JP2017517687A - エクササイズ装置用調節可能カム - Google Patents

Abstract

第１カムピボットと第２カムピボットとマシンシャフトガイドとを有するカムと、前記カムと係合可能なレンジプレートと、前記カムに接続されたベルトと、前記レンジプレートに接続されたマシンシャフトとを備えたカムアセンブリが開示される。前記カムが調節される時、前記第１カムピボットは第１弧状の運動を形成し、前記第２カムピボットは第２弧状の運動を形成する。カムアセンブリの利用方法も開示され、これは、カムにアジャスタを係合させるステップと、前記カムとレンジプレートとの接続を解除するステップと、前記カムを回転させるステップと、前記アジャスタをリリースするステップと、前記カムと前記レンジプレートとの間の接続を固定するステップとを含む。

Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、２０１４年３月２８日出願の米国仮特許出願第６１／９７１，５７０号の利益を主張し、その開示は参照によって本明細書に組み込まれる。

本発明は、一般にカムに関する。特に、本発明は、エクササイズ装置用に設計された調節可能なカムに関する。

この国において、肥満率の増大と益々増える座りがちなライフスタイルに対する対策に関心がもたれている。より多くの人々がジムに行き、エクササイズマシンをフリーウエイトに対するより安全な代替手段と見なすようになってきている。エクササイズマシンはますます高度なものとなりジムは異なる筋肉群にフォーカスするためにより多くのマシンを購入している。しかしながら、個々のエクササイズマシンを細かく調節してユーザが強度曲線（すなわち、動きの各ポイントにおいてどの程度のウエイトを適用するか）を変えることを可能にするには多大な手間がかかる。

Ｌａｐｃｅｖｉｃの米国特許第４，９８２，９５６号明細書（特許文献１）は、カムをマシンシャフト周りに回転させることによって強度曲線を調節することを開示している。Ｌａｐｃｅｖｉｃは、又、ケーブルを張った状態に保つためには補助のケーブル受け入れ機構が必要であることも開示している。

Ｇｉｌｌｅｎの米国特許出願公開第２００３／００９２５４０号明細書（特許文献２）は、カムを調節するために複数のカムフォロアとエクササイズフレーム上の所定のトラックを使用するレンジ規制装置を開示している。Ｇｉｌｌｅｎは、又、ベルトをタイトに保つためにベルトをトラッキングすることも開示している。

Ｓｉｍｏｎｓｏｎの米国特許第５，７２２，９２１号明細書（特許文献３）は、Ｇｉｌｌｅｎに類似のレンジ規制装置を開示し、そこでは、エクササイズ入力アームがカムに取り付けられ、このカムとの協働で強度曲線を変化させる。Ｌａｐｃｅｖｉｃと同様に、Ｓｉｍｏｎｓｏｎはベルトをタイトに保つために補助ケーブル又はベルト受け機構を必要とする。

Ｊｏｈｎｓの米国特許第５，３５６，３６０号明細書（特許文献４）は、Ｓｉｍｏｎｓｏｎに類似してはいるが、カムの後ろ向き移動に抵抗しケーブルの弛みをコントロールするためにフレームに取り付けられたトラック機構を使用していない。むしろ、Ｊｏｈｎｓはケーブルの弛みをコントロールするためにリンク機構を使用している。更に、他の従来技術と同様、Ｊｏｈｎｓは強度曲線を達成するためにカムを入力軸周りに回転させることを開示している。

Ｓａｌｏｗの米国特許第５，１０２，１２１号明細書（特許文献５）は、強度曲線のためにカムプロファイルが主軸周りに回転する補助ケーブル受け装置を使用することを開示している。

従来技術のエクササイズカムは、ベルトをカムに直接取り付ける代わりに、補助ケーブル又はベルトを使用する。更に、従来技術は、カムを単一の円弧状にマシンシャフト周りに回転させることによって強度曲線を調節することも開示しているが、エクササイズマシンにおけるカムの調節能力はそれによって制限される。

