JPWO2002062426A1 - 自転車用トレーニング装置 - Google Patents

Abstract

本発明に係る自転車用トレーニング装置１は、少なくとも後車輪が外された自転車１１を装着して、当該自転車１１の駆動装置８に負荷抵抗を付与することによって負荷トレーニングを行うものである。この自転車用トレーニング装置１は、地面に対して安定して設置させる本体部２を有しており、この本体部２には、後車輪が外された自転車１１のフレームエンド部１４を支持固定するフレームエンド固定手段４と、前記自転車１１の駆動装置８に連繋されて該駆動装置８に従動して回転する回転体５と、当該回転体５の回転を制御する回転制動装置６とを備えるものである。

Description

技術分野
本発明は、屋外で走行する実際の自転車を用いてトレーニングを行なうことができるトレーニング装置に関し、特に、前記自転車の車輪を取り外して装着されて、トレーニングに使用するトレーニング装置に関する。
背景技術
従来より、屋内で自転車のペダリング動作を行なって運動することで、健康促進や持久力の向上等を得るためのトレーニング装置が種々提案されている。その中でも、屋外での実際の走行と同じ感覚や、乗車姿勢等を得るために、自分自身が屋外で使用する実際の自転車を装着してトレーニングを行なう自転車用のトレーニング装置においては、以下のようなものが一般的であった。
例えば、図１４に示すように、左右一対のフレーム１５１を有し、フレーム１５１には３個のローラ１５２、１５３、１５４が設けられ、その内の２個のローラ１５３、１５４は近接して設けられ、さらに、他の１個の離れて設けられたローラ１５２と前述の２個の内のローラ１５３とが、ベルト１５５で回転連動されるように連結された、いわゆる３本ローラ練習台１５０が公知である。
この３本ローラ練習台１５０においては、トレーニングを行なう場合、図１５に示すように、自転車の後車輪１８１を、相互に近接して設けられたローラ１５３、１５４の間に乗せ、前車輪１８２を他のローラ１５２の真上に乗せた後、自転車に乗車し、ペダルを回転させるものであり、さらに、ペダルを回転させることによって、後車輪１８１が回転すると、ローラ１５３、ベルト１５５、ローラ１５２を介して前車輪１８２も回転し、ジャイロ効果により、自転車が倒れず実際の走行時と同様の感覚でトレーニングを行なうことができるというものであった。
他には、図１６に示すように、前車輪を取り外した自転車を装着できるフレーム１６１を備え、該フレーム１６１には、自転車の後車輪のタイヤ１６５に接触しながら回転するローラ１６２と、このローラ１６２の回転に抵抗を与える抵抗付与手段１６３とが設けられている自転車用トレーナ１６０が公知である。例えば、Ｕ．Ｓ．Ｐ．４４４１７０５や、特公平２−５７９４７号の発明に用いられた自転車用トレーナ等が一例としてあげられる。
さらに、図１７に示すように、自転車の後車輪１７５の車軸（ハブ）１７６の両端を固定支持する固定手段を備えたフレーム１７１を有し、該フレーム１７１に装着した自転車の後車輪１７５のタイヤ１７７に接触して回転させるローラ１７２と該ローラ１７２の回転に抵抗を与えるための抵抗付与手段１７３を有する自転車用トレーナ１７０が公知である。例えば、Ｕ．Ｓ．Ｐ．４７６８７８２や特開平６−１９００７８号や特公平６−８７９０１号等の発明に用いられた自転車用トレーナ等がその一例である。
しかしながら、上記従来の自転車用のトレーニング装置においては、以下のような欠点を有するものであった。
即ち、図１４及び図１５に示す、前述の３本ローラ練習台は、ローラの上で自転車の前後車輪を回転させる事により得られるジャイロ効果によって自転車を直立させ、乗員がバランスを保つことで安定走行を実現させているものであることや、屋外の自転車での実走行と比べてローラの高さ分だけ地面より高い位置での走行となることに加え、自転車が走行できる幅がローラの幅に限定されることによりローラから脱輪して落車するといった恐怖感などから、初心者が該３本ローラ練習台を用いて自転車に乗車することは非常に難しいものであった。
また、図１６に示す、前車輪を取り外した自転車のフロントフォークのエンド部を支持固定し、後車輪を駆動させてトレーニングを行なうものにおいては、自転車の後車輪のタイヤに抵抗を付与させるローラを接触させ、後車輪の回転に抵抗を与えていることから、トレーニングを続けるうちに、タイヤとローラとの摩擦抵抗や摩擦熱などの影響によって、タイヤの消耗が通常の屋外走行によるものよりも激しいといった問題があり、使用者にとって、タイヤの買い替えの頻度が増加するなど、トレーニングを続けることに抵抗感があった。さらに、トレーニング中には、前述の摩擦抵抗や摩擦熱によってタイヤのゴムから異臭が発生するといった問題もあった。
また、後車輪が高速に回転することで、タイヤとローラとが接触した部分からの走行音や、タイヤ及びローラの回転による振動によって自転車用トレーナのフレームなどから床面に伝わって発生する振動音による騒音が大きくなるといった問題もあり、自宅などの静かな場所でのトレーニングに使用することにおいては抵抗感があった。
さらに、図１７に示す、自転車の後車輪の車軸（ハブ）を固定支持し、後車輪のタイヤに回転抵抗を与えるものにおいては、上述の前車輪を取り外した自転車のフロントフォークのエンド部を固定支持し、後車輪を駆動してトレーニングを行なうものと同様の問題を有しており、さらに、該問題に加えて以下のような問題を有するものであった。
即ち、自転車用トレーナ１７０は、フレーム１７１に装着された自転車の後車輪１７５を、抵抗付与手段１７３に装着されたローラ１７２に、後車輪１７５のタイヤ１７７を当接させて、後車輪１７５の回転に回転抵抗を与える都合上、図１８に示すように、後車輪１７５は、自転車用トレーナ１７０が設置された床面１９３から持ち上げられた構成とする必要がある。一方、自転車の前車輪１９２は、負荷を与える必要がないことから、床面１９３にそのまま置かれているものである。したがって、自転車の姿勢は、通常の水平状態よりも前方が下がった状態に設置されるため、乗員がトレーニングを行なう際に前のめりになってしまい、実走行の感覚とは違ったものとなり、トレーニングを行なうのには不快感があった。
