JP2018514345A - 改善されたエクササイズ装置 - Google Patents

Abstract

改善されたエクササイズ装置は、０より大きく９０以下の角度で鉛直線から水平方向に傾いた平面において逆回転する円に動くように構成されたペダルを含む。装置は、支持フレームと、鉛直から角度を付けて支持フレームに取り付けられたペダル取付けアセンブリと、各々がペダルクランクアセンブリを介して鉛直に対し角度を付けてペダル取付けアセンブリに取り付けられた２つのペダル支持部と、各ペダル支持部によって１つのペダルが支持される２つのペダルとを含む。【選択図】 図３

Description

本出願は、その全体が参照によって本願に組み込まれる、２０１５年３月１１日に出願された米国特許仮出願第６２／１３１，２７６号に対する優先権を主張するものである。

本発明は、２つの横並びのペダルユニットが、ユーザの両側軸を通る鉛直面と平行な他の鉛直面で回転するように構成された、足踏みペダル式エクササイズマシンの使用および取付けにおける改善に関する。本発明は更に、従来の自転車型エクササイズマシンの前後回転の追加要素として並行回転を利用するペダル駆動式エクササイズ装置を提供するためのペダルの構造変更および取付け構成に関する。

各々その全体が参照によって組み込まれる米国特許第７，１０８，６３８号（「Ｓｎｙｄｅｒｍａｎ’６３８」）および米国特許出願第２０１４／０３５７４５４号（「Ｓｎｙｄｅｒｍａｎ’４５４」）は、ユーザが足踏みペダルを左右交互の円形経路に動かす時に抵抗を与えるエクササイズ装置を開示する。これらの装置において、ペダルは、それ自体が鉛直に設けられた支持部またはフレームに垂直に取り付けられる。すなわち、フレームは、多くの場合床または他の支持面である水平線に対して９０°に配向された面を画定し、ペダルは、フレームに対して９０°の水平線に平行な位置に取り付けられる。ペダルが円形経路に動く時に通る面は、フレームの面に平行かつ水平面に垂直である。ユーザがペダルを動かすと、ペダルがユーザの身体の中心から離れて側方向に動く時にユーザの脚部外転筋に抵抗が加わり、ペダルがユーザの身体の中心に向かって内方向に動く時にユーザの脚部内転筋に抵抗が加わる。これらの装置の適切な使用中、足および脚部の前後運動は存在しない。

このペダルの動きは、この形式で特定の脚筋を鍛えることを望む個人にとって有用である。この種のエクササイズは、足および脚部の前後運動に関与する筋肉に抵抗を与える従来のエクササイズ装置でのエクササイズによって強化されることがない特定の筋肉グループを鍛えたいと望むスケート選手、スキー選手、および他のスポーツ選手に特に役立ち得る。しかし、Ｓｎｙｄｅｒｍａｎのエクササイズ装置による経験が得られると、彼らの使用には特定の閾値のフィットネスレベルが必要であることが明らかになった。側方向エクササイズによって利益を得る者皆が、側方向運動の利益が生じるのに足りる長い期間において、実行および維持するための外転筋および内転筋の強さまたは持久力を初めから有するわけではない。

近年、側方向運動抵抗エクササイズの利益は認識されてきたが、これらの利益を社会全般にもたらすためには未だ困難がある。

本明細書において説明され特許請求対象となる本発明は、従来技術によるエクササイズ装置によって必要な強さと比べて低減された強さでユーザが側方向の力を維持することができるように、足および脚部の前後運動に関与する筋肉をより強く補強しながら、ユーザの外転筋および内転筋を鍛えるための側方向抵抗の利益を提供するものである。他の実施形態において、エクササイズの強さは、ユーザのフィットネスレベルまたは所望のエクササイズの強さに合致するように増減され得る。これらの改善は、ペダルの円運動の面の配向を変更することによって実現される。

