JP2010005350A - ウェイトスタック式トレーニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、従来のウェイトスタック式トレーニング装置には筋肉の短縮性収縮時よりも伸張性収縮時に運動負荷が明らかに減少するという重大な欠点があった。それを改良したウェイトスタック式トレーニング装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】従来のウェイトスタック式トレーニング装置における装置内摩擦抵抗の大きな原因と考えられる重りのガイドポストを無くすこと、少なくとも上下２つのプーリ間に輪状に張り渡した幅をもたせた回転し難い構造をもった線状体のみで重り選択シャフトを上下から固定し、重りを上下運動方向に案内すること、ウェイトスタックの重りのズレを補正し積み重ね状態を安定させるために各重りの上下面に嵌合する凹凸を作製することの組み合わせを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本願発明は新規な筋力トレーニング装置の運動負荷機構、つまり使用者が重り抵抗に抗して所定の筋肉を伸縮する装置に関する。

従来のウェイトスタック式トレーニング装置の構造の多くは、積み重ねられた必要分の重りがスムースに上下動するよう、多くは２本の垂直ガイドポストにより案内され、重り選択ロッドが上下方向に整列した複数の重り中央の孔を貫通して下へ延び、重りを水平方向に貫通またはその下を通りロッドの整列した孔に係合するピンを介して、選択された重りがロッドに係合される。トレーニングの際、ピンより上の積み重ねられた重り全体が、例えば牽引用ケーブルによって取手に連結されるか、例えばリフトバーに直結された選択ロッドを介して持ち上げられる（例えば、再表２００５／０４４３９１号公報参照）。

特開平２−２６５５７７ 再表２００５／０４４３９１

従来のウェイトスタック式トレーニング装置は、重りと垂直ガイドポスト、レバー、カム、プーリ等での摩擦抵抗が、重りを上げる際には運動負荷（抵抗）を増加させる方向に働き、重りを下げる際には運動負荷を減少させる方向に働く。
上下に積み重ねられた複数の重りを貫通する垂直ガイドポストは、重りの軌道を確実に案内する重要な働きがあるが、運搬時等において多少変形する可能性もあり、重りとの摩擦を減らすために潤滑剤を注されたりもするが、重りが滑らかにガイドポストを滑らず引っかかるという報告も時折聞かれ、大きな摩擦抵抗を発生する。
筋力トレーニングにおける筋収縮を大きく分類すると、筋肉が短縮する方向に収縮する短縮性収縮と筋肉が伸ばされるのに抵抗して収縮する伸張性収縮があり、筋力トレーニングは筋肉の短縮性収縮、伸張性収縮を繰り返す運動となる。トレーニング理論において、短縮性収縮に比し伸張性収縮の方が大きな力が発揮されトレーニング効果が高いと言われている。
しかし、従来のウェイトスタック式トレーニング装置は、重りを上げる短縮性収縮時の装置内の摩擦抵抗による運動負荷の増加と重りを下げる伸張性収縮時の運動負荷の減少という加えたい運動負荷の反対に負荷の大きさが変化するという重大な欠点がある。
この欠点を補うため、動力を用いて伸張性収縮に負荷を加えたり、また摩擦抵抗を抑えるためにてこを用いたものも存在するが、前者においてはまず使用感が自然ではなく、環境問題が取り立たされる昨今において運動というエネルギーを消費する行為にエネルギー資源を消費するのは問題であり、後者においては装置自体の重量が増してしまうという欠点があり高負荷を用いたい上級者の使用に耐えない。
本発明者は出来る限りこの欠点を改良された極めて摩擦抵抗の少ないウェイトスタック式のトレーニング装置を提供することを目的とする。
つまり、汎用されているウェイトスタック式トレーニング装置の大きな摩擦抵抗の原因である重りのガイドポストを無くし、更に、本発明に伴う新規課題・重りの不安定性を同時に解決した手段を提供せんとするものである。

発明の骨子は、請求項１である少なくとも２つのプーリを上下に配置し、プーリ間に輪状に張り渡した線状体の一部にウェイト選択ロッドを設け、そのロッドが上下方向に積み重ねられた複数の重りの中央に設けられた孔を上下に貫通し、重り持ち上げ手段によりロッドが上方向に牽引され、重りとロッドに設けた横方向に一致する孔に挿入されたウェイト選択ピンによりロッドと係合された必要分の重りが線状体によってのみ鉛直方向に案内される機構を特徴とするウェイトスタック式トレーニング装置の運動負荷機構である。

