的耦合***220j具有上面所述耦合***220同样的部件。因而耦合***220j的工作方式与上面所述耦合***220相同。
也包含一对往复件232j，其每一个都有一个第一端234j，在这个第一端上安装有滚轮236j。每个往复件232j的第二端238j通过一个轴颈件225j与每个曲柄224j的一端转动相连。同样，也有两个连杆组件240j，其中的每一个都有一个第一连杆242j和一个第二连杆244j。每个连杆244j都在端部251j上都支承一个脚踏平台250j。此外，每个连杆244；最好都是在脚踏平台250j的前方，在连接件243处靠近端部234j与往复件232j转动相连。
连杆242j被固定在轴颈件225j的一端。因而，每个连杆242j就相对于相应的曲柄件224j被固定了。每个连杆242j的另一端都包含有一个滚轮241j，这个滚轮与连杆244j的一部分245j相接触。一个把手部247j用于让使用者抓住。
参看图21，它是将上面图20所示的那个可能的实施例添加了一个臂248j而成。每个臂248j都包含有两个连杆261j和262j。连杆261j在枢轴连接件267j的地方与框架210j的顶部216j转动相连。每个连杆261j的另一端在枢轴连接件263j的地方与连杆262j的一端转动相连。连杆262j的另一端在枢轴点265j处与往复件232j的端部234j转动相连。每个连杆261j都包含一个把手部247j，在此装置工作时，由操作者抓住这个把手部。
在图20和21所示的这个可能的实施例的工作中，使用者由侧面或后面容易登上此装置，把两脚放在脚踏平台250j上，抓住把手部247j，然后开始攀登运动。这时，每个往复件232j的第一端234j以直线方式沿着箭头96的方向移动。同样，和在优选实施例的情况一样，每个往复件232j的端部238j绕着轴226j轨道运动，最好是圆周运动，这和虚线圆周92所示的那样(见图16)。同样，从往复件232j的端部234j处的直线运动改变为往复件232j的端部238j处的圆周运动，这种变化过程是近似椭圆的变形过程，它取决于其沿往复件232j的长度上的位置。和优选实施例的情况中一样，当轴颈件225j绕轴226沿如图中圆圈94(图16)那样的圆周路径转动时，滚轮241就绕轴 226j沿圆周路径而转动，如虚线圆圈93(图16)所示。这用来为脚踏平台250j提供基本上是椭圆的路径，而且还是和上面对于图16和19所示的那样，保证平台250j基本保持与地面“F”或其他参考面平行。
现在参考包含有图21中所示的臂的可能实施例的工作过程，由于滚轮236j沿基座部212j的往复运动，而使双手通过弧形路径98的工作过程而变得容易了。沿箭头96方向的这种侧向运动用来侧向移动枢轴连接件265j，这个枢轴连接件又通过连杆261j和262j使把手部247j沿弧形路径98而摆动。弧形路径98的半径是由从把手到枢轴连接件246j的距离所决定的，而正是这个距离确定了弧形路径98的圆周的半径。
参看图22，这里给出了另一个可能的实施例。和前面实施例中的情况一样，可能时同样的结构将用同样的两位数字标号来表示，只是带有序列前缀200和后缀“k”。
框架210k包含有一个基座部212k，一个中部214k和一个顶部216k。所示耦合***220k包含有与可能优选实施例的耦合***220同样的部件和功能。所包含两个往复件232k中的每一个都有一个第一端234k，一个滚轮236k就连接在这个第一端上。每个往复件232k的另一端238k与耦合***220k的曲柄224k的一端转动相连。本可能的实施例包含有两个同样的连杆组件240k。每个连杆组件240k都包含有两对连杆242k’/242k”和244k’/244k”。如图所示，连杆242k’是与连杆242k”平行地转动安装的，而连杆244k’是与连杆244k”平行地转动安装的。在枢轴连接件243k’/243k”处，脚踏平台的底座结构241k与连杆244k’/244”的端部239k转动相连。脚踏平台底座242也通过枢轴连接件243k’与往复件232k的端部234k转动相连。