TW200303776A - Self-powered fitness equipment - Google Patents

Description

200303776 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所属之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明）

【發明所屬之技術領域I 發明領域 本發明係有關運動設備，且更特別在於一種自供電源 5 之固定式運動設備，其包括一貯存電池，用以引動該運動 設備之某些組件，以便令使用者在使用該裝置期間所感覺 到的阻力大體上維持不變。 C先前技44^ 發明背景 1〇 5主冊商標為 EFX(Elliptical Fitness Crosstraining®)，且 由華盛頓州布什艾爾（Bothell)市之Precor有限公司所販售 ’ 一種能夠模擬廣泛範圍之踏步運動（包括滑雪、走路、 慢跑、跑步與攀登）的固定式運動裝置係為人所熟知。 Elliptical Fitness Crosstraining®之某些實施例係於美國專 15 利第6，146,313號中加以說明，其係明確地以參考方式併入 本文之中。 參考第1圖，簡單而言，一 Elliptical Fitness Crosstraining®機器包括一結合一前柱12之地板嚙合框架 10、一對飛輪14a與14b(其彼此重疊，故因此僅顯示飛輪 20 14a)係位於該框架10之後方，用以繞著一水平橫軸16旋轉 。足部連桿18a與18b之後尾端係樞轉地附接到對應飛輪 14a與14b，以便隨著飛輪轉動而繞著軸線16之環形路徑移 動。足部連桿18a與18b之前尾端係適合順著導件20騎乘， 以便隨著足部連桿18a與18b之後尾端繞著軸線16旋轉而沿 200303776 玖、發明說明 著導件前後往復運動，致使藉由該足部連桿承載之足部踏 板（或是足部支架）22a與22b沿著不同的橢圓路徑移動。具 體而言，第1圖顯示足部踏板在導件20對應一舉升系統24 之不同高度的三個不同角方位之移動路徑。在最小角方位 5 (鬲出水平大約10。）係顯示對應之足部踏板移動路徑26，此 通常對應一滑翔或是越野滑雪運動。導件2〇係顯示位於一 較陡峭之第二方位（高出水平大約2〇。），以及對應之足部踏 板移動路徑28 ,此移動路徑通常係對應一步行運動。第工 圖亦顯示導件20之一第三角方位（其甚至更為陡峭，高出 1〇水平大約30。），以及對應之足部踏板移動路徑30 ,此移動 路徑通常對應一攀登運動。額外或另擇地改變導件2〇之角 方位，改變導件20相對於框架之高度亦會導致足部踏板的 移動路徑改變。此種類之Elliptical Fitness 機器係能夠連接到一標準安培數之交流電源。 15 【^^明内容】 發明概要 本發明旨在提供一種自身供電之健身設備，諸如一自 身供電之Elliptical Fitness Crosstraining®機器。 更具體而§，本發明係提供一種自身供電，以模擬各 20種踏步運動之健身裝置。該裝置包括一框架、一導件，其 可移動地與該框架結合、以及至少一個連接到該導件之足 支架’该足部支架係構造成接受使用者之足部。該裝置 進一步包括一發電機，其可驅動地連接到該足部支架。該 务電機係藉由使用者施加於足部支架上之踏步運動加以引 200303776 玖、發明說明 動，以便產生電力。該裝置亦包括一電池，其連接到該發 電機，以便貯存至少一部份由發電機所產生之電力。最後 ，該裝置包括一舉升系統，用以自動地改變至少導件相對 於框架之高度與角方位其中一者。由於該舉升系統係藉由 5發電機與電池供應電力，故引動舉升系統將不會改變使用 者在運動期間踩踏足部支架之阻力。 根據本發明之一觀點，該裝置能夠構造成即使在使用 者停止踩踏之後，使電池能夠供應該裝置一段預定時間的 電力。 1〇 如同熟諳此技藝之人士的體認，使用一電池引動一健 身裝置之引動器（例如一舉升系統），以便對使用者維持大 體上固定的阻力能夠適用於各種之健身設備，且不限定於

