本申請要求于2014年3月13日申請的名稱為“Apparatus，System，and Method for Providing Resistance in a Dual Tread Treadmill”的美國臨時專利申請第61/952,645號的權(quán)益，該申請在此通過引用并入本文。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個實施例提供了一種曲柄驅(qū)動式鍛煉裝置。曲柄驅(qū)動式鍛煉裝置包括框架、可旋轉(zhuǎn)地連接到框架的軸、連接到軸的曲柄臂和連接到曲柄臂并被構(gòu)造為從用戶接收力的用戶輸入部。在一些實施例中，曲柄臂包括近端部和遠端部。近端部可以在軸接口處連接到軸，遠端部可以在用戶輸入部接口處可旋轉(zhuǎn)地連接到用戶輸入部，并且遠端部可以在曲柄接口處相對于近端部可選擇性地被緊固以及可選擇性地旋轉(zhuǎn)。還說明了雙踏板跑步機的其它實施例。

附圖說明

圖1顯示了鍛煉裝置的一個實施例的立體圖；

圖2顯示了圖1的鍛煉裝置的一個實施例的立體圖；

圖3顯示了圖2的曲柄臂的一個實施例的立體圖；

圖4A和圖4B顯示了圖2的曲柄臂在釋放桿處于交替位置的情況下的一個實施例的立體圖；

圖5A-5E顯示了圖2的曲柄臂的在曲柄臂處于不同結(jié)構(gòu)的情況下的一個實施例的立體圖；

圖6顯示了圖2的曲柄臂的一個實施例的分解立體圖；

圖7顯示了圖2的曲柄臂的一個實施例的剖面俯視圖；

圖8A和圖8B顯示了具有可調(diào)節(jié)高度的軸的鍛煉裝置的一個實施例的側(cè)視圖；以及

圖9顯示了曲柄調(diào)節(jié)機構(gòu)的一個實施例的分解圖。

在整個說明中，相同的附圖標記可以用于標示相同的元件。

具體實施方式

在下面的說明中，提供了各種實施例的具體細節(jié)。然而，一些實施例可以在少于這些具體細節(jié)中的全部細節(jié)的情況下來實施。在其它情況下，為了簡潔和清楚，特定的方法、過程、部件、結(jié)構(gòu)和/或功能沒有以比能夠獲得本發(fā)明的各種實施例更詳細地細節(jié)來說明。

雖然在此說明了許多實施例，但所述實施例中的至少一些提供一種用于在鍛煉裝置中提供可調(diào)節(jié)曲柄的方法。

圖1顯示鍛煉裝置100的一個實施例的立體圖。圖1中示出的鍛煉裝置100為設(shè)計成為用戶的上身提供鍛煉的上身測力計(“UBE”)。在一個可選實施例中，鍛煉裝置100可以是使用曲柄的任何其它類型的鍛煉裝置，包括但不限于鍛煉用自行車或臥式健身車。鍛煉裝置100包括主體102以及左曲柄臂104A和右曲柄臂104B。鍛煉裝置100提供對曲柄臂104A、104B的旋轉(zhuǎn)的阻力。

在特定實施例中，鍛煉裝置100通過曲柄臂104A、104B的旋轉(zhuǎn)操作。用戶可以通過將力施加到連接到曲柄臂104A、104B的諸如手柄或踏板的用戶輸入部并使曲柄臂104A、104B相對于主體102旋轉(zhuǎn)而操作曲柄臂104A、104B。

鍛煉裝置100可以使用任何已知的方法提供對曲柄臂104A、104B的阻力。在一個實施例中，提供給曲柄臂104A、104B的阻力可變化且可控制。在一些實施例中，例如為微處理器的電子裝置(未示出)管理提供到曲柄臂104A、104B的阻力。阻力可以通過電氣裝置來提供，所述電氣裝置將由曲柄臂104A、104B的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換成另外形式的能量，例如電力或熱量。在另一個實施例中，阻力通過摩擦提供。在一個實施例中，阻力由風(fēng)扇提供。

