JPS61203982A - 運動用機器の駆動装置 - 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】 本発明は加えられる力に応じて摩擦抵抗を付与する運動
用機器の駆動装置に関する。

従来の技術 運動用機器において抵抗を付与する通常の方法では鉢、
可撓性ライン及び滑車を使用している。この棟の機器に
は錘の慣性による固有な問題がある。代表的な運動方法
では、最初に鍾を加速する必要があるため、錘を持ち上
げるだけではなく、これを加速する力も必要である。例
えば、いったん錘を加速した後では、使用者に加わる力
がその最大値からかなり低下し、そして運動が終了する
のに従いわずかに大きくなる。

従って、錘を使用する運動用装置は運動の比較的せまい
範囲にわたって筋肉に比較的大きな力を支えるものであ
り、運動のそれ以外の範囲ではより小さな力しか付与さ
れないものである。

このダンパーは筋肉の周波数特性を低減させるものであ
る。収縮成分は刺激に応答する指数関数的応答をただち
に最大に上げ、次に指数関数的に低下式せると考えられ
る。弾性成分は筋肉の変位または延伸に応答して力を発
生し、この間にポテンシャルエネルギーをた＜ワよる。

いったん成分の変位がかなり小さくなった後に役割を果
すのは弾性成分である。弾性成分の励起は筋肉の強化に
それ程寄与しないと考えられるが、一方荷重の作用や収
縮成分の刺激は筋肉強化の刺激になるものである。錘の
初期急加速では、主に筋肉の収縮成分にまず最初に荷重
が作用する。しかし、速度が増し、加速が十分低下する
と、収縮成分に作用する荷重が減り、そして弾性成分が
主な役割を果すようになる。初期の大きな荷重、そして
次に生じる慣性系の荷重特性における大きな低下が、弾
性成分の後から参加により、運動の初期時を除く全期間
にわたって収縮成分への荷重作用をさらに低下させる。

全運動期間にわたって均質に筋肉に荷重を作用させて、
筋肉の収縮成分への荷重を増加させた場合Ｋ、一層効果
的な荷重作用が得られる。

実質的に加速に関係なく均質な力を付与する方法では、
低質量の抵抗発生法、例えば摩擦抵抗発生法を使用する
。米国特許第３，１０３，３５７号公報には、外側円板
部材間に設けた、これと滑り接触する内側円板を利用す
る摩擦す調節自在にした運動用装置が開示されている。

油圧を利用して、中心の円板に作用する圧縮力を変化さ
せ、これによって円板間の摩擦力を変化させる。

別な方法は米国特許第４，４５６，３０５号公報に記載
され、ここでは一対の円板をもう一対の油圧式ピストン
によって滑り接触するように保持している。円板が相互
に滑るようにするために必要な摩擦力はピストンによっ
て加えられる圧力を選択することによって調節する。

また、米国特許第３，９５３，０２５には、一対のブレ
ーキパッドをディスクの両側に押圧する筋肉強化用装置
が開示されている。

前記装置のいずれもが摩擦力を利用して、最初は滑り成
分が静止している同心状抵抗力を発生させている。静摩
擦に勝つために必要な力は動摩擦に勝つために必要な力
よりも大きいため、この種の装置は使用者に高い限界荷
重を与えると共に、残りの運動範囲にわたってより低い
荷重を与える。滑り運動を開始させるのは使用者の力で
あるため、公知装置は同心状抵抗に加えて、偏心状抵抗
を与えることはできない。

発明の要約 本発明によれば、副フレームとこの副フレームに連結し
た駆動部材を有する運動用機器の駆動装置が提供場れる
。モータ手段を駆動部材に連結して、これを回動自在に
駆動すると共に、連結手段によシ駆動部材と従動部材を
連続して、これら部材を相互に滑り運動させる。また、
駆動部材と従動部材との間の動摩擦を調節する手段を設
ける。ストップ手段を副フレームに取付けて、所望の方
向を除いて、従動部材が始動位置を越えて移動しないよ
うにロックする。運動の全期間を通じてモータ手段によ
って駆動部材を連続駆動する。モータ駆動式駆動部材を
設けると、運動用機器の動作時に従動部材に力学的摩擦
を連続作用させることが可能になる。この動作方法によ
って、円心状運動及び偏心状運動の両者に駆動装置を適
用可能になる。さらに、駆動装置の作動時滑り運動が連
続進行するため、動摩擦のみが駆動部材によって駆動部
材に加わる。動摩擦は、滑り部材が相互に、　１１１ｔ
シ運動する速度の変化からほとんど影替を受けない。こ
のように、従来からの公知装置と同様に、運動を開始す
るときに克服すべき始動摩擦がない。始動摩擦や高い慣
性質量ｆ：有する系の加速要件などの要因による高い初
期荷重を排除することによって、長時間収縮成分に荷重
を作用きせる運動の全範囲を通じて筋肉に高い荷重を作
用させることができる。

