(57)【要約】      （修正有）【課題】有酸素運動を違和感なく効率的に行えるトレーニングマシンを提供する。【解決手段】トレーニングマシン２０は、ベースフレーム２４に支持された相反に動作する左右一対のステップ６８と、各ステップ６８の動作に負荷を与える荷重負荷装置２２とを備えている。この各ステップ６８は、垂直方向に伸縮自在な左右のリンク機構２１をもってベースフレーム２４に支持されている。この各リンク機構２１は、ベースフレーム２４の水平方向にスライド自在に設けられている。各ステップ６８は、楕円軌道、垂直軌道、水平軌道を描いて動作可能である。【選択図】図１
2011254872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースフレームに可動自在に支持された左右一対のステップと、該各ステップの動作に負荷を与える荷重負荷装置とを備え、前記各ステップにユーザの足裏を載せて脚部の運動を行うトレーニングマシンであって、
前記各ステップを垂直方向に伸縮自在な左右のリンク機構をもって前記ベースフレームに支持するとともに、該各リンク機構を前記ベースフレームの水平方向にスライド自在に設け、
前記各ステップが、楕円軌道、垂直軌道、水平軌道のいずれかの軌道を描いて相反に動作可能なことを特徴とするトレーニングマシン。
【請求項２】
前記ベースフレームの左右の側枠に形成されたレールには、水平方向にスライド自在なスライド部材が配設され、
前記各リンク機構は、一方の前記スライド部材に回動自在に基端部が支持された一対のリンクと、
他方の前記スライド部材に回動自在に基端部が支持されて、前記ステップの各動作に応じて前記荷重負荷装置の負荷を発生させるアームとを備え、
一方の前記リンクの先端部は、前記アームの外周に回動自在に軸支され、他方の前記リンクの先端部と前記アームとに前記ステップが回動自在に支持され、
前記ステップが、前記両リンクおよび前記アームにおける回動動作とスライド移動とに応じて、前記各軌道を描いて動作することを特徴とする請求項１記載のトレーニングマシン。
【請求項３】
前記荷重負荷装置を支持する支持フレームと、該支持フレームに回動自在に支持された左右一対のハンドルとを備え、
他方の前記スライド部材のスライド移動と前記各ハンドルの回動とが連動していることを特徴とする請求項２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】
本発明は、有酸素運動を主目的とするトレーニングマシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ステップ運動、ランニング運動などの有酸素運動には健康促進効果が期待されている。これらの有酸素運動の多くは、時間的制約や天候などの理由から定期的に行うことが困難なため、各種のトレーニングマシンが提案されている。
【０００３】
特許文献１のマシンを一例に説明すれば、図８に示すように、基本骨格の基本フレーム１と、基本フレーム１の前端部に立設された支持フレーム２と、支持フレーム２に可動自在に支持された左右の振り子システム３と、各振り子システム３の垂直方向の動作に負荷を与える左右の垂直抵抗システム４と、各振り子システム３の水平方向の動作に負荷を与える水平抵抗システム５とを有している。
【０００４】
各振り子システム３は、支持フレーム２に支持された枢支シャフト６と、枢支シャフト６に吊支された上下の水平リンク８．前後の垂直リンク９とからなり、上側の水平リンク８の略中央部および前側の垂直リンク９の上端部が枢支シャフト６に回動自在に連結され、前側の垂直リンク９の上端部からはＬ字状のハンドル１０が延設されている。
【０００５】
また、上側の水平リンク８の後端部には、後側の垂直リンク９が回動自在に軸支され、該両垂直リンク９の下端部には、下側の水平リンク８の両端部が回動自在に軸支されている。この下側の水平リンク８の後端部には、トレーニング者の足裏を乗せるためのフットパッド１１が固定されている。
【０００６】
各垂直抵抗システム４は、上側の水平リンク８の前端部に回動自在に連結された垂直抵抗リンク１２と、垂直抵抗リンク１２の下端部に回動自在に連結されたクランク部材１３と、基本フレーム１に取り付けられた電子制御式の発電機を有するプーリシステム１４からなり、クランク部材１３はプーリシステム１４に接続され、上側の水平リンク８における垂直方向の動作に対して、制動力および減速力の抵抗を与えている。
【０００７】
