JP2010279596A - 他動式運動補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置自体の剛性は有しつつもコンパクト化を実現した他動式運動補助装置を提供する。
【解決手段】他動式運動補助装置３０のペダル機構部５１は、スライドガイド４１上に設置されるペダルベース５２と、使用者の足を載せるペダル５３と、ペダルベース５２とペダル５３とをピッチング運動自在に接続するペダル回転軸５４と、ペダルベース５２に回転自在に設置されるクランクシャフト５５と、ペダル５３の裏面に設置されるローリング軸５６と、クランクシャフト５５とローリング軸５６とを連接するコネクティングロッド５７とを備えており、ペダル５３がピッチング運動をするときに、ペダル５３とローリング軸５６との間で発生するヨーイング運動を吸収するための、ヨーイング運動吸収手段５８を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、他動式運動補助装置に係り、主として使用者の脚部の筋肉を他動運動により伸縮させることで運動効果を得られるようにした他動式運動補助装置に関するものである。

従来から、使用者が自発的に筋力を発揮することなく使用者の身体に外力を与えて筋群を伸縮させる他動運動によって、使用者に対して運動効果を付与することを目的とした他動式運動補助装置が種々提案されている。例えば、下記特許文献１には、歩行運動を模擬する装置が提案されており、この装置によれば、足位置を時間経過に伴って変化させる構成を採用しながらも膝への負担を軽減することができ、さらに使用者の下腿部の筋群の伸縮を促して静脈環流の促進を図ることができるとされている。

特開２００８−１０４８６９号公報

上記特許文献１に記載の他動式運動補助装置は、使用者に対して高い運動効果を付与することができるものである。しかしながら、使用者に対して好適な他動運動を提供することができる上記他動式運動補助装置であっても、さらなる改良の余地は残されている。例えば、装置自体の剛性は保ちつつもコンパクト化を図った新たな他動式運動補助装置が提供できれば、製造コスト面での優位性と使用者に対する利便性の両者を向上させることができる。

本発明は、上述した課題の存在に鑑みて成されたものであって、その目的は、高い運動効果を有する従来の他動式運動補助装置にさらなる改良を加えることで、装置自体の剛性は保ちつつもコンパクト化を実現した新たな他動式運動補助装置を提供することにある。

本発明に係る他動式運動補助装置は、ベースと、前記ベース上でスライド運動自在に設置される左右一対のスライドガイドと、前記左右一対のスライドガイド上にそれぞれ設置される左右一対のペダル機構部と、前記左右一対のペダル機構部に対して駆動力を及ぼす駆動源とを備える他動式運動補助装置であって、前記ペダル機構部は、前記スライドガイド上に設置されるペダルベースと、使用者の足を載せるペダルと、前記ペダルベースと前記ペダルとをピッチング運動自在に接続するペダル回転軸と、前記ペダルベースに回転自在に設置されるクランクシャフトと、前記ペダルの裏面に設置されるローリング軸と、前記クランクシャフトと前記ローリング軸とを連接するコネクティングロッドとを備えており、前記ペダルがピッチング運動をするときに、前記ペダルと前記ローリング軸との間で発生するヨーイング運動を吸収するための、ヨーイング運動吸収手段を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、装置自体の剛性は有しつつもコンパクト化を実現した新たな他動式運動補助装置を提供することができる。

本実施形態に係る他動式運動補助装置の基本構成を説明するための構成概念図である。 本実施例に係る他動式運動補助装置の具体的構成例を説明するための外観斜視透視図である。 本実施例に係る他動式運動補助装置を上方から見た場合の上面透視図である。 本実施例に係る他動式運動補助装置の正面透視図である。 本実施例に係る他動式運動補助装置の背面透視図である。 本実施例に係る他動式運動補助装置の右側面透視図である。 本実施例に係る他動式運動補助装置の左側面透視図である。 本実施例に係る右足用のペダル機構部の詳細構成を説明するための部分斜視透視図である。 本実施例に係る他動式運動補助装置に発生するヨーイング運動の発生メカニズムを説明するための図である。 本実施例に係るペダル機構部の一連の動作を説明するための図である。 本発明が採り得る本実施例とは別形態のヨーイング運動吸収手段を例示する図である。 別の実施例に係る他動式運動補助装置を上方から見た場合の上面透視図である。 別の実施例に係る他動式運動補助装置の正面透視図（説明の便宜のために、一部の部材を省略してある）である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態および実施例について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態および実施例は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態および実施例の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

