CN1933877B - 可变步幅的健身设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于可变步幅的健身设备，其在使用过程中具有可变大小的封闭的弯曲跨步轨迹。在本文中所述的和所介绍的健身设备采用了不同构造的连杆组件、凸轮件和其它构件，它们与机架相连接以允许使用者在健身过程中动态地改变步幅轨迹。按照本发明一些方面的健身设备提供了这样的步行轨迹，其适于改变步幅长度，而不是强迫使用者限于固定大小的轨迹。使用者的尽力水平可具有影响机器所提供的步幅长度的若干分量，例如腿力量、躯干力量和(在具有臂支撑或健身构件的实施例中)臂力量。健身设备的其它实施例包括锁定装置，其选择性地消除了健身设备的可变步幅特征，并且允许使用者以跨步运动来健身。

Description

可变步幅的健身设备
相关专利的交叉引用
本申请要求享有以下专利的优先权：2003年6月23日申请的美国临时申请No.60/480668；2004年3月22日申请的美国临时申请No.60/555434；以及2004年6月22日申请的美国非临时申请“可变步幅健身设备”(代理人档案号33270/US/2，快递标签号No.EV423772193US)，这些申请均通过引用而完整地结合于本文中，如同在本文中进行了全面阐述一样。
2004年6月22日申请的美国临时申请″用于可变步幅健身设备的可释放连接机构″(代理人档案号34477/US，快递标签号No.EV423772202US)；2004年6月22日申请的美国临时申请″可变步幅健身设备″(代理人档案号34478/US，快递标签号No.EV423772216US)；2004年2月26日申请的美国专利申请No.10/789182；2001年3月30日申请的美国专利申请No.09/823362，即现在的美国专利No.6689019；以及2003年2月28日申请的美国临时申请No.60/451102均通过引用而完整地结合于本文中，如同在本文中进行了全面阐述一样。
发明背景
a.发明领域
本发明涉及健身设备，更具体地说，涉及一种静止的跨步健身设备，其采用了具有不同形状和大小的构件的各种连杆组件构造，以提供可由使用者在健身时动态地改变的步行轨迹(footpath)。
b.背景技术
目前有多种健身设备允许使用者通过模拟跨步运动来健身。这些健身设备的其中一些包括一对脚-接合连杆，其中各脚连杆的第一端受支撑以用于围绕枢轴点旋转运动，以及各脚连杆的第二端沿着往复的行进轨迹而被引导。两个脚连杆的连接构造可允许使用者的脚沿着大致椭圆形行进轨迹行进。然而，作为结果的脚行进轨迹是由机器结构构造所限定的预定的或固定的轨迹，只可通过人工改变该器械的物理参数来变化。因此，这些健身设备就通过固定脚连杆的第一和第二端所行进的轨迹来限制使用者的脚的运动范围。
发明概要
本发明一些方面涉及健身设备，其可在使用过程中提供可变大小的步行轨迹。更具体地说，该健身设备包括使用者在其上面放脚的一对脚踏板，其中各脚踏板与相应的连杆组件可操作地相连接。脚踏板行进经过封闭的弯曲行进轨迹，其至少部分地作为使用者在健身期间所施加的力的函数而变化。
在本发明的一方面中，健身设备包括：机架，与机架枢轴式地相连接的至少一个摆杆，以及与机架枢轴式地相连接并构造成围绕曲柄轴线旋转的至少一个曲柄臂。健身设备还包括由至少一个曲柄臂和机架支撑的至少一个可变步幅连杆。至少一个可变步幅连杆与至少一个曲柄臂偶联，以允许在至少一个可变步幅连杆和至少一个曲柄臂之间沿着至少一个可变步幅连杆的第一部分而相对运动。至少一个脚连杆还与至少一个摆杆和至少一个可变步幅连杆枢轴式地相连接。
在本发明的另一形式中，健身设备包括：机架，与机架枢轴式地偶联的第一部件和第二部件，与机架相互地偶联的第一臂，与机架相互地偶联的第二臂，由第一臂和机架活动地支撑的第三部件，由第二臂和机架活动地支撑的第四部件，与第一部件和第三部件枢轴式地偶联的第五部件，以及与第二部件和第四部件枢轴式地偶联的第六部件。
在本发明的另一形式中，健身设备包括：机架，与机架枢轴式地相连接的第一摆杆和第二摆杆，与机架枢轴式地相连接的第一导向连杆和第二导向连杆，以及与机架枢轴式地相连接并且构造成围绕曲柄轴线旋转的第一曲柄臂和第二曲柄臂。第一可变步幅连杆由第一曲柄臂滚动式地支撑，并且与第一导向连杆枢轴式地相连接。第二可变步幅连杆由第二曲柄臂滚动式地支撑，并且与第二导向连杆枢轴式地相连接。第一脚连杆与第一摆杆和第一可变步幅连杆枢轴式地相连接，第二脚连杆与第二摆杆和第二可变步幅连杆枢轴式地相连接。
从如附图所示并且如所附权利要求所限定的本发明实施例的以下更具体描述中，可以清楚本发明不同实施例的特征、应用和优点。
附图简介
图1A是可变步幅健身设备的第一实施例的右侧立体图。
图1B是可变步幅健身设备的第一实施例的左侧立体图。
图2是图1所示健身设备的正视图。
图3A是图1所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约9点钟或向后的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。
图3B是图1所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约12点钟或上部的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。
图3C是图1所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约3点钟或向前的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。
图3D是图1所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约6点钟或下部的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。
图4A是图1所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约9点钟或向后的方位，并且右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向前位置。
图4B是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约12点钟或上部的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。
图4C是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约3点钟或向前的方位，并且右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向后位置。
图4D是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约6点钟或下部的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。
图5A是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约9点钟或向后的方位，并且右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向前位置。
图5B是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约12点钟或上部的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。
图5C是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约3点钟或向前的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。
图5D是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约6点钟或下部的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。
图6A是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约9点钟或向后的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。
图6B是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约12点钟或上部的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。
图6C是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约3点钟或向前的方位，并且右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向后位置。
图6D是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约6点钟或下部的方位，并且右凸轮滚柱位于凸轮件的大约中点处。
图7A是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约9点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向后位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的向前位置。
