JP2008018241A - 振り子式運動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使って楽しいユニークで魅力的な動作をユーザにもたらす運動装置を提供する。
【解決手段】振り子式運動装置１０は、フレーム１４に枢動可能に連結された第１及び第２のスイングアーム２０，３３を具える。第１及び第２スイングアームは、垂直線に対して傾斜して延びる。第１及び第２のフットパッド４０，５１は、第１及び第２スイングアームに枢動可能のそれぞれ連結されている。各フットパッドは、前方／後方成分、上方／下方成分、及び内方／外方成分を具えるフットパスを定める。
【選択図】図１

Description

この発明は、運動器具に関する。

定期的な運動による効果は、一般に定着し認められている。しかしながら、時間的制約、悪天候、及びその他の理由により、多くの人は、スポーツ、ウォーキング、ランニング及びスイミング等の活動を行うことができない。その結果として、種々の運動装置が開発されている。バランスのとれた肉体開発を提供するため及び最適レベルの運動を達成するため、一般には、広い動作範囲にわたり多くの異なる筋肉を運動させることが望ましい。さらに、運動装置としては、滑らかで自然な動作を提供することが優位とされ、これによれば、筋肉及び関節の双方に損傷を与え得る大きな衝撃及び負担は回避される。

一方、従来技術において多種の運動システムが知られているが、これらシステムは、それらのもつ効果を制限し、及び／又は不必要なリスクや好ましくない特性を含むというさまざまな欠点に苛まれている。例えば、据置き型自転車は、従来技術においてよく知られている運動システムではあるが、これら器具には、かなり限られた動作範囲内で比較的少数の筋肉のみを用いる着座姿勢が採用されている。また、クロスカントリースキー運動装置が、クロスカントリースキーの滑走動作を模擬するために用いられている。クロスカントリースキー運動装置は、据置き型自転車に比べて多くの筋肉を運動させるが、上記スキー運動装置によってもたらされる実質的に平坦なすり足歩行動作は、運動される筋肉の動作範囲を限定することになる。

トレッドミルは従来技術においてさらに別の種類の運動装置である。トレッドミルは、自然なウォーキング又はジョギング動作を可能にする一方で、特に、トレッドミルがランニング又はジョギングを模擬するよう用いられたときには、トレッドミルは、ユーザの股関節、膝関節、足関節、及び他の関節に大きな衝撃荷重を伝達するおそれがある。

その他の種類の運動装置には、階段昇降を模擬するものがある。このような装置は、前端がフレームに枢動可能に取り付けられ、後端に足受けパッドを有する、フットレバーを具えてなる。ユーザは、自身の足をフットレバーに対して押し下げて階段昇降を模擬することとなる。フットレバーの、下降動作に対する抵抗は、ばね、流体緩衝装置及び／又は他の要素によって付与される。これら装置は、据置き型自転車に比べて多くの筋肉を運動させる一方で、かなり限られた範囲内での上下動作に利用され、広い動作範囲にわたってユーザの脚部の筋肉を運動させるものではない。このような階段昇降運動器具における実質的に垂直な往復動作は、ユーザの股関節、膝関節、足関節、及び他の関節に大きな衝撃負荷を与えるおそれがある。さらに、上下の往復動作は、ユーザの股関節に過伸展を誘発するおそれがある。

比較的新しい種類の運動装置は、人間の自然なストライドをより忠実に模擬した楕円動作を作り出すことが可能である。楕円動作は、従来技術の運動器具によって作り出される直線状の前後動作に比べて、より自然であるとともに、ランニング、ジョギング及びウォーキングにより似ている。しかしながら、あるユーザによれば、繰り返しの楕円動作は、予め決められた略固定面に発生することから刺激的でないという見解がある。

これら全ての装置における欠点は、それらは、様々な運動競技で用いられる人間の自然な動作の１つを概して再現していないことである。具体的には、それらは、前後方向成分、上下方向成分及び横方向成分を有する動作を再現していない。据置き型自転車、クロスカントリースキー模擬装置、階段昇降装置、トレッドミル及び楕円装置は全て、忠実な前後又は跨ぎ動作を利用するものである。従って、前後動作のみならず、内外動作及び上下動作をも含む、人間の自然な動作を模擬した運動装置が優位となるのである。

従来技術においては、前後歩行または跨ぎ動作に代えて内外動作を用いる多くの試みがなされてきた。跨ぎ動作を利用した前述のクロスカントリースキー模擬装置と対照をなして、多種の装置が滑降スキーを模擬しようと試みている。これらの装置は、特定の内外動作を取り入れているが、高水準の滑降スキーの模擬を提供するものでないと同時に滑らかでなく、かつ扱い難いことからから、これら装置は、一般商業的な承認を得るに至っていない。前後歩行または跨ぎ動作に代えて内外動作を用いる試みは過大な代償を伴い、また厳格な内外動作に限定するものの、これらは、滑降スキー、アイススケート、インラインスケート等の運動活動における実際の人間の体験をより忠実に模擬するものではない。

さらに、多くの従来技術の装置、特に、据置き型自転車、階段昇降装置及びトレッドミルは、ユーザの上半身を含む全身を運動させるものではない。従って、このような従来技術の装置は、上半身の筋肉を運動及び開発する能力をユーザに与える。

それゆえ、ユーザ定義のストライド距離を有する内外、上下及び前後動作を取り入れた自然で滑らかな運動動作をもたらす運動装置が継続して必要とされている。また、ユーザの関節に好ましくない衝撃荷重を与えることなく、ユーザが広い動作範囲にわたってスムーズで自然に筋肉を運動させることができる運動装置が必要とされている。かかる運動装置は、荒れ模様の天候の際にも、また比較的限定された空間内でも、扱い易く構成されることが望まれている。上半身運動アセンブリとの組み合わせによるユニークで自然な三方向動作を運動装置に取り込んでなる、完全な全身運動装置が望まれている。しかも、使って楽しいユニークで魅力的な動作をユーザにもたらす運動装置が継続的に必要とされている。