水平抵抗システム５は、左右の枢支シャフト６から前方に延設された揺動リンク１５と、各揺動リンク１５を介して枢支シャフト６に枢動自在に連結された補助抵抗リンク１６と、各補助抵抗リンク１６に回動自在に連結された水平抵抗プーリ１７と、水平抵抗プーリ１７にベルト１９を介して接続された図示省略の増速プーリおよびフライホイール１８とを備え、各揺動リンク１５は前側の垂直リンク９と連動して回動する。したがって、前側の垂直リンク９における水平方向の動作に対して、抵抗力がフライホイール１８によって渦電流ブレーキとして与えられる。
【０００８】
そして、ユーザが左右のフットパッド１１に足裏を載せ、左右のハンドル１０を前後操作させてランニング運動をすれば、上側の水平リンク８が回動し、振り子システム３が振り子運動を開始する。このとき振り子システム３に垂直抵抗システム４および水平抵抗システム５の抵抗が加わっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１６１６８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１のマシンは、改良されたユーザ定義動作のフィットネス器具ではあるが、基本的に振り子システム３の枢支シャフト６を中心とした振り子運動によってフットパッド１１を周回させているため、ランニング軌道は実走行のような理想的な楕円軌道にならず、ユーザに違和感を与えるおそれがある。
【００１１】
また、水平方向の運動においても、振り子運動となってしまうので、深層筋や股関節可動域に効果があるといわれる「すり足運動」には適していない。さらに、垂直リンクにはクランク機構を採用しているため、始動に大きな力やコツを必要とし、初心者や介護予防目的には使用し難い面もあった。
【００１２】
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、有酸素運動を違和感なく効率的に行えるトレーニングマシンの提供を解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで、本発明は、ベースフレームに可動自在に支持された左右一対のステップと、該各ステップの動作に負荷を与える荷重負荷装置とを備え、前記各ステップにユーザの足裏を載せて脚部の運動を行うトレーニングマシンであって、前記各ステップを垂直方向に伸縮自在な左右のリンク機構をもって前記ベースフレームに支持するとともに、該各リンク機構を前記ベースフレームの水平方向にスライド自在に設け、前記各ステップが、楕円軌道、垂直軌道、水平軌道のいずれかの軌道を描いて相反に動作可能なことを特徴としている。
【００１４】
この発明によれば、特許文献１のような振り子運動ではなく、リンク機構の伸縮動作およびスライド移動により左右のステップの前記各動作が実現される。したがって、ユーザは、実走行のような理想的なランニング運動の動作や、踏み台昇降のようなステップ運動の動作、すり足歩行の運動動作を無理なく行うことができる。
【００１５】
この発明の一態様は、前記ベースフレームの左右の側枠に形成されたレールには、水平方向にスライド自在なスライド部材が配設され、前記各リンク機構は、一方の前記スライド部材に回動自在に基端部が支持された一対のリンクと、他方の前記スライド部材に回動自在に基端部が支持されて、前記ステップの各動作に応じて前記荷重負荷装置の負荷を発生させるアームとを備え、一方の前記リンクの先端部は、前記アームの外周に回動自在に軸支され、他方の前記リンクの先端部と前記アームとに前記ステップが回動自在に支持され、前記ステップが、前記両リンクおよび前記アームにおける回動動作とスライド移動とに応じて、前記各軌道を描いて動作することを特徴としている。
【００１６】
また、他の態様は、前記荷重負荷装置を支持する支持フレームと、該支持フレームに回動自在に支持された左右一対のハンドルとを備え、他方の前記スライド部材のスライド移動と前記各ハンドルの回動とが連動していることを特徴としている。
【００１７】
この態様によれば、ハンドルを握って手前に引きながら脚を前方に押し出す動作を左右交互に繰り返せば、脚部のほかに腕や背中の筋肉もトレーニングすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、有酸素運動を違和感なく効率的に行えるトレーニングマシンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るトレーニングマシンの基本構成の側面図。
【図２】同  正面図。
【図３】（ａ）はベースフレームのカバーを取り外した平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は（ｂ）の正面図、（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図４】リンク機構の背面図。
