JP7033629B2 - コードレス・トレッドミル - Google Patents

Description

［相互参照］
本願は、合衆国法典第３５巻第１１９条のもと、２０１４年１０月２３日出願の米国特許出願第６２／０６７，９３０号に基づく優先権を主張し、該出願の全体が言及によって本願明細書に組み込まれる。

［技術分野］
本発明は、トレッドミルなどの運動器具に関する。

従来のコードレス・トレッドミルは大きく、組み立てが困難である。さらに、体重の軽いユーザーにとって、従来のコードレス・トレッドミルのベルトの開始及び停止は困難で有り得る。

本開示を要約する目的で、本発明の所定の態様、有利性及び新規の特徴が本明細書に記載されている。本明細書に開示される発明についての任意の特定の実施形態によって、そうした有利性のすべてが必ずしも達成され得るわけではないことが理解される。つまり、本明細書に開示される発明は、本明細書に教示又は提示されるような１つの有利性又は有利性のまとまりを達成又は最適化する方法で、その他を必ずしも達成することなく、具体化又は実現され得る。

本明細書に記載される実施形態は、円滑に開始及び停止する特性を有する自己推進トレッドミルを包含する。例として、一体型フライホイール発電機、及びギア系、及びトレッドミルデッキのたわみ量を検出するように構成されたセンサーにより、ユーザーの体重を問わないトレッドミルベルトの円滑な開始運転を行うことが可能であり得る。種々の実施形態において、トレッドミルは可変衝撃吸収系も含み得、これは、ユーザーがトレッドミル上を歩行又は走行するときにトレッドミルデッキのたわみの測定及び状態の維持を行うセンサー及び吸収部材を包含し得る。

一実施形態において、コードレス・トレッドミルは、フレーム、ベルトシステム、及びカートリッジを包含し、該フレームは、第１側面、第１側面に対向する第２側面、及び底面を備え、側面に複数の開口部をさらに備え、第１側面、第２側面、及び底面が、トレッドミルの長さ方向に通常は延びるＵ形状チャンネルを規定するように、第１側面と第２側面とが底面に対して通常直交し、該ベルトシステムは、前方軸を回転するように構成された前方ローラーと後方軸を回転するように構成された後方ローラーとを備え、前方軸及び後方軸はそれぞれ、フレームにおける前方ローラー及び後方ローラーの回転を支持及び可能にするように、前方ローラー及び後方ローラーから横方向に延び、さらに前方ローラー及び後方ローラーの周りに配置されたベルトを備え、該カートリッジは、フレームの幅に沿って延びる長さ方向軸を有する第１のローラーと、第１のローラーに隣接し、第１のローラーとは横方向に間隔があり、フレームの幅に沿って延びる長さ方向軸を有する第２のローラーとを備え、フレームの幅に沿って延びる第１の共線状ローラーと第２の共線状ローラーとをさらに備え、設置されるローラーの各側から第１のタブと第２のタブとが横方向に延びるように、第１のローラー及び第２のローラーと第１の共線状ローラー及び第２の共線状ローラーとのそれぞれに取り付けられた少なくとも１つの接続部をさらに備え、第１のローラーの長さ方向軸と第２のローラーの長さ方向軸とは所定の距離だけ互いにオフセットされており、第１の共線状ローラー及び第２の共線状ローラーのそれぞれは、第
１の共線状ローラーが、第２の共線状ローラーに対して、第１のローラー及び第２のローラーの反対側にあるように、第１のローラー及び第２のローラーと隣接し、カートリッジは、ベルトシステムにおいて連続的であるベルトがカートリッジ上を回転し且つカートリッジによって支持されるように構成され、フレームは、ベルトシステムとカートリッジとがフレーム内に降ろされるときにベルトシステムとカートリッジとを受けるように適応され、且つベルトシステムがフレーム内に降ろされるときにベルトシステムのベルトに張力がかかるように適応される。一部の実施形態において、フレームの側面における開口部の少なくとも１つは、ベルトシステムがフレームの側面の開口部内に降ろされるときにベルトシステムのベルトに張力がかかるように、フレームの側面における作動経路に延びる作動形状を有する。

他の実施形態において、コードレストレッドミルは、フレーム、ベルトシステム、カートリッジ、及びフライホイール発電機系を包含し、該フレームは、第１側面、第１側面に対向する第２側面、及び底面を備え、側面に複数の開口部をさらに備え、第１側面、第２側面、及び底面が、トレッドミルの長さ方向に通常は延びるＵ形状チャンネルを規定するように、第１側面と第２側面とが底面に対して通常直交し、該ベルトシステムは、前方軸を回転するように構成された前方ローラーと後方軸を回転するように構成された後方ローラーとを備え、前方軸及び後方軸はそれぞれ、フレームにおける前方ローラー及び後方ローラーの回転を支持及び可能にするように、前方ローラー及び後方ローラーから横方向に延び、さらに前方ローラー及び後方ローラーの周りに配置されたベルトを備え、該カートリッジは、フレームの幅に沿って延びる長さ方向軸を有する第１のローラーと、第１のローラーに隣接し、第１のローラーとは横方向に間隔があり、フレームの幅に沿って延びる長さ方向軸を有する第２のローラーとを備え、フレームの幅に沿って延びる第１の共線状ローラーと第２の共線状ローラーとをさらに備え、設置されたローラーの各側から第１のタブと第２のタブとが横方向に延びるように、第１のローラー及び第２のローラーと第１の共線状ローラー及び第２の共線状ローラーとのそれぞれに取り付けられた少なくとも１つの接続部をさらに備え、第１のローラーの長さ方向軸と第２のローラーの長さ方向軸とは所定の距離だけ互いにオフセットされており、第１の共線状ローラー及び第２の共線状ローラーのそれぞれは、第１の共線状ローラーが第２の共線状ローラーに対して第１のローラー及び第２のローラーの反対側にあるように、第１のローラー及び第２のローラーと隣接し、該フライホイール発電機系は、電気を生成し且つ前方ローラーの初期回転抵抗を制御するために前方ローラーの回転がフライホイール発電機系のギア組立体を回転させるように、前方ローラーに回転可能に接続され、カートリッジは、ベルトシステムにおいて連続的であるベルトがカートリッジ上を回転し且つカートリッジによって支持されるように構成され、フレームは、ベルトシステムとカートリッジとがフレーム内に降ろされるときにベルトシステムとカートリッジとを受けるように適応され、且つベルトシステムがフレーム内に降ろされるときにベルトシステムのベルトに張力がかかるように適応される。

さらに他の実施形態において、コードレストレッドミルは、フレーム、ベルトシステム、カートリッジ、及びフライホイール発電機系を包含し、該フレームは、第１側面、第１側面に対向する第２側面、及び底面を備え、側面に複数の開口部をさらに備え、第１側面、第２側面、及び底面が、トレッドミルの長さ方向に通常は延びるＵ形状チャンネルを規定するように、第１側面と第２側面とが底面に対して通常直交し、該ベルトシステムは、前方軸を回転するように構成された前方ローラーと後方軸を回転するように構成された後方ローラーとを備え、前方軸及び後方軸はそれぞれ、フレームにおける前方ローラー及び後方ローラーの回転を支持及び可能にするように、前方ローラー及び後方ローラーから横方向に延び、さらに前方ローラー及び後方ローラーの周りに配置されたベルトを備え、該カートリッジは、フレームの幅に沿って延びる長さ方向軸を有する第１のローラーと、第１のローラーに隣接し、第１のローラーとは横方向に間隔があり、フレームの幅に沿って延びる長さ方向軸を有する第２のローラーとを備え、フレームの幅に沿って延びる第１の
共線状ローラーと第２の共線状ローラーとをさらに備え、設置されたローラーの各側から第１のタブと第２のタブとが横方向に延びるように、第１のローラー及び第２のローラーと第１の共線状ローラー及び第２の共線状ローラーとのそれぞれに取り付けられた少なくとも１つの接続部をさらに備え、第１のローラーの長さ方向軸と第２のローラーの長さ方向軸とは所定の距離だけ互いにオフセットされており、第１の共線状ローラー及び第２の共線状ローラーのそれぞれは、第１の共線状ローラーが、第２の共線状ローラーに対して、第１のローラー及び第２のローラーの反対側にあるように、第１のローラー及び第２のローラーと隣接し、該フライホイール発電機系は、電気を生成し且つ前方ローラーの初期回転抵抗を制御するために前方ローラーの回転が前方ローラーとともに構成された発電機を回転させるように、前方ローラーに回転可能に接続され、カートリッジは、ベルトシステムにおいて連続的であるベルトがカートリッジ上を回転し且つカートリッジによって支持されるように構成され、フレームは、ベルトシステムとカートリッジとがフレーム内に降ろされるときにベルトシステムとカートリッジとを受けるように適応され、且つベルトシステムがフレーム内に降ろされるときにベルトシステムのベルトに張力がかかるように適応される。

一部の実施形態において、トレッドミルはトレッドミル用可変衝撃吸収系をさらに含み、該可変衝撃系は、トレッドミルの歩行面に取り付けられた少なくとも１つのショック吸収部と、トレッドミルの歩行面に取り付けられ、トレッドミルの歩行面のたわみ量を測定するように構成された少なくとも１つのセンサーと、トレッドミルの歩行面のたわみ量によって衝撃吸収量が調節され得るように、少なくとも１つのショック吸収部及び少なくとも１つのセンサーに接続された制御系とを備える。

一部の実施形態において、トレッドミルは、少なくとも１つのセンサーと制御系とを備えた自動停止システムをさらに含み、制御系は、所定率のユーザー体重が予想使用位置から所定距離の移動をしたときにトレッドミルベルトを減速又は停止するように構成される。

一部の実施形態において、トレッドミルは、視覚フィードバックをユーザーに表示する複数のライトと、少なくとも１つのセンサーと、制御系とを備えた視覚フィードバックシステムをさらに含み、制御系は、トレッドミルベルト上の持続時間又は圧力の大きさを示す少なくとも１つのセンサーから少なくとも１つの信号を受信し、持続時間又は圧力の大きさが所定の所望の範囲内か又所望でない範囲内に入るかを決定し、検出された持続時間又は圧力が所望の範囲内か又は所望でない範囲内かを点灯して示すために複数のライトの少なくとも1つをトリガーするように構成される。

一部の実施形態において、フレームは、前方部分が後方部分よりも高さが高くなるように、くさび形状を有する。一部の実施形態において、トレッドミルは、リフトアクチュエーターと複数のスプリングとをさらに備え、スプリングとアクチュエーターとは、トレッドミルを所望の傾斜に上昇させるためにリフト力を与えるように構成される。一部の実施形態において、スプリングはガススプリングである。

一部の実施形態において、トレッドミルは、トレッドミルのベルトシステム上におけるユーザーのステップの位置を測定するためにフレームに接続された複数のステップ検出センサーをさらに備え、トレッドミルベルトが回転するときにユーザーの体重はベルトの前方部分からベルトの後方部分に移動し、複数のステップ検出センサーの１つ以上がベルトの前方部分に起因しないステップを検出する場合に、制御系はトレッドミルベルトを減速及び停止して、ユーザーのけがを防止する。

他の実施形態において、トレッドミル用の可変衝撃吸収系は、トレッドミルの歩行面に
取り付けられた少なくとも１つのショック吸収部と、トレッドミルの歩行面に取り付けられ、トレッドミルの歩行面のたわみ量を測定するように構成された少なくとも１つのセンサーと、トレッドミルの歩行面のたわみ量によって衝撃吸収量が調節され得るように少なくとも１つのショック吸収部及び少なくとも１つのセンサーに接続された制御系と、を包含する。

さらに他の実施形態において、トレッドミルは、フレームと回転軸とを含み、該フレームは、第１側面、第２側面、及び第１側面と第２側面との間に少なくとも部分的に延びる底面を包含し、第１側面、第２側面、及び底面はＵ形状チャンネルを規定し、第１側面は、第１側面の上端部から底面に向かって延びる第１の開口部を包含し、第２側面は、第２側面の上端部から底面に向かって延びる第２の開口部を包含し、該回転軸は、少なくとも第１の開口部から第２の開口部に延び、第１側面及び第２側面は、回転軸が第１の開口部及び第２の開口部に降ろされるときに、回転軸を受けて固定するように適応される。

