专利名称：可收折的椭圆运动机的制作方法
技术领域：
本发明与室内运动器材有关，特别是指一种可收折的椭圆运动机(Elliptical)。
背景技术：
椭圆运动机是一种能以左、右二踏板承载使用者的双脚，进而导引双脚在概呈椭 圆形的封闭轨迹上运动的室内运动器材。1996年的美国第5，540，637号专利揭示了一种典 型的椭圆运动机，其主要是以左、右二支撑杆分别支撑前述二踏板，各支撑杆的前端连接在 一曲柄机构上可作绕圆运动，后端则可对应地在一导轨上前后往复位移，使得前、后二端之 间所支撑的踏板可受导引在一概呈椭圆形的封闭轨迹上运动。上述结构仍是目前许多椭圆运动机的原型，然而，作为一种室内运动器材，无法在 不使用时供人收折成较为集缩的型态，一直是此类椭圆运动机令人感到不便的缺点。为此， 申请人:曾提供如美国第6，149，551号专利所公开的可收折的椭圆运动机，其主要特征是将 左、右二导轨的前端各自独立地枢接在主架体的底部后端，同时在导轨的后端以及支撑杆 底面中间区段的一预定部位设置可相互配合的扣接组件，如此，当不使用前述椭圆运动机 时，使用者可将支撑杆以其前端(即与曲柄枢接部位)为轴往上翻折，并将原本水平的导轨 以其前端为轴往上翻折90度或更多，使导轨以其后端抵接并扣合支撑杆底面的前述预定 部位，也就是让各侧边的支撑杆及导轨大致竖立并共同构成如“人”字形而维持安定，由此 将椭圆运动机收折成占地较少的收折状态。不过，上述可收折的椭圆运动机至少具有下述尚待改进之处一、当要进行收折之前，使用者必须先使曲柄机构大略停止于一特定角度，才能在 翻折支撑杆及导轨时，顺利地让左、右二侧的导轨与支撑杆相互扣合。反之，若在任意曲柄 角度下即将支撑杆往上翻折，则导轨后端通常不能恰好抵及支撑杆底面的前述预定部位， 此种状况下，使用者只好单手捉着竖立的支撑杆向上或向下施力迫使曲柄转动，或者大多 必须放回导轨及支撑杆重新来过，不太方便。二、在进行收折或展开时，使用者都必须分别处理左、右二侧的支撑杆及导轨，较 为麻烦。举例而言，当要收折时，使用者可能先站在机台左侧，用左手捉住支撑杆、用右手捉 住导轨，分别施力将支撑杆及导轨往上翻折，而原本是支撑杆后端(的滚轮)搭置在导轨表 面，在翻折过程中则适时使支撑杆后端离开导轨，再使导轨后端摆入支撑杆底面一侧，最后 以导轨后端抵接支撑杆底面的前述预定部位。如此将左侧定位之后，使用者再走到机台右 侧，用右手捉住支撑杆、用左手捉住导轨……，用相同方式处理右侧的支撑杆及导轨。可想 象的，要由收折状态展开成使用状态时的反向操作也是如此费事。三、在抬高支撑杆及导轨的收折过程中，使用者必须承担支撑杆、踏板、导轨等构 件的重量，较为费力。相反地，在放下导轨及支撑杆的展开过程中，导轨及支撑杆可能沉重、 快速地翻倒及落地，较不安全。除了上述技术，申请人另外也曾申请过美国第6，135，927号专利的可收折的椭圆 运动机，但其进行收折时必须使左、右二导轨缩短、使左、右二支撑杆对折、使仪表支柱倒下，手续更是繁复。此外，美国第7，462，135号专利也揭示了一种可收折的椭圆运动机，它是将一种习知跑步机中的跑步台与固定架之间的连接机构运用至椭圆运动机，使椭圆运动机的大部 机构能类似前述跑步台一样供人调整其相对于地面的仰角，并能在不使用时以前端为轴整 个往上翻转至直立状态。就可收折的部分而言，上述椭圆运动机的主要缺点在于，因为其几 乎是整座机台在进行翻转，所以使用者在收折时必须承担椭圆运动机的大部重量——不只 支撑杆、踏板、导轨，还包含曲柄机构、皮带传动组、飞轮、阻力装置等，所以更为吃力。相反 地，在展开使用时，尤如一整台椭圆运动机由直立状态倒下，可能容易发生危险。此外，包含 上述机构在内，习知可收折的椭圆运动机通常会因为可收折的功能而使得结构复杂化、大 型化。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种可收折的椭圆运动机，其在收折 状态下具有较短的前后长度及较少的占地面积，可在不使用时节省室内空间，并且方便收 存及搬运。本发明的另一目的在于提供一种可收折的椭圆运动机，其能让使用者快速、简便 地将其由使用状态折合成收折状态，或由收折状态展开成使用状态。本发明的再一目的在于提供一种可收折的椭圆运动机，其结构简单，而且在使用 状态下也只有适当的前后长度，不因可收折功能而使结构过度复杂化或大型化。本发明的又一目的在于提供一种可收折的椭圆运动机，使用者在进行收折时较为 省力，而且在进行展开时较为安全。为达到上述目的，本发明所提供的一种可收折的椭圆运动机，其特征在于包含有 一主架体；一曲柄机构，具有一枢设在所述主架体的曲柄轴，以及可环绕所述曲柄轴作相对 绕转的一左曲柄及一右曲柄；一翻转架，以一对应于左右方向的转轴与所述主架体枢接，能 相对于所述主架体在一使用角度及一收折角度之间翻转；所述翻转架具有一左导轨及一右 导轨，各所述导轨上设定有一前折返点、一后折返点及一后止点；当所述翻转架位于所述使 用角度及收折角度时，所述导轨上的所述后折返点对应部位分别位于一起点位置及一终点 位置；一左支撑杆及一右支撑杆，各具有一绕转部、一往复部及一支撑部；所述二支撑杆的 绕转部分别枢接所述二曲柄，使能沿一圆形轨迹环绕所述曲柄轴；所述二支撑杆的往复部 分别配接于所述二导轨，使能在所述导轨的长度范围内沿导轨运动；当所述翻转架位于所 