［基本構成について］
図１は、本実施形態に係る他動式運動補助装置１０の基本構成を説明するための構成概念図である。なお、図１では、本実施形態に係る他動式運動補助装置１０を上方から見た場合の様子が描かれているとともに、図１における紙面上側が正面、紙面下側が背面、紙面右側が右側面、紙面左側が左側面として定義されている。また、図１の本実施形態に係る他動式運動補助装置１０を使用する使用者は、正面を向いた状態にて符号２１で示される一対のペダルの上に両足を載せることで、他動式運動補助装置１０を利用することとなる。

さて、本実施形態に係る他動式運動補助装置１０を開発するに際して、本発明者らは、高い運動効果を使用者に対して付与できる構成を考慮した結果、図１に示すごとき基本構成の他動式運動補助装置１０を設計するに至った。すなわち、本実施形態に係る他動式運動補助装置１０では、人間の両足が自然体において両踵間の距離よりも両爪先間の距離の方が若干広くなり、さらに、両足を逆ハの字形（あるいは、Ｖ字形）にして歩行運動した方が、両足を並行配置あるいは内股配置するよりも高い運動効果を得られることに着目し、ベース１１上に設置される一対のペダル２１，２１を逆ハの字形（あるいは、Ｖ字形）に配置することとした。その角度については、符号Ａにて示される仮想線の方向に向けられており、他動式運動補助装置１０の中心仮想線Ｃに対する角度として符号αにて定義しておく。

また、逆ハの字形（あるいは、Ｖ字形）に配置された一対のペダル２１，２１は、符号Ｄにて示される軸線を回転軸として紙面の手前側と奥側を上下するように、すなわちピッチング運動するように構成されている。図１にて示すように、この回転軸線Ｄは、ペダル２１の背面側に寄った位置に設けられているので、一対のペダル２１，２１の上に両足を載せた使用者は、爪先側を上下に移動させる形にてピッチング運動を行うこととなる。なお、このピッチング運動は、左右一対のペダル２１，２１で逆位相となるように行われることが想定されている。つまり、使用者は、逆ハの字形（あるいは、Ｖ字形）に開いた両足を左右交互に上下させることでピッチング運動という動作を他動的に付与されることとなる。

さらに、本実施形態に係る他動式運動補助装置１０では、一対のペダル２１，２１が、符号Ｂにて示される仮想線の方向にスライド移動するように構成されている。特に、本実施形態に係る他動式運動補助装置１０では、ペダル２１の正面側、すなわち使用者の爪先側が下方に下がったときにペダル２１が装置の外側にスライド移動するように構成されることを想定している。また、上述したピッチング運動とこのスライド運動とは、互いに関係性を持った連動運動にて実施されるように構成されている。すなわち、右側のペダル２１が下方に動いたときには、この右側のペダル２１は右外側方向にスライド移動することとなり、このとき同時に左側のペダル２１は上方に動くとともに中心側にスライド移動することとなる。続く動作として、右側のペダル２１が上方に動くとともに中心側にスライド移動すると、この移動と同時に左側のペダル２１が下方に動くとともに左外側方向にスライド移動することとなる。

なお、仮想線Ｂにて示されるペダル２１のスライド移動方向については、他動式運動補助装置１０の中心仮想線Ｃに対する角度として符号βにて定義しておく。またさらに、仮想線Ｂにて示されるスライド運動のスライド方向と、ペダル２１によるピッチング運動の回転軸としての回転軸線Ｄの方向とは、互いに角度を持つように構成されている。この仮想線Ｂと回転軸線Ｄとで規定される角度については、符号γとして定義しておく。

以上、図１を用いて説明した本実施形態に係る他動式運動補助装置１０によって実現される他動動作は、ピッチング運動とスライド運動とが融合し、密接に関係付けられた動作となっており、さらに、それぞれの運動の方向性が異なるように構成されているので、高い運動効果を使用者に対して付与することが可能となっている。特に、本実施形態に係る他動式運動補助装置１０による他動動作は、例えば氷上でスケート靴を履いて高速で移動するスピードスケート競技の動作に近似しており、この競技が下肢の強大な筋力を要求されることからも、本実施形態に係る他動式運動補助装置１０を用いることで高い運動効果を得ることが可能であることが明らかである。

なお、上述した本実施形態に係る他動式運動補助装置１０の基本構成、特に、各仮想線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄによって規定される角度α，β，γについては、あらゆる角度値を設定することができる。すなわち、図１では一つの例を図示したに過ぎず、高い運動効果を得ることが可能な構成であれば、本実施形態の基本思想の範囲内にて任意の角度値を選択することが可能である。