さらに、自転車の後車輪が持ち上げられた状態となることによって、乗員の座る位置が通常の走行時における実際の自転車よりも、高くなるため、トレーニングの前後における自転車の乗り降りが不便といった問題もあった。
また、上述した、これら従来の自転車用のトレーニング装置においては、何れにおいても、以下に示すような共通の問題点を有している。
即ち、従来の屋外で走行する実際の自転車を装着させてトレーニングを行なう自転車用のトレーニング装置においては、自転車の駆動する後車輪に、抵抗付与手段として、ローラ等を当接させる構成であるため、少なくとも前記後車輪を回転させなければならない。したがって、車軸から略放射状に広がるスポークを有する自転車の車輪が、高速で回転することになり、トレーニング中の乗員以外の人が、回転する前記車輪に近づいて触れたり、巻き込まれたりする可能性があった。特に、自宅等でトレーニングを行なう際には、子供や乳幼児等が居る場合において、大変危険であるといった問題があった。
また、自宅でトレーニングを行なう場合においては、車輪が装着された自転車を用いることで、トレーニングを行なうスペースが、車輪の直径の長さの分だけ前後方向に長くなり、少なくとも自転車１台分の大きなスペースが必要となるといった問題も有していた。
発明の開示
本発明は、これら上記従来の問題点に鑑み、屋外での走行と同じ感覚の快適なトレーニング環境が得られ、しかも、トレーニング装置の周囲の安全性を確保しながら、トレーニング時に発生する騒音を低減し、さらに、初心者であっても容易に扱うことができて、必要最小限のスペースでトレーニングを行なうことができる自転車用のトレーニング装置を提供するべくなされたものである。
以下、上記各問題を解決すべくなされた本発明に係る自転車用トレーニング装置１について説明する。
本発明に係る自転車用トレーニング装置１は、少なくとも後車輪が外された自転車１１を装着して、当該自転車１１の駆動装置８に負荷抵抗を付与することによって負荷トレーニングを行うものである。
この自転車用トレーニング装置１は、地面に対して安定して設置させる本体部２を有しており、この本体部２には、後車輪が外された自転車１１のフレームエンド部１４を支持固定するフレームエンド固定手段４と、前記自転車１１の駆動装置８に連繋されて該駆動装置８に従動して回転する回転体５と、当該回転体５の回転を制御する回転制動装置６とを備えるものである。
本トレーニング装置１に自転車１１を装着する際には、まず、自転車１１の後車輪をその車軸（ハブ）ごとフレームエンド部１４から取り外して、当該フレームエンド部１４を本トレーニング装置１におけるフレームエンド固定手段４にて支持させる。このとき、前記自転車１１における駆動装置８と回転体５とを伝達手段９にて相互に連繋させ、前記駆動装置８から発生する駆動力にて回転体５を回転可能とする。この回転体５は別部材に係る回転制動装置６と連繋しており、前記回転体５の回転に伴って回転制動装置６から負荷抵抗が発生することとなる。この回転制動装置６から発生する負荷抵抗は、本トレーニング装置１に装着された自転車１１のペダル４１を踏み込む（引き上げる）際に抵抗として現れることとなり、当該自転車１１に乗車してペダリングを行う際の負荷となるのである。
また、本自転車用トレーニング装置１の回転体５は、装着される自転車１１の駆動装置８から直接的に連繋されるように構成している。具体的には、自転車１１の乗員がペダル４１を踏むことにより該ペダル４１が取り付けられたクランクアーム４２が回動し、該クランクアーム４２に取り付けられたチェーンホイールが回転して、該チェーンホイールに掛架させた伝達手段９に係るチェーン１５が転回し、該チェーン１５を掛架させた回転体５が回転して回転制動装置６から負荷抵抗が発生するのである。
従って、本自転車用トレーニング装置１によれば、自転車１１とトレーニング装置１との間に「摩擦」を介在させる必要がないので、本トレーニング装置１を使用してトレーニングを行った際には、作動時の騒音を低減させることが可能となり、更には、自転車１１におけるタイアに摩耗や異臭が発生することを防止できるのである。
続いて、本発明に係る自転車用トレーニング装置１の各構成部材について説明する。
まず、本自転車用トレーニング装置１の本体部２に設けられたフレームエンド固定手段４は、自転車１１のフレームエンド部１４を確実に支持固定するものである。自転車１１を確実に固定可能であれば如何なる構成を採用してもよいが、具体的には、自転車１１のフレームエンド内にシャフト５３を挿通させた上で、当該シャフト５３の同軸上にて、前記フレームエンド部１４を内外双方から挟圧することによって支持固定すると好適である。この点、従来の技術においては、後車輪の車軸（ハブ）の端部を外方から相互に挟圧することによって固定していたに過ぎないため、トレーニング者に対して固定部分脱落への不安感を与えてしまい、トレーニングへの集中を阻害する要因ともなっていた。
本発明に係る自転車用トレーニング装置１のフレームエンド固定手段４は、上述如く構成することによってフレームのリアエンド部を確実に支持固定できるため、従来技術のような不安感をトレーニング者に与えることなく、トレーニングに集中させることが可能となるのである。
次に、回転体５について説明する。この回転体５は、本トレーニング装置１の本体部２へ回転可能に設置され、該トレーニング装置１に装着される自転車１１の駆動装置８に連繋されて、該駆動装置８から発生する駆動力にて回転するものである。この回転体５は、例えばスプロケット５１にて構成し、自転車１１の伝達手段９に係るチェーン１５に掛架可能とすると好適である。
