JPH07308403A

JPH07308403A - 足踏み式運動機

Info

Publication number: JPH07308403A
Application number: JP10312594A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Tsuzuki; 俊宏都築; Ryuichi Hatanaka; 龍一畑中; Tadashi Tsujimura; 直史辻村; Tetsuya Nishizawa; 哲也西澤
Original assignee: MARUTAKA IRYOKI KK
Current assignee: MARUTAKA IRYOKI KK
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】電動機によってペダルを駆動する運動機にお
いて、起動時の安全性の向上を図る。【構成】自転車形運動機１の誘導電動機１３の回転数
を検出する回転センサ２９を設ける。制御部には基準回
転数設定機能と回転数比較機能及び駆動電流制御機能が
設けられている。ペダル駆動モードにおいては、誘導電
動機１３の回転数が基準回転数以下の場合は駆動電流は
出力されず、ペダル１５，１６が突然回転を開始するこ
とはない。運動者が着座してペダル１５，１６を漕ぎ、
クランクペダル軸１７とギヤによって連結された誘導電
動機１３の回転数が基準回転数以上となると誘導電動機
１３が駆動されて軽負荷のストレッチ運動に移行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は足踏み式運動機に関す
るものであり、特に、ペダルを電動機によって駆動する
足踏み式運動機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】足踏み式運動機には、機械的ブレーキ或
いは電気的ブレーキによりペダルを制動して運動負荷を
与えるものと、電動機によりペダルを駆動してストレッ
チ運動や運動機能の治療を目的としたものとがある。駆
動形の運動機は、スプロケットとチェーン等によってク
ランク軸と電動機とを連結してペダルを駆動し、電動機
の回転速度を任意に設定することができる。そして、電
源スイッチあるいはスタートスイッチを閉じることによ
りペダルの駆動が開始される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】電動機によって駆動す
る従来の足踏み式運動機は、スイッチ操作によって電動
機が始動してペダルの駆動が開始される。従って、運動
者が着座する前や、ペダルに足を載せる前にスイッチを
操作するとペダルが運動者の脚等に衝突して怪我をする
虞れがある。また、不慣れな運動者は、ペダルが起動す
る際にペダルから足が外れて、前述した場合と同様に怪
我をすることが起こりうる。

【０００４】そこで、不慮の事故を防止して危険性を解
消するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであ
り、本発明は上記課題を解決することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するために提案するものであり、フレームに回転自在
なクランクペダル或いは揺動自在なレバー形ペダル等の
ペダルを設け、電動機と前記ペダルとを動力伝動機構を
介して連結した足踏み式運動機に於て、前記電動機の制
御部に前記電動機の回転数を検出する手段と、基準回転
数を設定する手段と、検出回転数と基準回転数との比較
手段を設けるとともに、検出回転数が基準回転数を超え
たときに前記電動機の駆動を開始する制御手段を設けた
ことを特徴とする足踏み式運動機を提供するものであ
る。

【０００６】

【作用】ペダルを駆動する電動機の回転数は、回転セン
サ等の検出手段によって検出される。制御部は予め設定
された基準回転数と検出回転数とを比較し、検出回転数
が基準回転数以下の場合は電動機に駆動電流を出力しな
い。運動者がペダルを漕ぎ、ペダルに連結された電動機
の回転数が基準回転数に達したときに制御部が電動機に
駆動電流を出力し、ペダルが電動機によって駆動されて
運動者が強制的に運動させられる。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に従って詳
述する。図１及び図２は自転車形運動機１を示し、自転
車形運動機１のベースフレーム２は、前後方向に配設さ
れた中央フレームメンバー３の前後に左右方向の横フレ
ームメンバー４，５が固設されている。中央フレームメ
ンバー３の前部にはハンドルポスト６が立設され、後部
にはサドル支持ポスト７が立設されている。サドル支持
ポスト７にはサドルポスト８が上下位置調節自在に嵌着
され、サドルポスト８の上部に固着したサドル９を任意
の高さで固定することができる。

【０００８】ハンドルポスト６とサドル支持ポスト７の
上下中間部位にはギヤボックス１０が架設され、ギヤボ
ックス１０内には歯数を等しくする一対のヘリカルギヤ
１１，１２が前後に配設されている。そして、中央フレ
ームメンバー３上に上向きに配設された誘導電動機１３
の軸に嵌着したウォームギヤ１４が一対のヘリカルギヤ
１１，１２間に介装され、ウォームギヤ１４を介して一
対のヘリカルギヤ１１，１２が連動するように形成され
ている。