この発明の原理に従う運動装置は、ユーザが定義したストライド距離で内外、上下、前後動作をもたらす。この発明の原理に従う運動装置は、ユーザの関節に好ましくない衝撃負荷を与えることなく、滑らかで自然に筋肉を運動させる。この発明の原理に従う運動装置は、荒れ模様の天候の際にも、また比較的限定された空間内でも、扱い易い。この発明の原理に従う運動装置は、上半身運動アセンブリとの組み合わせによるユニークで自然な三方向動作を運動装置に取り込むことで、完全な全身運動装置をもたらす。この発明の原理に従う運動装置は、使って楽しいユニークで魅力的な動作をユーザにもたらす。

この発明の原理に従うことにより、フレームに枢動可能に連結された第１及び第２のスイングアームを具える振り子式運動装置がもたらされる。第１及び第２スイングアームは、垂直線に対して傾斜してフレームから延びる。第１及び第２のフットパッドは、それぞれ第１及び第２スイングアームに枢動可能に連結される。運動装置は、それぞれのフットパッドに対してフットパスを定める。フットパスは、前方／後方成分、上方／下方成分、及び内方／外方成分を含む。

この発明は、以下の詳細な説明を添付図面と合わせて検討すれば、より十分に理解されるであろう。なお、以下の図面では類似の参照符号は類似の構成部品を示す。

図１〜５を参照すると、この発明の原理に従う運動装置の第１の実施例が示されている。この発明の運動装置１０は、床面上の運動装置１０を構造的に支持するベース１２を含むことができる。支持フレーム１４は、ベース１２から上方に向けて延在するよう設けることができる。支持フレーム１４は、以下で詳細に説明するスイングアセンブリ１６を支持する。美観のため、スイングアセンブリ１６は、シュラウド（図示せず）で覆うこともできる。運動装置１０を使用するにあたっては、ユーザは、スイングアセンブリ１６によって支持された一組のフットパッド４０、５１上に立つ。以下で詳細に説明するように、使用に際して、運動装置１０は、前後又は跨ぎ型動作のみならず内外動作や上下動作をも含む、人間の自然な動作を模擬する。

スイングアセンブリ１６は、第１の振り子アセンブリ１８及び第２の振り子アセンブリ３１を含む。第１振り子アセンブリ１８及び第２振り子アセンブリ３１のそれぞれは、以下で詳細に説明するように、前後、内外、及び上下にスイングするよう構成されている。第１振り子アセンブリ１８は、第１のスイングアーム２０及び第１のフォロアアーム２２を含み、同様に、第２振り子アセンブリ３１は、第２のスイングアーム３３及び第２のフォロアアーム３４を含む。第１スイングアーム２０及び第２スイングアーム３３の上部は、第１のスイングアームピボット２４及び第２のスイングアームピボット３５にそれぞれ取り付けることができるとともに、フレーム１４の横断サポート部材２９上に配置することができる。第１フォロアアーム２２及び第２フォロアアーム３４の上部は、第１のフォロアアームピボット２６及び第２のスイングアームピボット３７にそれぞれ取り付けることができるとともに、フレーム１４の横断サポート部材２９上に配置することができる。この発明の原理によれば、以下で詳細に説明するように、これらピボットの配置を異ならせることによって、運動装置のスイング動作を変化させることが可能となる。

ここで説明する運動装置１０では、第１及び第２振り子アセンブリの動作を協調するクロスカップリングアセンブリとして連結アセンブリを利用しているが、クロスカップリングアセンブリに、例えば、スプロケットアセンブリ、プーリシステム、カムシステム又は電気機械システムのような様々な代替の機械装置を用いても良い。加えて、この発明は、第１及び第２振り子アセンブリ１８、３１の動作に制動又は減速力を選択的に与えるように、例えば、渦電流ブレーキシステムのような負荷付与システムを含むことができる。また、第１及び第２振り子アセンブリに制動又は減速力を与えるよう、例えば、渦電流ブレーキシステム、摩擦ブレーキ、流体抵抗、又はオルタネータ／発電機のような代替の負荷付与システムを用いることができる。さらには、第１振り子アセンブリ１８及び第２振り子アセンブリ３１によって形成される４本リンクは、代替の構成とすることができる。例えば、各フォロアアームを、それぞれのフットパッドからそれぞれのスイングアームの長さの一部のところまで上方に延在させることができる。そして、クロスリンク部材を用いて、スイングアームの両端の間の所定の位置において、フォロアアームの上端をスイングアームに連結することができる。この発明に従う振り子アセンブリとして、例えば、上側及び下側ギヤ（スプロケット又はプーリ）と各ギヤの周囲に延びるチェーン（又はベルトやロープ）の単一リンクのような他の構成を用いることができる。

第１振り子アセンブリ１８は、第１フットパッド４０を支持し、同様に、第２振り子アセンブリ３１は第２フットパッド５１を支持する。第１フットパッド４０及び第２フットパッド５１はそれぞれ、第１のフットパッドサポート４２及び第２のフットパッドサポート５３に連結されている。他の実施例においては、振り子型のサポートを用いてフットパッド４０を支持することができる。第１スイングアーム２０及び第１フォロアアーム２２の両下部は、第１のスイングアームフットピボット４４及び第１のフォロアアームフットピボット４６を介してフットパッドサポート４２に取り付けることができ、同様に、第２スイングアーム３３及び第２フォロアアーム３４の両下部は、第２のスイングアームフットピボット５５及び第２のフォロアアームフットピボット５７を介して第２フットパッドサポート５３に取り付けることができる。一実施例では、フットパッド４０、５１は、例えば、隆起したような摩擦面が定められた、例えばゴムのような摩擦材をそれらに設けることにより、ユーザが運動装置１０上にいる間にユーザを容易に安定させるよう構成することができる。また、他のフットパッド構造も用いることができる。

図２及び３に最も良くみられるように、第１振り子アセンブリ１８及び第２振り子アセンブリ３１の動作は、クロスカップリングアセンブリを用いることにより、協調及び／又は同期させることができる。第１スイングアーム２０及び第２スイングアーム３３は、第１のセンタピボットリンク６３及び第２のセンタピボットリンク６５にそれぞれ回転可能に接続されている。第１センタピボットリンク６３及び第２センタピボットリンク６５は、センタピボット６７（図３に最も良く見られる）に回転可能に接続されている。センタピボット６７は、抵抗アーム７１を介してフライホイール７２のシャフト６８に接続されている。フライホイール７２は、運動装置の動作を滑らかにする。フライホイール７２のシャフト６８は、フレーム１４の横断サポート部材２９内に、ベアリングアセンブリを介して減摩的に取り付けられている。

