JP2006528526A - 三次元無酸素運動装置 - Google Patents

Abstract

三次元無酸素（アネロビック）運動装置であって、ベースフレームに取り付けられたシートと、シートの前に角度（￥ａ）を形成するためにベースフレームの左右両側にそれぞれ傾斜して取り付けられたハンドルリンクと、ハンドルリンクの前端部に取り付けられたベアリングボックスと、ハンドルシャフトに回転可能に取り付けられた第１及び第２ハンドルフレームと、第１ハンドルフレームに関して所定の角度を形成するような方式で第１ハンドルフレームとベアリングボックスとの間に固定されたハンドルサイドレバーと、ボールジョイントを介してハンドルサイドレバーに上端で連結され、距離（ｄ）を形成するためにボールジョイントを介してベースフレームの前下端部に固定された固定レバーの下端部で取り付けられた補助リンクとを包含するものである。

Description

本発明は、人体に必要な三次元運動軌道における安定性を実現する能力のある三次元無酸素（アネロビック ANAEROBIC）運動装置に関するものであって、より具体的には、さまざまな人体部位に接近する上で安全な三次元運動軌道のためにリダクション・リンク・コンセプトを適用するが、本発明の発明者が以前に出願した韓国特許申請番号第１０-２００１-００５９１７４号及び第１０-２００１-００７８７１２号で開示された４ロッド・リンク・コンセプトとは異なり、それによって耐久性を向上し、製造コストを低減し、また、三次元運動の利点であるさまざまな種類の運動軌道を実現する、三次元無酸素（アネロビックANAEROBIC））運動装置に関するものである。

しかも、本発明は、ボールジョイントの揺動角度範囲、及びハンドルの角運動範囲、及びリンクの水平軌道形態変更などの基本構成において、本発明の発明者が２００２年５月１７日及び２００２年５月２７日に出願した韓国特許申請の数多くの制限を克服するための新しい方法を提供することができる三次元無酸素（アネロビック）運動装置に関するものである。

米国特許第５７６９７５７号の第７図、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示されたリダクション・リンク・コンセプトを用いる運動では、運動する人の手首、前腕及び肩に負担がかかる上、ハンドル角度はリダクション・リンクの角運動に制約されるので、ハンドルの角運動がそのまま人体に適用されるときには人身障害の危険性がある。 その結果、リダクション・リンク・コンセプトを用いる運動では、三次元運動軌道の特徴である安全性及び多様性を得ることができない。

リダクション・リンク・コンセプトを用いる運動の欠点を次の通りさらに詳細に説明する。 ハンドルシャフトとハンドルの下端部とは、互いにＬ形状の直角をなして直結されるので、ハンドルの角度はハンドルリンクの角運動の影響を受けることになる。したがって、図９（ｂ）に示すように、角度（ｇ）及び（ｇ’）が運動の始点及び終点に形成され、それによって、本発明の発明者が以前に出願した特許申請の図８（ａ）及び図８（ｂ）、及び米国特許第５９９７４４７号、第５９８９１６５号及び第６０７１２１６号の図面に示されるように、ハンドルは人体の運動方向に対して直角とならない。

したがって、運動する人の手首、前腕及び肩に負担がかかると共に、従来の技術によって安全な三次元運動を提供することは困難である。 その理由は、４ロッドリンクの第３リンクの運動は、第１及び第２リンクの角運動の影響を大幅に受けないが、リダクション・リンク・コンセプトにおける角運動は、ハンドル角度にそのまま伝達されるからである。

より詳細には、リダクション・リンク・コンセプトの三次元運動には、現実的なアプローチにおいて制限があるが、図１３に示すように、ハンドルはベアリング上で空転するので、人体の所定の運動領域のための更生プログラムに適用することができる。

日本国特許（図１３に示した）の用語「日本国鳥取県の初期負荷装置」の起源は、運動範囲が図１４に示すように、３つのセクション：初期セクション（Ｉ）、中間セクション（ＩＩ）、及び最終セクション（ＩＩＩ）に分割されるとき、運動範囲は主要な初期セクション（Ｉ）のみに適用されるという点にある。

リダクション・リンク・コンセプトを用いる運動では、角運動の特徴を顧慮しないでハンドルの構造を考慮すると、空回旋を提供する日本国特許の初期負荷機（ジムマシン）は、米国特許第５７６９７５７号と比べてむしろより現実的であり、制限されたセクション内においても安全な運動を提供することができる。

図７に示すようにハンドルシャフトとハンドルの端部とが互いに直結したＬ形ハンドルは、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように人体からの凸運動軌道を実現し、したがって、人体に必要な凹運動軌道を実現することができない。ハンドルの端部がハンドルシャフトに直結されるときの凸軌道はハンドルの典型的な角運動の特徴のうちの１つである。図４に示すように、ハンドルの側面をハンドルシャフトに直結して人体の三次元運動軌道の大部分である凹軌道を得なければならない時、Ｌ形ハンドルは人体の三次元運動軌道を実現するにあたって制限を示す。米国特許第５９６７９５４号、第５５６２５７７号、第５９９７４４７号、及び第５５８２５６４号で開示されたように、最近になって、人体に必要な運動軌道、及び安全かつ安定したハンドル角度を実現するための運動装置を開発するために少なからぬ諸研究及び試みがなされている。

