JPH0446227A - 流体式抵抗発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばトレーニング用の機器等に用いられる
流体式の抵抗発生装置に関する。

［従来の技術］ いわゆるトレーニングジムやリノ＼ビリチージョン用施
設等において、身体各部をトレーニングするための機器
か使用されている。従来のトレーニング機器において、
所望の抵抗力を発生させるために、例えばウェイトと滑
車を組合わせたものか用いられたり、直動形の流体シリ
ンダ機構が用いられている。

ウェイトを用いたトレーニング機器は、利用者の体力等
に応した適宜個数のウェイトを機器にセットし５、身体
各部の筋力によってウェイトを上下動させるような運動
を行なう。

一方、流体シリンダ機構を用いた抵抗発生装置の場合は
、身体の動きをシリンダの直線運動に変換し、シリンダ
内の流体をオリフィス等の減衰力発生部に通すことによ
って反力を生じさせるようにしている。

［発明か解決しようとする課題］ 上記いずれの従来例も、身体の動きを最終的に直線運動
に変換してウェイトやシリンダ機構を動かしている。し
かし、腕や脚などの身体各部の動きはほとんど関節を中
心とする回転運動に基づいているため、関節連動を伴う
身体各部の動きを機器の直線運動に変換するのに何らか
のメカニズムが必要である。このため機器か大掛かりと
なり、構造も複雑化する。

また、ウェイトｈ式のものは、加える力が疲労により衰
えても反力は減少しないので筋肉に無理な負荷がかかる
ことがある。しかも、運動を途中で停止すると反力は筋
肉にかかったままになるから、かえって筋肉を痛める場
合がある。

一方、シリンダ機構を用いたものは、加えた力に応じた
大きさの反力を生じさせることができるが、加えた力が
大きくなるほど運動速度が早くなってし２まう。このた
め、一定速度にコントロールされた１・し〜ニングか行
えず、この点にも改善の余地かあった。

従って本発明の目的は、人体の動きに応じた回転運動に
ダイレクトに反力を生じさせることができるとともに、
加えた力に応じた大きさの反力が発生し、かつ加えた力
の大きさにかかわらず一定の速度で動く、コンパクトな
流体式抵抗発生装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を果たすために開発された本発明装置は、断面
が円形の内部空間を存しかつこの内部空間の周方向の一
部に仕切り壁を有するハウジングと、上記内部空間の中
心部に回転自在に設けられた回転軸と、ハウジングの内
部において上記回転軸に固定されていて回転軸と一体に
回動しかつハウジングの内部空間を第１掖室と第２液室
とに仕切る往復回動形ピストンと、上記第１液室と第２
液室を互いにつなぐ流体流通部と、上記流体流通部に連
通ずる絞り部を有しかつ上記ピストンが回動する時に上
記流体流通部の入口側の圧力が高くなるほど流路断面積
を減少させる方向に動く弁体を有する流量制御弁とを具
備している。

［作用］ 本発明の抵抗発生装置において、利用者の筋力によって
回転軸を回転させると、同転軸と一体にピストンか回動
し、第１液室と第２液室の容積が相対的に変化する。こ
のため、一方の液室内の液か流体流通部とＬＭ、Ｈ制御
弁を通って他方の液室に流れ込むとともに、流量制御弁
に液か通ることによって、入力Ｃ１重に応した抵抗力（
反力）か生じる。

回転軸に加えた入力か大きくなると、流量制御弁の弁体
は流路断面積を減少させる方向に動き、流通抵抗か増加
する。このため、運動速度が大きくなることか抑制され
る。逆に、回転軸に加わる入力が小さい時には、流量制
御弁の流路断面積を増加させる方向に上記弁体が位置す
ることにより流通抵抗か減少するため、加わる力が小さ
くても一定の角速度か保たれる。

［実施例］ 以下に本発明の一実施例について第１図ないし第５図を
参照して説明する。

第１図および第２図に示されるように、本実施例の抵抗
発生装置１はドラム状のハウジング２を備えている。こ
のハウジング２は、前後一対の端板３，４と、これら端
板３，４間に挟まれた円筒形の胴５と、胴５の内部に設
けられた仕切り壁６などを備えて構成されている。端板
３．４と胴５は、互いにボルト１０１１とビン１２およ
びシル材１３．１４等を用いて液密に連結されている。

ハウジング２の内部に、胴５と同心の断面円形の内部空
間２０があり、この内部空間２０の周方向の一部に上記
仕切り壁６が設けられている。仕切り壁６はボルト２１
．２２によって端板３，４に固定されている。端板３，
４の各中心部に、ベアリング２３．２４か設けられてい
る。一方の端板３の中央に、シール材２５を備えた貫通
孔２６が設けられている。

上記ベアリング２３．２４によって回転軸３゜が軸回り
に回転自在に支持されている。回転軸３０はフランジ部
３１を備えている。回転軸３゜は、図示しないトレーニ
ング機器の駆動アーム等の駆動部材に接続されており、
利用者の筋力にょって往復回動されるようになっている
。