连杆244k’/244k”在端部245k处与枢轴板246k转动相连。连杆244k’/244k”在一端通过枢轴连接件239k与枢轴板246k转动相连。连杆242k”的另一端在枢轴点257”处与框架210k的顶部216k转动相连。连杆242k’也是通过枢轴连接件257k与框架210k的顶部216k转动相连。然而在257k’处的连接件并不是连杆257k’的上端。反而是和图示的一样，连杆248k从这里向上延伸，并在它的相对的一端包含一个由操作者使用的把手部247k。每个脚踏平台底座241k都包含一个脚踏平台250k，在此装置的工作过程中，使用者把脚放在这上面。
和上面的实施例中的情况一样，这个可能的实施例包含一个阻力制动器223k，它用于增加或减少通过导辊228k/皮带230k结构而加在耦合***220k的皮带轮222k上的负荷。阻力制动器223k与导辊228k/皮带230k结构相结合以与上面所讨论的优选实施例的阻力制动器23和导辊28/皮带30结构同样方式工作。如图所示，耦合***220k通过一个平板231k安装在基座部212k上。同样，阻力制动器223k由一个平板227k安装在框架220k的中部214k上。
在这个可能的实施例的工作过程中，使用者由侧面或后面登上此装置，利用脚踏平台250k开始攀登运动。使用者也抓住把手部247k，开始一个摆动运动。因为每个连杆242k’在连接件257k’处都是转动连接的，所以把手部确定了一个如箭头100所示的弧形路径。在攀登运动的时候，脚踏平台250k确定了一个基本是椭圆的路径，如路径94所示。在本实施例的工作过程中，连杆组件240k的运动一直使脚踏平台250k基本保持与地面或其他参考平面平行，而同时脚踏平台却做通过椭圆路径94的转动。和可能的优选实施例的情况中一样，如图16和图18所示以及如上面所讨论的那样，可以选择每个脚踏平台的底座的形状，以便使每个脚踏平台250k的取向相对于地面成一个锐角，但是却互相平行并与一参考面“R”平行。于是，在这个实施例的工作过程中，在每个平台作基本上是椭圆路径转动的过程中，当它转动通过路径94时，每个这种平台250k却基本保持与一参考面相平行。
每个连杆组件240k包含两个平行四边形，第一个是由平行连杆242k’/242k”，连接件257k’和257k”之间的顶部216k和枢轴连接件239k’/239k”之间的枢轴平板246k所确定的。第二个平行四边形是由连杆244k’/244”，脚踏平台底座241k和枢轴平板246k所确定的。和前面的实施例的情况中一样，操作者加给平台250k上的攀登运动用于使点225k绕轴226k沿圆周路径而转动。连杆组件240k用于当脚踏平台250k做沿预先确定的基本椭圆路径99的转动时，确保它与地面或一参考面保持基本平行。
参看图23和24，在另一个可能的优选实施例中，所示的框架310包含有一个基座部312，一个中部314，以及一个顶部316。简略地参看图24，框架310包含有两个底部312’和312”，两个中部314’和314”，以及两个顶部316’和316”。本质上来讲，此框架是由两个分离的由“’”和“””标注的框架部件组成。显然，可对所公开的框架310做一些变动而不偏离本发明的精神。
耦合***320相对于框架被固定住，它包含有一个皮带轮322，一个曲柄件324，一阻力制动器323，导辊328和皮带330。两个往复件332安置在框架310的下部附近。每个往复件332都有一个端部334，这个端部适宜于沿图23中所示直线方向移动。在往复件332的每个端部334上都安装了一个滚轮336，它适宜于和图24所示的那样，骑跨在框架310的基座部312上。如果需要的话，作为一种可选方式，滚轮336可以直接与地面接触。每个往复件332的另一端338与曲柄324的一端转动相连。在端部338处的转动连接可以通过一个枢轴连接件325(见图24)来实现，这个枢轴连接件跨在往复件332的另一端338和曲柄324之间。曲柄324的另一端在耦合***320的枢轴326处与皮带轮322相连。枢轴326是皮带轮322绕着转动的轴。
