(57)【要約】【課題】発電機能を有しながら、省スペース化を図ることができる運動器具を提供する。【解決手段】運動器具１は、抵抗付与部２０及び操作部３０を備えている。抵抗付与部２０は、ケース（シリンダ２１）、ロッド２３、複数の磁石粒子９０、及びコイル２５を有している。ロッド２３は、ケースから外部に突出して軸方向に往復移動自在である。複数の磁石粒子９０は、永久磁石の特性を有してケース内に充填されている。コイル２５は、ロッド２３の往復移動に伴って複数の磁石粒子９０が形成する磁力線の向きが変化することによって、内部を貫通する磁力線の数が変化して誘導起電力が発生する。操作部３０はロッド２３に連結されている。操作部３０は、動力を入力する操作が行われることによってロッド２３を往復移動させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース、前記ケースから外部に突出して軸方向に往復移動自在又は軸周りに回転自在なロッド、永久磁石の特性を有して前記ケース内に充填された複数の磁石粒子、前記ロッドの往復移動又は軸周りの回転に伴って複数の前記磁石粒子が形成する磁力線の向きが変化することによって内部を貫通する前記磁力線の数が変化して誘導起電力が発生するコイル、を有する抵抗付与部と、
前記ロッドに連結され、動力を入力する操作が行われることによって前記ロッドを往復移動又は軸周りに回転させる操作部と、
を備えていることを特徴とする運動器具。
【請求項２】
前記コイルに電力を供給する電力供給部を備えていることを特徴とする請求項１記載の運動器具。
【請求項３】
前記操作部は、
前記ロッドを往復移動又は軸周りに回転させるための動力が入力される入力部と、
前記入力部を所定の第１軸周りに回転自在に支持する支持部と、
所定の第２軸周りに回転自在に設けられるとともに、前記第１軸が前記第２軸に平行且つ偏心した形態で前記支持部を固定しており、前記ロッドを往復移動又は軸周りに回転させる動力を出力する出力部と、を有しており、
前記入力部は、
前記支持部が挿入された第２ケースと、
前記第２ケース内に充填され、永久磁石の特性を有した複数の磁石粒子と、
前記第２ケースの前記第１軸周りの回転に伴って複数の前記磁石粒子が形成する磁力線の向きが変化することによって内部を貫通する前記磁力線の数が変化して誘導起電力が発生する第２コイルと、を具備することを特徴とする請求項１又は２記載の運動器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は運動器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は従来の運動器具を開示している。この運動器具は、主動スプロケットを回転させる動力がペダルから入力されると、この主動スプロケットにチェーンを介して連結された従動スプロケットが回転する。また、従動スプロケットには発電機が連結されている。すなわち、運動器具は、ペダルを踏みこむという動力を入力する操作によって発電機を回転させ、発電することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１３−５４１３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の場合、主動スプロケットと従動スプロケットとを連結するチェーンの緩みを調節することにより運動負荷の強度を調節することができる。すなわち、特許文献１の運動器具は、発電による運動負荷の付与に加えて、発電機を回転させるための動力伝達系統で発生する抵抗を運動負荷として付与している。これら動力伝達系統と発電機とは別々に設けられているため、より多く部品を必要とし、運動器具の大型化に繋がってしまう。
【０００５】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、発電機能を有しながら、省スペース化を図ることができる運動器具を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の運動器具は、抵抗付与部及び操作部を備えている。抵抗付与部は、ケース、ロッド、複数の磁石粒子、及びコイルを有している。ロッドは、ケースから外部に突出して軸方向に往復移動自在又は軸周りに回転自在である。複数の磁石粒子は、永久磁石の特性を有してケース内に充填されている。コイルは、ロッドの往復移動又は軸周りの回転に伴って複数の磁石粒子が形成する磁力線の向きが変化することによって、内部を貫通する磁力線の数が変化する電磁誘導により誘導起電力が発生する。操作部はロッドに連結されている。操作部は、動力を入力する操作が行われることによってロッドを往復移動又は軸周りに回転させる。