图7B是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约3点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向前位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的向后位置。
图7C是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约9点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向前位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的向前位置。
图7D是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约4点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向前位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的向前位置。
图7E是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约3点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向前位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的向前位置。
图7F是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约7点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的中间位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的中间位置。
图7G是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约4点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向前位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的中间向后位置。
图7H是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约4点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的向后位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的中间向后位置。
图7I是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约2点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的中间位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的中间位置。
图7J是图1A-1B所示健身设备的右侧示意图，显示了右曲柄臂处于大约10点钟方位，其中右凸轮滚柱位于右凸轮件上的中间向后位置，并且左凸轮滚柱位于左凸轮件上的向后位置。
图8是包括第一备选互连组件的图1A-1B所示可变步幅健身设备的立体图。
图9是包括第二备选互连组件的图1A-1B所示可变步幅健身设备的立体图。
图10是可变步幅健身设备的第二实施例的立体图。
图11是图10所示健身设备的正视图。
图12A和12B分别是图9所示健身设备的右侧和左侧视图，显示了右曲柄臂处于9点钟或向后位置，并且脚连杆处于扩展的步幅构造中。
图13A和13B分别是图9所示健身设备的右侧和左侧视图，显示了右曲柄臂从如图12A和12B所示位置过渡至12点钟或向上位置。
图14A和14B分别是图9所示健身设备的右侧和左侧视图，显示了右曲柄臂处于12点钟或向上位置。
图15是在图9的健身设备上图示的互连组件的详细视图。
图16是包括滚柱止挡组件的健身设备的立体图。
图17是图16的滚柱止挡组件的立体图，显示了右凸轮连杆与滚柱相接触。
图18是包括锁定装置的健身设备的立体图。
图19是图18的锁定装置的右侧视图。
本发明的详细描述
本发明的一些方面涉及可变步幅健身设备，其在使用过程中提供了可变大小的封闭的弯曲跨步轨迹。在本发明的一些实施例中，封闭的弯曲跨步轨迹类似于具有长轴和短轴的椭圆。在本文中介绍和描绘的健身设备利用不同构造的连杆组件、凸轮件和其它构件，它们与机架相连接以允许使用者在健身过程中动态地改变其步幅轨迹。参考提供了椭圆状轨迹的实施例，对椭圆的长轴和/或短轴进行了修改，根据使用者的步幅而被延长或缩短了。例如，如果使用者正在第一尽力水平下锻炼并将其尽力增加至第二水平，那么他的步幅会因尽力水平的增加而延长。符合本发明一些方面的健身设备提供了适于改变步幅长度的步行轨迹，而不是如某些现有技术的设备那样强迫使用者遵循固定大小的轨迹。使用者的尽力水平可具有影响机器所提供的步幅长度的若干分量，例如腿力量和频率、躯干力量和频率，以及(在带有臂支撑件或健身构件的实施例中)臂力量和频率。
在本文中就实施例的主要预期用途来描述了实施例。同样，从使用者面向健身机器前面的角度来描述了设备。例如，指定为″右″的构件从操作设备的使用者的角度来看处于设备右侧。另外，主要预期用途是用于向前蹬踏步幅，例如当人向前行走、攀登、慢跑或跑步时。然而，使用者可向后站立地操作机器，向后蹬踏，或者向后站立和蹬踏。本发明的一些方面不必限于使用者的方位或任何特定的使用者的步幅。
按照本发明的一些方面的健身设备100的第一实施例如图1A-2所示。健身设备100包括机架102，其具有连接于其上的左连杆组件104和右连杆组件106。左连杆组件104基本上为右连杆组件的镜象。机架包括基座部分108、叉组件110、前支柱112和后支柱114。叉组件、前支柱和后支柱的组合枢轴式地支撑连杆组件，以及支撑可变地支撑连杆组件的构件。
叉组件110、前支柱112和后支柱114限定了A形机架状的支撑结构116。更具体地说，叉组件110和后支柱114与基座部分108相连接。在设备的前面，叉组件110从基座部分108向上地和向后地延伸。前支柱112在与叉组件相对于基座部分相同的方向上从叉组件110向上地延伸。在叉组件110之后，后支柱114从基座部分108向上地和向前地延伸，并与前支柱112的顶部区域相交。可以理解，除了在本文中所述的和所介绍的之外，不同的机架构造和方位也可用于本发明。
A形机架支撑组件116固定在右基座部件118和左基座部件120上。叉组件110包括支撑右曲柄悬吊支架124的右叉部件122，以及支撑左曲柄悬吊支架128的左叉部件126。右叉部件122和左叉部件126分别地从右基座部件118和左基座部件120向上地和向后地延伸。右曲柄悬吊支架124为L形，并且具有从右叉部件向后地延伸的水平部分130和从右叉部件向下地延伸的垂直部分132，以便成大致直角地与水平部分相交。左曲柄悬吊支架128与左叉部件126相连接，并且为右曲柄悬吊部件124的大致镜象。前支柱112在右曲柄悬吊支架124的垂直部分132与右叉部件122的连接处和左曲柄悬吊支架128的垂直部分132与左叉部件126的连接处连接在叉组件110上。右支撑部件134和左支撑部件136分别地从右基座部件118和左基座部件120向上延伸，以便分别与右和左曲柄悬吊支架相连接。
仍然参见图1A-2，A形机架116可旋转地支撑滑轮138和飞轮140。更具体地说，滑轮138可旋转地支撑在分别从右和左曲柄悬吊支架124和128向后延伸的支承支架142之间。滑轮包括曲柄轴144，其限定了曲柄轴线146。左和右曲柄臂148和150与曲柄轴144相连接，以便沿着重复的圆形轨迹围绕曲柄轴线146旋转。另外，右和左曲柄臂构造成行进而相互之间形成180度的相位差。在曲柄轴的远端，右凸轮滚柱152和左凸轮滚柱154分别与右曲柄臂150和左曲柄臂148可旋转地相连接。如下更详细地描述，右和左凸轮滚柱可变地支撑连杆组件的前部分。
飞轮140可旋转地支撑在左叉部件126和右叉部件122之间。皮带156将滑轮138与飞轮140相偶联。同样，借助于滑轮，飞轮间接地偶联到右和左曲柄臂150和148上，使得曲柄臂的旋转与飞轮偶联。飞轮提供了大的角动量，以便使连杆系和曲柄臂的整个运动在使用过程中感觉平滑。例如，构造成具有足够重的周边重量的飞轮有助于即使在使用者未供给转动力时也能使曲柄臂平滑地转动，并且在曲柄臂运动通过6点钟和12点钟位置时促进连杆组件的平滑运动，此时使用者几乎未在曲柄上施加力。
如图1A-2所示，右连杆组件106包括右摆杆158、右凸轮连杆160、以及右脚连杆162，其与右曲柄臂150和机架102可操作地相连接以提供可变步幅的轨迹。尽管以下描述主要涉及到右连杆组件的构件，然而可以理解，左连杆组件基本上为右连杆组件的镜象，并且同样包括与右连杆组件相同的构件，其与右连杆组件一样地相互之间以及与机架相关联地操作。例如，左连杆组件包括左摆杆164、左凸轮连杆166、以及左脚连杆168，其与左曲柄臂148和机架102可操作地相连接以提供可变步幅轨迹。右摆杆158在接近A形机架支撑件116的顶点处被枢轴式地支撑。更具体地说，前支柱112的顶部分限定了前支柱112和后支柱114的相交点之上的上枢轴170。右158(和左164)摆杆在上枢轴170处被枢轴式地支撑。在一个特定的实施方式中，摆杆限定了从上枢轴式连接部170向上延伸的手臂健身部分172。在未进行手臂健身时，摆臂更短，并且在接近其顶部分处被枢轴式地支撑。