ウエイトスタックからのベルトがカムに直接取り付けられ、カムが複数の円弧で回転するエクササイズマシンが求められている。

米国特許第４，９８２，９５６号明細書 米国特許出願公開第２００３／００９２５４０号明細書 米国特許第５，７２２，９２１号明細書 米国特許第５，３５６，３６０号明細書 米国特許第５，１０２，１２１号明細書

本発明は、第１カムピボットと第２カムピボットとマシンシャフトガイドとを有するカムと、前記カムと係合可能なレンジプレートと、第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部において前記カムに接続されるベルトと、前記レンジプレートに接続されたマシンシャフトとを備え、前記第１カムピボットと前記第２カムピボットとが前記カムが調節される時に当該カムをガイドするように構成されたカムアセンブリに関する。

別の実施形態において、前記カムは、前記レンジプレートと前記カムとの間の前記係合を許容するアジャスタをさらに有する。前記アジャスタは、好ましくは、レバーである。更に、前記レンジプレートは少なくとも１つの開口を有し、前記アジャスタは前記カムを横断して前記少なくとも１つの開口に係合するアジャスタピンを有する。

前記マシンシャフトはマシンシャフトガイドとマシンシャフトトラックとの間で前記カムを横断するように構成することができる。この実施形態において、前記カムを調節することによって前記カムが前記マシンシャフト周りに非円形状に移動することが可能となる。

好ましくは、前記カム、前記レンジプレート、又は、これらの両方は、金属製である。

前記第２ピボットは、ピボットトラックと係合するピボットトラックフォロアによって形成されている。

別の非限定的な実施形態において、前記第１カムピボットは、前記カムと前記レンジプレートとの間の第１リンク機構によって形成されている。前記第２カムピボットも、前記カムと前記レンジプレートとの間の第２リンク機構によって形成することができる。

前記カムが調節中に移動される時、当該カムに接続された前記ベルトは張った状態に維持される。

前記カムアセンブリの別の実施形態は、第１カムピボットと第２カムピボットとを有するカムと、前記カムの前記第２ピボットをガイドするピボットトラックを有するレンジプレートと、前記レンジプレートと係合するマシンシャフトと、第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部で前記カムに接続されるとともに前記第２端部でウエイトユニットに接続されるベルトと、第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部でアジャスタピボットマウントによって前記レンジプレートに接続され、前記第２端部で前記第１カムピボットに接続されているアジャスタとを備えたカムアセンブリである。更に、前記アジャスタの係合時に、前記第１カムピボットと前記第２カムピボットとは、前記カムを、前記ベルトが前記カムと前記ウエイトユニットとの間において張られた状態に維持されるようにガイドする。

前記ベルトの前記第２端部はウエイトユニットと係合している。

別の実施形態は、アジャスタをカムに係合させるステップと、前記カムとレンジプレートとの間の接続を解除するステップと、前記カムを回転させるステップと、前記アジャスタをリリースするステップと、前記カムと前記レンジプレートとの間の接続を固定するステップとを含むカムアセンブリの使用法である。

前記アジャスタをカムに係合させるステップは、レバーを係合して前記カムと前記レンジプレートとの間の接続を解除するステップをさらに含む。

前記カムを回転させるステップは、前記カムをマシンシャフトガイドと係合するマシンシャフト周りに回転させるステップをさらに含む。

前記カムが前記マシンシャフト周りに回転する時、前記カムは、第１円弧および第２円弧によってガイドされる。

カムアセンブリの斜視図である。 カムの斜視図である。 アジャスタの斜視図である。 前記カムを有しない前記カムアセンブリの斜視図である。 様々なカムアセンブリ位置の図である。 エクササイズマシンにおける前記カムアセンブリの斜視図である。 前記カムの別の実施形態である。

以後記載の為に、用語「上方」、「下方」、「右」、「左」、「縦」、「横」、「頂部」、「底部」、「側方」、「長手方向」、およびこれらの派生語は、図面での向きにおいて本発明に関連するものとする。但し、本発明は、特に明記されない限り、様々な代替バリエーションおよび工程順序が可能であると理解される。又、添付の図面に図示され、以下の説明に記載されている具体的装置および方法は単に本発明の例示的実施形態に過ぎないものと理解される。従って、ここに開示される実施形態に関連する特定の寸法およびその他の物理的特徴は限定的なものと見なされてはならない。

