CN107519616B - 椭圆运动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种椭圆运动机，在一实施例中，其包含有一架体、枢设在架体前端的左、右二曲柄臂、悬吊在架体后端的左、右二悬臂、分别耦接左、右二曲柄臂与左、右二悬臂的左、右二导引臂、分别枢设在左、右二导引臂上的左、右二踏板、枢设在架体前端的左、右二摆臂，以及分别耦接左、右二摆臂与左、右二踏板的左、右二连动臂；其特征在于，各导引臂的至少局部区段形成一能够产生挠曲及扭曲变形的长形板片部，以适应例如导引臂与曲柄臂之间的枢轴以及导引臂与悬臂之间的枢轴不平行的状况。

Description

椭圆运动机

技术领域

本发明与运动器材有关，特别是指一种椭圆运动机(elliptical)。

背景技术

图15显示一种习知的椭圆运动机9(注：例如美国第7946962号专利案中所揭示的较佳实施例，但此处无意讨论其获准专利的技术特征)，简要来说，此种型式的椭圆运动机是利用左、右二导引臂91分别支撑供使用者踩踏的左、右二踏板92，各导引臂91的前端枢接在一曲柄臂93的外端，导引其沿一圆形轨迹作绕圆运动，各导引臂91的后端枢设一滚轮94并且搭配在一导轨95上，导引其沿一直线轨迹作往复运动，对应于此，枢设在导引臂91前、后二端之间的踏板92会沿着一类似椭圆形的封闭轨迹循环运动，模拟跑步时的脚部轨迹；此外，各导引臂91的外侧具有一连动臂96，各连动臂96的前端枢接在一摆臂97的底端，导引其沿一圆弧轨迹前后摆荡，各连动臂96的后端与枢设在导引臂91上的踏板92固接，使得踏板92相对于导引臂91的角度能够随着前述循环运动而周期性变化，模拟跑步时的脚底角度变化。

椭圆运动机9如上运作时，相互枢接的任意二构件会分别依一对应于左右方向的枢接轴线相对偏转，例如，导引臂91与曲柄臂93会依彼此之间的枢接轴线X1相对偏转，导引臂91与踏板92/连动臂96会依彼此之间的枢接轴线X2相对偏转，连动臂96与摆臂97会依彼此之间的枢接轴线(未标号)相对偏转，诸如此类。然而，如图16及图17所示，在上述椭圆运动机9中，导引臂91的前端与曲柄臂93的外端之间并非单纯地通过一轴向对应于左右方向的枢轴直接枢接，而是采用类似万向接头(universal joint)的结构，即通过相互垂直的二枢轴形成可三维活动的连接关系，详而言之，各曲柄臂93的外端固接一沿左右方向往外凸伸的轴销931，另有一轴筒991利用两个铜套轴承992同轴枢套在轴销931上，轴筒991的外部顶侧直交地固接一圆柱形承座993，由承座993的顶面中央再往上凸伸一轴向垂直于轴筒991轴向的螺柱994；另一方面，各导引臂91的前端固接一板面垂直于导引臂91横断面的套接板911，套接板911上具有一穿孔912，并以穿孔912套设螺柱994，再在穿出套接板911顶侧的螺柱994上适当螺合一螺栓995，使套接板911的底面贴抵承座993的顶面；由此，导引臂91相对于曲柄臂93不仅能够依据轴销931/轴筒991的轴线上下偏转，还能依据螺柱994的轴线左右偏转(通常仅微幅偏转)。

习知椭圆运动机9采用上述连接结构的用意如下：因为导引臂91的中间部位与(固接在连动臂96后端的)踏板92之间是通过一轴向对应于左右方向的枢轴枢接，所以，假设导引臂91的前端与曲柄臂93之间也打算直接通过一轴向对应于左右方向的枢轴枢接，那么，导引臂91、踏板92、曲柄臂93上的每个用于装配或构成前述枢轴的枢接部位(例如轴销、轴筒、轴孔等)，轴线角度都必须具有良好的精度，才能两两同轴妥适枢接，反过来说，如果某个构件上的某个枢接部位的轴线角度偏斜过大，则在进行组装时，可能发生其中一对枢接部位完成枢接之后，另一对枢接部位却无法或难以同轴对合的窘境，或者，虽然可以勉强接合，但因枢轴受力偏斜而影响运作顺畅及构件寿命；习知椭圆运动机9在其导引臂91前端与曲柄臂93外端之间通过相互垂直的二枢轴进行连接，可以灵活吸收枢接部位的角度偏斜，使组装容易、运作顺畅。不过，上述连接结构显然过于复杂、成本较高。

针对相同课题，中国台湾公告号362507及578578两件专利分别揭示了不同型式的导引臂与曲柄臂之间的连接结构，各连接结构实质上都是通过相互垂直的二枢轴进行连接。在这两件专利前案所例示的椭圆运动机中，导引臂的前端同样是随着曲柄臂的外端作绕圆运动，导引臂的后端同样是沿着导轨作往复运动，但踏板是固设在导引臂的前、后二端之间，而非枢设；前述连接结构可以吸收导引臂前、后二端的枢接部位的角度偏斜。

中国公告号CN201052375Y专利揭示了另一种技术手段，也就是在导引臂与曲柄臂枢接的部位采用自调心轴承(self-aligning bearing)，使轴承自动顺应枢接部位的角度偏斜进行修正。在这件专利前案所例示的椭圆运动机中，导引臂的另一端被一可前后摆荡的悬臂底端导引在一圆弧轨迹上运动，取代了直接在一有形导轨上滑动。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种椭圆运动机，其不要求构件具有高精度即能简易地枢接结合，此外，构件的材料成本较低，而且构件之间的连接结构平凡简单，整体上可降低生产成本、提高生产效率。