当該回転体５をスプロケット５１にて構成する場合に、装着される自転車１１が変速装置を備える際には、当該自転車１１に搭載される変速装置に対応した多段式スプロケット（所謂、「カセットスプロケット」或いは「カセットコグ」）として設置すると好適である。この多段式スプロケットというのは、直径（歯数）の異なる複数のスプロケット歯を相互に重合することによって構成されるスプロケット５１のことであり、自転車１１に搭載される変速装置と同一に係るメーカ製の多段式スプロケットを流用することにより、自転車１１の変速装置による変速をスムースに行うことが可能となる。前記自転車１１の変速装置にて変速を行うことにより回転体５の回転数が変化し、それに伴って、回転制動装置６にて発生させる負荷抵抗の程度が変化するので、前記自転車１１に乗車中のトレーニング者に付与される負荷抵抗を、自在且つスムースに変化させることが可能となるのである。
このとき、回転体５に係るカセットスプロケットを本体部２に対して回転自在に設置する際には、自転車１１に用いられる後車輪の車軸（ハブ）を流用し、この車軸（ハブ）の両端を前記本体部２に固定して設けることが考えられる。具体的には、図１３に示すように、前記車軸（ハブ）から「クイック リリース レバー（Ｑｕｉｃｋ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｌｅｖｅｒ）」と共に「アクスル シャフト」を抜き出して、其処へ前記アクスルシャフトに換えてボルト体にて形成されるシャフト５３を挿着させ、当該シャフト５３の両端を、略Ω状に形成された固定部材にて本体部２へ固定して設置するのである。
ここで、例えば、マウンテンバイク（ＭＴＢ或いはＡＴＢ）やロードレーサー、或いはトラック競技用自転車（ケイリン或いはピスト）は、それぞれ車軸幅が異なっているため、装着される自転車１１の形態によって、回転体５を枢支する車軸（ハブ）を任意に変更できるよう構成すると好適である。尚、トラック競技用自転車は競技規定上変速装置を備えないので、本装置１に対し回転体５として多段式スプロケットを設置することを要しないことを付言する。
続いて、回転制動装置６について説明する。この回転制動装置６は、上述の回転体５による回転を制御するものであって、当該回転体５による回転に伴い負荷抵抗を発生させるものである。この回転制動装置６から発生する負荷抵抗は、本トレーニング装置１に装着された自転車１１のペダル４１を踏み込む（引き上げる）際に抵抗として現れることとなり、当該自転車１１に乗車してペダリングを行う際の負荷となるのである。具体的には、オイル等の流動体を容器内に流通させてその際の流動抵抗を用いて負荷抵抗を発生させる「フルード方式」の負荷抵抗発生装置や、回転自在なフライホイール６１と当該フライホイール６１の外周面に押圧され摩擦して負荷抵抗を発生させる負荷抵抗発生装置等の採用が考えられるが、本発明では、フライホイール６１と磁石とを組み合わせて構成すると好適である。
詳細には、回転制動装置６に係るフライホイール６１を、上記回転体５に連動するように設置し、当該フライホイール６１の外周付近に磁石を設置して、当該磁石の磁束をフライホイール６１の外周に集中させる。かかる構成において、前記フライホールを回転させた場合には、当該フライホイール６１の外周に渦電流が発生するため、該フライホイール６１に回転抵抗が発生して、自転車１１のペダル４１に負荷を付与することとなるのである。尚、前記磁石をフライホールの外周面に近づけた際には渦電流の発生量とともに負荷抵抗が増加する一方で、磁石をフライホールの外周面から遠ざけた際には渦電流の発生量とともに負荷抵抗が減少することとなる。
ここで、上記フライホイール６１は、その幅寸法を太く形成することによって上記渦電流を大量に発生させることが可能となるので、小径のフライホイール６１でも十分な回転抵抗を発生させることが可能となる。小径のフライホイール６１であれば磁石上を通過する際の速度を低く設定できるので、本装置１の使用時に発生する騒音を低減させることが可能となるのである。
この回転制動装置６に係るフライホイール６１は、上記回転体５と同軸上に設置して同軸回転させることが考えられるが、前記回転体５を第１シャフト５３にて支持させるとともにフライホイール６１を第２シャフト６４にて支持させ、各々回転自在に設置してもよい。回転体５とフライホイール６１とを別々のシャフト５３，６４にて支持させることにより、フライホイール６１を本トレーニング装置１の下方側に配置することが可能となる。トレーニング装置１の下方側に設置されたフライホイール６１を回転させた場合には、当該フライホイール６１がジャイロ作用を奏することとなり、本トレーニング装置１の作動中において本体部２を安定させることが可能となるのである。
上記のように、回転体５とフライホールとをそれぞれ第１，第２の各シャフト５３，６４にて支持させた場合には、これら回転体５とフライホイール６１とを相互に連動させるべく、前記各シャフト５３，６４を伝達部材７にて相互に連繋させる必用がある。この伝達部材７は、前記回転体５からの回転力を前記フライホイール６１へと確実に伝達できれば如何なる構成のものとしてもよいが、具体的には、第１，第２の各シャフト５３，６４にプーリ５２，６３を設置し、これら２つのプーリ５２，６３をＶベルトにて掛架させて構成することが好適と考えられる。「プーリ」と「ベルト」との組み合わせによって駆動力を伝達する場合には「摩擦」や「空転」が伴うため、当該摩擦や空転が騒音の原因となる。この点、前記したＶベルトは、その特性上、ベルトの形成幅に比して広い接触面積でプーリと接触するために駆動力を効率よく伝導するので「空転」を防止できることに加え、当該Ｖベルトが転回した際に発生する騒音も低く抑えることが可能となる。尚、上記回転体５に係るスプロケットを車軸（ハブ）にて支持させた場合には、当該スプロケットと同軸上に設置される前記プーリ５２についても、前記車軸（ハブ）上に設置して固定すると好適である。例えば図１３に示すように、シャフト５３が挿着された車軸（ハブ）のフランジ部分にプーリ５２を配置するとともに、前記フランジ部分に穿設されたスポーク孔に固定ボルトを挿通させ、当該ボルトにて前記プーリ５２をナット体とともに螺着して固定することが考えられる。
