(57)【要約】【課題】有酸素運動、レジスタンストレーニング、ストレッチ運動のすべての要素を1台のトレーニングマシンに含め、複合的な動作を同時進行的に行なうことによって、健康づくりの効果を高めるトレーニングマシンを提供する。【解決手段】自転車ペダリング型トレーニングマシンにおいて、楕円軌道を描くペダリング運動、シート位置の上下往復運動、ハンドルアームの前後首振り運動が、自動的に行われ、かつ、ハンドルの操作運動を同時進行的に行なうことができる楕円サイクル型総合筋力トレーニングマシン。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車ペダリング型トレーニングマシンにおいて、楕円軌道を描くペダリング運動、シート位置の上下往復運動、ハンドルアームの前後首振り運動が、自動的に行われ、かつ、ハンドルの操作運動を同時進行的に行なうことができる楕円サイクル型総合筋力トレーニングマシン。
【請求項２】
楕円軌道を描くペダリング運動が楕円軌道ぺダリング装置によって行なわれ、ペダリング動作に同期してシート位置の上下運動が周期的、連続的に行なわれる請求項１記載のトレーニングマシン。
【請求項３】
ハンドルアームがシート位置に対して、近づいたり遠くなったりする首振り動作を連続的、周期的に行なうと共に、ハンドルの左右回転方向への操作を抵抗負荷をともなって行なうことができる請求項１記載のトレーニングマシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本装置は、楕円軌道型ペダリング運動、シート位置の上下運動、ハンドルアームの前後首振り運動、およびハンドルの操作運動を総合的に組み合わせた複合動作型の筋力トレーニング装置である。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康づくりの基本は有酸素運動とレジスタンストレーニング（筋力トレーニング）を組み合わせた運動プログラムが効果的であるとされている。有酸素運動には、ウォーキング、ジョギング、自転車運動などがあり、レジスタンストレーニングにはダンベルやフリーウエイト、筋力トレーニングマシンなどが用いられている。また、これらの運動に関連したウォーミングアップやクーリングダウン、健康体操、障害予防や障害からの回復、および柔軟性の向上を目的として、ストレッチ運動が勧められている。
ウォーキング、ジョギングにおける運動能力改善を行う装置として、理想的な足部の軌跡及び負荷を与えるための車軸移動式自転車エルゴメータ（特許文献１参照）がある。この装置では、ペダルアーム回転中心軸が水平往復運動する構造となっている。
【特許文献１】特許第３４６５０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、これら有酸素運動、レジスタンストレーニング、ストレッチ運動のすべての要素を1台のトレーニングマシンに含め、複合的な動作を同時進行的に行なうことによって、健康づくりの効果を高めようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は自転車ペダリング型トレーニングマシンにおいて、楕円軌道を描くペダリング運動、シート位置の上下往復運動、ハンドルアームの前後首振り運動が、自動的に行われ、かつ、ハンドルの操作運動を同時進行的に行なうことができるトレーニングマシンである。
好ましくは、楕円軌道を描くペダリング運動が楕円軌道ぺダリング装置によって行なわれ、ペダリング動作に同期してシート位置の上下運動が周期的、連続的に行なわれる。また、ハンドルアームがシート位置に対して、近づいたり遠くなったりする首振り動作を連続的、周期的に行なうと共に、ハンドルの左右回転方向への操作を抵抗負荷をともなって行なうことができることが好ましい。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の装置は、低体力状態にある人でも、楽しく運動することができ、健康増進に有効であるとされる「有酸素運動」「筋力トレーニング」「ストレッチ運動」の要素を含んだトレーニング装置である。さらに複合的な身体の動作を同時進行的に行うことによって、運動に関わる神経系への刺激効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
