JP2000325497A

JP2000325497A - ペダル式回転運動装置

Info

Publication number: JP2000325497A
Application number: JP11135319A
Authority: JP
Inventors: Kiyotsugu Fukui; 清緝福井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 1999-05-17
Publication date: 2000-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】クランク軸トルクを擬似した擬似トルクを目
標値に滑らかに漸近させて筋力訓練を行うことができる
ペダル式回動運動装置を得る。【解決手段】クランク軸８の回動角度に応じて変化す
るクランク軸トルクを擬似した擬似トルクを発生させ、
この擬似トルクの変化に合わせて負荷トルクを変化する
ようにしておいて、擬似トルクを別途設定された目標値
と比較し、この比較結果に基づいて擬似トルクを漸増又
は漸減して得られた値を新たな負荷トルクとして設定す
ることにより、擬似トルクを目標値に漸近させて筋力訓
練を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、筋力によって抵
抗に抗してペダルを回動させることによって人の筋力訓
練の用に供されるペダル式回動運動装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来のペダル式回動運動装置としては、
例えば実願昭５９−９９０８号（実開昭６０−１２２１
３１号公報）の明細書及び図面で開示されたものがあ
る。図２１は、上記出願内容と同様なペダル式回動運動
装置１を示す。即ち、人は、本体フレーム２に立設され
たサドル４に跨乗し、ハンドル３を把持して足をペダル
６及び７の踏面に載置して踏み下げることにより、クラ
ンク軸８にクランク軸トルクを発生させる。また、この
クランク軸８には第１ギヤ５が固着されていてペダル６
及び７の回動によって回動する。一方、本体フレーム２
には第２ギヤ９が回動自在に軸支され、タイミングベル
ト１１を介して第１ギヤ５によって駆動される。この第
２ギヤ９には渦電流式ブレーキ１２が係合していて、設
定手段２１で設定することにより、制御手段２５を介し
て任意の負荷トルクを発生させることができる。

【０００３】ところで、負荷（Ｗ）＝負荷トルク（Ｔ）
×ペダル回動数（Ｎ）であり、従って、負荷トルク
（Ｔ）＝負荷（Ｗ）／ペダル回動数（Ｎ）となる。ペダ
ル回動数（Ｎ）を回動計２４で検出し、その変動に応じ
て渦電流式ブレーキ１２の励磁電流を変動させることに
より、回動数（Ｎ）に追従させて負荷（Ｗ）を変化さ
せ、これにより負荷トルク（Ｔ）が一定となるように制
御されていた。これに対し、クランク軸８におけるクラ
ンク軸トルクは、図２１に示すようにペダル６が垂直方
向に対して回動角度θだけ時計方向に回動したとする。
このペダル６を垂直方向に一定力Ｆで踏み下げたとする
と、ギヤクランク６ａの長さをＬとしてクランク軸トル
クＴｃ＝Ｌ・Ｆｓｉｎθとなる。即ち、θ＝０゜である
上死点とθ＝１８０゜である下死点では共にＴｃ＝０と
なる。このように、踏下げ力を一定とした場合、ペダル
６、７が１回動する間にクランク軸トルクは大きく変動
する。

【０００４】このようなクランク軸トルクの変動に対
し、従来は、ペダル６、７の回動角度に応じて負荷トル
クを変動させていなかったので、ペダル６、７の上死点
及び下死点では極端に重くなっていた。そこで、こうし
た極端な変動を軽減するために、第２ギャ９の軸１０に
フライホイール効果を与え、小さいクランク軸トルクで
各死点を通過できるようにしていた。しかし、クランク
軸トルクの変動に対する根本対策ではないので、起動時
は各死点で依然として大きな踏下げ力を必要とした。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のペダル式回動運
動装置は、上記のとおり負荷トルクがペダル６、７の回
動角度に無関係に一定であった。このように一定の負荷
トルクに抗してペダル６、７を回動させる場合、上死点
では大きな踏下げ力を必要とし、上死点から９０゜回動
したときは最小の踏下げ力となって筋力は大きく変動す
る。筋力訓練は、個人毎に筋力目標が設定されるが、こ
の筋力目標は、通常１回動中の最大値で設定されるた
め、筋力のばらつきが大きい場合は平均的筋力はかなり
低くなる。このため、踏下げ力の変動の著しい従来のペ
ダル式回動運動装置による筋力訓練では、筋力のばらつ
きが大きく、しかも平均的筋力が低くなって、運動効果
が低い、という問題があった。

【０００６】この発明は、上記問題点を解決するために
なされたものであり、略一定の踏下げ力でペダルを踏み
込んだときにクランク軸の回動角度に応じて変化するク
ランク軸トルクを擬似した擬似トルクを発生させ、負荷
トルクを擬似トルクの波形に合わせて変化させ、かつ、
擬似トルクを別途設定された目標値と比較して漸増又は
漸減した値を新たに負荷トルクとして発生するようにし
て、ペダルの１回動中における踏下げ力を略一定として
目標のクランク軸トルクに滑らかに漸近させることがで
きるペダル式回動運動装置を提供することを目的とす
る。また、この発明は、クランク軸の回動数を検出し、
この検出結果に基づいて擬似トルクを増減させて設定回
動数に一致させた状態でペダルの踏下げ力一定の筋力訓
練が可能となるペダル式回動運動装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る第１のペ
ダル式回動運動装置は、略一定の力でペダルを踏み下げ
ることによりクランク軸の回動角度に応じて変化するク
ランク軸トルクを擬似した擬似トルクを発生させ、この
擬似トルクの変化に合わせて負荷トルクを変化するよう
にしておいて、擬似トルクを別途設定された目標値と比
較し、この比較結果に基づいて擬似トルクを漸増又は漸
減して得られた値を新たな負荷トルクとして設定するこ
とにより、擬似トルクを目標値に漸近させるようにし
て、筋力訓練をするものである。

【０００８】この発明に係る第２のペダル式回動運動装
置は、クランク軸の回動数に対して目標値を設定し、こ
の目標値と計測された回動数とを比較し、この比較結果
に基づいて擬似トルクを漸増又は漸減して得られた値を
新たな負荷トルクとして設定することにより回動数を目
標値に漸近させるようにして、筋力訓練をするものであ
る。

【０００９】この発明に係る第３のペダル式回動運動装
置は、クランク軸の回動数に対して目標値を設定し、こ
の目標値を上回った場合は、擬似トルクを漸増させて目
標値の下でクランク軸を回動するようにしておいて、ク
ランク軸が回動するごとに擬似トルクを漸増させていっ
て、クランク軸の回動数が目標値よりも減少したときの
擬似トルクを最大の擬似トルクとして表示手段に表示す
るようにしたものである。

【００１０】この発明に係る第４のペダル式回動運動装
置は、運動者の生体情報に対して目標値を設定し、この
目標値と検知された生体情報とを比較し、この比較結果
に基づいて擬似トルクを漸増又は漸減させた値を新たな
負荷トルクとして設定することにより運動者の生体情報
を目標値に漸近させるようにして、筋力訓練をするもの
である。

【００１１】この発明に係る第５のペダル式回動運動装
置は、第１のペダル式回動運動装置において、擬似トル
ク制御手段を、トルク設定手段によって設定された目標
値に対する擬似トルクの最大値の比を演算し、この演算
結果から得られた係数を擬似トルクに乗算することによ
って漸増又は漸減させるようにしたものである。

【００１２】この発明に係る第６のペダル式回動運動装
置は、第１から第４のいずれかのペダル式回動運動装置
において、擬似トルク発生手段を、クランク軸に楕円形
のカムを固着し、このカムに係合して進退移動して移動
量相当分の電圧を出力するポテンショメータに基づいて
擬似トルクを発生させるようにしたものである。