フライホイール７２は、ベルト７６（図２に最も良く見られる）を介して、ステップアッププーリ７４の軸７３上の小さい従動シーブに接続されている。軸７３は、ベアリングアセンブリを介して横断サポート部材２９に、減摩的に取り付けられている。例えば、ベルト８２を介して駆動する慣性加重負荷付与装置８０のような負荷付与装置を用いることができる。従って、ステップアッププーリ７４及び負荷付与装置の組み合わせによるフライホイール７２は、フットパッド４０、５１の動作に慣性を与える。

オルタネータ／発電機は、システム電子技術に使用する電力を発生させると同時に、運動装置に抵抗力又は制動力を与えるのに用いることができる。抵抗制御器を、負荷付与システムを制御するのに設けることができる。抵抗は、アナログ・デジタル変換インターフェース及びコントローラを介し、運動装置に設けられた中央演算処理装置（ＣＰＵ）に伝送することができる。一実施例では、速度制御器を設けることができる。

装置のユーザによる、走行ストライド又はストローク、ワークパフォーマンス、燃焼カロリー等を測定するよう、第１及び第２振り子アセンブリ１８、３１の動作速度をモニタすることが望まれることがある。さらに、ユーザが行う運動量のレベルを制御することも望まれることがある。速度の測定には、任意の標準的な方法を用いても良い。例えば、光学的又は磁気的なストロボ回転体を、本装置の回転もしくは変位ディスク上又は本装置の部材上に取り付けても良い。ストロボ回転体の速度は、回転速度に関連した電気信号を発生する光学又は磁気センサによって監視しても良い。速度は、アナログ・デジタル変換インターフェース及びコントローラを介し、ＣＰＵに伝送される。

この発明を使用するにあたっては、ユーザは、フットパッド４０、５１を中立中央位置にして、フットパッド４０、５１上、好ましくは、振り子アセンブリ１８、３１に背を向けて立つ。それに代えて、ユーザは、振り子アセンブリ１８と向き合うことができる。ユーザは、自身の体重を片側に移動させることができ、これにより下向きの力が一方のフットパッド上に与えられる間、他方のフットパッドに加えられる力は減じられ、従って、力が与えたれたフットパッドは、下方、後方及び外方にスイングし、その間、力が減じられたフットパッドは、上方、前方及び内方にスイングする。ここで重要なことは、ユーザの体重移動が、運動装置の動作に寄与するということである。さらには、運動装置のストローク又はストライド距離は、ユーザによって決定されることから、運動装置の柔軟性及び多彩性は増大することとなる。

所望のスイング動作を達成するに際して、ユーザはフットパッド４０、５１の上に付与する力を変化させ、これにより、先に力を減じられたフットパッドに下向きの力が付与される間、先に力が与えられたフットパッドへの力は減少される。これは、スイングアセンブリ１６の慣性モーメントに対抗し、第１振り子アセンブリ１８及び第２振り子アセンブリ３１を反対方向に向ける。このプロセスは反復することができ、これにより第１振り子アセンブリ１８及び第２振り子アセンブリ３１に、側から側、前後、及び上下にスイングが生じる。ユーザは、フットパッド４０及び５１に下向きの力を交互に適用するよう協調するハンドサポート８７を押すこと及び／又は引くことにより、運動装置１０のスイング動作にさらに貢献することができる。

図４及び５を参照すると、仮想線で示したフットパッド４０、５１のスイング軌道が示されており、図４は正面図、図５は平面図である。フットパッド４０及び５１は、中立中央位置にあり、実線で示されている。ユーザが、一方のフットパッド５１に下向きの力を付与しながら、他方のフットパッド４０への力を減じた場合、フットパッド５１は、軌跡Ａ’内を、仮想線で示すフットパッド５１’の位置に向けて下方、後方及び外方にスイングし、その間、フットパッド４０は、軌跡Ｂ’内を仮想線で示すフットパッド４０’の位置に向けて、上方、前方及び内方にスイングする。ユーザが、フットパッド４０に下向きの力を付与しながら、他方のフットパッド５１への力を減じた場合、フットパッド４０は、軌跡Ｂ’内を、仮想線で示すフットパッド４０’の位置に向けて、下方、後方及び外方にスイングし、その間、フットパッド５１は、軌跡Ａ’’内を、仮想線で示すフットパッド５１’’の位置に向けて、上方、前方及び内方にスイングする。従って、この発明の原理に従う運動装置は、前後又は跨ぎ型動作のみならず、図４及び５に見られる内外及び上下動作をも含む、人間の自然な動作を付与する。

加えて、先に参照したように、この発明の原理に従うことにより、フットパッドの軌跡は、種々の構造的要素の配置を異ならせることによって変化させることができる。ここで、図６〜８を参照すると、図６には、この発明の原理に従う運動装置の概略正面図（参照の簡略化のためクロスカップリングアセンブリを省く）が示されており、図７には、この実施例のフットパッドの概略背面図が示されており、図８には、フットパッドの概略平面図が示されている。

図６〜８に示す実施例において、第１スイングアームピボット２４、第２スイングアームピボット３５、第１フォロアアームピボット２６及び第２フォロアアームピボット３７は、一列に並んでいる。さらに、第１スイングアームピボット２４と第１フォロアアームピボット２６の間の距離は、第２スイングアームフットピボット２６と第２フォロアアームピボット３７の間の距離と等しく、それは、第１スイングアームフットピボット４４と第１フォロアアームフットピボット４６の間の距離とも同様に等しく、第２スイングアームフットピボット５５と第２フォロアアームフットピボット５７の間の距離とも同様に等しい。さらに、第１及び第２スイングアーム２０、３３、及び第１及び第２フォロアアーム２２、３３の長さは等しい。従って、この実施例では、４本リンクにより、フットパッドは、水平線（図７に見られる）に対して略平行に配置されることとなり、フットパッド４０及び５１は、スイング動作（図８に見られる）の間も略平行に変化する。

ここで、図９〜１２を参照すると、図９には、この発明の原理に従う運動装置の他の実施例の概略正面図（参照の簡略化のためスプロケットアセンブリ及びハンドサポートを省く）が示されており、図１０には、この実施例のフットパッドの概略背面図が示されており、図１１にはフットパッドの概略平面図が示されている。