いくつかの実施形態において、改善されたエクササイズ装置は、支持フレームと、鉛直線に対して０°より大きく９０°以下の値を有する傾斜角度で支持フレームに取り付けられたペダル取付けアセンブリと、０°より大きく９０°以下の値を有する取付け角度で各々がペダル取付けアセンブリに固定された２つのペダル支持部と、各ペダル支持部に１つのペダルが取り付けられ支持される２つのペダルとを含む。いくつかの実施形態において、取付け角度は調整可能である。他の実施形態において、取付け角度は固定される。いくつかの実施形態において、傾斜角度は固定される。他の実施形態において、傾斜角度は調整可能である。いくつかの実施形態において、取付け角度は傾斜角度に等しい。いくつかの実施形態において、取付け角度および傾斜角度はいずれも０°より大きく４５°以下の値を有する。いくつかの実施形態において、取付け角度および傾斜角度はいずれも３８°に等しい値を有する。

いくつかの実施形態において、各ペダル支持部は、ペダル支持部が回転する軸から所定距離にペダルを維持するように構成される。他の実施形態において、この所定距離は調整可能である。

上記は概要であるため必然的に簡潔であり、新規エクササイズ装置の特徴および利点、その製造方法、またはその使用法の全てを説明するものではない。本発明は、図面および以下の詳細な説明を参照することによってより深く理解することができる。

図１は、従来技術によるエクササイズ装置のペダルおよびペダル取付けアセンブリを拡大形式で示す斜視図である。

図２は、図１の従来技術によるペダルおよびペダル取付けアセンブリの斜視組立て図である。

図３は、本発明の側面図である。

図４は、本発明の追加の側面図である。

図５は、本発明の斜視図である。

図６は、本発明の斜視上面図である。

図７Ａは、従来技術によるエクササイズ装置の使用中の運動のサイクルの４点におけるユーザの足の相対位置を示す。

図７Ｂは、本発明の使用中の運動のサイクルの４点におけるユーザの足の相対位置を示す。

図８は、本発明のプロトタイプの図である。

図９は、本発明の使用中の図である。

図１０は、本明細書において使用される生理学用語を示す図である。

図１１は、本発明と共に使用するための典型的な取付けブロックを示す。

図１２は、ペダル支持軸にペダル取付け台を取り付けるための典型的な機構を示す。

以下の表は、技術用語のリストとともに、本明細書において用いられるそれらの定義を記載するものである。
表１．本明細書において用いられる技術用語の定義

本明細書において説明され特許請求対象となる本発明は、従来技術によるエクササイズ装置によって必要な強さと比べて低減された強さでユーザが側方向の力を維持することができるように、足および脚部の前後運動に関与する筋肉を補強しながら、外転筋および内転筋を鍛えるための側方向抵抗を提供するように構成された、改善されたエクササイズ装置である。改善されたエクササイズ装置は、鉛直線に対して０度より大きい角度で取り付けられ、ユーザの身体の前頭面から同じ角度回転した面に逆回転円運動をもたらすペダルを含む。この傾斜面における運動サイクルを通してペダルを動かすと同時に、ユーザは、ユーザの身体の前頭面および矢状面の両方に対して平行な動きを生み出す。これらの改善は、ペダルの円運動の面の配向を選択的に変更することによって実現される。

ペダルの動きの面を傾斜させることによって更なる利益が得られる。矢状面を通る脚部運動は、脚部の伸張および屈曲を必要とする。屈曲する時、足が身体の背面方向へ動くと、ハムストリング筋が収縮する。伸長する時、足が身体の正面方向へ動くと、大腿四頭筋および他の伸筋が収縮する。運動のサイクルを通し、これらの筋肉グループは、求心性収縮および伸張性収縮の両方を経る。その結果、矢状面に平行な動きが加わることにより、従来技術によるエクササイズ装置よりも広範囲に脚部外転筋および内転筋以外の筋肉が鍛えられる。これらの筋肉は、股関節において脚部を持ち上げる役割を担う大臀筋、中臀筋、および臀部伸筋を含む。改善された装置を用いて運動するユーザは、増加した動きの機能範囲を経験し得る。またユーザは、従来技術によるエクササイズ装置の使用中に経験したものと比べて改善された前頭面の動きも経験し得る。さらに、ユーザの臀部は、ニュートラルな位置または拡張した位置に達し得る。