【図５】（ａ）はリンク機構の回動軌道１を示す側面図、（ｂ）はリンク機構の回動軌道２を示す側面図、（ｃ）はリンク機構の回動軌道３を示す側面図、（ｄ）はリンク機構の回動軌道４を示す側面図。
【図６】トレーニング動作を示す斜視図。
【図７】（ａ）はステップの垂直軌道を示す側面図、（ｂ）はステップの水平軌道を示す側面図、（ｃ）はステップの楕円軌道を示す側面図。
【図８】特許文献１のトレーニングマシンの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づき本発明の実施形態に係るトレーニングマシンの構成を説明する。このトレーニングマシン２０は、ステップ運動、ランニン運動（ジョギング運動）、クロスカントリー運動のすり足歩行に応じた脚動作を実現させている。
【００２１】
前記マシン２０は、図１および図２に示すように、前記各運動の脚動作に応じて相反に可動する左右一対のリンク機構２１と、該各リンク機構２１の動きに抵抗を与えて前記各運動の荷重負荷とする荷重負荷装置２２とを備えている。この各リンク機構２１と荷重負荷装置２２とは、前記マシン２０の基本骨格を構成するフレーム群２３に配設されている。
【００２２】
このフレーム群２３は、床面などに載置される長方形状のベースフレーム２４と、該ベースフレーム２４の前側の側枠２５から延設された補助フレーム２６と、該両者２５．２６に立設された支持フレーム２７とからなり、ベースフレーム２４の左右の側枠２８に各リンク機構２１が前後方向にスライド自在に配設されている一方、支持フレーム２７に荷重負荷装置２２が支持されている。
【００２３】
＜ベースフレーム２４・支持フレーム２７＞
ベースフレーム２４は、図３（ａ）（ｃ）に示すように、前後の側枠２５間が連結パイプ３０をもって連結され、該連結パイプ３０の前部および後側の側枠２５には駆動ギア３２が回転自在に軸支され、左右の側枠２８の内面には横断面Ｔ字状のスライドレール３４が形成されている。この各スライドレール３４には、横断面Ｔ字状の溝部を有する前後一対のスライド部材３６が摺動自在に取り付けられ、図３（ｂ）（ｄ）に示すように、前後のスライド部材３６に各リンク機構２１が支持されている。
【００２４】
ここでは後側に配置された左右のスライド部材３６は、図３（ａ）（ｄ）に示すように、各駆動ギア３２を巻回する前後のチェーン３７．３８の端部が連結されているため、左右のリンク機構２１が互いに反対方向にスライド移動する。また、前側のスライド部材３６には一対の軸受３９が形成されている。一方、後側のスライド部材３６には、図４に示すように、駆動アーム４０の基端部を回動自在に軸支する支持軸４１と、該支持軸４１と反対方向に配置された支持片４２とが溶着されている。この駆動アーム４０の基端部の外周には軸部材４３が溶着されている一方、図１および図２に示すように、他端部には連結アーム４４の一端部が回動自在に軸支されている。
【００２５】
支持フレーム２７は、ベースフレーム２４の前側の側枠２５に立設された略門字状の門型フレーム４５と、前側の側枠２５と門型フレーム上枠４６とを連結する図示省略の連結ビームと、補助フレーム２６に立設されたＩ字フレーム４８・連結ビーム間を連結して荷重負荷装置２２が配置される連結プレート４９と、Ｉ字フレーム４８上端に基端部が支持された略コ字状のコ字フレーム５０と、コ字フレーム５０の両端部から後方に配設された手摺パッド５３と、コ字フレーム５０の両端部を連結する連結バー５４と、連結バー５４・連結ビーム間のビーム５２とを有している。
【００２６】
この連結バー５４内に配設された図示省略の回転軸の両端部は、連結バー５４内から露出し、円筒部５５が取り付けられている。この円筒部５５の上外周にはハンドル５６の下端部が溶着されている一方、円筒部５５の下外周には連結アーム４４の他端部が溶着され、ハンドル５６の前後操作によりリンク機構２１をスライド可能にさせている。また、Ｉ字フレーム４８の中央部内面には一対の駆動ギア５７が回転自在に軸支され、門型フレーム上枠４６には４個の軸受５８が形成されている。この各軸受５８には回転自在なプーリ５９と、ワンウェイクラッチ４７によりプーリ５９を常に一定方向に回転させる一対の駆動ギア６０とが軸支され、一方の駆動ギア６０がプーリ５９と同期回転するとき、他方の駆動ギア６０はプーリ５９と反転する。この各駆動ギア５７．６０に亙ってチェーン６１が巻回され、チェーン６１の端部には連結部材６２の一端部が連結されている。
【００２７】
＜リンク機構２１＞