［実施例について］
以上、本実施形態に係る他動式運動補助装置１０の基本構成を説明した。次に、本実施形態に係る他動式運動補助装置１０を具体的に実現した実施例について説明することとする。

ここで、図２は、本実施例に係る他動式運動補助装置３０の具体的構成例を説明するための外観斜視透視図である。また、図３は、本実施例に係る他動式運動補助装置３０を上方から見た場合の上面透視図であり、図４は、本実施例に係る他動式運動補助装置３０の正面透視図であり、図５は、本実施例に係る他動式運動補助装置３０の背面透視図であり、図６は、本実施例に係る他動式運動補助装置３０の右側面透視図であり、図７は、本実施例に係る他動式運動補助装置３０の左側面透視図である。なお、図３〜図７の名称および図３中の表示から明らかな通り、他動式運動補助装置３０の方向の定義については、説明の便宜のために図１で定義した場合に合わせてある。すなわち、図３における紙面上側が正面、紙面下側が背面、紙面右側が右側面、紙面左側が左側面として定義されている。また、図１で示した部材と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略する場合がある。

図２〜図７に示される本実施例に係る他動式運動補助装置３０は、主要な構成部材として、ベース３１と、ベース上でスライド運動自在に設置される左右一対のスライドガイド４１，４１と、左右一対のスライドガイド４１，４１上にそれぞれ設置される左右一対のペダル機構部５１，５１と、左右一対のペダル機構部５１，５１に対して駆動力を及ぼす駆動源としてのモータ６１とを備えている。

ベース３１は、本実施例に係る他動式運動補助装置３０の設置基準面を成す部材である。その外郭は概略長方形状にて形成されており、上面は水平面にて形成されている。また、ベース３１には、左右一対のスライドガイド４１，４１を正確な位置に固定設置するとともに、スライドガイド４１によってスライド運動するペダル機構部５１などの運動を阻害しないようにするために、スライド運動の方向に沿った浅い溝面３２が形成されている。さらに、ベース３１は左右一対のペダル機構部５１，５１とリンクロッド３３を介して接続されているが、そのリンクロッド３３との接続を実現するための接続部材３４が、ベース３１の正面中央付近に立設されている。

スライドガイド４１は、ベース３１上に形成された浅い溝面３２に固定設置される軌道部材４２と、この軌道部材４２に複数の転動体（不図示）を介してスライド運動自在に組み付けられる移動部材４３とから構成されている。なお、軌道部材４２は、スライド方向に直交する断面の形状が略Ｕ字形にて構成される部材であり、その略Ｕ字形の内部の上底面および内側壁面に対しては、３条の転動体転走溝が形成されている。一方、移動部材４３についても軌道部材４２とほぼ相似形の断面略Ｕ字形にて構成されており、その略Ｕ字形の外部の下底面および外側壁面に対して軌道部材４２の３条の転動体転走溝に対向する位置に３条の転動体転走溝が形成されている。そして、軌道部材４２と移動部材４３それぞれの転動体転走溝が協働することで転動体転走路を構成し、この転動体転走路内に対して上記不図示の転動体が転動自在な状態にて複数収納されている。このような構成によって、軌道部材４２に対する移動部材４３のスムーズなスライド運動が実現されている。なお、本実施例に係るスライドガイド４１では、３条の転動体転走路が形成された場合を例示しているが、当然ながら転動体転走路の条数については２条や４条以上など、任意の条数を設定することが可能である。また、移動部材４３のスライド運動の方向については図１で説明した通りである。

ペダル機構部５１は、上述したスライドガイド４１が有する移動部材４３の上面に設置される機構である。このペダル機構部５１の構成を詳細に説明するため、ペダル機構部５１のみを描いた図８を参照図面に追加する。ここで、図８は、本実施例に係る右足用のペダル機構部５１の詳細構成を説明するための部分斜視透視図である。

図２〜図８にて詳細に示されるように、ペダル機構部５１は、スライドガイド４１を構成する移動部材４３上に設置されるペダルベース５２と、このペダルベース５２に対してピッチング運動自在に取り付けられるペダル５３とを有している。なお、ペダルベース５２とペダル５３との間には、これらをピッチング運動自在に接続するペダル回転軸５４が設置されている。

また、ペダル機構部５１は、ペダル５３のピッチング運動を実現するための駆動力伝達機構として、ペダルベース５２に回転自在に設置されるクランクシャフト５５と、ペダル５３の裏面に設置されるローリング軸５６と、クランクシャフト５５とローリング軸５６とを連接するコネクティングロッド５７とを備えている。