他の実施形態において、トレッドミルは、フレーム、並びにフレームに連結され、第１のローラー、及び第１のローラーに隣接し且つ第１のローラーから横方向に間隔が空いた第２のローラーを備えたカートリッジを包含し、第１のローラーの長さ方向軸はフレームの幅に沿って延び、第２のローラーの長さ方向軸はフレームの幅に沿って延び、第１のローラーの長さ方向軸と第２のローラーの長さ方向軸とは所定の距離だけ互いにオフセットされる。一部の実施形態において、所定の距離は第１のローラーの直径の２分の１である。一部の実施形態において、所定の距離は第１のローラーの直径の４分の１である。

さらに他の実施形態において、トレッドミルベルトの回転を制御する方法は、トレッドミルのユーザーの体重を測定することと、トレッドミルのユーザーの体重と１つ以上のトレッドミル設定とに基づいて利用可能トルクを決定することと、トレッドミルのユーザーの体重に基づいて必要トルクを決定することと、利用可能トルクと必要トルクとに基づいてフライホイール発電機のギア比を設定することとを含み、必要トルクは、ユーザーの動作に応じてトレッドミルベルトの動作を開始するために用いられるトルク量に相当する。一部の実施形態において、トレッドミルのユーザーの体重を測定することは、ユーザーがトレッドミルデッキに乗った後にトレッドミルデッキのたわみを測定することを含む。一部の実施形態において、１つ以上のトレッドミル設定は、トレッドミルデッキの傾斜を含む。一部の実施形態において、利用可能トルクを決定することは、１つ以上のトレッドミル部材に関連した摩擦にさらに基づく。

図面全般において、参照構成要素間の対応を示すために参照符号が再び使用され得る。図面は、本明細書に記載の発明の実施形態を表すために示され、その範囲を限定するためのものではない。

図１Ａは、一実施形態における、以下に記載される少なくとも一部の特徴を備えたコードレス・トレッドミルを示す。 図１Ｂは、一実施形態における、以下に記載される少なくとも一部の特徴を備えたコードレス・トレッドミルを示す。 図２は、図１に示されるトレッドミルのフレーム部材の一実施形態を示す。 図３は、一実施形態における、コードレス・トレッドミルのベルト張力付与ローラー、衝撃吸収部材、及びフライホイール発電機組立体を示す。 図４は、一実施形態における、図２に示されるフレーム部材に設置された図３に示されるトレッドミル部材を示す。 図５は、トレッドミルフレーム部材に設置されたトレッドミルローラー及び衝撃吸収部材の、他の実施形態を示す。 図６は、一実施形態における、ベルトを含む図５のトレッドミルを示す。 図７は、一実施形態における、トレッドミルの千鳥状ローラーを備えたカートリッジを示す。 図８は、図７に示されるカートリッジ組立体の一部を成す千鳥状ローラーの一組立体を示す。 図９は、図７に示されるカートリッジ組立体の一部を成す共線状ローラーの一組立体を示す。 図１０は、一実施形態における、トレッドミルのフライホイール発電機を示す。 図１１は、一実施形態における、図１に示されるトレッドミルの前方ローラー及びフライホイール発電機を示す。 図１２は、コードレス・トレッドミル制御のための一部の操作要素を実行するシステムを示すブロック図である。 図１３は、トレッドミルのフライホイール発電機及びトランスミッション系の制御処理の実施例を示すフロー図である。 図１４は、他の実施形態における、以下に記載される少なくとも一部の特徴を備えたコードレス・トレッドミルを示す。 図１５は、一実施形態における、図１４に示されるコードレス・トレッドミルのフレーム組立体に設置されたベルト張力付与ローラー、衝撃吸収部材、及びフライホイール発電機組立体を示す。 図１６は、図１５に示されるトレッドミルの側面図を示す。 図１７は、図１４に示されるトレッドミルのベルト張力付与ローラー及びカートリッジ組立体を示す。 図１８は、図１４に示されるトレッドミルのカートリッジ組立体及び衝撃吸収部の拡大側面図を示す。 図１９は、本明細書に開示の特徴を組み込んだトレッドミルの他の実施形態を示す。 図２０は、本明細書に開示のトレッドミルの種々の部材と共に用いられ得るフレーム部材の他の実施形態を示す。 図２１は、センサー及び衝撃吸収部材を含む、図２０のフレーム部材を示す。 図２２は、本明細書に開示のいずれかのトレッドミルと共に用いられる、渦電流発電機及び補助リフト系を示す。 図２３は、本明細書に開示のいずれかのトレッドミルと共に用いられる、機械的制動系を示す。

以下に、種々の実施形態が添付の図面に関して記載される。これらの実施形態は、例としてのみ提示及び記載され、限定することを意図しない。

実施例は、フローチャート、フロー図、有限状態図、構造図、又はブロック図として示される処理として記載され得ることが言及される。フローチャートは、操作を逐次処理として記述し得るが、多くの操作は並列、又は共に行われ得、処理は繰り返され得る。加えて、操作順序は並べ替えられ得る。操作が完了すると処理は終了する。処理は、方法、関数、手順、サブルーチン、サブプログラムなどに相当し得る。処理がソフトウエア関数に相当するとき、その終了は、関数が呼び出し関数又は主関数に戻ることに相当する。

実施形態は、ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア、又はそれらの任意の組合せにおいて実行され得る。当業者は、種々の異なる技術及び技法のいずれかを用いて情報や信号が表され得ることを理解し得る。例として、上述において言及され得るデータ、指
示、コマンド、情報、信号、ビット、符号、及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁場若しくは磁性粒子、光場若しくは光学粒子、又はそれらの任意の組合せによって表され得る。

以下の記載において、実施例の十分な理解を得るために詳細が提示される。しかしながら、これらの詳細がなくとも実施例が実施され得ることを当業者は理解し得る。例として、不必要な詳細で実施例を不明瞭にしないように、電気部材・装置はブロック図において示され得る。その他の態様では、そのような部材、他の構造や技法が、実施例をさらに説明するために詳細に示される。

［概要］
以下に記載される一部の実施形態におけるコードレス・トレッドミルは、トレッドミルベルトの開始及び停止動作を向上させるためのギア付フライホイール及び発電機系（システム）を包含する。トレッドミルは、フライホイール及び発電機系に接続された前方ローラーと後方ローラーとに渡されるベルトを包含し、ベルトの速度及び動作は、ベルト上の自身の速度や歩幅を増減させるユーザーに応じて変化する。トレッドミルは、ユーザーのステップにより起こるトレッドミルベルトの回転（及びその結果のフライホイール及び発電機系の回転）に応じて、電気エネルギーを発生させるようにさらに適応される。一部の実施形態におけるトレッドミルは、トレッドミルの種々の部材がスロット状開口部を介してフレームに連結するように適応され得る、「ドロップイン」フレーム設計を包含する。フレームは、単一金属又は複合部材として構成され得る。ドロップインフレーム設計は、トレッドミルの組立て、メンテナンス、及び保守の容易性を向上させる。一部の実施形態において、トレッドミルは、トレッドミルベルトを支持するように適応されたカートリッジを包含する。カートリッジは、トレッドミルの全長に延びるローラーチャンネルを包含する。ローラーチャンネルは、各ローラーの中心が隣接するローラーの中心と整列しないように千鳥状であり、カートリッジの千鳥状ローラーセクションをなす。例として、隣接する一連のローラーの長さ軸は、所定の距離だけオフセットされ得る。一部の実施形態において、千鳥状ローラーセクションは共線状ローラーチャンネルの側面に位置し、１つの共線状ローラーチャンネルが、千鳥状ローラーセクションの一方側にあり、第２の共線状ローラーチャンネルが、千鳥状ローラーセクションの反対側にある。ユーザーが共線状ローラーを踏んだときに「でこぼこした」感触を感じるように、共線状ローラーは、複数の千鳥状ローラーの中心にアライメントされない。共線状ローラーを踏むことで、ユーザーのステップがベルトのターゲット領域からはずれたことがユーザーに迅速にフィードバックされ、ユーザーの歩行をカートリッジの千鳥状ローラーセクションに戻すように導く助けになる。

一部の実施形態において、トレッドミルは、使用時のトレッドミルデッキ又はカートリッジのたわみを測定するように適応された可変衝撃吸収系（ｖａｒｉａｂｌｅ ｉｍｐａｃｔ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ、ＶＩＡＳ）を包含する。可変衝撃吸収系は、デッキのたわみを最小化し、且つフライホイール発電機系へのエネルギー伝達を最大化するために、フライホイール発電機系と相互作用及び接続されるように適応される。

一部の実施形態において、トレッドミルは、ユーザーがトレッドミルから降りたときにトレッドミルのベルト回転を減速又は停止するための自動停止機能を組み込む。一部の実施形態において、ユーザーが、ＶＩＡＳシステムに組み込まれたセンサーによって検出されるように、トレッドミルの前方又は後方に近づきすぎる場合に、自動停止機能はトレッドミルベルトを減速又は停止し得る。一部の実施形態において、追加のセンサー及び／又はＶＩＡＳシステムが使用するセンサーは、ユーザーがトレッドミルデッキの前方又は後方部分に乗っていることを検出し得る。ユーザーのステップが、望ましくない、予期しない、又は安全でない部分で検出されると、ユーザーを負傷させないために、トレッドミル
は減速又は停止され得る。

トレッドミルの一部の実施形態には、視覚フィードバックシステムが組み込まれる。視覚フィードバックシステムは、各ステップによる衝撃（例えば、力、圧力、ショックなど）が所望される量より大きいか又は小さいかをユーザーに望ましく示す。さらに、一部の実施形態において、視覚フィードバックシステムはまた、左右のステップが一線上か否かをユーザーに示して、ユーザーはさらに効率的な又は適切な配置の歩行を進められるようになり、これは理学療法又は患者のリハビリテーション時に有用であり得る。

トレッドミルの一部の実施形態には、ユーザーが規定する所望の速度内でトレッドミルベルトの速度を制御する、渦電流制動、抵抗制動、及び摩擦制動の１つ以上を用いる多角的速度制御方法が組み込まれる。速度制御方法のそれぞれは、所望のトレッドミルベルト速度を得るために個別に又は組み合せて用いられてもよい。以下に記載されるような、トレッドミルに配置された種々のセンサーで測定される、ユーザーの体重、所望の速度、トレッドミルの傾斜位置、及び／又はフライホイールの回転速度などの要素は、所望の速度設定を得、且つトレッドミルの安全性能を向上するためにどの速度制御方法を使用すべきかを決定するのに用いられるとよい。

トレッドミルの他の実施形態には、くさび形状フレーム設計が包含されるとよい。以下にさらに詳細に記載されるように、くさび形状フレームにより、トレッドミルの性能を妥協することなく、後方部分について前方部分より高さを低くすることが可能である。
トレッドミルのさらなる実施形態には、トレッドミルの傾斜位置取得についてリフトモーターを補助する補助的リフトアシスト系が組み込まれる。

図１Ａ及び図１Ｂにおいて、重力が部材の保持に用いられる主要な力となる「ドロップイン」及び「スナップイン」フレーム設計を包む、上述の実施形態の一部又はすべてを備えたトレッドミルが示される。フレームは、横方向に延びる対応するカートリッジ片にアライメントされる複数のスロット及び開口部を有する単一の金属又は複合物である。カートリッジは、トレッドミルベルトと共に、ユーザーが歩行又は走行可能な準可撓性面を提供する。同様に、トレッドミルの前後方ローラーも、フレームの前後方部分に配置されたスロットに滑り入れられる。重力とユーザーの体重により、カートリッジをフレームに固定する。