述使用角度时，所述支撑杆的往复部能伴随所述绕转部沿所述圆形轨迹作绕圆运动而在所 述导轨上的前、后二折返点之间作往复运动；当所述翻转架位于所述收折角度时，所述支撑 杆的往复部仍保持在所述导轨上；一左踏板及一右踏板，分别与所述二支撑杆的支撑部连 接；其中，在侧视之下所述支撑杆的绕转部与往复部之间的距离定义为连结长度，所述绕 转部与所述曲柄轴之间的距离定义为曲柄长度；所述曲柄机构及所述支撑杆定义出一极限 圆周，所述极限圆周以所述曲柄轴为圆心，以所述连结长度的平方减去所述曲柄长度的平 方之后再开平方根为半径；所述翻转架的所述转轴位置高于翻转架位于所述使用角度时的 所述前、后二折返点中的较低点；所述翻转架定义出一翻转圆周，所述翻转圆周以所述转轴 为圆心，以所述转轴至所述后折返点的距离为半径；所述翻转圆周与所述极限圆周在一高于所述起点位置的极限位置相交，所述翻转圆周上的所述起点位置与所述极限位置之间的 圆弧长度大于60度。当所述翻转架翻转至所述导轨上的所述后折返点对应部位位于所述极限位置时， 所述导轨投影在水平面上的前后长度，小于所述翻转架位于所述使用角度时，所述导轨投 影在水平面上的前后长度的一半。所述椭圆运动机在所述翻转架位于所述收折角度时的整体前后长度，小于所述椭 圆运动机在所述翻转架位于所述使用角度时的整体前后长度的一半。所述导轨上的所述后折返点距离所述后止点一段实际距离，所述距离小于所述 前、后二折返点之间的距离的一半；所述翻转圆周上的所述起点位置与所述终点位置之间 的圆弧长度，大于所述翻转圆周上的所述起点位置与所述极限位置之间的圆弧长度。所述导轨上的所述后折返点与所述后止点位于同一位置；所述翻转圆周上的所述 起点位置与所述终点位置之间的圆弧长度，等于或小于所述翻转圆周上的所述起点位置与 所述极限位置之间的圆弧长度。各所述支撑杆的所述往复部附近设有一卡抵部，各所述导轨的所述后止点附近设 有一可挡抵所述卡抵部的前侧挡止部。所述椭圆运动机还包含有左、右二摆臂及左、右二连杆，所述二摆臂左右相对地枢 接在所述主架体，各具有可相互反向地前后摇摆的一顶端及一底端，所述二连杆各将其中 一端枢接在对应的所述摆臂的底端，并将另一端连接在对应的所述踏板；当所述翻转架位 于所述收折角度时，所述二摆臂在侧视之下重叠。本发明还提供了另一技术方案一种可收折的椭圆运动机，其特征在于包含有 一主架体；一曲柄机构，具有一枢设在所述主架体上的曲柄轴，以及可环绕所述曲柄轴作相 对绕转的一左曲柄及一右曲柄；一翻转架，以一对应于左右方向的转轴与所述主架体枢接， 能相对于所述主架体在一使用角度及一收折角度之间翻转；所述翻转架具有一左导轨及一 右导轨，各所述导轨上设定有一前折返点、一后折返点及一后止点；当所述翻转架位于所述 使用角度时，所述导轨上的所述后折返点对应部位位于一起点位置；一左支撑杆及一右支 撑杆，各具有一绕转部、一往复部及一支撑部；所述二支撑杆的绕转部分别枢接所述二曲 柄，使能沿一圆形轨迹环绕所述曲柄轴；所述二支撑杆的往复部分别配接所述二导轨，使能 在所述导轨的长度范围内沿导轨运动；当所述翻转架位于所述使用角度时，所述支撑杆的 往复部能伴随所述绕转部沿所述圆形轨迹作绕圆运动而在所述导轨上的前、后二折返点之 间作往复运动；当所述翻转架位于所述收折角度时，所述支撑杆的往复部仍保持在所述导 轨上；一左踏板及一右踏板，分别与所述二支撑杆的支撑部连接；其中，在侧视之下所述 支撑杆的绕转部与往复部之间的距离定义为连结长度，所述绕转部与所述曲柄轴之间的距 离定义为曲柄长度；所述曲柄机构及所述支撑杆定义出一极限圆周，所述极限圆周以所述 曲柄轴为圆心，以所述连结长度的平方减去所述曲柄长度的平方之后再开平方根为半径； 所述翻转架的所述转轴位置比所述圆形轨迹的后缘更靠前方；所述翻转架定义出一翻转圆 周，所述翻转圆周以所述转轴为圆心，以所述转轴至所述后折返点的距离为半径；所述翻转 圆周与所述极限圆周在一高于所述起点位置的极限位置相交，所述翻转圆周上的所述起点 位置与所述极限位置之间的圆弧长度大于60度。本发明还提供了第三个技术方案一种可收折的椭圆运动机，其特征在于包含有一主架体；一曲柄机构，具有一枢设在所述主架体上的曲柄轴，以及可环绕所述曲柄轴作相 对绕转的一左曲柄及一右曲柄；一翻转架，以一对应于左右方向的转轴与所述主架体枢接， 能相对于所述主架体在一使用角度及一收折角度之间翻转，所述使用角度与所述收折角度 相差90度；所述翻转架具有一左导轨及一右导轨，各所述导轨上设定有一前折返点、一后 折返点及一后止点，所述后折返点与所述后止点之间的距离，小于所述前、后二折返点之间 的距离的一半；一左支撑杆及一右支撑杆，各具有一绕转部、一往复部及一支撑部；所述二 支撑杆的绕转部分别枢接所述二曲柄，使能沿一圆形轨迹环绕所述曲柄轴；所述二支撑杆 的往复部分别配接所述二导轨，使能在所述导轨的长度范围内沿导轨运动；当所述翻转架 位于所述使用角度时，所述支撑杆的往复部能伴随所述绕转部沿所述圆形轨迹作绕圆运动 而在所述导轨上的前、后二折返点之间作往复运动；当所述翻转架位于所述收折角度时，所 述支撑杆的往复部仍保持在所述导轨上；一左踏板及一右踏板，分别与所述二支撑杆的支 撑部连接。其中，所述导轨上的所述后折返点与所述后止点位于同一位置。采用上述技术方案，本发明的椭圆运动机可在不使用时被收折成前后长度及占地 面积较小的收折状态，而且，使用者基本上只要抬高或放低翻转架，即可将椭圆运动机由使 用状态折合成收折状态，或由收折状态展开成使用状态，操作较为快速、简便、省力、安全。 即使导轨的长度仅足够提供支撑杆的往复部作往复运动(意谓后折返点位于导轨的最后 端)，翻转架也可由使用角度往上翻转60度以上，也就是翻转架投影在水平面上的前后长 度大致可缩短一半以上，如此，椭圆运动机可兼顾使用状态及收折状态下的前后长度。