本发明的另一目的在于提供一种椭圆运动机，其利用生产容易、成本较低的简单结构即可使各构件顺畅地运作，而且比较不会因为组装精度的问题而劣化或损坏。

为达到上述目的，本发明所提供的一种椭圆运动机，包含有：一架体；左、右二导引臂，各所述导引臂具有一第一部位、一第二部位及一第三部位；一第一导引机构，设在所述架体与所述二导引臂的第一部位之间，导引各所述导引臂的第一部位相对于所述架体沿一第一运动轨迹运动；各所述导引臂的第一部位与所述第一导引机构之间分别通过一第一枢轴枢接，所述第一枢轴的轴向对应于左右方向；

一第二导引机构，设在所述架体与所述二导引臂的第二部位之间，导引各所述导引臂的第二部位相对于所述架体沿一第二运动轨迹运动；各所述导引臂的第二部位与所述第二导引机构之间分别通过一第二枢轴枢接，所述第二枢轴的轴向对应于左右方向；左、右二踏板，分别与所述二导引臂的第三部位连接；其中，当所述导引臂的第一部位及第二部位分别沿所述第一运动轨迹及第二封闭轨迹运动时，所述导引臂的第三部位相对于所述架体沿一封闭轨迹运动；其特征在于：各所述导引臂的第一部位与第二部位之间至少局部区段形成一沿所述导引臂的长度方向延伸的长形板片部，各所述长形板片部的板厚方向对应于左右方向；所述长形板片部能够产生挠曲及扭曲变形，所述变形会使所述第一部位上的第一枢轴与所述第二部位上的第二枢轴产生相对偏转，所述相对偏转表现为所述第一枢轴及/或所述第二枢轴的轴线的左、右二端产生包含前后方向及上下方向的相对位移。

上述本发明的技术方案中，各所述导引臂的第一部位位于所述导引臂的其中一端，各所述导引臂的第二部位位于所述导引臂的另一端，各所述导引臂的第三部位介于所述第一部位与所述第二部位之间，而且，由所述第三部位至所述第一部位的长度大于由所述第三部位至所述第二部位的长度；各所述导引臂的所述长形板片部至少由所述第三部位延伸至所述第一部位。

各所述导引臂的第一部位位于所述导引臂的其中一端，各所述导引臂的第三部位位于所述导引臂的另一端，各所述导引臂的第二部位介于所述第一部位与所述第三部位之间，而且，由所述第二部位至所述第一部位的长度大于由所述第二部位至所述第三部位的长度；各所述导引臂的所述长形板片部至少由所述第二部位延伸至所述第一部位。

各所述导引臂还包含一长形连接部，所述长形连接部刚性连接所述导引臂的第二部位与第三部位。

各所述踏板通过一轴向对应于左右方向的第三枢轴枢设在对应的所述导引臂的第三部位；所述椭圆运动机还包含有左、右二连动臂及一第三导引机构；各所述连动臂具有一前端及一后端，所述后端固接在对应的所述踏板；所述第三导引机构设在所述架体与所述二连动臂的前端之间，导引各所述连动臂的前端相对于所述架体沿一往复轨迹运动。

各所述连动臂的前端与所述第三导引机构之间分别通过一第四枢轴枢接，所述第四枢轴的轴向对应于左右方向；各所述连动臂的前端与后端之间至少局部区段形成一沿所述连动臂的长度方向延伸的长形板片部，其板厚方向对应于左右方向，并且能够产生挠曲及扭曲变形，使所述第三枢轴与所述第四枢轴产生相对偏转动作，所述相对偏转动作表现为所述第三枢轴及/或所述第四枢轴的轴线的左、右二端产生包含前后方向及上下方向的相对位移。

所述第二导引机构包含有左、右二悬臂，各所述悬臂具有一顶端及一底端，所述顶端依一对应于左右方向的轴线枢接在所述架体，所述底端通过所述第二枢轴与对应的所述导引臂的第二部位枢接。

所述第二导引机构包含有左、右二导轨及左、右二滑动件，所述二导轨设在所述架体，各具有一前端及一后端；各所述滑动件可在对应的所述导轨上沿所述导轨滑动，并且透过所述第二枢轴与对应的所述导引臂的第二部位枢接。

所述第一导引机构包含有一曲柄轴及左、右二曲柄臂，所述曲柄轴枢设在所述架体，其轴向对应于左右方向，能在所述架体上依自身轴线原地旋转；各所述曲柄臂具有一内端及一外端，所述二曲柄臂的内端分别固接在所述曲柄轴的左、右二端，各所述曲柄臂的外端通过所述第一枢轴与对应的所述导引臂的第一部位枢接。

各所述导引臂具有一前端及一后端，各所述导引臂的第一部位及第二部位分别位于所述前端及后端，各所述导引臂的第三部位介于所述前端与所述后端之间，而且，由所述第三部位至所述第一部位的长度大于由所述第三部位至所述第二部位的长度；各所述导引臂的所述长形板片部是由所述第三部位延伸至所述第一部位；各所述导引臂还包含一长形连接部，所述长形连接部刚性连接所述导引臂的第二部位与第三部位；各所述踏板通过一轴向对应于左右方向的第三枢轴枢设在对应的所述导引臂的第三部位；所述椭圆运动机还包含有左、右二连动臂及一第三导引机构；各所述连动臂具有一前端及一后端，各所述连动臂的后端固接在对应的所述踏板；所述第三导引机构设在所述架体与所述二连动臂的前端之间，导引各所述连动臂的前端相对于所述架体沿一往复轨迹运动。