クランクシャフト５５は、その一端側が駆動力伝達ボックス６２内に挿抜自在な状態にて挿入されており、駆動源であるモータ６１からの回転駆動力を伝達されることで回転運動できるように構成されている。また、クランクシャフト５５の略中間位置には偏心したカム形状が形成されており、このカム形状が後述するコネクティングロッド５７の下方側に位置する大端部の開口孔を貫通している。

一方、ペダル５３の裏面には、ローリング軸５６が設置されている。このローリング軸５６は、その軸線がクランクシャフト５５の軸線と直交する方向で配置されており、また、ペダル５３面に対して垂直な方向に貫通する仮想線Ｅ（図８参照）として定義できるヨーイング軸の軸周りに回転できるようになっている。すなわち、ペダル５３には、その前方寄りにヨー回転軸５８が回転自在な状態で埋め込まれており、ローリング軸５６は、このヨー回転軸５８に対して固定設置されている。したがって、ペダル５３とローリング軸５６との間でヨーイング軸Ｅの軸周りの回転力、すなわちヨーイング運動が発生すると、そのヨーイング運動を吸収するためにヨー回転軸５８が回転するので、ヨーイング運動が吸収できるようになっている。

また、ローリング軸５６は、コネクティングロッド５７の上方側に位置する小端部の開口孔を貫通して設置されている。つまり、コネクティングロッド５７の下方側に位置する大端部の開口孔をクランクシャフト５５が貫通し、コネクティングロッド５７の上方側に位置する小端部の開口孔をローリング軸５６が貫通する形にて、コネクティングロッド５７によるクランクシャフト５５とローリング軸５６との連接状態が実現されている。ペダル機構部５１は上記のような構成を有しているので、クランクシャフト５５がモータ６１からの駆動力によって回転駆動されると、偏心したカム形状の作用によってコネクティングロッド５７が上下に移動し、ローリング軸５６を介してこの上下運動がペダル５３の裏面に伝わるので、ペダル５３のピッチング運動が実現することとなる。なお、このとき、左右一対のペダル５３，５３は互いに逆位相にてピッチング運動するように設定されている。かかる設定は、クランクシャフト５５が有するカム形状の設置関係を左右で逆となるようにすることで実現できる。

また、本実施例に係るペダル機構部５１では、ペダル５３が行うピッチング運動の回転軸中心となるペダル回転軸５４がペダル５３の背面側に寄った位置（使用者の足の土踏まずより後方の位置付近）に設けられており、一方で、ペダル５３に対してピッチング運動のための駆動力を及ぼす駆動力伝達機構としてのクランクシャフト５５、ローリング軸５６およびコネクティングロッド５７などの部材は、ペダル５３の正面側に寄った位置（使用者の足の土踏まずより前方の位置付近）に設けられている。特に、ペダル５３が下方に傾いたときには使用者の全体重は爪先方向に移ることとなり、逆にペダル５３が上方に傾いたときには使用者の全体重は踵方向に移ることとなるが、上述したペダル機構部５１の構成によって、使用者の足が載せられるペダル５３は、どのような角度状態であっても安定して使用者の足を支えることができるようになっている。

また、本実施例に係る他動式運動補助装置３０では、図２〜図８を用いて説明したように、駆動源であるモータ６１による回転駆動力が、第一義的にはクランクシャフト５５を介してペダル５３に対して及ぼされる。これによって、モータ６１の回転駆動力は、ペダル５３によるピッチング運動を実行し、かかるペダル５３のピッチング運動に連動してスライドガイド４１によるスライド運動を実行するように構成されている。すなわち、使用者の体重という負荷が大きく加わるピッチング運動を第一義的に行い、そのピッチング運動に連動する形でスライド運動が実現されるので、非常に高い剛性を有するとともに安定した動作を行う装置が実現されている。したがって、本実施例に係る他動式運動補助装置３０は、剛性が必要な部分に対して駆動力を効率的に伝達することができるようになっており、しかも前記剛性の維持と同時に部品点数の削減をも実現することができているので、装置をコンパクトな構成とすることが可能となっている。

以上説明した左右一対のペダル機構部５１，５１におけるペダル５３先端と、ベース３１の正面中央付近に立設される接続部材３４とは、所定の長さを有するリンクロッド３３によって接続されている。このリンクロッド３３は、ピッチング運動を行うペダル５３の先端と接続部材３４との距離を一定に保つ作用を有しているので、その結果としてペダル５３のスライド運動の距離を規定する役割を果たすこととなっている。すなわち、図２および図３を参照してリンクロッド３３の作用を説明すると、図２および図３における左足用のペダル５３によって示されるように、ペダル５３が上方に移動するとリンクロッド３３のベース３１上平面に対する傾き角度が大きくなるので、図３の上面視で見たときのリンクロッド３３の接続部であるペダル５３先端と接続部材３４との距離は、見掛け上短くなる。したがって、ペダル５３が上方向にピッチング運動したときのペダル機構部５１は、装置の中央方向にスライド運動することとなる。