图1是本发明一较佳实施例的左后方立体图，显示椭圆运动机处于使用状态，而 且左侧滚轮位于其往复轨迹的后折返点；图2是本发明一较佳实施例对应于图1状态的右前方立体图；图3是本发明一较佳实施例对应于图1状态的后视图；图4是本发明一较佳实施例对应于图1状态的左侧视图；图5类似图4，只不过其中的左侧滚轮位于其往复轨迹的前折返点；图5与图4共 同示意本发明一较佳实施例供人运动时的动作形态；图6显示本发明一较佳实施例中的翻转架与主架体之间的结合关系，其中的翻转 架位于使用角度；图7类似图6，只不过其中的翻转架位于收折角度；图8是沿图4中的I-I剖线得到的剖视图，主要在显示翻转架的枢接结构及其受 锁定机构锁定的结构；图9是本发明一较佳实施例中的右侧导轨后端部位的纵向剖视图，主要在显示解 锁件的设置结构并示意其操作方式；图10是本发明一较佳实施例对应于图1状态的局部立体图，主要在显示滚轮、卡 销、导轨、沟槽之间的关系；图11是本发明一较佳实施例的左侧视图，显示椭圆运动机处于使用状态与收折 状态之间的过渡状态；
图12是本发明一较佳实施例的左侧视图，显示椭圆运动机处于收折状态，而且曲 柄机构卡止于无法再正转的角度；图13是本发明一较佳实施例对应于图12状态的左后方立体图；图14是沿图12中的II-II剖线得到的剖视图，其中显示左侧卡销抵止于沟槽的 封闭端；图15类似图12，显示曲柄机构卡止于无法再反转的角度；图16是沿图15中的III-III剖线得到的剖视图，显示右侧卡销抵止于沟槽的封 闭端；图17是本发明另一较佳实施例处于收折状态时的左侧视图；图18是沿图17中的IV-IV剖线得到的剖视图，显示左、右二侧的卡销同时抵止于 沟槽的封闭端；图19显示本发明一较佳实施例中的“翻转圆周”与“极限圆周”的空间关系；图20示意本发明中的“极限圆周”的具体意义及其半径求法；图21示意本发明另一可能实施形态下的翻转架转轴位置及其翻转范围；图22示意本发明再一可能实施形态下的翻转架转轴位置及其翻转范围。
具体实施例方式现举以下实施例并结合附图对本发明的结构及功效进行详细说明。必须先声明的 是，因为本发明涉及一种可收折的椭圆运动机，部份构件可进行翻转，所以本说明书中对于 某些构件或其部位冠以“前”、“后”或“顶”、“底”等，有时只是以椭圆运动机处于使用状态 下为准的方便指示，并非限定固定不变的空间关系。如图1 图4所示，本实施例的椭圆运动机10主要包含一主架体20、设在主架体 20上的一曲柄机构30、连接在主架体20后方的一翻转架40、耦接在曲柄机构30与翻转架 40之间的左、右二支撑杆50、分别设在二支撑杆50上的左、右二踏板55、分别设在主架体 20两侧的左、右二摆臂60、以及耦接二摆臂60与二踏板55的左、右二连杆65。主架体20能稳定地架置在地面上，主要包含水平贴地的底座21、固接在底座21上 方的框架22、以及由框架22顶部往上延伸的支柱23。在接近支柱23顶端的位置固设一扶 手24，可供使用者在运动时扶握。此外，支柱23顶端用于装设椭圆运动机10的操控仪表， 图中省略未示。曲柄机构30设在主架体20的框架22上，包含轴向对应于左右方向的曲柄轴31 以及分别固接在曲柄轴31相对二端的左、右二曲柄32(注各曲柄32为一十字形骨架的其 中一分支，此为习知结构)，二曲柄32的尾端以曲柄轴31为圆心维持180度相对。除了曲 柄机构30，主架体20的框架22上还设有与曲柄机构30连接的皮带传动组、飞轮、阻力装 置等，但因相关部分都是本领域中的公知惯用技术，而且与本发明的重点无关，所以省略说 明。如图6、图7所示(仅显示主架体20局部及翻转架40)，翻转架40具有相互平行 的左、右二导轨41，各导轨41呈直杆状，具有一前端及一后端，二导轨41的前端之间连接一 前横杆42，后端之间连接一后横杆43，如此构成一长方框使左、右二导轨41相对固定。由 前横杆42的中央往前凸伸一长臂44，其轴向与前述长方框所构成的平面之间形成一预定仰角。长臂44前端以一对应于左右方向的转轴45枢接在主架体20的框架22后缘，使得 翻转架40能相对于主架体20在如图6所示的角度(以下称使用角度)与如图7所示的角 度(以下称收折角度)之间上下翻转。如图4所示，当翻转架40位于前述使用角度时，翻转架40的前横杆42、后横杆43 底部的脚垫421、431会同时支撑在地面上，使二导轨41概呈水平并且贴近地面(注在本 实施例中，导轨41此时的前端略高于后端，形成4度左右的仰角，但习知技艺中的完全水 平、前高后低或后高前低的导轨均不影响本发明所着眼的后述功效)。如图12所示，当翻转 架40位于前述收折角度时，二导轨41概略垂直于地面，而且前端距离地面一段高度。在本 实施中，前述收折角度与使用角度正好相差90度。如图8所示，翻转架40的长臂44前端设有平行相对的左侧夹板46及右侧夹板 47，二夹板46、47包夹在主架体20的框架22后缘一预定部位的左、右二侧，其间连接横向 枢穿框架22的转轴45。