図１０に示すように、従来の技術には、ボールジョイントが補助リンクから水平方向に取り付けられるので、制限されたボールジョイントの揺動角度（４０−５０度）に起因して、人体に必要な６０〜１２０度の「より角度」を実現する上で制限がある。

すなわち、図２及び図６に示すように、ボールジョイントは、円運動が実行される垂直方向に制限された揺動角度（４０−５０度）を有するので、ボールジョイントを角運動方向に好適な軸方向に取り付けることによってのみ角運動を確保することができる。

その上、図７に示すように、角運動のためのハンドルサイドレバーはハンドルと一体的に取り付けることはできないが、ベアリングハウジングからのハンドルに対向して取り付けなければならない。

図１１に示すように、ハンドルサイドレバーをベアリングボックスからハンドルフレームの反対側に取り付ける場合、ハンドルの適切な角度を得るために、補助リンクの下端部分に位置するボールジョイント連結点をハンドルリンクのシャフトよりも低い位置に移動しなければならない。

この場合、人体の身長が１６０〜１９０ｃｍであり、腕の長さが４５〜８０ｃｍであることを考慮して、ハンドルリンクの長さを短くするか、または補助リンクを拡大しなければならないので、運動装置が拡大されるか、またはハンドルリンクが短くされるにつれて、ハンドルリンクは、数多くの角運動（V、V'）を基本運動軌道として行い、したがって、人体が拒絶症状を示す場合がある。

特に、図１２（ａ）に示すように補助リンクがハンドルリンク１２ａと比較してより大きい場合、セクション（ｘ）では、ハンドルの角運動距離（ｙ）は連続的に増加するが、図１２（ｂ）に示すように補助リンクを短くした場合には、角運動距離（ｙ）は連続的に減少し、したがって、図５に示すように平面から見て、補助リンクの長さは人体の三次元運動軌道及び凸凹運動軌道の形態に影響を及ぼし得る。

したがって、補助リンクの長さは、均一または釣り合ったハンドルの角運動量を設定し、安定した運動軌道を実現するために、ハンドルリンクの長さと同様またはより短くしなければならない。補助リンクがハンドルリンクより長い場合、ハンドルの角運動は急速に増加し、運動範囲（ａ）は人体寸法に応じて変動するので、適切な運動軌道を提供することが難しい。補助リンク及びハンドルリンクは、ハンドルリンクと補助リンクとの間の距離（ｄ）以外の要因の影響を受けてはならない。

図１７及び図２１に示すように、本発明の構成要素のうちの１つであるクロスジョイントを使用する場合、ハンドルサイドレバーは補助リンクに密接に接近しなければならない。そうしないと、補助リンクをより長くする必要があり、下部サイドレバーの位置を低くしなければならないので、クロスジョイントの下部レバーは、複雑な構造を持ち、セクション別の角運動の変位を適用する上で数多くの制限がある。

その上、従来の技術の三次元運動の運動軌道の実現は効果的でない。その理由は、本発明に後述するハンドルフレーム（Ａ）及びハンドルフレーム（Ｂ）などの三次元運動の最も大きな利点である種々の運動軌道のための装置がないからであり、また、ハンドルシャフトを適切な角度で軸方向に固定するための手段もないからである。

すなわち、米国特許第５７６９７５７号は、人体の三次元運動に関係なく、単なる機械的アプローチに過ぎない。

リダクション・リンクは、４ロッドリンク様のハンドルの安全な三次元運動軌道を実現するためにいくつかの基本要素を必要とする。

第１に、図３及び図４に示すように、角運動を実行中にハンドルが所定の運動軌道を形成すると、ハンドル角度は人体の力方向に垂直であるか、または人体の要求に応じなくてはならない。

第２に、人体の上部または下部の標的筋肉の改善された三次元運動のため、図２に示すように、両腕運動に対する基本運動軌道は水平ではなく台形である必要があるので、角度（ａ）または（ａ’）のハンドルリンクの他端は平面から見て台形運動を行わなくてはならない。

第３に、三次元運動用装置は、単なる円運動軌道ではなく、的確な運動のためのハンドルの凹凸軌道を標的筋肉に対して弾性的に適用しなければならない。その理由は、本発明は、単純な関節運動のために提供されているものではなく、人体の上部または下部の多関節運動のために提供されているからである。

したがって、ハンドルの端部は、ハンドルシャフトに直結してはならず、第１及び第２ハンドルフレームを所定の角度でハンドルシャフト及びハンドルに連結しなくてはならない。すなわち、本装置は、ハンドルがハンドルシャフトに直結されていない場合には、安全で互換性のある運動軌道を種々の用途に適用することができる。

本発明は、従来の二次元運動装置の単一運動軌道に起因する問題過負荷克服することができ、さまざまな運動軌道を実装するための複数ハンドルを取り付けることによって、効率的な筋肉の成長を達成することができる。

従来の技術の問題を解決するため、以下にリダクション・リンク・コンセプトの基本設定を説明する。

ハンドルを安全に設定するには、図２に示すように、ハンドルリンクを台形の形で取り付けなくてはならず、この時点では、角度（ａ）及び（ａ’）は図４に示すように、ハンドルシャフト及び第１及び第２ハンドルフレームを角度（θ）で互いに固定する上で最も大きな効果を持つ。

したがって、ハンドルを、図３に示すように運動始点（Ｓ）で運動方向に対して垂直に設定し、ねじり量は約６０-１２０度とする。角度（θ）及び（ａ）及び（ａ’）は、図４に示すように運動終点（ｆ）におけるオフセットであって、運動が運動方向に対して直角または人体に必要な角度で完了できるようにする。