【００１３】この発明に係る第７のペダル式回動運動装
置は、第１から第４のいずれかのペダル式回動運動装置
において、擬似トルク発生手段を、クランク軸トルクに
擬似させたトルク値を、クランク軸の回動角度と共に配
列して記録したメモリと、クランク軸の回動角度を検出
して対応するトルク値をメモリから読み取り、この読み
取られたトルク値から擬似トルクを発生させるようにし
たものである。

【００１４】この発明に係る第８のペダル式回動運動装
置は、第１から第４のいずれかのペダル式回動運動装置
において、ペダルを回動する際に人が跨座するサドル
と、このサドルの前方に人が把持するハンドルとを本体
フレームに立設したものである。

【００１５】この発明に係る第９のペダル式回動運動装
置は、第１から第４のいずれかのペダル式回動運動装置
において、本体フレームのペダル装着部の後方に低床部
を設け、この低床部に人が横行可能な空間を隔てて椅子
を載置し、この椅子に座ってペダルを回動するようにし
たものである。

【００１６】この発明に係る第１０のペダル式回動運動
装置は、第９のペダル式回動運動装置において、椅子の
両側にペダルを回動する際に人が把持する把持体を取り
付けたものである。

【００１７】この発明に係る第１１のペダル式回動運動
装置は、第９のペダル式回動運動装置において、椅子の
前方の本体フレームにペダルを回動させる際に人が把持
するハンドルを立設したものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．この実施の形態１
は、ペダルの踏下げ力を略一定としたときにクランク軸
の回動角度に応じて正弦波上に変化するクランク軸トル
クを擬似した擬似トルクを発生させ、この擬似トルクの
変化に合わせて負荷トルクを変化するようにしておい
て、この擬似トルクを漸増又は漸減させて別途設定され
た目標値の下で筋力訓練をするものである。

【００１９】図１から図８は、この発明の実施の形態１
を示す。図において、１はペダル式回動運動装置を示
し、２は本体フレーム、３は本体フレーム２に立設され
たハンドル、４はハンドル３の後方の本体フレーム２に
立設されて人が跨座するサドルである。詳細を図２に示
し、５は本体フレーム２内に収納された第１ギヤ、６は
第１ギヤ５の一側に設けられたギヤクランク６ａの端部
に取り付けられて回動するペダル、７は第１ギヤ５の他
側でギヤクランク６ａと１８０゜ずれた位置に設けられ
たギヤクランク７ａの端部に取り付けられて回動するペ
ダル、８は本体フレーム１に回動自在に軸支されたクラ
ンク軸で、第１ギヤ５が固着されてギヤクランク６ａ及
び７ａを介してそれぞれペダル６及び７によって駆動さ
れる。１１は第１ギヤ５に巻き掛けられたタイミングベ
ルトである。

【００２０】詳細を図３に示し、９は回動体であって、
ここではタイミングベルト１１が巻き掛けられて第１ギ
ヤ５によって駆動される第２ギヤからなる。１０は第２
ギヤ９が固着され本体フレーム２に回動自在に軸支され
た軸、１２は軸１０を介して回動体９に係合して任意設
定された値の負荷トルクを生じさせるトルク発生手段
で、ここでは電磁式トルク発生器が使用される。即ち、
固定部１２ａは本体フレーム２に固着され、この固定部
１２ａに内包された回動部１２ｂは軸１０に固着され
て、内部に磁粉が封入されている。更に、固定部１２ａ
にはコイル１２ｃが装着されていて、このコイル１２ｃ
を付勢することにより電流に比例した負荷トルクが軸１
０に発生し、ペダル６及び７によるクランク軸トルクに
対する負荷トルクとなる。

【００２１】詳細を図４に示し、１３はクランク軸８の
回動角度に応じて変化してクランク軸トルクを擬似した
擬似トルクを発生させるために正弦波状の電圧Ｖ０を発
生する擬似トルク発生手段で、ここではクランク軸８に
固着された楕円形のカム１４と、このカム１４の外周面
を転動する転子１４ａと、この転子１４ａによって駆動
されるポテンショメータ１５とからなる。更に、このポ
テンショメータ１５は、絶縁体からなる円筒形の本体１
５ｈと、この本体１５ｈの内面に長手方向に延設された
抵抗素子１５ｎと、この抵抗素子１５ｎに電圧Ｖｍを印
加する接地端子１５ｔ０及び電極端子１５ｔｍと、本体
１５ｈの内面に抵抗線１５ｎと対向させて延設された銅
線１５ｃと、転子４ａに係合して本体１５ｈ内を進退移
動するロッド１５ｒと、本体１５ｈ内に固着されたスト
ッパ１５ｓと、このストッパ１５ｓに抑止されてロッド
１５ｒを本体１５ｈの外側へ押圧するばね１５ｂと、ロ
ッド１５ｒの端部に固着されてばね１５ｂの押圧を受
け、抵抗線１５ｎ及び銅線１５ｃにそれぞれ摺動して進
退移動して移動量に応じて電圧Ｖｍを分圧した電圧Ｖｇ
を銅線１５ｃを介して摺動端子１５ｔに出力する導電性
のピストン１５ｐとからなる。

【００２２】上記擬似トルク発生手段１３の動作を図５
及び図６に基づいて説明する。ペダル６が上死点、即
ち、回動角度θ＝０のとき、ピストン１５ｐはＳ０の位
置にあり、そのときの摺動端子１５ｔの電圧をＶ０とす
る。この位置Ｓ０からピストン１５ｐがストッパ１５ｓ
側へ移動すると図５に示すとおり、摺動端子１５ｔには
移動量に比例した電圧Ｖｇが出力される。従って、図６
に示すとおり、ペダル６が上死点のときは回動角度θ＝
０で摺動端子１５ｔの電圧Ｖｇは「０」であり、ペダル
６の回動に伴って上昇してθ＝９０゜回動したときに最
大となる。更にペダル６が回動すると減少に転じてθ＝
１８０゜のときに摺動端子１５ｔの電圧Ｖｇは再び
「０」となる。以後、ペダル６の回動に伴って同様の電
圧波形が摺動端子１５ｔに出力される。即ち、摺動端子
１５ｔの電圧Ｖｇの波形は、ペダル６及び７を一定の力
で踏み下げたときにクランク軸８に発生するクランク軸
トルクの波形を擬似したもので、この波形に基づいて擬
似トルクを発生させるようにしたものである。

【００２３】２１はハンドル３に装着された設定手段
で、ここでは擬似トルクに対して目標値を設定する。こ
こでは擬似トルクの最大値Ｘに対して目標値Ｙが設定さ
れる。２５は負荷トルク発生手段１２を制御する制御手
段で、詳細を図７に示す。回動角度はペダル６及び７の
内のいずれであってもよいが、以下の説明では、ペダル
６に注目したクランク軸８の回動角をいう。従って、ペ
ダル６の回動角と一致する。３１は正弦波状の擬似トル
クの最大値Ｘを検出するピークホールド回路からなる最
大トルク検出回路、３２は目標値Ｙに対する擬似トルク
Ｘｎの最大値Ｘの比Ａ、即ちＡ＝Ｘ／Ｙを演算する倍率
演算回路、３３は演算結果から擬似トルクＸｎに乗ずる
係数αを演算する係数演算回路である。

【００２４】３４は次にペダル６が１回動して上死点に
達する迄係数αを記憶するメモリ、３５は擬似トルク発
生手段１３の出力Ｖｇからペダル６の上死点を検出する
死点検出回路で、図６に示す電圧Ｖｇが２度「０」にな
る毎に１度作動する。３６はペダル６が上死点に達した
現時点からみて、メモリ３４に記憶されている係数α
と、その係数αが演算された回動直前の回動までの各回
動における全係数αを全て乗じて、その結果を記憶する
メモリである。即ち、第１回動は、初期設定された係数
α（＝１）と同様に初期設定されたα０の乗算値である
α０が使用され、第２回動は、第１回動で演算された係
数αと係数α０の乗算値であるα１が使用され、第３回
動は、第２回動で演算された係数αと係数α１の乗算値
であるα２が使用され、同様に第ｎ回動は、第（ｎ−
１）回動で演算された係数αと係数α（ｎ−２）の乗算
値であるα（ｎ−１）が使用される。

