JP6796667B2 - 改善されたエクササイズ装置 - Google Patents

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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 (10)

  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、
    前記付け角度を提供する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つのペダルであって、直面に対して前記ペダル取付けアセンブリに対する前記ペダル支持部の取付け角度によって変化する平面における逆回転の円運動をもたらすペダルと、
    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. 前記付け角度は、可変角度を有する接合部によって、連続的にまたは少しずつ変化する、請求項1に記載のエクササイズ装置。
  10. 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、該エクササイズ装置のユーザによって、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。
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