したがって、４ロッドリンクの運動始点と運動終点との間に設けたハンドル角度と同様の安全角度を確保するための手段として、ハンドルシャフトと角度（θ）を形成する取付手段を設けなければならない。

その上、図５に示すように、凹凸運動軌道または種々の人体に必要な三次元運動軌道を誘導するために、ハンドルをハンドルシャフトには直結せず、平面から見て、その角運動の特徴、すなわち、角運動の逐次増減を考慮して取り付ける。

したがって、ハンドルのハンドルシャフト、すなわち、第１ハンドルフレームへの直結を防止する手段を設けなければならない。

最も大きな三次元運動の利点は、種々の方法でさまざまな運動軌道に沿って人体の筋肉に衝撃を適用できることである。このため、２つ以上のハンドルを取り付けるための手段、及び適切な形状のハンドル、すなわち、第２ハンドルフレームのための固定手段を設けなければならない。

図７、図１１及び図１２に示すように、補助リンクの連結部はハンドルリンクよりも低い位置にあるので、リンクの絶対長と幅を縮小するために、補助リンクをハンドルサイドレバーに直結しなければならない。

この時点で、図２及び図６に示すように、補助リンクのボールジョイントを、ボールジョイントの揺動角度の制限に起因する運動方向に従って取り付ける。

直接的にハンドルシャフトに固定されるサイドレバーが必要である。 本発明の発明者によって２００２年５月２７日付けで出願した特許申請に記載のように、サイドレバーがハンドルフレームの所定位置にある場合、ハンドルフレームが所定の角度でハンドルシャフトに取り付けられる時に、ボールジョイントの揺動角度間で干渉が生じる可能性がある。

特に、ハンドルサイドレバーがハンドルフレーム上に位置する場合、適切な角運動のための点を確保することが困難である。 したがって、サイドレバーが、ハンドルフレームからベアリングハウジングへの方向で直接的にハンドルシャフト固定されているとき、ハンドルの安全な三次元運動を誘導することができる。

第２ハンドルフレームは、ハンドルシャフトに角度（６）で固定されているままで、４ロッドリンクによって提供されるハンドルの安全性を達成することができる。ハンドルの側面はハンドルシャフトに直結されないので、図５に示すように、平面から見て人体に不可欠の凸凹運動軌道のためのハンドルの角運動の逐次増減を用いる手段として、第１ハンドルフレームが必要とされる。

特に、２つ以上のハンドルを取付るため、及び適切な運動軌道の形状を提供するための第２ハンドルフレームを角度（θ）で第１ハンドルフレームに連結する。

ハンドルリンクが、独立した台形の２軸運動のため、角度（ａ）及び（ａ’）で角運動を行うとき、第１及び第２ハンドルフレームはハンドルシャフトのみに固定しなければならない。 また、この時点では、図１に示すように、ハンドルシャフトをハンドルリンクの上端部に角度（β）及び（β’）で固定しなければならない。

このため、ベアリングボックスを角度（β）または（β’）でハンドルリンクの上端部に固定しなければならない。 特に、重負荷の重量トレーニング装置の耐久性を向上するには、ベアリングをハンドルリンクに直接配設すると、耐久性が低下するか、またはハンドルリンクの容量が増加するという理由から、ベアリングはハンドルシャフトから適切な距離に配設しなければならない。 したがって、ハンドルリンクの耐久性及び人体に必要な運動軌道を形成するためのハンドルシャフトの適切な角度設定を提供するためにベアリングボックスが必要となる。

よって、本発明は上記問題に鑑みてなされてたものであって、三次元無酸素（アネロビック）運動装置を提供することが本発明の目的であり、本発明は、４ロッドリンク（本発明の発明者が以前に出願した韓国特許申請番号 １０-２００１-００５９１７４及び１０-２００１-００７８７１２）を用いる三次元運動装置の別のアプローチであって、リダクション・リンク・コンセプトに対する４ロッドリンクによって実現される安全かつ効果的な運動軌道を適用することができる。

三次元運動軌道を実現するための４ロッドリンクは、４ロッドリンクの角運動がハンドルの回転によって影響を受けることがないので、ハンドルの角度を人体の運動方向において均一に保つことができるという点で有利である。 しかし、４ロッドリンクは、複雑な構造と形態、大型容量、及び高価な製造コストを有するということで、優れているといえない。

４ロッドリンクの代替として提案されたリダクション・リンク・コンセプトは、ハンドルリンクの角運動によってハンドル角度が影響を受けるため、運動する人の手首及び前腕に重い負担をかける可能性がある。

したがって、リダクション・リンク・コンセプトでは、４ロッドリンクによって実現される安全性を確保するため、人体上部の運動の特徴を解析すること、および角運動中のハンドル角度の変位に関連して運動学を適用することが必要である。

運動する人が運動するとき、人体の上部及び下部により平行運動軌道は形成されず、台形運動軌道が形成される。 この時点で、厳密に言えば、台形運動軌道は、人体から平面から見て、凹凸運動軌道でなければならない。 したがって、本装置は、標的筋肉に正確に接近し、運動する人の肩、腕及び手首のスムーズかつ安全な運動軌道を実現するため、凹凸運動軌道を形成しなければならない。