各リンク機構２１は、前記ベースフレーム２４の各側枠２８上に垂直方向に伸縮自在に構成され、図３（ｂ）および図４に示すように、前側のスライド部材３６に形成された外側の軸受３９に基端部が回動自在に連結された短リンク６３と、内側の軸受３９に基端部が回動自在に連結された長リンク６４と、駆動アーム４０に溶着された軸部材４３に基端部が回動自在に連結された回動アーム６５と、長リンク６４の回動範囲を規制するストッパ６６と有し、ストッパ６６は支持片４２と長リンク６４の上端付近とに回動自在に軸支されている。
【００２８】
具体的には、短リンク６３の先端部は、回動アーム６５の上外周に固着されたシャフト６７に回動自在に軸支されている一方、長リンク６４の先端部は、ステップ６８の後部底面に形成された筒状部７０に対して回転自在に軸支されている。この回動アーム６５の前方先端部は、Ｌ字状に折曲形成され、図１および図２に示すように、連結部材６２の他端部が回動自在に連結されている。また、ステップ６８の前端部は、回動アーム６５の略中央外周の軸受７１に回動自在に軸支され、長リンク６４および回動アーム６５によりステップ６８の前後が支持されている。このステップ６８には、図６に示すように、ユーザの足裏を載置するフットパッド７２を取り付けることができる。
【００２９】
このようなリンク機構２１の伸縮を説明する。まず、片側のステップ６８を踏み込むと、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、各リンク６３．６４および回動アーム６５が折り畳まれる。すなわち、図５（ａ）の状態でステップ６８を踏み込むと、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、回動アーム６５および両リンク６３．６４が下方向に回動し、前後のスライド部材３６は、図５（ａ）中の矢印Ｐ．Ｑ方向にスライド移動し、図５（ｄ）の折り畳み状態に移行する。このとき回動アーム６５が下方向に回動するため、チェーン６１が拘引され、一方の駆動ギア６０が図１中のＣ方向に回転する。
【００３０】
つぎに、図５（ｄ）の状態で反対側のステップ６８を踏み込めば、その側（他方）の駆動ギア６０がＣ方向に回転するため、一方の駆動ギア６０は図１中のＤ方向に回転し、片側の回動アーム６５がチェーン６１を通じて上方向に持ち上げられる。このとき、短リンク６３の先端部が回動アーム６５の上外周に固着されたシャフト６７をもって回転自在に軸支されているため、前後のスライド部材３６が矢印Ｒ．Ｓ方向にスライド移動し、両リンク６３．６４が立ち上がって図５（ａ）の状態に復元する。
【００３１】
なお、回動アーム６５の先端部には弾性部材（ばね部材）７３の一端部も連結され、該弾性部材７３の他端部は補助フレーム２６の前端部に配設されたバー７４の両端部に連結されている。これにより回動アーム６５は、図１中の矢印Ｇ方向への移動に対して弾性部材７３の弾性変形による拘引力が働き、過度の移動が規制されている。なお、弾性部材７３はチェーン６１のテンショナーの役割も果している。
【００３２】
＜荷重負荷装置２２＞
荷重負荷装置２２は、渦電流ブレーキとして構成され、図１および図２に示すように、連結プレート４９にねじ止めされた左右一対の支持板７５と、該両支持板７５間に回転自在に軸支された銅板製のブレーキディスク７６と、図示省略の電磁石を励磁してブレーキディスク７６の回転に抵抗を与えるブレーキドライバー７７とを備え、ブレーキドライバー７７に電圧信号を送信する図示省略のコントロール手段を内蔵している。
【００３３】
すなわち、ブレーキドライバー７７は、コントロール手段から送信された電圧信号に応じた電流量をもって電磁石を通電して励磁させ、ブレーキディスク７６の回転に抵抗を与えている。このときブレーキディスク７６と同期回転する図示省略のプーリと、門型フレーム上枠４６のプーリ５９とは、図１に示すように、ベルト７８が巻回されていることから、これらを通じて駆動ギア６０の矢印Ｃ方向の回転に抵抗が与えられる。したがって、回動アーム６５の上下方向の回動および矢印Ｇ．Ｈ方向の移動にブレーキディスク７６の回転抵抗が加わり、これにより両ステップ６８の同方向の動作に負荷が発生する。この負荷量は、図６のパネル７９の操作によって、コントロール手段が送信する電圧値を変更することで調整される。
【００３４】
なお、荷重負荷装置２２は、渦電流ブレーキに限定されるものではなく、例えば発電ブレーキでも同様の負荷を得られ、かつ外部からの電源供給も不要とすることもできる。また、これらの複合的負荷装置でもよい。
【００３５】
＜トレーニング動作例＞
以下、前記マシン２０を用いたトレーニング動作例を説明する。ここでは図６に示すように、前記マシン２０の支持フレーム２７にカバーが装着され、ステップ６８にはフットパッド７２が取り付けられ、カバー内に電圧信号を送信するコントロール手段が内蔵されているものとする。なお、図６は、トレーニング動作例のうちランニング運動（ジョギング運動）の動作例を示している。