一方、図２および図３における右足用のペダル５３によって示されるように、ペダル５３が下方に移動するとリンクロッド３３のベース３１上平面に対する傾き角度が小さくなるので、図３の上面視で見たときのリンクロッド３３の接続部であるペダル５３先端と接続部材３４との距離は、見掛け上長くなる。したがって、ペダル５３が下方向にピッチング運動したときのペダル機構部５１は、装置の外側方向にスライド運動することとなる。

以上説明したように、本実施例に係る他動式運動補助装置３０では、リンクロッド３３の作用によって、例えば、右側のペダル５３が下方に動いたときには、この右側のペダル５３は右外側方向にスライド移動することとなり、このとき同時に左側のペダル５３は上方に動くとともに装置の中央方向にスライド移動する。また、これに続く動作として、右側のペダル５３が上方に動くとともに装置の中央方向にスライド移動すると、この移動と同時に左側のペダル５３が下方に動くとともに左外側方向にスライド移動するように構成されている。上記のように、本実施例に係る他動式運動補助装置３０によって実現される他動動作は、ピッチング運動とスライド運動とが融合し、密接に関係付けられた動作となっている。また、それぞれの運動の方向性は、異なっているので、スピードスケート競技の動作に近似するような動作が実現され、高い運動効果を使用者に対して付与することが可能となっている。

さて、本実施例に係る他動式運動補助装置３０では、ペダル５３の裏面に設置されたローリング軸５６が、仮想線Ｅ（図８参照）として定義できるヨーイング軸の軸周りに回転できるように構成されていることを説明した。そして、本実施例では、このペダル５３とローリング軸５６との間に発生するヨーイング運動を吸収するためのヨーイング運動吸収手段として、ヨー回転軸５８を設けたことを例示した。そこで、次に、本実施例に係る他動式運動補助装置３０が、このようなヨーイング運動吸収手段を設けなければならない理由について説明することとする。

図９は、本実施例に係る他動式運動補助装置３０に発生するヨーイング運動の発生メカニズムを説明するための図である。まず、図９における分図（ａ）は、右足用のペダル５３が水平状態にある場合の上面視を示した図である。図９中の分図（ａ）に示すように、ペダル５３が水平状態のとき、ピッチング運動の回転軸中心となるペダル回転軸５４の回転軸線Ｄと、クランクシャフト５５の軸心線である仮想線Ｂ（この仮想線Ｂは、スライド運動のスライド方向と重畳している）とで規定される角度γは、本実施例の場合２５°となっている。また、クランクシャフト５５の軸心線である仮想線Ｂと、ローリング軸５６の軸心線である仮想線Ｆとは、直角方向にて交差している。

このような状態において、本実施例に係るペダル５３は、図９中の分図（ｂ）に示すように、角度範囲θが±８°の範囲でピッチング運動できるようになっている。そして、ペダル５３が上下にピッチング運動を行うと、上面視において角度γが変化することとなる。すなわち、ペダル５３のピッチング運動の角度θに応じて角度γが変化して角度差Δγが発生することとなるのである。この角度差Δγが発生する原因としては、スライドガイド４１によるスライド運動のスライド方向（すなわち、仮想線Ｂの方向）と、ペダル５３によるピッチング運動の回転軸方向（すなわち、回転軸線Ｄの方向）とが、互いに角度を持って配置されていることに起因している。

また、上記角度差Δγは、ローリング軸５６におけるヨーイング運動の発生原因ともなっている。すなわち、図９中の分図（ａ）に示すように、ペダル５３が水平状態のときに、クランクシャフト５５の軸心線である仮想線Ｂと、ローリング軸５６の軸心線である仮想線Ｆとは、直角方向にて交差していることは先に説明した。このようにペダル５３が水平状態のとき、水平面であるベース３１上面への投影線Ｇを、図９中の分図（ｃ）にて示されるように、前後長さがａ、左右長さがｂと定義しておく。そして、このような状態から、例えば、ペダル５３を上方向にθ＝＋８°傾けると、上記投影線Ｇは、左右長さｂは変化しないが、前後長さはａ’で示すように短くなるとともにヨーイング運動の結果としての傾きが発生することとなる（投影線Ｇ’の状態となる）。この前後長さの変化とヨー軸周りの回転によって発生する投影線Ｇ，Ｇ’の傾きは、角度差Δγに起因して発生したものである。なお、このとき発生する投影線Ｇ，Ｇ’の傾き、すなわちローリング軸５６に発生するヨーイング運動の大きさは、下記の表１に示す値となる。