このために、第１ハンドルフレームが、ハンドルシャフトとハンドルの側面との間の直結を回避するため、及び適切な位置にハンドルを設定するために必要とされ、また、第２フレームも所定の角度を形成するためにも必要とされる。

ハンドルリンクを所定の角度で軸方向に固定すると、ハンドルリンクの上部ベアリングボックスも、ハンドルリンクの角度の影響下で所定の角度に保たれる。特に、ハンドルシャフトとハンドルフレームとの間の角度は、ハンドルリンクの軸方向に固定した角度によって最も大きな影響を受ける。

第１ハンドルのフレームの距離、及び第１ハンドルフレームと第２ハンドルフレームとの間の角度は、ハンドルリンクの軸方向に固定した角度によって影響を受ける。

上記のように、構成要素は、動力学的かつ動的に取り付けなくてはならず、いくつかのハンドルが第２ハンドルフレームに取り付けられる必要がある。

この時点で、ハンドルサイドレバーを、ベアリングボックスをセンタリングするハンドルの側面に固定し、ハンドルフレームから分離する。 その理由は、第１及び第２ハンドルフレームは特有の角度でハンドルシャフトに連結することができ、レバーはハンドルフレームに位置させなくてもよいので、レバーのボールジョイントの揺動角度の範囲内で干渉が生じ得るからである。

上記構造では、補助リンクの代わりに歯車装置手段及びダンパーを利用して、ハンドルの角運動範囲を拡大することができる。 その上、下部シャフトに取り付けられたクロスジョイントは、幅広い三次元運動軌道を実現することができ、自由運動のためのガイドリンク及び規定のひねり構造を有する。 クロスジョイントとガイドリンクとの間の組み合わせは、従来のリダクション軌道によって実現されなかった運動軌道を実現することができる。

この時点で、クロスジョイントを用いる補助リンクの連結部品であるハンドルサイドレバー及びフレームのフロントレバーの形状は、米国特許において開示されたハンドルサイドレバーの位置に関する現実的な代替方法を示すことはできない。 特に、前進角運動を補助リンクの横方向への角運動に変更するためのボールジョイントのシャフトは、互いに垂直方向に配設しなければならない。

上記のように、本発明に係る三次元無酸素（アネロビック）運動装置は、人体に好適な三次元運動軌道を提供することができ、人体がより改善された運動を行うことを可能にする。

本発明のさらなる目的及び利点は、添付図面と併せて以下に記載した詳細な説明によってさらに完全に理解されるであろう。

本発明は、本発明の発明者が以前に出願した、安定した運動軌道を実現することができ、それによって人体が三次元運動をより安全かつ効率的に実行することを可能にする韓国特許申請番号第１０-２００１-００５９１７４及び１０-２００１-００７８７１２の４ロッドリンクの三次元運動軌道において見られるような、人体の運動方向に好適なンドルの角運動提供することによって、三次元運動の適用における従来のリダクション・リンクの制限を克服することができる三次元無酸素（アネロビック）運動装置を提供するものである。

ここでは、本発明を、添付図面を参照して好適な実施形態に関連して詳細に説明する。

三次元無酸素（アネロビック）運動装置１としては、図１に、本発明の好適な実施形態に従った人体上部の胸部運動用装置を示す。

三次元無酸素（アネロビック）運動装置１にはＩ形ベースフレーム２及びタワー３が含まれる。 シート４はベースフレーム２に取り付ける。ハンドルリンク５は、シート４の前に角度を形成するような方式で、ベアリング６を介して、ベースフレーム２の左右両側に傾斜させて取り付け、その結果、ハンドルリンク５は前後方向に角運動を行うことができる。ベアリングボックスはハンドルリンク５の前端部に取り付け、第１及び第２ハンドルフレーム８及び９は、ハンドルシャフト１０によって回転できるような方式で取り付ける。

第１ハンドルフレーム８はハンドルシャフト１０に接続し、第２ハンドルフレーム９は、第１ハンドルフレーム８に角度（θ）で連結する。この時点で、ハンドルのサイドレバー１１を第１ハンドルフレーム８とベアリングボックス７との間に、ベアリングボックス７から第１及び第２ハンドルフレーム８及び９の方向に第１ハンドルフレーム８で形成された所定の設定角度で（人体の可動部に応じて調節することができる）固定する。

補助リンク１２の上端部分をボールジョイント１３を介してハンドルサイドレバー１１に連結し、ボールジョイント１３ａを、ベースフレーム２の前側下端部に固定された固定レバー１４から距離（ｄ）を形成するような方式で、補助リンク１２の下端部分に取り付ける。ボールジョイント１３を介して上端でハンドルサイドレバー１１に連結され、ボールジョイント１３ａを介してベースフレーム２の前側下端部に固定された固定レバー１４の下端部に取り付けられて、距離（ｄ）形成する補助リンク１２。

結局のところ、ハンドルリンク５が、ハンドルリンク５と補助リンク１２との間の距離差を用いて角運動を実行すると、ハンドルシャフト１０は円運動を行い、その結果、第１及び第２ハンドルフレーム８及び９に取り付けられたハンドル１５は、図３及び図４に示すように三次元運動軌道を提供するので、運動する人が三次元運動を行うことが可能になる。