このほか、上記の伝達部材７として、２つのプーリ５２，６３とタイミングベルトとを組み合わせて構成する「ベルトドライブ」や、２つのスプロケットとチェーンとを組み合わせて構成する「チェーンドライブ」、或いは、２つのベベルギアとドライブシャフトとを組み合わせて構成する「シャフトドライブ」等を採用することが考えられる。
ここで、回転体５やフライホイール６１を支持する各シャフト５３，６４は、その両端が本体部２に固定されて当該シャフト５３，６４上に軸受けを設け、その軸受けを介して回転体５等が回転する構成と、シャフト５３，６４の端部と本体部２との間に軸受けを介してシャフト５３，６４自体が回転する構成とが考えられるが、本発明は何れも含むものである。
また、本体部２に対して回転体５を支持するシャフト５３は、少なくとも、自転車１１における駆動装置８を有する（右）側のフレームエンド固定手段４において、分離自在に支持固定すると好適である。つまり、回転体５に係るスプロケット５１を車軸（ハブ）にて支持させた場合に、当該車軸（ハブ）におけるスプロケット５１が装着された側の端部７５を、フレームエンド固定手段４から自在に分離できるように構成し、自転車１１を着脱する際に、駆動力伝達手段９であるループ状のチェーン１５の下部側７３を容易に通過可能とするのである。更に詳細には、上述の如く、「アクスル シャフト」が抜き出されてボルト体に係るシャフト５３が挿着された車軸（ハブ）の両端をそれぞれナット体にて本体部２に固定した場合において、自転車１１を着脱する際には、前記車軸（ハブ）におけるスプロケット５１側の端部７５のナットを弛めて分離し、当該シャフト５３の端部７５と本体部２に係る支柱との隙間から、前記自転車１１に係るループ状のチェーン１５の下側部７３を容易に通過させるのである。かかる構成において、本体部２に係る支柱７２を、図１０乃至は図１２に示すように、シャフト５３の端部７５を容易に開放できるように構成すると、チェーン１５の下側部７３の通過が容易となるので更に好適である。上記図１０及び図１１に示す構成は、支柱７２を本体部２に対し回動軸を介して左右方向又は前後方向に対して回動自在に設け、当該支柱７２を回動させて、シャフト５３の端部７５を分離可能とするものである。一方、図１２に示す構成は、支柱７２を本体部２に対して横方向に向けて進退自在に設け、当該支柱７２を摺動させて、シャフト５３の端部７５を分離可能とするものである。
さらには、図８に示すように、支柱７２を屈曲させた状態で形成して設置することにより、自転車の着脱に際して前記シャフト５３の端部７５を分離することなく、当該支柱７２の上端に設けられた固定手段４をループ状のチェーン１５の上側部７４と下側部７３との間に進入させることが可能となるのである。
なお、上述の自転車用トレーニング装置１においては、後車輪のみを外した自転車１１を装着するものとして説明したが、本発明は特段これに限定されるものではなく、前後輪とも取り外された自転車１１を装着可能に構成してもよい。即ち、本自転車用トレーニング装置１の本体部２に、自転車１１におけるフロントフォーク先端のフォークエンド部１３を支持固定するフォークエンド固定手段３を設け、装着される自転車１１の前車輪をその車軸（ハブ）ごとフォークエンド部１３から取り外して、当該フォークエンド部１３を前記フォークエンド固定手段３にて支持固定させるのである。
このとき、前記本体部２は、フレームエンド固定手段４とフォークエンド固定手段３との間の距離を、装着される自転車１１の寸法に応じて任意に変更させるべく、間隔調整手段を備えるものとしてもよい。この間隔調整手段というのは、装置本体部２の前方部分に前後方向へ回動自在なアーム部材を設け、当該アーム部材の先端にフォークエンド固定手段３を設けることが考えられる。かかる構成により、ホイールベース（フレームエンド部１４とフォークエンド部１３との間の距離）の寸法に応じて、前記アーム部材を回動（傾動）させ、装着される個別の自転車１１に係るホイールベースに対処させることが可能となる。
また、当該間隔調整手段は、上記構成に限定されることなく、例えば図６に示すように、本自転車用トレーニング装置１の本体部２を、フレームエンド固定手段４を備える後方部８４とフォークエンド固定手段３を備える前方部８３とからなる分割体とし、これらを相互に摺動自在に組み付けて構成するものとしてもよい。かかる構成により、ホイールベースの寸法に応じて、前記本体部２を構成する分割体を前後方向に摺動させ、装着される個別の自転車１１に係るホイールベースに対処させることが可能となる。
更には、本体部２が後方本体部８２と前方本体部８１とで分割可能に構成した際には、トレーニング場所が室内であるか屋外であるかによって使用の形態を変化させることが可能となる。即ち、例えば室内においては後方本体部８２に前方本体部８１を組み付けて、そこへ前後車輪とも取り外された自転車１１を装着して使用することにより、泥やほこりで汚れた車輪を床面に接触させることが無いので、自転車１１を室内へ気兼ねなく持ち込むことが可能となる。また、前車輪を取り外していることから、該前車輪の前側半円部分に相当する室内スペースを節約することも可能となる。一方、屋外で使用する際には、本体部２の前方本体部８１を取り外すことができるので、該本体部２の後方本体部８２のみを手軽に持ち出すことが可能となる。そして、図７に示すように、後車輪のみが取り外された自転車１１を装着して、トレーニングや競技前のウォームアップを行うことが可能となるのである。とりわけ、競技前のウォームアップにおいては、所謂「決戦用ホイール」を温存できる点においても、本トレーニング装置１は極めて有効である。競技者は、競技に際して高精度に調整された「決戦用ホイール」を用意する場合が多く、競技前においては、別途、練習用ホールを装着してウォームアップを行うことも少なくなかった。かかる事情の下、本トレーニング装置１を使用すれば、競技前のウォームアップにおいても、「決戦用ホイール」におけるスポークテンションの狂いやタイアの減りを気にすることなく、十分にウォームアップを行うことができるので、競技中における怪我の防止や、競技記録の向上に資することとなる。それに加え、練習用ホイールを競技場へ持参する必用がないので、遠征の際には装備（荷物）の軽減にも資することとなるのである。