采用上述技术方案，当前述第一导引机构(例如曲柄机构)与导引臂之间的第一枢轴，以及前述第二导引机构(例如导轨或悬臂)与导引臂之间的第二枢轴，二者的轴线角度存在偏差时，导引臂能够通过前述长形板片部的挠曲及扭曲变形而自动适应，所以，即使枢接部位的角度精度不高，也能直接通过一般的枢轴结构简易枢接，因而构件制造及组装容易，机能正常持久；其中，相较于传统的金属杆材(无论实心或空心)，导引臂采用长形板材还可降低材料成本。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的椭圆运动机(取除前端壳罩)的左后方立体图；

图2是本发明一较佳实施例的椭圆运动机(对应图1状态)的右前方立体图；

图3是本发明一较佳实施例的椭圆运动机(对应图1状态)的左视图；

图4是本发明一较佳实施例的椭圆运动机(对应图1状态)的后视图；

图5是沿图3当中的Ⅰ－Ⅰ剖线的剖视图；

图6及图7是本发明一较佳实施例当中的架体的左后方立体图及右前方立体图，其中还示意了左、右二悬臂的装设及活动位置；

图8简单显示本发明一较佳实施例的椭圆运动机左半边的导引臂、踏板总成及连动臂的组合关系；

图9及图10以不同视角显示本发明一较佳实施例的椭圆运动机左半边的可活动构件的组合关系；

图11是本发明一较佳实施例当中的左导引臂的侧视图；

图12是本发明一较佳实施例当中的左导引臂的上视图(呼应图11视角)；

图12A及图12B均类似图12，但分别示意前述导引臂的长形板片部产生不同方向的挠曲变形；

图13是沿图11当中的Ⅱ－Ⅱ剖线的剖视图；

图13A及图13B均类似图13，但分别示意前述导引臂的长形板片部产生不同方向的扭曲变形；

图14是本发明一较佳实施例的椭圆运动机(配备前端壳罩)的左视图，示意其后端被抬离地面以便移动位置；

图15是一种习知的椭圆运动机的立体图，并且放大显示其中左半边的曲柄臂外端与导引臂前端的接合部位；

图16是图15当中的曲柄臂外端与导引臂前端的接合部位的分解图；

图17是图15当中的曲柄臂外端与导引臂前端的接合部位的剖视图。

具体实施方式

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。

请参阅图1至图4，分别是本发明一较佳实施例的椭圆运动机1在同一状态下的左后方立体图、右前方立体图、左视图及后视图。必须先声明的是，本文中对于左右方向、上下方向及前后方向的表示，基本上是对应于椭圆运动机在供人使用的状态下，就使用者而言的左右方向、上下方向及前后方向。除非有特别说明，否则下文中所记载的“左右方向”、“上下方向”及“前后方向”，都只是基本空间概念下的方向表述，并非严格对应于三维座标系统中的标准X轴、Y轴及Z轴。下文中将会经常出现的“YZ平面”用以简单代表“面向正左方/正右方的铅垂面”。同样地，例如“运动轨迹在一YZ平面上，只有上下及前后方向的位移，没有左右方向的位移”，只是概念性或宏观性的描述，并非仪器精密测量的微观结果。

如图1至图4所示，本较佳实施例的椭圆运动机1在机构方面主要包含一架体10、枢设在架体10前端的左、右二曲柄臂20、悬吊在架体10后端的左、右二悬臂30、分别耦接左、右二曲柄臂20与左、右二悬臂30的左、右二导引臂40、分别枢设在左、右二导引臂40上的左、右二踏板总成50、枢设在架体10前端的左、右二摆臂60，以及分别耦接左、右二摆臂60与左、右二踏板总成50的左、右二连动臂70。当然，如同一般常见的椭圆运动机，本较佳实施例的椭圆动动机1也包含有阻力系统(例如飞轮及涡流制动器)、介面系统(例如仪表板)及电子/电机系统等，但由于这些部分与本发明的技术特征及技术功效并无实质关联，采用或不采用任意的习知技术均不影响本发明，因此本文中将省略说明。

请参阅图6及图7，架体10由若干金属构件所固接(例如焊固、锁固)而成，能够稳定安置在地面上，并且作为其他构件的装设基础。架体10的底部具有一沿前后方向延伸的中杆111、连接在中杆111前端的一前横杆112、连接在中杆111后端的一后横杆113，以及分别由后横杆113的左、右二端向后延伸的左、右二侧杆114(注：图1至图4中的设在后横杆13左、右二端的装饰护盖115，在图6、图7中被取除)。架体10的前半部具有一设在中杆111前半段上方的框架组12，以及由框架组12的顶部向上凸伸的一仪表杆13。架体10的后半部具有分别由后横杆113的左、右二端向上同时向后倾斜延伸的左、右二支撑杆14，各支撑杆14的顶端位于对应的侧杆114的正上方。