すなわち、図１〜図４に示すように、ハンドルリンク５は、台形及び角運動の場合、ベースフレーム２に軸方向に角度（ａ）または（ａ’）で取り付け、補助リンク１２は、図１に示すように、下部分ハンドルリンク５の前側または後側から所定の距離（ｄ）で、ボールジョイント１３ａを介してベースフレーム２の固定レバー１４に連結する。この時点で、ボールジョイント１３ａを、ハンドルリンクの角運動５と同一方向、すなわち、補助リンク１２の下部分に位置するボールジョイント１３ａが補助リンク１２の上部分に位置するボールジョイント１３に対して垂直になる方向で、軸方向に取り付ける。

その後、ハンドルシャフト１０を角度（β）及び（β’）で軸方向に取り付けるための手段として、ベアリングボックス７をハンドルリンク５の上端部に固定する。

ハンドルシャフト１０をベアリングボックス７に対して軸方向に取り付け、ハンドル１５の端部がハンドルシャフト１０に直結しないような方式で、第１ハンドルフレーム８をハンドルシャフト１０の端部に固定する。第２ハンドルフレーム９を、ハンドル１５の角度を調節するような方式または２つ以上のハンドル１５を取り付けるような方式で、ハンドルシャフト１０に角度（θ）で連結する。

ハンドルサイドレバー１１を、第１ハンドルフレーム８に対して所定の角度を維持するような方式で、ベアリングボックス７と第１ハンドルフレーム８との間に固定する。

ハンドルサイドレバー１１を、ボールジョイント１３を介して補助リンク１２に連結すると、ボールジョイント１３は、ハンドルシャフト１０の角運動と同様のスムーズな角運動行う。

本発明に係る三次元無酸素（アネロビック）運動装置１に基づいて、図３及び図４に示すように側面及び平面から見て、人体に必要かつ安全な運動軌道を実現するための本発明の構成要素をより詳細に説明する。

先ず、ハンドルリンク５の角度（ａ）及び（ａ’）は、人体の多関節運動のための台形構造を得るためのものであって、有機的構成を他の構成要素に誘導するためのものである。

人体上部運動用装置の場合、ハンドルリンク５を角度（ａ）及び（ａ’）で軸方向に固定し、角運動を角度（ｒ）及び（ｒ’）で行うとき、人体に好適なハンドルの角運動に対して、角度範囲（ｒ＋ｒ’）は、６５度を超えず、人体上部の運動軌道は６５ｃｍを超えないものとする。したがって、ハンドルリンク（５）の長さ（ｂ）は、少なくとも６０ｃｍ以上である。

ハンドルリンク５を角度（ｒ+ｒ’）で動かすと、図３に示すように、ハンドルが人体の側面に位置するとき、角度（ｒ）はハンドルシャフト１０と第２ハンドルフレーム９との間に形成された角度（θ）に影響をおよぼす。その反面、図４に示すように、ハンドル１５が人体の前に位置するときには、角度（θ）がその角度の影響を受ける。

結局のところ、角度（ａ）、（β）及び（ｒ）、ハンドルリンク５の長さ（ｂ）、及び上部の運動軌道長が相互に有機関係にあるとき、リダクション・リンクは、平面及び側面から見て安全に三次元運動軌道を実現することができる。

人体の手首、腕及び肩に必要な運動軌道を得るには、図３に示すように運動軌道が側面から観察されるとき、角度（θ）は角度（ｒ）のオフセットに必要とされ、また図４に示すように運動軌道が平面から観察されるとき、角度（ａ）が角度（θ）のオフセットに必要とされる。

人体にとってより好適な三次元運動軌道を安全に実現することによって標的筋肉の運動を改善するには、ハンドル１５の角運動の逐次増減を使用する。

図４及び図５に示すように、人体からの凹運動軌道を実現するためには、平面から見て形成された運動軌道が、図５に示すように、始点（Ｓ）の位置に応じた人体からの凹凸運動軌道である。運動軌道を人体に適用するには、ハンドルシャフト１０と第２ハンドルフレーム９とを角度（θ）で連結するための第１ハンドルフレーム８を始点（Ｓ）及び終点（ｆ）に対する部分に対応するハンドル１５を構築するために設けなければならず、また、安全な運動軌道のために、第１ハンドルフレーム８をハンドルシャフト１０に固定しなければならない。

図４に示すように、本装置は、単にハンドル形態のみを交換する二次元装置とは異なり、２つ以上のハンドル１５を安全な運動軌道に取り付けるための手段を必要とする。

すなわち、第１ハンドル１５ａは、第２ハンドル１５ｂと比べてより広い範囲で運動を開始し、６０〜１２０度の角運動を有するが、運動第２ハンドル１５ｂと比べてより狭い範囲で運動を終了する。そのように、第１ハンドル１５ａは、第２ハンドル１５ｂに比較して、標的筋肉のアプローチを増加することができ、他の筋肉のアプローチを減少することができ、したがって人体は、単一装置を用いてさまざまな運動軌道で運動することができる。

第１ハンドルフレーム８を、２つ以上のハンドル１５を取り付けるために設け、第２ハンドルフレーム９を、ハンドル１５の角度（θ）を形成するために、第１ハンドルフレーム８に角度（θ）で連結する。