ここで、本発明に係る自転車用トレーニング装置１と従来技術に係る自転車用トレーニング装置とを、それぞれ使用した際に発生する騒音を測定し、以下に測定データを示す。
本測定では、実公平４−４７６５号公報に記載された技術の株式会社キャットアイ製サイクルトレーナを比較例として選択した。当該サイクルトレーナは、自転車１１の後車輪（タイア面）にローラを接触させ、当該ローラにて自転車１１の後車輪に負荷抵抗を付与する構造のものである。
本測定は、それぞれ同条件のもとに行ったものであり、その条件とは、ペダル４１の回転数を一定に保持し、自転車１１のギヤ比を変更することで、車輪、車軸（ハブ）、回転制動装置６等の回転速度即ち仮想走行速度を変更させた場合において、各トレーニング装置の後方１ｍの地点で高さ０．６５ｍの位置に騒音計測器のマイクロホンを配置して、各トレーニング装置から発生する騒音を測定したものである。本測定においては、リオン株式会社製「普通騒音計ＮＡ−２９」を使用した。
そして本測定の手順は、まず、自転車１１をトレーニング装置に設置した後に、所定のギヤ比に設定した状態にて、ペダル４１を一定の回転数で回転させ、その状態を維持する。そして、その間に或る特定の時間帯（本測定では１０秒間）の騒音を前記の騒音計測器によって計測するのである。
測定データを次の表に示す。

尚、表中「ギヤ比」というのは、自転車１１の前ギヤ（チェーンホイール）の歯数を後ギヤ（スプロケット５１）の歯数で割って求められた数値である。また、「ペダル回転数」というのは、一分間当たりのクランクアーム４２の回転数であって、一般に「ケイデンス」と呼ばれるものである。更に「等価騒音レベル」というのは、騒音レベルが時間と共に変化する場合、測定時間の範囲内でこれと等しいエネルギーを持った連続定常音の騒音レベルを示すものである。「最大値」というのは、測定時間内における騒音レベルの最大値を示すものである。尚、これら「等価騒音レベル」及び「最大値」は、計測器によって演算された後、記憶されて出力されるものである。
上記測定によれば、何れのトレーニング装置も仮想走行速度が速いほど騒音レベルは増加する傾向は見られるが、本発明は、比較例に比べ、何れの速度域においても、騒音レベルが低いという結果が得られた。
本発明の等価騒音レベルは、比較例よりも１５〜３０％低減されており、また、測定時間内の最大値でも比較例より１３〜２５％程度低減されていることから、本発明は、比較例よりもあきらかに静粛性が優れているといえる。
また、速度が増加した際の騒音の種類において、比較例は、高速域になるほど、装置自体の騒音に加え、抵抗付与手段に備えられたローラとタイヤとの摩擦音が大きくなるのに対し、本発明は、装置自体の騒音の増加は少なく、自転車１１のチェーン１５とスプロケット５１との摩擦音が大きくなるという傾向が見られた。つまり、本発明は、装置自体は静粛であり、発生した騒音は自転車１１の駆動装置８によるところが大きいといえる。
本発明の装置自体の騒音発生源は、車軸（ハブ）内のベアリング、フライホイール６１内のベアリング、ベルトと２つのプーリ５２，６３との摩擦音の３箇所であるが、本発明は、仮想走行速度を上昇させても、各部の回転速度は、比較例におけるタイヤとローラとの接触面ほど高速にはならず、しかもフライホイール６１及びプーリ５２，６３が安定して回転するため、騒音が急激に大きくなるものではない。
なお、本測定においては本発明に係るトレーニング装置１にはカバー体３１を設置することなく使用した。即ち、回転体５や回転制動装置６をカバーで被覆しなくとも、従来例に比して優れた静粛性を発揮している。そのため、本トレーニング装置１の回転体５や回転制動装置６をカバー体３１にて被覆すれば、更なる騒音の低減が期待できる。
以上、説明したように、本発明のトレーニング装置１によれば、初心者であっても快適でしかも安全に、実走行に近い走行感覚が得られるという効果を奏する。
また、前後の車輪が外された自転車を装着できる構成とした場合には、前記車輪の大きさのスペースを必要としないため、室内などの狭い場所でもトレーニングができることに加えて、後車輪が回転することに伴う危険の発生を防止できるという効果を奏する。
さらに、車輪が高速回転することによる振動の発生を抑制できることによって、静かで快適なトレーニングができるという効果を奏するのである。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明に係るトレーニング装置の第１実施例を示す斜視図である。
本発明に係る自転車用のトレーニング装置１は、前後の車輪が取り外された自転車１１を支持して、該自転車１１の駆動装置８に負荷抵抗を付与することによりトレーニングを行うトレーニング装置であ。本実施例に係るトレーニング装置１は、図１に示すように、床面などに安定して設置されるように構成された本体部２と、該本体部２上には前後の車輪を取り外した自転車１１のエンド部１３，１４を支持固定させるためのフレームエンド固定手段４及びフォークエンド固定手段３と、前記自転車１１の駆動装置８により生じた駆動力を伝える伝達手段９と連繋可能となるよう形成され、該連繋によって回転する回転体５と、該回転体５の回転力を制御する回転制動装置６とが設けられた構成となっている。
本実施例においては、回転体５と回転制動装置６は別体に設けられており、自転車１１の駆動装置８により生じる駆動力により回転する回転体５の回転力は、伝達部材７によって前記回転制動装置６に伝えられ、ここで回転力が制御されるように構成されている。