圖2顯示圖1的鍛煉裝置100的一個實施例的立體圖。在一個實施例中，左曲柄臂104A包括近端部204和遠端部206。在一些實施例中，近端部204連接到軸202，所述軸相對于鍛煉裝置100的主體102旋轉(zhuǎn)。

在一些實施例中，近端部204被永久或近似永久地連接到軸202。例如，近端部204可以通過連接的方式連接到軸202，所述連接需要用于將例如夾具連接到近端部204上或從近端部204拆卸的使用一個或多個螺釘將夾具緊固到軸202的工具。在一個實施例中，近端部204和軸202之間的接口被鎖上，使得近端部204可以在一個或多個預(yù)定方向上連接到軸202。在另一個實施例中，近端部204可調(diào)節(jié)地連接到軸202。例如，用戶可操作桿可接合以選擇性地釋放近端部204和將近端部204緊固到軸202。近端部204在一些實施例中可以響應(yīng)于近端部204被從軸202釋放而相對于軸202旋轉(zhuǎn)以及響應(yīng)于近端部204被緊固到軸202而在用戶選擇的旋轉(zhuǎn)位置處緊固到軸202。

在一些實施例中，近端部204可調(diào)節(jié)地連接到遠端部206。在特定實施例中，遠端部206可以選擇性地相對于近端部204旋轉(zhuǎn)。在一個實施例中，遠端部206可以選擇性地固定到近端部204，從而抵抗相對于近端部206的旋轉(zhuǎn)。曲柄臂104的實施例在下面關(guān)于隨后的附圖被更詳細地說明。

在一些實施例中，用戶輸入部208連接到遠端部206。用戶輸入部208為用戶提供操作鍛煉裝置100的接合。在一些實施例中，用戶輸入部208可旋轉(zhuǎn)地連接到遠端部208。在一個實施例中，用戶輸入部208被定位在距離近端部204和遠端部206之間的接口的預(yù)定距離處。

在一些實施例中，左曲柄臂104A和右曲柄臂104B在結(jié)構(gòu)上是相同的。例如，曲柄臂可以連接到軸202的左端以成為左曲柄臂104A，同時基本上相同的曲柄臂可以在旋轉(zhuǎn)方向上連接到軸202的右端以成為右曲柄臂104B。在一個可選實施例中，左曲柄臂104A和右曲柄臂104B可以是不同的。例如，右曲柄臂104B可以是左曲柄臂104A的鏡像。

為簡潔起見，曲柄臂104A、104B在本文中可以被稱作曲柄臂104。雖然采用這種簡化，但是應(yīng)該提及的是在一些實施例中，可以采用不同的左曲柄臂104A和不同的右曲柄臂104B，并且所述左曲柄臂和所述右曲柄臂中的每一個或任一個可以包括在此所述的任何特征。這種實施方式在本公開的保護范圍內(nèi)。

圖3示出了圖2的曲柄臂104的一個實施例的立體圖。曲柄臂104包括近端部204和遠端部206。曲柄臂104將旋轉(zhuǎn)從用戶輸入部208傳送到軸202。

近端部204在軸接口302處連接到軸202。近端部204在曲柄接口304處被連接到遠端部206。遠端部206在用戶輸入部接口306處被連接到用戶輸入部208。

軸接口302可以實現(xiàn)用于將近端部204連接到軸202的任何已知的方法。在一些實施例中，軸接口302可以永久或近似永久地將近端部204連接到軸202。在特定實施例中，軸接口302包括用于通過與鍵(未示出)接合來控制近端部204相對于軸202的旋轉(zhuǎn)位置的鍵槽308。

在一些實施例中，曲柄接口304允許遠端部206相對于近端部204的選擇性旋轉(zhuǎn)。在特定的實施例中，曲柄接口304可以選擇性地接合和脫開，其中遠端部206響應(yīng)于曲柄接口304脫開而相對于近端部204自由地旋轉(zhuǎn)。遠端部206相對于近端部204的旋轉(zhuǎn)響應(yīng)于曲柄接口304被接合而被阻止。曲柄接口304在下面關(guān)于圖4-7更詳細地說明。