構成要素の動態アプローチは、三次元運動軌道の有機的組み合わせに必要とされる。

先ず、図１０（従来の技術）とは異なり、図５に示すように、補助リンク１２の下端部分に取り付けられたボールジョイント１３ａを、ハンドルリンク５の角運動方向と同様の軸方向に取り付け、また、補助リンク１２の上端部分に取り付けられたボールジョイント１３も、ハンドル１５の角運動方向と同様の軸方向に取り付け、その結果、ハンドルリンク５及びハンドル１５が大きな角運動を行うと、運動方向に対して制限された揺動角度（４０〜５０度）を有するボールジョイント１３及び１３ａは、ハンドルリンク５及びハンドル１５の角運動を吸収することができる。結局のところ、ハンドル１５及びハンドルリンク５の角運動を吸収するため、ハンドル１５のシャフト及びハンドルリンク５のシャフトは互いに交錯させて操作し、ボールジョイント１３及び１３ａも互いに交錯させて操作し、よって、人体上部に対して必要なハンドルの角運動範囲は６０〜１２０度に設定なければならない。

図１０（従来の技術）とは異なり、図６に示すように、安全な三次元運動軌道のため、ハンドルリンク５の長さ及び補助リンク１２の長さは、互いに同様であるか、または同一であるものとする。このため、補助リンク１２の上端部分に位置するボールジョイント１３は、ハンドルサイドレバー１１がハンドルシャフト１０にベアリングボックス７からハンドル１５の方向で固定されるような方式で取り付ける。

そうしないと、図１３に示すように、ハンドル１５の角運動は増加または減少してしまう。図１１に示すように、補助リンク１２が拡大される場合、安定したハンドル１５の角運動を得ることは困難である。

その反面、補助リンク１２がハンドルリンク５よりいくらか短い場合には、ハンドル１５の角運動特性及び補償を達成することができる。

図１に示すように、人体に必要なさまざまな運動軌道を適用するには、ベアリングボックス７をハンドルリンク５の前端部に角度（β）または（β”）で固定し、この時点で、ハンドルシャフト１０を角度（β）または（β”）で軸方向に固定する。

人体の特性、構成要素の影響、及び範囲制限を考慮すると、ハンドルリンク５に固定されたベアリングボックス７の角度は、（β）または（β”）制御に制限することができる。

現に、角度（ｒ）及び（θ）が互いに相応しない場合、人体に接近するため、ハンドルシャフト１０の角度を（β）に制限し、角度（ａ）及び（θ）が互いに相応しない場合には、人体に必要な運動軌道を得るために、ハンドルシャフト１０の角度を（β’）に制限する。

上記に、三次元無酸素（アネロビック）運動装置１基本構造を記載する。以下、図１５（ａ）〜図１６（ｂ）を参照して、制限された角運動を増加するための手段を詳細に説明する。

図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、制限されたセクション内でハンドル１５の角運動量及び運動する人の抵抗を増加するため、ダンパー１６を補助リンク１２の代わりに取り付ける。オスメスネジ締め方法を使用する調整可能なネジ締め部１７を、ハンドル１５の角運動範囲を制御するために使用する。

図１５（ａ）及び図１５（ｂ）では、１８０度を超える角運動は不可能であるが、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、上下ベアリングボックス７を相互に密接な接触状態に配し、ギア比によって角運動増加することができるように、ハンドルシャフト１０及びサイドレバーシャフト１８のそれぞれに対して軸方向に固定した平歯車１９及び２０をそれぞれ上下ベアリングボックス７に連結する。

ハンドルシャフト１０及びサイドレバーシャフト１８は、互いに対して平行に軸方向に取り付ける必要があり、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、ハンドルシャフト１０及びサイドレバーシャフト１８が、基本的な三次元運動軌道において同一軌道を有する場合、ベースフレーム２の固定レバー１４を該シャフトに対して逆方向に位置させる。

図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に、クロスジョイント２１を適用することによってハンドルリンク５が前後運動及び側方運動の両方を行うことができるようにした実施例を示す。クロスジョイント２１の一側面のシャフト２１ａをベアリング６に軸方向に取り付け、他側面のシャフト２１ｂをハンドルリンク５の下端部分に対して軸方向に取り付ける。

連結レバー２２をシャフト２１ａの前端部分に対して軸方向に固定し、シャフト２１ａの他端部分をボールジョイント１３ａを介して補助リンク１２の下端部分に連結する。この時点では、ボールジョイント１３ａの揺動角度を吸収するために、連結レバー２２をＬ形状とする。

一方、図１８には、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）のベアリングボックス７に対して軸方向に取り付けられた平歯車１９及び２０、及び図１７（ａ）及び図１７（ｂ）のクロスジョイント２１を組み合わせた実施例を示す。

図１９では、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）の状態で、固定片２３及び２４をハンドルリンク５及びベースフレーム２に取り付け、別の補助リンク２７をボールジョイント２５及び２６を介して固定片２３と２４との間に取り付ける。 補助リンク２７は、クロスジョイント２１の特徴を用いてハンドルリンク５の三次元運動軌道を誘導するためのものである。

図２０（ａ）及び図２０（ｂ）を参照すると、ハンドル１５の軌道は、図２１（ａ）に示した固定片２４の位置に応じて図２１（ｂ）に示した軌道を誘導させることができる。

上記のように、従来の二次元無酸素（アネロビック）運動装置は、単一の運動軌道及び単一の抵抗を用いているので、人体に必要な安全な運動軌道を提供することができないが、本発明に係る三次元無酸素（アネロビック）運動装置は、カムなどの手段を用いて人体に対して抵抗を安全に適用することができる。

本発明に係る三次元無酸素（アネロビック）運動装置は人体の関節部の角運動完全に制御することができるので、安全な運動軌道を提供すると共に、抵抗の逐次増減などの種々のパターンを制御することができる。