図１は、従来技術によるエクササイズ装置のペダルおよびペダル取付けアセンブリを拡大形式で示す斜視図である。図２は、図１の従来技術によるペダルおよびペダル取付けアセンブリの斜視組立て図である。図１および図２は、連携および補助機能を提供するための構造を示す。このアプローチにおいて、ペダルクランクアセンブリ（５６および５８）は同期ギヤ（６０および６２）に直接取り付けられ、これらは噛み合うことによって共に回動し、連携機能を提供する。これらのギヤおよび関連ペダルクランクアセンブリは、アクスル（６４）に取り付けられ、その周囲を直接回転する。アイドラギヤ（６６）はアイドラ軸（６８）に固定され、噛合ギヤ（６０および６２）と係合し、それによって回転する。その結果生じる軸（６８）の回転は、図示するように発電機およびまたははずみ車、あるいは図１に示す構成と類似した他の任意の適当な装置を動作させるように構成され得る。本開示の図１および図２を参照すると、２つの人が立つ逆回転ペダル（３８）がペダルクランクアセンブリ（５６および５８）に取り付けられ、それらがアクスル（６４）に対し回転可能な噛合ギヤ（６０および６２）に取り付けられ、その全てが適当な支持フレーム（２００）に取り付けられた、本発明での利用に特に適した機構が示される。

従来技術によるエクササイズ装置において、ペダルの動きを制約する役割を担うギヤまたはスプロケットおよびリンク機構を含むペダル取付けアセンブリ（図７Ａの１６０）は、支持フレームの取付け面（２０２）に平行な配向で支持フレーム（２００）に固定される。支持フレーム（２００）は、水平面（ｘ‐ｙ）に垂直な鉛直位置に配向される。ペダル（３８）は、ペダルクランクアセンブリ（５６および５８）を介してペダル取付けアセンブリ（図７Ａの１６０）に垂直に取り付けられ、それによってペダルの上面（３６）は水平面（ｘ‐ｙ）に平行な向きを維持する。水平面（ｘ‐ｙ）に対する支持フレーム（２００）の垂直配向およびペダル取付けアセンブリ（図７Ａの１６０）に対するペダル（３８）の垂直配向はいずれも固定される。

図３および図４は、本発明のペダル取付けアセンブリ（図７Ｂの１６０）の代替実施形態を示す、開示される本発明の側面図である。ペダル（３８）は、ペダル取付け台（４）においてペダルクランクアセンブリ（５６および５８）に取り付けられ、ペダルクランクアセンブリ（５６および５８）はペダル取付けアセンブリ（図７Ｂの１６０）に取り付けられる。図４に具体的に示すように、アセンブリ傾斜角度（１２１）は、ペダル取付けアセンブリ（図７Ｂの１６０）の前面によって画定される平面と鉛直線（直線１２３）との間の角度である。取付け角度（１２２）は、ペダルクランクアセンブリ（５６または５８）が取り付けられるペダル取付け台（４）の平面と鉛直線（直線１２３）との間の角度である。いくつかの実施形態において、アセンブリ傾斜角度（１２１）は取付け角度に等しい。傾斜角度（１２１）および調整角度（１２２）の各々は、０°より大きく９０°以下の値を有してよい。傾斜角度および取付け角度（１２１および１２２）に関する好適な値の範囲は、０°より大きく４５°以下である。傾斜角度および取付け角度に関する特に好適な値は３８°である。

傾斜角度（１２１）は、製造または組立ての時点で固定され得る。この実施形態において、ペダル取付けアセンブリ（１６０）は、鉛直面から傾斜角度（１２１）と等しい所定の角度傾斜した支持フレームの一部（２０１）に沿って支持フレーム（２００）に取り付けられる。図４は、傾斜角度（１２１）が固定された本発明の実施形態を示す。

傾斜角度（１２１）は、角度範囲にわたって連続的にまたは所定のきざみ幅で調整可能であることが望まれ得る。この調整可能性を提供するために、支持フレーム（２００）は、角度範囲（１２１）にわたって連続的にまたは所定のきざみ幅で鉛直面からの傾きが変えられる部分を含んでよい。ペダル取付けアセンブリ（１６０）はその後、変化する傾きを有する支持フレーム（２００）の一部に固定される。代替実施形態において、支持フレーム（２００）とペダル取付けアセンブリ（１６０）との間に取付けブロック（２１０）が挟まれてよい。