此外，架体10还具有连接在左、右二支撑杆14与仪表杆13之间，用于提升整体稳固性的左、右二补强杆15，详而言之，各支撑杆14的顶端固接有一往后凸出的连接座141(可视为支撑杆14的一部分)，而仪表杆13的靠近底端部位固接有一往前凸出的连接板131(可视为仪表杆13的一部分)；各补强杆15具有一前端及一后端，其中的后端固接在对应的连接座141上(注：图1至图4中的设在补强杆15后端的兼具扶手功能的装饰护盖151，在图6、图7中被取除)，左、右二补强杆15是先由左、右二连接座141的位置往前平行延伸一段距离，再由两侧分别往内同时往前斜向延伸，前端在中央汇合并一起固接在凸出于仪表杆13前侧的连接板131上。依据实施选择，可能不设置连接座141及/或连接板131，取而代之，补强杆15的后端直接固接在支撑杆14的顶端或靠近顶端部位，及/或补强杆15的前端直接固接在仪表杆13的左、右二侧或架体10前半部的其他适当部位(例如框架组12)。

在架体10底面的四个角落，即前横杆112左、右二端的底面，以及左、右二侧杆114后端的底面，分别设有一脚垫116，架体10能够以四个脚垫116平稳支撑在地面上(参阅图3、图4)。此外，在架体10底部前端的左、右二侧，即前横杆112的左、右二端，分别设有一滚轮117，当架体10平稳支撑在地面上时，滚轮117不会触及地面(参阅图3)。另一方面，在架体10底部后端的左、右二侧，各设有一由侧杆114的后端面往后凸伸的把手118(视为架体10底部的一部分)，把手118与地面之间留有适当间距。由此，当使用者需要搬移椭圆运动机1时，可以站到椭圆运动机1的后方，以双手分别捉握左、右二把手118并施力抬高椭圆运动机1的后端，如图14所示，使椭圆运动机1仅以其底部前端的左、右二滚轮117支抵地面，再以推动或拖动的方式搬移椭圆运动机1。

请再次参阅图1至图4，架体10前半部的框架组12上枢设有一曲柄轴22，曲柄轴22的轴向对应于左右方向，曲柄轴22能在框架组12上依自身轴线L1原地旋转。左、右二曲柄臂20分别设在曲柄轴22的左、右二侧，详而言之，各曲柄臂20具有一内端及一外端，左、右二曲柄臂20的内端分别固接在曲柄轴22的左、右二端，各曲柄臂20的长度方向垂直于曲柄轴22的轴向，而且左、右二曲柄臂20的外端以曲柄轴22为圆心保持180度相对。施力驱动曲柄臂20的外端作绕圆运动等于驱动曲柄轴22原地旋转。如同一般常见的椭圆运动机，曲柄轴22通过一皮带传动系统(图中未标号)与一阻力系统(主要包含飞轮24)动力连接，用于提供曲柄臂20绕转时的惯性及预定阻力，但此部分属于先前技术，不作详述。

如图14所示，作为一完整商品，本较佳实施例的椭圆运动机1的前半部设有一前端壳罩80，前端壳罩80包覆了架体10的框架组12以及设在框架组12上的曲柄机构、皮带传动系统、阻力系统、电机系统等，兼具安全、防尘、美观等功用。图1至图4中取除了前端壳罩80，以呈现内部结构。

左、右二悬臂30分别悬吊在架体10后半部的左、右二侧，详而言之，各悬臂30具有一顶端及一底端，左、右二悬臂30的顶端依一对应于左右方向的轴线L2分别枢接在左、右二支撑杆14顶端的连接座141，使得悬臂30的底端能够前后摆荡。进一步而言，各连接座141具有平行的左、右二侧壁(图中未标号)，各悬臂30的顶端枢接在对应的连接座141的左、右二侧壁之间，枢接位置相对位于对应的支撑杆14的顶端后方(参阅图3)。虽然各悬臂30的(由其顶端往下延伸的)大部分区段与对应的支撑杆14大致位于同一YZ平面(参阅图4)，但因为支撑杆14呈现倾斜姿态，愈往底端愈靠前方，所以，悬吊在支撑杆14顶端后方的悬臂30能够在预定范围内前后摆荡，不受前方的支撑杆14所干涉，如图3、图6及图7中示意。此外，如图3所示，悬臂30顶端枢接在连接座141上的位置，大致上相对位于架体10底部的侧杆114后端的正上方，或至少没有往后超出架体10的后端脚垫116的前后位置，因此架体10能够良好地支撑连接座141所承吊的来自悬臂30方面的重量。

请搭配参阅图8(注：图中绘示位于椭圆运动机1左半边的导引臂40、踏板总成50及连动臂70，至于右半边的导引臂40、踏板总成50及连动臂70则与之左右镜射)，各导引臂40具有轴向均对应于左右方向的一第一轴筒部41及一第二轴筒部42，其中，第一轴筒部41相对在前，第二轴筒部42相对在后，二轴筒部41、42通过一长形连接部43刚性连接，长形连接部43实质上为一具有圆形断面的刚性管体，其轴向(长度方向)同时垂直于二轴筒部41、42的轴向。各导引臂40还具有一长形板片部44，长形板片部44由第一轴筒部41的外周面背对第二轴筒部42往前延伸，其板厚方向对应于左右方向，换言之，长形板片部44的相对二板面分别朝向左方及右方。第一轴筒部41、第二轴筒部42、长形连接部43及长形板片部44均为金属材料，并且以焊接方式固接。请参阅图11，长形板片部44的前端及第二圆管部42的部位分别形成导引臂40整体的前端及后端，而介于其间的第一圆管部41则位于由后端往前大约总长四分之一的位置，换言之，长形板片部44约占导引臂40总长的四分之三。在本实施例中，长形板片部44的长度(板面长轴)将近70cm，宽度(板面短轴)约为8cm，板片厚度约为5mm，相较于传统的杆状导引臂(例如图15中的导引臂91，无论实心或空心)，能够产生相对明显的挠曲及扭曲变形。