右摆杆158的下部分174在右下枢轴178处与右脚连杆162的向前部分176枢轴式地相连接。图1A所示摆杆158限定了向前地延伸的底部部分180，其相对于顶部分182有角度地定向。尽管图1A和1B所示右和左摆杆显示为弯曲的(以便在直端部分之间限定角度)，然而可以理解，本发明的其它实施例可采用限定了其它形状的摆杆，如直线形或弧形。
尽管在本文中所述的本发明的不同实施例包括枢轴式地连接或支撑的连杆，然而可以理解，枢轴式连接部可设有不同可行构造的环形轴承、套环、支柱、枢轴，以及其它枢轴式的或可旋转的设置。而且，枢轴式连接可以是直接的，例如第一连杆和第二连杆之间的枢轴式连接，其中一个连杆具有由容纳在第二连杆圆形孔中的一个或多个环形轴承枢轴式地支撑的销或杆，或者枢轴式连接可以是可间接的，例如当第三连杆插在第一和第二连杆之间时。
如上所述，右脚连杆162的向前部分176与右摆杆158的下部分174枢轴式地偶联。右脚连杆162还与右摆杆之后的右凸轮连杆160枢轴式地偶联。右脚连杆的向后部分支撑右脚接合部分184。在一个实例中，脚接合部分184包括预定用于支撑使用者脚的矩形脚垫186。脚接合部分可与脚连杆的顶部直接地相连接或被可枢轴式地支撑，以使在使用过程中，脚接合部分与脚连杆关节式连接，或者与脚连杆的角度关系进行变化。
在右凸轮连杆枢轴188处，右脚连杆162在其向前和向后端之间与右凸轮连杆160在其向前和向后端之间枢轴式地相连接。类似地，在右连杆组件的镜象中，在左凸轮连杆枢轴190处，左脚连杆164在其向前和向后端之间与左凸轮连杆166在其向前和向后端之间枢轴式地相连接。可以理解，脚连杆和凸轮连杆之间的枢轴式连接的位置并不限于如图所示的位置，而是可位于连杆的端之间。如下更详细地描述，当使用健身设备时，使用者通过将他的脚放在设置成朝向右和左脚连杆后部分的右和左脚接合部分184、185上而来安装健身设备。通过使用者传递至右和左脚连杆162和168的运动导致右和左摆杆158和164围绕上枢轴来回地摆动。其脚接合段运动中的行进轨迹部分地通过右和左凸轮连杆的运动和使用者的步幅长度来规定。
仍然参见图1A-2，右导向滚柱192与右凸轮连杆160的后部分194可旋转地相连接，左导向滚柱196与左凸轮连杆166的后部分198可旋转地相连接。机架包括左导轨200和右导轨202。右和左导向滚柱196和198适于分别沿着右导轨和左导轨来回地滚动。导向滚柱还可适于沿着其它表面如地面滚动。尽管右和左导轨是平的(即水平的)，然而这些导轨还可是向上倾斜的或向下倾斜的，并且可以为具有固定或变化半径的弧形形状。
如图1A-2所示，右凸轮件204与右凸轮连杆160的向前部分206相连接，并且左凸轮件208与左凸轮连杆166的向前部分210相连接。各凸轮件包括限定了大致弧形表面214的向下的凹形段212。弧形表面214适于在曲柄臂(150，148)的端部依靠在凸轮滚柱(152，154)上。同样，右凸轮连杆160的向前部分206由右凸轮滚柱152支撑，并且左凸轮连杆166的向前部分210由左凸轮滚柱154支撑。因此，曲柄臂未以固定的关系与凸轮连杆偶联。相反，通过滚柱/凸轮界面，凸轮连杆可相对于曲柄臂运动。同样，如下更详细地描述，凸轮连杆(160，166)用作可变步幅连杆，其允许使用者通过改变他的步幅长度来使脚连杆(162，168)运动。在使用过程中，曲柄臂(148，150)围绕曲柄轴线146旋转。凸轮滚柱(152，154)也围绕曲柄轴线146旋转，从而通过具有垂直和水平分量的弧形轨迹而运动。在使用过程中，当曲柄臂围绕曲柄轴线旋转时，凸轮件跨在滚柱上。根据施加给凸轮连杆的水平力，凸轮滚柱适于相对于在使用健身设备时右和左凸轮连杆的向前和向后运动而沿着右和左凸轮件的弧形凸轮面来回地滚动。
如图1A-1B和其它所示的凸轮件(204，200)的弧形表面214限定了可变的半径，其中半径在中间较长，并且朝着端部较短。当半径变小时，使滚柱沿着凸轮面运动所需的力增加，因此，当使用者的步幅增加时，就要花更大的力使凸轮(204，208)相对于曲柄臂(150，148)运动。弧形表面214还可限定固定的半径。在凸轮面的任一端，大致凹形段限定了向下地延伸的几乎垂直的部分。右和左凸轮件的弧形凸轮面的向下延伸部分用于阻止凸轮件和凸轮连杆从曲柄臂上脱离。还可以利用硬止挡件或一些其它机构来禁止滚柱脱离曲柄。为了操作如图1A-2的所示健身机器100，使用者首先将他的脚放置成可与右和左脚接合部分184操作式接触。为了在向前步幅健身中开始操作机器，使用者将他的重量连同使用者的脚所施加的一些向前的力一起主要放在相对于其它脚垫而向上地和/或向前地定位的脚垫186上。结果，曲柄臂(148，150)将开始沿顺时针方向(从健身设备的右侧看去)旋转。使用者然后通过继续向前地朝着前支柱踏步来进行健身。通过使用者传递至脚接合部分184的力导致脚连杆(162，168)来回地运动，这又导致摆杆(158，164)围绕上枢轴170来回地枢轴转动。同时，曲柄臂(148，150)围绕曲柄轴线146旋转。由于脚连杆(162，168)和凸轮连杆(160，166)通过滚柱(152，154，192，196)由导轨(202，200)和曲柄臂(150，148)滚动式地支撑，因此，其凸轮连杆和脚连杆运动的轨迹是可变的，并且可受到使用者步幅长度的影响。同样，步行轨迹并不单独地由脚连杆、凸轮连杆、摆杆、曲柄臂和机架互联的几何约束来规定。因此，使用者可基于使用者的自然步幅长度、步幅力量和步幅速率，在使用健身设备的同时动态地调整脚接合段的行进轨迹。
图3A-3D的比较显示了对于给定的使用者步幅长度而言，当右曲柄臂150从向后方位(图3A)至向上方位(图3B)、至向前方位(图3C)、至向下方位(图3D)并回到向后方位而运动通过一个全程旋转时，连杆组件的不同构件的相对运动。在图中3A-3D中，凸轮件(204，208)显示为在凸轮面的中点或顶点232与凸轮滚柱(152，154)成固定的关系。当几乎没有或完全没有通过使用者将向前或向后力的分量放在脚接合部分184上时，凸轮滚柱将保持接近凸轮面的中点。如下更详细地描述，右和左连杆组件106和104可互连在一起，使得其中一个组件的向前运动导致另一组件的向后运动，反之亦然。因此，可以理解，左连杆组件的构件可以与右连杆组件构件相同的方式彼此相对地运动，但当利用互连组件时相对于右连杆组件构件处于相反的方向。
首先参见图3A，右脚垫和左脚垫186和187定向成使得使用者的右脚放在他的左脚之后。另外，使用者的右脚定位成使得使用者的右脚跟相对于使用者的右脚趾稍微地抬起，并且使用者的左脚定位成使得使用者的左脚跟稍微地相对高于使用者的左脚趾。当使用者通过其右腿朝着前支柱112向前踏步时，右曲柄臂150沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)围绕曲柄轴线146从向后方位(图3A)旋转至向上方位(图3B)，这会导致右摆杆158的下部分174从如图3A所示的向后位置围绕上枢轴170逆时针枢轴转动至如图3B所示的位置。同时，右导向滚柱192沿着右导轨202向前滚动。右凸轮连杆160的向后部分194连同右导向滚柱192的运动一起向前地运动，右凸轮连杆160的向前部分206连同与右曲柄臂150相连接的右凸轮滚柱152的运动一起向上地和向前地运动。在如图3A和3B所示的特定步幅轨迹中，右凸轮滚柱并不沿着右凸轮面的长度运动。
右向前步骤伴随着左腿的向后运动。左曲柄148与右曲柄150相协调地旋转。因此，左曲柄臂148围绕曲柄轴线146沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)从向前方位旋转至向下方位，这就导致左摆杆164下部分175从如图3A所示的向前位置围绕上枢轴170顺时针枢轴转动至如图3B所示的位置。同时，左导向滚柱196沿着左导轨200向后地滚动。左凸轮连杆166的向后部分198连同左导向滚柱196的运动一起地向后运动，左凸轮连杆166的向前部分210连同与左曲柄臂148相连接的左凸轮滚柱154的运动一起向下地和向后地运动。在如图3A和3B所示的特定步幅轨迹中，左凸轮滚柱154并不沿着左凸轮面的长度而运动。左连杆组件104的起始运动类似于参考图3C和3D如下所示和所述的右连杆系106组件的运动。
如图3B所示，右脚垫186从如图3A所示的位置向上和向前地运动，左脚垫187从如图3A所示的位置向下和向后地运动。同样，在图3B中，右脚垫和左脚垫定向成使得使用者的右脚相对于他的左脚放在上面。另外，使用者的右脚定位成使得使用者的右脚跟相对于使用者的右脚趾抬起，以及使用者的左脚定位成使得使用者的左脚跟与使用者的左脚趾几乎平齐。
当使用者继续朝着前支柱112向前跨步时，右曲柄臂150沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)围绕曲柄轴线146从向上方位(图3B)旋转至向前方位(图3C)。同时，右摆杆158的下部分174从如图3B所示位置围绕上枢轴170逆时针枢轴转动至如图3C所示的向前位置。相协调地，右导向滚柱192沿着右导轨202继续向前滚动。右凸轮连杆160的向后部分194连同右导向滚柱202的运动一起向前运动，右凸轮连杆160的向前部分206连同与右曲柄臂150相连接的右凸轮滚柱152的运动一起而向下地和向前地运动。在如图3B和3C所示的特定步幅轨迹中，右凸轮滚柱152并不沿着右凸轮面的长度运动。