左侧夹板46概呈以转轴45为圆心的扇形，其内侧面在接近弧边处 设有以转轴45为圆心、弧长略大于90度的弧形凹槽461，并且在对应凹槽461 二端的位置 分别设有贯穿板面的一第一定位孔462及一第二定位孔463 (如图6、图7所示)，二定位孔 462,463以转轴45为圆心的角距离为90度。在主架体20的框架22对应于弧形凹槽461 的位置设有一锁定机构70，其主要包含一管状壳体71、一插销72及一压缩弹簧73，壳体71 的容孔轴向对应于左右方向，插销72同轴容纳于壳体71内但左端凸出于外，可沿自身轴向 在限定范围内左右位移，弹簧73的相对二端分别抵于壳体71及插销72，其伸展弹力往左推 顶插销72。当翻转架40翻转至前述使用角度或收折角度时，第一定位孔462或第二定位孔 463会恰好对合插销72的轴心，使得持续受到弹簧73推顶的插销72能以其左端嵌穿左侧 夹板46，由此将翻转架40锁定在使用角度或收折角度。如图9所示，在翻转架40的右侧导轨41后端附近设有一可扳转的解锁件74，其 与锁定机构70的插销72之间连接一钢索75 (注钢索75沿着翻转架40的管材由后端延 伸至前端，图中仅示意性地绘出其头尾两端)。当插销72处于如图8所示的锁定状态时， 解锁件74受到钢索75往前拉扯而呈现如图9中实线所示的正常状态。当使用者施力(抵 抗弹簧73的伸展弹力)将解锁件74往后扳动成如图9中假想线所示的掀开状态时，可通 过钢索75将插销72沿其轴向拉往右侧，使插销72左端抽离第一定位孔462或第二定位孔 463，让翻转架40能进行翻转。左、右二支撑杆50的前端各自利用一轴承51枢接在曲柄机构30对应侧边的曲柄 32尾端，形成可沿一圆形轨迹Tl作绕圆运动的绕转部(如图4所示)。各支撑杆50的后端 底部枢设一滚轮52，可滚动地搭置在对应侧边的导轨41顶面，形成可沿着导轨41直线滑动 的往复部。如图4、图5所示，各支撑杆50的中央偏后位置设有一凸台53，当翻转架40位 于使用角度、而且支撑杆50的前端沿圆形轨迹Tl作绕圆运动时，支撑杆50的后端会对应 地在导轨41上的一前折返点Pl与一后折返点P2之间沿一往复轨迹T2作往复运动(注 图中是以滚轮52轴心的移动路径为准；若以滚轮52底缘与导轨41顶面间的接触点为准， 也不影响本案中的相关描述)，同时，支撑杆50的凸台53顶端(以下称支撑部)会对应地 在一类似椭圆形的封闭轨迹T3上循环运动。左、右二踏板55各将其接近前端的一预定部位沿左右方向的轴线枢接在对应侧 边的支撑杆50的支撑部上，使得各踏板55的接近前端位置受支撑及导引在封闭轨迹T3上运动，而且踏板55后端可相对于前端上下偏转。左、右二摆臂60各将大致中央部位沿左右 方向的轴线枢接在主架体20的支柱23对应侧边，使其顶端及底端可相互反向地前后摇摆， 其中，顶端形成可供使用者在运动时捉握的握把61。左、右二连杆65各将其前端枢接在对 应侧边的摆臂60底端，并且将其后端固接在对应侧边的踏板55外侧面。如图1 图4所示，当翻转架40定位在使用角度时，椭圆运动机10对应处于可供 人运动的使用状态。如图4、图5所示，运动时，当使用者双脚(及双手协同)施力使左、右 二踏板55沿封闭轨迹T3运动时，支撑杆50的前端及后端便分别沿圆形轨迹Tl及往复轨 迹T2运动，通过曲柄机构30使左、右脚(及左、右手)反向运动，并且通过飞轮及阻力装置 获得运动惯性及阻力。有关椭圆运动机的上述运动方式及原理，因为属于习知技术(例如 前述美国第5，540，637号专利所揭示)，所以此处仅作简要描述。应附带说明的是，本实施例中的踏板55、支撑杆50及连杆65三者之间的关系，也 可改用前述美国第5，540，637号专利所揭示的结构，即，连杆65与支撑杆50各自以其前、 后二端之间的一预定部位相互枢接，而踏板55则是固接在连杆65的后端，如此，踏板55同 样能被导引在一封闭轨迹上运动，以及在运动中规律地变化其与支撑杆50间的夹角。若 采用这样的结构，则支撑杆50与连杆65相互枢接的部位，视为本发明中的“支撑杆的支撑 部”。另外，本发明的椭圆运动机也可能省略摆臂60及连杆65，即不提供手部运动的功能， 而且踏板55也不能在运动中规律地变化其与支撑杆50间的夹角。当不使用椭圆运动机10时，使用者可将其折合成如图12、图13所示的收折状态。 一般而言，使用者可站在椭圆运动机10的后方，弯下腰用右手扳动翻转架40右后角落的解 锁件74，使锁定机构70的插销72抽离翻转架40的第一定位孔462，在此状态下用左手捉 握翻转架40的后横杆43将其往上拉提，使翻转架40以其前端的转轴45为轴向上向前翻 转。当翻转架40离开使用角度后，使用者右手即可放开解锁件74，并可由导轨41底侧协助 将翻转架40往前上方推动。在翻转过程中，锁定机构70的插销72左端一直抵在翻转架40 的弧形凹槽461内，待翻转架40到达收折角度，插销72即自动插入第二定位孔463锁定翻 转架40。要将椭圆运动机10由收折状态展开使用时，也是先用右手扳动解锁件74以解除 翻转架40的锁定状态，然后用左手捉握翻转架40的后横杆43往后下方拉动，使翻转架40 以转轴45为轴向下向后翻倒，至翻转架40后半部水平着地，即到达使用角度，再被锁定机 构70自动锁定。