好適かつ非限定的な実施形態に依れば、ユーザによって行われる調節に基づいてウエイト負荷を変化させるために調節可能カムが使用される。ユーザは、レバー又はダウエルピンを調節してマシンの回転軸心に対するカムの第１および第２回転軸心を変化させることによってエクササイズマシンの抵抗と強度曲線を調節することができる。

図１を参照すると、カムアセンブリ１０００は、カム１０１とレンジプレート１０２とを有する。前記カム１０１とレンジプレート１０２とは、マシンシャフト１０３が方向Ａ等のように円形に操作される時にこのマシンシャフト１０３周りで回転する。ベルト１０４が、少なくとも１つのベルトプーリ１０５を介して前記カムアセンブリ１０００をウエイトユニット（図示せず）と接続している。前記マシンシャフト１０３が方向Ａに回転すると、前記カム１０１はそれと同時に回転して前記ベルト１０４を引っ張って前記ウエイトユニットを持ち上げる。

強度曲線を変えるために、ユーザは、先ず、アジャスタ１０６を解除することによって前記カムを移動させることができる。好適かつ非限定的な実施形態に依れば、前記カム１０１は、アジャスタ１０６を有し、これは前記カム１０１を位置固定するためにデテントとして作用する。前記アジャスタ１０６は、好ましくは、アジャスタピボットマウント１０７周りに回転するレバーである。従って、前記アジャスタ１０６は、前記アジャスタピボットマウント１０７周りに回転する。前記アジャスタ１０６は、その位置を維持するためにバネを有する。ユーザが前記バネ力の方向に対して反対に前記アジャスタ１０６に対して力を加えると、アジャスタ１０６は前記アジャスタピボットマウント１０７周りに回転してアジャスタピン１０８を引っ張る。その後、ユーザは、前記カム１０１を所望の位置へと移動させ、前記アジャスタ１０６をリリースしてカム１０１を位置固定することができる。ユーザがアジャスタ１０６をリリースすると、前記アジャスタピン１０８が前記レンジプレート１０２に設けられた溝又は穴内に固定されるか、若しくは、レンジプレート１０２を押し付け、それによってカム１０１が位置固定される。前記アジャスタ１０６は、好ましくは、レバーであるが、このアジャスタ１０６は、カム１０１を前記レンジプレート１０２に対して位置固定するものであればどのようなものであっても良く、たとえば、前記レンジプレート１０２のドリル穴にねじ込まれるボルトや、レンジプレート１０２に対してプレート又はパッドを押し付けるボルト、等とすることができる。

次に図２を参照すると、第１カムピボット２０１とピボットトラックフォロア２０２とが図示されている。前記第１カムピボット２０１は図１の前記アジャスタピボットマウント１０７のベース部に位置している。引き続き図２を参照すると、前記ピボットトラックフォロア２０２は、前記カム１０１を前記レンジプレート１０２（図２には図示されていない）に沿ってガイドする。前記カム１０１が調節されると、前記第１カムピボット２０１は第１円弧に追従し、前記ピボットトラックフォロア２０２は第２円弧に追従する。前記マシンシャフト１０３（図２には図示されていない）が前記カム１０１を横断し、前記マシンシャフトガイド２０４に接触している。マシンシャフトトラック２０３を使用して前記マシンシャフトガイド２０４と当該マシンシャフトトラック２０３との間に開口を形成することができる。任意のそのような開口部は、好ましくは、そのサイズが前記マシンシャフト１０３の周部よりも大きく、それにより、前記カム１０１が調節される時に、当該カム１０１は、前記開口部がたとえば、前記マシンシャフト１０３の外周と同じ内周を有するベアリングの場合のような完全な円形運動でマシンシャフト１０３回りに回転することがない。このようにして、カム１０１が調節される時、当該カム１０１は前記マシンシャフト１０３周りではなく、前記第１カムピボット２０１と前記カムトラックフォロア２０２の位置と形状とによってそれぞれ形成される前記第１円弧と第２円弧とによってガイドされる。