【００２５】３７は擬似トルク発生手段１３からの出力
Ｖｇと係数α（ｎ−１）を乗じてｎ回動における擬似ト
ルクＸｎを出力する乗算回路、３８は乗算回路３７の出
力電圧を電流に変換する変換回路、３９は負荷トルク発
生手段１２のコイル１２ｃを励磁して擬似トルクＸｎに
見合った負荷トルクＸｐｎを発生させるパワアンプであ
る。なお、Ｇｃは擬似トルクを増減させる擬似トルク制
御手段で、最大トルク検出手段３１と、倍率演算回路３
２と、係数演算回路３３と、メモリ３４と、死点検出回
路３５と、メモリ３６と、乗算回路３７からなる。ま
た、Ｌｃは擬似トルクに相当する負荷トルクを発生させ
るように制御する負荷トルク制御手段で、変換回路３８
とパワーアンプ３９とからなる。擬似トルク制御手段Ｇ
ｃ及び負荷トルク制御手段Ｌｃはいずれも制御手段２５
を構成する。

【００２６】次に、図７及び図８に従って動作について
述べる。回動角度が０゜から３６０゜のとき設定手段２１は、擬似トルクＸｎの目標値Ｙが設定され
ているとする。メモリ３４には係数演算回路３３の演算
結果が入力されていないのでα＝１が初期設定され、メ
モリ３６にはα０が初期設定されているとする。ペダル
６及び７を踏み込んで擬似トルク発生手段１３から図８
に符号Ｖｇで示す一定のピーク値Ｖｇｍの正弦波状の電
圧が出力される。乗算回路３７からは、擬似トルクＸ１
＝α０・Ｖｇが出力される。この擬似トルクＸ１に相当
する負荷トルクＸｐ１が負荷トルク発生手段１２から出
力される。

【００２７】また、擬似トルクＸ１は最大トルク検出回
路３１にも入力され、そのピーク値Ｘが倍率演算回路３
２で目標値Ｙと比較され、比Ａ＝Ｘ／Ｙが演算される。
係数演算回路３３では比Ａに基づいて演算されて第１回
動の係数αがメモリ３４に記録される。ペダル６が１回
動する間に出力Ｖｇの「０」値が２度発生し、死点検出
回路３５は２度目の「０」値によって作動してメモリ３
６において係数αと初期設定値α０が乗算されて係数α
１として記録されて、次の回動に備える。なお、乗算回
路３７からの擬似トルクＸ１のピーク値Ｘは目標値Ｙに
対してΔ１だけ小さい。このため係数α＞１となり、従
って、α１＞α０となる。

【００２８】回動角度が３６０゜から７２０゜のとき乗算回路３７は、メモリ３６から係数α１を読み取って
擬似トルク発生手段１３からの電圧Ｖｇと乗算して擬似
トルクＸ２を出力する。この擬似トルクＸ２に相当する
負荷トルクＸｐ２が負荷トルク発生手段１２から出力さ
れる。

【００２９】また、擬似トルクＸ２は最大トルク検出回
路３１にも入力され、そのピーク値Ｘが倍率演算回路３
２で目標値Ｙと比較され、比Ａ＝Ｘ／Ｙが演算される。
係数演算回路３３では比Ａに基づいて演算されて第２回
動の係数αがメモリ３４に記録される。死点検出回路３
５が作動してメモリ３６において係数αと係数α１が乗
算されて係数α２として記録されて、次の回動に備え
る。なお、乗算回路３７からの擬似トルクＸ２のピーク
値Ｘは目標値Ｙに対してΔ２だけ小さい。このため係数
α＞１となり、従って、α２＞α１となる。

【００３０】回動角度が７２０゜から１０８０゜のとき同様に、乗算回路３７は、メモリ３６から係数α２を読
み取って擬似トルク発生手段１３からの電圧Ｖｇと乗算
して擬似トルクＸ３を出力する。この擬似トルクＸ３に
相当する負荷トルクＸｐ３が負荷トルク発生手段１２か
ら出力される。

【００３１】更に、目標値Ｙに対するピーク値Ｘの比Ａ
＝Ｘ／Ｙに基づいて第３回動の係数αが演算されてメモ
リ３４に記録される。死点検出回路３５が作動してメモ
リ３６において係数αと係数α２が乗算されて係数α３
として記録されて、次の回動に備える。なお、乗算回路
３７からの擬似トルクＸ３のピーク値Ｘは目標値Ｙに対
してΔ３だけ大きい。このため係数α＜１となり、従っ
て、α３＜α２となる。

【００３２】回動角度が１０８０゜から１２６０゜のと
き同様に、乗算回路３７は、メモリ３６から係数α３を読
み取って擬似トルク発生手段１３からの電圧Ｖｇと乗算
して擬似トルクＸ４を出力する。この擬似トルクＸ４に
相当する負荷トルクＸｐ４が負荷トルク発生手段１２か
ら出力される。なお、擬似トルクＸ４のピーク値Ｘは目
標値Ｙに等しい。このため、係数α＝１となり、α４＝
α３・α＝α３となる。即ち、以後、擬似トルク発生手
段１３からの出力Ｖｇに数α３を乗じた擬似トルクＸｎ
が出力され、相当する負荷トルクＸｐｎが負荷トルク発
生手段１２から出力される。

【００３３】上記実施の形態１によれば、擬似トルクＸ
ｎをクランク軸トルクの波形に合わせて変化させたの
で、略一定の踏下げ力で筋力訓練をすることができる。
また、擬似トルクＸｎを目標値Ｙに一致させるように制
御したので、クランク軸トルクを実測して、その実測値
を目標値Ｙに一致させる場合に比べて装置が簡単にな
る。更に、擬似トルクＸｎを目標値Ｙと比較し、その結
果によって擬似トルクＸｎを漸増又は漸減するようにし
たので、目標値Ｙに滑らかに漸近させ、この目標値と一
致した擬似トルクＸｎで筋力訓練をすることができる。

【００３４】なお、上記実施の形態１では、目標値Ｙは
擬似トルクＸｎの最大値Ｘと比較されるものとしたが、
最大値には限らない。所定の回動角度における擬似トル
クＸｎと比較されるものとして設定された目標値であれ
ば、上記回動角度における擬似トルクＸｎと比較され
る。また、擬似トルクＸｎの平均値を対象として設定さ
れた目標値であれば、上記擬似トルクＸｎの平均値と上
記目標値とが比較される。更に、上記実施の形態１で
は、擬似トルク発生手段１３の出力Ｖｇのピーク値は一
定としたが、模擬トルク発生手段１３の接地端子１５ｔ
０と電極端子１５ｔｍに印加される電圧Ｖｍを上記係数
α０、α１〜αｎで増減させて、直接擬似トルクを発生
させるようにしてもよい。更にまた、擬似トルク発生手
段１３の出力は正弦波状の波形としたが、これに限らず
クランク軸８の回動角度に応じて変化するクランク軸ト
ルクの実情に合った波形が採用される。

【００３５】実施の形態２．実施の形態２は、クランク
軸８の回動数Ｐを目標の回動数Ｑに一致させた状態でペ
ダル６及び７の踏下げ力一定の筋力訓練を可能とするも
のである。図９から図１２は、実施の形態２を示す。図
中、図１から図８と同符号は同一又は相当部分を示す。
２４はクランク軸８が所定の微小角度、例えば、１゜回
動する毎にパルス信号を発する回動計で、円周に沿って
鋸歯状に細隙が刻まれてクランク軸８に固着されて回動
する円板２４ａと、円板２４ａの細隙を光が通過するご
とにパルスを発生するパルス発生器２４ｂとからなる。
従って、死点検出回路３５の作動信号を始点としてパル
スを計数することによりペダル６及び７の回動角度を検
知することができる。