上記回転軸３０にロータ３５が取付けられている。ロー
タ３５と回転軸３０は、キー３６およびボルトあるいは
ビン３７によって互いに回り止めがなされている。従っ
てロータ３５は回転軸３０と一体に回転する。ロータ３
５とハウジング２との間はシール材３８，３９．４０．
４１によって液密が保たれている。

ハウジング２の内部空間２０に往復回動形のピストン４
５が収まっている。このピストン４５は、ボルトあるい
はビン４６によってロータ３５に固定されており、ロー
タ３５と一体に回転軸３０の軸回りに往復回動するよう
になっている。ピストン４５は、ハウジング２の胴５の
内周面に接する円弧状の面４７と、回動方向の両端面４
８．４９とを有している。このピストン４５と前記仕切
り壁６とによ−って、ハウジング２の内部空間２０が第
１液室５］と第２液室５２とに仕切られている。

液室５１．５２には油等の作動流体が満たされている。

これらの液室５１，５２は、仕切り壁６に対するピスト
ン４５の位置に応して容積か相対的に変化する。

第１液室５１と第２液室５２とを互いにつなぐ流体流通
部５５は、第１液室５１に連通ずる第１管路５６と、第
２液室５２に連通ずる第２管路５７と、双方の管路５６
，５７の間に位置する中間管路５８などからなる。

第１管路５６と中間管路５８との間に、第１の流量制御
弁６１が設けられている。第２管路５７と中間管路５８
との間に、第２の流量制御弁６２か設けられている。こ
れら流量制御弁６１．６２は互いに同一の構成であるか
ら、以下に一方の流量制御弁６１を代表して説明する。

第４図に示されるように、弁箱６５の内部に形成された
シリンダ室６６に、弁体の一例としてのバランスピスト
ン６７が軸線方向に移動自在に設けられている。バラン
スピストン６７は、ばね６８によって図示右側に付勢さ
れている。シリンダ室６６に流路７１，７２．７３か連
通し、でいる。

−次側の流路７１は、前述した第１管路５６に接続され
る。−次側の流路７１がシリンダ室６６に開口する部位
にｉｉＪ変流通部７５が設けられている。

このｉｌ変流通部７５は、バランスピストン６７の軸方
向位置に応じて開口量が変化する。

中間の流路７２と二次側の流路７３との間に絞り部７６
が設けられている。この絞り部７６は、回転式の弁体７
７に形成されている。この弁体７７は、流量調整つまみ
７８によって所望の位置まで回転させることができ、弁
体７７の回転位置に応じて絞り部７６の流路断面積が調
整されるようになっている。

一次側の流路７１と二次側の流路７３はバイパス流路８
０を介して互いにつながっている。バイパス流路８０の
途中に逆止弁８１が設けられている。この逆止弁８１は
、二次側の流路７３から一次側の流路７１に向かって液
が流れることを許容する。

バランスピスト、・６７は大径部８５を備えている。こ
の大径部８５によって、シリンダ室６６が一次側のシリ
ンダ室６６ａと二次側のシリンダ室６６　ｂとに分けら
れている。大径部８５の右側の端面には、絞り部７６の
入口側の圧力がパイロット孔８６を通して導入される。

大径部８５の左側の端面には、絞り部７６の出口側の圧
力かパイロット孔８７を通して導入されるようになって
いる。

次側の流路７３は、前述した中間管路５８に接続される
。

一方、第２の流量制御弁６２においては１．−次側の流
路７１か第２漬路５７に接続され、二次側の流路７３が
中間管路５８に接続されている。

上記流量制御弁６１（６２）において、−次側の流路７
１に加圧された液か流入すると、液は一次側のシリンダ
室６６ａに流入したのち、絞り部７６を通って二次側の
流路７３に出てゆく。この時、・（ランスピストン６７
の大径部８５を境にして、図示右側には絞り前の圧力Ｐ
、か作用し、図示左側には絞り後の圧力Ｐ２が作用する
。バランスピストン６７は、Ｐ、とＰ２の差圧がばね６
８の反力とつり合う位置で静止する。

−次側の流路７１から一次側のシリンダ室０６ａに導入
される液の圧力が増加すると、絞り前の圧力Ｐ１と絞り
後の圧力Ｐ２の差圧か大きくなることにより、バランス
ピストン６７はばね６８を押して左に移動する。このた
め可変流通部７５の流路断面積か減少し、−次側シリン
ダ室６６ａに流れ込む流量を減らす作用をする。Ｐｌと
Ｐ２の差圧が、ばね６８の反力とバランスするまで可変
流通部７５が絞られたところで、バランスピストン６７
が静止する。

逆に、−次側の流路７１から導入される液の圧力か低く
なると、バランスピストン６７はばね６８の弾力によっ
て右へ移動し、可変流通部７５が広くなる。このため、
−次側の流路７１から流れ込む液の圧力が低くても流体
が一次側シリンダ室６６　ａに流れ込みやすくなる。