図１Ａ、及び図１Ｂの部分的分解図に示される実施形態における自家動力トレッドミル１００は、デッキ組立体１０２とディスプレイ組立体１５０とを包含する。デッキ組立体１０２は、前方ローラー組立体１２０及び後方ローラー組立体１４０の２つのローラーの周りを回転するベルト１１０を包含する。前方ローラー組立体１２０及び後方ローラー組立体１４０はフレーム１０４によって支持され、フレーム１０４は、容易に組み立てるために、ローラー組立体がフレーム１０４に落として入れられ得る又はスロットに入れられ得るように設計される。ベルト１１０はフレーム１０４に支持されたカートリッジによって支持される。カートリッジは、以下により詳細に記載されるように、ユーザーの体重を支持する。デッキ組立体１０２は、走行又は歩行のための安定面を提供する。サイドレール１０６などのサイドレールは、フレーム１０４をさらに支持し、且つ以下にさらに詳細に記載されるクッションシステムなどのその他のトレッドミル部材を隠して保護するために、フレーム１０４の両側に取り付けられるとよい。一部の実施形態において、トレッドミル１００はまた、傾斜調整組立体も包含するとよく、該傾斜調整組立体は一端でフレーム１０４に回転可能に接続されたレバー１１２を含み得る。レバー１１２の対向端はホイール１１４を含み得、トレッドミル１００の前方端部がトレッドミル１００の後方端部よりも高さが高くなるようにトレッドミル１００の前方端部を傾斜させるために、レバー１１２のホイール付端部はトレッドミル１００のフレーム１０４に向かって容易に転がされ
ることができる。トレッドミル１００をさらに支持し、トレッドミル１００を面において水平にするために、さらなる支持部が包含され得る。

図示されるように、トレッドミル１００は手すり又はアームサポート包含しない。しかし、その他の実施形態において、例えばバランスの健康問題を抱えるユーザーのために、手すり及び／又はアームサポートが提供されてもよい。

図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、トレッドミル１００はまたディスプレイ組立体１５０も包含する。ディスプレイ組立体１５０は、トレッドミル１００の前方端部から上に延びる台座１５２を含むとよい。台座１５２は、トレッドミルのユーザー操作部、及び／又はユーザーに情報を表示するビデオスクリーン、ＬＥＤライトディスプレイ、若しくはその他のディスプレイ装置を含むディスプレイコンソールを支持するために用いられるとよい。そうした情報は、ベルト速度、トレッドミルの傾斜、ベルト上のユーザーの横方向位置、トレッドミルにおけるユーザーのステップの衝撃力などを含み得る。さらに、一部の実施形態において、ディスプレイ手段は、トレッドミルベルト１１０の回転動作又は電池によって生成された電気エネルギーにより動力を得るとよい。エネルギー捕捉又は生成は、以下にさらに詳細に記載されるように、前方又は後方ローラーの回転に連結された一体型フライホイール及び発電機系で行われ得る。

一実施形態において、前方ローラー組立体１２０及び後方ローラー組立体１４０は、ベルト１１０の動作がすべてのユーザーにとって円滑で、制御されたものであるように構成される。例として、トレッドミル１００の運転を開始するため、ユーザーはベルト１１０上で歩行を開始する。従来のコードレス・トレッドミルでは、ベルト１１０の動作を開始するために、ローラー組立体等の抵抗及び摩擦を克服する大きな力が必要とされる。ゆえに、そうした従来のコードレス・トレッドミルは、使用が快適ではなく使いづらい。図示される実施形態では、トレッドミル１００は、前方ローラー組立体１２０及び／又は後方ローラー組立体１４０によってユーザーがベルト１１０の動作を小さい力を用いて開始できるように構成される。好ましくは、例えば１００ｌｂの体重のユーザーは、例えば２５０ｌｂの体重のユーザーと同様にベルト１１０の動作を容易に開始可能である。ゆえに、好ましい実施形態において、以下に記載されるようなギア又はトランスミッション系は、ユーザーの体重を測定し、トランスミッション内の初期ギア位置を調節して、体重の軽いユーザーと体重の重いユーザーとにとってトレッドミルを円滑に初期運転できるように構成され得る。さらに、多角的速度制御系は、以下により詳細に記載されるように、トレッドミルの速度を制御して運転安全性を向上させるために用いられ得る。

図示された実施形態を含む一部の実施形態において、トレッドミル１００は、以下にさらに詳細に記載されるような衝撃吸収系を包含する。衝撃吸収系は、ユーザーがトレッドミル１００上を歩行又は走行するときにショック吸収性を提供する。一部の実施形態において、衝撃吸収系は、ユーザーの体重や歩行又は走行時のベルト上の衝撃によるトレッドミルデッキのたわみを測定するために、制御系に接続された複数のセンサーを包含する。一部の実施形態において、ギア又はトランスミッション系は、衝撃吸収系によって測定されたデッキのたわみ量に基づき調節されるとよい。

上述され、以下により詳細に記載されるように、トレッドミルベルト１１０の回転エネルギーを捕捉し、且つ例えば発電機を用いて該回転エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能であるエネルギー捕捉機構も、トレッドミル１００は包含し得る。一部の実施形態において、デッキの屈曲によるエネルギー損失量を低減することでエネルギー捕捉効率と電気エネルギーへの変換効率とを増加させるように一定のデッキたわみ量を使用時に維持するために、衝撃吸収系はエネルギー捕捉機構と共に作動し得る。

トレッドミル１００の他の実施形態は図１４に示される。図１に関して上述されたトレッドミル１００と同様に、図１４に示されるトレッドミル１００は、デッキ組立体１０２及びディスプレイ組立体１５０を包含する。デッキ組立体１０２は、ベルト１１０上のユーザーのステップの力に応じて、前後方ローラーの周りを回転可能である可動トレッドミルベルト１１０を包含する。一部の実施形態において、ディスプレイ組立体１５０は、トレッドミル使用時にユーザーの手に安定面を与えるために、ベルト１１０の両側に延びる対のアーム部１６０を包含するとよい。

図１Ａ及び図１Ｂに関して上述された実施形態のように、図１４に示されるトレッドミルはまた、一部の実施形態において、以下にさらに詳細に記載されるような衝撃吸収系も含むとよい。さらに、一部の実施形態において、図１４に示されるトレッドミル１００は、トレッドミルベルト１１０の回転エネルギーを捕捉し、且つ例えば発電機を用いて該回転エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能であるエネルギー捕捉機構を含むとよい。

トレッドミル２１００のさらに他の実施形態が図１９に示される。図１Ａ及び図１Ｂ並びに図１４に関して上述されたトレッドミル１００と同様に、トレッドミル２１００はデッキ組立体２１０２及びディスプレイ組立体２１５０を包含する。デッキ組立体２１０２は、ベルト上のユーザーのステップの力に応じて前後方ローラーの周りを回転可能である可動トレッドミルベルト（図示せず）を包含する。ディスプレイ組立体２１５０は、一部の実施形態において、トレッドミル使用時にユーザーの手に安定面を与えるために、ベルトの両側に延びる対のアーム部２１６０を包含するとよい。

トレッドミル２１００は、一部の実施形態において、トレッドミルの後方部分がトレッドミルの前方部分よりも高さが低くなるように段差を低くするために、以下にさらに詳細に記載されるように、くさび状フレーム設計を包含する。さらに、トレッドミル２１００は、トレッドミル上を歩行又は走行するユーザーによって生成された回転エネルギーを電気エネルギーに変換するためのエネルギー捕捉機構を含むとよい。一部の実施形態において、トレッドミル２１００は、衝撃吸収系、自動停止機能、ドロップイン組立体、又は図１Ａ及び図１Ｂ並びに図１４に示されるトレッドミルに関して以下に記載されるその他機能の任意の組合せ、のうちの１つ以上を含むとよい。

［フレーム］
一部の実施形態において、図２に示されるように、トレッドミル１００は、フレーム１０４などの組み立てが容易なフレーム上に構成されるとよい。一実施形態において、フレーム１０４は、トレッドミルの全長にわたる側面でＵ形状をなす。側面は、前方ローラー組立体１２０及び後方ローラー組立体１４０などのトレッドミル１００の種々の部材が挿入され得るチャンネルを形成する。さらに、フレーム１０４は、以下に記載されるものなどカートリッジ組立体を受けるように構成される複数の切欠き又は開口部を包含する。重力のため、メカニカルファスナーなどの最小限の固定手段が用いられて、トレッドミル１００の部材をフレーム１０４に固定する。

チャンネルの底部は底面２０８より形成される。底面２０８には、フレーム１０４の重量を軽減するために、複数の開口部２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、２２８、及び２３０が形成されるとよい。Ｕ形状チャンネルの側部は左フレーム側部２０５及び右フレーム側部２０９から形成される。左フレーム側部２０５及び右フレーム側部２０９には、フレーム１０４にさらなる剛性を与えるために反転チャンネルがそれぞれ形成される。左水平フランジ２０４と左垂直フランジ２０２とは、左フレーム側部２０５と共に反転したＵ形状チャンネルを形成する。同様に、右水平フランジ２１２と右垂直フランジ２１４とは、右フレーム側部２０９と共に反転したＵ形状チャンネルを形成する。水平フラン
ジ及びフレーム側部には複数の開口部が形成され、開口部により、図３に示されるようなトレッドミルモーション組立体部材３００などのトレッドミル部材が、フレーム１０４上部の垂直位置から水平フランジ２０４、２１２を介して降ろされ、フレーム側部２０５、２０９によって支持されることができるとよい。一部の実施形態において、左側部２０５と左水平フランジ２０４との開口部は、右側部２０９と右水平フランジ２１２との対称開口部と対である。

フレーム１０４の前方において、左フレーム側部２０５に、Ｕ形状開口部２４６が示される。図２には部分的に示されるのみであるが、対称Ｕ形状開口部は、右フレーム側部２０９にも形成される。Ｕ形状開口部２４６は、左フレーム側部２０５の湾曲面２４８により形成される。開口部２４６は、以下にさらに詳細に記載される一体型フライホイール発電機組立体と図１に示される前方ローラー組立体１２０との接続を可能にするように構成される。スロット状開口部２４２は、左水平フランジ２０４と左側部２０５とに形成される。スロット状開口部２４２は、好ましくは、前方ローラー軸がスロット状開口部２４２内に嵌合可能であるように十分な幅があるものである。好ましくは、フレーム１０４の底面２０８に最も近いスロット状開口部２４２の端部が、左水平フランジ２０４に形成されたスロット状開口部２４２の端部よりもフレーム１０４の後方に近くなるように、スロット状開口部２４２は角度を有する。一部の実施形態において、スロット状開口部２４２は、左側部２０５により規定された軸において約３０度の角度で、フレーム１０４の後方に向かって角度を有する。他の実施形態において、スロット状開口部２４２は、１５度～６０度の角度で、前又は後ろに向かって角度を有し得る。対称のスロット状開口部２５０は、右水平フランジ２１２と右側部２０９とに形成される。スロット状開口部２５０は、スロット状開口部２４２と同様の幅及び方向を有して、前方ローラー軸が開口部２５０を通過できるようにする。望ましくは、図４に示されるように、前方ローラーがフレーム側部２０５、２０９、又は底面２０８のいずれにも接触することなくフレーム１０４内で自在に回転可能であるように、前方ローラー軸は、スロット状開口部２４２、２５０の端部によって支持される。

引き続き図２に関して、湾曲開口部２３２及び２５８が左フレーム側部２０５及び右フレーム側部２０９にそれぞれ形成される。湾曲開口部２３２は、曲線２３４によって形成された左側部２０５の狭い湾曲開口部へと開口する左水平フランジ２０４の矩形開口部と共に形成されるとよい。曲線２３４は、後方ローラー軸を確実に嵌合するのに十分な幅の開口部へと、湾曲開口部２３２を狭くする。湾曲開口部２３２により、後方ローラーは、フレーム１０４上部の垂直位置からフレーム１０４内の緊張状態の位置に降ろされることが可能である。後方ローラー軸が湾曲開口部２３２、２５８に降ろされるとき、曲線２３４によって、後方ローラー軸は開口部２３２、２５８の後方位置に強制的に配置される。開口部２３２、２５８の寸法と配置とは、フレーム１０４の前方端部における対応するスロット状開口部２４２、２５０と共に、トレッドミルベルトがその周りを回転する前後方ローラーの正確な配置によってトレッドミルベルトに張力をかけることを可能にするものである。望ましくは、図４に示されるように、前後方ローラー組立体とトレッドミルベルトとが開口部２３２、２５８、２４２、及び２５０内の位置に降ろされると、トレッドミルベルトの外部張力付与は必要とされない。