【００３６】４１は回動計２４が単位時間に発するパル
ス信号を計数することによりクランク軸８の回動数Ｐを
計測する回動数検出回路で、死点検出回路３５が作動す
るごとに、その時点の回動数Ｐを出力する。４２は設定
手段２１で設定された回動数の目標値Ｑに対する計測値
Ｐの比Ｂ、即ちＢ＝Ｐ／Ｑを演算する倍率演算回路、４
３は比Ｂから係数βを演算する係数演算回路である。４
４は係数βが演算されると、その係数βが演算された回
動直前の回動までの各回動における全係数βを全て乗
じ、その結果を記憶するメモリである。即ち、第１回動
は、初期設定された係数β＝１と同様に初期設定された
β０の乗算値であるβ０が使用され、第２回動は、第１
回動で演算された係数βと係数β０の乗算値であるβ１
が使用され、第３回動は、第２回動で演算された係数β
と係数β１の乗算値であるβ２が使用され、同様に第ｎ
回動は、第（ｎ−１）回動で演算された係数βと係数β
（ｎ−２）の乗算値であるβ（ｎ−１）が使用される。

【００３７】４５は擬似トルク発生手段１３からの出力
Ｖｇと係数β（ｎ−１）を乗じてｎ回動における擬似ト
ルクＸｎを出力する乗算回路で、変換回路３８、パワア
ンプ３９を介して負荷トルク発生手段１２のコイル１２
ｃを励磁して擬似トルクＸｎに見合った負荷トルクＸｐ
ｎを発生させる。

【００３８】次に、図１２に基づいて動作を説明する。
回動数Ｐはトルクの変動によって変動するものである
が、説明の都合上、ここではクランク軸８の回動数Ｐは
１回動中は一定とした。なお、図１２に示すとおり、ク
ランク軸８の回動数の目標値は設定手段２１によって値
Ｑに設定されているとする。

【００３９】１．回動角度が０゜から３６０゜のときペダル６及び７を踏み込んで擬似トルク発生手段１３か
ら図１２に符号Ｖｇで示す一定のピーク値Ｖｇｍの正弦
波状の電圧が出力される。第１回動では、係数βは
「１」に初期設定されているから、乗算回路４５から
は、擬似トルクＸ１＝β０・Ｖｇが出力される。この擬
似トルクＸ１に相当する負荷トルクＸｐ１が負荷トルク
発生手段１２から出力される。ペダル６が１回動する
と、死点検出回路３５が作動し、回動数検出手段４１は
その時点での回動数Ｐ１を検出する。倍率演算回路４２
は目標値Ｑに対する比Ｂ＝Ｐ１／Ｑを演算し、計数演算
回路４３は比Ｂに基づいて計数βを演算する。メモリ４
４はβ１＝β０・βを演算して第２回動によって書きか
えられるまで記録する。なお、回動数Ｐ１は目標値Ｑに
対してΔＰ１だけ小さい。このため係数β＜１となり、
従って、β１＜β０となる。

【００４０】回動角度が３６０゜から７２０゜のとき乗算回路４５は、メモリ４４から係数β１を読み取って
擬似トルク発生手段１３からの電圧Ｖｇと乗算して擬似
トルクＸ２を出力する。この擬似トルクＸ２に相当する
負荷トルクＸｐ２が負荷トルク発生手段１２から出力さ
れる。擬似トルクＸ２は擬似トルクＸ１よりもΔＸ１だ
け小さくなる。回動数Ｐを目標値Ｑに漸近させるためで
ある。ペダル６が２回動すると、死点検出回路３５が作
動し、回動数検出手段４１はその時点での回動数Ｐ２を
検出する。倍率演算回路４２は目標値Ｑに対する比Ｂ＝
Ｐ２／Ｑを演算し、計数演算回路４３は比Ｂに基づいて
計数βを演算する。メモリ４４はβ２＝β１・βを演算
して第３回動によって書きかえられるまで記録する。な
お、回動数Ｐ２は目標値Ｑに対してΔＰ２だけ小さい。
このため係数β＜１となり、従って、β２＜β１とな
る。

【００４１】回動角度が７２０゜から１０８０゜のとき同様に、乗算回路４５は、メモリ４４から係数β２を読
み取って擬似トルク発生手段１３からの電圧Ｖｇと乗算
して擬似トルクＸ３を出力する。この擬似トルクＸ３に
相当する負荷トルクＸｐ３が負荷トルク発生手段１２か
ら出力される。擬似トルクＸ３は擬似トルクＸ２よりも
ΔＸ２だけ小さくなる。これによって回動数Ｐ３と目標
値Ｑが一致する。ペダル６が３回動すると、死点検出回
路３５が作動し、回動数検出手段４１はその時点での回
動数Ｐ３を検出する。倍率演算回路４２は目標値Ｑに対
する比Ｂ＝Ｐ３／Ｑを演算し、計数演算回路４３は比Ｂ
に基づいて計数βを演算する。ここでは比Ｂ＝１である
からβ＝１となり、メモリ４４はβ３＝β２となって第
４回動によって書きかえられるまで記録する。

【００４２】回動角度が１０８０゜から１２６０゜のと
き同様に、乗算回路４５は、擬似トルクＸ３と同値の擬似
トルクＸ４を出力し、相当する負荷トルクＸｐ４が負荷
トルク発生手段１２から出力される。回動数Ｐ４と目標
値Ｑは一致するから、以後、ペダル６及び７は、目標値
の回動数Ｑで回動することになる。

【００４３】上記実施の形態２によれば、クランク軸８
の回動数Ｐと目標値Ｑと比較し、その結果によって擬似
トルクを増減させて目標値Ｑに一致させるようにしたの
で、目標値Ｑへ滑らかに移行できると共に、目標の回動
数Ｑでペダル６及び７の踏下げ力一定の筋力訓練が可能
となる。

【００４４】実施の形態３．実施の形態３は、クランク
軸８の回動数Ｐを目標値Ｑに収斂させながら擬似トルク
を漸増させていき、クランク軸８の回動数Ｐを目標値Ｑ
にした状態で運動者による最大の筋力を検出し、そのと
きの擬似トルクを表示するようにしたものである。図１
３及び図１４は、実施の形態３を示す。なお、全体構成
は図９による。図中、図１から図１２と同符号は同一又
は相当部分を示す。

【００４５】４６は倍率演算回路４２による回動数Ｐと
回動数の目標値Ｑの比Ｂから係数βを演算する係数演算
回路である。ここで、比Ｂ≦１．０５の範囲では計数β
＝１となり、比Ｂ＞１．０５の範囲ではβ＞１となる。
即ち、回動数Ｐが目標値Ｑを１．０５倍以上超えたとき
のみ擬似トルクを増大させて回動数Ｐを抑えるようにし
たものである。４７は係数βが演算されると、その係数
βが演算された回動直前の回動までの各回動における全
係数βを全て乗じ、その結果を記憶するメモリで、実施
の形態２におけるメモリ４４と同様であって、第ｎ回動
では、第（ｎ−１）回動で演算された係数βと係数β
（ｎ−２）の乗算値であるβ（ｎ−１）が使用される。
４８は初回の１回動はγ１＝１に設定され、以後ペダル
６が１回動して死点検出回路３５が作動するごとに所定
値だけ段階的に増加し、ｎ回動では係数γｎを演算する
係数演算回路である。