用戶輸入接口306可以實現(xiàn)用于將遠端部206連接到用戶輸入部208的任何公知的方法。在特定實施例中，用戶輸入部在用戶輸入接口306處可旋轉(zhuǎn)地連接到遠端部206。

曲柄長度310是軸接口302的軸線和用戶輸入接口306的軸線之間的距離。曲柄長度310確定當(dāng)鍛煉裝置100被操作時用戶輸入部208的運動半徑。遠端部206相對于近端部204的旋轉(zhuǎn)改變曲柄長度310。曲柄長度310在遠端部206沒有相對于近端部208旋轉(zhuǎn)時是最長的。圖3顯示遠端部206與近端部204成一直線或者沒有相對于近端部204旋轉(zhuǎn)，因此曲柄長度310被最大化。為了說明目的，如圖3所示使遠端部206與近端部204成一直線被稱為零度曲柄鉸接角度。圖4A-5E顯示為其它曲柄鉸接角度的曲柄104。

曲柄角度是曲柄104相對于軸202的旋轉(zhuǎn)位置。在傳統(tǒng)的一件式曲柄臂中，曲軸角度是固定的。通常，在傳統(tǒng)的曲柄中，左曲柄和右曲柄連接到軸，使得所述左曲柄和所述右曲柄的曲柄角度分開180度。因此，當(dāng)一個曲柄在傳統(tǒng)的曲柄中直線向上指向，而另一個曲柄直線向下指向。

在一些實施例中，曲柄104的近端部204被固定到軸，使得近端部204的曲柄角度彼此分開180度。當(dāng)曲柄鉸接角度為零時，如圖3所示，近端部204的曲柄角度與由軸接口302的軸線和用戶輸入部接口306的軸線之間的直線限定的有效曲柄角度相匹配。在曲柄鉸接角度變化時，該有效曲柄角度相對于近端部204的曲柄角度變化。

圖4A和圖4B顯示了圖2的曲柄臂104在釋放桿402處于交替位置的情況下的一個實施例的立體圖。圖4A示出了在第一位置的釋放桿402。曲柄接口304響應(yīng)于釋放桿402處于第一位置而被鎖定。響應(yīng)于曲柄接口304被鎖定，遠端部206相對于近端部204的旋轉(zhuǎn)受到限制。

圖4B示出了在第二位置的釋放桿402。曲柄接口304響應(yīng)于釋放桿402處于第二位置而被解除鎖定。響應(yīng)于曲柄接口304被解除鎖定，遠端部206相對于近端部204的旋轉(zhuǎn)不受限制。

圖4A和圖4B示出了遠端部206相對于近端部204旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致曲柄鉸接角度為非零角度。曲軸長度310對應(yīng)于曲柄104的有效長度。如上面關(guān)于圖3所提到的，曲柄長度310在曲柄鉸接角度為零度時是最長的。由于圖4A-4B中的曲柄鉸接角度是非零的，因此有效曲柄長度310小于圖3中所示的最大曲柄長度。

除了改變曲柄長度310之外，非零的曲柄鉸接角度還相對于近端部204的曲柄角度改變有效曲柄角度。要注意的是在一些實施例中，左曲柄鉸接角度和右曲柄鉸接角度可獨立調(diào)節(jié)。因此，左曲柄和右曲柄可以具有相對于彼此不同的有效曲柄長度，并且還可以具有有效的曲柄角度，該有效的曲柄角度甚至在近端部204的曲柄角度分開180度的情況下是分開不同于180度的角度。這會導(dǎo)致不同的力施加到左用戶輸入部和右用戶輸入部且沒有相負載。對于左用戶輸入部和右用戶輸入部來說，不同的力和角度可以使鍛煉裝置100的用戶具有有益的治療效果。