好適かつ非限定的な実施形態に依れば、前記第１円弧、第２円弧、マシンシャフトガイド２０４および前記カム１０１の形状は、カム１０１が調節される時に、前記ベルト１０４（図１に図示されているように）が張った状態に維持されるように構成されている。この実施形態において、前記カム１０１が調節中に回転又は移動する時、前記カム１０１の形状とその移動経路とによって、追加のケーブル、レバー等無しで、ベルトが張った状態に維持される。

図３は、前記アジャスタ１０６を、前記アジャスタピボットマウント１０７とアジャスタピン１０８と共により詳細に図示している。上述したように、前記アジャスタ１０６の係合によって当該アジャスタ１０６は前記アジャスタピボットマウント１０７周りで回転し、前記アジャスタピン１０８を引っ張る。図１および３のアジャスタピン１０８は、図４に図示のレンジプレート１０２の調節穴４０１の一つの中に嵌入する。

次に、図４を参照すると、前記レンジピン１０２が、調節穴４０１と図２のピボットトラックフォロア２０２をガイドするピボットトラック４０２と共に図示されている。前記ピボットトラック４０２とピボットトラックフォロア２０２とは第２カムピボットと、前記カム１０１が必ずしも完全な円形運動でマシンシャフト１０３周りに回転しないように前記カム１０１を前記レンジプレート１０２に沿ってガイドする前記第２円弧とを形成する。前記ピボットトラック４０２は、又、前記調節ピン１０８が固定されるための調節穴４０１が存在しない位置へ回転しないようにカム１０１の移動を規制する。

図１に戻って、前記カム１０１とレンジプレート１０２とは、互いに独立的に、かつ、同時に移動することができる。前記カム１０の位置が前記レンジプレート１０２に対して調節されている時には、前記カム１０１が独立的に回転することが可能であることが必要である。前記カム１０１が、ユーザがアジャスタ１０６を設定することによって位置設定される時、前記カム１０１とレンジプレート１０２とは、互いに係合し同時に移動する。前記マシンシャフト１０３がたとえば方向Ａに回転する時、前記マシンシャフト１０３は前記レンジプレート１０２を回転させる。前記カム１０１はレンジプレート１０２に固定されているので、前記カム１０１もマシンシャフト１０３周りに回転する。

前記カム１０１は、対応のウエイトユニットの最大重量に耐えるのに十分な強度の任意の材料から形成することができる。好ましくは、前記カム１０１とレンジプレート１０２とは金属製であり、もしも湿気と錆とが懸念される場合には、ペンキ又は耐腐食仕上げでコーティングされる。金属が好適ではあるが、ポリマやプラスチック等のその他任意の材料も使用可能である。前記アジャスタピン１０８も、ウエイトユニットの最大重量が適用された時にその完全性を維持するのに十分な強度の材料から形成されるべきである。もしも前記アジャスタピン１０８の材料の強度が十分でなければ、それは拘束を受けてせん断され、カム１０１をレンジプレート１０２から係合解除してしまう可能性がある。ここでも、金属が好適ではあるが、プラスチックやポリマ等の代替材料を使用することが可能である。

前記ベルト１０４も又、ウエイトユニットの最大重量をサポートすることが可能な任意の材料から形成することができる。更に、前記ベルト１０４は、好ましくは、プーリの周りで滑らかに移動するのに十分フレキシブルである。例えば、前記ベルト１０４は、ゴムベルト、金属ケーブル又はナックルチェーン等から構成することができる。