【００４６】４９は擬似トルク発生手段１３からの出力
Ｖｇとメモリ４７からの係数β（ｎ−１）と計数演算回
路４８からの計数γｎとを乗じてｎ回動における擬似ト
ルクＸｎを出力する乗算回路で、変換回路３８、パワア
ンプ３９を介して負荷トルク発生手段１２のコイル１２
ｃを励磁して擬似トルクＸｎに見合った負荷トルクＸｐ
ｎを発生させる。

【００４７】次に、図１４に基づいて動作を説明する。
回動数Ｐはトルクの変動によって変動するものである
が、説明の都合上、ここでは回動数Ｐは１回動中は一定
とした。なお、図１４に示すとおり、目標値Ｑは、慣性
力の影響を抑えた適当な値に設定されている。また、筋
力訓練に先立って回動数Ｐは、目標値ＱよりもΔＰ１だ
け大きいＰ１１になっているとする。

【００４８】１．回動角度が０゜から３６０゜のときペダル６及び７を踏み込んで擬似トルク発生手段１３か
ら図１４に符号Ｖｇで示す一定のピーク値Ｖｇｍの正弦
波状の電圧が出力される。第１回動は、係数βとγ１
は、共に「１」に初期設定されているから、乗算回路４
９からは、擬似トルクＸ１＝β０・Ｖｇが出力される。
この擬似トルクＸ１に相当する負荷トルクＸｐ１が負荷
トルク発生手段１２から出力される。また、擬似トルク
Ｘ１は１回動毎にトルク波形メモリ５０に記録されて表
示手段５１に表示される。ペダル６が１回動すると、死
点検出回路３５が作動し、回動数検出手段４１はその時
点での回動数Ｐ１１を検出する。倍率演算回路４２は目
標値Ｑに対する比Ｂ＝Ｐ１１／Ｑを演算し、計数演算回
路４６は比Ｂに基づいて計数βを演算する。メモリ４７
はβ１＝β０・βを演算して第２回動によって書きかえ
られるまで記録する。なお、回動数Ｐ１１は目標値Ｑに
対してΔＰ１だけ大きい。このため係数β＞１、β１＞
β０となる。従って、第２回動目の擬似トルクは計数γ
による増分に加重して計数βによっても増大する。

【００４９】回動角度が３６０゜から７２０゜のとき乗算回路４９は、メモリ４７から係数β１を、また、計
数演算回路４８からは計数γ２をそれぞれ読み取って擬
似トルク発生手段１３からの電圧Ｖｇと乗算して擬似ト
ルクＸ２（＝γ２・β１・Ｖ０）を出力する。この擬似
トルクＸ２はトルク波形メモリ５０に記録されて表示器
５１に表示されると共に、相当する負荷トルクＸｐ２が
負荷トルク発生手段１２から出力される。擬似トルクＸ
２は擬似トルクＸ１よりもΔＸ１だけ大きくなる。回動
数Ｐを目標値Ｑに漸近させるためである。ペダル６が２
回動すると、死点検出回路３５が作動し、回動数検出手
段４１はその時点での回動数Ｐ１２を検出する。倍率演
算回路４２は目標値Ｑに対する比Ｂ＝Ｐ１２／Ｑを演算
し、計数演算回路４６は比Ｂに基づいて計数βを演算す
る。メモリ４７はβ２＝β１・βを演算して第３回動に
よって書きかえられるまで記録する。また、計数演算回
路４８は死点検出回路３５の作動により、計数γ３を出
力する。なお、回動数Ｐ１２は目標値Ｑに対してΔＰ２
だけ大きいが、Ｂ＝Ｐ１２／Ｑ＜１．０５とする。この
場合係数β＝１となり、従って、計数βによる回動数Ｐ
の抑制はなく、β２＝β１となる。

【００５０】回動角度が７２０゜から１０８０゜のとき同様に、乗算回路４９は、メモリ４７から係数β２を、
また、計数演算回路４８からは係数γ３をそれぞれ読み
取って擬似トルク発生手段１３からの電圧Ｖｇと乗算し
て擬似トルクＸ３（＝γ３・β２・Ｖｇ）を出力する。
この擬似トルクＸ３はトルク波形メモリ５０に記録され
て表示器５１に表示されると共に、相当する負荷トルク
Ｘｐ３が負荷トルク発生手段１２から出力される。擬似
トルクＸ３は擬似トルクＸ２よりもΔＸ２だけ大きくな
る。これは係数γ３による増分である。これによって回
動数Ｐ１３は目標値Ｑに一致したとする。ペダル６が３
回動すると、死点検出回路３５が作動し、回動数検出手
段４１はその時点での回動数Ｐ１３を検出する。倍率演
算回路４２は目標値Ｑに対する比Ｂ＝Ｐ１３／Ｑを演算
し、計数演算回路４６は比Ｂに基づいて計数β３を演算
する。ここでは比Ｂ＝１であるからβ＝１となり、メモ
リ４４はβ３＝β２＝β１となって第４回動によって書
きかえられるまで記録する。

【００５１】回動角度が１０８０゜から１２６０゜のと
き同様に、乗算回路４９は、メモリ４７から係数β３を、
また、計数演算回路４８からは係数γ４をそれぞれ読み
取って擬似トルク発生手段１３からの電圧Ｖｇと乗算し
て擬似トルクＸ４（＝γ４・β３・Ｖｇ）を出力する。
この擬似トルクＸ４はトルク波形メモリ５０に記録され
て表示器５１に表示されると共に、相当する負荷トルク
Ｘｐ４が負荷トルク発生手段１２から出力される。擬似
トルクＸ４は擬似トルクＸ３よりもΔＸ３だけ大きくな
る。これは係数γ４による増分である。これによって回
動数Ｐ１４は目標値ＱをΔＰ４下回り、大幅に減少した
とする。この減少によってそれ迄の擬似トルクＸ３が回
動数Ｑにおける最大の擬似トルクとなり、そのトルク波
形が表示手段５１に表示される。

【００５２】上記実施の形態３によれば、係数演算回路
４６によって目標回動数Ｑを維持しつつ、係数演算回路
４８で擬似トルクを徐々に増大するようにしたので、任
意に設定した目標回動数Ｑにおける最大擬似トルク、即
ち、最大筋力を検知することができる。

【００５３】実施の形態４．実施の形態４は、脈拍数等
の生体情報を目標値に維持した状態でペダル６及び７の
踏下げ力一定の筋力訓練を可能とするものである。図１
５及び図１６は、実施の形態４を示す。なお、全体構成
は図１に準ずる。図中、図１から図１４と同符号は同一
又は相当部分を示す。６１は生体情報である脈拍を検出
する脈拍検出器、６２は生体情報検知手段である脈拍数
検出回路で、脈拍検出器６１の出力を計数して単位時間
当たりの脈拍数Ｔを検出し、死点検出回路３５の作動信
号によってリセットされる。２１は生体情報の目標値Ｒ
を設定する設定手段、６３は目標値Ｒに対する脈拍数Ｔ
の比Ｃ、即ちＣ＝Ｔ／Ｒを演算する倍率演算回路、６４
は演算結果の比Ｃから擬似トルク発生手段１３からの出
力Ｖｇに乗ずる係数δを演算する係数演算回路である。

【００５４】６５は係数δが演算されると、その係数δ
が演算された回動の直前の回動までの各回動における全
係数δを全て乗じ、その結果を記憶するメモリで、実施
の形態２におけるメモリ４４と同様であって、第ｎ回動
では、第（ｎ−１）回動で演算された係数δと係数δ
（ｎ−２）の乗算値であるδ（ｎ−１）が出力Ｖｇに乗
ずる係数として使用される。６６は擬似トルク発生手段
１３からの出力Ｖｇと係数δ（ｎ−１）を乗じてｎ回動
における擬似トルクＸｎを出力する乗算回路で、変換回
路３８、パワアンプ３９を介して負荷トルク発生手段１
２のコイル１２ｃを励磁して擬似トルクＸｎに見合った
負荷トルクＸｐｎを発生させる。