図９〜１２に示す実施例では、第１及び第２スイングアームピボット２４、３５は、第１及び第２フォロアアームピボット２６、３７に対して下方にオフセットされるとともに変位されている。従って、第１スイングアームピボット２４と第１フォロアアームピボット２６の間の距離は、第１スイングアームフットピボット４４と第１フォロアアームフットピボット４６の間の距離に比べて小さい。同様に、第２スイングアームピボット３５と第２フォロアアームピボット３７の間の距離は、第１スイングアームフットピボット５５と第１フォロアアームフットピボット５７の間の距離に比べて小さい。そして、第１及び第２スイングアーム２０、３３の長さは、第１及び第２フォロアアーム２２、３４に比べて小さい。

従って、この実施例では、４本リンクにより、スイング動作の外側限界（図１０に見られる）にて、フットパッドは、水平に対する平行線から略上昇位置に設定され、一方で、フットパッド４０及び５１は、中央で中立に位置する平行配置（図１１に見られる）からスイング動作の外側及び内側限界にむかって内側に向かう。この実施例では、フットパッドの上面は、約０度（０°）から約２０度（２０°）の範囲内で水平面に対して回転（又は傾斜）する。他の実施例では、フットパッドの上面は、約０度（０°）から約１０度（１０°）の範囲内で水平面に対して回転（又は傾斜）する。

さらに他の実施例では、この発明の原理に従う運動装置に、アームサポートアセンブリを設けることができる。図１２を参照すると、アームサポートアセンブリを有する、この発明の原理に従う運動装置の正面斜視図が見られ、同様の要素には先の実施例と同一の符号が付されている。アームアセンブリサポート８４は、横断サポート部材２９の上部に接続することができる。第１スイングアームサポート８３及び第２スイングアームサポート８５が設けられている。スイングアームサポート８３、８５は、ハブ９１を介してアームアセンブリサポート８４に枢動可能に取り付けることができる。スイングアームサポートアセンブリ８３、８５は、アームサポートアセンブリの動きをフットパッド４０、５１の動きに協調させるよう、上部アームピボットリンク９２を介して、スイングアーム２０、３３にさらに接続することができる。スイングアームサポートアセンブリ８３、８５は、この運動装置の利用中にユーザが把持するための一対のハンドサポート８７を含むことができる。ハンドサポート８７は、連続した形状にすることができ、これにより異なる大きさ及び高さのユーザに適応させたり、使用に際して複数の手位置を提供したりすることができる。ハンドサポート８７は、テープや発泡合成ゴム等のような把持材又は面によって、一部又は全体が覆われていても良い。あるいは、ハンドサポートは、スイングアームに枢動可能に取り付けても良い。

図１３を参照すると、他の実施例では、スイングアームサポートアセンブリ８３、８５は、ハブ８９により、フットパッド４０、５１の下側に枢動可能に接続することができる。スイングアームサポートアセンブリ８３、８５は、スイングアームアセンブリ８３、８５の動きをフットパッド４０、５１の動きに協調させるよう、一対の下部アームピボットリンク９４を介して、スイングアーム２０、３３にさらに接続することができる。これによれば、使用時にて、対応するフットパッド４０、５１が外側方向に動いた場合、スイングアームサポートアセンブリは反対方向にハブ８９から旋回し、同様に、対応するフットパッド４０、５１が外内側方向に動いた場合、スイングアームサポートアセンブリは反対方向にハブ８９から旋回する。さらなる実施例では、スイングアームサポートアセンブリ８３、８５は、フットパッド４０、５１に枢動不可能に固定することができ、これによれば、対応するフットパッドと一緒に動くこととなる。一対のハンドサポート８７をスイングサポートアセンブリ８３、８５に設けることができ、この場合も先と同様に、これらを連続した形状にすることで、異なる大きさ及び高さのユーザに適応させるたり、使用に際して複数の手位置を提供したりすることができる。この代替の実施例では、運動装置の外形及び重量が改善されており、従って可搬性は向上する。

図１２及び１３で説明した実施例では、振り子アセンブリの動作は、スイングアームサポートアセンブリに協調する一方で、他の実施例では、振り子アセンブリは、スイングアームサポートアセンブリに対して独立して自由に動くことができる。従って、この代替の実施例では、操作するユーザは、振り子アセンブリの動作のように、スイングアームサポートを同一の変化率で、又は異なった変化率でスイングさせることができる。さらに、この実施例では、ユーザは、スイングアームサポートアセンブリを、振り子アセンブリに対してその振り子アセンブリの動作に反対するよう操作することができる。さらなる実施例では、振り子アセンブリの動作を、スイングアームサポートアセンブリに結び付け、振り子アセンブリの動作と協調した動作を提供することができる。

ここで、図１４及び１５を参照すると、この発明の他の代替の実施例が示されている。この実施例では、ベース１２は、一対のスイングアセンブリベース１５及び上方に延びる一対のスイングアームベース１７を有する。第１振り子アセンブリ１８及び第２振り子アセンブリ３１は、スイングアームピボット２４、３５及びフォロアアームピボット２６、３７を介してスイングアセンブリベース１５に回転可能にそれぞれ接続されている。一対のクロスリンク８８は、各スイングアームサポートアセンブリ８３、８５を、それぞれのアーム３３、２０に接続する。ミッドリンク９６はベース１２に回転可能に接続されている。ミッドリンク９６（図１５に最も良く見られる）は、一対のリンク９９に接続され、それらのそれぞれは、それぞれのアーム２０、３３に交互に接続されている。これによれば、図１４及び１５の代替の実施例は、低コストで、比較的持ち運び易い、この発明の実施例を代表するものである。

ここで、図１６を参照すると、この発明の他の代替の実施例が示されている。この実施例では、シングルスイングアームが、ベース１２から上方に延びる。シングルスイングアームサポートアセンブリ８３は、ハブ９８を介して横断サポート部材２９に回転可能に接続されている。シングルハンドサポート８７は、スイングアームサポートアセンブリ８３に接続されている。シングルハンドサポート８７は、左側及び右側部を含み、ユーザがシングルハンドサポート８７を片手又は（望ましくは）両手で把持し得るように設けられている。ミッドリンク９６は、一対のリンク９９に接続され、それらのそれぞれは、それぞれのアーム２０、３３に交互に接続されている。これによれば、図１６の代替の実施例は、低コストで、比較的持ち運び易い、この発明の実施例を代表するものである。