第二の発明の骨子は、請求項２である上下プーリ間に輪状に張り渡され、ロッドの上下に接続された線状体は、幅をもたせた回転し難い構造であることを特徴とするウェイトスタック式トレーニング装置内の運動負荷機構である。

第三の発明の骨子は、請求項３である上下に積み重ねられた重りの上下面は一方が凹他方が凸であり、上下嵌合する凹凸があることを特徴とするウェイトスタック式トレーニング装置内の運動負荷機構である。

本発明の内容を順に詳しく説明すると次の通りである。
本願発明は従来のウェイトスタック式トレーニング装置内の摩擦抵抗を最小限にするために、摩擦抵抗の大きな原因である重りのガイドポストを無くし、内部摩擦抵抗の原因となるプーリ、カム、レバー等の数・質ともに摩擦抵抗を極力小さくしようとするものである。

そこで、従来のウェイトスタック式トレーニング装置の運動負荷機構から重りのガイドポストを除いただけの装置でどのような問題が発生するか考えてみる。
まず、重りがまったく案内されない状態となるので、トレーニング中重り持ち上げ手段にピン、ロッドを介して係合され持ち上げられた重りが揺れたり回転したりすることが考えられる。すると、ロッドが運動中、係合されていない重りにぶつかることが予想される。また、係合されていない重りはただ積み上げられているだけなので、少しの外力によって容易に崩れる危険性がある。そしてトレーニング後、重りに揺れや回転によるズレが生じ、元通りの位置に複数の重りが整列した状態に積み重ねられることはまず不可能である。

そこでまず、請求項１であるピンで係合された必要分の重りと重り選択ロッドの軌道を案内する機構として、重り選択ロッドを上に持ち上げる重り持ち上げ手段に加えて上下に少なくとも２つのプーリを設け、輪状に上下のプーリに線状体を張り渡し重り選択ロッドをその線状体の一部に設けることによって上下軸上の軌道は安定させることが出来る。

しかし、線状体が例えば一本の紐状のもの、例えば１本のケーブル等、幅のない容易に鉛直軸を中心に回転するものであった場合、ロッドが容易に回転し、重りの回転方向へのズレは防げないため、請求項２である線状体に幅のある回転し難い構造、例えばチェーン、ベルトあるいは２本のケーブル等幅のある回転を抑える構造を用いる必要がある。
尚、線状体にチェーンを用いた場合はプーリをチェーン用のカムにすることにより、線状体であるチェーン自体を直接重り持ち上げ手段として使用することも可能である。

これで軌道はほぼ安定させることが出来たが、積み上げられる重りに発生する多少のズレを補正し、積み上げられただけになっている必要分でない重りが小さな外力で崩れる不安定性を防止する必要がある。そのため、請求項３である上下に積み上げられた重りの上下面の一方に凹一方に凸の嵌合する凹凸面を作製することにより、重りの多少のズレは補正され積み重ね状態も安定する。

［用語の詳しい定義］
本発明では、筋力トレーニングと言う言葉は専門的にはレジスタンストレーニングであり、筋力訓練と言う意味で、ウェイトトレーニングとも、ワークアウトとも、略して筋トレとも言うことが出来る。

また、ここではウェイトスタック式トレーニング装置と言う言葉は一般的に汎用されているプレート式の重りを使用しないトレーニングマシンであり、上下に積み重ねられた複数の重り（ウェイト）を重力による運動抵抗（負荷）として使用するトレーニング装置と言う意味で、ウェイトスタック式トレーニングマシンとも、単純にトレーニングマシンともいうことが出来る。

１）ウェイトスタック式トレーニング装置において、内部摩擦抵抗の大きな原因となっていたガイドポスト無しに重りの軌道を安定させることを初めて可能にした。
２）ウェイトスタック式トレーニング装置において、短縮性収縮時の運動負荷を増強し伸張性収縮時の運動負荷を減弱する摩擦抵抗をプーリの摩擦抵抗のみとすることを可能にした。
３）短縮性収縮と伸張性収縮の運動負荷の差を減少させることにより、従来のウェイトスタック式トレーニング装置に比し、より高い筋力トレーニングによる筋力増強・筋肥大効果を得ることが出来る。
４）摩擦抵抗の無いバーベル、ダンベル等の運動による筋肉への刺激に近い伸張性収縮時の刺激が得られることから、より多くのトレーニング愛好家に好まれることが期待出来る。
５）高齢者における筋力不足が影響する骨粗鬆症、膝関節痛、転倒、それによる骨折、寝たきり等の疾患の予防、治療において、従来のウェイトスタック式トレーニング装置を用いた運動療法よりも、更に有効性の高い運動療法、筋力訓練リハビリが可能となる。
６）筋力の差が有利になるスポーツのアスリートにおいて、より筋力増強効果の高いマシントレーニングが可能となり、この装置を用いたアスリートはそのスポーツ競技の優位性を得ることが出来る。