【００５５】図１６に基づいて動作を説明する。脈拍数
Ｔはペダル６、従ってクランク軸８の１回動で急変する
ことはないが、説明の都合上、ここでは図１６に示すと
おり変化するものとし、各１回動の終了時点の脈拍数Ｔ
を検出する。１．回動角度が０゜から３６０゜のときペダル６及び７を踏み込んで擬似トルク発生手段１３か
ら図１６に符号Ｖｇで示す一定のピーク値Ｖｇｍの正弦
波状電圧が出力される。第１回動では、係数βは「１」
に、係数δ０にそれぞれ初期設定されているから、乗算
回路６６からは、擬似トルクＸ１＝δ０・Ｖｇが出力さ
れる。この擬似トルクＸ１に相当する負荷トルクＸｐ１
が負荷トルク発生手段１２から出力される。脈拍数Ｔは
当初は目標値を下回っており、ペダル６が１回動すると
死点検出回路３５が作動し、脈拍数検出回路６２は脈拍
数Ｔ１を検出する。この脈拍数Ｔ１は目標値ＲよりもΔ
Ｔ１だけ小さいとする。このため、倍率演算回路６３
は、比Ｃ＜１を出力し、係数演算回路６４は係数δ＞１
を演算してメモリ６５でδ１＝δ０・δが演算されて記
録され、次の回動に備える。

【００５６】２．回動角度が３６０゜から７２０゜のと
き乗算回路６６は、メモリ６５から係数δ１を読み取って
擬似トルク発生手段１３からの電圧Ｖｇと乗算して擬似
トルクＸ２を出力する。この擬似トルクＸ２に相当する
負荷トルクＸｐ２が負荷トルク発生手段１２から出力さ
れる。擬似トルクＸ２は擬似トルクＸ１よりもΔＸ１だ
け大きい。脈拍数Ｔを目標値Ｒに漸近させるためであ
る。ペダル６が２回動すると、死点検出回路３５が作動
し、脈拍数検出回路６２は脈拍数Ｔ２を検出する。この
脈拍数Ｔ２は目標値ＲよりもΔＴ２だけ大きいとする。
このため、倍率演算回路６３は、比Ｃ＞１を出力し、係
数演算回路６４は係数δ＜１を演算してメモリ６５でδ
２＝δ１・δが演算されて記録され、次の回動に備え
る。

【００５７】３．回動角度がが７２０゜から１０８０゜
のとき同様に、乗算回路６６は、メモリ６５から係数δ２を読
み取って擬似トルク発生手段１３からの電圧Ｖｇと乗算
して擬似トルクＸ３を出力する。この擬似トルクＸ３に
相当する負荷トルクＸｐ３が負荷トルク発生手段１２か
ら出力される。擬似トルクＸ３は擬似トルクＸ２よりも
ΔＸ２だけ小さい。脈拍数Ｔを目標値Ｒに漸近させるた
めである。ペダル６が３回動すると、死点検出回路３５
が作動し、脈拍数検出回路６２は脈拍数Ｔ３を検出す
る。この脈拍数Ｔ３は目標値Ｒと一致する。このため、
倍率演算回路６３は、比Ｃ＝１を出力し、係数演算回路
６４は係数δ＝１を演算してメモリ６５でδ３＝δ２・
δ＝δ２が演算されて記録され、次の回動に備える。

【００５８】４．回動角度が１０８０゜から１２６０゜
のとき同様に、乗算回路６６は、擬似トルクＸ３と同値の擬似
トルクＸ４を出力し、相当する負荷トルクＸｐ４が負荷
トルク発生手段１２から出力される。脈拍数Ｔ３と目標
値Ｒは一致するから、以後、擬似トルクＸ４で回動する
ことになる。

【００５９】上記実施の形態４によれば、脈拍数Ｔを計
測し、この計測値Ｔに基づいて擬似トルクＸｎを増減さ
せるようにしたので、目標の脈拍数Ｒに滑らかに一致さ
せてペダル６及び７の踏下げ力一定の筋力訓練が可能と
なる。なお、上記実施の形態４では、生体情報として脈
拍数を例示したが、生体情報はこれに限られるものでは
なく、呼吸数であってもよく、呼気中の炭酸ガス量であ
ってもよい。

【００６０】実施の形態５．上記各実施の形態では、擬
似トルク発生手段１３は、楕円状のカム１４とポテンシ
ョメータ１５からなるものとしたが、この実施の形態５
では、図１７に示したとおり、擬似トルク発生手段１３
から出力される正弦波状の電圧波形に相当する値を、ペ
ダル６の回動角度と共に配列して表にし、この表をメモ
リ７４に記録しておいて、回動計２４のパルスを計数す
ることによりペダル６の回動角度を検知して、所定の回
動角度ごとに対応する電圧波形値を上記メモリ７４から
読み取り、この読み取られた値から擬似トルクを出力手
段７６から出力するようにしたものである。

【００６１】図１８は実施の形態５の動作を示す流れ図
である。手順Ｓ１でペダル６が上死点に達し、死点検出
手段２３が突起片２２と対抗して作動すると、手順Ｓ２
で回動角度θが「０」にリセットされる。ペダル６が上
死点外のときは手順Ｓ１から手順Ｓ３に移る。手順Ｓ３
でパルス発生器２４ｂからのパルス信号が入力されると
回動角度θが１゜加算される。パルス信号が入力されな
ければ処理を終わり、次の割込みを待つ。手順Ｓ５で回
動角度θが範囲外となった場合は、手順Ｓ６で回動角度
θは「０」にリセットされる。手順Ｓ７で回動角度θに
対応する電圧波形値Ｖｇをメモリ７４から読取り、手順
Ｓ８で電圧波形値Ｖｇを制御手段２５へ出力する。

【００６２】上記実施の形態５によれば、メモリ７４の
内容は容易に書きかえることができる。この変更によっ
て実情に更に適合した擬似トルクを発生させることがで
きる。なお、実施の形態５では、擬似トルク発生手段１
３から出力される正弦波状の電圧波形に相当する値Ｖｇ
が出力されるものとしたが、例えば図７において、乗算
回路３７から出力される擬似トルクＸｎ相当値を出力す
るものとしてもよい。

【００６３】実施の形態６．実施の形態６は、図１９に
示すように、サドル４に跨座する替わりに椅子８３に腰
掛けてペダル６及び７を踏むようにしたものである。即
ち、本体フレーム２のペダル装着部８１の後方に低床部
８２が設けられ、ペダル６及び７を回動する際に腰掛け
る椅子８３が、低床部８２上にペダル装着部８１との間
に人ＭＭが横行可能な空間８４を隔てて載置され、か
つ、ハンドル８５が本体フレーム２に前後方向に進退自
在に取り付けられたものである。このものにあっても、
実施の形態１から４と同様に機能すると共に、跨座を必
要としないこと、更にハンドル８５が進退することのた
めに、乗降が容易であり、かつ、楽な姿勢でペダル操作
ができる。更に、サドル４に比べて安定感があり、高齢
者や病人等であっても利用し易い。

【００６４】実施の形態７．実施の形態７は、図２０に
示すように、実施の形態６のハンドル８５に替えて椅子
８３の両側に把持体８６を固着したもので、人ＭＭはこ
の把持体８６を把持してペダル６及び７を回動させるよ
うにしたものである。このものにあっても利用し易いこ
とに加えて、把持体８６を肘掛と兼用できるので見栄え
がよい。