図１７を参照すると、この発明の原理に従う、さらなる実施例の運動装置上のユーザの正面斜視図が示されており、運動装置の構造はシュラウド１７で覆われている。図１７には、中央又は中立位置での、当初のユーザが示されている。ユーザ９は、スイングアセンブリ１６により支持された一対のフットパッド４０、５１上に立ち、一対のハンドサポート８７を保持することによって一層の支持を得ることができる。

図１８を参照すると、図１７の運動装置１０を斜めからみた正面斜視図が示されている。図１８では、スイングアセンブリ１６を明らかにするため、スイングアセンブリ１６を覆い得るシュラウド１７の一部は取り外されている。スイングアセンブリ１６は、第１の振り子アセンブリ１８及び第２の振り子アセンブリ３１を含む。図１９には、運動装置１０の正面からみて左位置にスイングされた第１振り子アセンブリ１８及び第２振り子アセンブリ３１が示されている。図２０には、運動装置１０の正面からみて右位置にスイングされた第１振り子アセンブリ１８及び第２振り子アセンブリ３１が示されている。

図１８〜２０を参照すると、第１振り子アセンブリ１８及び第２振り子アセンブリ３１の動作は、例えばフレーム１４の横断サポート部材２９に取り付けられたスプロケットアセンブリ６０のようなクロスカップリングアセンブリを用いることによって、協調及び／又は同期させることができる。スプロケットアセンブリ６０は、第１及び第２スイングアームピボット２４、３５にそれぞれ取り付けられた第１及び第２のソケットギア６２、６４を含むことができる。チェーン６６は、第１及び第２ソケットギア６２、６４を、ソケットギア６９を有するシャフト６８に接続する。チェーン６６は、少なくとも１つの遊びギヤ７０を用いることにより張りを保つことができる。シャフト６８は、既知のフライホイール７２に連結することができ、これにより運動装置の動作を滑らかにすることができる。ここで説明した運動装置１０は、第１及び第２振り子アセンブリの動作を協調するクロスカップリングアセンブリとしてスプロケットアセンブリを利用しているが、例えば、一又は複数の連結体、プーリシステム、カムシステム、又は電気機械システムのような種々の代替の機械的構造をクロスカップリングアセンブリに用いても良い。

この発明は、第１及び第２振り子アセンブリ１８、３１の動作に選択的に制動又は減速力を与えるための、負荷付与システムを含むことができる。フライホイール７２は、ベルト７６を介して小さい従動シーブ７７を駆動するステップアッププーリとして作用する。小さい従動シーブ７７は、回転可能なスタブシャフト７９に取り付けることができる。例えば、渦電流ブレーキアセンブリのような負荷付与装置７５を設けることができる。渦電流ブレーキアセンブリは、従動シーブ７７の内側のスタブシャフト７９に取り付けられた固体金属ディスクを含むことができ、従動シーブ７７とともに回転する。例えば、銅のような高導電性材料の環状の面プレートを、固体ディスクの面上に取り付けることができる。一対のマグネットアセンブリを、固体ディスクの、環状プレートの反対側の面に隣接して取り付けることができる。マグネットアセンブリはそれぞれ、コイルアセンブリで包囲された棒磁石形状の中央コアを含む。マグネットアセンブリは、ディスクの外周部に沿って環状プレートと一致させて配置することができる。マグネットアセンブリの位置は、実際に接触又はディスクの回転を阻害することなく、ディスクに可能な限り近づくようディスクの隣接面に対して調節しても良い。上述のように、フライホイール７２及び従動シーブ７７の直径における大きさの違いは、第１及び第２振り子アセンブリの動作に対してディスクの回転速度を増大させることとなる。そのため、ディスクの回転速度は、渦電流ブレーキアセンブリを介して、比較的高レベルの制動トルクを生じさせるのに十分である。

負荷付与システムを制御する抵抗制御を設けることができる。抵抗は、アナログ・デジタル変換インターフェース及びコントローラを介して運動装置に設けられた中央演算処理装置（ＣＰＵ）に伝送することができる。一実施例では、図１８に最も良く見られるように、ダイヤル式コントロール８１をハンドサポート８７の一つに、又はそれに隣接して設けることができる。

図１８〜２０を参照すると、スイングアセンブリ１６はさらに、第１のスイングアームサポートアセンブリ８３及び第２のスイングアームサポートアセンブリ８５を具える。ハンドサポート８７は、弓状の連続した形状にすることができ、これにより異なる大きさ及び高さのユーザに適応させたり、使用に際して複数の手位置を提供したりすることができる。一実施例では、各ハンドサポート８７は、おおよそユーザの頭部上０．４５７メートル（１８インチ）の高さに位置する第１位置からおおよそユーザの股関節の高さに位置する第２位置までで画定される距離と同じか又はそれよりも短い長さを有する細長く湾曲したバー又はロッドとすることができる。他の実施例では、ハンドサポートは、おおよそユーザの頭部の高さからおおよそユーザの股関節の高さまでの高さまで延在させることができる。他の実施例では、各ハンドサポートは、おおよそ０．２０３メートル（８インチ）から１．２１９メートル（４８インチ）までの範囲内の長さを有する。特に好適な実施例では、各ハンドサポートは、０．３０４メートル（１２インチ）から０．４５７メートル（１８インチ）までの範囲内の長さを有する。他の好適な実施例では、ハンドサポートに対してその他の長さが検討される。一実施例では、ハンドサポート８７は、０．４５７メートル（１８インチ）から１．５２４メートル（５フィート）までの範囲内の曲率半径を有することができる。弓状のハンドサポートの形状は、少なくともハンドサポートの一部分から延びる略半円形、略半楕円形、又は任意の湾曲形状とすることができる。

ハンドサポート８７は、使用時にてハンドサポート８７の上部及び下部領域がユーザにむかって延びるようにユーザから離れて弓状に曲げられている。このハンドサポート構造により、ユーザは、過度に広げたり、伸ばしたり又は自身の身体を異常にひねったりする必要なしに容易かつ効率的に使用中に自身の手を再配置することが可能となる。ハンドサポート８７の、湾曲した又は弓状に曲げられた構造により、ユーザが、引き落とし、押し上げ、押し離し、引き寄せ、及びこれら動作の任意の組み合わせを含む、さまざまな腕の動作を容易かつ快適に成し得る複数の把持位置がもたらされる。ハンドサポート８７によりユーザに利用可能となったさまざまな手位置により、ユーザは、自身の手を単純にハンドサポート８７に対して再配置することによって異なる腕及び上半身の筋肉を運動させることができる。他のハンドサポート構造も用いることができる。