就左连杆组件104而言，左曲柄臂148围绕曲柄轴线从向下方位(图3B)沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)旋转至向后方位(图3C)，这就导致了左摆杆164的下部分175围绕上枢轴170从如图3B所示的位置顺时针枢轴转动至如图3C所示的向后位置。同时，左导向滚柱196沿着左导轨200继续向后地滚动。左凸轮连杆166的向后部分198连同左导向滚柱196的运动一起向后地运动，左凸轮连杆166的向前部分210连同与左曲柄臂148相连接的左凸轮滚柱154的运动一起向上地和向后地运动。在如图3B和3C所示的特定步幅轨迹中，左凸轮滚柱并不沿着左凸轮面的长度运动。
如图3C所示，右脚垫186已经从如图3B所示位置向下和向前运动，左脚垫187已经从如图3B所示位置向上和向后运动。同样，在图3C中，右脚垫和左脚垫定向成使得使用者的右脚相对于他的左脚向前放置。另外，使用者的右脚定位成使得使用者的右脚跟相对于使用者的右脚趾稍微地抬起，并且使用者的左脚定位成使得使用者的左脚跟相对于使用者的左脚趾稍微地抬起。
从图3C至图3D的连杆系方位开始，使用者的右腿从向前运动过渡至向后运动。同样，使用者开始全步幅的向后部分或第二半。当使用者开始时，右曲柄臂150从向前方位围绕曲柄轴线146沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)向后地旋转至向下方位(图3D)。同时，右摆杆158的下部分174围绕上枢轴170从如图3C所示向前位置顺时针枢轴转动回到如图3D所示的位置。相协调地，右导向滚柱192开始沿着右导轨202向后地滚动。右凸轮连杆160的向后部分194连同右导向滚柱192的运动一起地向后运动，并且右凸轮连杆160的向前部分206连同与右曲柄臂150相连接的右凸轮滚柱152的运动一起地向下地和向后地运动。在如图3C和3D所示的特定步幅轨迹中，右凸轮滚柱并不沿着右凸轮面的长度运动。
同时，左连杆系104从向后运动过渡至向前运动。左曲柄臂148围绕曲柄轴线146沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)从向后方位(图3C)旋转至向上方位(图3D)。同时，左摆杆164的下部分175从如图3C所示的向后位置围绕上枢轴170逆时针枢轴转动回到如图3D所示的位置。相协调地，左导向滚柱196开始沿着左导轨200向前地滚动。左凸轮连杆166的向后部分198连同左导向滚柱196的运动一起地向前运动，并且左凸轮连杆166的向前部分210连同与左曲柄臂148相连接的左凸轮滚柱154的运动一起地向上和向前运动。在如图3C和3D所示的特定步幅轨迹中，左凸轮滚柱并不沿着左凸轮面的长度运动。
如图3D所示，右脚垫186已经从如图3C所示位置向后和向下运动，并且左脚垫187已经从如图3C所示的位置向上和向前运动。同样，在图3D中，右脚垫和左脚垫定向成使得使用者的右脚相对于他的左脚向下放置。另外，使用者的右脚定位成使得使用者的右脚跟与使用者的右脚趾几乎平齐，并且使用者的左脚定位成使得使用者的左脚跟相对于使用者的左脚趾抬起。
当使用者继续离开前支柱112的步幅的向后部分时，右曲柄臂150围绕曲柄轴线146沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)从向下方位(见图3D)旋转回到向后方位(见图3A)，以完成一个全步幅。同时，右摆杆150的下部分174从如图3D所示的位置围绕上枢轴170顺时针枢轴转动回到如图3A所示的向后位置。相协调地，右导向滚柱192继续沿着右导轨202向后地滚动。右凸轮连杆160的向后部分194连同右导向滚柱192的运动一起地向后运动，并且右凸轮连杆160的向前部分206连同与右曲柄臂相连接的右凸轮滚柱的运动一起向上和向后运动。在如图3D和3A所示的特定步幅轨迹中，右凸轮滚柱并不沿着右凸轮面的长度运动。就左连杆组件104而言，左曲柄臂148围绕曲柄轴线146沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)从向上方位(见图3D)旋转至向前方位(见图3A)。同时，左摆杆164的下部分175从如图3D所示位置围绕上枢轴170逆时针枢轴转动回到如图3A所示的向前位置。总之，左导向滚柱196继续沿着左导轨200向前地滚动。左凸轮连杆166的向后部分198连同左导向滚柱的运动一起地向前运动，并且左凸轮连杆166的向前部分210连同与左曲柄臂相连接的左凸轮滚柱的运动一起向下地和向前地运动。在如图3D和3A所示的特定步幅轨迹中，左凸轮滚柱并不沿着左凸轮面的长度运动。
如上所述，使用者可在使用健身设备的同时改变他的步幅长度。更具体地说，健身设备的使用者在更剧烈的健身过程中可通过对脚垫施加另外的力来加长他的步幅，因为凸轮连杆通过与凸轮连杆的凸轮面滚动接合的凸轮滚柱而与曲柄臂相连接，即，凸轮连杆并不以固定的关系而与曲柄臂枢轴式相连。施加给脚垫的力通过凸轮连杆枢轴从脚连杆传递至凸轮连杆，这可通过促使凸轮滚柱沿着凸轮面的长度滚动而导致凸轮连杆相对于曲柄臂运动。
在一个实例中，图3A-3D与图4A-4D的比较显示，与使用者相关联的连杆系的方位动态地改变连杆组件的运动以适应加长的步幅，例如在更剧烈的健身过程中。如上所述，图3A-3D显示了当曲柄臂(150，148)完成一个全程旋转而凸轮滚柱(152，154)保持接近凸轮面的中点时，用于健身设备的连杆系构件的相对运动。如图3A-3D中虚线所示的椭圆216代表当曲柄臂完成一个全程旋转时右脚垫186的步行轨迹。图4A-4D显示了当使用者在曲柄臂处于向前和向后方位时延长其步幅长度的同时曲柄臂完成一个全程旋转时，用于健身设备的连杆系构件的相对运动。如图4A-4D中虚线所示的椭圆218代表当曲柄臂完成一个全程旋转时右脚垫186的步行轨迹。通过将如图4A-4D所示步行轨迹218与如图3A-3D所示步行轨迹216进行对比，来说明图4A-4D中的更长的使用者步幅。步行轨迹218的长椭圆形形状在图4A-4D中重点突出，因为它比图3A-3D所示的步行轨迹216在向前和向后的水平方向上进一步伸展。
如图3A和4A所示，右曲柄臂150处于向后方位。如上所述，在图3A中，右和左凸轮滚柱(152，154)分别地位于右和左凸轮件(204，208)的凸轮面的中点或顶点232处或附近，例如当使用者在较低的尽力水平下锻炼时。相反，在图4A中，右凸轮滚柱152与定位成接近右凸轮件204的向前端220附近的凸轮面的向下延伸部分相接合，例如在剧烈健身过程中。同样，右凸轮连杆160、右凸轮连杆枢轴188和右脚连杆162在图4A中位于比其处在图3A中的所示位置更后的位置中。在图4A中，左凸轮滚柱154与位于左凸轮件208的向后端222附近的凸轮面的向下延伸部分相接合。同样，左凸轮连杆166、左凸轮连杆枢轴190和左脚连杆168在图4A中位于比其处在图3A中的所示位置更前的位置。因此，图4A中所示的脚垫(186，187)比图3A中所示的脚垫分开更大的距离，其等同于针对相同的曲柄臂方位而言，在图4A所示的使用者步幅长度比图3A中的更长。
同样地，如图3C和4C所示，右曲柄臂150处于向前方位。在图3C中，右和左凸轮滚柱(152，154)分别地位于右和左凸轮件(204，208)的凸轮面的中点或顶点232处或其附近时，例如当使用者在较低的尽力水平下锻炼时。相反，在图4C中，右凸轮滚柱152与位于右凸轮件204的向后端224附近的凸轮面的向下延伸部分相接合，例如在剧烈的健身过程中。同样，右凸轮连杆160、右凸轮连杆枢轴188和右脚连杆162在图4C中位于比其处在图3C中的所示位置更前的位置中。在图4C中，左凸轮滚柱154与定位成接近左凸轮件208的向前端226的凸轮面的向下延伸部分相接合。同样，左凸轮连杆166、左凸轮连杆枢轴190和左脚连杆168在图4C中位于比其处在图3C中的所示位置更后的位置中。因此，图4C中所示的脚垫(186，187)比图3C中所示的脚垫分开更大的距离，其等于对于相同的曲柄臂方位而言，图4C中的使用者步幅长度比图3C中的更长。
可以理解，使用者可通过改变在任何曲柄臂方位处的量来改变步幅长度。例如，图3A-3D与图5A-5D的比较显示，与使用者相关联的连杆系的方位动态地加长了他在向后方向上的步幅。通过将如图5A-5D中虚线所示的步行轨迹228与如图3A-3D所示的步行轨迹216相比较，来显示如图5A-5D所示的在向后方向上的更长使用者步幅。步行轨迹228的长椭圆形形状在图中5A-5D着重突出，因为它在向后的水平方向上比如图3A-3D所示的步行轨迹216进一步伸展。
如图3A和5A所示，右曲柄臂150处于向后方位。如上所述，在图3A中，右和左凸轮滚柱(152，154)定位成分别地接近或处于右和左凸轮件(204，208)的凸轮面的中点或顶点。相反，在图5A中，右凸轮滚柱152与定位成接近右凸轮件204的向前端220的凸轮面的向下延伸部分相接合。同样，右凸轮连杆160、右凸轮连杆枢轴188和右脚连杆162在图5A中位于比其处在图3A中的所示位置更后的位置中。如图5A所示，左凸轮滚柱154同样地与左凸轮件208的凸轮面相接合，如图3A所示。因此，图5A所示脚垫(186，187)比图3A所示脚垫分开更大的距离，因为右脚垫187在图5A中向后定位。
类似地，如图3C和5C所示，右曲柄臂150处于向前方位。在图3C中，右和左凸轮滚柱(152，154)定位成分别地接近或处于右和左凸轮件(204，208)的凸轮面的中点或顶点232。相反，在图5C中，左凸轮滚柱154与定位成接近左凸轮件208的向前端226的凸轮面的向下延伸部分相接合。同样，左凸轮连杆166、左凸轮连杆枢轴190和左脚连杆168在图5C中位于比其处在图3C中的所示位置更后的位置中。如图5C所示，右凸轮滚柱152类似地与右凸轮件204的凸轮面相接合，如图3C所示。因此，图5C中所示的脚垫(186，187)比图3C中所示的脚垫分开更大的距离，因为左脚垫187在图5C中向后定位。