【００６５】

【発明の効果】この発明は以上述べたとおり構成されて
いるので、以下の効果を奏する。この発明に係る第１の
ペダル式回動運動装置は、ペダルを踏み下げることによ
りクランク軸の回動角度に応じて変化するクランク軸ト
ルクを擬似した擬似トルクを発生させ、この擬似トルク
の変化に合わせて負荷トルクを変化するようにしておい
て、擬似トルクを別途設定された目標値と比較し、この
比較結果に基づいて擬似トルクを漸増又は漸減して得ら
れた値を新たな負荷トルクとして設定することにより、
擬似トルクを目標値に漸近させるようにして、筋力訓練
をするものである。このため、擬似トルクを目標値に一
致させるようにしたので、クランク軸トルクを実測し
て、その実測値を目標値に一致させる場合に比べて装置
が簡単になる、という効果を奏する。また、擬似トルク
をクランク軸トルクの波形に合わせて変化させたので、
実情にあった踏下げ力で筋力訓練をすることができる、
という効果も奏する。更に、擬似トルクを目標値と比較
し、その結果によって擬似トルクを漸増又は漸減するよ
うにしたので、目標値に滑らかに漸近させることができ
る、という効果も奏する。

【００６６】この発明に係る第２のペダル式回動運動装
置は、クランク軸の回動数に対して目標値を設定し、こ
の目標値と計測された回動数とを比較し、この比較結果
に基づいて擬似トルクを漸増又は漸減して得られた値を
新たな負荷トルクとして設定することにより回動数を目
標値に漸近させるようにして、筋力訓練をするものであ
る。このため、クランク軸の回動数と目標回動数を比較
し、その結果によって擬似トルクを増減させて目標値に
一致させるようにしたので、目標値へ滑らかに移行でき
ると共に、目標回動数の下でペダルの踏下げによる筋力
訓練が可能となる、という効果も奏する。

【００６７】この発明に係る第３のペダル式回動運動装
置は、クランク軸の回動数に対して目標値を設定し、こ
の目標値を上回った場合は、擬似トルクを漸増させて目
標値の下でクランク軸を回動するようにしておいて、ク
ランク軸が回動するごとに擬似トルクを漸増させてい
き、クランク軸の回動数が目標値よりも減少したときの
擬似トルクを最大の擬似トルクとして表示手段に表示す
るようにしたものである。このため、目標回動数を維持
しつつ、擬似トルクを徐々に増大するようにしたので、
任意に設定した目標回動数の下で最大筋力を検知するこ
とができる、という効果も奏する。

【００６８】この発明に係る第４のペダル式回動運動装
置は、運動者の生体情報に対して目標値を設定し、この
目標値と検知された生体情報とを比較し、この比較結果
に基づいて擬似トルクを漸増又は漸減させた値を新たな
負荷トルクとして設定することにより運動者の生体情報
を目標値に漸近させるようにして、筋力訓練をするもの
である。このため、脈拍数を計測し、この計測値に基づ
いて擬似トルクを増減させるようにしたので、目標の脈
拍数に滑らかに一致させた筋力訓練が可能となる、とい
う効果も奏する。

【００６９】この発明に係る第５のペダル式回動運動装
置は、第１のペダル式回動運動装置において、擬似トル
ク制御手段を、トルク設定手段によって設定された目標
値に対する擬似トルクの最大値の比を演算し、この演算
結果から得られた係数を擬似トルクに乗算することによ
って漸増又は漸減させるようにしたものである。このた
め、最大値は検出が容易であり、かつ、比較がこの最大
値に限られるので、制御回路が簡単になる、という効果
を奏する。

【００７０】この発明に係る第６のペダル式回動運動装
置は、第１から第４のいずれかのペダル式回動運動装置
において、擬似トルク発生手段を、クランク軸に楕円形
のカムを固着し、このカムに係合して進退移動して移動
量相当分の電圧を出力するポテンショメータに基づいて
擬似トルクを発生させるようにしたものである。このた
め、擬似トルク発生手段は、クランク軸８の回動角度に
応じて変化するクランク軸トルクを擬似した信号を出力
し、実情に合ったペダルの踏下げによる筋力訓練が可能
となる、という効果を奏する。

【００７１】この発明に係る第７のペダル式回動運動装
置は、第１から第４のいずれかのペダル式回動運動装置
において、擬似トルク発生手段を、クランク軸トルクに
擬似させたトルク値を、クランク軸の回動角度と共に配
列して記録したメモリと、クランク軸の回動角度を検出
して対応するトルク値をメモリから読み取り、この読み
取られたトルク値から擬似トルクを発生させるようにし
たものである。このため、メモリの内容を変更すること
によって実情に更に適合した擬似トルクを容易に発生さ
せることができる、という効果を奏する。

【００７２】この発明に係る第８のペダル式回動運動装
置は、第１から第４のいずれかのペダル式回動運動装置
において、ペダルを回動する際に人が跨座するサドル
と、このサドルの前方に人が把持するハンドルとを本体
フレームに立設したものである。このため、ペダルを踏
下する際に体重を乗せて大きな力を掛けることができ
る、という効果を奏する。

【００７３】この発明に係る第９のペダル式回動運動装
置は、第１から第５のいずれかのペダル式回動運動装置
において、本体フレームのペダル装着部の後方に低床部
を設け、この低床部に人が横行可能な空間を隔てて椅子
を載置し、この椅子に座ってペダルを回動するようにし
たものである。このため、跨座を必要とせず乗降が容易
であって、高齢者や病人等にも利用し易い、という効果
を奏する。

【００７４】この発明に係る第１０のペダル式回動運動
装置は、第９のペダル式回動運動装置において、椅子の
両側にペダルを回動する際に人が把持する把持体を取り
付けたものである。このものにあっても利用し易いこと
に加えて、把持体を肘掛と兼用できるので見栄えがよ
い、という効果を併せ奏する。

【００７５】この発明に係る第１１のペダル式回動運動
装置は、第９のペダル式回動運動装置において、椅子の
前方の本体フレームにペダルを回動させる際に人が把持
するハンドルを立設したものである。このものにあって
も利用し易いことに加えて、腕力の訓練もできる、とい
う効果を併せ奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１におけるペダル式回
動運動装置の全体構成図。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面を図示矢印方向から
見た断面図。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面を図示矢印方向
から見た断面図。