図２はまた、複数の矩形開口部２３６、２３８、２４０が左水平フランジ２０４及び左側部２０５に形成され得ることも示す。同様に、対称開口部２５２、２５４、２５６が右水平フランジ２１２及び右側部２０９に形成され得る。一部の実施形態において、開口部２３６、２３８、２４０、２５２、２５４、２５６は、以下により詳細に記載されるように、トレッドミル１００のカートリッジデッキを支持及び構成する支持スラットを受けるように構成される。

フレーム１０４は、ＶＩＡＳシステム衝撃吸収部材などのその他のトレッドミル部材をフレーム１０４に固定するための、左右側部２０５、２０９に形成された複数の開口部２６０も包含するとよい。

トレッドミルモーション組立体及び可変衝撃吸収系部材の一部は、部材をさらに明確に示すためにフレーム１０４を除いて図３に示される。図４において、部材はフレーム１０４に設置されて示される。

前方ローラー３０４は、それを通過する前方ローラー軸３０６を備える。同様に、後方ローラー３４４は、それを通過する後方ローラー軸３４６を備える。上述されたように、前方ローラー軸３０６がフレーム１０４のスロット状開口部２４２及び２５０内に嵌合可能であるように、前方ローラー軸３０６は、前方ローラー３０４の各端部から好ましくは外側に延長する（図４）。同様に、後方ローラー軸３４６がフレーム１０４の湾曲開口部２３２及び２５８内に嵌合可能であるように、後方ローラー軸３４６は、後方ローラー３４４の各端部から好ましくは外側に延長する（図４）。前方ローラー３０４及び後方ローラー３４４は、トレッドミルベルトが前方ローラー３０４と後方ローラー３４４との周りに適合可能であるように、好ましくは構成される。望ましくは、図６に示されるように、トレッドミルベルトが前方ローラー３０４と後方ローラー３４４との周りに適合され、ローラーとベルトとがフレーム１０４に降ろされるとき、トレッドミルベルトにさらに張力を付与する必要なくトレッドミルベルトに適切に張力がかけられる。

引き続き図３に関して、衝撃吸収、デッキのたわみ、及びトレッドミルモーション制御に用いられるさらなるトレッドミル部材が示される。一体型フライホイール発電機３０２は、種々の体重のユーザーに対してベルトを円滑且つ容易に回転可能にする初期抵抗をトレッドミルベルトが有するように前方ローラー組立体１２０の初期ギアリングを設定するために、測定されたユーザー体重を補うギア系を含む。フライホイール発電機のさらなる詳細は以下に記載される。

一部の実施形態において、フレームは、図２０に示されるフレーム２１０４などの、くさび又は傾斜形状を有するとよい。この構成において、トレッドミルの後方又は後方端部は、トレッドミルの前方又は前方端部よりも高さが低い。これにより、図２及び図３に示されるフレームと共に用いられるような同じ直径の前方ローラー及び他の前方駆動部材が、図２０に示されるフレームと共に用いられることができる。フレーム２１０４は、上述のようなトレッドミル部材を容易にドロップインできるように、フレーム１０４に関して上述されたスロット状開口部、切欠き、及び機能のすべてを含み得る。くさび状フレーム２１０４のさらなる有利性は、ユーザーがトレッドミルベルトに乗る段差を下げることを含む。このため、トレッドミルデッキに乗るのに困難のあるユーザーにとって、トレッドミルはさらに使いやすいものとできる。さらに、トレッドミルの後方の高さを低くすることで、地面との距離を縮めて、運転時にユーザーがトレッドミルの後方から落ちた場合のけがのリスクを下げる可能性がある。

くさび形状フレーム２１０４のさらなる有利性は、トレッドミルベルトの動作の開始において僅かな傾斜により得られる助力である。ユーザーはトレッドミルの最初のステップから僅かな傾斜を上るので、ユーザーがベルト上の最初のステップを用いてトレッドミルベルトの動作を開始することがより容易であり得る。

くさび状フレーム２１０４は、トレッドミルの性能が影響を受けないように、上述と同じ直径の前方ローラー１２０の使用を可能にする。一部の実施形態において、トレッドミルの感触及び性能に影響することなく、より小さい直径の後方ローラーが用いられ得る。

一部の構成において、トレッドミルの前方を所望の傾斜に上げるために、リニアアクチュエーター又はリフトモーターが用いられ得る。しかしながら、リニアアクチュエーター又はリフトモーターは、大きな電力を消費し、本明細書に開示される自己推進トレッドミルの電力を最も消費するものである。トレッドミルが運転中でないとき、つまり、ユーザーが電力を生成するためにトレッドミル上を歩行又は走行していないとき、リフトモーターはトレッドミルを所望の傾斜へと動かすためにバッテリーからの電力を必要とし得る。トレッドミルの所望の高さを得るためには、リフトモーターは、ユーザーの体重とトレッドミルフレーム及び部材の重量とに打ち克つように十分に強力である必要がある。電力消費を低減するため、自己推進トレッドミルの一部の実施形態は、図２２及び図２３に示されるようなリフトアシスト系を包含する。リフトアシスト系は、てこの作用による補助を行い、且つリフトモーターが要求する作業量を低減してリフトモーターによる消費電力量を低減することができる、ガススプリング対２８１０を包含し得る。通常の傾斜操作において、リフトモーターは約１０又は２０ｌｂを持ち上げ可能である。しかしながら、一部の実施形態において、リフトモーターは、３０、４０、５０、６０、７０、８０、又は１００ｌｂを持ち上げ可能である。一部の実施形態において、リフトモーターは、１５０ｌｂまでを持ち上げ可能である。一部の実施形態において、ガススプリング２８１０は、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０又は１００ｌｂを持ち上げ可能である。一部の実施形態において、ガススプリング２８１０のそれぞれは、１５０ｌｂまでを持ち上げ可能である。ガススプリング２８１０は、支持構造の静止位置、及びトレッドミル前方でドレッドミルデッキの対向する側部のフレームに接続されるとよい。ユーザーが高さの変更を望むとき、ガススプリング２８１０は、トレッドミルフレームを持ち上げるさらなる力を提供し、ゆえにリフトモーターの電力消費を低減する。一部の実施形態において、リフトモーターは、所望の傾斜を得るために所定の制御を行う、つまり、リフトモーターはガススプリング２８１０により提供される所望のリフトを制御する。

［可変衝撃吸収系］
可変衝撃吸収系の一実施形態は、１つ以上の調節可能なダンパー（液圧若しくは空気シリンダー、若しくは任意の他のタイプの減衰システム）、１つ以上の赤外線センサー、及び制御系を包含する。赤外線センサーは、各ユーザーについてトレッドミルデッキのたわみを望ましくは測定し、制御系はたわみに基づいて硬さを調節して、ユーザーが９０ｌｂ若しくは３５０ｌｂ、又は他の任意の体重であってもトレッドミルデッキのたわみが均質であるようにする。

また、トレッドミルモーション組立体３００は、可変衝撃吸収に用いられ得る部材も包含する。「可変衝撃吸収」という用語は、その通常の意味を有する広義の用語である。一部の実施形態において、可変衝撃吸収又は可変衝撃吸収系は、ユーザーの体重による又はトレッドミル上を走行若しくは歩行時のユーザのステップの衝撃力によるカートリッジ若しくはデッキのたわみ量を測定し、デッキのたわみ量を軽減若しくは制御するために吸収量を調節し、所望のクッション性若しくは感触を与え、及び／又は燃焼カロリー計算などトレッドミルの他の機能に用いるためにユーザーの体重若しくは衝撃力を計算することが可能な部材に関する。可変衝撃吸収系は、複数の衝撃吸収部、アクチュエーター、及び制御系に接続されたセンサーを包含し、該制御系に接続されたセンサーは、ユーザーがトレッドミル上を歩行又は走行するときのトレッドミルデッキのたわみ量を測定する。さらに、異なる体重のユーザーが同等の力でトレッドミルベルトの動作を開始及び停止可能であって、結果として起こるベルトの初期動作が円滑で且つ制御されるように、トレッドミルのトランスミッションの初期ギア比を得るために、可変衝撃吸収系は、以下に記載される一体型フライホイール発電機を含むエネルギー生成系に制御系を介して接続可能である。

図３に示されるように、６つの衝撃吸収部３１０、３１８、３２２、３２６、３３２、３４０がトレッドミル１００と共に用いられるとよく、３つの衝撃吸収部がトレッドミル
ベルト１１０の各側にあり、トレッドミルベルト１１０の長さに沿って均等に配置される。各衝撃吸収部は、対のスプリング部３０８、３１６、３２０、３２４、３３０、３３８を含むとよい。スプリング部３０８、３１６、３２０、３２４、３３０、３３８はエラストマー性ポリマーから形成されるとよく、ねじ、釘、無頭釘などを含む任意のタイプのメカニカルファスナーを用いて取り付け部３０９、３１７、３２１、３２５、３３１、３３９に取り付けられるとよい。その他の実施形態において、スプリング部は液圧ダンパー、圧縮空気ダンパー、又は任意の他のタイプのダンパーであるとよい。一部の実施形態において、スプリング部３０８、３１６、３２０、３２４、３３０、３３８は、１式以上のダンプナーを包含するとよい（例えば、ｇｂｒダンプナー又は他のタイプのダンプナー）。ダンプナーは、力を進行比で除したものにより特徴づけられるとよい。ダンプナー一式の１つはカートリッジの設置高さよりも低く設置される。一式のダンプナーは、ユーザーがトレッドミルに乗っているときに好ましくは常に係合されている。トレッドミルの走行又は歩行面により力が加えられると、低く設置されたダンプナー一式が係合する。力が加えられると、第２の（低い）一式のダンプナーが係合し、減衰効果の変更を行う。

さらに、対の可変衝撃吸収部３１４、３２８がトレッドミル１００に用いられるとよい。可変衝撃吸収部３１４はトレッドミル１１０の右側に配置される一方で、他方の可変衝撃吸収部３２８はトレッドミル１１０の左側に配置されるとよい。可変衝撃吸収部３１４、３２８は、歩行又は走行時のユーザーのステップ力によるトレッドミルの衝撃を調節可能に吸収する空気式シリンダーであるとよい。可変衝撃吸収部３１４、３２８のそれぞれは、衝撃支持部３１２、３４２の下部に配置されるとよい。衝撃支持部３１２、３４２は、衝撃吸収部によって各端部で支持される矩形支持部であるとよい。図３に示されるように、可変衝撃吸収部３１４、３２８は、衝撃支持部３１２、３４２の下部で望ましくは集中的に配置される。可変衝撃吸収系はまた、さらなる衝撃吸収性を与えるためにさらなるアクチュエーター３３４、３３６を含んでもよい。

図４は上述のトレッドミル部材３００を示し、該トレッドミル部材３００はフレーム１０４に設置されたときのそれらの相対位置にある。上述のように、前方ローラー３０４は、スロット状開口部２４２、２５０においてフレーム１０４の前方でスロットに入れられる。後方ローラー３４４の軸は、フレーム１０４の開口部２３２、２５８内に嵌合する。６つの衝撃吸収部３１０、３１８、３２２、３２６、３３２、３４０は、フレーム１０４によって形成されたチャンネルの外の、フレーム１０４の両側に望ましくは均等に配置される。望ましくは、６つの衝撃吸収部３１０、３１８、３２２、３２６、３３２、３４０のそれぞれは、開口部２３６、２３８、２４０、２５２、２５４、２５６の１つにアライメントされる。好ましくは、カートリッジ支持部７０２、７０４、７０６（図７）が開口部２３６、２３８、２４０、２５２、２５４、２５６内に嵌合し、カートリッジ支持部７０２、７０４、７０６の各端部が６つの衝撃吸収部３１０、３１８、３２２、３２６、３３２、３４０の１つに支持されるように、開口部２３６、２３８、２４０、２５２、２５４、２５６は構成される。一部の実施形態において、図５に示されるように、可変衝撃吸収系部材が封入及び保護されるように、側部支持部１０５ａ、１０５ｂがフレーム１０４に接続されるとよい。図６において、前後方ローラー、フレーム１０４、及び可変衝撃吸収系部材を封入した側部支持部１０５ａ、１０５ｂを備えた完全組立トレッドミルデッキが示される。図１６は、可変衝撃吸収をするために上述のように配置され得るダンプナー３０８、３１６、３２０を包含するコードレス・トレッドミル１００の他の実施形態の側面図である。