Elliptical Fitness Crosstraining®機器。 圖式簡單說明 15 本發明之前述觀點以及許多伴隨的優點將藉由參考以 下詳細說明，並參考所附圖式而變得更為能夠立即體認與 更加理解，其中·· 第1圖係為一以簡圖形式顯示之Elliptical Fitness Crosstraining⑧機器的側面正視圖，其顯示使用者之足部 2〇在導件對於足部踏板的不同角方位之路徑，如同先前技藝 所知者； 第2圖係為根據本發明所形成之自供電力的EUipticai Fitness Crosstraining®機器之立體圖；及 第3圖係為一區塊圖，其顯示根據本發明所形成之自供 200303776 玖、發明說明 電力的Elliptical Fitness Crosstraining⑧機器之電子組件。 【貧方式]1 較佳實施例之詳細說明 參考第2圖，根據本發明，一自身供電以便模擬各種 5 踏步運動之健身裝置包括一框架10、一導件20，其可移動 地與該框架相結合、以及一對足部踏板（足部支架）22&與 22b ’其藉由細長之足部連桿18a與18b加以承載，該等足 部連桿18a與18b之前尾端係藉由導件2〇可移動地加以支撐 。該裝置進一步包括一舉升系統24(密封於一前罩25之中） 1〇 ，用以選擇性且自動地改變導件20相對於框架10之高度與 角方位至少其中一者。 因此’使用者能夠立即調整導件2〇，以模擬範圍廣泛 之踏步運動。這些組件一般係等同於以上在發明背景段落 中所參考之美國專利第6，146,313號中所揭 露的組件。 15 另外參考第3圖，根據本發明，自身供電之健身裝置 、v匕括务電機3 2 (後、封於一後罩3 4之中），其可驅動 連接到亥第與第一足部連桿1 8a與1 8b。當使用者之足 IM系位於第與第一足部踏板22a與22b之中時，發電機32 係藉由使用者之踏步運動加以引動，以便產生電力。在一 〇貝施例中，發電機32係為一包括一直流電永久磁性交流發 電機之二相父流電發電機，其產生與轉速⑻pM)成正比之 一正弦。欲藉由使用者之踏步運動引動發電機^，該 電機係可驅動地與飛輪14a以及⑷相連接，該等飛輪係 使用任何適當之傳動構件（諸如H傳動m是 200303776 玖、發明說明 皮π (未顯示）)連接到足部連桿18&與1 8b(參看第1圖）。發電 機32係設計成即使當使用者以非常低的速度踩踏時亦能夠 產生黾壓，使用者踏板上之阻力係藉由一阻力控制器3 6基 於發電機32所需要之電流量加以控制，亦即，發電機32需 5要之電流愈多，則驅動該發電機32所需要的扭矩強度愈高 ，且踏板上之阻力愈大。例如，如此能夠藉由一中央處理 器（CPU)/微處理器60判定發電機32所需求之電流量，並傳 送一對應之命令訊號到阻力控制器36加以達成。該阻力控 制器36傳送一對應之場電流訊號（例如脈波寬調變訊號）到 10务電機:3 2作為反應。場電流訊號之變化改變了發電機3 2中 之父流發電機的場電流，亦即，增加交流發電機電場中之 電流會傾向增加其磁場的強度，從而增加了交流發電機對 於使用者之阻力；且降低該交流發電機電場中之電流會傾 向k低其磁％的強度，從而降低了交流發電機對於使用者 15之阻力。場電流訊號能夠藉由使用者之程式加以改變，以 便對使用者給予一所需程度之阻力。發電機32所產生之電 壓係用以供應該自供電源健身裝置的各種組件之電力，以 下將更為完整的加以說明。 此佈置之唯一限制為··每當實質上發電機32需要更多 20電流，用以引動此範例中之導件20時，踏板上對使用者之 阻力將會增加。當使用者希望持續運動，同時對於其踏歩 運動維持大體上固定之阻力時，如此情況並不令人滿意。 因此，仍然芩考第3圖，本發明提供一電池48的嶄新 佈置，用以引動舉升系統24上下移動導件2〇，以便在運動 10 200303776 玖、發明說明 期間使其對於使用者之阻力保持大體上固定，而無論該導 件20是否引動。具體而言，根據本發明，發電機”之電壓 係加以整流，並經由一交流電-直流電整流器38轉換成為 直流電壓，其接著供應一通用電力供應4〇之電力。該通用 5電力供應40將產生一絕緣之電力供應42(例如18伏特）、以 及一非絕緣電力供應44(例如12伏特）。為求安全規範起見 ，該18伏特絕緣電力供應42係連接到一數位接地線，其係 與連接到一類比接地線之非絕緣電力供應44相隔絕，以便 令使用者可能接觸到之那些任何由AC發電機32直接驅動 10的組件完全絕緣（參看第3圖中之「絕緣障礙」線）。該非絕 緣電力供應44係用以操作阻力控制器36。 在一實施例中，18伏特之絕緣電力供應42接著係轉換 成供電池充電器46使用之14.5伏特，用以對電池48充電， 該電池係用以供應DC導件舉升馬達（引動器）24之電力，以 15 便在舉升控制器52之控制下使導件20上下移動。如同熟諳 此技藝之人士的體認，其能夠使用任何種類之電能貯存媒 體代替一習用的電池。絕緣之電力供應42係亦經由一直流 電-直流電整流器54轉換成為8伏特，以便供應健身裝置之 顯示面板56的電力（同樣參看第2圖）。如同先前技藝中所熟 20 知者，該顯示面板56包括一個或更多顯示螢幕、以及一個 由一些可壓按按鈕所構成之指令操作台。該等顯示螢幕係 用以顯示各種對於使用者有用的資訊，而指令操作台係用 以令使用者能夠啟動或是程式化控制該健身裝置。來自於 DODC整流器54之8伏特電壓係進一步經由一線性調節器 200303776 玖、發明說明 58轉換成為5伏特，以便供應一 CPU(t央處理器）或是其他 週邊60之電力。該中央處理器6〇調節舉升控制器52、上顯 示器56，以及阻力控制器36之運作。 重要的是’由於電池48係用以供應導件2〇電力，故引 5動該導件2〇將不會令使用者感覺到踏板223與221)上產生阻 力變化（除了當使用者之程式化設定改變了發電機32所需 要的電流以外）。正常之導件負荷週期運作典型係為ι6·6% 表示引動（「啟動」）導件2〇每一分鐘，該導件2〇將會停 止引動（「關閉」）5分鐘。因此，電池48係構造成在「關閉 1〇」週期期間加以充電，且接著在「啟動」週期期間，來自 於電池充電器46之14.5伏特電力係供應某些電流，用以引 動該導件20，而電池48將提供其餘部份之電力。結果，當 使用者踩踏之同時，整個系統係完全利用使用者所提供之 能量供應電力，且即使當導件2〇引動時，踏板上之阻力將 15不會改蜒。另外，電池48能夠用以供應導件20之電力，且 同時在使用者停止踩踏之後維持cpu 6〇與顯示器面板56最 長達20〜30秒。 儘管已經顯示且說明本發明之較佳實施例，體認到的 是能夠進行各種修正，而不會脫離本發明之精神與範疇。 20例如，儘官本發明之自供電源健身裝置係特別參考美國專 利第 6，146,313 號中所說明之 E1Uptical Fitness