図１１は、単純な取付けブロック（２１０）の例を示す。ペダル取付けアセンブリ（不図示）は、取付けブロック（２１０）の取付け部材（２１６）に固定される。図１１に示す実施形態において、取付けブロック（２１０）は、水平部材（２１４）および支柱（２１８）を更に含む。取付け部材（２１６）は、ピン（２２４）を介して支柱（２１８）の一端に固定される。水平部材（２１４）は一連の穴（２２２）を含んでよく、それにピン（２２６）が挿入され、支柱（２１８）の他方の端を固定し得る。取付けブロック（２１０）の取付け部材（２１６）と水平部材（２１４）との間の角度（２２６）は、傾斜角度（１２１）の余角である。

１つの実施形態において、取付け角度（１２２）は、製造または組立ての時点で固定され得る。この実施形態において、各ペダル取付け台（４）は、鉛直線（直線１２３）から所定の角度（１２２）で、ペダルクランクアセンブリ（５６および５８）を介してペダル取付けアセンブリ（１６０）に取り付けられる。図４は、取付け角度（１２２）が固定された本発明の実施形態を示す。

取付け角度（１２２）は、角度範囲にわたって連続的にまたは所定のきざみ幅で調整可能であることが望まれ得る。この調節可能性を提供するために、ペダル（３８）が置かれるペダル支持部（１８０）とペダル取付け台（４）との間の角度（１２２）は可変でなければならない。これはたとえば、可変角度を有する接合部によってペダル支持部（１８０）にペダル取付け台（４）を取り付けることによって実現され得る。

図１２は、２つの円弧形断面（１８１および１８２）から成る接合部によってペダル取付け台（４）がペダル支持部（１８０）に取り付けられる実施形態を示す。各円弧形断面（１８１および１８２）は、外縁部付近に貫通した一連の穴（１８３）を有する。部品１８１はペダル支持部に取り付けられ、部品１８２はペダル取付け台（４）に取り付けられ、それがペダルクランクアセンブリ（５６）に取り付けられる。アクスル（１８５）は、ペダル取付け台（４）およびペダルクランクアセンブリ（５６）を貫通する。部品１８１および１８２は、ピボット点（１７１）で取り付けられる。ペダル支持部（１８０）とペダル取付け台（４）との間に所望の角度がもたらされると、部品１８１および１８２は、一対の穴（１８３）を通るピンまたは他の固定部品（１８４）によって固定される。ペダル取付け台（４）の面と鉛直線（直線１２３）との間の角度（１２２）が取付け角度である。

本発明のいくつかの実施形態において、ペダル（３８）は水平配向に維持され得る。これを実現するためには、傾斜角度（１２１）および取付け角度（１２２）は等しくなければならない。

図５は、ペダル（３８）が休止位置から移動された、本発明の１つの実施形態の斜視図である。この図において、ペダルの上面は、水平面（ｘ‐ｙ）に平行な配向を維持していることが分かる。図示されたペダル（３８）の動きのサイクル中の時点で、右ペダルは、左ペダルより上および前に位置する。ペダル（３８）は、上へ動くとともに前へ動き、ユーザの足を前へ動かしてユーザの脚部を伸長させる。ペダル（３８）は下へ動くとともに後ろへ動き、ユーザの足を後ろへ動かしてユーザの脚部を屈曲させる。

図６は、ペダル（３８）が図５に示したものと同じ位置を占める、本発明の１つの実施形態の斜視上面図である。この実施形態において、ペダル（３８）はギヤ（５６）を介して連結され、ペダルの取付け点の周りを反対方向に旋回する。この反方向運動の結果、各ペダル（３８）の回転サイクルにおいて左脚および右脚の外転および内転が同時にもたらされる。すなわち、右ペダルが時計回りに動くと、右足がそのサイクルの上部分を通って動くとともに右脚が外転する。右ペダルの時計回りの動きによって左ペダルの反時計回りの動きが生じ、左足がそのサイクルの上部分を通って動くとともに左脚が外転する。このように、動きのサイクルにおける同じ部分によって両脚が外転する。同様に、それぞれの動きのサイクルの同じ部分によって両脚が内転を経験する。右ペダルが反時計回りに動き左ペダルが時計回りに動く場合も同じことが言える。