通常の自転車ペダリング運動では、ペダルアームの回転中心軸は固定した位置にあり、ペダルアームは回転中心軸のまわりを円運動する構造になっている。本発明の装置は、ペダルアームの回転中心軸があらかじめ作られた楕円軌道にそって周回する構造になっている。ペダルアームの回転中心軸の移動は、動力を用いてパワーアシスト的に速度調整が可能な一定速度で楕円軌道上を周回移動し、トレーニング者は、シートに腰掛け、ペダルに足を乗せているだけで、楕円軌道のペダリング運動が可能である。また、ペダルに一定以上の力を加えることによって、ペダルの回転速度を高めることができる。
通常の自転車ペダリング運動では、ペダルアームが円を描く回転運動であることから、脚の運動は円軌跡を描く運動範囲に限られ、ペダルの回転を生じさせる膝関節伸展筋群（大腿四頭筋）が主働筋として使われ、他の筋群の関与は少ない。しかし、ペダルアームの軌跡を楕円にすることによって、歩行やランニングの歩幅に相当する運動範囲が加わり、ペダリング運動に関与する筋群として、大腿二頭筋（ハムストリングス）、大殿筋をはじめとする骨盤、股関節まわりの筋群の関与が大きくなる。また運動の形態も歩行や走行運動のときに働く筋群の動作様式に近くなる。
【０００７】
シート位置の上下運動は、動力装置によって、あらかじめ設定された移動距離を繰り返し上下往復する構造になっている。通常の自転車運動は、シートの高さが固定された形で行われるが、この場合は、１サイクルの運動で膝関節と股関節の屈曲・伸展角度変化の範囲が定まり、関節をまたがって働く筋の活動様式（収縮と弛緩）も一定のパターン化されたものになる。
本発明の装置では、ペダルの回転にあわせてシートの位置が上下に連続的に往復移動することから、膝関節と股関節の屈曲・伸展の角度変化の範囲が大きくなり、ペダル回転運動にかかわる筋群の活動は、さまざまな関節角度での筋力発揮を行う形となり、腹部や背部の筋群の関与が大きくなる。すなわち、シートの上下往復運動は、時間経過に伴って、シートが低い自転車のペダリングやシートの高い自転車のペダリングの場合を、順を追って繰り返し行っていくことになる。
【０００８】
ハンドルアームの前後首振り運動は、動力装置を用いて連続的かつ周期的に行われるが、ハンドルアームの動きにあわせて、シートに腰掛けてハンドルを握っているトレーニング者の運動姿勢は、体幹部を前傾させた姿勢や垂直にたてた姿勢での自転車漕ぎ姿勢に周期的に変化する。前傾姿勢になると腰背部の筋肉は引き伸ばされて体幹部のストレッチ効果が生じる。
ハンドルの形状は通常の自転車のハンドルよりも横幅が広く、ハンドルを右（時計回り方向）または左（反時計回り方向）にひねるようにハンドルを動かした時、運動負荷装置によって抵抗力がかかるようになっている。ハンドルを回転方向に動かす時に自発的な筋力発揮が必要になるので、肩や腕、及びハンドルの回転に伴う体幹のひねり運動効果が生じる。脚やシートの周期的な運動にあわせて自発的なハンドル運動が加わることによって、運動に伴う総合的な要素が増大する。
【実施例】
【０００９】
本発明の楕円サイクル型総合筋力トレーニングマシンの実施例を図1に示す。
本装置は、楕円軌道ペダリング装置、上下移動式シート装置、ハンドルアーム装置、操作・表示パネルの組合せから成り立っている。
図２は、楕円軌道ペダリング装置の構造図である。楕円軌道外ガイド（１ａ、１ｂ）、楕円軌道内ガイド（２ａ、２ｂ）、回転ころ（３ａ、３ｂ）、ペダル（４ａ、４ｂ）、スライドブロック（５ａ、５ｂ）、ペダルアーム（６ａ、６ｂ）、スプロケットａ（７）、チェーンａ（９）、ワンウェイクラッチ（１０）、スプロケットｂ（１１）、チェーンｂ（１２）、スプロケットｃ（１３）、連結装置（１４）、モータ（１５）ペダル台座（１６）を示す。
モータ（１５）の回転力は、連結状態に設定された連結装置（１４）、スプロケットｃ（１３）、チェーンｂ（１２）、スプロケットｂ（１１）、チェーンａ（９）およびスプロケットａ（７）を介してペダル回転軸（８）に伝えられ、この軸に組み合わされたペダルアーム（６ａ、６ｂ）を回転させる。ペダルアーム（６ａ、６ｂ）には、このアーム上をスライド可能なスライドブロック（５ａ、５ｂ）および、これと一体となった回転ころ（３ａ、３ｂ）、ペダル（４ａ、４ｂ）が組み合わされている。
回転ころ（３ａ、３ｂ）は、楕円軌道外ガイド（１ａ、１ｂ）と楕円軌道内ガイド（２ａ、２ｂ）との間にある溝内に組み込まれている。
ペダルアーム（６ａ、６ｂ）が回転すると、ペダル（４ａ、４ｂ）は、回転ころ（３ａ、３ｂ）に誘導されながらペダルアーム上をスライドして楕円軌道を描くことができ、使用者はペダル（４ａ、４ｂ）に足を乗せているだけで、足の動きは楕円軌道のペダリング運動となる。使用者が自主的にペダルの回転速度を高めたい場合でも、ペダルに一定以上の力を加えると連結装置（１４）にすべりが生じることでその運動が可能となる。