［カートリッジ］
トレッドミルは、フレーム１０４に降ろして配置され得る、千鳥状及び非千鳥状のローラーからなるカートリッジ組立体を含むとよい。（例えば、標準的なトレッドミルデッキの代わりに）カートリッジ組立体は、組立時にフレーム１０４に望ましくは降ろして配置
されることができ、組み立て時間を削減する。図７に示されるカートリッジ組立体は、軸受と組み合わせられた、千鳥状パターンのホイール（ミニホイールとして言及されることがある）又はローラーを組み込む。図７に示されるように、カートリッジ組立体７００は、６つの千鳥状ローラー一式７１４、７１６、７１８、７２０、７２２、及び７２４を含む。千鳥状ローラー一式７１４、７１６、７１８、７２０、７２２、及び７２４はそれぞれ同一であり得、共通の溝槽又はチャンネルに設けられた複数のローラーを包含し得る。単一チャンネルの千鳥状ローラー一式の一例は、図８に示される。図８に示される複数の溝槽のローラーはオフセットされ得、トレッドミル１００の中央部分又はデッキに並べて配置されて、図７に示されるようなトレッドミル１００の主要な走行又は歩行面を形成し得る。千鳥状ホイール又はローラー一式７１４、７１６、７１８、７２０、７２２、及び７２４は、カートリッジの中央部分に配置され、好ましくはカートリッジ組立体７００の全幅の約１８インチにわたる。千鳥状ホイールパターンにより、トレッドミル使用時に、ユーザーには足の下に一定した面接触があるということが可能になる。

一実施形態において、図７に示されるように、カートリッジ組立体７００は、千鳥状ローラー一式７１４、７１６、７１８、７２０、７２２、及び７２４の外側又は側面に配置された第１の共線状ローラーチャンネル７１０及び第２の共線状ローラーチャンネル７１２をさらに包含する。単一チャンネルの共線状ローラーの一例は図９に示される。２つの外側チャンネルの共線状ローラー７１０、７１２は、ユーザーにでこぼこした、又は振動的感触の体感を与えて、ユーザーのステップをカートリッジ組立体７００の千鳥状ホイール部分上で中央に配置させるようにユーザーを導く。図６に示されるように、従来のトレッドミルベルトは、走行又は歩行面を提供するためにカートリッジ組立体７００の外側の周りを移動する。一部の実施形態において、千鳥状ローラー一式７１４、７１６、７１８、７２０、７２２、及び７２４を構成する千鳥状ホイール又はローラーのそれぞれは１インチ～１．５インチの直径を有する。

カートリッジ組立体７００は、カートリッジ組立体７００の中央の千鳥状ホイール部分において走行又は歩行ステップを中央で行うようにユーザーを導くために、ユーザーにフィードバックをすることができる。例として、ユーザーがトレッドミル１００上を歩行又は走行するとき、望ましくは、カートリッジ組立体７００の千鳥状ホイール一式７１４、７１６、７１８、７２０、７２２、及び７２４上に各ステップを配置するとよい。千鳥状設計のため、ユーザーは表面に任意のでこぼこ又は粗さを感じないと考えられる。ユーザーが右又は左に極端に踏み出すと、共線状ローラーチャンネル７１０、７１２上に足を乗せることになる。ローラーチャンネル７１０、７１２の共線状設計は、ユーザーにでこぼこした感触を与え得る。このことにより、歩行又は走行ステップがトレッドミルベルト１１０又はカートリッジ組立体７００において中央に配置されていないことをユーザーは知らされ、ゆえにユーザーは望ましくはそのステップを適切に変更することになる。図１８において、カートリッジ組立体７００その他の実施形態の近接図が示される。図示されるように、千鳥状ローラー７１４、７１６、７１８、７２０は、各ローラーの中心が隣接するローラーからオフセットされるように構成される。上述されるように、これにより、ユーザーに対して円滑面が提供される。さらに、共線状ローラー７１０及び７１２は、トレッドミルデッキの外側端部で長さ方向に延びるように千鳥状ローラー一式の側面に配置されて構成される。図示されるように、共線状ローラー一式７１０、７１２は、ローラーの中心がアライメントされるように構成される（ローラー７１２参照）１つのローラー又は２つ以上のローラーから形成されるとよい。図示される実施形態において、図１８に示されるように、共線状ローラー７１０、７１２の中心が、隣接する千鳥状ローラーの中心とアライメントされないように、共線状ローラー７１０、７１２が配置される。

図７に示されるカートリッジ組立体７００によるさらなる有利性は、エネルギー損失の低減である。千鳥状ローラー一式７１４、７１６、７１８、７２０、７２２、及び７２４
のパターンを有するカートリッジ組立体７００は、使用時にベルト１１０がカートリッジ組立体７００の周りを回転するとき、トレッドミルベルト１１０と常時接触する。トレッドミルベルト１１０とカートリッジ組立体７００との常時接触により、ユーザーに対するトレッドミルの滑らかで快適な感触に加え、エネルギー損失の低減による以下に記載のエネルギー生成系へのより効率的なエネルギー伝達が可能になる。

さらに図７に示されて、図５及び図６に関して上述されるように、カートリッジ組立体７００はまた、横方向に延びる複数の支持部７０２、７０４、７０６も含む。支持部のそれぞれは、任意のタイプのメカニカルファスナーによって、ローラー一式のチャンネル７１０、７１２、７１４、７１６、７１８、７２０、７２２、７２４に接続される。各支持部７０２、７０４、７０６の端部がフレーム１０４の開口部２３６、２３８、２４０、２５２、２５４、２５６においてスロットに配置され得るように（図５）、支持部７０２、７０４、７０６は、共線状ローラーチャンネル７１０、７１２のそれぞれの端部を超えて横方向に延びる。例示として、図７に示されるカートリッジ組立体７００は、図５及び図６に示されるフレーム１０４に降ろして配置されることが可能であり、重力及びカートリッジ組立体７００の重量により、連結するための固定装置として最小限のものを必要とするか又はそれらを必要としない。横方向に延びるカートリッジタブは、フレームの各側のタブレセプタクルに滑り入れられ、カートリッジが前後の動きをしないようにする。上述のように、支持部７０２、７０４、７０６の各端部は、６つの衝撃吸収部３１０、３１８、３２２、３２６、３３２、３４０のうちの１つに乗っており、歩行又は走行時のユーザーのステップの衝撃力に起因するカートリッジ組立体７００の動きが、吸収部３１０、３１８、３２２、３２６、３３２、３４０によって緩和される。

ユーザー推進トレッドミルの他の実施形態において、図１５に示されるように、共線状ローラー一式がその両側の側面に位置する複数の千鳥状ローラー一式を含むカートリッジ組立体７００は、前方ローラー組立体１２０及び後方ローラー組立体１４０と共に動くように構成され得る。３つの部材すべて（カートリッジ組立体７００、前方ローラー組立体１２０及び後方ローラー組立体１４０）は、組み立てやすくするために、上述のようにフレーム部材１０４に降ろして配置され得る。さらに、ユーザーがトレッドミルを使用するとき、カートリッジ組立体７００と前後方ローラー組立体１２０、１４０とは左右に共に動く。他の実施形態において、図４～７に示されるように、カートリッジ組立体７００は、適所に固定された前方ローラー組立体１２０から独立し得る。カートリッジ組立体７００、前方ローラー組立体１２０及び後方ローラー組立体１４０が共に動くことが可能なことから、カートリッジ組立体７００、前方ローラー組立体１２０及び後方ローラー組立体１４０上を移動するトレッドミルベルト１１０を改善することで、トレッドミルの安全性の向上というさらなる有利性が得られる。

図１９において、ユーザー推進トレッドミルの他の実施形態が示される。図１～７に示され、上述されたトレッドミルと同様に、トレッドミル２１００は、複数の千鳥状ローラー一式を含むカートリッジ組立体２７００を包含する。図１９に示される実施形態において、第１及び第３列のローラーの長さ方向軸（トレッドミルを後ろから見てトレッドミルの左側から数える）がアライメントされ、第２及び第４列目のローラーの長さ方向軸もまたアライメントされるが、第１及び第３列の長さ方向軸と、第２及び第４列目の長さ方向軸とは千鳥状であるか又はオフセットされるようにして、ローラー一式は千鳥状である。この組立てにより、上述のユーザーフィードバックによる有利性を残しながら、製造及び組立てにおいて有利性が得られる。一部の実施形態において、カートリッジ組立体２７００は、フットセラピーの形をとってユーザーにさらなる利益をもたらす。ユーザーがカートリッジ組立体上をわたるベルト上を歩行するとき、ローラーとトレッドミルベルトとの動作は、ユーザーの足を貫く僅かな振動を引き起こし、ユーザーの足裏の神経を刺激する。この振動は、ユーザーが芝生や砂利などの上を歩くときに感じ得るものとより類似した
、より自然な感触を足の下で再現する。この振動又は感覚は、従来のトレッドミルではベルトが硬いデッキ上にわたることからより静的な体感を与えるので不可能である方法で、ユーザーの脳を刺激するように作用する。この覚醒性により退屈さが軽減され、足が感じる感覚に対するユーザーの意識が深まり得、これはセラピーのユーザーにさらなる利益をもたらし得る。

［一体型フライホイール発電機］
トレッドミルベルトを回転させるモーターを備えた電気トレッドミルとは異なり、コードレス・トレッドミルのベルトは、ユーザーの歩行の力のもとで動作する。コードレス・トレッドミルのベルトの動作開始には、これを動作中に維持するよりもさらなる力が必要とされる。フライホイール発電機は、最初に抵抗を減少させ、続いてトレッドミルベルトが動作中になると抵抗を増加させることで、これらの異なる力の要件に対して補填をする。これが、電気トレッドミルを用いて体感され得るものと同様の、円滑で制御された体感をユーザーに与える。

フライホイール発電機（ｆｌｙｗｈｅｅｌ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、ＦＧ）は、トレッドミルのベルト速度を制御するために用いられる抵抗量を制御可能なギア系（トランスミッション）を包含する。ＦＧは最初にユーザーの体重を測定し、ユーザーの体重に基づいて適切なギア比（即ち、どのギアに係合するか）を決定する。ユーザーの体重は、はかり、抵抗器、ピストン、（以下に記載のような）「可変衝撃吸収系」、又は他の任意の体重測定技術を使用することを含む種々の技術のいずれかによって測定可能である。

ＦＧの初期ギア選択により、ユーザーの体重に関わらず、ユーザーがベルト上を歩行することでベルト動作を円滑に開始できることが確実となる。そうした動的ギア選択なしでは、体重の重い人はほとんど抵抗を感じ得ず、ベルトが極端に速く動作してユーザーにけがを負わせる可能性がある。同様に、そうした動的ギア選択なしでは、体重の軽い人は抵抗を極端に多く感じ得、ユーザーがベルト回転を開始しづらいか又は開始が快適ではないということがあり得る。

一体型フライホイール発電機は、電気を必要とせずトレッドミルの動力を得るための機構である。一体型フライホイール発電機は、上述の可変衝撃吸収系と共に、（例えば、可変衝撃吸収系の変位又はカートリッジのたわみを測定することで）ユーザーの体重を測定するためにセンサー（好ましくは赤外線センサー）を組み込み、可変衝撃吸収系の適切な「硬さ」を選択し、そして測定体重に基づいてフライホイールの適切なギア比を割り当てるので、ユーザーによるトレッドミルベルトの回転開始及び維持に必要な労力は、ユーザーの体重に関わらず同様となる。トレッドミルは、個人に対してその体重に関わらず同じ感触と快適性とを与え、同様に動作する。例として、トレッドミルは、３５０ｌｂの人と同じように９０ｌｂの人に反応して開始及び停止し得る。