本発明では、ウェイトスタック式トレーニング装置に関しては装置内の摩擦抵抗は最小であることが好ましく、特に好ましくは、今回の発明においてはプーリのみの摩擦抵抗がかかるため、プーリの数は最少数であることが望ましく、またプーリは可能な限り摩擦抵抗の少ないものを用いる方がより大きなトレーニング効果が期待出来る。
また、上下に配置したプーリは、それに張り渡した線状体が重りに触れない十分な大きさを必要とし、同一平面状にあり、ロッド側の線状体は鉛直になるように配置することが、ズレを防止するためには望ましい。また、重りの上下動作を安定させるため、重り持ち上げ手段は重り選択ロッドを鉛直方向に持ち上げる構造であることが重要である。

さらに、本発明では、重りに関しては多少のズレが動作中発生することが予想されるためそれを補正する凹凸の形状を用いるが、整列しやすくするため表面が引っかからず滑らかであることが好ましく、特に好ましくは重りの上下面が大きなズレでも可能な限り補正する凹凸形状であることである。最も好ましくは、プーリの摩擦抵抗が最小で、重りのズレを積み上げられるだけで補正し安定する効果が最大であることである。なお、最も好ましいとの判断は、評価者各自の視点の違いで、分かれることもあることは、申すまでもない。

以下の実施例により、本発明を更に詳細に説明する。しかし、本実施例により、本発明の有効性が，限定解釈されるものではない。むしろ、更なる展開をもたらすものである。

以下、図にそって説明する。
まず、第１図、第２図、第３図は側面図の略図である。上下のプーリ７、８（、９）はフレームに固定され、重りの台６も脚を介してフレームに固定されているが、省略されている。便宜上、重り選択ロッド３から上へ伸びた重り持ち上げ手段の例である牽引用のベルトまたはケーブル１とロッド３に輪状に接続された線状体の例である固定用ベルトまたはケーブル２を一本の線１＆２で示した。

重り持ち上げ手段の一例である牽引用ベルトもしくはケーブル１は、様々なトレーニング装置、例えばケーブルクロスオーバーマシン、ラットマシン、レッグエクステンションマシン、レッグカールマシン、プルオーバーマシン、アームカールマシン、トライセップスエクステンションマシン、アブドミナルマシン、バックエクステンションマシン等として接続可能である。カム、プーリやレバー等への接続を要することもあるが、装置内での摩擦抵抗を最小にすることに留意する必要があり、カム、プーリやレバー等も最少数で摩擦抵抗の小さいものの使用が望ましい。

上下のプーリ７、８（、９）にかけられ輪状になった線状体の例である固定用のベルトまたはケーブル２が、今回の第一、第二の発明の骨子である重り選択ロッド３に上下から接続することにより、動作時生じる重り選択ピン１３により係合された重り４、５の水平方向、回転方向のブレを修正し軌道を案内し摩擦を最小にする機構である。ケーブルまたはベルト２やプーリ７、８、９は従来のウェイトスタック式トレーニング装置と同様、動作時、形状および長さはほぼ一定で変形しない。

第三の発明の骨子である重り４は従来のウェイトスタックのような上下が平面の重りを使用すると、重り４を案内するガイドポストが無いためにトレーニング後に重り４が上下に整列され積み上げられた状態を維持することは困難である。そのため、隣り合う重りの一方に凹他方に凸の凹凸を作り上下に積み上げられた状態を安定させ、また、ずれた状態をある程度補正する形状が要求される。この上下面に凹凸を作って重りの安定性を維持するのは今回の第三の発明の骨子である。尚、通常使用されるウェイトスタックの重りは全て同形状のものを用いることが多いが、重り最上部５は重り選択ロッド３と固定されていることも多く、その他の重り４と異なりその上面は平面であっても凹凸があっても形状は問われない。同様に重り４の最下部の重りも下面の形状は問われないが、今回の図では最上部の重り５の上面を平面とし、最下部の重り４はその他の重りと同じ形状とした。