別な運動方法として、自主的にペダル漕ぎ運動をすることも可能で、この場合にはモータ（１５）の軸をロックさせ、連結装置（１４）のすべりを任意に設定する。また、駆動経路の途中にワンウェイクラッチ（９）を組み込んでいるので、ペダルアームを逆転させペダル位置を戻すこともできる。例はガイド溝による楕円軌道の図を示したが、リンク機構による実現も同様の効果を有する。
【００１０】
図３は、上下移動式シート装置の構造図である。
シート（１７）、レールガイド（１８）、連結ブラケット（１９）、シート上下装置（２０）、取付ベース（２１）の組合せから成り立っている。
シート上下装置（２０）の軸上下動は、軸先端に組み付けられた連結ブラケット（１９）を介してシート（１７）に伝えられる。シート（１７）はレールガイド（１８）にて取付ベース（２１）に保持される。シート（１７）の動き方としてはあらかじめ設定された移動距離を繰り返し上下往復すると共に、後述のハンドルアーム装置に組み込まれたハンドル角度検出装置（２２）の位置情報を元に、ハンドルアームの前後首振り往復動に合わせ、ハンドル前−シート上の位置関係、または逆のハンドル前−シート下の位置関係に同期した動きが可能である。
さらに、使用者がシート（１７）に腰掛けるときの高さを低くしたり、使用者の体型に合わせシート上下往復の初期高さ位置を設定することができる。
【００１１】
図４は、ハンドルアーム装置の構造図である。
ハンドル角度検出装置（２２）、ハンドルアーム（２３）、ハンドル（２４）回転抵抗負荷装置（２５）、回転リンク（２６）、モータ（２７）、連結リンク（２８）、回転軸受け（２９）を示す。
モータ（２７）の回転動作は、回転リンク（２６）と連結リンク（２８）の構成により往復動作に変わる。ハンドルアーム（２３）の下部は連結リンク（２８）の往復動作により、回転軸受け（２９）を回転中心に設定した範囲（角度“Ａ”）での往復動作となる。これにより、ハンドルアーム（２３）の上部側に取り付けられたハンドル（２４）は、回転軸受け（２９）を回転中心として設定に基づく範囲（角度“Ｂ”）で連続的で周期的な前後首振りの動きとなる。
ハンドル（２４）の軸は回転抵抗負荷装置（２５）を介してハンドルアーム（２３）に取り付けられ、回転抵抗負荷装置（２５）の抵抗負荷は任意に設定することができ、使用者がハンドルを左右回転方向に動かす負荷を可変することが可能である。
【００１２】
図５は操作・表示パネルの構造図である。
このパネルには、「シート初期高さ」、「ペダルの負荷」、「シート上下量」、「ペダル回転速度」、「シートとハンドルの速度」を任意設定する機能と、ペダル漕ぎ運動の「回数」を表示する機能を有すると共に、運動時に複合動作させる部位を選択できる機能も備え、一箇所で集中的にマシン操作することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のトレーニングマシンの実施例を示す概略構成図である。
【図２】図１のマシンに備える楕円軌道ぺダリング装置の構造図である。
【図３】図１のマシンに備える上下移動式シート装置の構造図である。
【図４】図１のマシンに備えるハンドルアーム装置の構造図である。
【図５】図１のマシンに備える操作・表示パネルの構造図である。
【符号の説明】
【００１４】
１ａ、１ｂ  楕円軌道外ガイド
２ａ、２ｂ  楕円軌道内ガイド
３ａ、３ｂ  回転ころ
４ａ、４ｂ  ペダル
５ａ、５ｂ  スライドブロック
６ａ、６ｂ  ペダルアーム
７  スプロケットａ
８  ペダル回転軸
９  チェーンａ
１０  ワンウェイクラッチ
１１  スプロケットｂ
１２  チェーンｂ
１３  スプロケットｃ
１４  連結装置
１５  モータ
１６  ペダル台座
１７  シート
１８  レールガイド
１９  連結ブラケット
２０  シート上下装置
２１  取付ベース
２２  ハンドル角度検出装置
２３  ハンドルアーム
２４  ハンドル
２５  回転抵抗負荷装置
２６  回転リンク
２７  モータ
２８  連結リンク
２９  回転軸受け
【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図５】
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