圖5A-5E顯示了圖2的曲柄臂104在近端部204和遠端部206處于各種結(jié)構(gòu)下的一個實施例的立體圖。在一些實施例中，曲柄鉸接角度可以被選擇性地調(diào)節(jié)到多個角度，例如圖5A-5E中所示的角度。要注意到的是圖5A-5E中顯示的結(jié)構(gòu)中的每一個都具有不同的有效曲柄長度以及不同的有效曲柄角度。

圖5E示出曲柄104的一個實施例的特定情況。在一些實施例中，曲柄角度可以被調(diào)節(jié)，使得用戶輸入部接口306和軸接口302具有共同的旋轉(zhuǎn)軸線。例如，軸接口302和曲柄接口304之間的距離可以與曲柄接口304和用戶輸入部接口306之間的距離基本上相同。當(dāng)曲柄鉸接角度為180度時，用戶輸入部接口306和軸接口302將在與軸202基本相同的軸線處。

在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)軸202旋轉(zhuǎn)時，用戶輸入部208可以保持在基本固定的位置處。這可以具有有益的治療效果。例如，由于受傷，這對用戶鍛煉一個胳膊同時被要求保持另一個受傷的胳膊相對固定是有益的。通過調(diào)節(jié)曲柄104上的與圖5E中所示的受傷的胳膊相對應(yīng)的曲柄鉸接角度，用戶可以使用受傷的胳膊握住用戶輸入部208并使用相對的胳膊鍛煉。

圖6顯示了圖2的曲柄臂104的一個實施例的分解立體圖。曲柄臂104包括近端部204、遠端部206、釋放桿402、扭轉(zhuǎn)彈簧602、中心管組(center stack)604、脫離板606、一個或多個鎖定銷608、一個或多個壓縮彈簧610和曲柄調(diào)節(jié)轂612。曲柄臂104被選擇性地以多個曲柄鉸接角度被鎖定。

在一個實施例中，釋放桿402可繞著樞軸旋轉(zhuǎn)。扭轉(zhuǎn)彈簧602可以被偏壓以將釋放桿402保持在第一位置。釋放桿402的致動可以抵靠扭轉(zhuǎn)彈簧602旋轉(zhuǎn)釋放桿402，以將釋放桿放置在第二位置。在一些實施例中，釋放釋放桿402將導(dǎo)致釋放桿402響應(yīng)于由扭轉(zhuǎn)彈簧602提供力從第二位置返回到第一位置。

在一些實施例中，中心管組604包括一個或多個部件，所述部件被構(gòu)造成將運動從釋放桿402傳遞到脫離板606。將釋放桿402從第一位置移動到第二位置會導(dǎo)致中心管組604經(jīng)由曲柄接口304移動。中心管組604的移動使得脫離板606遠離曲柄調(diào)節(jié)轂612移動。

在一個實施例中，一個或多個鎖定銷608響應(yīng)于脫離板606的而移動。一個或多個壓縮彈簧610可以被偏壓，以朝向曲柄調(diào)節(jié)轂612推動一個或多個鎖定銷608。脫離板606遠離曲柄調(diào)節(jié)轂612的移動可以使一個或多個鎖定銷608遠離曲柄調(diào)節(jié)轂612移動并壓縮壓縮彈簧610。

在一個實施例中，鎖定銷608可以選擇性地接合曲柄調(diào)節(jié)轂612中的一個或多個孔。一個或多個鎖定銷608與曲柄調(diào)節(jié)轂612中的一個或多個孔的接合會導(dǎo)致曲柄臂104抵抗對曲柄鉸接角度的改變。釋放桿402至第二位置的致動可以導(dǎo)致一個或多個鎖定銷608與曲柄調(diào)節(jié)轂612中的一個或多個孔脫離，并允許近端部204相對于遠端部206旋轉(zhuǎn)，因此改變曲柄鉸接角度、有效曲柄長度和有效曲柄角度。