好適な駆動部材及び従動部材はそれぞれ副フレームに回
動自在に取付けた駆動及び従動索車であり、また好まし
い連結手段は駆動及び従動索車を連結するエンドレスベ
ルトである。

摩擦力調節手段は副フレームに取付けた屑シ面棒と、そ
してこの棒に滑り自在に連結して駆動索車を支持し、か
つ所定方向に移動可能であってベルトの張力を加減する
取付はブロックを有する。ベルト張力付与用モータ手段
は副フレ−ムに取付けることができ、またブロックを滑
り面棒上で可逆的に移動させることができるようになっ
た取付はブロックに連結することができる。駆動索車を
駆動して従動索車から離すと、□　ベルトにより大きな
張力が加わり、これによって従動索車に加わる摩擦力が
大きくなる。

ストップ手段は従動索車によって加えられる力に比例す
る制御信号を送り出す検知手段を有する。この制御信号
を使用して、運動を開始するか終了させるかを、また摩
擦力が過剰かどうかを判断する。

運動用部材を従動索車に着脱自在に連結すると共に、外
部から加えられる力に応答して始動位置から可逆的に動
作できるようにするのが有オＵである。

運動用部材連結手段は従動索車に連結した細長い軸、運
動用部材を該軸に連結する歯車手段及びこの軸を収容す
ると共に、副フレームに遵−結した軸ハウジングを有す
ることができる。歯車ケーシングに歯車手段を収容する
と共に、クラッチ装置によシ歯車ケーシングを紬ノ・ウ
ジングに連結する。このクラッチ装置を手動操作すれば
、軸ハウジングに対してケーシングを解放でき、また回
転しないようにこのケーシングをロックできる。歯車手
段によって、軸に帯金する軸線以外の軸線を中心にして
運動用部材を回動させることができる。クラッチ装置に
よって、運動用部材そして歯車ケーシングを回動させ、
これＫよって運動用部材を使用者の左右側において動作
できるようにする。

副フレームに回動自在に連結して、フレームを設けるこ
とができる。ピボット動作用モータ手段を則フレームに
連結すると共に、フレームに対して固定し、これを動作
させてフレームに対して副フレームを可逆的に回動させ
、これによって運動用部材の高さを調節する。

とのモータ手段はフレームに対して固定した基台に回動
自在に取付けたモータ、モータにこれによって可逆的に
回動駆動するように連結したねじ付きロッド及びねじ付
きロッドに整汗するねじ付き受け部材を備えている。こ
のブロック回動自在に副フレームに連結すれば、ねじ付
きロッドが回動すると、このブロックが該ロッドにそっ
て移動し、これによって副フレームがフレームに対して
回動する。

クラッチ装置は円錐台形内面をもつ壁を有するカップを
備え、この壁に円形孔を貫通させる。

このカップは軸に軸方向に整合させると共に、この軸上
に取付ける。カップの円錐台形内面に当接する、外面が
円錐台形のコーン体を歯車ケーシングに連結する。この
コーン体の外面には、横断面が矩形の円周溝を形成する
。大きな円板を備えたカムを、この円板に取付けた小さ
な円板と共に、カップ壁の孔内にそう人するが、小さな
円板の中心は大きな円板の中心とはずらしておく。小さ
な方の円板はコーン体の溝に滑りそう入できる。大きな
方の円板に把手を設けて、カップ壁内の丸い孔を中心に
してこの円板を回−動させ、コーン体の溝に小さな円板
を係合させ、コーン体のカップとの接触を絶つ。このよ
うにして、コーン体とカップの単振接触を解放し、歯車
ケーシングを軸ハウジングに対して回動させる。