以上、ペダル５３とローリング軸５６との間に発生するヨー軸周りの回転の発生原理について説明した。そして、このヨー軸周りの回転量は、本実施例では、ペダル５３に回転自在な状態で埋め込まれたヨー回転軸５８というヨーイング運動吸収手段によって好適に除去・吸収することができている。かかるヨーイング運動吸収手段の存在によって、本実施例に係る他動式運動補助装置３０では、スムーズな他動動作の付与が実現可能となっている。

最後に、本実施例に係るペダル機構部５１の一連の動作について、図１０を用いて示しておく。図１０において、分図（ａ）〜（ｅ）の横に示された角度は、ペダル５３の傾きを示している。本実施例に係るペダル機構部５１では、クランクシャフト５５が回転すると、クランクシャフト５５が有するカム形状の作用によってコネクティングロッド５７が上下に運動する。そして、コネクティングロッド５７と接続するローリング軸５６にはこの上下運動が伝達されるとともに、このとき同時にヨー軸周りのヨーイング運動が不可避的に及ぼされることとなる。このヨーイング運動は、ペダル５３に対して回転運動自在な状態で埋め込まれたヨー回転軸５８が回転することで吸収されるので、その結果として、コネクティングロッド５７からの上下運動のみがペダル５３に対して及ぼされることとなる。このようにして、図１０中の分図（ａ）〜（ｅ）によって示されるペダル５３のピッチング運動が実現されることとなる。

以上、本発明の好適な実施形態および実施例について説明した。すなわち、本実施例に係る他動式運動補助装置３０は、ベース３１と、ベース３１上でスライド運動自在に設置される左右一対のスライドガイド４１，４１と、左右一対のスライドガイド４１，４１上にそれぞれ設置される左右一対のペダル機構部５１，５１と、左右一対のペダル機構部５１，５１に対して駆動力を及ぼす駆動源（モータ６１）とを備えており、ペダル機構部５１は、スライドガイド４１上に設置されるペダルベース５２と、使用者の足を載せるペダル５３と、ペダルベース５２とペダル５３とをピッチング運動自在に接続するペダル回転軸５４と、ペダルベース５２に回転自在に設置されるクランクシャフト５５と、ペダル５３の裏面に設置されるローリング軸５６と、クランクシャフト５５とローリング軸５６とを連接するコネクティングロッド５７とを備えており、ペダル５３がピッチング運動をするときに、ペダル５３とローリング軸５６との間で発生するヨーイング運動を吸収するための、ヨーイング運動吸収手段５８を設けるようにした。かかる構成によって、本実施例に係る他動式運動補助装置３０は、使用者に対して高い運動効果を与えることが可能となっているとともに、装置剛性が必要な部分に対して駆動力を効率的に伝達することができるようになっている。また、本実施例に係る他動式運動補助装置３０は、このような効果に加えて、従来技術に比べて少ない部品点数にて装置を実現できているので、装置のコンパクト化を図ることにも成功している。さらに、本実施例に係る他動式運動補助装置３０では、ヨーイング運動吸収手段５８を備えることによって、複雑で高い運動効果を有する他動動作が実現されている。

また、本実施例に係る他動式運動補助装置３０では、コネクティングロッド５７の大端部の開口孔を貫通するクランクシャフト５５の軸中心が大端部の開口孔の中心から偏心して設けられるとともに、コネクティングロッド５７の小端部の開口孔を貫通するローリング軸５６の軸中心がクランクシャフト５５の軸中心と直交するように設けられ、駆動源（モータ６１）からの駆動力によってクランクシャフト５５が回転駆動されたとき、コネクティングロッド５７によってクランクシャフト５５の回転運動がペダル５３のピッチング運動に変換されるように構成されている。かかる構成は、ピッチング運動とスライド運動とが融合し、これらが互いに密接に関係付けられた他動動作の実現に寄与するものである。さらに、本実施例に係る構成は、複雑な機構を必要とせず、部品構成を簡略化できるので、剛性が高く、且つ、コンパクトな装置の実現に寄与している。