在一些實施例中，曲柄角度可以被設(shè)置到與鎖定銷608的數(shù)量和位置以及曲柄調(diào)節(jié)轂612中的孔的數(shù)量和位置相關(guān)的預(yù)定數(shù)量的位置。在示出的實施例中，六個鎖定銷608圍繞中心軸線均勻地間隔開，并且曲柄調(diào)節(jié)轂612具有圍繞中心軸線均勻間隔開的十五個孔。由于這種布置的幾何形狀，六個鎖定銷608中的三個在任何預(yù)定位置處接合曲柄調(diào)節(jié)輪轂612中的孔。十五個孔在曲柄調(diào)節(jié)輪轂612上以二十四度間隔開，而六個鎖定銷608以六十度間隔開。當(dāng)曲柄調(diào)節(jié)轂612中的孔中的三個孔與鎖定銷608中的三個鎖定銷對準時，所述三個對準的鎖定銷608掉到曲柄104中并將曲柄104鎖定在預(yù)定的曲柄鉸接角度中的一個。這提供了12度的調(diào)節(jié)分級和三十個預(yù)定曲柄鉸接角度。

鎖定銷608和曲柄調(diào)節(jié)轂612可以包括硬且堅固到足以執(zhí)行在此所述的功能的任何材料。在一些實施例中，一個或多個鎖定銷608和曲柄調(diào)節(jié)轂612包括相對較硬的金屬。例如，一個或多個鎖定銷608和曲柄調(diào)節(jié)轂612可以包括硬化鋼。在其它實施例中，一個或多個鎖定銷608和曲柄調(diào)節(jié)轂612可以包括包括但不限于鈦、硬化鋼和工具鋼中的一種或多種的材料。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，鎖定銷608和孔的不同組合可以用于允許不同數(shù)量的預(yù)定曲柄角度。例如，曲柄調(diào)節(jié)轂612可以包括三十個均勻間隔開的孔以及六個鎖定銷608，從而形成以六度間隔開的六十個預(yù)定曲柄鉸接角度。在另一個實施例中，曲柄調(diào)節(jié)轂612具有基本上以二十四度間隔開的十五個預(yù)定曲柄角度。

另外，在一些實施例中，曲柄鉸接角度可以被無限地調(diào)節(jié)。例如，近端部204和遠端部206之間的接口可以為夾式摩擦接口，其中用戶可以釋放夾具，將曲柄104調(diào)節(jié)到期望的曲柄鉸接角度，然后緊固夾具以增加法向力和克服曲柄鉸接角度的變化的摩擦力。

圖7顯示了圖2的曲柄臂104的一個實施例的剖開俯視圖。曲柄臂包括近端部204、遠端部206、釋放桿402、中心管組604、脫離板606、一個或多個鎖定銷608、一個或多個壓縮彈簧610、曲柄調(diào)節(jié)轂612以及一個或多個鎖定孔702。曲柄臂104在多個預(yù)定的曲柄鉸接角度可被選擇性地鎖定。

在圖7中示出的實施例中，釋放桿402位于第一位置處且曲柄鉸接角度被鎖定。被至少一個壓縮彈簧610偏壓的一個或多個鎖定銷608中的至少一個被接合在至少一個鎖定孔702中。

響應(yīng)于釋放桿402移動到第二位置，中心管組604將脫離板推離曲柄調(diào)節(jié)轂612。脫離板606遠離曲柄調(diào)節(jié)轂612的移動可能會導(dǎo)致一個或多個鎖定銷608遠離曲柄調(diào)節(jié)轂612移動并脫離與一個或多個鎖定孔702的接合，從而允許近端部204相對于遠端部206旋轉(zhuǎn)，因此改變曲柄鉸接角度、有效曲柄長度和有效曲柄角度。

在一些實施例中，一個或多個鎖定銷608沿著其軸減縮。這種減縮導(dǎo)致鎖定銷608在完全位于鎖定孔702中時初始進入鎖定孔702的端部處具有小于該鎖定銷在接合鎖定孔702的部分處的直徑的直徑。這種減縮可以是任何類型或錐度。在一個實施例中，錐度高達十五度。具有錐形軸的鎖定銷608更容易接合相應(yīng)的鎖定孔702并減小曲柄104被鎖定到位時的反撞力。