本发明也包含有两个脚蹬件，或接触件340。每个脚蹬件340在靠近第一端342处通过一个销钉连接件344与往复件332转动相连。每个脚蹬件340在其第一端342的顶部表面上连接上一个脚蹬平台350。参考平面R’被表示为每个脚蹬件的顶部。然而，可以在每个脚蹬件340或脚踏平台350的任何固定平面中来确定一个参考平面，例如如图中的R”所示。
每个脚踏平台350都具有一个顶面，在本装置的工作过程中，使用者的脚就与此顶面接触。每个脚蹬件340在其另一端346都与臂348转动相连。每个臂348也是在靠近其另一端处与框架310的顶部316转动相连。每个手部件348的顶端349都包含一个把手部347。
参看图24，可以容易地看到，框架310包含有二重的基座部312’/312”，二重的中部314’/314”以及二重的顶部316’/316”。此外，可以看到，往复件332，脚蹬件340，脚踏平台350和臂348都有同样的双重部件；每一套***都坐落在框架的基座部312’或312”上，而且每一套都安置得能容纳使用者的一只脚和一只臂。
在这个优选实施例的工作过程中，使用者“U”可以从背面或两侧登上本发明的装置，这使得使用此装置变得很容易。在工作过程中，使用者在每个脚踏平台350上放一只脚，开始攀登运动，这就使每个往复件332的第一端334沿箭头101的方向移动。同样，在每个往复件332的第二端338处发生绕着枢轴326的轨道运动，在所述的装置中为圆周运动。而在每个往复件332的相对端334和338之间的一些点上，此运动逐渐从圆周运动(在端部338)改变为端部334处的直线运动。这种几何上的过渡是以近似椭圆路径102的形式发生的。这不是一个完美的椭圆，它更趋向于鸡蛋形。然而，它却保证了更自然更协调的人体运动。此外，在工作过程中，每个臂的上端349沿如箭头103所示的弧形运动。耦合***320的阻力制动器323以业内行家熟知的方式工作。阻力制动器323用于增加和减少通过导辊328/皮带330结构加在皮带轮上的负荷。因此，阻力制动器323可用于增加或减少心血管锻炼的强度。这就允许手/臂/肩同时运动，来锻炼上部肌肉群，而同时继续进行心血管锻炼。
和上面指出的那样，除了沿优选的基本是椭圆路径来转动脚踏平台以外，本发明还保证参考面至少在贯穿椭圆路径下半部的一部分时，保持与地面平行。如果参考平面就是使用者的脚所接触的脚踏平台350的顶部接触面的话，那么当脚踏平台沿着椭圆的下半部靠近椭圆路径的前端开始向后运动时，每个脚踏平台的顶部表面就基本上保持与地面平行。如果想使脚踏平台的顶部相对于地面的取向为一小的角度，而且当脚踏平台从椭圆路径的前端向后通过至少椭圆路径下半部的一部分时，参考平面与地面又基本保持平行，那么选择脚踏平台顶部表面以外的参考面，例如如图23中所示的R”，可能是所希望的。图23中的虚线350’表示出前面指出的成一小的角度取向的脚踏平台顶部。
为了进一步理解本发明的工作过程，介绍一下优选椭圆路径的产生是有帮助的。将用术语“两点控制”来描述由两点所确定的优选椭圆路径的产生过程。两点控制的几何构形为基本与这确定路径的两点之间的那部分椭圆平行的参考平面(在本例中将是脚踏平台的顶部表面)的取向创造了条件，这部分椭圆是路径下半部前面的部分。象这里所表示的，也为“三点控制”提供了一种几何构形来确定椭圆路径。三点控制构形确定了椭圆路径的下半部，其中的参考平面(在这个例子中这个参考面还是脚踏平台的顶部表面)基本与三点之间的地面或是椭圆路径的下半部保持平行。
现在参看图25(a)-25(c)和图26，这里将介绍两点控制***。按照图28(a)-25(c)，尤其是图25(a)，图示往复件332和脚蹬件340处在将成为图23中基本椭圆路径102的最前面的位置。这个最前面位置由点344A来确定。在这个位置，往复件332的第二端是点325A，这个点处在绕着枢轴326的圆周上。
选择图25(a)中的构形，使点344A处在椭圆路径上的最向前的位置上。在这个构形中，脚蹬件340的取向因而就与地面F基本平行。这就可确保脚踏平台350的顶部表面也基本与地面F平行。如果选用的参考面不是脚踏平台350的顶部表面，则可使此参考平面的取向基本与地面平行。于是在脚蹬件340的第二端处确定了一个点346A。同时，往复件332的绕轴326转动的第二端确定了一个点325A。