図５は、前記カムアセンブリ１０００の異なる構成の例を図示している。図５の実施形態において、前記カムアセンブリ１０００は、９つの調節穴４０１を備えるレンジプレート１０２と共に図示されている。９つの位置は、前記アジャスタ１０６が前記調節穴４０１のそれぞれと係合したときの９つの構成を示している。位置１を位置９と比較すると、前記アジャスタ１０６が最も外側の調節穴４０２に位置する場合、いかにして前記ピボットトラックフォロア２０２とピボットトラック４０２が、カムが必ずしも完全な円形運動しないように、調節中にカム１０１の移動をガイドするかが理解できる。カム１０１が位置１と位置９との間で回転すると、レンジプレート１０２の異なる部分が露出され、これはカム１０１が円の中心周りに回転していないことを示している。

図６は、エクササイズマシン６０１に使用される時の前記カムアセンブリ１０００を図示している。図示から理解されるように、前記カムアセンブリ１０００は、ベルト１０４がウエイトユニット６０２に係合し、ターンするのではなくウエイトを複数のプーリ間に分布できるように、ウエイトユニット６０２と整列していることが好適である。前記エクササイズマシン６０１は、レッグエクササイズマシンとして図示されているが、前記カムアセンブリ１０００は、ウエイトユニット６０２が係合される任意のエクササイズマシン６０１に使用することが可能である。更に、図６は、前記ウエイトユニット６０２をウエイトのスタックとして図示しているが、前記ウエイトユニット６０２は、フリーウエイトを保持するシャフト、ウエイト付きレバー、マシンの移動の少なくとも１つの方向において抵抗を提供するその他任意のメカニズムとすることができる。

図７は、前記カムアセンブリ１０００の別の実施形態を図示している。図７において、ピボットトラックは無いが、代替のレンジプレート７０２が第１リンク機構７０３と第２リンク７０４機構とを使用して別のカム７０１に係合している。前記第１リンク機構７０３と第２リンク機構７０４とは、それぞれ、ピボットトラックを備える前記実施形態と同様に、第１ピボットと第２ピボットとを形成する。これら第１リンク機構７０３と第２リンク機構７０４との移動レンジによって、それぞれ、第１円弧と第２円弧とが形成される。前記代替のカム７０１が第１位置７０５から第２位置７０６へと移動されると、前記第１リンク機構７０３と第２リンク機構７０４とが同時に移動して前記代替のカム７０１を前記代替のレンジプレート７０２に対して位置固定する。

下記の表は、前記カムアセンブリ１００１がいかに機能するかの具体例を提供している。下記の例の数字は、図５の実施形態を使用して得られたものである。様々な例の表示（ｌａｂｅｌｉｎｇ）は、図５の表示の慣習におけるものと同じである。以下の例は例示的なものであって、前記カムアセンブリ１０００の寸法又は構成をなんら限定するものではない。

例１： 下記の例は、図５の位置５である、「セット１」のデータを示している。これは、前記アジャスタ１０６が中間の調節穴４０１で固定される場合の典型的データである。

例２： 以下の例は、図５の位置９である、「セット２」のデータを示している。これは、前記アジャスタ１０６が最も遠い調節穴４０１の一つで固定される場合の典型的データである。

例３： 以下の例は、図５の位置１である、「セット３」のデータを示している。これは、前記アジャスタ１０６が位置９の調節穴４０１の反対側の最も遠い調節穴４０１で固定される場合の典型的データである。

図５を参照すると、上の例は、レンジプレート１０２とのカム１０１の位置に応じて、ユーザが経験するウエイトユニットの百分率が変化することを示している。例１において、エクササイズは、エクササイズの途中よりも低いウエイトユニット百分率で始まり且つ終わる。例２では、エクササイズは低い百分率で始まり、高い百分率で終わる。例３では、ウエイト百分率は運動のスタート時において高く、運動の終わりに低くなる。

強度プロファイルが調節可能であることによって、ユーザは彼らのエクササイズを彼らのフィットネスゴールにより簡単に適合させることが可能となる。運動の最後により大きな強度を得ることを望むユーザにとって、彼らはカムを例２のものに調整することができる。例えば、運動の始まりに彼らの強度でワークすることを望むユーザは、カムを例３に調節することができる。

Claims (19)