図６はまた、クロスバー（２２）および斜めの支柱（２４および２６）を含む支持フレームの実施形態も示す。

図７Ａは、従来技術によるエクササイズ装置の使用中の動きのサイクルの４点におけるペダル（３８）の相対位置を示す。位置１、２、３、および４は、ペダルの動きの面である鉛直面（ｙ‐ｚ）に垂直な直線の方向に図示される。ペダル（３８）が位置１、２、３、および４を通って動くと、右ペダルが時計回りに動くと同時に左ペダルが反時計回りに動く。全ての動きは、鉛直面に限定される。動き平面におけるペダル（３８）の動きによって画定される円の直径はＡと示され、２つのペダル（３８）間の最大鉛直変位に等しい。ペダル（３８）間の最小水平距離はＢと示され、この場合はＡに等しく、ペダル（３８）が同じ高さにある時（位置１および３）に生じる。ペダル（３８）間の距離は、ペダルが位置１から位置２へ、および位置３から位置４へ動くと増加する。図７Ａに示すように、２つのペダル（３８）間の最大距離は位置２および４においてＣに達し、動きの面における水平成分および鉛直成分を含む。

図７Ｂは、本発明の使用中の動きのサイクルの４点におけるペダル（３８）の相対位置を示す。位置１、２、３、および４は、ペダルの動きの面ではない鉛直面（ｙ‐ｚ）に垂直な直線の方向に図示される。ペダル（３８）が位置１、２、３、および４を通って動くと、右ペダルが時計回りに動くと同時に左ペダルが反時計回りに動く。この装置において、動きの面は、鉛直線に対して取付け角度（１２２）に等しい角度だけ傾いている。その結果、鉛直運動の振幅が低減されるとともに、前頭面に対して前後への動きの成分がもたらされる。ペダル（３８）間の最大鉛直距離はＡ´で示され、ペダル間の最小水平距離はＢ´で示され、鉛直面（ｙ‐ｚ）における２つのペダル間の最大距離はＣ´で示される。

例えば、従来技術による装置を示す図７Ａに示すように、動きの面におけるペダル（３８）の動きによって画定される円の直径が１つの例として１５インチに選択され、ペダル（３８）が同じ高さにある時（両方の図における位置１および３）に生じるペダル（３８）間の最小距離もまた１５インチに選択された場合、ピタゴラスの定理によって、動きの面におけるペダル（３８）間の最大距離は約２１．２１インチである。したがってＡの値は１５インチであり、Ｂの値は１５インチであり、Ｃの値は２１．２１インチである。

対照的に、図７Ｂに示す本発明の実施形態において、ペダル（３８）の動きの面が鉛直線から３８°傾いている場合、動きの面におけるペダル（３８）の動きによって画定される円の直径が１つの例として１５インチに選択され、Ｂ´の値が１５インチに選択された場合、Ａ´の値は約１１．４インチであり、Ｃ´の値は約１８．８４インチである。鉛直面（ｙ‐ｚ）からペダル（３８）の動きの面を傾斜させることによって、ペダル（３８）間の最大鉛直距離は低減される。これらの所定寸法は、様々な動きの成分および相対寸法を具体的に説明するためにこの例に関して選択されたものにすぎない。これらの典型的な寸法は、本発明の任意の特定の実施形態の寸法を何らかに限定することを意味するものではない。

一般に、ペダル（３８）の動きによって画定される円の直径は、アクスル（６４）に対する回転の軸（１９０）とペダル（３８）が取り付けられる点またはピボット（１７１）との間の（「クランクアーム」とも称される）ペダルクランクアセンブリ（５６または５８）の長さによって決定される。この長さは、エクササイズ装置の製造または組立ての時点で固定され得る。この長さは、様々なユーザの身体の寸法の違いを許容するために調整可能であることが望まれ得る。この実施形態において、この長さは、たとえばそれぞれの長さに沿って異なる点で互いに固定され得る２つ以上の連動部品でペダルクランクアセンブリ（５６または５８）を形成することによって調整可能になり得る。ペダルクランクアセンブリ（５６または５８）が調整される特定の長さにかかわらず、ペダルクランクアセンブリ（５６または５８）の長さはエクササイズ装置の使用中一定に保たれるので、ペダル（３８）は常に円形経路に沿って動く。