请搭配参阅图9及图10(注：图中绘示位于椭圆运动机1左半边的包含曲柄臂20、悬臂30、导引臂40等可活动构件，至于右半边的可活动构件则与之左右镜射)，左、右二导引臂40分别耦接左、右二曲柄臂20及左、右二悬臂30，详而言之，各导引臂40的前端(即长形板片部44的前端)通过一轴向对应于左右方向的第一枢轴45枢接在对应侧边的曲柄臂20的外端外侧边，而且，各导引臂40的后端(即第二轴筒部42)通过一与第二轴筒部42同轴的第二枢轴46枢接在对应侧边的悬臂30的底端内侧边，由此，如图3所示，导引臂40的前端能随着曲柄臂20的外端沿着一以曲柄轴22为圆心的圆形轨迹(以下称第一运动轨迹)T1运动，同时，导引臂40的后端能随着悬臂30的底端沿着一以悬臂30顶端为圆心的圆弧形轨迹(以下称第二运动轨迹)T2运动。导引臂40的前端沿着第一运动轨迹T1绕转一圈，会牵动导引臂40的后端沿着第二运动轨迹T2在前折返点P1与后折返点P2之间来回摆荡一趟，反之亦然。对应于导引臂40的前、后二端分别在圆形的第一运动轨迹T1及圆弧形的第二运动轨迹T2上运动一周期，位于导引臂40前、后二端之间的第一轴筒部41会沿着一类似椭圆形的封闭轨迹(图中未示)运动一周期，反之亦然。如图5所示，左、右二导引臂40的长形板片部44都是沿着YZ平面(图中未示)延伸，没有左右方向的歪偏。第一运动轨迹T1、第二运动轨迹T2及封闭轨迹也都位于YZ平面上，换言之，在各轨迹上只有上下及前后方向的位移，没有左右方向的位移。

实际上，左、右二曲柄臂20会被包覆在前端壳罩80的内部(参阅图14)；前端壳罩80的后侧面设有纵向延伸的长形缺口81供左、右二导引臂40穿通，不妨碍导引臂40前端与曲柄臂20连接以及导引臂40的前述运动。

请参阅图3，由侧面观之，当悬臂30向前摆荡至其底端到达第二运动轨迹T2的前折返点P1时，悬臂30的任何部位都没有往前超过架体10的支撑杆14的后侧面；当悬臂30向后摆荡至其底端到达第二运动轨迹T2的后折返点P2时，悬臂30的底端虽然往后超过架体10底部的侧杆114后端，但尚未往后超过把手118的后端。请参阅图6及图7，在架体10的底部后半，后横杆113、左、右二侧杆114及左、右二把手118共同构成一开口朝后的类似U字形，以三个边大略围出一概呈矩形的地板空间(图中未标示)；由于各悬臂30的底端区段是由上往下同时往内偏斜延伸，所以悬臂30底端相对位于地板空间的上方(无论悬臂30摆荡至任何角度都是如此)，同时，导引臂40的后端及踏板总成50的后半部，也都相对位于前述地板空间的上方。

请搭配参阅图8至图10，左、右二踏板总成50分别枢设在左、右二导引臂40上，详而言之，各踏板总成50包含一金属材质的踏板承座51及一塑胶材质的踏板件52(注：图9及图10没有绘出踏板件52)，其中，踏板承座51具有一概呈长方形的基板511以及固接在基板511前端底侧的左、右二枢耳512，并且将左、右二枢耳512通过一第三枢轴53分别枢接在对应的导引臂40的第一轴筒部41的左、右二侧，第三枢轴53与第一轴筒部41同轴，轴向对应于左右方向，使得踏板承座51的基板511相对位于导引臂40后端区段的上方，并且能以其前端底侧的第三枢轴53为轴心相对于导引臂40上下偏转。斗状的踏板件52装配在踏板承座51的基板511顶侧，以其顶面供使用者直接踩踏。依据实施选择，踏板件52可能省略。以下有时将踏板总成简称为踏板。

左、右二摆臂60分别枢设在架体10前端的左、右二侧，详而言之，各摆臂60具有一顶端、一底端及一介于顶、底二端之间的中间部位61，左、右二摆臂60分别将其中间部位61依一对应于左右方向的轴线L3枢设在仪表杆13大约中间高度的左、右二侧，使得各摆臂60的顶端及底端能够彼此反向地前后摆动，其中，各摆臂60的顶端形成一供使用者捉握(以进行手部运动)的活动握把62。