在另一实例中，图3A-3D与图6A-6D的比较显示，与使用者相关联的连杆系的方位动态地加长他在向前方向上的步幅。如图6A-6D所示在向后方向上的更长使用者步幅通过将如图6A-6D中虚线所示的步行轨迹230与如图3A-3D所示步行轨迹相比较来显示。步行轨迹230的长椭圆形形状在图6A-6D中着重突出，因为它在向前的水平方向上比如图3A-3D所示的步行轨迹216进一步伸展。
如图3A和6A所示，右曲柄臂150处于向后方位。如上所述，在图3A中，右和左凸轮滚柱(152，154)分别地定位成接近或处于右和左凸轮件(204，208)的凸轮面的中点或顶点232。相反，在图6A中，左凸轮滚柱154与定位成接近左凸轮件208的向后端222的凸轮面的向下延伸部分相接合。同样，左凸轮连杆166、左凸轮连杆枢轴190和左脚连杆168在图6A中位于比其处在图3A中的所示位置更前的位置中。如图6A所示，右凸轮滚柱152类似地与右凸轮件204的凸轮面相接合，如图3A所示。因此，图6A所示脚垫(186，187)比图3A所示脚垫分开更大的距离，因为在图6A中左脚垫187向前定位。
类似地，如图3C和6C所示，右曲柄臂150处于向前方位。在图3C中，右和左凸轮滚柱(152，154)分别地定位成接近或处于右和左凸轮件(204，208)的凸轮面152的中点或顶点232。相反，在图6C中，右凸轮滚柱152与定位成接近右凸轮件204的向后端224的凸轮面的向下延伸部分相接合。同样，右凸轮连杆160、右凸轮连杆枢轴188和右脚连杆162在图6C中位于比其处在图3C中的所示位置更前的位置中。如图6C所示，左凸轮滚柱同样地与左凸轮件的凸轮面相接合，如图3C所示。因此，图6C所示脚垫比在图3C中所示的脚垫分开更大的距离，因为右脚垫在图6C中向前定位。
图7A-7J还显示了可在健身设备100的使用过程中出现的连杆系构件方位的不同实例。这些不同的构件方位可导致不同形状的步行轨迹，以用于特定的使用者。同样，可以理解，健身设备的使用并不限于附图中所示的不同步行轨迹。如上所述，使用者可基于使用者的自然步幅长度、步幅力量和步幅速率，在使用健身设备的同时动态地调节脚接合段的行进轨迹，这可导致大量的和多变类型的步行轨迹，以用于特定的使用者。
人们在健身过程中会自然地改变其步幅。根据本发明的健身设备可适应这些自然步幅变动，而不会强迫使用者采取固定的步幅长度和形状。如上所述，当使用者在使用健身设备的同时改变他的步幅长度时，凸轮件(204，206)沿着凸轮滚柱(152，154)运动的距离也连同导向滚柱(192，196)沿着导轨(202，200)运动的距离一起地改变。例如，当使用者增加他的步幅长度时，凸轮件经过凸轮滚柱的距离会增加。而且，导向滚柱沿着导轨运动的距离也会增加。同样，可以理解，改变导轨和凸轮面的轮廓和方位会影响脚接合部分如何运动以便用于改变步幅长度。因此，健身设备的其它实施例可采用不同的长度、形状和方位的导轨和凸轮面，以改变使用者的脚在给定步幅长度的全过程中如何运动。
凸轮面214和导轨(202，200)的轮廓形状、长度和方位可影响提供可变步幅所需的力以及使凸轮连杆(160，166)相对于凸轮滚柱(152，154)运动所需的力。例如，如果限定凸轮面214的半径增加，则只需要更小的力来使凸轮连杆相对于曲柄臂运动，因此，只需要更小的力来改变使用者步幅。相反，如果限定凸轮面的半径变小，则需要更大的力来使凸轮连杆相对于曲柄臂运动，因此，需要更大的力来改变使用者的步幅。例如，如果限定凸轮面的半径在凸轮面的向前和向后端减小，而在这两端之间具有更大的半径，那么使凸轮连杆在凸轮面的端处运动所需的力将大于使凸轮连杆沿着更大的半径区域运动所需的力。另外，更长的凸轮面将允许使用者动态地增加他在更大距离上的步幅长度。
如图1A-2所示，健身设备100还可包括与摆杆(158，164)相连接或与之成一体的杠杆臂(234，236)。杠杆臂提供用于使用者的额外抓握表面，以及允许使用者利用健身设备来进行上身锻炼。杠杆臂(234，236)从上枢轴170位置的各自的摆杆(158，164)延伸，以提供用于健身设备的使用者的把手。杠杆臂形成了摆杆的刚性机械延件，并且围绕上枢轴旋转。在操作中，健身机器的使用者用他的左和右手各抓握住其中一个杠杆臂，并且与脚连杆(162，168)的向后和向前运动相协调地来拉或推杠杆臂。因此，在上枢轴之上的杠杆臂的向前运动伴随有上枢轴之下的摆臂的向后运动。而且，当杠杆臂在脚连杆上施加力时，来自杠杆臂的力也可起作用，以改变步幅轨迹。
如上所述，根据本发明的健身设备可包括互连组件，其可导致右和左连杆组件的构件彼此相对地在相反的方向上运动。这种互连组件不是必需的。在本文中公开的互连组件及其变型可与在本文中公开的健身设备的任何实施例一起使用。可以理解，这些互连组件可具有不同的构造，并且不应限于本文中所述和所讨论的构造。
回头参见图1A-1B，显示了涉及缆索和滑轮的互连组件238。互连组件238包括分别地枢轴式地支撑于与右导轨202和左导轨200相连接的横向部件244上的右后滑轮240和左后滑轮242，以及分别地枢轴式地支撑于右基座部件118和左基座部件120上的右前滑轮246和左前滑轮248。这些滑轮通常位于导向滚柱(192，196)的最后位置之后，以及导向滚柱的最前位置之前。
缆索250(其可以是缆索的连接段)围绕各滑轮设置。缆索也与接近导向滚柱(192，196)的各凸轮连杆(160，166)相连接。同样，右凸轮连杆160(和相应的右连杆组件106)的向前运动将向前运动传递至缆索250在右后滑轮240和右前滑轮246之间的段。这又转化为至缆索250在左后滑轮242和左前滑轮248之间的段的向后运动，这就将向后的力传递至左凸轮连杆166(和相应的左连杆组件104)。相反地，右凸轮连杆160(和相应的右连杆组件)的向后运动将向后运动传递至缆索在右后滑轮240和右前滑轮246之间的段。这又转化为至缆索在左后滑轮242和左前滑轮248之间的段的向前运动，这就将向前的力传递至左凸轮连杆166(和相应的左连杆组件)上。
备选互连组件252如图8所示，其包括与前支柱112枢轴式地相连接的向前延伸U形支架254。摇摆部件256枢轴式地支撑在U形支架254中，使得它从U形支架的每一侧沿着左和右方向向外延伸。右互连连杆256与摇摆部件256的右侧260枢轴式地相连接并从摇摆部件延伸出，以便与右摆杆158枢轴式地相连接。左互连连杆262与摇摆部件256的左侧264枢轴式地相连接并从摇摆部件延伸出，以便与左摆杆164枢轴式地相连接。可以理解，不同的枢轴可以是直销类型的枢轴、万向接头、球接头，等等。而且，枢轴可适于相对于与其相连的任何部件横向地运动。另外，一些枢轴式连接可根据所用的特定接头构造而被取消。通过如图8所示的互连组件252，右摆杆158(和相应的右连杆组件106)的向前运动将向前运动传递至右互连连杆258，这会导致摇摆部件256围绕U形支架254枢轴转动。这又将向后运动传递至左互连连杆262上，从而将向后的力传递至左摆杆164(和相应的左连杆组件104)上。相反地，右摆杆158(和相应的右连杆组件)的向后运动将向后运动传递至右互连连杆258，这会导致摇摆部件256围绕U形支架254枢轴转动。这又将向前运动传递至左互连连杆262上，从而将向前的力传递至左摆杆164(和相应的左连杆组件)上。
互连组件的第二备选实施例266显示在图9中，并且包括摇摆部件268、右互连连杆270、左互连连杆272、右U形支架274和左U形支架276。摇摆轴278从前支柱112向前地延伸，并且适于枢轴式地支撑摇摆部件268。左互连连杆272与摇摆部件268的左部分280枢轴式地相连接，并且从其中向下地延伸，以便与左U形支架276枢轴式地相连接，左U形支架276与接近上枢轴170的左摆杆164刚性地相连接。右互连连杆272与摇摆部件268的右部分282枢轴式地相连接并且从其中向下地延伸，以便与右U形支架274枢轴式地相连接，右U形支架274与接近上枢轴170的右摆杆158刚性地相连接。当任一摆杆向后摆动时，相关的U形支架向下地枢轴转动。U形支架的向下枢轴转动导致(经由互连连杆)与其相连的摇摆部分围绕摇摆轴向下地枢轴转动。相协调地，摇摆的其它部分向上拉其它U形支架。相对U形支架上的向上力用于使相对的摆杆向前地摆动。这样，摆杆以及与其相连的其它连杆的运动就经由互连组件相协调。
如图9所示，右和左互连连杆(270，272)可包括螺纹式部件284，其适于在相对端容纳螺纹式有眼螺栓286。因此，在一个实施方式中，互连连杆可被认为是螺旋拉杆，螺纹式部件的旋转可通过它缩短或加长。有眼螺栓适于可旋转地容纳互连连杆轴。在一个实施方式中，摇摆、螺旋拉杆和U形支架之间的枢轴式连接可以是球接头或万向接头构造。尽管摇摆轴在上枢轴之上的位置与前支柱相连接，然而可以理解，在互连组件的其它实施例中，摇摆轴可在上枢轴之下的位置与前支柱相连接，如下参考图15所述。
图10是按照本发明一些方面的第二健身设备100′的立体图。图11是第二健身设备100′的正视图，图12A和12B分别是健身设备100′的右侧视图和左侧视图。与第一实施例一样，第二健身设备为使用者提供了可变步幅。在结构上，第二健身设备与第一健身设备在若干方面都是不同的。例如，在第二健身设备100′中，凸轮连杆的后部分通过导向连杆与机架枢轴式地相连接，这与参考第一实施例所述的由与导轨相接合的导向滚柱来支撑的方式不同。另外，第二实施例的机架构造成不同于第一实施例的机架。
如图10-12B所示，机架102′包括基座部分288、前叉组件290、后叉组件292、前支柱294和手柄杆组件296。基座部分288包括基座部件298，其具有向前横向部件300、向后横向部件302以及与之相连的中间横向部件304。中间横向部件304可在向前横向部件300和向后横向部件302之间的任何位置与基座部件相连接。前叉组件290和后叉组件292与基座部件298在向前横向部件和中间横向部件之间的一部分相连接。前叉组件290由右前叉部件306和左前叉部件308限定。后叉组件292由与右曲柄悬吊支架124′相连接的右后叉部件310以及与左曲柄悬吊支架128′相连接的左后叉部件312限定。