一体型フライホイール発電機は、トレッドミルの回転動作から電気を生成するための発電機と変換エネルギーを貯蔵するフライホイールとを包含する。一実施形態において、一体型フライホイール発電機は、ギア系を介して前方ローラー３０４に好ましくは回転可能に接続される。図１０に示されるように、一体型フライホイール発電機８００は、回転子８０４を封入する磁性筐体８０２を包含する。回転子ギア８０６は、トレッドミルベルト１１０上で歩行又は走行するユーザーによりもたらされる前方ローラー３０４の回転に起因して回転子ギア８０６が回転するように回転子８０４に取り付けられる。図１１は、前方ローラー駆動部に包含された８４歯のギアを一実施形態では含むギア系を介してフライホイール発電機８００に回転可能に接続された前方ローラー３０４を示す。

一部の実施形態において、一体型フライホイール発電機は３速ギアボックスをさらに包
含する。３速ギアボックスのギア比は、一実施形態において、１：１、１．２５：１、１．３７５：１であるとよい。一実施形態において、主駆動ギア８０６は３８歯ギアであるとよい。トレッドミルトランスミッションが第１ギアのとき、全体的な固定ギア比は約２．２：１である。トレッドミルトランスミッションが第２ギアのとき、全体的な固定ギア比は約２．７５：１であり、トレッドミルトランスミッションが第３ギアの場合、全体的な固定ギア比は約３．０：１である。一部の実施形態において、発電機及びフライホイール効果によって十分な電気が生成され得、発電機の回転数を増加して回転速度を変える個別のトランスミッションは必要とされない。

通常、フライホイール発電機の外径が大きくなると、発電機はより効率的に電気を生成可能である。図１９及び図２０に示される実施形態のようなくさび状フレームを備えた一部の実施形態において、直径の小さい後方ローラーが用いられ得るものの、後方ローラーの直径を小さくすることはトレッドミルの性能や感触に実質的に影響を与えない。自己推進トレッドミルでは、滑らかな動作及び運転を行うために、大きい直径の重い前方ローラーが必要とされる。さらに、エネルギー生成効率を最大化するようにフライホイール発電機を回転させるために、重い前方ローラーが必要とされる。ゆえに、回転前方ローラーとフライホイール発電機とは、トレッドミルの感触と運転とに役立てるために用いられる回転質量となる。一部の実施形態において、くさび状フレームを有するトレッドミルの性能及び感触は、同じ直径の前後方ローラーを有するトレッドミルの感触と同様であり得る。一部の実施形態において、フライホイールは７インチの外径（ｏｕｔｅｒ ｄｉａｍｅｔｅｒ、ＯＤ）を有する５ｌｂフライホイールであり、７．７５インチＯＤを有する２２ｌｂの前方ローラーと４：１～６：１のギア比を有するトランスミッションと併せて用いられる。他の実施形態において、フライホイールのＯＤは６～８インチであり、３～７ｌｂの重量であり得る。他の実施形態では、前方ローラーは、６～９インチのＯＤを有して、２０～２５ｌｂの重量であり得、トランスミッションは３：１～９：１のギア比を有し得る。

一部の実施形態において、一体型フライホイール発電機は望ましくは、利用可能トルクと必要トルクとの差に基づいて可変フライホイール効果を提供する。利用可能トルクは、トレッドミルの傾斜設定とユーザーの体重とに応じてトレッドミルによって生成された可変量のトルクから摩擦を引いたものとして規定される。必要トルクは、トレッドミルベルトの回転及びトレッドミルの運転開始に必要なエネルギーとして規定され得る。すべてのユーザー、傾斜設定、速度設定、及び体重について、運転における円滑で均質な感触を得るために、フライホイール効果が選択ギア比に応じて変化するとよい。発電機の減速は、トレッドミルの速度を下げるために電気的に制御されるとよい。さらに、一部の実施形態において、発電機は、図１４に示されるディスプレイユニット１６２などのディスプレイユニットを含むトレッドミルに動力を与えるために十分な電気を生成し得る。

図１４～図１７に示される実施形態を含む一部の実施形態において、発電機は前方ローラー組立体１２０内部に組み込まれるとよい。前方ローラー組立体１２０内に発電機を組み込むことで、組み立てやすさの向上というさらなる利益があり得、個別のギア及びギアボックス組立体の必要性がなくなり得る。

さらに、前方ローラー組立体１２０の前方ローラーは、それ自体フライホイールとして作用する所定の重量及び構成で構成されるとよい。前方ローラーがフライホイールとして作用可能になることにより、所望のフライホイール効果を得ながらも個別のフライホイールの必要がなくなって、設計が簡易化される。

可変フライホイール効果の制御は自動式である。上述の可変衝撃吸収系内のセンサーは、トレッドミル上の体重又は衝撃に変換されるデッキのたわみ量を測定する。プロセッサ
、ワーキングメモリ、及びプロセッサで実行可能な命令又はモジュールを含むメモリを望ましくは含む制御系は、計算された体重からトレッドミルベルトを動作させるための利用可能トルク量と必要トルク量とを決定可能である。必要体重の取得後、制御系はトレッドミルに適切なギア比を選択可能である。

一体型フライホイール発電機は、トレッドミルデッキのたわみによって測定されるように、過度に硬い又は過度に柔らかいトレッドミルデッキに起因するエネルギー損失なく円滑で均質なトレッドミル運転を行うために、可変衝撃吸収系と共に作動可能である。可変衝撃吸収系の赤外線センサーは、トレッドミルデッキの変位を測定することで、ユーザーの体重を測定可能である。測定されたわみ、トレッドミルの傾斜設定、ベルト回転速度、及び計算された摩擦に基づき、制御系は、ベルトの回転開始及び維持に必要な労力がユーザーの体重に関わらず一定であるように可変衝撃吸収系の適切な「硬さ」とフライホイールの適切なギア比を選択する。一部の実施形態において、エネルギー貯蔵ユニット（例えば、バッテリ、コンデンサなど）は、フライホイール発電機によって生成された電気エネルギーを貯蔵するために本明細書に記載のいずれかのトレッドミルに設けられ得る。

一定の所望する速度を維持するために、自己推進トレッドミルの一部の実施形態には、多角的速度制御方法が組み込まれる。一部の実施形態において、トレッドミルの速度制御は渦電流制動（ブレーキング）を含み得る。従来の摩擦ブレーキのように、図２２に示されるシステム２８００などの渦電流システムは、その運動エネルギーを熱として消散させることで動く物体を減速又は停止するために用いられる装置である。しかしながら、動く物体の停止に使用される抗力が、共に押された２面間の摩擦によって得られる電気機械的ブレーキとは異なり、渦電流ブレーキの抗力は、電磁誘導を介して導体に誘導される過電流に起因する、磁石と相対運動する近傍の導電性物体と間の電磁力である。

静止磁石を通過する導電性面には、磁場によって該面に誘導される、渦電流と呼称される円形電流が起こる。渦状の電流は、磁石の磁場とは反対の、それ自体の磁場を発生させる。そうして、動く導体は、速度に比例して、その動きに対向する磁石からの抗力を受ける。渦電流の電気エネルギーは、導体の電気抵抗のため熱として消散される。

渦電流制動のほかの有利性は、ブレーキが摩擦によって作動しないので、摩擦ブレーキのように交換が必要な摩耗するブレーキシュー面がないことである。渦電流制動の不利性は、制動力が速度に比例するので、摩擦ブレーキでは静止摩擦によって得られるような動く物体が静止しているときの保持力をブレーキが有しないことである。渦電流ブレーキは、電源が切られるか、又は制御系がトレッドミルを停止するためにその他の指示を受けたとき（主要な走行面の外の領域においてユーザーを検出することなど）に、トレッドミルベルトの回転を迅速に停止するために用いられ得る。しかし、トレッドミルが静止しているとき、以下に記載される抵抗制動及び摩擦制動などの他の速度制御方法が用いられるとよい。

フライホイール材料の選択は、渦電流制動系の効率に強い関係がある。例として、高入力電圧を伴い高速で回転する、銅、アルミニウム、又は鋼などより導電性のある材料製のフライホイールは、渦電流制動性能を向上することができる。しかしながら、低速ではフライホイール発電機によって電気エネルギーがほとんど生成されず、渦電流制動系はトレッドミルベルトの速度制御に十分でないものであり得る。

渦電流制動がトレッドミルの速度制御に不十分である場合、他のタイプの制御が行われるとよい。一部の実施形態において、発電機の出力に対応するハイパワーの抵抗器を用いる抵抗制動がトレッドミルの速度制御に用いられ得る。抵抗器は、発電機のエネルギーフローに「抵抗」し、発電機の減速効果をもたらして、次にトレッドミル速度を低下させる
。発電機の速度を上げるためには、抵抗は除かれる又は低減される。

抵抗制動及び渦電流制動の両方がトレッドミル減速に不十分である場合、又は自動停止命令に応じてなどトレッドミルの速度制御が所望されるその他の場合、１つ以上の渦電流及び抵抗制動と共に、或いは１つ以上のこれら他の制御方法の代わりに、摩擦制動が用いられるとよい。機械的摩擦は、図２３に示されるように、硬鋼ディスクにブレーキパッドを介して液圧を印加して前方ローラー又はフライホイールの回転を下げる又は停止するために適用されるとよい。摩擦ブレーキ２８２０は、制御系から受ける命令に応じてホイール２８３０に作用して、トレッドミルを減速又は停止する。マウンテンバイクのディクスブレーキなどを含む、任意のタイプの摩擦又は機械的ブレーキが用いられ得る。ブレーキパッド２８２０は、セラミック、鋼、バイメタル、又はそれらの組合せなどの任意の材料から作製されるとよい。

［フライホイール発電機系概要］
図１２は、ユーザーによるトレッドミル運転によって生成された電気でコードレス・トレッドミルを運転するように構成された制御系９００の一実施例を示す。例示の実施形態は限定を意図せず、むしろ一部の実施形態における所定の部材の例示的に示す。システム９００は他の機能のための種々のその他の部材を包含し得、これらは図示される部材を明確化するために示されていない。

システム９００は、フライホイール発電機９１０、複数の可変衝撃吸収系（ＶＩＡＳ）センサー９１１、及び電子ディスプレイ９３０を包含するとよい。電子ディスプレイ９３０の所定の実施形態は、例えばＬＥＤ、ＬＣＤ、プラズマ、又は投影スクリーンである任意のフラットパネルディスプレイ技術であるとよい。電子ディスプレイ９３０は、ユーザーに対する視覚ディスプレイ用情報を受信するためにプロセッサ９２０に連結されるとよい。そうした情報は、メモリ域保存ファイルの視覚的表示、プロセッサ９２０にインストールされたソフトウエアアプリケーション、ユーザーインターフェイス、及びネットワークアクセス可能なコンテンツオブジェクトを含むとよいが、これらに限定されない。

システム９００は、赤外線センサーなどの、１つのセンサー９１１又はセンサー９１１の組合せを包含し採用するとよい。システム９００は、センサー９１１及びフライホイール発電機９１０と通信するプロセッサ９２０をさらに含み得る。ワーキングメモリ９３５、電子ディスプレイ９３０、及びプログラムメモリ９４０もプロセッサ９２０と通信する。