值得一提的是，当锁定机构70的插销72被钢索75往右拉动至极限时，插销72左 端虽然抽离第一定位孔462或第二定位孔463，但仍位于弧形凹槽461内，由此可限制翻转 架40的转动范围，特别是可防止翻转架40由收折角度往前转动。翻转架40的前横杆42与主架体20的底座21之间连接有一可直线伸缩的气弹簧 (air spring) 80，其具有预定强度的伸展弹力。当翻转架40定位于使用角度时，气弹簧80 概呈水平且被压制在收缩状态；当翻转架40定位于收折角度时，气弹簧80呈倾斜状且完全 伸展。由此，在收折过程中，气弹簧80的弹力可协助翻转架40往上翻转，让使用者较为省 力；反之，在展开过程中，气弹簧80的弹力可缓解翻转架40往下翻倒的速度及力量，较为安 全。图4及图5分别显示运动时左侧支撑杆50后端的滚轮52位于导轨41上的后折返点P2及前折返点Pl时的状态(注右侧滚轮52的活动范围相同)，表示椭圆运动机10 的导轨41基本上只需要对应往复轨迹T2的区段(以下称基本段)即可实现踏板运动。但 在本实施例中，左、右二导轨41均具有接续在前述基本段后方的一增长段411，而且，翻转 架40在二导轨41的增长段411内侧分别固设一框条48，各框条48的外侧面设有一平行于 导轨41的沟槽481，各沟槽481前端开放而后端封闭，两端之间的长度(即图14中的Li) 小于往复轨迹T2长度的一半，本例为往复轨迹T2的三分之一弱。此外，如图3及图10所 示，各支撑杆50在滚轮52的轴心位置设有一往内凸伸的卡销54。当滚轮52位于导轨41 上的后折返点P2时，卡销54恰好位于沟槽481的前端开口处。如图11所示(注模拟椭圆运动机10由图4的构件状态往上翻转45度后的变 化)，当使用者将翻转架40由使用角度往上翻转时，搭置在导轨41上的支撑杆50后端也会 被一起托高，而且，在翻转一定角度后，其中一支撑杆50 (例如图中的左侧支撑杆)后端会 先沿着导轨41越过后折返点P2对应部位而滑入增长段411，使对应的卡销54随之进入沟 槽481内。随着翻转架40逐渐抬高，支撑杆50的后端也会不断地沿着导轨41后退，直至到 达导轨41的最后端，即卡销54抵止于沟槽481的封闭端。在到达收折角度的过程中，支撑 杆50的后端会一直抵止在导轨41最后端，而另一侧的支撑杆50后端也会滑入导轨41的 增长段411，但不会到达最后端。以上动作，无论在翻转之前曲柄机构30停止于何种角度， 也就是无论左、右二滚轮52位于导轨41上的哪个位置，基本上都会相同。依据本较佳实施例预设的部件尺寸及空间关系，椭圆运动机10收折之后通常即 如图12所示(或是左、右二侧相反)曲柄机构30的左、右二曲柄32大致呈现水平状态， 平衡承受左、右二支撑杆50的向下重量，其中，朝向后方的曲柄32(例如图中的左侧曲柄) 尾端略低，其所承接的支撑杆50接近垂直状态，而且滚轮52停留在导轨41的最后端位置， 也就是卡销54抵止在沟槽481的封闭端(如图14所示)；朝向前方的曲柄32尾端稍高， 其所承接的支撑杆50呈倾斜状，而且滚轮52也位于导轨41的增长段411上，但是位置较 低。同时，二连杆65均因支撑杆50牵引其后端上升而转成纵直状，二摆臂60则是在侧视 下完全重叠。如图15、图17所示，在收折状态下，翻转架40、支撑杆50、踏板55、摆臂60及 连杆65等，全都概呈直立状集缩在主架体20的底座21正上方范围内，使椭圆运动机10形 成前后长度及占地面积明显减少的收折状态。在收折状态下，翻转架40受到锁定机构70锁定及气弹簧80推顶而能稳固在收折 角度。各支撑杆50的后端则因卡销54位于翻转架40的沟槽481内，既无法沿导轨41向 上滑出，也不能往前方脱离导轨41，所以能保持配接在导轨41上，使支撑杆50 (特别是其中 接近垂直者)无脱落、翻倒的问题。在上述机制中，支撑杆50的卡销54形成一卡抵部，而 翻转架40的框条48对应于沟槽481封闭端的部位形成能挡抵前述卡抵部的后端挡止部， 使得导轨41对应于沟槽481封闭端的位置形成一后止点，即导轨41实质上的最后端。框 条48对应于沟槽481顶缘的部位形成能挡抵前述卡抵部的前侧挡止部。依据支撑杆搭靠 在导轨上的斜度，本发明可能不需前述前侧挡止部。如前所述，在一般状况下，椭圆运动机10收折之后会自然呈现类似图12所示的 安定状态，不过，因为其中的曲柄机构30或摆臂60等构件并未被锁定，所以当受到外力时 仍会产生位移。举例而言，若将图12中原本对齐的左、右二摆臂60顶端的握把61分别往 后拉及往前推，便会使左侧支撑杆50降低、右侧支撑杆50升高，而曲柄机构30也对应反转(图中顺时钟旋转)，如图15所示。不过，前述位移及反转的范围有限(最多到图15所示 状态)，因为，当左侧支撑杆50的滚轮52沿着导轨41下降时，右侧的滚轮52会对应升高， 并立即因卡销54抵止于沟槽481的封闭端而使曲柄机构30无法再反转，而此时左侧的卡 销54仍未离开沟槽481 (如图16所示)。在图15的状态下，左、右二曲柄32明显倾斜，当 前述外力消失时，因为其中右侧曲柄32所承受的向下重量大于左侧曲柄32，所以曲柄机构 30具有正转(图中逆时钟旋转)的倾向，也就是左侧支撑杆50升高、右侧支撑杆50降低， 通常能自行回复到如图12所示的状态。图17显示本发明另一较佳实施例的椭圆运动机10’的收折状态，其中的构件组 成、部件尺寸及空间关系都和前述实施例一模一样——除了导轨41’的增长段411'及沟 槽481’缩短预定长度。