Cfosstraining⑧機器類型加以說明，本發明能夠併入具有 一可引動組件（例如一導件）之其他類型的自供電源健身裝 置，以便令其對於使用者之阻力大體上固定，而無論該組 12 200303776 玖、發明說明 件是否引動。因此，任何令使用者能夠將身體任何部份之 運動經由一發電機轉換成為電力的裝置（例如划船機、跑 步機、爬梯機、舉重機、運動腳踏車等等）皆可併入本發 明之中。 5 【圖式簡單說明】

第1圖係為一以簡圖形式顯示之Elliptical Fitness Crosstraining®機器的側面正視圖，其顯示使用者之足部 在導件對於足部踏板的不同角方位之路徑，如同先前技藝 所知者； 10 第2圖係為根據本發明所形成之自供電力的Emptical

Fitness Crosstraining®機器之立體圖；及 第3圖係為一區塊圖，其顯示根據本發明所形成之自供 電力的Elliptical Fitness Crosstraining⑧機器之電子組件。

13 200303776 玖、發明說明 【圖式之主要元件代表符號表】 10…框架 12…前柱 14a、14b···飛輪 16…水平橫軸 18a、18b···足部連桿 20…導件 22a、22b···足部踏板/支架 2 4…舉升系統 25…前罩 26、28、30···足部踏板移 動路徑 32…發電機 3 4…後罩 36…阻力控制器 3 8…交流電-直流電整流為 40…通用電力供應 42…絕緣電力供應 44…非絕緣電力供應 46…電池充電器 48…電池 52…舉升控制器 5 4…直流電-直流電整流裔 56…顯示面板 58…線性調節器 60…微處理器與週邊

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Claims (1)