その上、本発明は、２つ以上のハンドル１５ａ及び１５ｂを有するので、二次元無酸素（アネロビック）運動装置の諸制限及び過負荷問題を克服することができる すなわち、本発明は、低負荷で安全な関節構造を提供すると共に、筋肉に種々のインパクトを適用することによる筋肉成長に非常に効率的である。

本発明の発明者が以前に出願した特許申請において提案された４ロッド・リンク・コンセプトは、安全な運動軌道を確保するが、装置の製造工程が非常に複雑であり、製造コストが高すぎるといういくつかの問題点を有する。４ロッドリンクの研究結果として、リダクションの制限は、低ロッド・リンク・コンセプトのアプローチによって克服することができる。 そのように、低ロッド・リンク・コンセプトは、人体によって形成される運動軌道に対応する運動軌道に関する種々のデータを必要とするが、製造工程が単純であり、製造コストも低いので、低ロッド・リンク・コンセプトは商業化することが可能である。

従来の低ロッド・リンク・コンセプトでは、ハンドル角度の変更に制限があるので、リンク全体のサイズが大型化してしまう。しかし、本発明は、ハンドル角度を自由に変更できるため、人体に接近させることができ、リンク全体のサイズを大幅に縮小することができ、運動者が装置シートに座るときの利便性を高める。

しかも、従来の二次元無酸素（アネロビック）運動装置には、平面から見て、ハンドルの運動軌道に制限があり、ハンドルの角度がハンドルリンクの角運動の影響を受けるので、人体に必要な角度を得ることができない。 しかし、本発明は、４ロッドリンクを有する従来の二次元無酸素（アネロビック）運動装置または従来の三次元無酸素（アネロビック）運動装置によって提供される三次元運動軌道の種々のデータを利用するための手段を提供することによって、人体に必要な運動軌道を実現することができ、それによって、人体のバランスの良い成長に貢献することができる。

本発明を特定の例示的な実施形態を参照して説明したが、本発明は実施形態によって限定されるものではなく、添付請求項のみによって制限されるものとする。 当業者であれば本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく実施形態変更または修正を行えることは当然のことである。

本発明の好適な実施形態に係る三次元無酸素（アネロビック）運動装置の斜視図。 三次元無酸素（アネロビック）運動装置の平面図。 三次元無酸素（アネロビック）運動装置の運動軌道を示す側面図。 三次元無酸素（アネロビック）運動装置の運動軌道を示す平面図。 三次元無酸素（アネロビック）運動装置のハンドルの凹凸運動軌道を示す図。 三次元無酸素（アネロビック）運動装置の正面図。 従来技術としての米国特許第５７６９７５７号の使用状態を示す例示図。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の発明者が以前に出願した、４ロッド・リンクを用いた従来の三次元無酸素（アネロビック）運動装置の斜視図。 （ａ）は、従来技術による装置の運動軌道を示す平面図であり、（ｂ）は、従来技術による装置の運動軌道を示す側面図。 従来技術による装置の操作状態を示す正面図。 従来技術による装置の操作状態を示す側面図。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の操作原理を示すための簡単な側面図。 従来技術としての日本国特許の初期負荷機（ジムマシン）を示す斜視図。 日本国特許の初期負荷機（ジムマシン）の抵抗断面を示す側面図。 （ａ）は、本発明に係るダンパーを用いる第１補助リンクの斜視図であり、（ｂ）は本発明に係るダンパーを用いる補助リンクの側面図。 （ａ）は、本発明に係る歯車装置法を用いるベアリングボックスの斜視図。 （ａ）は、本発明に係るクロスジョイントを用いるシャフト構造を示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明に係るクロスジョイントを用いるシャフト構造を示す側面図。 クロスジョイントを用いるシャフト構造と歯車装置法を用いるベアリングボックスを組み合わせた実施形態を示す斜視図。 クロスジョイントを用いるシャフト構造と第２補助リンクを組み合わせた状態を示す斜視図。 （ａ）は図１９の正面図、（ｂ）は、第１９図の側面図。 （ａ）は、図１９のベースフレームに固定された固定用小部分の設置位置を示す平面図であり、（ｂ）は、図２１（ａ）によって形成される運動軌道を示す平面図。

Claims (8)