また、本実施例に係る他動式運動補助装置３０では、駆動源（モータ６１）による駆動力が、第一義的にはペダル５３に対して及ぼされることでペダル５３によるピッチング運動を行わせ、かかるペダル５３のピッチング運動に連動してスライドガイド４１によるスライド運動が行われるように構成されている。これにより、装置剛性が必要となるペダル５３に対する効率の良い駆動力の伝達が実現されている。

また、本実施例に係る他動式運動補助装置３０では、左右一対のペダル５３，５３とベース３１とが、それぞれ所定長さを有するリンクロッド３３，３３を介して接続されており、ペダル５３がピッチング運動を行ったときに、当該ピッチング運動に追従するリンクロッド３３によって、ペダル５３のスライド運動の移動量が規制されるように構成されている。かかる構成によって、高い運動効果を得ることが可能な他動動作が簡易な構成の装置にて実現されている。

なお、本発明の技術的範囲は上記実施形態および実施例に記載の範囲には限定されない。上記実施形態および実施例には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

例えば、本実施例に係る他動式運動補助装置３０では、ペダル５３がピッチング運動するときに、ペダル５３とローリング軸５６との間で発生するヨーイング運動を吸収するためのヨーイング運動吸収手段として、ペダル５３に対して回転運動自在な状態で埋め込まれたヨー回転軸５８を採用した場合を例示した。しかしながら、本発明に適用可能なヨーイング運動吸収手段には、あらゆる形態を採用することが可能である。

ヨーイング運動吸収手段の他の形態としては、ローリング軸５６とコネクティングロッド５７の小端部の開口孔との間に設けられた隙間を採用することができる。本実施例の場合のヨーイング運動は、表１に示したように最大で０．２１４°程度であるので、ローリング軸５６とコネクティングロッド５７との動作を阻害しないという条件を満たす範囲において隙間を設けることで、ヨーイング運動を吸収することが可能である。

また、別のヨーイング運動吸収手段としては、図１１にて例示するように、コネクティングロッド５７ａの大端部と小端部との間に回転部５７ｂを設け、大端部に対する小端部の相対回転運動を実現するようにした新たなコネクティングロッド５７ａを採用することも可能である。

さらに別のヨーイング運動吸収手段として、ペダル５３とローリング軸５６との間に弾性部材を設置し、この弾性部材によってヨーイング運動による回転量を吸収するようにしても良い。

なお、本実施例では、ペダル５３に対して回転運動自在な状態で埋め込まれたヨー回転軸５８が、ペダル５３の上面に見える形式で示されていたが、この形式は必須のものではなく、ペダル５３の上面には現れないように、ペダル５３の下面側に形成された溝穴に嵌め込む形でも良い。また、本実施例では、ヨー回転軸５８は、ペダル５３側の設置孔と面接触の状態にて設置されていたが、既知のベアリング等を埋め込む形式を採用することも可能である。

また、図２〜図１１を用いて説明した実施例の形態は、本発明に係る他動式運動補助装置の取り得る構成の一例を示したものであり、図１を用いて説明した本発明の基本思想を実現する範囲内において、あらゆる形態を選択することが可能である。

例えば、上述した本実施例に係る他動式運動補助装置３０では、モータ６１とクランクシャフト５５を動力伝達可能な状態にて接続する部材として、駆動力伝達ボックス６２を例示していた。この本実施例に係る駆動力伝達ボックス６２の具体的な構成としては、ギヤボックスを想定しており、モータ６１の回転軸方向とクランクシャフト５５の軸方向との角度差を吸収する機構としては、傘歯歯車の利用が好適である。

しかしながら、モータ６１とクランクシャフト５５を動力伝達可能な状態にて接続する部材に関する本発明の適用範囲は、ギヤボックスに限られるものではない。例えば、図１２および図１３にて例示するように、ウォームギア７１とユニバーサルジョイント７５の組合せを採用することも可能である。すなわち、図１２は、別の実施例に係る他動式運動補助装置７０を上方から見た場合の上面透視図であり、図１３は、別の実施例に係る他動式運動補助装置７０の正面透視図（説明の便宜のために、一部の部材を省略してある）であるが、モータ６１の回転軸はウォームギア７１を構成するウォーム７３に接続されており、このウォーム７３に噛み合うウォームホィール７２によって、モータ６１の回転軸に対して直交する方向への回転運動の伝達が実現されている。ウォームホィール７２とクランクシャフト５５との間にはユニバーサルジョイント７５が設置されており、このユニバーサルジョイント７５が、回転軸方向が異なった方向にて設置されているウォームホィール７２とクランクシャフト５５とを動力伝達可能な状態にて接続している。また、ユニバーサルジョイント７５は、スライド運動するクランクシャフト５５の運動量をも適切に吸収することができる。このようなウォームギア７１とユニバーサルジョイント７５の組合せによる機構の採用によって、非常にコンパクトな装置が実現する。また、ユニバーサルジョイント７５の採用によって、クランクシャフト５５とウォームホィール７２の回転軸との軸方向を合わせる必要がなくなるので、設計の自由度を高めることができる。