一部の実施形態において、プロセッサ９２０は特にトレッドミル運転のために設計されたものである。図に示されるように、プロセッサ９２０はプログラムメモリ９４０及びワーキングメモリ９３５とデータ通信する。一部の実施形態において、ワーキングメモリ９３５は、例えばキャッシュメモリなど、プロセッサ９２０に組み込まれるとよい。ワーキングメモリ９３５は、例えば１つ以上のＲＡＭ又はＤＲＡＭコンポーネントなど、プロセッサ９２０とは区別されてプロセッサ９２０に連結されたコンポーネントであってもよい。換言すると、図１２は、いくつかのモジュールを含むメモリコンポーネント９４０とワーキングメモリを含む個別メモリ９３５とを包含する２つのメモリコンポーネントを示すものの、当業者は種々のメモリアーキテクチャーを利用するいくつかの実施形態を認め得る。例として、メモリ９４０に包含されるモジュールを実行するプロセッサ命令を保存するためのＲＯＭ又はスタティックＲＡＭメモリを利用する設計であってよい。そしてプロセッサによる実行を容易にするために、プロセッサ命令をＲＡＭに読み込むとよい。例として、ワーキングメモリ９３５は、プロセッサ９２０による実行前にワーキングメモリ９３５に読み込んだ命令を有するＲＡＭメモリであってよい。

図に示される実施形態において、プログラムメモリ９４０はデッキたわみ測定モジュール９４５、体重計算モジュール９５０、トルク計算モジュール９５５、オペレーティングシステム９６５、及びユーザーインターフェイスモジュール９７０を包含する。これらのモジュールには、プロセッサ９２０が種々の処理とデバイス管理タスクとを行うように構成した命令を含むとよい。プログラムメモリ９４０は、例えば非一過性、非一時的で記憶媒体である、任意の適切な、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であり得る。ワーキングメモリ９３５は、メモリ９４０のモジュールに包含された、使用するプロセッサ命令一式を保存するためにプロセッサ９２０によって用いられてもよい。代替的に、ワーキングメモリ９３５は、トレッドミル９００の運転時に生成された動的データを保存するためにプロセッサ９２０によって用いられてもよい。

上述のように、プロセッサ９２０は、メモリ９４０に保存されたいくつかのモジュールによって構成されるとよい。換言すると、プロセッサ９２０はメモリ９４０のモジュールに保存された命令を実行可能である。デッキたわみモジュール９４５は、プロセッサ９２０がＶＩＡＳセンサー９１１からデッキたわみ測定値を取得するように構成した命令を包含し得る。ゆえに、プロセッサ９２０は、デッキたわみモジュール９４５、ＶＩＡＳセンサー９１１、及びワーキングメモリ９３５と共に、デッキたわみデータを取得するための一技法を表す。

さらに図１２を参照すると、メモリ９４０はまた体重計算モジュール９５０も包含するとよい。体重計算モジュール９５０は、測定されたデッキたわみに基づいてプロセッサ９２０がユーザーの体重を計算するように構成した命令を含むとよい。ゆえに、プロセッサ９２０は、体重計算モジュール９５０及びワーキングメモリ９３５と共に、トレッドミルのユーザーの体重を計算するための一手段を表す。

メモリ９４０はトルク計算モジュール９５５も包含するとよい。トルク計算モジュール９５５は、測定されたデッキたわみから決定された体重計算からトレッドミルの利用可能トルクと必要トルクとをプロセッサ９２０が計算するように構成した命令を含むとよい。例として、プロセッサ９２０は、トルク計算モジュール９５５によって命令されて、利用可能トルクと必要トルクとを計算して、計算されたトルクをワーキングメモリ９３５又は記憶装置９２５に保存してもよい。ゆえに、プロセッサ９２０は、体重計算モジュール９５０、トルク計算モジュール９５５、及びワーキングメモリ９３５と共に、トルク計算を算出及び保存するための一手段を表す。

メモリ９４０はユーザーインターフェイスモジュール９７０も包含するとよい。図１２に示されるユーザーインターフェイスモジュール９７０は、ユーザーのデバイスとの対話を可能にする表示オブジェクト及びソフトコントロール一式をプロセッサ９２０が提供するように構成した命令を含むとよい。また、ユーザーインターフェイスモジュール９７０は、アプリケーションがシステムのその他の部分と対話することを可能にする。オペレーティングシステムモジュール９６５もまたメモリ９４０にあるとよく、システム９００のメモリと処理リソースとを管理するためにプロセッサ９２０と共に動作するとよい。例として、オペレーティングシステム９６５は、例えば電子ディスプレイ９３０又はセンサー９１１であるハードウエアリソースを管理するためのデバイスドライバを含むとよい。一部の実施形態において、デッキたわみモジュール９４５、体重計算モジュール９５０、及びトルク計算モジュール９５５に包含される命令は、これらのハードウエアリソースと直接的に対話しなくともよいが、代わりにオペレーティングシステム９６５に位置する標準サブルーチン又はＡＰＩを介して対話する。また、オペレーティングシステム９６５内の命令はこれらのハードウエアコンポーネントと直接的に対話してもよい。

プロセッサ９２０は記憶モジュール９２５にデータを書き込むとよい。記憶モジュール
９２５は、ディスク利用記憶装置、又はメモリディスク、ＵＳＢドライブ、フラッシュドライブ、遠隔接続記憶媒体、若しくはバーチャルディスクドライバなどを含む他のいくつかのタイプの記憶媒体の１つを含むとよい。

図１２は、プロセッサ、センサー、電子ディスプレイ、及びメモリを含む個別のコンポーネントを含むデバイスを示すが、これらの個別のコンポーネントは特定の設計オブジェクトを得るために種々の方法において組み合わせられ得るということを当業者は認め得る。例として、代替の実施形態において、メモリコンポーネントは、費用を抑え且つ性能を向上させるためにプロセッサコンポーネントと組み合わせられるとよい。

さらに、図１２は、いくつかのモジュールを含むメモリコンポーネント９４０とワーキングメモリを含む個別メモリ９３５を包含する２つのメモリコンポーネントを示すが、種々のメモリアーキテクチャーを利用するいくつかの実施形態を当業者は認め得る。例として、メモリ９４０に包含されるモジュールを実行するプロセッサ命令を保存するためのＲＯＭ又はスタティックＲＡＭメモリを利用する設計であってよい。代替的に、プロセッサ命令は、システム９００に統合された又は外部デバイスポートを介して接続されたディスク記憶装置からシステム起動において読み込まれるとよい。プロセッサ命令は、プロセッサによる実行を容易にするために、ＲＡＭに読み込まれてもよい。例として、ワーキングメモリ９３５は、プロセッサ９２０による実行前にワーキングメモリ９３５に読み込んだ命令を有するＲＡＭメモリであってよい。

［ギア比制御処理］
本発明の実施形態は、コードレス・トレッドミル運転のために自動的にギア比を決定する処理に関する。実施例は、フローチャート、フロー図、有限状態図、構造図、又はブロック図として示される処理として記載され得る。フローチャートは操作を逐次処理として記述し得るが、多くの操作は並列、又は共に行われ得、処理は繰り返され得る。加えて、操作順序は並べ替えられ得る。操作が完了すると処理は終了する。処理は、方法、関数、手順、サブルーチン、サブプログラムなどに相当し得る。処理がソフトウエア関数に相当するとき、その終了は、関数が呼び出し関数又は主関数に戻ることに相当する。

図１３は、種々の体重のユーザーに対して円滑で均質な運転を行うようにコードレス・トレッドミルを構成するための処理５００の実施形態の一実施例を示す。具体的には、図１３に示される処理により、好ましくは種々の体重のユーザーがトレッドミルベルトの回転を円滑に開始且つ維持することが可能になる。一部の実施例において、処理５００は、例えばプロセッサ９２０（図１２）であるプロセッサ上で、及び、メモリ９４０に保存される又はその他のハードウエア若しくはソフトウエアに組み込まれる図１２に記載のその他のコンポーネントにおいて、実行されるとよい。

図１３に示されるような処理では、直接的にユーザーの体重を測定することで、トレッドミルデッキのたわみを測定することで、又はその他の手段を介して測定され得るユーザーの体重が測定され、測定された体重を用いて、トレッドミルベルトを回転するための利用可能トルクとトレッドミルベルトを回転するための必要トルクとが決定される。処理５００は開始ブロック５０２において開始される。そして、処理５００は、例えばプロセッサ９２０であるプロセッサが、ユーザーの体重によるデッキのたわみの量を測定するように命令を受け、デッキのたわみ量に基づいてユーザーの体重を測定する、ブロック５０４に移行する。その後、処理５００はブロック５０６に移行し、傾斜量並びにトレッドミル上のユーザーの体重及び動作速度などのトレッドミルの設定に基づいて、プロセッサが利用可能トルクを決定するように命令を受ける。上述されるように、利用可能トルクは、ユーザーの体重及びトレッドミルデッキの傾斜設定などのトレッドミル設定により利用可能な可変量のトルクから、トレッドミルベルト、前後方ローラー、及びフライホイール・ギ
ア系などのトレッドミル部材の所定の摩擦を引いたものである。利用可能トルクが決定されたら、処理５００はブロック５０８に移行する。ブロック５０８において、プロセッサは、ベルトの回転開始に必要なトルク量である必要トルクを決定するように命令を受ける。必要トルク決定後、処理５００はブロック５１０に移行し、プロセッサは、ユーザーの体重に基づいてトレッドミルの円滑な運転を行うために、計算された利用可能トルク及び必要トルクに基づいて、フライホイール発電機系に適切なギア比を決定するように命令を受ける。適切なギア比が決定されたら、処理５００はブロック５１２に移行し、プロセッサはトレッドミルの円滑且つ効率的な運転を行うようにフライホイール発電機系に適切なギア比を設定するように命令を受ける。そして、処理５００はブロック５１４に移行して終了する。

一部の実施形態において、フライホイール発電機系における適切なギアの設定は、上述のような抵抗制動、渦電流制動、及び／又は摩擦制動など、どの制動又は速度制御方法を使用するかの決定終了をさらに包含するとよい。

［自動停止］
一部の実施形態において、上述のトレッドミルは、所定率のユーザー体重が予想使用位置から所定距離の移動をしたときにトレッドミルベルトを減速又は停止することができるという自動停止機能を包含し得る。自動停止機能は、赤外線（ｉｎｆｒａｒｅｄ、ＩＲ）センサー又は圧力センサー（又はその他のセンサー）などの少なくとも１つのセンサーと、上述の可変衝撃吸収系などの制御系と共に作動する。自動停止により、安全コードのクリップ留めなどの任意のユーザーの行為によるものではない、トレッドミルベルトに自動安全機構が好ましくは提供される。

例として、ユーザーがトレッドミル上を歩行又は走行するとき、通常ユーザーの体重は、トレッドミルベルトの中央線のすぐ左の領域とすぐ右の領域との間に均等に分配され、これはユーザーの左右のステップの予想経路に相当する。例えば、少なくとも７５％のユーザーの体重が、センサーによって測定されるように、トレッドミルの極端に右又は極端に左の端部に移動した場合、制御系はトレッドミルを停止するように作用し得る。同様に、所定率を超えたユーザー体重が、予想使用位置の極端に前又は極端に後ろに配置される場合、制御系はトレッドミルを停止するように作用し得る。使用時のユーザー体重移動の変化に対するトレッドミルの感度を制御するために、所定率のユーザー体重又は所定の体重移動率が（例えばユーザーによって）選択可能である。一部の実施形態において、所定率とは５％、１０％、２５％、５０％、７５％、又は９０％である。

一部の実施形態において、トレッドミルは、センサー制御緊急停止システム（ｓｅｎｓｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｓｔｏｐｐｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ、ＳＣＥＳＳ）を包含するとよい。ＳＣＥＳＳでは、ユーザーのステップが走行面に関してデッキのどこにあるかを検出するために、上述のＶＩＡＳシステムの一部として用いられるセンサーと同じものであるか又は同じものでないセンサーが用いられる。トレッドミルデッキは、図１Ａに示される線１１１によって表されるように、前方部分１１７と後方部分１１９とに分けられる。通常運転時に、ユーザーがトレッドミル上を歩行又は走行するとき、ユーザーは一方のステップで前方部分に踏み入って、他方のステップは後方部分１１９から上がる。そして、ユーザーが歩行するときに、ユーザーの体重は前方部分１１７と後方部分１１９との間で連続的に入れ替わる。例として、ユーザーが右足で前方部分１１７に踏み入る場合、トレッドミルベルトが回転すると体重は後方部分１１９に移動すると予期される。図１２に例示されるＶＩＡＳシステムの一部として示されるセンサー９１１、又は図２１に示されるセンサー２９１１などのセンサーにおいて、ユーザーの次のステップが予想領域（つまり、一部の実施形態においては前方部分１１７内）にないステップ又は望ましくない若しくは安全でない領域にあるステップであることを検出する場合、
信号が制御系に送信されてトレッドミルベルトを停止する。引き続き上述の実施例に関して、ユーザーの次の左足でのステップが前方部分１１７内にない場合、制御信号が制御系に送信されてトレッドミルベルトを停止可能である。このため、ユーザーが転ぶか又はトレッドミルベルトの予想外の位置にいるときにベルトの回転を停止できずにユーザーがトレッドミルの後方に投げ出されることを防止できる。部分的なセンサー２９１１一式が、トレッドミルの一方側において図２１に示されるものの、さらなるセンサー２９１１がトレッドミルデッキの他方側に配置されて、トレッドミル上のユーザの位置をさらに特定してもよい。