具体的には、前記回転体５は、スプロケット５１と第１プーリ５２とを有する構成とした。前記スプロケット５１は、前記自転車１１に装着されていた駆動後車輪に構成されているものと同様のものであって、該自転車１１の駆動装置８によって生じた駆動力を伝える伝達手段９であるチェーン１５と噛合うように形成されている。前記第１プーリ５２は、前記スプロケット５１支持するシャフト５３（ハブ）と同軸上にあり、該シャフト５３を中心にして一体的に連動して回転するように設けられている。
また、前記回転制動装置６は、フライホイール６１と、負荷抵抗発生装置６２と第２プーリ６３とを有する構成とした。前記負荷抵抗発生装置６２は前記フライホイール６１の回転力に負荷抵抗を与えるものである。前記第２プーリ６３は、前記フライホイール６１を支持するシャフト６４を中心に前記フライホイール６１と一体的に連動して回転するように設けられている。
さらに、前記回転体５の前記第１プーリ５２と前記回転制動装置６の前記第２プーリ６３とは、伝達部材７によって連結されている。したがって、前記回転体５と前記回転制動装置６とは連動するように構成されている。
また、前記回転制動装置６は、支持された自転車１１のフレーム１２よりも下方区域に設けられている。したがって、前記自転車１１の幅や長さから、はみ出すことがないためトレーニング装置１の全体の小型化が可能となり、狭い場所でもトレーニングができる。尚、前記下方区域とは、自転車１１のフレーム１２の直下であって、自転車１１の横幅、縦幅からはみ出さない範囲を示す。
図２は、第２実施例を示すものである。本実施例おいて前記回転体５は、スプロケット２１からなるものであって、前記スプロケット２１は、前記自転車１１に装着されていた駆動後車輪に構成されているものと同様のものであって、前記自転車１１の前記チェーン１５に噛合うように形成されている。
また、前記回転制動装置６は、フライホイール２２と前記フライホイール２２の回転力に負荷抵抗を与える負荷抵抗発生装置２３とを有する構成とした。
さらに、前記回転体５を構成する前記スプロケット２１のシャフトと前記回転制動装置６の一部を構成する前記フライホイール２２のシャフトとは、同一のシャフト２４であって、該シャフト２４を中心に、前記スプロケット２１と前記フライホイール２２とが一体的に連動して回転するよう同軸上に構成される。したがって、トレーニング装置を構成する部品の数を少なくすることが可能となる。
尚、上述の各実施例における回転制動装置においては、負荷抵抗発生装置として永久磁石を用い、該永久磁石をフライホイールの周面に隣接して配置させることで、該フライホイールに渦電流を発生させるとともに、前記永久磁石の配置された位置を前記フライホイールに対して自在に変化させることで、前記渦電流に変化を与えて前記フライホイールの回転力に加わる負荷抵抗を調整する形態のものを使用した。したがって、低速度であっても大きな負荷抵抗を得ることが可能となり、直径の小さいフライホールを使用できる。また、小さいフライホイールが使用できることは、その回転において、騒音の発生が少なく、さらに回転制動装置全体のコンパクト化も計れるものである。
また、本発明に係るトレーニング装置においては、図３に示すように、上述の回転制動装置や回転体を構成している各部品を覆うカバー体３１が装着されている。したがって、回転制動装置や回転体から発生する振動や音を抑制することが可能となり、また、トレーニングによって動作する各部品を外界から遮蔽させることで、より安全性が高まる。
本発明に係るトレーニング装置は、上述の構成としたことで、前後の車輪が取り外された自転車を装着可能とし、且つ、実走行と同じ感覚が得られるものである。また、車輪が回転することによって伴う危険性がなくなり、さらに、該車輪の回転による振動やタイヤの摩耗が防止される。また、本発明に係る構成要素における回転体やフライホイールによって、静粛な回転が得られ、さらに静粛効果を上げるためのカバー体が備えられたことで、従来のタイヤとローラの接触部から発生していたような騒音は皆無であり、静かで快適にトレーニングを継続することができる。さらに、前後の車輪が外された自転車を装着可能としたことは、該車輪分のスペースを必要としなくなるため、自宅室内など狭い場所においても自転車を使ったトレーニングが可能となる。
したがって、本発明に係る自転車用のトレーニング装置は、本体部、フレームエンド固定手段、回転体、回転制動装置の各構成要素を組み合わせた構成とし、前後の車輪が取り外された自転車を装着可能としたことを特徴とするものであって、該構成によって従来のトレーニング装置における問題点を一挙に解決することが可能となった。
次に、本発明に係るトレーニング装置を使用してトレーニングを行なう際の使用方法について説明する。
通常、スポーツ走行に適した自転車には、ロードレーサー、マウンテンバイク、クロスバイクなど種々存在するが、何れの自転車においても、該自転車に装着される前後の車輪は、パンク等の該車輪のトラブルに即座に対応できるよう、車輪の着脱を簡便に行なえるように構成されている。即ち、前記車輪の車軸（ハブ）を「クイック リリース レバー」で自転車のフレームのエンド部に固定しており、前記レバーを回動させることによって、前記エンド部への車輪の固定及び解除を容易に行えるのである。
それらの自転車を本発明に係るトレーニング装置に装着させる場合においては、図４に示すように、前後の車輪が外された自転車１１を用意し、チェーン１５を回転体の一部を構成するスプロケット５１に噛合わせ、自転車１１のフレーム１２のエンド部１３、１４をフレームエンド固定手段３、４によって、それぞれ支持固定させ、自転車１１を安定的に固定させる。
以上によってトレーニングの準備が完了する。その後、トレーニング者が前記自転車１１に乗車し、ペダル４１を回転させてトレーニングを行なう。