第１図と第２図は運動中の装置の動きを示すものであるが、第１図から第２図へ牽引用ベルトまたはケーブル１を牽引した場合、装置内摩擦抵抗は空気抵抗を無視するとプーリ７、８のみにかかることとなる。その方向は牽引した方向と逆方向にかかり、重りがより重くなる方向への力が発生する。次に第２図から第１図へ牽引用ベルトまたはケーブル１を戻す時、同様にかかる摩擦抵抗はプーリ７、８のみにかかり、方向は戻す方向と逆方向になり、重りがより軽くなる方向への力が発生する。このように、この装置内でも抵抗は筋力トレーニングに不利に作用するが、従来のウェイトスタック式のガイドポストと重りが常に擦れあう摩擦抵抗に比し、この装置ではプーリのみの摩擦抵抗となり装置内の摩擦抵抗を極めて低くすることが可能となる。

第３図はプーリ９を一つ増やした図であるが、勿論プーリの数は少ない方が摩擦抵抗を減らすことが出来るのは言うまでもない。上下のプーリ７、８は輪状にかけられたベルトまたはケーブル２と重り４、５とが接触することがない十分な大きさのプーリを使用する。しかし、プーリ９をあえて一つ設けることにより、重り４、５と固定用ベルトまたはケーブル２の間に広い空間が確保することが出来、プーリを小型軽量化することも可能となり、プーリの重さ、大きさから発生する回転慣性力による摩擦抵抗の低減が可能となる。
また、第３図ではプーリ９の位置は一例としてプーリ７と同じ高さであるが、その他にもトレーニング装置のデザインによって様々な位置に設置することが考えられ、またプーリの数も更に増やすことも可能であるが、少数の方が内部摩擦抵抗を下げるため、今回の発明の優位性を増すためには出来るだけプーリの数を抑えるのが望ましい。
また、このプーリ９により、重りおよびその台４，５，６の形状も空間が得られるために重りの回転方向の向きを変更することも可能となり、ピン１３を挿入する方向などの装置自体のデザインを更に変更することが可能となる。

次に第４図、第５図について説明する。これらの図は第１図、第２図、第３図で牽引用ベルトまたはケーブル１、固定用ベルトまたはケーブル２としていたものを牽引用ベルト１、固定用ベルト２として示した正面図である。正面図では第１図、第２図、第３図の側面図で省略した装置フレーム１０と重り４の台６を支える脚１１も同時に示している。
第４図、第５図においては牽引用ベルト１のみがあるように図示されているが、固定用ベルト２が牽引用ベルト１と重なり後方に存在する。
これらの図の場合プーリ７、８、９はベルトを通す形状であるのは図のとおりである。
これらの図でベルトを使用しているのは、第二の発明の骨子である持ち上げられた重り４、５に生じる回転運動のズレを防止するためである。

次に第６図、第７図について説明する。これらの図は第１図、第２図、第３図で牽引用ベルトまたはケーブル１、固定用ベルトまたはケーブル２としていたものを牽引用ケーブル１、固定用ケーブル２として示した正面図である。正面図では第４図、第５図と同様に第１図、第２図、第３図の側面図で省略した装置フレーム１０と重り４の台６を支える脚１１も同時に示している。
第６図、第７図において、牽引用ケーブル１はプーリ７の中央部を通り、また固定用ケーブル２はプーリ７の両側方を通るため、プーリ７はケーブルを３本通す形状をしているが、プーリ８は牽引用ケーブル１を通す溝は不要であり、固定用ケーブル２を通すケーブル２本を通す形状をしている。仮に第３図のようにプーリ９を後方に用いる場合、牽引用ケーブル１をプーリ９に通す場合にはプーリ７と同じ形状を、通さない場合はプーリ８と同じ形状が要求される。
固定用ケーブル２を２本としたのは第二の発明の骨子である持ち上げられた重り４、５の回転運動のズレを防止するためである。

第４図から第５図、または第６図から第７図におけるトレーニングの際の装置の動きについて説明する。重り選択ロッド３が上下方向に整列した複数の重り４の孔を貫通して下へ延び、重り４を貫通またはその下を通ってロッド３の整列した孔１２に係合するピン１３を介して選択された重り４がロッド３に係合される。
今回の図では重り４の下をピン１３が通る図である。

第８図について説明する。第８図は第１図から第７図まで図示したウェイトスタックの積み重ねられた重り４のうちの１枚を示したものである。
重りのピン挿入孔のスロット１４は今回は重りの下を通ってロッド３に係合される図を示したが、スロット１４は重りの下を通らなくても既存のウェイトスタックにあるように重りの中央部を貫通していても問題ない。
このスロット１４に重り選択ピン１３を挿入することにより、重り選択ロッドに係合される。
ロッドが貫通する孔１５は長方形の形状を示したが、これもロッドやベルト、ケーブルがある程度ズレても当たらない空間を保持出来れば形状は問われない。
また、重りの凸部１６と凹部１７は複数枚積み重ねられて整合する形状であり、かつ滑らかに積み重なる。この凹凸は上下反転することも可能である。
このようなズレを補正し積み重ねを安定させる形状、デザインはこの形に限らず他にも無限に考えられる。