【０００９】そして、後方（図１において右）のヘリカ
ルギヤ１２は、ペダル１５，１６を取付けたクランクペ
ダル軸１７に嵌着され、前方のヘリカルギヤ１１を嵌着
したクランクレバー軸１８の左右両端には位相が相互に
相違するクランクレバー１９，２０が嵌着されている。
また、ハンドルポスト６の上端部位に設けた左右方向の
軸２１の左右にはクランクハンドル２２，２３が遊嵌さ
れ、クランクハンドル２２，２３と一体のレバー２４，
２５と、前述した前方のヘリカルギヤ１１のクランクレ
バー１９，２０とは夫々リンク２６，２７を介して連結
されている。従って、前方のヘリカルギヤ１１の回転に
伴って左右のクランクハンドル２２，２３は連動して交
互に前後へ揺動する。

【００１０】ヘリカルギヤ１１，１２の歯のねじれ角は
大角度に形成され、ペダル１５，１６を踏んでヘリカル
ギヤ１２を回転することにより、ウォームギヤ１４及び
前方のヘリカルギヤ１１が連動し、誘導電動機１３及び
クランクハンドル２２，２３が駆動される。また、サド
ル支持ポスト７の後方には電源部、制御部並びに駆動回
路等の電気回路装置２８が設置され、誘導電動機１３の
軸の近傍に配置された回転センサ２９が制御部に接続さ
れている。

【００１１】上述したギヤボックス１０、リンク機構及
び電気回路装置２８等は外筐３０にて被蔽され、左右の
クランクハンドル２２，２３とサドル９が外筐３０から
露出しており、ハンドルポスト６の上部に相当する外筐
３０の上面部には操作盤３１及び液晶表示装置３２が設
けられて夫々制御部に接続されている。制御部は誘導電
動機１３の駆動回路を制御し、操作盤３１からの入力デ
ータと回転センサ２９の検出値に基づいて出力電流を制
御する。

【００１２】図３は駆動回路３３を示し、誘導電動機１
３は双方向性３端子サイリスタ３４を介して交流電源３
５に接続され、双方向性３端子サイリスタ３４のゲート
をスイッチングトランジスタＱ₁によって制御すること
により交流電流の位相制御を行い、誘導電動機１３の駆
動電流が可変される。また、整流ダイオードＤ₁によっ
て整流した直流電源をトランジスタＱ₂を介して誘導電
動機１３に接続し、トランジスタＱ₂を演算増幅器３６
によって制御することにより任意の直流電流を誘導電動
機１３に供給して誘導電動機１３を制動できるようにし
ている。

【００１３】自転車形運動機１のクランクペダル軸１７
に制動力を与えて筋力トレーニングを行う場合は、先ず
操作盤３１のキーによって所望の制動トルク値を設定す
る。制動トルク値は、液晶表示装置３２に例えば強、
中、弱の如く表示されるものの中から任意の値を選択し
て入力することにより選択した値が制御部３７に制御目
標としてセットされる。そして、使用者がペダル１５，
１６を漕ぐと、誘導電動機１３の回転子が回転され、そ
の回転が回転センサ２９により検出されて制御部３７が
回転数を算出する。

【００１４】制御部３７は、設定制動トルクと算出され
た回転数に応じた直流電流値を演算し、図３に示す演算
増幅器３６を制御して誘導電動機１３に直流電流を供給
し、クランクペダル軸１７の回転負荷を一定に制御す
る。また、制御部３７にはペダル駆動モードにおける駆
動開始の基準となる任意の基準回転数Ｒが設定されてお
り、ペダル１５，１６を誘導電動機１３により駆動して
ストレッチ運動等を行う場合は、操作盤３１のキーによ
りペダル駆動モードを選択してペダル回転数を設定すれ
ば、駆動スタンバイ状態となる。