现在参看图25(b)，往复件332的第二端绕轴326转动直到脚蹬件340重新定位得使枢轴点344B确定了椭圆路径的最下部的点。由于往复件332和脚蹬件340在344B处转动相连，这就确定了由往复件332的第二端绕轴326产生的圆周上的点325B，这个点也与这个圆的最下部的相一致。又重新使脚蹬件340的取向与地面F基本平行，因而脚踏平台350的顶部也与地面F基本平行。如果选择的参考面不是脚踏平台350的顶部表面，则使这个参考平面的取向与地面基本平行。按照这种方式，就确定了基本椭圆路径的最前部点(344A)和最下部点(344B)。
现在参看图25(c)，画出了点346A和346B，用来确定更大的圆上的两个点。这个更大的圆确定了臂348与脚蹬件340的相对位置，并用来确保在臂348摆动过程中，脚踏平台在通过椭圆路径下半部的部分前端位置时与地面基本平行。从点346B向上做一条竖直线104。由于臂348转动所确定的大圆与基本椭圆路径在点346B处相切，因而点346B就被选来进行垂直投影。接下来是画线105连接点346A和点346B。然后从线105的中点做105的垂直线106。线104和线106的交点就确定了枢轴点343，这个点用于连接臂348和框架310。于是，这种几何构形就确保点346A和346B在半径104确定的圆中运动，以及椭圆路径102具有最前面的点344A和最下部的点344B。按照这种方式，脚踏平台350的顶部表面，至少在通过从点344A到图23所示基本椭圆路径102下半部上的点344B的距离时，与地面基本保持平行。图26中表示出按照图25(a)到25(c)的几何设计所建造椭圆路径的过程，并把它叫做椭圆路径102’。于是，在脚踏平台350沿着椭圆路径102’转动的过程中，在脚踏平台最初靠近椭圆路径的前端，沿着椭圆路径102’的下半部的一部分向后移动时，每个脚踏平台都会基本保持与地面平行。
现在参看图26，可以看到，椭圆路径102’的最前部点344A和椭圆路径102’的最下部点344B之间的竖直距离确定了一个距离“Y”，这个距离也与沿着圆周107的点346A和346B之间的竖直距离相一致。圆周104也确定了臂348的摆动运动，在工作过程中这两个臂由使用者抓住并作往复运动。
按照这种方式，用两个点来确定一个优选的椭圆路径，这个椭圆路径确保脚踏平台350的顶部通过至少椭圆下半部前端的一部分时保持平行。和这里介绍的一样，在脚、踝和膝部的锻炼运动时，就为解剖学和人体工程学上的受益提供了保证。
现在参见图27(a)-27(d)和图28。将用三点控制***来描述一个大致上为椭圆形路径102”的产生过程，此路径保证了每个脚踏平台350的顶部，在通过大体上为椭圆形路径的下半部时，与地面F基本保持平行。如上面所指出的，这个例子将借助作为脚踏平台350的顶部的每个参考平面R’来给出。对每一个连杆组件，使用一个脚踏平台的顶部以外的参考平面，也可能是需要的。在任何情况下，应用情况都如同这里所指出的一样。
参见图27(a)，首先把脚蹬件放置在将形成的椭圆形路径102”的最前方位置。这就确定了一个点344A’。在这个位置上，往复件332的第二端与件340转动连接，并确定了一个以枢轴326为圆心的圆周上的一个点325A’。在这个最前面的位置，使脚蹬件340的取向再次与地面F大体平行，以便来确保此参考平面(脚踏平台的顶部)的取向与地面大体平行。又，如果选择的参考平面不是脚踏平台350的顶部表面，那么，就使那个参考平面的取向与地面大体平行。这就确定了脚蹬件340的第二端上的一个点346A’。如早先所指出的，这种构造也确保了在基本椭圆的路径102”前方的位置上，脚踏平台350将与地面大体水平。