1. Ｉ形ベースフレーム（２）と、Ｉ形ベースフレーム（２）の頂面に取り付けられたタワー（３）と、ベースフレーム（２）に取り付けられたシート（４）と、前後角運動を行うため、シート（４）の前に角度を形成するような方式でベアリング（６）を介してベースフレーム（２）の左右両側にそれぞれ傾斜して取り付けられたハンドルリンク（５）と、ハンドルリンク（５）の前端部に取り付けられたベアリングボックス（７）と、第１ハンドルフレーム（８）がハンドルシャフト（１０）に連結され、第２ハンドルフレーム（９）がハンドルシャフト（１０）に角度（ｅ）で連結されていることを特徴とするハンドルシャフト（１０）に回転可能に取り付けられた第１及び第２ハンドルフレーム（８）、（９）と、第１ハンドルフレーム（８）に関して所定の角度を形成するような方式で第１ハンドルフレーム（８）とベアリングボックス（７）との間に固定されたハンドルサイドレバー（１１）と、そしてボールジョイント（１３）を介して上端でハンドルサイドレバー（１１）に連結し、距離（ｄ）を形成するためボールジョイント（１３ａ）を介してベースフレーム（２）の前側下端部に固定された固定レバー（１４）の下端部に取り付けられた補助リンク（１２）とを具備する三次元無酸素運動装置。
2. ハンドルリンク（５）が、左右方向の台形角運動のためにベースフレーム（２）に角度（ａ）及び（ａ’）で軸方向に取り付けられており、補助リンク（１２）が、ベースフレーム（２）上のハンドルリンク（５）の下部分の前または背後にボールジョイント（１３ａ）を介して固定レバー（１４）に連結され、所定の距離（ｄ）でハンドルリンク（５）から分離されており、補助リンク（１２）の上部分及び下部分に位置するボールジョイント（１３）、（１３ａ）が互いに垂直方向に配設されており、ベアリングボックス（７）が固定的にハンドルリンク（５）の下端部に取り付けられ、その結果、ハンドルシャフト（１０）が角度（β）または（β’）でベアリングボックス（７）に対して軸方向に取り付けられており、第１ハンドルフレーム（８）が、ベアリングボックス（７）に軸方向に取り付けられたハンドルシャフト（１０）に固定されており、及び第２ハンドルフレーム（９）が、ハンドル（１５）の角度を調節するか、または２つ以上のハンドル（１５）を取り付けるような方式で、角度（θ）でハンドルシャフト（１０）に連結されておりハンドルサイドレバー（１１）が、第１ハンドルフレーム（８）に関連して所定の角度を形成するために、ベアリングボックス（７）と、ハンドルシャフト（１０）に取り付けられた第１ハンドルフレーム（８）との間に固定されており、及びハンドルサイドレバー（１１）がボールジョイント（１３）を介して補助リンク（１２）に連結され、ボールジョイント（１３）のスムーズな角運動のために、ハンドルシャフト（１０）の角運動方向と同様の方向で角運動を行うことを特徴とする請求項１に記載の三次元無酸素運動装置。
3. ハンドルサイドレバー（１１）及び固定レバー（１４）が、ダンパー（１６）を介してボールジョイント（１３）、（１３ａ）に連結しており、及びダンパー（１６）が、ハンドル（１５）の角運動の範囲を制御するために、オスメスネジによって調節されるネジ調節部（１７）を有することを特徴とする請求項１に記載の三次元無酸素運動装置。
4. 上下ベアリングボックス（７）がハンドルリンク（５）の上端部分に取り付けられており、平歯車（１９）が、上部ベアリングボックス（７）に取り付けられたハンドルシャフト（１０）に対して軸方向に固定されており、別の平歯車（２０）が、ハンドルサイドレバー（１１）に対して軸方向に固定されたベアリングボックス（７）に軸方向に取り付けられたサイドレバーシャフト（１８）に対して軸方向に固定されており、したがって、角運動量が平歯車（１９、２０）間のギア比のコントロールによって制御できることを特徴とする請求項１に記載の三次元無酸素運動装置。
5. ハンドルシャフト（１０）及びサイドレバーシャフト（１８）が互いに対して平行に軸方向に取り付けられ、固定レバー（１４）がベースフレーム（２）の後側に固定されて、三次元運動軌道を誘導することを特徴とする請求項４に記載の三次元無酸素運動装置。
6. クロスジョイント（２１）の側面のシャフト（２１ａ）がベアリング（６）に軸方向に取り付られており、クロスジョイント（２１）の他側面のシャフト（２１ｂ）が、ハンドルリンク（５）をすべての方向に動かせるように、ハンドルリンク（５）の下端部分に軸方向に取り付けられており、Ｌ形連結レバー（２２）がシャフト（２１ａ）の前端部に軸方向に取り付けられており、そして補助リンクの下端部分（１２）がシャフト（２１ａ）の他端部分にボールジョイント（１３ａ）によって連結されていることを特徴とする請求項１に記載の三次元無酸素運動装置。
7. 固定片（２３、２４）がハンドルリンク（５）とベースフレーム（２）とのそれぞれに取り付けられており、及び別の補助リンク（２７）が、ボールジョイント（２５、２６）を介して固定片（２３、２４）間に取り付けられており、その結果、クロスジョイント（２１）の特徴を利用してハンドルリンク（５）の三次元運動軌道が誘導されることを特徴とする請求項６に記載の三次元無酸素運動装置。
8. クロスジョイント（２１）の側面のシャフト（２１ａ）がベアリング（６）に軸方向に取り付けられており、クロスジョイント（２１）の他側面のシャフト（２１ｂ）が、ハンドルリンク（５）がすべての方向に動くように、ハンドルリンク（５）の下端部分に軸方向に取り付けられており、Ｌ形連結レバー（２２）がシャフト（２１ａ）の前端部に軸方向に取り付けられており、補助リンクの下端部分（１２）が、ボールジョイント（１３ａ）によってシャフト（２１ａ）の他端部分に連結されており、上下ベアリングボックス（７）がハンドルリンク（５）の上端部分に取り付けられており、平歯車（１９）が上部ベアリングボックス（７）に取り付けられたハンドルシャフト（１０）に対して軸方向に固定されており、別の平歯車（２０）が、ハンドルサイドレバー（１１）に対して軸方向に固定された下部ベアリングボックス（７）に軸方向に取り付けられたサイドレバーシャフト（１８）に対して軸方向に固定されており、したがって、角運動量が、平歯車（１９、２０）間のギア比をコントロールすることによって制御できることを特徴とする請求項１に記載の三次元無酸素運動装置。
   
   

Images