ハンドサポート８７は、一対のサポートリンク８９に接続することができる。サポートリンク８９は、ハンドサポートピボット９１においてフレーム１４の上部に枢動可能に接続することができる。ハンドサポートピボット９１は、ハンドサポート８７及びサポートリンク８９が前後、内外、及び上下方向に複合的にスイングできるよう垂直線に対して傾斜させることがことができる。連結部材９５に係合されたハンドフォロアバー９３は、ハンドサポートピボット９１から延びる。連結部材９５はそれぞれ、第１及び第２スイングアーム２０、３３にそれぞれ取り付けることができるスイングアームフォロアバー９７に係合される。ハンドサポート８７と第１及び第２スイングアーム２０、３３との間の連結は、ハンドサポート８７の、前後、内外及び上下動作を、フットパッドの、前後、内外及び上下動作に協調させる。代替の実施例では、第１及び第２スイングアームサポートアセンブリ８３、８５の動作を第１及び第２振り子アセンブリ１８、３１に協調させる、他の連結構造又は同等の構成を用いることができる。

図２１〜２３を参照すると、この発明を使用するにあたり、ユーザは、フットパッド４０、５１を中立中央位置にして、ハンドサポート８７を把持しながらフットパッド４０、５１上に立つ。。ユーザは、自身の体重を片側に移動させることができ、これにより下向きの力が一方のフットパッド上に与えられる間、他方のフットパッドに加えられる力は減じられ、従って、力が与えたれたフットパッドは、下方、後方及び外方にスイングし、その間、力が減じられたフットパッドは、上方、前方及び内方にスイングする。ここで重要なことは、ユーザの体重移動が、運動装置の動作に寄与するということである。さらには、運動装置のストローク又はストライド距離は、ユーザによって全て決定されることから、運動装置の柔軟性及び多彩性は増大することとなる。ユーザはまた、運動装置の動作を開始又は促進するよう自身の腕を使用することができる。例えば、ユーザは、ハンドサポート８７の一方を引き下げ、それと同時に他方のハンドサポートを押し上げ、動作を開始又は促進することができる。

所望のスイング動作を達成するに際して、ユーザはフットパッド４０、５１の上に付与する力を変化させ、これにより、先に力を減じられたフットパッドに下向きの力が付与される間、先に力が与えられたフットパッドへの力は減少される。これは、スイングアセンブリ１６の慣性モーメントに対抗し、第１振り子アセンブリ１８及び第２振り子アセンブリ３１を反対方向に向ける。このプロセスは反復することができ、これにより第１振り子アセンブリ１８及び第２振り子アセンブリ３１に、側から側、前後、及び上下にスイングが生じる。ユーザは、フットパッド４０及び５１に下向きの力を交互に適用するよう協調するハンドサポート８７を押すこと及び／又は引くことにより、運動装置１０のスイング動作にさらに貢献することができる。

図２１を参照すると、ユーザの体重は第２フットパッド５１に移動し、それにより第２フットパッドを下方、外方及び後方に動かし、第１フットパッド４０は、上方、内方及び前方に動く。第１及び第２フットパッド４０、５１の動作と協調し、ユーザは、左手でハンドサポート８７を下方、後方及び外方に引くことができ、右手で他のハンドサポート８７を上方、後方及び内方へ押すことができる。ユーザは、ハンドサポート８７に対して自身の手を再配置することにより、前方又は後方と対比して上方又は下方に適用される力を容易に制御又は変化させることができる。従って、ハンドサポート８７により、ユーザには、運動装置１０を使用している間、種々の有効な運動ルーチンがもたらされる。

図２１及び２３を参照すると、自身の体重を第１フットパッド４０に移動したユーザが示されており、これによれば、第１フットパッド４０は、下方、後方及び外方に移動し、その間、第２フッドパッド５１は、上方、前方及び内方に移動する。ユーザはまた、右手で一方のハンドサポート８７を後方、下方及び外方に引き、その間、左手で他方のハンドサポート８７を上方、前方及び内方に押している。

この発明の他の実施例では、この発明の原理に従う運動装置は、ユーザが調節可能な角度を有することができる。図２４を参照すると、この発明の原理に従う運動装置の側面図が示されている。この発明によれば、第１の角度αは、上側ピボット点と垂直線の間の角度で決まり、第２の角度βは、フットパッドサポート４２と垂直線との間の角度で決まる。第１角度α及び第２角度βは、おおよそ等しく、これによれば、フットパッドサポート４２の角度により定められる軸ｘ及び上側ピボット点により定められる軸ｙは略平行となる。運動装置の特殊な３次元動作は、第１角度α又は第２角度βの大きさとの組み合わせによる軸ｘ及びｙの間の距離により定められる。

第１角度αを大きくすればするほど、前方／後方動作は大きくなるとともに上昇は小さくなり、同様に第１角度αを小さくすればするほど、前方／後方動作は大きくなるとともに上昇は小さくなる。一実施例では、第１角度α及び第２角度βは、約１度（１°）から約８９度（８９°）の間とすることができ、好適な実施例では、第１角度αと第２角度βは、約２０度（２０°）から約７０度（７０°）の間とすることができる。

図２５を参照すると、この発明の原理に従う、ユーザ調整可能な角度を有する運動装置の正面斜視図が示されている。この実施例では、上側横断サポート部材２９は、ピボット点１０３にてベース１０２に枢動可能に接続されおり、従って、上側サポート部材２９の角度は変更することができる。一対のサポート１０５は、ピボット点１０７にて枢動可能にベースに接続されている。上側横断サポート部材２９は、一対のピン１０９を含む。一対のサポート１０５は、ピンと連携して上側横断サポート部材２９を異なった角度位置に固定する複数の開口部を含む。