如图10-12B所示，滑轮138′与用于围绕曲柄轴144′旋转的右和左曲柄悬吊支架(124′，128′)可旋转地相连接并且处于这两者之间，曲柄轴144′限定了曲柄轴线146′。左和右曲柄臂(148′，150′)与滑轮138′相连接，以便围绕曲柄轴线146′沿着重复的圆形轨迹旋转至相互间有180度的相位差。如图10-12B所示的健身设备还包括飞轮140′，其与右前叉部件306和左前叉部件308可旋转地相连接并且处于这两者之间。尽管滑轮和飞轮可通过其它装置如链、齿轮设置、直接干涉驱动等等来连接，然而，飞轮140′可通过皮带156 ′与滑轮138′连接。
前叉组件290从基座部件298向上地和向后地延伸并且与后叉组件292相连接，后叉组件292从基座部件向上地延伸。前支柱294从前和后叉组件的相交点向上地和向后地延伸。健身设备还可包括支撑于前支柱的上端部分上的显示面板318。
仍然参见图10-12B，手柄杆组件296包括在向后部分322处由从中间横向部件304向上延伸的右直立部件324支撑的右手柄杆320，以及在向后部分328处由从中间横向部件304向上延伸的左直立部件330支撑的左手柄杆326。右和左手柄杆从右和左直立部件向前延伸，相互朝向地向下和向内弯曲，并且在位于前支柱294前面的向前手柄杆点332处相交。前支撑部件334从前支柱向前地延伸，以便与前手柄杆点相连接。如上所述，可以理解，除了在本文中所述的和所介绍的之外，其他不同的机架构造和方位可用于本发明中。
与第一实施例类似，并且如图12A所示，右连杆组件106′包括右摆杆158′、右凸轮连杆160′和右脚连杆162′与右曲柄臂150′和机架102′操作式地相连接，以提供可变步幅轨迹。左连杆组件104′基本为右连杆组件106′的镜象，并且如图12B所示包括左摆杆164′、左凸轮连杆166′和左脚连杆168′，它们与左曲柄臂148′和机架102′操作式地相连接以提供可变步幅轨迹。连杆组件的构件彼此相连并且与右和左曲柄臂相互作用，其方式类似于参考图1-9如上所述的方式。
与第一实施例相比，如图12A-12B所示的凸轮连杆(160′，166′)的后部分(194′，198′)不通过导向滚柱与机架偶联。相反，右凸轮连杆160′与右导向连杆336枢轴式地相连接，右导向连杆336与右手柄杆320在右后枢轴338处枢轴式地相连接。类似地，左凸轮连杆166′与左导向连杆340枢轴式地相连接，左导向连杆340与左手柄杆326在左后枢轴342处枢轴式地相连接。同样，当健身设备在使用中时，导向连杆围绕后枢轴来回地枢轴转动。因此，凸轮连杆和导向连杆之间的枢轴式连接部运动通过一段弧形，该弧形具有由导向连杆的长度限定的半径。第一实施例的导向滚柱沿着平直的轨迹滚动；因此，第一实施例和第二实施例之间的步行轨迹形状是不同的。因为备选的导轨形状是可以的，因此第一实施例可构造成提供非常类似于第二健身设备的步行轨迹。尽管图12A和12B所示导向连杆限定了基本上直的长度，但是可以理解，本发明的其它实施例可采用限定了其它形状的导向连杆，例如弧形或弯曲形(以便在直的端部分之间限定角度)。
如图10-12B所示，并且参考图1A-2如上所述，健身设备100′还可包括与摆杆(158′，164′)相连接的杠杆臂(234′，236′)，其为使用者提供了额外的抓握表面，以及允许使用者利用健身设备进行上身锻炼。杠杆臂与摆杆的上部分相连接，并且向上地延伸以提供使用者所用的把手。图10-12B所示杠杆臂是弯曲的，其中段344向后延伸并且段346向上延伸。向后段将抓握部分定向成靠近站在脚垫(186′，187′)上的使用者。
与图1A-2所示第一实施例类似，图10-12B所示第二实施例的右和左脚连杆(162’，168′)包括设在脚连杆的向后部分上的脚接合部分(184′，185′)。右和左脚接合部分(184′，185′)还可包括矩形的右脚垫和左脚垫(186′，187′)，其预定用于支撑使用者的脚。如上所述，脚接合部分可与脚连杆顶部直接地相连接或可枢轴式地支撑，因此它们在使用过程中是铰接的，或者说，它们的角度关系会随脚连杆而改变。另外，脚垫可平行于连杆或它们之间的任何角度。
脚连杆(162′，168′)在其向前和向后端之间的部分与凸轮连杆(160′，166′)在凸轮连杆枢轴(188′，190′)处的部分枢轴式地相连接。凸轮件(204′，208′)与凸轮连杆的向前部分(206′，210′)相连接，并且各凸轮件包括限定了大致弧形表面214′的下凹形段212′。凸轮件(204′，208′)在曲柄臂(150′，148′)的端部支撑于凸轮滚柱(152′，154′)上。凸轮滚柱适于滚动式地支撑凸轮件的弧形凸轮面。
因为凸轮件(204′，208′)未与曲柄臂(150′，148′)形成固定的接合，因此，健身设备包括一些特征以防止凸轮件脱离曲柄臂。一个这种特征是与凸轮连杆(160′，166′)相连接的底部引导件348。在一个实例中，底部引导件包括管状部件350，其呈弧形而从凸轮面214的前面352延伸至凸轮面214的后面354。该弧形大致平行于由凸轮件限定的弧形。另外，管状部件处在稍大于凸轮滚柱(152′，154′)直径的弧形表面之下。同样，滚柱可自由地沿着凸轮面来回滚动，但如果凸轮连杆抬起，则滚柱将碰到底部引导件上以阻止它发生脱离。可以理解，其它构造也可用于约束凸轮滚柱。例如，凸轮件是限定了更小半径的管状。凸轮滚柱的外滚动表面256限定了凹形横段，其适于与管形凸轮件相接合，以便有助于保持凸轮滚柱与凸轮件对准，并有助于防止横向脱离以及平滑的来回滚动。
与第一实施例一样，凸轮连杆(160′，166′)并未被约束成相对于曲柄臂(150′，148′)呈固定的关系，而是当凸轮件(204′，208′)在凸轮滚柱(152′，154′)上来回地运动时可相对于曲柄臂运动。因此，凸轮连杆和脚连杆的运动轨迹是可变的，并且可受到使用者的步幅长度的影响。而且，类似于第一实施例，脚连杆(162′，168′)和凸轮连杆(160′，166′)的运动轨迹并不单独地由摆杆(158′，164′)、曲柄臂(150′，148′)和机架102′的几何约束来规定。因此，使用者可基于使用者的步幅长度和传递至连杆系上的可变力，在使用健身设备的同时，动态地调节脚接合段的行进轨迹。与第一实施例所述的一样，第二实施例中的凸轮连杆(160′，166′)用作可变步幅连杆，其允许使用者通过改变他的步幅长度、步幅力量、步幅频率或它们的组合来使脚连杆运动。另外，因为所有的使用者因个头的大小、健康状况或所需的健身尽力程度而自然地具有不同的步幅，因此该健身设备适应所有这些差异。
使用者以与参考图1A-2如上所述的相同方式来操作图10所示健身机器。同样，使用者首先将他的脚放置成与右和左脚接合部分(184′，186′)操作式接触。使用者然后通过用一条腿朝着前支柱294向前地跨步而另一条腿迈开，来进行健身。通过使用者传递至脚接合部分以及杠杆臂(234′，236′)的力导致脚连杆(162′，168′)来回地运动，这又导致摆杆(158′，164′)围绕上枢轴170′来回地枢轴转动。同时，曲柄臂(150′，148′)围绕曲柄轴线146′旋转。因为脚连杆和凸轮连杆以部分地不受约束的方式通过导向连杆(336，340)和凸轮滚柱与机架102′和曲柄臂操作式地相连接，因此凸轮连杆和脚连杆的运动轨迹是可变的，并且可受到使用者步幅的影响。同样，脚连杆和凸轮连杆的运动轨迹并不单独地由摆杆、曲柄臂和机架的几何约束来规定。因此，使用者可在使用健身设备的同时动态地调节脚接合段的行进轨迹。于是，健身设备提供了适应任何特定使用者步幅的步行轨迹。
当健身设备在使用中时，连杆组件(106′，104′)的部件与第二健身设备的第二实施例100′的曲柄臂(150′，148′)的相对运动类似于第一实施例。然而，图10-12B所示凸轮连杆(160′，166′)的后部分(194′，198′)并不沿着导轨来回地行进，而是围绕后枢轴沿着弧形来枢轴转动，该弧形由从后枢轴处的导向连杆(336，340)和凸轮连杆(160′，166′)之间的连接位置、以及导向连杆的长度来限定。为了进一步显示，图12A-15B显示了当右曲柄臂从向后位置运动至向上位置时，健身设备的第二实施例的连杆组件的不同构件的相对运动。
如图12A和12B所示，右脚垫和左脚垫(186′，187′)定向成使得使用者的右脚放置在他的左脚之后。另外，使用者的右脚定位成使得使用者的右脚跟相对于使用者的右脚趾抬起，并且使用者的左脚定位成使得使用者的左脚跟相对于使用者的左脚趾处在下方。图12A和12B所示连杆组件(104′，106′)也描述了与加长的步幅相关联的方位，例如这种情况会在更剧烈的健身过程中会出现。因此，右凸轮连杆160′处于其最后位置，左凸轮连杆166′处于其最前位置。为了将右凸轮连杆160′定位成处于其最后位置，右凸轮滚柱152′与在右凸轮件204′的向前端200′的凸轮面的向下延伸部分相接合。为了将左凸轮连杆166′定位成处于其最后面的位置，左凸轮滚柱154′与位于左凸轮件208′的向后端222′的凸轮面的向下延伸部分相接合。因此，对于相同的曲柄臂方位而言，脚垫(186′，187′)在图12A和12B中显示为比脚垫在如果凸轮滚柱位于各凸轮面的顶点232′上的情况下分开更大的距离。