好適には、駆動索車の滑り面のベルトに対する摩擦係数
を小さくすると共に、従動索車の非滑り面のベルトに対
する摩擦係数を大きくする。

また、好適には、フレームと軸ノ・ウジングとの間に取
付けたピボット継手によって副フレームをフレームに回
動自在に連結する。フレームに対して便利な位置におい
て副フレームを回動自在に連結可能であるが、運動用部
材から十分な距離をおいてこれを連結し、フレームに対
して副フレームを回動させると同時に、ピボット継手を
位置決めした後、高さを合理的に調節できるように、こ
れＫよってピボット継手の両側に作用する荷重間のバラ
ンスを合理的にするのが好適である。

第１図について説明すれば、駆動索車１０はモータ１８
１Ｃよって駆動される歯車箱２０に回転自在に連結する
。この歯車箱２０により３０：１の減速比が得られる。

駆動索車１０は可撓性ベルト１４によって従動索車１２
に連結する。従動索車１２のベルト接触面は非滑り性で
あシ、−刃駆動索車１０の対応するベルト接触面はベル
ト１４に対する摩擦係数が低い。従動索車１２の軸２２
はスプライン継手２４によって中間軸２６に結合する。

第２スプライン継手２８によってコーン体６０の中心を
通って歯車ハウジング３８内に延長する第３の軸２９に
中間軸２６を連結する。歯車ハウジング３８内において
、第３軸２９はその回転運動を標準的な歯車機器（図示
せず）によってこの軸に連結された横断軸４００回転運
動に転換する。軸４０は歯車ハウジング３８の両側から
突出している。（部分的に切欠いて図示しである）運動
用部材４２は着脱自在にではあるが、軸４０に強く連結
する。

歯車箱２０を取付はブロック５０に支持し、次にこのブ
ロックを滑り自在に滑り面棒５４に取付ける。第２図に
より明らかに示されているように、この滑り面捧５４は
副フレーム部材４６に取付ける。ブロック５０の下面に
形成したチャネル内に設けたブロック５８は張力付与用
モータ７２に連結したねじ付き軸５２に整合するねじ付
き受け部材を有している。前記モータ７２（は副フレー
ム部材４６に取付ける。副フレーム部材４６の他端に垂
直な副フレーム部材７１を取付け、そしてこの部材７１
には中間軸４６を有する軸ハウジング４８を強固に取付
ける。

第２図に図示されているように、軸）・ウジング４８は
歯車ノ・ウジング５８に解放自在に連結するクラッチ装
置の要部を形成するカップ３１に強固に連結する。索車
１２は垂直な削フレーム部材７１に取付けられた軸受を
中心にして回動するもので、従動軸２２に連結する。（
前記軸受及びその垂直な副フレーム部材７１への連結は
図示していない）。軸ノ・ウジング４８は主フレーム４
４に取付けたブッシング６８内罠支承されたビン７０に
よって枢着する。第２図に示すブロック５７は副フレー
ム部材４６に取付け、ピボットビン６６によってこれに
整合するねじ付き軸６０を受け取るねじ付き受け部材を
有するブロック５６を枢着する。次に、主フレーム４４
に対して固定された基部６５にビン６４にて枢着された
モータフレーム６１内に取付けたモータ６２にねじ付き
軸６０を連結する。

垂直な副フレーム部材７１に対してロードセルストップ
手段７４を連結すると共に、索車１２の平面に取付けた
突起部材７６に当接するように位置決めする。突起部材
７６とロードセルストップ手段７４が接触すると、索車
１２が発生するトルクに比例する外部制御信号が送り出
さ゛れる。この制御信号は運動の開始または終了を、あ
るいはトルクが過剰かどうかを判定するために使用する
。運動用部材４２に加わる力を測定するために１ひすみ
計１９を軸１２に取付ける。

主フレーム４４には、使用者のためにパッド付き上面７
８を形成す今。

カップ３１（一部は第１図に図示）、コーン溝３２を有
するコーン体３０及び把手６６に連結されたカム３４か
らなるクラッチ装置のより詳細な図は第４図である。

第３図に完成した運動用装置の全体を示すが、歯車ハウ
ジングシェル３９及びクラッチシェル４１がそれぞれ歯
車ハウジング５８及びクラッチ装置３０．５１及び５４
をカバーするようになっている。ベローズ４５によりシ
ェル４１と主フレームシェル４５との間を連結する。

第４図及び第５図により詳細に示すクラッチハウジング
は歯車ハウジング３８に接続する円錐台形外面をもつコ
ーン体３０からなる。コーン体３０の末端に横断面が矩
形の円周＃１５２を形成する。コーン体３０の中心に円
筒形ボア４９を形成して、このボア４９内で自由に軸２
９が回動できるように軸２９をこれに貫通させる。