加えて、第１フットパッド４０及び第２フットパッド５１は、ピボット点１１１にて第１フットパッドサポート４２及び第２フットパッドサポート５３に枢動可能に連結されており、従って、フットパッド４０、５１の角度は、上側横断サポート部材２９の角度と連動して変えることができる。第１フットパッド４０及び第２フットパッド５１は、複数の開口部が定められたプレート１１３を含む。第１フットパッドサポート４２及び第２フットパッドサポート５３は、開口部と連携し第１フットパッド４０及び第２フットパッド５１を、異なった角度位置で固定する伸縮自在のピンを含む。なお、ここで説明した調整機構は手動であるが、自動の調節機構もこの発明の範囲内であることを理解されたい。

この代替の実施例により、顕著に小さいながらもこの発明の、実質的に同一動作を持つ運動装置がもたらされる。この代替の実施例は、軽量かつ持ち運びできるように構成することができ、従って、例えば、複数ユーザのためのヘルスクラブにおいて調整されたクラスのために使用することができる。さらに、図２５の実施例はまた、製造コストを低くし得て、従って、非企業マーケットに対してより実行可能性を高めることがでる。

この発明の他の実施例ではまた、フレームは、手摺り又は複数のハンドグリップを含むことができる。手摺りは、ベース１２から上方に延ばすことができる。手摺りは、装置の使用時にユーザを追加的に支持及び安定化するのに用いることができる。さらに、手摺りは、スイングアームサポートアセンブリと組み合わせて、又はその代わりとして用いることができる。

従って、この発明に従う運動装置により、ユーザに、内外、上下、及び前後動作を含む、ユーザによって決定される３次元ストライド距離を取り入れた、自然で滑らかな運動動作がもたらされる。この発明の運動装置は、ユーザの全身に並進運動を与えることができる。この運動装置により、ユーザは、ユーザの関節に対して好ましくない衝撃負荷が与えられることなく、広い動作範囲にわたって自然で滑らかに筋肉を運動させることができる。上半身運動アセンブリとの組み合わせによるユニークで自然な三方向動作を運動装置に取り込むことで、完全な全身運動装置がもたらされる。さらに、この発明の運動装置によれば、この装置を使用すると、ユーザは、さまざまな異なる身体位置及びストライド距離を用いることが可能となる。最も重要なことには、この発明に従い構成された運動装置は、使って楽しいユニークで魅力的な動作をユーザにもたらす。

具体的な実施例とともに説明したこの発明は、当業者により種々の代替、修正及び変形がされると推測される。従って、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内に規定される全ての代替、修正及び変形を含むよう意図される。

この発明の原理に従う運動装置の正面斜視図である。 図１の運動装置の背面図である。 図１の運動装置の正面図である。 図１の運動装置のフットパッドのスイング軌跡を示した正面図である。 図１の運動装置のフットパッドのスイング軌跡を示した平面図である。 この発明の原理に従う運動装置の一実施例の概略正面図である。 図６の実施例のフットパッドの概略正面図である。 図６の実施例のフットパッドの概略平面図である。 この発明の原理に従う運動装置の他の実施例の概略正面図である。 図９の実施例のフットパッドの概略正面図である。 図９の実施例のフットパッドの概略平面図である。 この発明の原理に従うアームサポートアセンブリを有する、図１の運動装置の正面斜視図である。 この発明の原理に従う代替のアームサポートアセンブリを有する、図１の運動装置の正面斜視図である。 この発明の原理に従う運動装置の代替の実施例の正面斜視図である。 図１４の運動装置の平面図である。 この発明の原理に従う運動装置の代替の実施例の正面斜視図である。 この発明の原理に従う運動装置の代替の実施例上のユーザの正面斜視図である。 シュラウドを取り外した状態の、図１７の運動装置の斜視図である。 シュラウドを取り外した状態の、図１７の運動装置の正面図である。 他の状態における、図１９の運動装置の正面図である。 図１７の運動装置上の、一の状態におけるユーザの正面図である。 図１７の運動装置上の、他の状態におけるユーザの正面図である。 シュラウドを取り外した状態の、図１７の運動装置上のユーザの側面図である。 この発明の原理に従う、調整可能な角度を有する運動装置の他の実施例の側面図である。 この発明の原理に従う、調整可能な角度を有する運動装置の他の実施例の正面図である。

Claims (44)