参见图27(b)，然后使往复件332绕着枢轴326转向一个第二点，设计者可以选择此第二点靠近椭圆的中轴。然而它的位置并不重要，重要的是把它定位在接近椭圆下半部的中间部分处，这里的这个椭圆将成为椭圆形路径102”。这就确定了一个在椭圆形路径102”上的点344B’。而且，臂340的取向与地面大致平行，这就确定了一个脚蹬件340第二端的点346B’。同时确保了脚蹬平台340的顶部表面(或另一个事先确定的参考平面)与地面F保持大致平行。
参见图27(c)，那时往复件332的第二端绕枢轴326转动，直到脚蹬件340位于椭圆形路径102”的最后端，确保脚蹬件340与地面F大致保持平行。这就确定了椭圆形路径102”的一个第三点344C’，同时在空中确定了346C’，其目的是为了确定臂348和脚蹬件340之间的联系。
参见图27(d)，由于是在优选的大体上为椭圆形的路径102”的下半部确定了点344A’、344B’和344C’，就在空中确定了点346A’、346B’以及346C’。由于确定了点346A’、346B’以及346C’，画线105’连接点346A’和点346B’，画线105’连接点346B’和点346C’。然后在线108’的中点画线106’与线108”垂直。同样，在线105’的中点画线104’与105”垂直。线104’和106’交截在点346’，如图23所示，这个交截点成了臂348与框架310的铰连点。这种构形将确保臂348和脚蹬件340在点346处的转动连接将保持在圆107上，同时会维持脚蹬件340在优选的大体上为椭圆形的路径102”上，这样一来，脚踏平台350的顶部至少通过在点344A和点344C之间确定的椭圆形路径102”的部分，即路径102”的下半部时，与地面保持大体平衡。这种构形也确保每个臂348的把手349沿图23中箭头104确定的摆动路径上来回移动，这个往复路径是和图26中的圆104的弧线相一致的。
而且看来，相对于往复件332的长度而言，枢轴连接件344的最好位置通常是在每个往复件332的靠第一端334 1/3的部分。正是在这个范围内，使用者每只脚的运动是沿着一个更加通常做成的椭圆形的路径进行，对于踝和膝部来说，这个路径更自然更舒服，最大限度地减少了这些关节上的受力，而仍可允许持续的心血管锻炼。
在前面优选的和可能的实施例中公开了一种改进的固定健身装置。该固定健身装置可以最大限度地增加心血管***的锻炼，然而却最大限度地减少这些重要关节上的受力。显然，鉴于这种技术的公开，对于业内行家来说，对这里公开的实施例进行修正和更改是很显然的。但是，可以想象，如所声明的，所有的这些变更和修改还都属于本发明的精神和范围之内。

Claims (3)

1.一种用于健身的健身装置，它包括：
一个框架，其具有一适宜于由地面所支承的基座部；
第一和第二往复件，每一个往复件具有一第一端和一第二端，所述第一和第二往复件的一部分适宜于做基本直线的运动；
一个耦合器部件，其具有(i)一个由该框架所支承的并限定的一个枢轴的皮带轮，和(ii)一个连接机构，该机构把所述第一和第二往复件的所述第二端与所述皮带轮连接起来，以便所述皮带轮的转动会使所述第一和第二往复件的所述第二端产生绕所述枢轴的轨道运动，同时所述第一和第二往复件中的每一个远离其所述第二端的部分作往复运动；以及
第一和第二转动的连杆组件，其每一个分别工作上在所述往复件的第一和第二端之间的位置处与第一和第二往复件中相应的一个相连，用于对所述装置的使用者的脚底进行定向，使得使用者的每只脚在所述装置工作期间沿着一个基本上椭圆的路径运动；
所述耦合器部件连接机构包括：
一第一部件，它的一端在靠近所述枢轴处与所述皮带轮相连，而它的另一端与所述第一往复件的所述第二端相连；以及
一第二部件，它的一端在靠近所述枢轴处与所述皮带轮相连，而它的另一端与所述第二往复件的所述第二端相连。
2.按照权利要求1所述的健身装置，其特征在于：所述框架还包括一个顶部，所述顶部适宜于为所述装置的使用者提供手部支撑件。
3.按照权利要求1所述的健身装置，其特征在于：
所述第一和第二往复件中的每一个远离其所述第二端的部分在一个大致水平的支承表面上作往复运动。
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