【００３６】
トレーニングに際して、ユーザは左右のフットパッド７２に足裏を載置した後にパネル７９の操作によって所望の負荷量を設定する。まず、ステップ運動を説明すれば、手摺りパッド５３を握って足踏み動作により左右のフットパッド７２を交互に踏み込む。この動作によれば、左右のリンク機構２１は、互い違いに図５（ａ）〜（ｄ）の伸縮動作、即ち回動アーム６５および両リンク６３．６４が交互に上下方向に回動し、図７（ａ）の垂直軌道を左右のステップ６８が相反に往復する。このときブレーキディスク７６の回転抵抗の負荷が加わるため、前記足踏み運動を繰り返せば、踏み台昇降と同様なトレーニングが可能となる。したがって、踏み台を用意することなく、ステップ運動を行うことができ、有酸素運動による体脂肪の燃焼や足腰の筋肉を鍛えることができる。
【００３７】
つぎにクロスカントリー運動のすり足歩行を説明すれば、ハンドル５６を握って手前に引きながら脚を前方に押し出す（水平スライド）動作を左右交互に繰り返す。このとき左右の回動アーム６５が矢印Ｇ．Ｈ方向にスライド移動するため、図７（ｂ）の水平軌道を左右のステップ６８が相反に往復運動する。このスライド移動にも、ブレーキディスク７６の回転抵抗の負荷が加わるため、前記ハンドル操作および前記脚動作を繰り返すことによって、スキー板を履いた雪原走行に類似したすり足歩行の運動動作ができ、有酸素運動による体脂肪の燃焼のほか、深層筋や大臀筋、股関節可動域を鍛えることもできる。また、ハンドルを引くことで腕や背中の筋肉も鍛えられる。
【００３８】
最後にランニング運動（ジョギング運動）を説明すれば、図６に示すように、ユーザは、ハンドル５６を握って両脚をフットパッド７２に載せたまま走行の脚動作を行う。ここでは片側のフットパッド７２を脚で前方に踏み込んでリンク機構２１が折り畳まるようにすると、該リンク機構２１はそのまま自然と矢印Ｇ方向にスライド移動し、反対側のフットパッド７２のリンク機構２１が立ち上がりながら矢印Ｈ方向にスライド移動する。次に、その反対側のフットパッド７２を同様に踏み込めば、該リンク機構２１は矢印Ｇ方向にスライド移動し、反対側のフットパッド７２のリンク機構２１は立ち上がりながら矢印Ｈ方向にスライド移動する。
【００３９】
このとき左右のステップ６８は、図７（ｃ）に示すように、実際のランニング軌道と同様な楕円軌道上を相反に周回するため、前記動作を足踏み運動などと同様に、ブレーキディスク７６の回転抵抗の負荷に抗しながら繰り返せば、理想的なランニング運動動作が可能となり、有酸素運動などの効率を向上させることができる。このようなランニング運動動作は、特許文献１のような振り子運動ではなく、リンク機構２１の伸縮動作とスライド移動とでランニング動作を再現しているため、ハンドル５６を押して勢いを付けなくとも、ステップは楕円軌道を周回する。したがって、ユーザはハンドル５６の動きに合わせて両腕を振ればよく、初心者などでも無理なくトレーニングでき、介護予防目的にも適している。
【００４０】
この結果、前記マシン２０によれば、ステップ運動、クロスカントリー運動のすり足歩行、ランニング運動を自在に行うことでき、該複合運動により有酸素運動と同時に腕・背中・脚・腰などの様々な筋肉を鍛えることができる。また、運動動作を、運動を中断せずに連続的に切り替えることで、単調な運動動作の繰り返しを解消でき、ユーザはトレーニングに飽きることなく継続でき、この点でトレーニング効率の向上にも貢献できる。
【００４１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えばブレーキディスク７６の回転速度や、スライド部材３６のスライド範囲などを検出手段によって検出し、該検出値を基に負荷抵抗を調整することもできる。その用途の一例として、速度や可動範囲を制限すれば、身体に過大な負荷がかからないような安全性を高めたトレーニングを行える。また、前記各運動動作では、ハンドルを握った動作例を説明したが、ハンドルを握らずに運動動作を行うことも可能である。
【符号の説明】
【００４２】
２０…トレーニングマシン
２１…リンク機構
２２…荷重負荷装置
３４…スライドレール
３６…スライド部材
５６…ハンドル
６３…短リンク（リンク）
６４…長リンク（リンク）
６５…回動アーム（アーム）
６８…ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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