次に、本発明に係るトレーニング装置を用いてトレーニングを行なった際の、該トレーニング装置の一連の動作状態について第１実施例に基づき説明する。
例えば、図５に示すように、トレーニング者がペダル４１を回すことによって生じる駆動力は、クランクアーム４２からチェーン１５を介してスプロケット５１に伝達され、該スプロケット５１の回転力となる。第１プーリ５２は前記スプロケット５１と同軸上にあるので、その回転に伴って回転し、その回転力はＶベルトを介して第２プーリ６３に伝達され、該第２プーリ６３が回転する。フライホイール６１は前記第２プーリ６３と同軸上にあるので、その回転に伴って回転する。前記フライホール６１の回転力には負荷抵抗発生装置６２によって、該回転力を制御する力が作用することによって、該回転力に負荷抵抗が与えられる。フライホイール６１に加わるこの負荷抵抗が、回転体の一部を構成するスプロケット５１からチェーン１５を介してペダル４１の回転に伝達されることによって、トレーニング効果が得られる。
その他、図６に示す第３実施例の如く、本体部２は、シャフト５３を支持固定させる為に立設された支柱７１，７２を備えた構成とすることができる。
この場合、スプロケット５１及び第１プーリ５２を有するシャフト５３は、自転車１１がトレーニング装置１に支持されない状態では本体部２の左側の支柱７１によって、「片持ち」状態にて支持固定されている。即ち、シャフト５３と本体部２の右側の支柱７２とは、離間して構成されている。
以上の構成としたことによって、特に自転車１１後ろ側のフレームエンド部１４をトレーニング装置１に固定させる際においては、自転車１１に備えられたループ状のチェーン１５の下部側７３を離間して構成されたシャフト５３の端部７５と支柱７２との間に通過させる。そして、チェーン１５の上部側７４をスプロケット５１に噛み合わせ、その後、フレームエンド部１４をシャフト５３に載置し、フレームエンド固定手段４によって前記エンド部１４を両脇から挟持押圧すると同時に、シャフト５３の端部７５を支柱７２によって支持固定させるものである。
したがって、自転車１１に車輪を装着する作業形態と同様であるため、ループ状のチェーン１５を備えた自転車１１をトレーニング装置１に容易に装着することができる。また、自転車１１がトレーニング装置１に支持された時点では、シャフト５３は両側から支持固定されることになり、自転車１１がトレーニング装置１に強固に固定されるため、トレーニング者が安心してトレーニングを行なうことができる。
さらには、図７に示す第４実施例の如く、本体部２を、自転車１１における前方側のエンド部１３を固定するフレームエンド固定手段３側の前方本体部８１と、後ろ側のエンド部１４を固定するフレームエンド固定手段４側の後方本体部８２との分割してもよい。
本体部２を分割することによって、トレーニング装置１が前方部８３と後方部８４の２部材に分かれるため、持ち運びが簡便になり、また、使用しない時に収納するためのスペースを小さくできるメリットがある。
さらに、本発明に係るトレーニング装置１は、少なくとも後車輪を取り外した自転車を支持可能とすれば本発明の目的を達成できることから、上述したような、本体部２が分割されたトレーニング装置１のうち、後方部８４のみを使用し、図７に示すように、自転車１１の後車輪だけを取り外した状態で自転車１１をトレーニング装置１に支持させることも可能である。
この場合、前車輪の半径の長さ分だけトレーニングのスペースが広がるものの、本発明に係るトレーニング装置を屋外で走行する前の準備運動として使用する場合においては、前後の車輪の両方を取り外さなくて済むため自転車をトレーニング装置に支持させるための作業がさらに簡便になる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係るトレーニング装置における第１実施例を示す説明図である。
図２は、第２実施例を示す説明図である。
図３は、本発明に係るトレーニング装置におけるカバー体の一実施例を示す説明図である。
図４は、本発明に係るトレーニング装置に自転車を装着させる方法を示す説明図である。
図５は、本発明に係るトレーニング装置を使用してトレーニングを行なった際の各構成部品の動作状態を示す説明図である。
図６は、第３実施例を示す説明図である。
図７は、第４実施例を示す説明図である。
図８は、本体部に係る支柱を屈曲させた状態で形成して設置し、シャフトの端部を分離することなく、当該支柱の上端に設けられた固定手段をチェーンの上側部と下側部との間に進入させた状態を示す説明図である。
図９は、自転車のフレームエンド部をナットにて締め付けることにより、支持固定する状態を示す説明図である。
図１０は、本体部に係る支柱を横方向へ回動自在に設けて、シャフト端部の分離が容易にできるトレーニング装置の一部背面図である。
図１１は、本体部に係る支柱を前後方向へ回動自在に設けて、シャフト端部の分離が容易にできるトレーニング装置の一部側面図である。
図１２は、本体部に係る支柱を横方向へ摺動自在に設けて、シャフト端部の分離が容易にできるトレーニング装置の一部背面図である。
図１３は、シャフトが挿着された車軸（ハブ）へ、スプロケットとプーリとが装着される状態を示す説明図である。
図１４は、従来例を示す説明図である。
図１５は、従来例の使用方法を示す説明図である。
図１６は、従来例を示す説明図である。
図１７は、従来例を示す説明図である。
図１８は、従来例の問題点を示す説明図である。
以下、本発明に係る自転車用トレーニング装置１の各部を示す符号について記載する。
１ トレーニング装置
２ 本体部
３ フォークエンド固定手段
４ フレームエンド固定手段
５ 回転体
６ 回転制動装置
７ 伝達部材
８ 駆動装置
９ 伝達手段
１１ 自転車
１２ フレーム
１３ フォークエンド部
１４ フレームエンド部
１５ チェーン
２１ スプロケット
２２ フライホイール
２３ 負荷抵抗発生装置
２４ シャフト
３１ カバー体
４１ ペダル