コーン体３０の円錐台形面に当接する円錐台形の内面５
７をもつカップ３１に滑り自在に大きな円板５４を受取
る円形孔４７を形成する。

（第５図に示すように）円板５４の端部に、中心が円板
３４とはずれている小さな円板３５を取付ける。この小
さな円板３５は滑り自在に溝３２に収容する。大きな円
板５４に把手部材３５を取付けると共に、円孔４７とは
正反対側にあるカップ３１の側にねじ３９によって該部
材を回転自在に連結する。従って、円孔４７内で大きな
円板５４が回動すると、カップ５１の長手方向に小さな
方の円板６５が移動し、これによってコーン体３０がカ
ップ３１に対して長手方向に移動する。

使用時には、まずピボット動作用モータを操作して、運
動用アーム４２が所望の高さにくるまでピボットビン７
０を中心にして駆動装置を回動させる。アーム４２の位
置とは反対側にある身体側を運動させようとする場合に
は、把手３６を前方に引いて大きな方の円板３４をカッ
プ５１の円孔内において回動させる。小さな方の円板３
５がコーン３０を移動させて、カップ３１の円錐台形表
面′５７との接触を絶った後は、歯車ハウジング３８を
１８０°回動させて、軸２９の所望する側に運動用アー
ム４２を位置させればよい。次に、把手３６を下げ、そ
してこれを反転させて歯車ハウジング３６をロックする
。

この後、主駆動モータ１８のスイッチを入れ、駆動索車
１０を回動させる。索車ブロック７６がロードセルに接
触するまで、駆動索車１０及びベルト１４の回動に応答
して従動索車１２が回動する。ロードセル７４により外
部レコーダ（図示せず）に駆動索車１０とベルト１４と
の間の摩擦によって索車１２に伝達されるトルク量を記
録する。

次に、張力付加モータ７２が所望の方向に動作して、所
望の方向にブロック５８をねじ付き軸５２にそって移動
させる。取付はブロック５０及び歯車箱２０に強く固定
されたブロック５８が移動すると、索車１０が従動索車
１２に対して移動し、そしてロードセル７４によって記
録されたトルクが所望の大きさに達するまで、ベルト１
４の張力を調節する。次に、前記モータ７２のスイッチ
を切る。この後、運動用機器を使用すべき位置にもって
くる。

なお、使用時、アーム４２は特定の運動の全範囲にわた
って同心方向力及び偏心方向力の両者を作用させる。さ
らに、関連する摩擦が動摩擦で、これはアームの移動す
る回動速度とは余り関係がないので、使用する者に加わ
る力は運動の全過程にわたってほぼ一定である。