左、右二连动臂70分别耦接左、右二摆臂60及左、右二踏板总成50，详而言之，各连动臂70具有一前端及一后端，由前端至后端整体呈现长形板片状，其板厚方向同样对应于左右方向。各连动臂70的前端通过一轴向对应于左右方向的第四枢轴71枢接在对应的摆臂60的底端后侧，各连动臂70后端区段的内侧面贴合并固接在对应的踏板总成50的踏板承座51外侧面，由此，连动臂70的前端能随着摆臂60的底端沿着一以摆臂60的中间部位61为圆心的圆弧形轨迹(以下称往复轨迹，图中未示)运动，同时，连动臂70的后端能与对应的踏板承座50相互带动，包含位置及角度的变动。如图5所示，左、右二连动臂70都是沿着YZ平面延伸，没有左右方向的歪偏。前述往复轨迹也是位于YZ平面上。在本实施例中，长条板片状的连动臂70的长度(扣除与踏板承座51固接的部分)约为70cm，宽度约为8cm，厚度约为5mm，相较于传统的杆状连动臂(例如图15中的连动臂96，无论实心或空心)，能够产生相对明显的挠曲及扭曲变形。

以上即为本发明一较佳实施例的椭圆运动机1的主要及重要结构说明。椭圆运动机1供人使用时，使用者将双脚踩踏在左、右二踏板50上，施力使踏板(其前端与导引臂40枢接的部位)沿前述封闭轨迹循环运动，经由导引臂40驱动曲柄臂20循环绕转及悬臂30前后摆荡，同时，基于连动臂70的牵动，摆臂60也会前后摆动，而且各踏板50相对于对应的导引臂40的角度会周期性变化。椭圆运动机1供人使用时的基本动作及其动作原理属于先前技术，细节部分省略说明。

请参阅图9至图12，理想上，各导引臂40前端与对应的曲柄臂20外端枢接的第一枢轴45的轴线A1、各导引臂40后端与对应的悬臂30底端枢接的第二枢轴46的轴线A2，以及各导引臂40前、后二端之间的第一轴筒部41与对应的踏板承座51枢接的第三枢轴53的轴线A3，最好是相互平行，更精确来说，最好都是标准的左右轴线(注：作为基准，我们可以将曲柄轴22的轴线L1订为椭圆运动机1的X轴，即标准的左右轴线，并将垂直于曲柄轴22轴线L1的平面订为YZ平面)；对于某些习知的椭圆运动机而言，唯有轴线A1、A2、A3均为标准或近乎标准的左右轴线时，导引臂的各部位才能分别沿着位于YZ平面上的运动轨迹顺畅运动，并且在运动过程中依据各轴线相对于曲柄臂、悬臂、踏板/连动臂顺畅偏转。

然而在实际上，导引臂40、曲柄臂20、悬臂30、踏板承座51上的各枢接部位(例如轴销、轴筒、轴孔等)可能因为本身或相关部件的制造精度或组装精度而存在或多或少的角度偏斜，举例来说，就算曲柄臂20内端与架体10之间的枢接轴线(即曲柄轴22的轴线L1)是一标准的左右轴线，但是曲柄臂20与曲柄轴22之间的组装误差，以及曲柄臂20本身的加工误差等，都可能导致曲柄臂20外端用于与导引臂40前端枢接的枢接部位的轴线A1存在左、右二端一高一低，及/或一前一后的偏斜状况(注：当曲柄臂2依其内端的轴线L1转动时，曲柄臂2外端的轴线A1的偏斜状况会跟着改变)；悬臂30底端用于与导引臂40后端枢接的枢接部位也是相同情况。通过本发明的上述结构，因为导引臂40的长形板片部44能够顺应枢接部位的轴线偏斜状况产生对应的挠曲变形及/或扭曲变形，所以，即便第一枢轴45、第二枢轴46、第三枢轴53的轴线A1、A2、A3存在偏斜状况，也不会影响椭圆运动机1的组装及运作。

详而言之，如图12及图13所示，理想上，各轴线A1、A2、A3最好都是标准的左右轴线，各自垂直于YZ平面(图中标示为YZp)；然而如前所述，实际上，轴线A1、A2、A3难免存在角度偏斜的状况；请搭配参阅图12A、图12B及图13A、图13B，在此假定导引臂40的第一轴筒部41的轴线A3及第二轴筒部42的轴线A2均为标准的左右轴线，相对地，导引臂40的前端与曲柄臂20外端相互枢接的轴线A1存在偏斜状况，例如轴线A1的左端比右端偏前(参阅图12A)、轴线A1的左端比右端偏后(参阅图12B)、轴线A1的左端比右端偏上(参阅图13A)、轴线A1的左端比右端偏下(参阅图13B)，或是复合状况(例如轴线A1的其中一端比另一端偏前且偏下，或偏前且偏上)；依据轴线A1的偏斜状况，导引臂40的长形板片部44会产生对应的挠曲变形及/或扭曲变形，例如长形板片部44的前端相对于后端往右挠曲(参阅图12A)、前端相对于后端往左挠曲(参阅图12B)、前端的顶侧相对于底侧往右扭曲(参阅图13A)、前端的顶侧相对于底侧往左扭曲(参阅图13B)，或是复合状况(例如，当轴线A1的左端比右端偏前且偏下时，长形板片部44的前端相对于后端往右挠曲，同时，长形板片部44前端的顶侧相对于底侧往左扭曲)。为了呈现上述原理，图12A、图12B、图13A及图13B略微夸张表现，实际的偏斜及变形可能不会如此明显。

读者应当理解，虽然上面是以只有导引臂40前端的轴线A1存在偏斜进行说明，但在其他的状况，例如导引臂40前端的轴线A1没有偏斜，而是导引臂40后端的轴线A2存在偏斜，或者，导引臂40前端的轴线A1及后端的轴线A2同时偏斜而不平行时，长形板片部44也会产生对应的挠曲变形及/或扭曲变形，以顺应导引臂40前端的轴线A1与后端的轴线A2不平行的状况。