1. 200303776 拾、申請專利範圍 L 一種自供電源以模擬各種踏歩運動之健身冑置，其包 含： ’、 一框架； ‘件’其可移動地與該框架結合； 一足部支架，用以接受一使用者之足部，該足部 支架係連接到導件； -發電機’其連接到足部支架，該發電機係藉由 使用者作用於該足部支架上之踏步運動加以引動，以 產生電力； 10 電能貯存媒介物，其連接到該發電機，以貯存 至少一部份由發電機所產生的電力； 舉升糸統，用以選擇性且自動地改變導件相對 於框架之高度與角方位至少其中一者，該舉升系統係 藉由發電機與電能貯存媒介物一起供應電力；及 15 一微處理器，其連接到發電機、電能貯存媒介物 、以及舉升系統，用以調整其個別運作，該微處理器 係由發電機供應電力。 2·如申請專利範圍第丨項之裝置，其中該發電機包含一三 相直流電發電機。 20 3·如申请專利範圍第1項之裝置，其中該電能貯存媒介物 包含一電池。 4 ·如申明專利範圍第1項之裝置，其進一步包含一阻力控 制α。用以送擇性地調整施加到足部支架之阻力；該 阻力控制器係連接到微處理器，以便大體上使阻力維 15 200303776 拾、申請專利範圍 持固定不變，而無論該舉升系統是否引動。 5.如申請專利範圍第4項之裝置，其中該阻力控制器隨著 一場電流之作用選擇性地調整施加到足部支架的阻力。 6·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該電能貯存媒介物 5 係用以在使用者停止踩踏以後供應該裝置一段預定時 間的電力。 7.如申請專利範圍第丨項之裝置，其中該足部支架包含第 -與第二足部支架，用以分別接受使用者之左腳與右 腳。 ' 10 8.如申請專利範圍第1項之裝置，其進一步包含—顯示面 板，其附接到框架，該顯示面板係連接到微處理器， 其中至少部份由發電機所產生之電力並非貯存於電能 貯存媒介物中，且係用以供應該顯示面板之電力。 9· 一種自供電源之健身裝置，其包含·· 5 一框架； 一可引動組件，其與該框架相結合； ，一運動輸人單元’其將—使用者身體之-部份的 運動轉變成為一預先界定的動力； 該發電機 單元加以 以便貯存 20 一發電機，其連接到該運動輸入單元， 係藉由使用者之運動動作，經由該運動輪入 引動，以產生電力； 電能貯存媒介物，其連接到發電機， 至少一部份由該發電機所產生之電力；及 %動組件 一引動器，用以選擇性且自動地引動該 16 200303776 拾、申請專利範圍 10 15 20 4引動裔係藉由發電機與電能貯存媒介物一起供應 電力。 10·如申請專利範圍第9項之裝置 一可舉升導件。 11·如申請專利範圍第9項之裝置 三相交流電發電機。 12·如申請專利範圍第9項之裝置 包含一電池。 13·如申請專利範圍第9項之裝置 制器用以璉擇性地調整施加到該運動輸入單元，且 由使用者所感受到的阻力；該阻力控制器係夠造成大 體上將阻力維持固定不變，而無論引動器是否引動。 14.=請專利範圍第13項之裝置，其中該阻力控制器隨 著一場電流之作用選擇性地調整施加到運動輸入單元 的阻力。 15·如申請專利範圍第9項之裝置，其中該電能貯存裝置係 用以在使用者停止運動之後供應該裝置一段預定時間 的電力。 16.-種使-徤身裝置自供電源之方法，其包含·· 提供一健身裝置，該裝置包含一框架、一可㈣ 組件’其與該框架相結合、一運動輸入單元，其將使 用者身體之-部份的運動轉變成為一預先界定的動力 、-發電機’其連接到該運動輸入單元、一電能貯存 媒介物，其連接到該發電機、以及—引動器，用^ 其中該可引動組件包含 其中該發電機包含一個 其中該電能貯存媒介物 其進一步包括一阻力控 17 200303776 拾、申請專利範圍 擇性且自動地引動該可引動組件； 提供使用者利用該健身裝置上之運動輸入單元進 行運動； 基於使用者之運動，經由發電機產生電力； 將至乂部份由發電機所產生的電力貯存於該電 月&貯存媒介物之中；及 以^私機與電能貯存媒介物一起對於可引動組件 供應該引動器之電力。 10 士申明專利範圍第16項之方法，其中該健身裝置包含 一自供電源，以模擬各種踏歩運動之健身裝置；該可 引動組件包含-導件；該運動輪入單元包含至少一個 足邛支木’且，亥引動器包含一舉升系統，用以選擇性 地舉升該導件。 15 18.如申請專利範圍第“項之方法， 物包含一電池。 其中該電能貯存媒介 19·如申請專利範圍第16項之方法，丨中供應引動器電力 2步驟進一步包含··使施加到運動輸入單元之阻力與 當引動器並未供電時施加到該運動輸入單元的阻力大 體上維持相同。 20 2。·如申請專利範圍第16項之方法，其進一步包含之步驟 為：在使用者停止運動之後，以電能貯存媒介物供應 該裝置一段預定時間之電力。 18