【００１５】そして、運動者がペダル１５，１６を踏ん
でクランクペダル軸１７を回転し、誘導電動機１３の回
転数が基準回転数Ｒに達したことが回転センサ２９によ
って検出されたときに、制御部３７がスイッチングトラ
ンジスタＱ₁を駆動し、双方向性３端子サイリスタ３４
により交流電流の位相制御を行い、誘導電動機１３の駆
動を開始する。また、駆動電流は低電流で開始され、一
定時間後に設定電流値に達するようにソフトウェア或い
はハードウェアによって構成されている。これにより、
運動者がペダルを漕ぎ始めてペダルの回転数が基準回転
数Ｒを超えたときにペダルが急激に駆動状態に切替わる
ことがなく、運動者に対する負荷が急変することを防止
している。

【００１６】尚、駆動回路は上述した回路に限定される
ものではなく、リレーにより電流をオン／オフしてもよ
く、また、図４に示すインバータ制御によるものでもよ
い。同図に示す駆動回路は、交流電源３８をダイオード
ブリッジ３９にて全波整流し、＋電源と−電源との間を
二対のスイッチングトランジスタＱ₃，Ｑ₄とＱ₅，Ｑ
₆にて接続し、夫々直列に接続されたスイッチングトラ
ンジスタＱ₃とＱ₄との間とＱ₅とＱ₆との間に誘導電
動機１３を接続している。

【００１７】スイッチングトランジスタＱ₃，Ｑ₆とＱ
₄，Ｑ₅は、制御部４０により対称的にオン／オフされ
て誘導電動機１３を駆動し、オン／オフのデューティ比
をＰＷＭ制御して擬似正弦波を出力する。そして、擬似
正弦波の周波数を変化させることにより回転数が制御さ
れる。また、誘導電動機１３を制動する場合は、スイッ
チングトランジスタＱ₄とＱ₅をオフし、Ｑ₃とＱ₆を
オンすることにより誘導電動機１３に直流電流が供給さ
れてクランクペダル軸１７に回転負荷が与えられる。そ
して、スイッチングトランジスタＱ₃のデューティ比を
変化させることによって直流電流値を可変でき、図３に
示した駆動回路と同様に制動力の制御が行える。

【００１８】尚、図示は省略するが、一対のレバー形ペ
ダルを交互に踏下すステップ形運動機においてもレバー
形ペダルの前部に長手方向のガイド溝を設け、このガイ
ド溝をヘリカルギヤ１２のクランクペダル軸１７に係合
させてペダルの昇降運動をヘリカルギヤ１２の回転運動
に変換する等の構成を採ることにより誘導電動機１３に
よる駆動と制動とを行うことができる。また、本発明
は、本発明の技術的範囲において種々の改変を為すこと
ができ、本発明がそれらの改変されたものに及ぶことは
当然である。

【００１９】

【発明の効果】この発明の足踏み式運動機は、上記一実
施例において詳述したように、ペダルを電動機によって
駆動して運動を行う際に、運動者がペダルを踏んで電動
機の回転数がある程度に達するまでは電動機が始動しな
い。従って、電源スイッチやスタートスイッチを操作し
た時点ではペダルは駆動されず、ペダルの起動時におけ
る不慮の事故を防止でき、安全性の向上に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、自転車形運動機の一
部切欠側面図。

【図２】図１に示す自転車形運動機の一部切欠正面図。

【図３】自転車形運動機の駆動回路図。

【図４】他の実施例を示し、インバータ制御形駆動回路
の回路図。

【符号の説明】１自転車形運動機２ベースフレーム１０ギヤボックス１１，１２ヘリカルギヤ１３誘導電動機１４ウォームギヤ１５，１６ペダル１７クランクペダル軸１８クランクレバー軸１９，２０クランクレバー２２，２３クランクハンドル２４，２５レバー２６，２７リンク２８電気回路装置２９回転センサ３１操作盤３３駆動回路３７制御部

フロントページの続き (72)発明者西澤哲也静岡県藤枝市八幡字広通550番１丸高医療機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フレームに回転自在なクランクペダル或
いは揺動自在なレバー形ペダル等のペダルを設け、電動
機と前記ペダルとを動力伝動機構を介して連結した足踏
み式運動機に於て、前記電動機の制御部に前記電動機の
回転数を検出する手段と、基準回転数を設定する手段
と、検出回転数と基準回転数との比較手段を設けるとと
もに、検出回転数が基準回転数を超えたときに前記電動
機の駆動を開始する制御手段を設けたことを特徴とする
足踏み式運動機。