依据本发明的椭圆运动机的上位概念，以上述椭圆运动机1为例，各导引臂40的前端形成一第一部位，各导引臂40的后端形成一第二部位，曲柄轴22及左、右二曲柄臂20构成一第一导引机构，第一导引机构设在架体10与左、右二导引臂40的第一部位之间，导引各导引臂40的第一部位相对于架体10沿一第一运动轨迹T1运动，相对地，左、右二悬臂30构成一第二导引机构，前述第二导引机构设在架体10与左、右二导引臂40的第二部位之间，导引各导引臂40的第二部位相对于架体10沿一第二运动轨迹T2运动；各导引臂40的用于与踏板50连接的部位(即第一轴筒部41)形成一第三部位，当导引臂40的第一部位及第二部位分别沿第一运动轨迹T1及第二运动轨迹T2运动时，前述第三部位相对于架体10沿一封闭轨迹运动。

基于所属技术领域的通常知识，例如参酌诸多已商品化或已公开于专利文献中的习知椭圆运动机，在本发明的椭圆运动机中，导引臂的第一部位的第一运动轨迹及第二部位的第二运动轨迹，通常其中一个为封闭轨迹(例如圆形、椭圆形、卵形或类似形状的轨迹)，可用曲柄机构或搭配连杆机构进行导引，另一个为往复轨迹(例如直线或弧线轨迹)，可用导轨或悬臂进行导引。当然，也有可能第一运动轨迹及第二运动轨迹都是封闭轨迹，使导引臂的第三部位产生所需的运动轨迹。此外，依据实施选择，导引臂的第三部位可能介于第一部位与第二部位之间(如同上述较佳实施例)，也可能在不在第一部位与第二部位之间，例如，导引臂的前端形成第一部位并沿一圆形轨迹运动，导引臂的前、后二端之间形成第二部位并沿一直线或弧线轨迹运动，而导引臂的后端形成第三部位，导引踏板沿一类似椭圆形的封闭轨迹运动。再者，导引臂的第一、第二、第三部位未必呈现前后排列，也有可能呈现上下排列，例如，导引臂具有一顶端及一底端，前述顶端形成第一部位并沿一圆形轨迹运动，前述顶端及底端之间形成第二部位并沿一直线或弧线轨迹运动，前述底端形成第三部位，导引踏板沿一类似椭圆形的封闭轨迹运动。

本发明的技术特征之一，是使导引臂的第一部位与第二部位之间具有一沿导引臂的长度方向延伸且板厚方向对应于左右方向的长形板片部，前述长形板片部能够产生挠曲及扭曲变形，前述变形会使前述第一部位上的枢轴与前述第二部位上的枢轴产生相对偏转，前述相对偏转表现为至少一前述枢轴的轴线二端产生包含前后方向及上下方向的相对位移；换个观点来说，当前述第一导引机构或第二导引机构与导引臂之间的枢轴存在偏斜状况，即枢轴的轴线二端一高一低，及/或一前一后时，前述长形板片部会顺应轴线偏斜状况产生对应的挠曲变形及/或扭曲变形。

在本发明中，长形板片部的板厚方向必须对应于左右方向，即相对二板面分别朝向左方及右方，才能利用其挠曲及扭曲变形顺应(轴线基本上对应于左右方向的)前述枢轴的各种偏斜状况，如图12A、图12B、图13A、图13B示意；反过来说，假设长形板片部的板厚方向对应于上下方向，即相对二板面分别朝向上方及下方，则当前述枢轴的轴线二端呈现一前一后时，长形板片部的挠曲或扭曲变形并无法对其作出补偿。

在上述较佳实施例中，各连动臂70整体形成长形板片状，而且板厚方向同样是对应于左右方向，基于相同的原理，当连动臂70前端与摆臂60底端枢接的轴线，以及连动臂70后端与导引臂40枢接的轴线(即第一轴筒部41的轴线)，其中至少一个存在偏斜状况，或总之二者不平行时，连动臂70也会产生对应的挠曲变形及/或扭曲变形。

本发明中的导引臂的长形板片部可能由导引臂的其中一端完整延伸至另一端，或者说，导引臂的第一、第二及第三部位，任二部位之间均可通过长形板片部的挠曲及扭曲变形而相对偏转。依据实施选择，本发明的椭圆运动机可能没有连动臂、摆臂及其等效机构，同时，踏板是直接设在导引臂的第三部位，踏板相对于导引臂不会偏转。

通过本发明提供的技术手段，椭圆运动机的导引臂等构件即使枢接部位的角度精度不高，也能直接通过一般的枢轴结构简易枢接，此外，相较于传统的金属杆材(无论实心或空心)，本发明中的导引臂因采用长形板材故材料成本较低，所以，本发明可以降低椭圆运动机的生产成本、提高椭圆运动机的生产效率。另一方面，本发明的椭圆运动机利用生产容易、成本较低的简单结构即可使各构件顺畅地运作，而且比较不会因为组装精度的问题而劣化或损坏。

Claims (10)

1.一种椭圆运动机，包含有：

一架体；

左、右二导引臂，各所述导引臂具有一第一部位、一第二部位及一第三部位；

一第一导引机构，设在所述架体与所述二导引臂的第一部位之间，导引各所述导引臂的第一部位相对于所述架体沿一第一运动轨迹运动；各所述导引臂的第一部位与所述第一导引机构之间分别通过一第一枢轴枢接，所述第一枢轴的轴向对应于左右方向；