【図４】この発明の要部詳細を一部断面で示す側面
図。

【図５】この発明の要部の動作説明図。

【図６】この発明の要部の動作説明図。

【図７】この発明の実施の形態１における制御回路の
ブロック図。

【図８】この発明の実施の形態１における動作説明
図。

【図９】この発明の実施の形態２におけるペダル式回
動運動装置の全体構成図。

【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面を図示矢印方向から見
た断面図。

【図１１】この発明の実施の形態２における制御回路
のブロック図。

【図１２】この発明の実施の形態２における動作説明
図。

【図１３】この発明の実施の形態３における制御回路
のブロック図。

【図１４】この発明の実施の形態３における動作説明
図。

【図１５】この発明の実施の形態４における制御回路
のブロック図。

【図１６】この発明の実施の形態４における動作説明
図。

【図１７】この発明の実施の形態５におけるブロック
図。

【図１８】この発明の実施の形態５における動作の流
れ図。

【図１９】この発明の実施の形態６におけるペダル式
回動運動装置の側面図。

【図２０】この発明の実施の形態７におけるペダル式
回動運動装置の側面図。

【図２１】従来のペダル式回動運動装置の全体構成
図。

【符号の説明】

１ペダル式回動運動装置、２本体フレーム、３
ハンドル、４サドル、５第１ギヤ、６ペ
ダル、６ａギヤクランク７ペダル、７ａギヤ
クランク、８クランク軸、９第２ギヤ（回動
体）、１０軸、１１タイミングベルト、１２
負荷トルク発生手段、１２ａ固定部、１２ｂ回
動体、１２ｃコイル、１３擬似トルク発生手
段、１４カム、１４ａ転子、１５ポテンショ
メータ、２１設定手段、２２突起片、２３死
点検出手段、２４回転計、２４ａ円板、２４ｂ
パルス発生器、２５制御手段、８１ペダル装
着部、８２低床部、８３椅子、８４空間、
８５ハンドル、８６把持体、Ｇｃ擬似トルク
制御手段、Ｌｃ負荷トルク制御手段、ＭＭ人。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本体フレームに回動自在に軸支された回
動体に、任意設定された値の負荷トルクを生じさせる負
荷トルク発生手段を係合させると共に、上記本体フレー
ムに取り付けられたクランク軸に係止されたペダルを踏
み下げることにより上記クランク軸の回動角度に応じて
変化するクランク軸トルクを上記クランク軸に発生さ
せ、このクランク軸トルクによって上記負荷トルクに抗
して上記回動体を回動させることにより人の筋力訓練の
用に供されるペダル式回動運動装置において、上記クラ
ンク軸の回動角度に応じて変化して上記クランク軸トル
クを擬似した擬似トルクを発生する擬似トルク発生手段
と、上記擬似トルクに対して目標値を設定するトルク設
定手段と、このトルク設定手段によって設定された上記
目標値と上記擬似トルク発生手段から発生された上記擬
似トルクとを比較し、この比較結果に基づいて上記擬似
トルクを漸増又は漸減させる擬似トルク制御手段と、こ
の擬似トルク制御手段によって制御された上記擬似トル
クを新たな上記負荷トルクとして発生するように上記負
荷トルク発生手段を制御することにより上記擬似トルク
を上記目標値に漸近させる負荷トルク制御手段とを備え
たペダル式回動運動装置。
【請求項２】本体フレームに回動自在に軸支された回
動体に、任意設定された値の負荷トルクを生じさせる負
荷トルク発生手段を係合させると共に、上記本体フレー
ムに取り付けられたクランク軸に係止されたペダルを踏
み下げることにより上記クランク軸の回動に応じて変化
するクランク軸トルクを上記クランク軸に発生させ、こ
のクランク軸トルクによって上記負荷トルクに抗して上
記回動体を回動させることにより人の筋力訓練の用に供
されるペダル式回動運動装置において、上記クランク軸
の回動角度に応じて変化して上記クランク軸トルクを擬
似した擬似トルクを発生する擬似トルク発生手段と、上
記クランク軸の回動数に対して目標値を設定する回動数
設定手段と、上記クランク軸の上記回動数を計測する回
動数計測手段と、上記回動数の上記目標値と上記計測値
とを比較し、この比較結果に基づいて上記擬似トルクを
漸増又は漸減させる擬似トルク制御手段と、この擬似ト
ルク制御手段によって制御された上記擬似トルクを新た
な上記負荷トルクとして発生するように上記負荷トルク
発生手段を制御することにより上記回動数を上記目標値
に漸近させる負荷トルク制御手段とを備えたペダル式回
動運動装置。
【請求項３】本体フレームに回動自在に軸支された回
動体に、任意設定された値の負荷トルクを生じさせる負
荷トルク発生手段を係合させると共に、上記本体フレー
ムに取り付けられたクランク軸に係止されたペダルを踏
み下げることにより上記クランク軸の回動角度に応じて
変化するクランク軸トルクを上記クランク軸に発生さ
せ、このクランク軸トルクによって上記負荷トルクに抗
して上記回動体を回動させることにより人の筋力訓練の
用に供されるペダル式回動運動装置において、上記クラ
ンク軸の回動角度に応じて変化して上記クランク軸トル
クを擬似した擬似トルクを発生する擬似トルク発生手段
と、上記クランク軸の回動数を所定値に設定する回動数
設定手段と、上記クランク軸の上記回動数を計測する回
動数計測手段と、上記クランク軸が回動するごとに上記
擬似トルクを漸増させる擬似トルク漸増手段と、上記擬
似トルクを表示する表示手段と、上記擬似トルクを上記
擬似トルク漸増手段に従って漸増させると共に、上記ク
ランク軸の上記回動数が上記所定値を上回った場合は、
上記擬似トルク漸増手段による漸増分に、上記回動数の
増加による漸増分を加重して上記擬似トルクを漸増させ
る擬似トルク制御手段と、この擬似トルク制御手段によ
って制御された上記擬似トルクを新たな上記負荷トルク
として発生するように上記負荷トルク発生手段を制御す
ることにより上記所定値の回動数で上記擬似トルクを漸
増させ、上記クランク軸の回動数が上記所定値よりも減
少したときの上記擬似トルクを最大の上記擬似トルクと
して上記表示手段に表示する負荷トルク制御手段とを備
えたペダル式回動運動装置。
【請求項４】本体フレームに回動自在に軸支された回
動体に、任意設定された値の負荷トルクを生じさせる負
荷トルク発生手段を係合させると共に、上記本体フレー
ムに取り付けられたクランク軸に係止されたペダルを踏
み下げることにより上記クランク軸の回動角度によって
変化するクランク軸トルクを上記クランク軸に発生さ
せ、このクランク軸トルクによって上記負荷トルクに抗
して上記回動体を回動させることにより人の筋力訓練の
用に供されるペダル式回動運動装置において、上記クラ
ンク軸の回動角度に応じて変化して上記クランク軸トル
クを擬似した擬似トルクを発生する擬似トルク発生手段
と、上記人の生体情報を検知する生体情報検知手段と、
上記生体情報に対して目標値を設定する生体情報設定手
段と、上記生体情報の上記目標値と上記検知値とを比較
し、この比較結果に基づいて上記擬似トルクを漸増又は
漸減させる擬似トルク制御手段と、この擬似トルク制御
手段によって制御された上記擬似トルクを新たな上記負
荷トルクとして発生するように上記負荷トルク発生手段
を制御することにより上記生体情報を上記目標値に漸近
させる負荷トルク制御手段とを備えたペダル式回動運動
装置。
【請求項５】擬似トルク制御手段を、トルク設定手段
によって設定された目標値に対する擬似トルクの最大値
の比を演算し、この演算結果から得られた係数を上記擬
似トルクに乗算することによって漸増又は漸減させるも
のとした請求項１に記載のペダル式回動運動装置。
【請求項６】擬似トルク発生手段を、クランク軸に固
着された楕円形のカムと、このカムの外周面を転動する
転子と、この転子によって駆動されて電圧が印加された
抵抗素子に摺動して進退移動して上記電圧を分圧するポ
テンショメータに基づいて擬似トルクを発生させるもの
とした請求項１から請求項４のいずれかに記載のペダル
式回動運動装置。
【請求項７】擬似トルク発生手段を、クランク軸トル
クに擬似させたトルク値を、クランク軸の回動角度と共
に配列して記録されたメモリと、上記クランク軸の上記
回動角度を検出して対応する上記トルク値を上記メモリ
から読み取り、この読み取られたトルク値から上記擬似
トルクを発生させるものとした請求項１から請求項４の
いずれかに記載のペダル式回動運動装置。
【請求項８】本体フレームに、ペダルを回動する際に
人が跨座するサドルと、このサドルの前方に上記人が把
持するハンドルとがそれぞれ立設された請求項１から４
のいずれかに記載のペダル式回動運動装置。
【請求項９】本体フレームのペダル装着部の後方に低
床部が設けられ、上記ペダルを回動する際に座する椅子
が、上記低床部上に上記ペダル装着部との間に人が横行
可能な空間を隔てて載置された請求項１から４のいずれ
かに記載のペダル式回動運動装置。
【請求項１０】椅子の両側にペダルを回動させる際に
人が把持する把持体が固着された請求項９に記載のペダ
ル式回動運動装置。
【請求項１１】椅子の前方の本体フレームにペダルを
回動させる際に人が把持するハンドルが立設された請求
項９に記載のペダル式回動運動装置。