図８は、開示される本発明の典型的な実施形態のプロトタイプの図である。図から明らかであるように、エクササイズ装置の支持フレーム全体が任意の特定の角度に傾いている必要はない。この実施形態において、支持フレーム（２００）のペダル取付けアセンブリ（１６０）が取り付けられた部分（２０１）は、支持フレーム（２００）のユーザが上半身を乗せ得る部分（図８には不図示）よりも鉛直線（直線１２３）に対して大きな角度（２０３）を有する。

図９は、本発明の典型的な実施形態の使用中の図である。図から分かるように、ユーザの足を支持するペダル（３８）は、エクササイズ装置の使用中、水平面（ｘ‐ｙ）と平行に保たれる。

図１０は、本明細書において使用される生理学用語を示す図である。内側矢状面は、身体を右半分と左半分とに分ける。図１０において、内側矢状面は鉛直線となっている。内側矢状面方向への動きである内転が内方向運動である。内側矢状面から離れる動きである外転が側方向運動である。横断面（ｘ‐ｙ）は、身体を上（上側）部と下（下側）部とに分ける。ユーザが完全に直立した場合、身体の横断面は水平面（ｘ‐ｙ）に平行である。冠状面または前頭面（ｙ‐ｚ）は、身体を前（正面）部と後（背面）部とに分ける。ユーザが完全に直立した場合、身体の前頭面は鉛直面（ｙ‐ｚ）に平行である。

上記は、現在本発明の好適な実施形態であると思われるものの説明であるが、様々な変更、修正、および均等物が用いられてもよい。当業者は、他の実施形態および追加の実施形態が本発明の主旨から逸脱することなくもたらされ得ることを理解し、そのような追加の修正および変更を以下の特許請求の範囲の本来の範囲に収まるものとして包含することが意図される。したがって、上記説明は本発明の範囲を限定するものとして用いられてはならず、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ定義される。

Claims (9)

1. ユーザによる使用のために構成されたエクササイズ装置であって、
   支持フレームと、
   鉛直線に対して０°より大きく９０°以下の値を有する傾斜角度で前記支持フレームに取り付けられたペダル取付けアセンブリと、
   ０°より大きく９０°以下の値を有する取付け角度で各々がペダルクランクアセンブリを介して前記ペダル取付けアセンブリに固定された２つのペダル支持部と、
   各ペダル支持部にそれぞれが取り付けられ支持される２つのペダルと
   を備えるエクササイズ装置。
2. 前記取付け角度の前記値は調整可能である、請求項１に記載のエクササイズ装置。
3. 前記傾斜角度の前記値は調整可能である、請求項１に記載のエクササイズ装置。
4. 前記取付け角度の前記値と前記傾斜角度の前記値とは等しい、請求項１に記載のエクササイズ装置。
5. 前記取付け角度の前記値および前記傾斜角度の前記値は５°より大きく４５°以下である、請求項４に記載のエクササイズ装置。
6. 前記取付け角度の前記値および前記傾斜角度の前記値は３８°に等しい、請求項５に記載のエクササイズ装置。
7. 各ペダルクランクアセンブリは、そこに取り付けられた前記ペダル支持部と、前記ペダルクランクアセンブリの回転軸との間の所定距離を維持するように構成される、請求項１に記載のエクササイズ装置。
8. 前記所定距離は調整可能である、請求項７に記載のエクササイズ装置。
9. エクササイズの方法であって、
   請求項１に記載のエクササイズ装置の前記ペダルの少なくとも１つに、前記ペダルが取り付けられた前記ペダルクランクアセンブリを前記ペダルクランクアセンブリの回転軸に対して回転させることができる力を加えること
   を備える方法。