在本实施例的设定下，当翻转架40’依位置相同的转轴45’由前述 使用角度翻转至前述收折角度时，左、右二支撑杆50'的卡销54'会同时抵止在沟槽481’ 的封闭端，如图18所示，使得曲柄机构30'既无法正转也无法反转，由此让所有构件都能 彼此牵制而固定在如图所示状态。本实施例中的沟槽长度L2短于前一实施例的沟槽长度 Ll (请比较图18及图14)，也就是导轨41’最后端与前述基本段距离较近，使得导轨41’的 整体长度可因此缩短(请比较图17及图12)，如此，当翻转架40’位于使用角度时，概呈水 平的导轨41’前后距离较短，使椭圆运动机10’在使用时的占地面积进一步缩小。在满足某些条件下，本发明甚至不需使导轨在基本段后方增加任何长度，即可达 到实质相同的收折动作及功用。但在进一步说明这样的结构之前，以下要先借用前述二实 施例解析本发明的技术思想及其原理。如图19所示(注结构与图4相同，仅另作标示)，在侧视之下，本发明中的支撑 杆50的前述绕转部(本实施例取轴承51轴心)与前述往复部(本实施例取滚轮52轴心) 之间的距离定义为“连结长度L3”;前述绕转部与曲柄机构30的曲柄轴31之间的距离(即 前述圆形轨迹Tl的半径)定义为“曲柄长度L4”。请搭配参阅图20，曲柄机构30及支撑杆 50定义出一“极限圆周Cl”，极限圆周Cl以曲柄轴31为圆心，而半径rl长度为“连结长度 L3的平方减去曲柄长度L4的平方之后再开平方根”。极限圆周Cl代表“收折状态下，导轨 41的后止点可能最靠近曲柄轴31的界限”，详而言之，假设收折后导轨41的后止点恰好位 于极限圆周Cl上(注事实上，图17所示的结构正是如此)，则左、右二支撑杆50的往复 部均会抵止在导轨41最后端，而且左、右二连结长度L3与左、右二曲柄长度L4在侧视下会 构成如图20所示的等腰三角形，依据毕氏定理(Pythagorean theorem)可得知前述三角形 的高(即极限圆周Cl的半径rl)长度如上所述。假设收折后导轨41的后止点位于极限圆 周Cl外侧，则左、右二支撑杆50的往复部还可在导轨41后端之前彼此反向地有限度活动， 例如图12、图15所示。假设收折后导轨41的后止点位于极限圆周Cl以内，则绝对无法让 左、右二支撑杆50的往复部同时保持在导轨41上，也就是至少有一个必须脱离导轨41。另一方面，翻转架40定义出一“翻转圆周C2”，翻转圆周C2以转轴45为圆心，以转 轴45至后折返点P2的距离L5为半径，其代表“翻转架自由翻转时，导轨41上的后折返点 P2对应部位的可能移动路径”。图19中的P3及P4分别为翻转架40位于前述使用角度及 收折角度时，导轨41上的后折返点P2对应部位所在位置(以下称起点位置及终点位置)。 前述实施例中的收折角度与使用角度相差90度，换言之，由起点位置P3沿翻转圆周C2至 终点位置P4的圆弧长度(以下称翻转角度)为90度。如图19所示，本发明中的翻转圆周C2与极限圆周Cl会在一高于起点位置P3的极限位置P5相交，而且，由起点位置P3沿翻转 圆周C2至极限位置P5的圆弧长度(以下称极限角度)大于60度，例如在前述实施例中约 为72度，其具体意义是，就算本发明中的导轨41没有设置增长段411，翻转架40也能由使 用角度往上翻转60度以上，直至导轨41上的后折返点(同时也是后止点)对应部位到达 极限位置P5。以导轨41在使用状态下呈现水平来说，翻转60度以上即代表收折状态下的 导轨41投影在水平面上的前后长度至少会缩短一半。前述实施例中的翻转角度(90度)之所以能超过极限角度(约72度)，是因为导 轨41具有接续在基本段后方的增长段411，使得支撑杆50的往复部能在翻转架40离开使 用角度时越过导轨41上的后折返点P2对应部位。例如在图17所示的第二较佳实施例中， 适当的沟槽长度使得导轨41，随着翻转架40，往上翻转90度时，后止点(对应于沟槽481， 封闭端)恰好位于极限圆周Cl上(图中未示)。而在第一较佳实施例中，较长的沟槽481 使得导轨41后止点的移动路径C3与极限圆周Cl的交点P6位于更前方，也就是说，如果没 有锁定机构70的限制，翻转架40将可翻转超过90度，直至导轨41的后止点到达交点P6。由上可知，在其他参数不变的前提下，导轨41的增长段411愈长，导轨41后止点 的移动路径与前述极限圆周的交点通常就在愈前方，也就是翻转架40可能翻转的角度就 愈大。当然，基于实际考虑，导轨41不宜过度增长，以免影响椭圆运动机在使用状态下的占 用空间。从另个角度来讲，同样要能提供一定的翻转角度(例如90度)，翻转架40的转轴 45如果位于不同位置，所需的导轨41的长度也会不同。举例来说，请想象图4中的翻转架 40的长臂44并未上斜，而是平行于地面，即转轴45设在图中所示位置的正下方接近地面 处，那么，翻转架40可能往上翻转个四十度，左、右二支撑杆50就会都卡抵在导轨41最后 端，使得翻转架40无法继续翻转，于是，导轨41必须再往后增长(可能需要一倍的往复轨 迹长度)，才能使翻转架40能够翻转90度。显然，这么长的导轨应该不是使用者及生产者 能够接受的。反之，若能适当设定翻转架40的转轴45位置，即可在最短的导轨长度下提供 所需的翻转角度。如图4所示，前述实施例中的翻转架40的转轴45位置高于往复轨迹T2上最低的 后折返点P2，也高于最高的前折返点P1，并且还往上偏离往复轨迹T2的延长线，更具体而 言，转轴45位置高于圆形轨迹Tl的底缘并接近圆形轨迹Tl的后缘。