在一個可選實施例中，鎖定孔702減縮，以使得鎖定銷608進入鎖定孔702的面積比鎖定孔702的使鎖定銷608完全接合鎖定孔702的面積大。在另一個實施例中，鎖定孔702和鎖定銷608兩者都減縮。

圖8A和圖8B顯示了具有可調(diào)節(jié)高度的軸的鍛煉裝置800的一個實施例的側(cè)視圖。鍛煉裝置800包括框架802、桿件804、軸806和曲柄808。鍛煉裝置800提供對曲柄808的可調(diào)節(jié)阻力。

在一些實施例中，桿件804被選擇性地緊固并選擇性地相對于框架802旋轉(zhuǎn)。桿件804的旋轉(zhuǎn)會導(dǎo)致軸806相對于框架802的高度的變化。接合機構(gòu)810可以選擇性地允許桿件804旋轉(zhuǎn)以及阻止桿件804相對于框架802的旋轉(zhuǎn)。

在一個實施例中，接合機構(gòu)810能夠選擇性地相對于框架802緊固桿件804，使得桿件804抵抗旋轉(zhuǎn)。在一些實施例中，接合機構(gòu)810允許桿件804在多個預(yù)定位置處被緊固到框架802。在另一個實施例中，接合機構(gòu)810允許桿件804在任意位置處被緊固到框架802。在又一個實施例中，接合機構(gòu)810允許桿件804在桿件804的預(yù)定旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)在任意位置處被緊固到框架802。接合機構(gòu)810可以由用戶可接近致動器812操作。

接合機構(gòu)810可以是能夠選擇性地允許和阻止桿件804的旋轉(zhuǎn)的任何結(jié)構(gòu)。例如，接合機構(gòu)810可以是可選擇性地接合的液壓滑動件。在另一個示例中，接合機構(gòu)810可以包括多個銷和孔，其中一個或多個銷可與一個或多個孔接合。

在一個實施例中，桿件804在桿件接口812處相對于框架802旋轉(zhuǎn)。在特定實施例中，桿件接口812與驅(qū)動滑輪814共享一個共用的旋轉(zhuǎn)軸線。驅(qū)動滑輪814可以將旋轉(zhuǎn)從曲柄808傳遞到阻力機構(gòu)。

圖9顯示了曲柄調(diào)節(jié)機構(gòu)900的一個實施例的分解圖。曲柄調(diào)節(jié)機構(gòu)900允許曲柄相對于軸的選擇性接合、脫離以及旋轉(zhuǎn)。

在此所述的部件可以包括能夠執(zhí)行所述功能的任何材料。所述材料可以包括但不限于鋼、不銹鋼、鈦、工具鋼、鋁、聚合物和合成材料。所述材料還可以包括上述材料中的任一種的合金。該材料可以經(jīng)受任何已知的處理工藝，以增強一個或多個特征，包括但不限于熱處理、硬化、鍛造、退火和陽極氧化。材料可以使用任何已知的工藝形成任何所述的部件或適用于用作任何所述的部件，所述已知的工藝包括但不限于鑄造、擠壓、注射成型、機械加工、銑、成形、沖壓、壓制、拉伸、旋壓、沉積、纏繞、模制和壓縮成型。

雖然在此的(多個)方法的操作以特定的順序示出和說明，但每種方法的操作的順序可以被改變，使得特定操作可以以相反的順序來執(zhí)行，或者使得特定操作可以被至少部分地與其它操作同時執(zhí)行。在另一個實施例中，不同的操作的指令或子操作可以以間歇和/或交替的方式來實現(xiàn)。

雖然已經(jīng)說明和示出本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明不應(yīng)被限制于特定的形式或部件的布置，以便描述和說明。本發(fā)明的保護范圍由所附權(quán)利要求及其等效形式來限定。