また、副フレーム部材４６，７１；索車１０，１２ｉ歯
車箱２０；取付はブロック５０などからなる副フレーム
装置はほとんどあらゆる種類の装置に適用できるもので
ある。例えば、軸２２にスプロケットを設けると共に、
スプロケットと異なる形式の運動装置との間を鎖によっ
て相互連結することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は運動用機器に組込んだ駆動装置の斜視図（ただ
し、該機器の図示は該駆動装置の細部を示すため一部切
欠いておる）でアシ、第２図はフレームと副フレームを
示す斜視図−であシ、 第３図は完成した状態にある第２図の運動用機器を示す
斜視図であシ、 第４図はクラッチ装置の断面図であり、そして 第５図はカムの斜視図である。 図中、同一符号は同一部材を示す。 １０：駆動索車、１２：従動索車、１４：ベルト、１８
：モータ、２０：歯車箱、２２．２６．２９＝軸、２４
．２８　ニスプライン継手、３０：コーン体、５８；歯
車ハウジング、４０：軸、４２：運動用部材、５０：取
付はブロック、７２：張力付与モータ、７４：ロードセ
ルストップ手段。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）副フレーム、 （ｂ）該副フレームに連結した駆動部材、 （ｃ）該副フレームに連結した従動部材、 （ｄ）該駆動部材に連結して、これを回動自在に駆動す
   るモータ手段、 （ｅ）両者が相互に滑るように該駆動部材及び該従動部
   材を連結する連結手段、 （ｆ）該駆動部材と該従動部材との間の摩擦力を調節す
   る手段、及び （ｇ）該副フレームに取付けて、該従動部材が始動位置
   を越えて動作しないようにする手段からなり、これによ
   つて運動の全過程にわたつて該モータ手段によつて該駆
   動部材を連続的に駆動するようにした運動用機器の駆動
   装置。
2. （２）該駆動部材及び該従動部材がそれぞれ該副フレー
   ムに回動自在に取付けた駆動索車及び従動索車で、そし
   て該結合手段が上記の両索車を結合すると共に、該駆動
   索車が回動している間、いずれかの索車に対して滑るよ
   うになつているエンドレスベルトである特許請求の範囲
   第１項に記載の駆動装置。
3. （３）前記の摩擦力調節手段が該副フレームに取付けた
   滑り面棒、この滑り面棒に滑り自在に連結して、該駆動
   索車を支持すると共に、所望方向に移動可能であるため
   該ベルトの張力を加減できる取付けブロック、及び該副
   フレームに取付けかつ該取付けブロックに固定したもの
   であつて、該ブロックを該滑り面棒上で可逆的に動作で
   きるようになつたベルト張力付与モータ手段を有する特
   許請求の範囲第２項に記載の駆動装置。
4. （４）該ストップ手段が該従動索車によつて加えられる
   力に比例する制御信号を送り出す検知手段を有している
   特許請求の範囲第３項に記載の駆動装置。
5. （５）運動用部材及びこの部材を連結する手段を有し、
   この連結手段を該従動索車及び該運動用部材に連結する
   と共に、外部から加えられた力に応答して始動位置から
   可逆的に移動できるようにした特許請求の範囲第３項に
   記載の駆動装置。
6. （６）前記の運動用部材を連結する手段が該従動索車に
   連結した細長い軸、該運動用部材を該軸に連結する歯車
   手段、該軸を収容すると共に、該副フレームに連結した
   軸ハウジング、該歯車手段を収容する歯車ケーシング、
   及び該軸ハウジング及び該歯車ケーシングに連結すると
   共に、手動操作して該軸に対して該ケーシングを解放し
   かつ回転しないようにロックするクラッチ手段を有する
   特許請求の範囲第５項に記載の駆動装置。
7. （７）フレームを有し、このフレームに該副フレームを
   枢着し、ピボット動作用モータ手段を該副フレームに連
   結すると共に、該フレームに対して該副フレームを可逆
   的に回動させて該運動用部材の高さを調節できるように
   該フレームに固定した特許請求の範囲第６項に記載の駆
   動装置。
8. （８）該ピボット動作用モータ手段が該フレームに対し
   て固定した基台に回動自在に取付けたモータ、該モータ
   手段にこれにより可逆的に回動自在に駆動されるように
   連結したねじ付きロッド、及び該ねじ付きロッドに整合
   するねじ付き受け部材を有するブロックを有し、該ねじ
   付きロッドが回動すると、該ブロックが該ロッドにそつ
   て移動し、これによつて該フレームに対して該副フレー
   ムを回動させるように該ブロックを該副フレームに回動
   自在に連結した特許請求の範囲第７項に記載の駆動装置
   。
9. （９）該クラッチ装置が円錐台形内面をもつ壁を有する
   カップを備え、該壁に円形孔を形成し、該軸に対して軸
   方向に該カップを整合させると共に、この上に取付け、
   該カップの円錐台形内面に円錐台形外面をもつコーン体
   を当接させ、該歯車ケーシングに横断面が矩形の円周溝
   を取付け、該カップ壁の円形孔に滑り自在に円形の大き
   な円板をそう入できるようにし、この円板に小さな円板
   を取付けると共に、小さな円板の中心を大きな円板の中
   心からずらし、該コーン体の溝に滑り自在に前記の小さ
   な円板をそう入できるようにし、該コーン体が該カップ
   の内面に当接するロック位置から、前記の小さな円板が
   該コーン体を移動させて該カップとの接触を絶ち、そし
   て該軸を中心にして該歯車ケーシングを回動させる解放
   位置にかけて把手を前記の大きな円板に連結した特許請
   求の範囲第７項に記載の駆動装置。
10. （１０）該駆動索車のベルト接触面の該ベルトに対する
    摩擦係数が低く、かつ該従動索車のベルト接触面の該ベ
    ルトに対する摩擦係数が高い特許請求の範囲第４項に記
    載の駆動装置。
11. （１１）該軸ハウジングに固定したピボット継手によつ
    て該フレームに回動自在に該副フレームに連結した特許
    請求の範囲第７項に記載の駆動装置。