その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０，３０，７０ 他動式運動補助装置、１１，３１ ベース、２１ ペダル、３２ 浅い溝面、３３ リンクロッド、３４ 接続部材、４１ スライドガイド、４２ 軌道部材、４３ 移動部材、５１ ペダル機構部、５２ ペダルベース、５３ ペダル、５４ ペダル回転軸、５５ クランクシャフト、５６ ローリング軸、５７ コネクティングロッド、５７ａ （別形態の）コネクティングロッド、５７ｂ 回転部、５８ ヨー回転軸、６１ モータ、６２ 駆動力伝達ボックス、７１ ウォームギア、７２ ウォームホィール、７３ ウォーム、７５ ユニバーサルジョイント。

Claims (8)

1. ベースと、
   前記ベース上でスライド運動自在に設置される左右一対のスライドガイドと、
   前記左右一対のスライドガイド上にそれぞれ設置される左右一対のペダル機構部と、
   前記左右一対のペダル機構部に対して駆動力を及ぼす駆動源と、
   を備える他動式運動補助装置であって、
   前記ペダル機構部は、
   前記スライドガイド上に設置されるペダルベースと、
   使用者の足を載せるペダルと、
   前記ペダルベースと前記ペダルとをピッチング運動自在に接続するペダル回転軸と、
   前記ペダルベースに回転自在に設置されるクランクシャフトと、
   前記ペダルの裏面に設置されるローリング軸と、
   前記クランクシャフトと前記ローリング軸とを連接するコネクティングロッドと、
   を備えており、
   前記ペダルがピッチング運動をするときに、前記ペダルと前記ローリング軸との間で発生するヨーイング運動を吸収するための、ヨーイング運動吸収手段を設けたことを特徴とする他動式運動補助装置。
2. 請求項１に記載の他動式運動補助装置において、
   前記コネクティングロッドの大端部の開口孔を貫通する前記クランクシャフトの軸中心が前記大端部の開口孔の中心から偏心して設けられるとともに、前記コネクティングロッドの小端部の開口孔を貫通する前記ローリング軸の軸中心が前記クランクシャフトの軸中心と直交するように設けられ、
   前記駆動源からの駆動力によって前記クランクシャフトが回転駆動されたとき、前記コネクティングロッドによって前記クランクシャフトの回転運動が前記ペダルのピッチング運動に変換されることを特徴とする他動式運動補助装置。
3. 請求項１又は２に記載の他動式運動補助装置において、
   前記ヨーイング運動吸収手段は、前記ペダルと当該ペダルの裏面に設置されるローリング軸との間に介装されることで、前記ヨーイング運動の回転中心として前記ペダルの裏面に対して垂直方向に延びるヨー軸周りに回転運動自在なヨー軸受であることを特徴とする他動式運動補助装置。
4. 請求項１又は２に記載の他動式運動補助装置において、
   前記ヨーイング運動吸収手段は、前記ローリング軸と前記コネクティングロッドの小端部の開口孔との間に設けられた隙間であることを特徴とする他動式運動補助装置。
5. 請求項１又は２に記載の他動式運動補助装置において、
   前記ヨーイング運動吸収手段は、前記コネクティングロッドの大端部と小端部との間に設けられることで、前記大端部に対する前記小端部の相対回転運動を実現する回転部であることを特徴とする他動式運動補助装置。
6. 請求項１又は２に記載の他動式運動補助装置において、
   前記ヨーイング運動吸収手段は、前記ペダルと前記ローリング軸との間に設置される弾性部材であることを特徴とする他動式運動補助装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の他動式運動補助装置において、
   前記駆動源による駆動力が、第一義的には前記ペダルに対して及ぼされることで前記ペダルによるピッチング運動を行わせ、かかるペダルのピッチング運動に連動して前記スライドガイドによるスライド運動が行われるように構成されていることを特徴とする他動式運動補助装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の他動式運動補助装置において、
   前記左右一対のペダルと前記ベースとが、それぞれ所定長さを有するリンクロッドを介して接続されており、
   前記ペダルがピッチング運動を行ったときに、当該ピッチング運動に追従する前記リンクロッドによって、前記ペダルのスライド運動の移動量が規制されることを特徴とする他動式運動補助装置。

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