基于上述转轴45位 置并配合其他构件的相对关系，而能完成如图12所示的收折状态。图21简单示意本发明另一可能实施形态下的翻转架转轴位置及其翻转范围，为 了与前述实施例对比，图中的曲柄轴51、圆形轨迹Tl、极限圆周Cl、使用状态下的导轨往复 轨迹T2等相关位置都与前述实施例相同。不同的是，翻转架的转轴由前述实施例的45位 置往前上方调整至45'位置，而且导轨没有设置增长段，也就是导轨上的后折返点与后止 点位于同一位置。因为转轴位置不同于前，所以当翻转架由使用角度往上翻转时，导轨上的 后折返点(同时也是后止点)会由相同的起点位置P3/P3'沿着新的翻转圆周C2'移动。 依据预设关系，翻转圆周C2'会在距离起点位置P3' 90度、同时又是位于前述实施例中的 终点位置P4正上方的一极限位置P5'与极限圆周Cl相交。如此，虽然导轨没有设置增长 段，但在使用状态下也可提供相同的往复轨迹T2以完成相同的踏板运动，而且在翻转90度 卡止后，导轨角度及其后端投影在水平面上的位置都与前述实施例相同，所以也能完成实 质相同的收折状态。
要提醒的是，前述实施例中的框条48是大致等长地设置在导轨41增长段411的 内侧，如果导轨没有设置增长段，同样可在导轨的后止点一带设置类似框条48，也就是保留 类似卡销54及沟槽481的配合结构，使收折状态下的支撑杆不会脱离导轨。图22示意本发明再一可能实施形态下的翻转架转轴位置及其翻转范围，其中，转 轴45"较接近地面，高度未高于导轨在使用状态下的往复轨迹最低点，而且位置往前调整 至比圆形轨迹Tl的后缘更靠前方，甚至比曲柄轴31更靠前方，如此也可使导轨最后端由同 样的起点位置P3"沿翻转圆周C2"移动至同样的终点位置P4"。本发明提供的可收折的椭圆运动机具有以下优点一、由于在收折状态下，所有构件都集缩在主架体的底座正上方范围内，因此椭圆 运动机的前后长度及占地面积可明显减少，例如前述实施例可完全减去使用时的导轨占地 部分，整体缩减率超过二分之一，使能有效节省室内空间，并且便于收存及搬运。对制造者 而言，也可利用上述收折状态节省包装容积，以及减少购买者拆箱后的组装作业而提高产 品友善性。二、想要进行收折时，使用者无需在乎构件(例如曲柄机构)的停止位置，任何状 态下均可直接开始收折操作。而且，撇开解锁动作不谈，基本上使用者只要以一个动作—— 抬高或放低翻转架，便能将整台椭圆运动机由使用状态折合成收折状态，或由收折状态展 开成使用状态，操作十分快速、简便。三、本发明的基本构件与习知椭圆运动机差异不大，而且不仅能收折集缩，在使用 状态下也只有适当的前后长度，例如前述实施例最多仅比无法收折的同型椭圆运动机增加 约导轨三分之一的长度，甚且依实施选择也可完全不增加导轨长度，所以不会因为可收折 的功能而使结构过度复杂化或大型化，使得成本较低，并能兼顾收折状态及使用状态的占 用空间。四、在进行收折或展开操作时，使用者能以双手抬高或放低翻转架，而且只要承担 翻转架及部分支撑杆等的重量，不像前述习知技术必须承担几乎整座机台的重量，或是必 须用单手托扶及翻折设有踏板的支撑杆，所以动作较为轻松省力。配合前述气弹簧的辅助 上推及阻缓下降，更能省力、安全地进行操作。
权利要求
1.一种可收折的椭圆运动机，其特征在于包含有一主架体；一曲柄机构，具有一枢设在所述主架体的曲柄轴，以及可环绕所述曲柄轴作相对绕转 的一左曲柄及一右曲柄；一翻转架，以一对应于左右方向的转轴与所述主架体枢接，能相对于所述主架体在一 使用角度及一收折角度之间翻转；所述翻转架具有一左导轨及一右导轨，各所述导轨上设 定有一前折返点、一后折返点及一后止点；当所述翻转架位于所述使用角度及收折角度时， 所述导轨上的所述后折返点对应部位分别位于一起点位置及一终点位置；一左支撑杆及一右支撑杆，各具有一绕转部、一往复部及一支撑部；所述二支撑杆的绕 转部分别枢接所述二曲柄，使能沿一圆形轨迹环绕所述曲柄轴；所述二支撑杆的往复部分 别配接于所述二导轨，使能在所述导轨的长度范围内沿导轨运动；当所述翻转架位于所述 使用角度时，所述支撑杆的往复部能伴随所述绕转部沿所述圆形轨迹作绕圆运动而在所述 导轨上的前、后二折返点之间作往复运动；当所述翻转架位于所述收折角度时，所述支撑杆 的往复部仍保持在所述导轨上；一左踏板及一右踏板，分别与所述二支撑杆的支撑部连接；其中，在侧视之下所述支撑杆的绕转部与往复部之间的距离定义为连结长度，所述绕 转部与所述曲柄轴之间的距离定义为曲柄长度；所述曲柄机构及所述支撑杆定义出一极限 圆周，所述极限圆周以所述曲柄轴为圆心，以所述连结长度的平方减去所述曲柄长度的平 方之后再开平方根为半径；所述翻转架的所述转轴位置高于翻转架位于所述使用角度时的 所述前、后二折返点中的较低点；所述翻转架定义出一翻转圆周，所述翻转圆周以所述转轴 为圆心，以所述转轴至所述后折返点的距离为半径；所述翻转圆周与所述极限圆周在一高 于所述起点位置的极限位置相交，所述翻转圆周上的所述起点位置与所述极限位置之间的 圆弧长度大于60度。
2.如权利要求1所述的可收折的椭圆运动机，其特征在于当所述翻转架翻转至所述 导轨上的所述后折返点对应部位位于所述极限位置时，所述导轨投影在水平面上的前后长 度，小于所述翻转架位于所述使用角度时，所述导轨投影在水平面上的前后长度的一半。