４２ クランクアーム
５１ スプロケット
５２ 第１プーリ
５３ シャフト
６１ フライホイール
６２ 負荷抵抗発生装置
６３ 第２プーリ
６４ シャフト
７１ 支柱
７２ 支柱
７３ チェーンの下部側
７４ チェーンの上部側
７５ シャフトの端部
８１ 前方本体部
８２ 後方本体部
８３ 前方部
８４ 後方部
１５０ ３本ローラ練習台
１５１ フレーム
１５２ ローラ
１５３ ローラ
１５４ ローラ
１５５ ベルト
１６０ 自転車用トレーナ
１６１ フレーム
１６２ ローラ
１６３ 抵抗付与手段
１６５ タイヤ
１７０ 自転車用トレーナ
１７１ フレーム
１７２ ローラ
１７３ 抵抗付与手段
１７５ 後車輪
１７６ 車軸（ハブ）
１７７ タイヤ
１８１ 後車輪
１８２ 前車輪
１９２ 前車輪
１９３ 床面

Claims (13)

1. 後車輪が外された自転車を装着し、当該自転車の駆動装置に負荷抵抗を付与することによって負荷トレーニングを行う自転車用トレーニング装置であって、
   この自転車用トレーニング装置は、地面に対して安定して設置させる本体部を有しており、
   この本体部には、後車輪が外された自転車のフレームエンド部を支持固定するフレームエンド固定手段と、前記自転車の駆動装置に連繋されて該駆動装置に従動して回転する回転体と、当該回転体の回転を制御する回転制動装置とを設けたことを特徴とする自転車用トレーニング装置。
2. 前後の車輪が取り外された自転車を支持して、該自転車の駆動装置に負荷抵抗を付与することによって負荷トレーニングを行う自転車用トレーニング装置であって、
   この自転車用トレーニング装置は、地面に対して安定して設置させる本体部を有しており、
   この本体部には、前記自転車のフレームのエンド部を支持固定するためのフレームエンド固定手段と、前記自転車のフロントフォークのエンド部を支持固定するためのフォークエンド固定手段と、
   前記自転車の駆動装置により生じた駆動力を伝える伝達手段と連繋可能となるよう形成され、該連繋によって回転する回転体と、該回転体の回転力を制御する回転制動装置とが設けられたことを特徴とする自転車用トレーニング装置。
3. 請求項２に記載の自転車用トレーニング装置において、
   本体部は、フレームエンド固定手段とフォークエンド固定手段との間の距離を任意に変化させるべく、
   フレームエンド固定手段とフォークエンド固定手段との間隔調整手段を備えたことを特徴とする自転車用トレーニング装置。
4. 請求項１から３の何れかに記載の自転車用トレーニング装置において、
   フレームエンド固定手段は、後車輪が外された自転車のフレームエンド部を内外両側から挟持して支持固定することを特徴とする自転車用トレーニング装置。
5. 請求項１から３の何れかに記載の自転車用トレーニング装置において、
   回転制動装置は、前記自転車よりも下方区域に設けられ、且つ、前記回転体と前記回転制動装置は、伝達部材により連繋されることで連動可能に構成されたことを特徴とする自転車用トレーニング装置。
6. 請求項１から３の何れかに記載の自転車用トレーニング装置において、
   自転車の駆動装置に連繋されて該駆動装置に従動して回転する回転体は、前記自転車の駆動装置に連繋されるスプロケットにて構成され、
   前記回転体の回転を制御する回転制動装置は、前記回転体の回転に従動するフライホイールと、当該フライホイールの外周付近に配置されて該フライホイールの外周面に負荷抵抗を付与する負荷抵抗発生装置とから構成されることを特徴とする自転車用トレーニング装置。
7. 請求項６に記載の自転車用トレーニング装置において、
   回転制動装置に係る負荷抵抗発生装置は、フライホイールの外周付近に磁石を設置することによって構成されるものであって、
   当該磁石と前記フライホイールの外周面との距離を変化させることにより、自転車の駆動装置に付与される抵抗負荷を変化自在に構成することを特徴とする自転車用トレーニング装置。
8. 請求項６に記載の自転車用トレーニング装置において、
   自転車の駆動装置に連繋されるスプロケットと、回転制動装置に係るフライホイールとを同軸上に配置して、これらを同軸回転させることを特徴とする自転車用トレーニング装置。
9. 請求項６に記載の自転車用トレーニング装置において、
   自転車の駆動装置に連繋されるスプロケットは第１シャフトに枢着され、回転制動装置に係るフライホイールは第２シャフトに枢着されて、
   これら第１，第２の各シャフトは、伝達部材にて連動自在に構成したことを特徴とする自転車用トレーニング装置。
10. 請求項９に記載の自転車用トレーニング装置において、
    第１，第２の各シャフトを連繋する伝達部材は、第１シャフトに設けられる第１プーリと、第２シャフトに設けられる第２プーリと、これら各プーリを連繋するベルトとから構成したことを特徴とする自転車用トレーニング装置。
11. 請求項６に記載の自転車用トレーニング装置において、
    自転車の駆動装置に連繋されるスプロケットは、複数のスプロケット歯を重合してなるものであって、自転車の変速装置の操作により該自転車の駆動装置に付与される抵抗負荷を変化自在に構成することを特徴とする自転車用トレーニング装置。
12. 請求項１から３の何れかに記載の自転車用トレーニング装置において、
    フレームエンド固定手段に対し略同軸上に配置されて回転体を支持するシャフトは前記固定手段において分離自在に構成し、
    後車輪が外された自転車の着脱に際して前記自転車の駆動装置からの駆動力を伝える伝達手段を通過可能としたことを特徴とする自転車用トレーニング装置。
13. 請求項１から３の何れかに記載の自転車用トレーニング装置において、
    回転体と回転制動装置とをカバー体にて被覆したことを特徴とする自転車用トレーニング装置。

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