［視覚フィードバックシステム］
一部の実施形態において、リアルタイムの視覚フィードバックシステムが上述のトレッドミル或いは任意の他のフィットネスマシンに設けられる。視覚フィードバックシステムは、例えば、トレッドミルデッキ又はカートリッジの上又は下に配置されたセンサー（圧力又は時間センサーなど）に基づいて、ユーザーの左右のステップ間の衝撃又は持続時間の違いを示すことができる。

視覚フィードバックシステムは、赤色から黄色、緑色、黄色、赤色に段階的に変わる一連のライトとして、これらの値（例えば、デッキ上の各ステップの衝撃からの圧力、ステップとデッキとの接触時間、デッキ上の左右の衝撃のタイミング、それらの値の変化、など）を表示可能である。各足又は腕に対して、個別の一連のライトが提供され得る。ユーザーの歩行の乱れを示すため、例えば、ユーザーの右側を測定するセンサーに対応するライトが第１の赤色部に点灯して、右足について、持続時間が極端に短いステップであること或いは極端に圧力が小さいステップであることを示すことができる。ユーザーの左側を測定するセンサーに対応するライトが第２の赤色部に点灯して、左足について、持続時間が極端に長いステップであること或いは極端に圧力が大きいステップであることを示すことができる。理想的には、ユーザーのステップは、左右のステップ間の軽く均等な衝撃及び持続時間を示す緑色部にあり得る。

このフィードバックシステムにより、ユーザーのバランス向上を支援する情報が提供され得る。しかしながら、該フィードバックシステムはトレッドミルでの使用に限定されず、強さの不均衡を示すために任意のフィットネスマシーンに使用可能である。フィードバックシステムはまた、理学療法、又は手術若しくはけがから回復する人のリハビリテーションに使用されてもよい。

［有用性及び有利性］
１以上を上述の特徴を備えたトレッドミルには、従来のコードレス・トレッドミルに対していくつかの有利性がある。最も注目すべきは、上述の一体型フライホイール発電機系を包含するトレッドミルでは、従来のコードレス・トレッドミルと比較して初期開始抵抗が低下した、より円滑な開始及び停止運転が行われることであり得る。さらに、制御コンソールに電源の供給、視覚フィードバックシステムの照明、又はその他の目的に用いられ得る電気も、トレッドミルは生成し得る。

また、上述のようなトレッドミルは、上述の「ドロップイン」フレーム設計により組立てが容易でもあり得る。トレッドミルの走行又は歩行面の中央に位置する千鳥状ローラーパターンを含むカートリッジ設計により、ユーザーに円滑で均質な面が望ましくは提供される。ベルトとローラーとの常時接触により、エネルギー損失を低減し、発電機へのエネルギー伝達を向上する。

リハビリテーション環境における使用に特に有用であり得る自動停止及び視覚フィードバックシステムによって、安全性及びユーザー機能の向上が望ましくは提供される。

［用語の明確化］
実施形態は添付の図面に関して記載されている。しかしながら、図は正確な縮尺で描かれていないということが理解される必要がある。距離、角度などは単に例示的なものであり、描かれたデバイスの実際の寸法やレイアウトと必ずしも正確に関連するわけではない。さらに、前述の実施形態は、本明細書に記載のデバイス、システムなどを当業者が作製及び使用可能である程度の詳細さで記載されている。また、広範な種々の変形が可能である。部材、構成要素、及び／又は段階は変更、追加、削除、又は再編成が可能である。所定の実施形態が明示的に記載されているが、この開示に基づいて、当業者にはその他の実施形態が明らかになる。

本明細書において使用される、なかでも「可能である」「できる」「するとよい」「し得る」「例えば」などの、暫定的な文言は、具体的に述べられるか、そうでなければ用いられる文脈内で理解されない限り、所定の実施形態が所定の特徴、構成要素、及び／又は状態を包含する一方で、その他の実施形態はそれらを含まないことを示唆するということを通常意図する。このように、１つ以上の実施形態に特徴、構成要素、及び／又は状態がいずれにせよ必要とされること、又は、任意の特定の実施形態においてこれらの特徴、構成要素、及び／又は状態が包含若しくは実施されるかを、著者による働きかけや情報の有無で決定する論理を、１つ以上の実施形態が必ず含むこと、について示唆することをそうした暫定的文言は通常意図していない。

本明細書に記載の任意の方法における所定の作用、イベント、又は機能は、実施形態に応じて、異なる順序で行われ得、追加、統合、若しくは完全に除外され得る（例えば、記載のすべての作用又はイベントが該方法の実施に必要なわけではない）。さらに、所定の実施形態において、作用又はイベントは、例えば、連続的であるかわりに、マルチスレッド処理、割込み処理、又は複数のプロセッサ若しくはプロセッサコアを介して同時に実施され得る。

上述の詳細な説明において、種々の実施形態に適用されるような新規の特徴が提示、記載、及び挙げられているが、記載されるデバイス又はアルゴリズムの形態及び詳細において、種々の省略、代替、及び変更が本開示の趣旨から離れることなく行われ得るということが理解される。理解されるように、一部の特徴はその他とは別に使用又は実施され得るので、本明細書に記載の発明の所定の実施形態は本明細書に示されるすべての特徴及び有利性を提供するわけではない形態として例示され得る。本明細書に開示の所定の発明の範囲は、前述の記載よりも、添付の特許請求の範囲によって示されるものである。特許請求の範囲と同等の意味及び範囲に該当するすべての変更は、その範囲内に包含される。

Claims (17)

1. コードレストレッドミルであって、
   フレーム、ベルトシステム、傾斜調整システム、および発電機システムを備えるデッキ組立体と、
   ユーザーに情報を表示するために前記デッキ組立体の上に電子ディスプレイデバイスを支持するディスプレイ組立体とを備え、
   前記ベルトシステムは、前方ローラーから前記フレームへ横方向に延びる前方軸周りを回転するように構成された前方ローラーと、後方ローラーから前記フレームへ横方向に延びる後方軸周りを回転するように構成された後方ローラーと、前記前方ローラー及び前記後方ローラーの周りに配置されたベルトと、前記前方ローラーより小さい直径であり、前記ベルトを支持して前記前方ローラーと前記後方ローラーの間に位置する複数の支持ローラーとを備え、
   前記傾斜調整システムは、水平面に対して前記フレームの前方端部に高さの変化をもたらすよう構成されたリフトモーターを備え、
   前記発電機システムは、前記前方ローラーまたは前記後方ローラーの少なくとも１つに接続され前記前方ローラーまたは前記後方ローラーの少なくとも１つの前記フレームに対する回転の結果として電気を生成するよう構成されたフライホイール発電機を備え、前記フライホイール発電機は、前記電子ディスプレイデバイスと前記リフトモーターによって使用される電力を生成するよう構成され、
   前記デッキ組立体は、ユーザーの体重を測定するための体重センサーをさらに備え、
   前記フライホイール発電機は、前記ベルトシステムと前記フライホイール発電機の間のギア比を変更可能なトランスミッションを介して、前記前方ローラーまたは前記後方ローラーの少なくとも１つに接続され、
   前記発電機システムは、
   前記体重センサーを使ってユーザーの体重を測定し、
   前記測定されたユーザーの体重と１以上のトレッドミル設定に基づいて利用可能トルクを決定し、
   前記測定されたユーザーの体重に基づいて前記ベルトの動作を開始するために用いられるトルク量に相当する必要トルクを決定し、
   前記利用可能トルクと前記必要トルクに基づいて前記ギア比を設定するよう構成されている、コードレストレッドミル。
2. 前記１以上のトレッドミル設定は、傾斜設定を備える、請求項１記載のコードレストレッドミル。
3. 前記傾斜調整システムは、
   第１端と第２端を有するレバーを備え、前記レバーは、前記第１端で前記フレームに回転可能に接続され、前記第２端で１以上のホイールを備え、
   前記フレームと前記レバーの間に機能上位置するリフトアシストシステムを備え、前記リフトアシストシステムは、前記フレームの前記前方端部の高さを上昇させる方向でレバーに力を加え、前記フレームの前記前方端部の高さを上昇させるのに前記リフトモーターによって必要とされる電力の量を減らすよう構成されている、請求項１～２のいずれか一項に記載のコードレストレッドミル。
4. 前記リフトアシストシステムは、１以上のスプリングを備える、請求項３に記載のコードレストレッドミル。
5. 前記１以上のスプリングのそれぞれは、６８キログラム（ｋｇ）までの重さのものを持ち上げ可能である、請求項４に記載のコードレストレッドミル。
6. 前記リフトアシストシステムは、１以上のガススプリングを備える、請求項３に記載のコードレストレッドミル。
7. 前記リフトアシストシステムは、前記フレームの左側に近接して位置する一方ガススプリングおよび前記フレームの右側に近接して位置する他方ガススプリングを有する一対のガススプリングを備える、請求項３に記載のコードレストレッドミル。
8. 前記傾斜調整システムは、リニアアクチュエータを備え、前記リニアアクチュエータは前記リフトモーターを備える、請求項１～７のいずれか一項に記載のコードレストレッドミル。
9. 前記傾斜調整システムは、傾斜センサーを備え、
   前記電子ディスプレイデバイスは、前記傾斜センサーによって測定された傾斜の現在のレベルを表示するよう構成されている、請求項１～８のいずれか一項に記載のコードレストレッドミル。
10. 前記電子ディスプレイデバイスまたは前記リフトモーターの少なくとも１つに電力を与えるために、前記フライホイール発電機によって生成された電力を蓄えるよう構成されたバッテリーをさらに備える、請求項１～９のいずれか一項に記載のコードレストレッドミル。
11. 前記電子ディスプレイデバイスは、ＬＥＤライトディスプレイを備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載のコードレストレッドミル。
12. 前記電子ディスプレイデバイスは、ビデオスクリーンを備える、請求項１～１１のいずれか一項に記載のコードレストレッドミル。
13. 前記ディスプレイ組立体は、前記デッキ組立体の上に前記電子ディスプレイデバイスを支持する台座を備える、請求項１～１２のいずれか一項に記載のコードレストレッドミル。
14. 前記フレームは、前記前方ローラーまたは前記後方ローラーの一方または両方が前記フレーム内に降ろされるときに前記ベルトシステムの前記ベルトに張力がかかるように適合されている、請求項１～１３のいずれか一項に記載のコードレストレッドミル。
15. 前記フレームは、前記前方ローラーまたは前記後方ローラーの一方または両方が前記フレーム内に降ろされるときに前記ベルトシステムの前記ベルトに張力がかかるように、前記前方軸または前記後方軸を受けるよう適応される１以上の湾曲状のスロットを備える、請求項１４に記載のコードレストレッドミル。
16. 前記複数の支持ローラーは、ローラーカートリッジの一部である、請求項１～１５のいずれか一項に記載のコードレストレッドミル。
17. 前記ローラーカートリッジは、互いに横方向に隣接して位置し、前記ベルトが複数列のローラーによって支持されるとき、前記ベルトが実質的に平らな歩行面または走行面を形成するように位置する複数列のローラーを備える、請求項１６に記載のコードレストレッドミル。
    

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