当使用者向前朝着前支柱294跨步时，右曲柄臂150′围绕曲柄轴线146′沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)从如图12A和12B所示向后方位朝着如图13A和13B所示方位旋转，这就导致右摆杆158′的下部分174′从如图12A所示向后位置围绕上枢轴170′逆时针枢轴转动至如图13A所示位置。同时，右导向连杆336围绕右后枢轴338逆时针枢轴转动。另外，左曲柄臂148′围绕曲柄轴线146′沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)从如图12B所示向前方位朝着如图13B所示方位旋转，这就导致左摆杆164′的下部分175′从如图12B所示向后位置顺时针枢轴转动至大致如图13B所示位置。同时，左导向连杆340围绕左后枢轴342顺时针枢轴转动。飞轮140′有助于使曲柄臂平滑地旋转，这是很重要的，因为曲柄臂并不与连杆组件直接地相连接。
如图13A和13B所示，右脚垫186′已经从如图12A所示位置向上和向前运动，并且左脚垫187′已经从如图12B所示位置向下和向后运动。因此，脚垫(186′，187′)在图13A和13B中更靠近在一起。另外，在图13A和13B中，右脚垫和左脚垫定向成使得使用者的右脚相对于他的左脚放在上面和后面。右凸轮滚柱152′也已经相对于右凸轮件204′朝着右凸轮面的顶点232′向后运动，并且左凸轮滚柱154′已经相对于左凸轮件208′朝着左凸轮面的顶点232′向前运动。另外，使用者的右脚定位成使得使用者的右脚跟相对于使用者的右脚趾抬起，并且使用者的左脚定位成使得使用者的左脚跟也相对于使用者的左脚趾处于下方。当使用者继续朝着前支柱294向前跨步时，右曲柄臂150′围绕曲柄轴线146′沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)从图13A的方位旋转至图14A的方位，这伴随有右摆杆158′的下部分从如图13A所示位置围绕上枢轴170′逆时针枢轴转动至如图14A所示位置。同时，右导向连杆336继续围绕右后枢轴338逆时针枢轴转动。另外，左曲柄臂148′围绕曲柄轴线146′沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)从图13B的方位向下旋转至图14B的方位，这伴随有左摆杆164′的下部分175′从如图13B所示位置围绕上枢轴170′顺时针枢轴转动至如图14B所示位置。同时，左导向连杆340围绕左后枢轴342继续顺时针枢轴转动。
如图14A和14B所示，右脚垫186′已经从如图13A所示位置向上和向前运动，并且左脚垫187′已经从如图13B所示位置向下和向后运动。因此，脚垫在图14A和14B中更靠近在一起。另外，在图14A和14B中，右脚垫和左脚垫定向成使得使用者的右脚相对于他的左脚放在上面。右凸轮滚柱152′也已经相对于接近右凸轮面顶点232′的右凸轮件204′向后运动，并且左凸轮滚柱154′已经相对于接近左凸轮面顶点232′的左凸轮件208′向前运动。另外，使用者的右脚定位成使得使用者的右脚跟相对于使用者的右脚趾抬起，并且使用者的左脚定位成使得使用者的左脚跟与使用者的左脚趾几乎平齐。
可以理解，改变导向连杆(336，340)、脚连杆(162′，168′)、摆杆(158′，164′)、凸轮连杆(160′，166′)和凸轮面轮廓的长度和/或形状，可影响脚接合脚垫(186′，187′)如何运动以改变步幅长度。例如，导向连杆的枢轴运动单独地或与凸轮连杆的摆动轨迹组合在一起，可导致脚垫在使用者的自然步幅之后以类似于使用者的踝关节的方式运动，其中使用者的脚跟相对于使用者的脚趾抬起。类似地，导向连杆的枢轴运动单独地或与凸轮连杆的摆动轨迹组合在一起，可导致脚垫在使用者的自然步幅之前过渡至并以类似于使用者的踝关节的方式运动，其中使用者的脚跟相对于使用者的脚趾更低。此外，导向连杆和凸轮面可构造成模拟使用者的踝关节，以用于更长的和更短的步幅。例如，与使用者的更短步幅相比，在使用者的更长步幅之后，使用者的脚跟可相对于他的脚趾抬起至更高的高度。类似地，与使用者的更短步幅相比，在使用者的更长步幅之前，使用者的脚跟可相对于他的脚趾降低至更低的高度。在大多数情况下，提供了以类似于使用者脚踝的方式而铰接的脚垫，用于保持使用者的脚与脚垫基本上相接触，以减轻在使用者的脚在脱离接触之后重新与脚接合部分接触时相关的震动冲击。另外，健身设备的其它实施例可采用不同长度和形状的导向连杆和凸轮面，以便改变使用者的脚在给定的步幅长度下如何运动。
图10所示健身设备100′的第二实施例还包括互连组件266′，其用于使连杆组件在相反的方向上运动。互连组件266′的详细视图如图15所示并且在结构上类似于参考图9如上所述的互连机构，不同之处在于，摇摆部件位于上枢轴170′下方。同样，互连组件266′包括摇摆部件268′、右互连连杆270′、左互连连杆272′、右U形支架274′和左U形支架276′。摇摆轴278′从前支柱294向前地延伸，并且适于枢轴式地支撑摇摆部件。左互连连杆272′与摇摆部件268′的左部分280′枢轴式地相连接并且从其中向上地延伸，以便与左U形支架276′枢轴式地相连接，左U形支架276′与接近上枢轴170′的左摆杆164′刚性地相连接。右互连连杆270′与摇摆部件268′的右部分282′枢轴式地相连接并且从其中向上地延伸，以便与右U形支架274′枢轴式地相连接，右U形支架274′与接近上枢轴170′的右摆杆158′刚性地相连接。当任一摆杆(158′，164′)向后摆动时，图15所示互连组件266′的相关U形支架(274′，276′)向上地枢轴转动。更具体地说，当右摆杆158′围绕上枢轴170′沿着逆时针方向(从健身设备的右侧看去)旋转时，右U形支架274′向上拉(通过右互连连杆270′)摇摆部件268′的右部分282′，并导致摇摆件围绕摇摆轴278′(从健身设备前面看去)顺时针旋转。当摇摆部件(从健身设备前面看去)顺时针旋转时，摇摆部件的左部分280′向下拉左U形支架276′(通过左互连连杆272′)，这又导致左摆杆164′大致围绕上枢轴沿着顺时针方向(从健身设备的右侧看去)旋转。
本发明的一些实施例可包括运动限制器，其用于限制在使用者开始健身时凸轮件的运动。更具体地说，运动限制器阻止凸轮的过度向上运动。例如，当使用者通过将初始运动传递至脚连杆并转移至凸轮件来开始健身时，根据不同连杆的相对位置，凸轮件可在曲柄臂开始转动之前在向上和/或向下方向上相对于凸轮滚柱运动。除非凸轮件的初始向上运动限于一定的角度，否则使用者的初始步幅运动会比较难看。另外，运动限制器防止凸轮撞击健身设备实施例中的护罩内侧，包括封闭了凸轮件、曲柄臂、滑轮和飞轮的护罩。
运动限制器358的一个实例如图16和17所示。运动限制器包括由滚柱支撑部件364可调地支撑的右限制器滚柱360和左限制器滚柱362。滚柱支撑部件364定位在滑轮138′的上方和前方。右和左限制器滚柱(360，362)分别排列在与左和右凸轮滚柱(152′，154′)相同的平面中。滚柱支撑部件364的后部分366与向后直立部件368可调地相连接。向后直立部件与从前支柱294延伸出的向前延伸部件370横向地相连接。向后直立部件368限定了狭槽372，其适于容纳与滚柱支撑部件364相连接的后螺栓和螺母374。后螺栓和螺母374允许滚柱支撑部件364的后部分366在沿着狭槽372长度的任何位置处连接。
如图16和17所示，滚柱支撑部件364的向前部分376与向前直立部件378可调地相连接。向前直立部件378与机架102′的基座部分288的向前横向部件300枢轴式地相连接。向前直立部件378限定了狭槽380，其适于容纳与滚柱支撑部件364相连接的前螺栓和螺母382。前螺栓和螺母允许滚柱支撑部件364的向前部分376在沿着狭槽380长度的任何位置处连接。
仍然参见图16和17，滚柱支撑部件364也限定了适于容纳滚柱螺栓和螺母386的狭槽384，滚柱螺栓和螺母386允许右和左限制滚柱(360，362)在沿着狭槽384长度的任何位置相连接。运动限制器的不同部件和滚柱之间的狭槽式连接允许使用者最佳地定位限制滚柱，以适应初始的凸轮件运动和/或防止凸轮件接触护罩(如果使用了的话)。可以理解，运动限制器可包括其它的硬件构造，例如波普空心销(pop-pin)或弹簧加载销的设置，以允许对滚柱位置进行调节。尽管图16和17所示运动限制器构造成允许对滚柱位置进行调节，然而，本发明的其它实施例可包括固定的位置滚柱。
图16显示了健身设备100′，其中在使用者施加任何运动至任一脚连杆(162′，168′)上之前，连杆组件(106′，104′)处于初始位置。如果使用者在曲柄臂(150′，148′)开始转动之前将非常快速地向前跨步，那么凸轮(204′，208′)可撞击滚柱(360，362)，并且被迫向前运动，其中曲柄宁可继续向上运动。例如，如图17所示，右凸轮件204′显示为相对于如图16所示位置处于向前和向上位置，并且与右滚柱360相接触。因为运动限制器358的右滚柱360将阻止右凸轮件204′继续向上行进，因此图17所示右凸轮件将与右曲柄臂和右凸轮滚柱一起向前运动。
健身设备的其它实施例包括锁定装置，其允许使用者将摆杆锁定在适当的位置，以防止在健身过程中摆杆围绕上枢轴枢轴转动。锁定装置可以不同的方式构成，以便将摆杆锁定在适当的位置。例如，在具有如图8、9或15所示的任何互连组件的健身机器中，阻止摇摆部件围绕摇摆轴枢轴转动会有效地将摆杆锁定在适当的位置。摇摆部件的枢轴式运动可以许多方式来得以阻止，例如通过将摇摆部件夹紧到前支柱上，或者将销插入穿过摇摆部件并进入前支柱。
图18和19描述了与参考图15如上所述的互连组件266′一起使用的锁定机构388的一个实例。图18和19所示锁定机构388采用了波普空心销机构390，以防止摇摆部件268′围绕前支柱294上的摇摆轴278′旋转。锁定机构包括锁片392，其与摇摆部件268′相连接并且从中向下延伸。第一孔394位于锁片392的下部分396。U形支架398与前支柱294相连接，并且从前支柱294向前延伸足够远，以便将U形支架398的顶部表面400定位成紧靠锁片392，而在健身设备处于使用中的同时允许锁片无阻碍地经过U形支架的顶部。第二孔402设在锁片392的顶部表面400中。波普空心销机构390与从前支柱294向前延伸的波普空心销支撑结构404相连接，其将从波普空心销机构延伸的销406定位成与U形支架中的第二孔对准。