こうして、絞り部７６の入口側と出口側とで圧力差がほ
ぼ一定に維持されるため、第５図に実線で示すように入
力荷重が変化してもほぼ一定の角速度か得られる。液か
二次側の流路７３から一次側の流路７１に向かって流れ
る時には、逆止弁８１が開弁することにより、バイパス
流路８０を通って液か流れるため、上記反力は生じない
。

次に、上述した流量制御弁６１．６２を備えた本実施例
の抵抗発生装置１の作用について説明する。

第１図に示されるように、ピストン４５が中立位置にあ
る状態から、回転軸３０が図示反時計回りに回転すると
、第３図に示されるように、第１液室５１の容積が減少
するとともに、その分だけ第２液室５２の容積が増大す
る。従って、第１液室５１の液が流量制御弁６１．６２
を通って第２液室５２側に流れる。この場合、第１液室
５１を出た液は第１の流量制御弁６１の一次側の流路７
１に流入し、前述した差圧を生じつつ二次側の流路７３
から出て、第２の流量制御弁６２のバイパス弁８１を押
し開けて第２管路５７を通り、第２液室５２に流れ込む
。

回転軸３０が時計回りに回転する時には、上記とは逆に
、第２液室５２から流出した液が第２管路５７を通って
第２の流量制御弁６２０−次側の流路７１に流れ込み、
前述した差圧を発生さゼながら二次側の流路７３から流
出するとともに、第１の流量制御弁６１のバ・イバス流
路８０と第１管路５６を経て第１液室５１に流入する。

なお、ピスト′、／４５か反時計回り方向に回転する時
のストロークエンドは、ピストン４５の一方の端面４８
か仕切り壁６に当たることによって規制さ才する。ピス
トン４５が時計回り方向に回転する時のストロークエン
ドは、ピストン４５の他方の切面４９か仕切り壁６に当
たることによって規制される。

」−１述したように、回転軸３０か反時計回りに回る時
（行き行程）には第１の流量制御弁６１による反力か得
られ、回転軸３０が時計回りに回る時（帰り行程）には
第２の流量制御弁６２による反力が得られる。このため
、目的とするトレーニングの種類に応して、行き行程と
帰り行程の運動速度を各流量制御弁６１．６２のつまみ
７８．７８によって適宜の値に調整しておくことにより
、行き行程と帰り行程とて使用筋肉の伸縮動作に応じた
最適の運動速度を付与することができる。

そし、て入力荷重の大きさにかかわらずほぼ一定の運動
速度が得られるから高い運動速度が要求される高速トレ
ーニングも効果的に実施できる。また、反力は入力荷重
に応じて自動的に変化するため、常に最適の反力を付与
することかできる。従って筋肉等に無理な負担がかから
ないとともに、動きを途中で止めても反力が発生しない
ため、安全なトレーニングが実施できる。

しかも、回転軸３０の往復回転運動かそのまま関節運動
に対応するため、従来の機器におけるような回転運動を
直線運動に変換するためのメカニズムを省略することが
可能である。

そして入力荷重の大きさにかかわらずほぼ一定の運動速
度が得られるから、速度を一定に保つ必要のある等速ト
レーニングも効果的に実施できる。

しかも、動きを途中で止めても衝撃が発生しない。

［発明の効果］ 本発明によれば、入力荷重に応じた大きさの反力を回転
運動にダイレクトに生じさせることができ、しかも人力
荷重の大きさにかかわらず運動速度をほぼ一定に保つこ
とができる。そして行き行程と帰り行程とて互いに異な
る運動速度を設定することかできるなど、使用筋肉に応
じた最適なト［・−ニング等が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す抵抗発生装置の断面図
、第２図は第１図中の■−■線に沿う断面図、第３図は
第１図に示された装置のピストンか回転した状態を示す
断面図、第４図は第１図に示された抵抗発生装置に使わ
れる流量制御弁の断面図、第５図は第１図に示された抵
抗発生装置と従来装置の作動特性を比較して示す図であ
る。 １・・抵抗発生装置、２・・・ハウジング、６・・・仕
切り壁、２０・・・内部空間、３０・・・回転軸、４５
・・・往復回動形ピストン、５１・・・第１液室、５２
・・・第２液室、５５・・流体流通部、６１．６２・・
流量制御弁、６７・・バラ〉スピストン（弁体）、７６
・・絞り部１゜ 出願人代理人　弁理士　鈴汀武彦 】２ 第２ 区 略１ ＩＳ３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 断面が円形の内部空間を有しかつこの内部空間の周方向
   の一部に仕切り壁を有するハウジングと、上記内部空間
   の中心部に回転自在に設けられた回転軸と、上記ハウジ
   ングの内部において上記回転軸に固定されていて回転軸
   と一体に回動しかつ上記ハウジングの内部空間を第１液
   室と第２液室とに仕切る往復回動形ピストンと、上記第
   １液室と第２液室を互いにつなぐ流体流通部と、上記流
   体流通部に連通する絞り部を有しかつ上記ピストンが回
   動する時に上記流体流通部の入口側の圧力が高くなるほ
   ど流路断面積を減少させる方向に動く弁体を有する流量
   制御弁と、を具備したことを特徴とする流体式抵抗発生
   装置。