3.如权利要求1所述的可收折的椭圆运动机，其特征在于所述椭圆运动机在所述翻 转架位于所述收折角度时的整体前后长度，小于所述椭圆运动机在所述翻转架位于所述使 用角度时的整体前后长度的一半。
4.如权利要求1所述的可收折的椭圆运动机，其特征在于所述导轨上的所述后折返 点距离所述后止点一段实际距离，所述距离小于所述前、后二折返点之间的距离的一半；所 述翻转圆周上的所述起点位置与所述终点位置之间的圆弧长度，大于所述翻转圆周上的所 述起点位置与所述极限位置之间的圆弧长度。
5.如权利要求1所述的可收折的椭圆运动机，其特征在于所述导轨上的所述后折返 点与所述后止点位于同一位置；所述翻转圆周上的所述起点位置与所述终点位置之间的圆 弧长度，等于或小于所述翻转圆周上的所述起点位置与所述极限位置之间的圆弧长度。
6.如权利要求1所述的可收折的椭圆运动机，其特征在于各所述支撑杆的所述往复 部附近设有一卡抵部，各所述导轨的所述后止点附近设有一可挡抵所述卡抵部的前侧挡止 部。
7.如权利要求1所述的可收折的椭圆运动机，其特征在于所述椭圆运动机还包含有 左、右二摆臂及左、右二连杆，所述二摆臂左右相对地枢接在所述主架体，各具有可相互反 向地前后摇摆的一顶端及一底端，所述二连杆各将其中一端枢接在对应的所述摆臂的底 端，并将另一端连接在对应的所述踏板；当所述翻转架位于所述收折角度时，所述二摆臂在 侧视之下重叠。
8.一种可收折的椭圆运动机，其特征在于包含有 一主架体；一曲柄机构，具有一枢设在所述主架体上的曲柄轴，以及可环绕所述曲柄轴作相对绕 转的一左曲柄及一右曲柄；一翻转架，以一对应于左右方向的转轴与所述主架体枢接，能相对于所述主架体在一 使用角度及一收折角度之间翻转；所述翻转架具有一左导轨及一右导轨，各所述导轨上设 定有一前折返点、一后折返点及一后止点；当所述翻转架位于所述使用角度时，所述导轨上 的所述后折返点对应部位位于一起点位置；一左支撑杆及一右支撑杆，各具有一绕转部、一往复部及一支撑部；所述二支撑杆的绕 转部分别枢接所述二曲柄，使能沿一圆形轨迹环绕所述曲柄轴；所述二支撑杆的往复部分 别配接所述二导轨，使能在所述导轨的长度范围内沿导轨运动；当所述翻转架位于所述使 用角度时，所述支撑杆的往复部能伴随所述绕转部沿所述圆形轨迹作绕圆运动而在所述导 轨上的前、后二折返点之间作往复运动；当所述翻转架位于所述收折角度时，所述支撑杆的 往复部仍保持在所述导轨上；一左踏板及一右踏板，分别与所述二支撑杆的支撑部连接；其中，在侧视之下所述支撑杆的绕转部与往复部之间的距离定义为连结长度，所述绕 转部与所述曲柄轴之间的距离定义为曲柄长度；所述曲柄机构及所述支撑杆定义出一极限 圆周，所述极限圆周以所述曲柄轴为圆心，以所述连结长度的平方减去所述曲柄长度的平 方之后再开平方根为半径；所述翻转架的所述转轴位置比所述圆形轨迹的后缘更靠前方； 所述翻转架定义出一翻转圆周，所述翻转圆周以所述转轴为圆心，以所述转轴至所述后折 返点的距离为半径；所述翻转圆周与所述极限圆周在一高于所述起点位置的极限位置相 交，所述翻转圆周上的所述起点位置与所述极限位置之间的圆弧长度大于60度。
9.一种可收折的椭圆运动机，其特征在于包含有 一主架体；一曲柄机构，具有一枢设在所述主架体上的曲柄轴，以及可环绕所述曲柄轴作相对绕 转的一左曲柄及一右曲柄；一翻转架，以一对应于左右方向的转轴与所述主架体枢接，能相对于所述主架体在一 使用角度及一收折角度之间翻转，所述使用角度与所述收折角度相差90度；所述翻转架具 有一左导轨及一右导轨，各所述导轨上设定有一前折返点、一后折返点及一后止点，所述后 折返点与所述后止点之间的距离，小于所述前、后二折返点之间的距离的一半；一左支撑杆及一右支撑杆，各具有一绕转部、一往复部及一支撑部；所述二支撑杆的绕 转部分别枢接所述二曲柄，使能沿一圆形轨迹环绕所述曲柄轴；所述二支撑杆的往复部分 别配接所述二导轨，使能在所述导轨的长度范围内沿导轨运动；当所述翻转架位于所述使 用角度时，所述支撑杆的往复部能伴随所述绕转部沿所述圆形轨迹作绕圆运动而在所述导轨上的前、后二折返点之间作往复运动；当所述翻转架位于所述收折角度时，所述支撑杆的 往复部仍保持在所述导轨上；一左踏板及一右踏板，分别与所述二支撑杆的支撑部连接。
10.如权利要求9所述的可收折的椭圆运动机，其特征在于所述导轨上的所述后折返 点与所述后止点位于同一位置。
全文摘要
本发明涉及一种可收折的椭圆运动机，其主要包含一主架体、设在主架体上的一曲柄机构、枢接在主架体后方的左、右二导轨、耦接在曲柄机构及二导轨之间的左、右二支撑杆、以及被二支撑杆支撑并导引在一封闭轨迹上运动的左、右二踏板；主要特征在于二导轨设在同一翻转架上，翻转架以一对应于左右方向的转轴与主架体枢接，转轴的位置高于导轨在使用状态下的较低点，或者是比曲柄机构的圆形轨迹的后缘更靠前方，当翻转架在导轨概呈横向的使用角度及导轨概呈纵向的收折角度之间翻转时，二支撑杆的后端始终保持在导轨上。本发明可在不使用时被收折成前后长度及占地面积较小的收折状态，而且操作较为快速、简便、省力、安全。
文档编号A63B23/04GK101991934SQ200910162998
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月21日 优先权日2009年8月21日
发明者龙运波 申请人:乔山健康科技股份有限公司