［発明の様々な様態の確認］
なお、本発明には、表現こそ既に掲げた請求項とは完全には一致しないが、実質的に次の各種の付加的事項を、発明の内容として、含むものである。

Ａ．ウェイトスタック式トレーニング装置において、装置内の摩擦抵抗の低減のため 重りのガイドポストを無くすことを特徴とし、重り持ち上げ手段までの装置内の摩 擦抵抗をプーリのみとすること。
Ｂ．ウェイトスタック式トレーニング装置において少なくとも２つの上下に配置され たプーリに渡した幅をもたせた回転し難い線状体の一部に重り選択ロッドを設ける ことを特徴とし、重りの軌道をプーリと線状体のみで案内させるようにすること。
Ｃ．ウェイトスタック式トレーニング装置において積み重ねられる重りの上下面の嵌 合する凹凸を特徴として重りのズレを補正し積み重ね状態を安定させるようにする こと。

本発明は具体的には、フィットネスクラブ・ジム等の運動施設における筋力トレーニング、予防医学施設・医療施設等におけるリハビリ・筋力訓練に用いられ、特に筋力向上を効率的に行う必要がある人に好ましく用いられるべきものである。

具体的な展開例として、アスリートの競技力向上や、老人の転倒予防や活動性の維持向上を目的とするリハビリや、けがからの早期復帰を望まれるアスリート・労働者のリハビリにも使用出来る。
一々各用途を、それらに記載と同じく、ここでは記すまでもないが、適用先に応じて、同様の用途と共に、自然にそれなりの新しい効果・長所・短所が加わって発揮されることは申すまでもない。

は本願発明で得られたウェイトスタック式トレーニング装置の側面図である。 は本願発明で得られたウェイトスタック式トレーニング装置を牽引用のベルトまたはケーブルを牽引し、ピン１３より上の積み重ねられた重り全体を挙上している側面図である。 は本願発明で得られたウェイトスタック式トレーニング装置でプーリを３つにしたときの側面図である。 は本願発明で得られたウェイトスタック式トレーニング装置の線状体にベルトを使用した場合の正面図である。 は本願発明で得られたウェイトスタック式トレーニング装置の線状体にベルトを使用し、ロッドにピンで係合された重りを重り持ち上げ手段により挙上している正面図である。 は本願発明で得られたウェイトスタック式トレーニング装置の線状体にケーブルを使用した場合の正面図である。 は本願発明で得られたウェイトスタック式トレーニング装置の線状体にケーブルを使用し、ロッドにピンで係合された重りを重り持ち上げ手段により挙上している正面図である。 は本願発明で得られたウェイトスタック式トレーニング装置の図１〜７で使用している重り例の立体図である。

符号の説明

１ 牽引用のベルトまたはケーブル
２ 固定用のベルトまたはケーブル
３ 重り選択ロッド
４ 重り
５ 重り選択ロッドに固定された最上部の重り
６ 重りを安定させ衝撃を吸収するゴム等を使用した重りの台
７、８、９ プーリ
１０ フレーム
１１ 重りの台６をフレームに接続する衝撃吸収機構のある脚
１２ 重り選択ロッドのピン挿入孔
１３ 重り選択ピン

１４ 重りのピン挿入孔
１５ 重り選択ロッド及び線状体が貫通する孔
１６ 上部の同型の重りの凹部と勘合する凸部
１７ 下部の同型の重りの凸部と勘合する凹部

Claims (3)

1. 少なくとも２つのプーリを上下に配置し、プーリ間に輪状に張り渡した線状体の一部にウェイト選択ロッドを設け、そのロッドが上下方向に積み重ねられた複数の重りの中央に設けられた孔を上下に貫通し、重り持ち上げ手段によりロッドが上方向に牽引され、重りとロッドに設けた横方向に一致する孔に挿入されたウェイト選択ピンによりロッドと係合された必要分の重りが線状体によってのみ鉛直方向に案内される機構を特徴とするウェイトスタック式トレーニング装置。
2. 上下プーリ間に輪状に張り渡され、ロッドの上下に接続された線状体は、幅をもたせた回転し難い構造であることを特徴とする請求項１に記載のウェイトスタック式トレーニング装置。
3. 上下に積み重ねられた重りの上下面は一方が凹他方が凸であり、上下嵌合する凹凸があることを特徴とする請求項１に記載のウェイトスタック式トレーニング装置。

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