1. 第１カムピボットと第２カムピボットとマシンシャフトガイドとを有するカムと、
   前記カムと係合可能なレンジプレートと、
   第１端部と第２端部とを有し前記第１端部において前記カムに接続されるベルトと、
   前記レンジプレートに接続されたマシンシャフトとを備え、
   前記第１カムピボットと前記第２カムピボットとは前記カムが調節される時に当該カムをガイドするように構成されている、カムアセンブリ。
2. 前記カムは、前記レンジプレートと前記カムとの間の前記係合を許容するアジャスタをさらに有する、請求項１に記載のカムアセンブリ。
3. 前記アジャスタは、レバーである、請求項２に記載のカムアセンブリ。
4. 前記レンジプレートは少なくとも１つの開口を有し、前記アジャスタは前記カムを横断して前記少なくとも１つの開口に係合するアジャスタピンを有する、請求項１から３のいずれかに記載のカムアセンブリ。
5. 前記マシンシャフトはマシンシャフトガイドとマシンシャフトトラックとの間で前記カムを横断している、請求項１から４のいずれかに記載のカムアセンブリ。
6. 前記カムを調整することは、当該カムが前記マシンシャフト周りに非円形状に移動することを可能にする、請求項５に記載のカムアセンブリ。
7. 前記カムは金属製である、請求項１から６のいずれかに記載のカムアセンブリ。
8. 前記レンジプレートは金属製である、請求項１から７のいずれかに記載のカムアセンブリ。
9. 前記第２ピボットは、ピボットトラックと係合するピボットトラックフォロアによって形成されている、請求項１から８のいずれかに記載のカムアセンブリ。
10. 前記第１カムピボットは、前記カムと前記レンジプレートとの間の第１リンク機構によって形成されている、請求項１から９のいずれかに記載のカムアセンブリ。
11. 前記第２カムピボットは、前記カムと前記レンジプレートとの間の第２リンク機構によって形成されている、請求項１から１０のいずれかに記載のカムアセンブリ。
12. 前記カムがある位置へ調節される時、前記ベルトは張った状態に維持される、請求項１から１１のいずれかに記載のカムアセンブリ。
13. 前記ベルトの前記第２端部はウエイトユニットと係合している、請求項１から１２のいずれかに記載のカムアセンブリ。
14. 第１カムピボットと第２カムピボットとを有するカムと、
    前記カムの前記第２ピボットをガイドするピボットトラックを有するレンジプレートと、
    前記レンジプレートと係合するマシンシャフトと、
    第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部で前記カムに接続されるとともに前記第２端部でウエイトユニットに接続されるベルトと、
    第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部でアジャスタピボットマウントによって前記レンジプレートに接続され、前記第２端部で前記第１カムピボットに接続されるアジャスタとを備え、
    前記アジャスタの係合時に、前記第１カムピボットと前記第２カムピボットとは、前記カムを、前記ベルトが前記カムと前記ウエイトユニットとの間において張られた状態に維持されるようにガイドする、カムアセンブリ。
15. 前記アジャスタは前記レンジプレートと係合しているアジャスタピンを有する、請求項１４に記載のカムアセンブリ。
16. アジャスタをカムに係合させるステップと、
    前記カムとレンジプレートとの間の接続を解除するステップと、
    前記カムを回転させるステップと、
    前記アジャスタをリリースするステップと、
    前記カムと前記レンジプレートとの間の接続を固定するステップと
    を含むカムアセンブリの使用法。
17. 前記アジャスタをカムに係合させるステップは、レバーを係合して前記カムと前記レンジプレートとの間の接続を解除するステップを含む、請求項１６に記載のカムアセンブリの使用法。
18. 前記カムを回転させるステップは、前記カムをマシンシャフトガイドと係合するマシンシャフト周りに回転させるステップをさらに含む、請求項１６また１７に記載のカムアセンブリの使用法。
19. 前記マシンシャフト周りに回転する前記カムは、第１円弧および第２円弧によってガイドされる、請求項１８に記載のカムアセンブリの使用法。

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