一第二导引机构，设在所述架体与所述二导引臂的第二部位之间，导引各所述导引臂的第二部位相对于所述架体沿一第二运动轨迹运动；各所述导引臂的第二部位与所述第二导引机构之间分别通过一第二枢轴枢接，所述第二枢轴的轴向对应于左右方向；

左、右二踏板，分别与所述二导引臂的第三部位连接；

其中，当所述导引臂的第一部位及第二部位分别沿所述第一运动轨迹及第二运动轨迹运动时，所述导引臂的第三部位相对于所述架体沿一封闭轨迹运动；

其特征在于：

各所述导引臂的第一部位与第二部位之间至少局部区段形成一沿所述导引臂的长度方向延伸的长形板片部，各所述长形板片部的板厚方向对应于左右方向；所述长形板片部能够产生挠曲及扭曲变形，所述变形会使所述第一部位上的第一枢轴与所述第二部位上的第二枢轴产生相对偏转，所述相对偏转表现为所述第一枢轴及/或所述第二枢轴的轴线的左、右二端产生包含前后方向及上下方向的相对位移。

2.如权利要求1所述的椭圆运动机，其特征在于：各所述导引臂的第一部位位于所述导引臂的其中一端，各所述导引臂的第二部位位于所述导引臂的另一端，各所述导引臂的第三部位介于所述第一部位与所述第二部位之间，而且，由所述第三部位至所述第一部位的长度大于由所述第三部位至所述第二部位的长度；各所述导引臂的所述长形板片部至少由所述第三部位延伸至所述第一部位。

3.如权利要求1所述的椭圆运动机，其特征在于：各所述导引臂的第一部位位于所述导引臂的其中一端，各所述导引臂的第三部位位于所述导引臂的另一端，各所述导引臂的第二部位介于所述第一部位与所述第三部位之间，而且，由所述第二部位至所述第一部位的长度大于由所述第二部位至所述第三部位的长度；各所述导引臂的所述长形板片部至少由所述第二部位延伸至所述第一部位。

4.如权利要求2或3所述的椭圆运动机，其特征在于：各所述导引臂还包含一长形连接部，所述长形连接部刚性连接所述导引臂的第二部位与第三部位。

5.如权利要求2或3所述的椭圆运动机，其特征在于：各所述踏板通过一轴向对应于左右方向的第三枢轴枢设在对应的所述导引臂的第三部位；所述椭圆运动机还包含有左、右二连动臂及一第三导引机构；各所述连动臂具有一前端及一后端，所述后端固接在对应的所述踏板；所述第三导引机构设在所述架体与所述二连动臂的前端之间，导引各所述连动臂的前端相对于所述架体沿一往复轨迹运动。

6.如权利要求5所述的椭圆运动机，其特征在于：各所述连动臂的前端与所述第三导引机构之间分别通过一第四枢轴枢接，所述第四枢轴的轴向对应于左右方向；各所述连动臂的前端与后端之间至少局部区段形成一沿所述连动臂的长度方向延伸的长形板片部，其板厚方向对应于左右方向，并且能够产生挠曲及扭曲变形，使所述第三枢轴与所述第四枢轴产生相对偏转动作，所述相对偏转动作表现为所述第三枢轴及/或所述第四枢轴的轴线的左、右二端产生包含前后方向及上下方向的相对位移。

7.如权利要求2或3所述的椭圆运动机，其特征在于：所述第二导引机构包含有左、右二悬臂，各所述悬臂具有一顶端及一底端，所述顶端依一对应于左右方向的轴线枢接在所述架体，所述底端通过所述第二枢轴与对应的所述导引臂的第二部位枢接。

8.如权利要求2或3所述的椭圆运动机，其特征在于：所述第二导引机构包含有左、右二导轨及左、右二滑动件，所述二导轨设在所述架体，各具有一前端及一后端；各所述滑动件可在对应的所述导轨上沿所述导轨滑动，并且透过所述第二枢轴与对应的所述导引臂的第二部位枢接。

9.如权利要求2或3所述的椭圆运动机，其特征在于：所述第一导引机构包含有一曲柄轴及左、右二曲柄臂，所述曲柄轴枢设在所述架体，其轴向对应于左右方向，能在所述架体上依自身轴线原地旋转；各所述曲柄臂具有一内端及一外端，所述二曲柄臂的内端分别固接在所述曲柄轴的左、右二端，各所述曲柄臂的外端通过所述第一枢轴与对应的所述导引臂的第一部位枢接。

10.如权利要求1所述的椭圆运动机，其特征在于：各所述导引臂具有一前端及一后端，各所述导引臂的第一部位及第二部位分别位于所述前端及后端，各所述导引臂的第三部位介于所述前端与所述后端之间，而且，由所述第三部位至所述第一部位的长度大于由所述第三部位至所述第二部位的长度；各所述导引臂的所述长形板片部是由所述第三部位延伸至所述第一部位；各所述导引臂还包含一长形连接部，所述长形连接部刚性连接所述导引臂的第二部位与第三部位；各所述踏板通过一轴向对应于左右方向的第三枢轴枢设在对应的所述导引臂的第三部位；所述椭圆运动机还包含有左、右二连动臂及一第三导引机构；各所述连动臂具有一前端及一后端，各所述连动臂的后端固接在对应的所述踏板；所述第三导引机构设在所述架体与所述二连动臂的前端之间，导引各所述连动臂的前端相对于所述架体沿一往复轨迹运动。