1. フレームと、
   前記フレームに枢動可能に連結された第１及び第２スイングアームであり、垂直線に対して傾斜して前記フレームから延びる、第１及び第２スイングアームと、
   前記第１及び第２スイングアームにそれぞれ枢動可能に連結された第１及び第２フットパッドであり、各フットパッドは、前記フレームに対して、前方／後方成分、上方／下方成分、及び内方／外方成分を具えるフットパスを定める第１及び第２フットパッドと、を具えることを特徴とする振り子式運動装置。
2. 前記第１及び第２スイングアームは、前記フレームから操作可能に懸架されている、請求項１に記載の運動装置。
3. 垂直に対する前記角度は、約１度（１°）から約８９度（８９°）までの範囲内にある、請求項１に記載の運動装置。
4. 垂直に対する前記角度は、約２０度（２０°）から約７０度（７０°）までの範囲内にある、請求項１に記載の運動装置。
5. 前記運動装置は、前記第１及び第２フットパッドにそれぞれ枢動可能に連結された第１及び第２のフォロアアームをさらに具える、請求項１に記載の運動装置。
6. 前記第１及び第２フォロアアームを前記フレームに枢動可能に連結することにより、第１及び第２の４本リンクアセンブリを形成する、請求項５に記載の運動装置。
7. 前記第１及び第２の４本リンクアセンブリは、前記第１及び第２フットパッドがフットパスに沿って移動する間、前記第１及び第２フットパッドの足を受ける面を実質的に水平位置に保持する、請求項６に記載の運動装置。
8. 前記第１及び第２の４本リンクアセンブリは、使用中、前記第１及び第２フットパッドの足を受ける面の傾斜を水平面に対して０〜２０度の範囲内で制御するよう構成される、請求項６に記載の運動装置。
9. 前記第１及び第２フットパッドの前記足を受ける面の傾斜は、水平面に対して０〜１０度の範囲内にある、請求項８に記載の運動装置。
10. 前記第１及び第２フォロアアームを前記第１及び第２スイングアームに連結する第１及び第２のクロスリンクをさらに具えることにより、前記第１及び第２フットパッドに第３及び第４の４本リンク連結アセンブリを形成する、請求項５に記載の運動装置。
11. 前記第３及び第４の４本リンクアセンブリは、前記第１及び第２フットパッドがフットパスに沿って移動する間、前記第１及び第２フットパッドの足を受ける面を実質的に水平位置に保持する、請求項１０に記載の運動装置。
12. 前記運動装置は、前記第１及び第２フットパッド間の動作を協調させるアセンブリをさらに具える、請求項１に記載の運動装置。
13. 前記第１及び第２フットパッド間の動作を協調させる前記アセンブリは、スプロケット及びチェーンアセンブリを具える、請求項１２に記載の運動装置。
14. 前記第１及び第２フットパッド間の動作を協調させる前記アセンブリは、連結部材を具える、請求項１２に記載の運動装置。
15. 前記運動装置は、前記第１及び第２スイングアームに操作可能に連結された負荷付与システムをさらに具える、請求項１に記載の運動装置。
16. 前記負荷付与システムは、一又はそれ以上のブレーキアセンブリ、オルタネータ及び発電機を具える、請求項１に記載の運動装置。
17. 前記運動装置は、前記第１及び第２スイングアームに操作可能に連結されたフライホイールをさらに具える、請求項１に記載の運動装置。
18. 前記運動装置は、第１及び第２スイングアームサポートアセンブリを具え、各スイングアームサポートアセンブリは、ハンドグリップを含む、請求項１に記載の運動装置。
19. 前記ハンドグリップは、弓状の細長い部材である、請求項１８に記載の運動装置。
20. 前記運動装置は、前記第１及び第２スイングアームサポートアセンブリを前記第１及び第２スイングアームに操作可能に連結するアセンブリをさらに具える、請求項１８に記載の運動装置。
21. 前記第１及び第２スイングアームサポートアセンブリは、前記第１及び第２フットパッドにさらに連結されている、請求項２０に記載の運動装置。
22. 前記第１及び第２スイングアームサポートアセンブリの動作は、前記第１及び第２スイングアームの動作に協調されている、請求項２０に記載の運動装置。
23. 前記アセンブリは、連結部材である、請求項２０に記載の運動装置。
24. フレームと、
    前記フレームに枢動可能に連結され、該フレームから延びる第１及び第２スイングアームと、
    前記第１及び第２スイングアームにそれぞれ枢動可能に連結された第１及び第２フットパッドであり、各フットパッドは、前記フレームに対して、前方／後方成分、上方／下方成分、及び内方／外方成分を具えるフットパスを定める第１及び第２フットパッドと、
    前記フレーム及び前記第１及び第２スイングアームの一つに連結され、前記第１及び第２スイングアームが垂直から第１の角度に配置される第１の位置と、少なくとも、前記第１及び第２スイングアームが垂直線から第２の角度に配置される第２の位置との間に配置可能なスイングアーム調整アセンブリと、を具えることを特徴とする振り子式運動装置。
25. 前記第１及び第２角度は、互いに実質的に等しい、請求項２４に記載の運動装置。
26. 前記第１及び第２スイングアームは、前記フレームから操作可能に懸架されている、請求項２４に記載の運動装置。
27. 垂直線からの前記第１角度は、約１度（１°）から約８９度（８９°）までの範囲内にある、請求項２４に記載の運動装置。
28. 垂直線からの前記第１角度は、約２０度（２０°）から約７０度（７０°）までの範囲内にあり、前記第２角度は、前記第１角度と異なる、請求項２７に記載の運動装置。
29. 前記運動装置は、前記第１及び第２フットパッドにそれぞれ枢動可能に連結された第１及び第２のフォロアアームをさらに具える、請求項２４に記載の運動装置。
30. 前記第１及び第２フォロアアームを前記フレームに枢動可能に連結することにより、第１及び第２の４本リンクアセンブリを形成する、請求項２９に記載の運動装置。
31. 前記第１及び第２の４本リンクアセンブリは、前記第１及び第２フットパッドがフットパスに沿って移動する間、前記第１及び第２フットパッドの足を受ける面を実質的に水平位置に保持する、請求項３０に記載の運動装置。
32. 前記第１及び第２の４本リンクアセンブリは、使用中、前記第１及び第２フットパッドの足を受ける面の傾斜を水平面に対して０〜２０度の範囲内で制御するよう構成される、請求項３０に記載の運動装置。
33. 前記第１及び第２フットパッドの前記足を受ける面の傾斜は、水平面に対して０〜１０度の範囲内にある、請求項３２に記載の運動装置。
34. 前記第１及び第２フォロアアームを前記第１及び第２スイングアームに連結する第１及び第２のクロスリンクをさらに具えることにより、前記第１及び第２フットパッドに第３及び第４の４本リンクアセンブリを形成する、請求項２９に記載の運動装置。
35. 前記第３及び第４の４本リンクアセンブリは、前記第１及び第２フットパッドがフットパスに沿って移動する間、前記第１及び第２フットパッドの足を受ける面を実質的に水平位置に保持する、請求項３４に記載の運動装置。
36. 前記運動装置は、前記第１及び第２フットパッド間の動作を協調させるアセンブリをさらに具える、請求項２４に記載の運動装置。
37. 前記第１及び第２フットパッド間の動作を協調させる前記アセンブリは、スプロケット及びチェーンアセンブリを具える、請求項３６に記載の運動装置。
38. 前記運動装置は、前記第１及び第２スイングアームに操作可能に連結された負荷付与システムをさらに具える、請求項２４に記載の運動装置。
39. 前記運動装置は、前記第１及び第２スイングアームに操作可能に連結されたフライホイールをさらに具える、請求項２４に記載の運動装置。
40. 前記運動装置は、第１及び第２スイングアームサポートアセンブリを具え、各スイングアームサポートアセンブリは、ハンドグリップを含む、請求項２４に記載の運動装置。
41. 前記スイングアームサポートアセンブリは、弓状のハンドグリップを含む、請求項４０に記載の運動装置。
42. 前記運動装置は、前記第１及び第２スイングアームサポートアセンブリを前記第１及び第２スイングアームに操作可能に連結するアセンブリをさらに具える、請求項４０に記載の運動装置。
43. 前記第１及び第２スイングアームサポートアセンブリは、前記第１及び第２フットパッドにさらに連結されている、請求項４２に記載の運動装置。
44. 前記第１及び第２スイングアームサポートアセンブリの動作は、前記第１及び第２スイングアームの動作に協調されている、請求項４２に記載の運動装置。

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