如图18和19所示的锁定机构388可接合，以通过首先将第一孔394对准在第二孔402之上来防止摇摆部件268′围绕摇摆轴278′枢轴转动，这两孔均适于容纳来自于波普空心销机构390的销406。孔的对准可伴随有对健身设备的连杆系的操纵。接着，销406穿过第一和第二孔(394，402)被插入，如图19所示，这就防止了锁片392和摇摆部件268′围绕摇摆轴278′枢轴转动。由于摇摆部件不能枢轴转动，因此就阻止了右和左摆杆(158′，164′)围绕上枢轴170′枢轴转动。通过从第一和第二孔中取出销，来将锁定装置388脱离互连组件。
使用锁定装置来阻止摆杆围绕上枢轴枢轴转动改变了脚连杆的脚接合部分的步行轨迹，因为曲柄臂以类似于跨步运动的这种方式旋转。为了在摆杆锁定在适当的位置时操作健身机器，使用者首先将他的脚放置成与右和左脚接合部分操作式接触。使用者然后通过在左或右脚接合部分上施加向下的力来进行健身。往复式曲柄臂和凸轮连杆的相互作用导致脚连杆围绕下枢轴彼此相对地上、下枢轴转动。
在其中锁定装置用于防止摆杆围绕上枢轴170(参见图1A-2或图10-12B中的健身设备)枢轴转动的一个实例中，传递至右脚连杆162的右脚接合部分184的向下的力通过右凸轮连杆枢轴188传递至右凸轮连杆160，其又将力传递至右凸轮滚柱152和右导向滚柱192(或右导向连杆)。施加在右凸轮滚柱上的向下的力导致右曲柄臂朝着6点钟或向下位置旋转。当右曲柄臂和右凸轮滚柱朝着向下位置运动时，右凸轮连杆围绕右导向滚柱(或右后枢轴336)向下或顺时针(从健身设备的右侧看去)地枢轴转动。因此，右凸轮连杆枢轴188与右凸轮连杆160一起地向下运动，这又允许右脚连杆162向下运动。由于右摆杆158相对于上枢轴170保持在固定的位置，因此右脚连杆162的运动范围就限于围绕右下枢轴178枢轴转动。同样，右脚接合部分184和右凸轮连杆枢轴188均围绕右下枢轴178顺时针枢轴转动。
同时右曲柄臂150朝着向下位置旋转，左曲柄臂148朝着12点钟或向上位置旋转。当左曲柄臂和左凸轮滚柱154朝着向上位置运动时，左凸轮连杆166围绕左导向滚柱196(或左后枢轴342)向上地或逆时针(从健身设备的右侧看去)地枢轴转动。因此，左凸轮连杆枢轴190与左凸轮连杆166一起地向上运动，其又向上推动左脚连杆  168。由于左摆杆164相对于上枢轴170保持在固定的位置，因此左脚连杆168的运动范围就限于围绕左下枢轴179枢轴转动。同样，左脚接合部分185和左凸轮连杆枢轴190均围绕左下枢轴179逆时针(从健身设备的右侧看去)地枢轴转动。右和左脚连杆的上述运动可重复，以进行走步式的健身。
从对本发明的不同设置和实施例的上述描述中可以理解，已经对可变步幅健身设备进行了描述，这种健身设备包括第一和第二连杆组件、第一和第二曲柄臂和机架。健身设备可以不同的方式来形成并以不同的方式来操作，这取决于连杆组件如何构成以及与机架如何偶联。可以理解，连同本发明的各设置和实施例一起描述的特征可以一定程度地互换，因此超出那些具体描述的多种变化是可行的。例如，在本文中所述的任何实施例中，曲柄臂可与电动机、飞轮、电磁阻力设备、性能反馈电子器件和其它特征或它们的组合操作式地相连接。
尽管在上文中以一定的特定性来描述了本发明的不同代表性实施例，然而在不脱离本说明书和所附权利要求所阐述的发明主题的精神或范围的前提下，本领域的技术人员可以对所公开的实施例进行大量的变动。所有的方向基准(例如上、下、向上、向下、左、右、向左、向右、顶部、底部、之上、之下、垂直的、水平的、顺时针和逆时针)仅用于识别目的以帮助读者理解本发明的实施例，并非具有限制意义，尤其并非限于本发明的位置、方位或应用，除非在所附权利要求中具体地阐述。连接引用(例如相连、偶联、连接等等)应被广义地解释，并且可包括部件连接与部件间相对运动之间的过渡部分。同样，连接引用不必指两个部件之间直接相连并且相互之间成固定的关系。
在一些情况下，参考″端″介绍的构件具有特定的特征和/或与另一部件相连接。然而，本领域的技术人员可以认识到，本发明并不限于在超出其与其它部件的连接点就立即终止的构件。因此，用语″端″应当广义地解释，即包括与特定件、连杆、构件、零件、部件等的终点相邻、在后面、在前面或以其它方式与之接近的区域。在本文中直接地或间接地阐述的方法中，不同的步骤和操作以一种可行的操作顺序来描述，但本领域的技术人员可以认识到，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以重新设置、替换或取消这些步骤和操作。在以上描述中包含的以及在附图中显示的所有内容应仅视为说明性的，并不具有限制性。在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神的前提下，可以改变细节或结构。

Claims (25)

1.一种健身设备，包括：
机架；
与所述机架枢轴式地相连接的至少一个摆杆；
与所述机架枢轴式地相连接并且构造成可围绕曲柄轴线旋转的至少一个曲柄臂；
由所述至少一个曲柄臂和所述机架支撑的至少一个可变步幅连杆，所述至少一个可变步幅连杆与所述至少一个曲柄臂偶联，以允许所述至少一个可变步幅连杆和所述至少一个曲柄臂沿着所述至少一个可变步幅连杆的第一部分进行相对运动；
与所述至少一个摆杆和所述至少一个可变步幅连杆枢轴式地相连接的至少一个脚连杆；以及
至少一个导向连杆，其与所述机架枢轴式地相连接并且与所述至少一个可变步幅连杆枢轴式地相连接。
2.根据权利要求1所述的健身设备，还包括：
与所述机架枢轴式地相连接的第二摆杆；
与所述机架枢轴式地相连接并且构造成围绕所述曲柄轴线旋转的第二曲柄臂；
由所述第二曲柄臂和所述机架支撑的第二可变步幅连杆，所述第二可变步幅连杆与所述第二曲柄臂偶联，以允许所述第二可变步幅连杆和所述第二曲柄臂沿着所述第二可变步幅连杆的第二部分进行相对运动；和
与所述第二摆杆和所述第二可变步幅连杆枢轴式地相连接的第二脚连杆。
3.根据权利要求1所述的健身设备，其中所述至少一个可变步幅连杆是包括至少一个凸轮件的凸轮连杆。
4.根据权利要求3所述的健身设备，其中所述至少一个凸轮件限定了弧形表面。
5.根据权利要求4所述的健身设备，其中所述弧形表面由恒定的半径限定。
6.根据权利要求4所述的健身设备，其中所述弧形表面由可变的半径限定。
7.根据权利要求3所述的健身设备，其中所述至少一个曲柄臂包括适于与所述至少一个凸轮件相接合的至少一个凸轮滚柱。
8.根据权利要求1所述的健身设备，其中所述机架包括至少一个导轨，以及其中所述至少一个可变步幅连杆包括适于与所述至少一个导轨相接合的至少一个导向滚柱。
9.根据权利要求8所述的健身设备，其中所述至少一个导轨是平的。
10.根据权利要求8所述的健身设备，其中所述至少一个导轨是向下倾斜的。
11.根据权利要求8所述的健身设备，其中所述至少一个导轨是向上倾斜的。
12.根据权利要求8所述的健身设备，其中所述至少一个导轨是弧形的。
13.根据权利要求1所述的健身设备，还包括与所述至少一个摆杆相连接的至少一个杠杆臂。
14.一种健身设备，包括：
机架；
与所述机架枢轴式地相连接的第一摆杆和第二摆杆；
与所述机架枢轴式地相连接的第一导向连杆和第二导向连杆；
与所述机架枢轴式地相连接并且构造成围绕曲柄轴线旋转的第一曲柄臂和第二曲柄臂；
由所述第一曲柄臂滚动式地支撑并且与所述第一导向连杆枢轴式地相连接的第一可变步幅连杆；
由所述第二曲柄臂滚动式地支撑并且与所述第二导向连杆枢轴式地相连接的第二可变步幅连杆；
与所述第一摆杆和所述第一可变步幅连杆枢轴式地相连接的第一脚连杆；和
与所述第二摆杆和所述第二可变步幅连杆枢轴式地相连接的第二脚连杆。
15.根据权利要求14所述的健身设备，其中所述第一可变步幅连杆包括第一凸轮件，以及所述第二可变步幅连杆包括第二凸轮件。
16.根据权利要求15所述的健身设备，其中所述第一凸轮件限定第一弧形表面，以及所述第二凸轮件限定第二弧形表面。
17.根据权利要求16所述的健身设备，其中所述第一弧形表面和所述第二弧形表面由恒定的半径限定。
18.根据权利要求16所述的健身设备，其中所述第一弧形表面和所述第二弧形表面由可变的半径限定。
19.根据权利要求15所述的健身设备，其中所述第一曲柄臂包括适于与所述第一凸轮件相接合的第一凸轮滚柱，以及所述第二曲柄臂包括适于与所述第二凸轮件相接合的第二凸轮滚柱。
20.根据权利要求14所述的健身设备，其中所述机架包括手柄杆组件，其中所述第一导向连杆和所述第二导向连杆与所述手柄杆组件枢轴式地相连接。
21.根据权利要求14所述的健身设备，还包括互连机构，其可操作地将所述第一脚连杆与所述第二脚连杆相连，使得所述第一脚连杆在第一方向上的运动导致所述第二脚连杆在与所述第一方向相反的第二方向上运动。
22.根据权利要求21所述的健身设备，其中所述互连机构包括经过至少一个滑轮的缆索，所述缆索将所述第一可变步幅连杆与所述第二可变步幅连杆相连。
23.根据权利要求21所述的健身设备，其中所述互连机构包括：
与所述机架枢轴式地相连接的摇摆部件；
与所述第一摆杆和所述摇摆部件枢轴式地相连接的第一互连连杆；
与所述第二摆杆和所述摇摆部件枢轴式地相连接的第二互连连杆。
24.根据权利要求14所述的健身设备，还包括与所述第一摆杆相连接的第一杠杆臂，以及与所述第二摆杆相连接的第二杠杆臂。
25.根据权利要求14所述的健身设备，还包括用于将所述第一摆杆和所述第二摆杆选择性地保持在相对于所述机架的固定位置中的锁定装置。
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