【０００７】
この運動器具は、ロッドが軸方向に往復移動又は軸周りに回転する際、ケース内を移動する複数の磁石粒子が形成する磁力線の向きが変化すると、コイル内を貫通する磁力線の数が変化する。これにより、コイルに誘導起電力が発生して発電することができる。また、この運動器具は、操作部の操作によってロッドが軸方向に往復移動又は軸周りに回転する際、ケース内に充填された磁石粒子がケース内を移動する。これにより、磁石粒子同士の摺動や転動による摩擦、磁石粒子とロッドとの摺動や転動による摩擦、磁石粒子とケースとの摺動や転動による摩擦等が生じ、減衰力を発生することができる。すなわち、この運動器具は、発電による運動負荷の発生に加えて、発電させるために生じた磁石粒子の流動による運動負荷も発生する。このように、本発明の運動器具は、発電機と運動負荷の発生部位とを別々に設けることなく、抵抗付与部において発電と運動負荷の生成とを行うことができる。
【０００８】
したがって、本発明の運動器具は、発電機能を有しながら、省スペース化を図ることができる。
【０００９】
本発明の運動器具は電力供給部を備え得る。この電力供給部は、コイルに電力を供給する。この場合、運動負荷の調整を容易に行うことができる。具体的には、電力供給部からコイルに電力が供給されることによってコイルに磁力が発生する。ケース内の磁石粒子はこの磁力の影響を受けるので、操作部を操作してロッドを往復移動又は回転させるためには、この磁力に抗して磁石粒子を流動させなければならない。そして、この磁力の大きさは電力供給部からの供給される電力の大きさによって変更することができる。これにより、本発明の運動器具は、運動負荷の強度の大きさを自在に変更することができる。
【００１０】
本発明の運動器具において、操作部は、入力部、支持部、及び出力部を有し得る。入力部は、ロッドを往復移動又は軸周りに回転させるための動力が入力される。支持部は、入力部を所定の第１軸周りに回転自在に支持する。出力部は、所定の第２軸周りに回転自在に設けられる。また、出力部は、第１軸が第２軸に平行且つ偏心した形態で支持部を固定しており、ロッドを往復移動又は軸周りに回転させる動力を出力する。そして、入力部は、第２ケース、複数の磁石粒子、及び第２コイルを具備し得る。第２ケースは支持部が挿入されている。複数の磁石粒子は、第２ケース内に充填されており、永久磁石の特性を有している。第２コイルは、第２ケースの第１軸周りの回転に伴って複数の磁石粒子が形成する磁力線の向きが変化することによって内部を貫通する磁力線の数が変化して誘導起電力が発生する。この場合、抵抗付与部における発電に加えて、操作部においても発電することができるので、より多くの電力を発電することができる。また、抵抗付与部における運動負荷に加えて、操作部における発電による運動負荷も発生するので、より大きな運動負荷を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係る運動器具を模式的に示す側面図である。
【図２】実施形態１に係る運動器具の要部を模式的に示す図である。
【図３】実施形態１及び３に係る抵抗付与部を模式的に示す側面断面図である。
【図４】実施形態１〜５に係る磁石粒子を説明するための模式図である。
【図５】実施形態２に係る運動器具を模式的に示す側面図である。
【図６】実施形態２，４，５に係る抵抗付与部を模式的に示す図であり、（Ａ）側面断面図、（Ｂ）平面断面図をそれぞれ示す。
【図７】実施形態２に係る入力部を模式的に示す側面断面図である。
【図８】実施形態３に係る運動器具を模式的に示す側面図である。
【図９】実施形態４に係る運動器具を模式的に示す側面図である。
【図１０】実施形態５に係る運動器具を模式的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の運動器具を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、前後方向、左右方向、上下方向とは、運動器具を使用している状態の使用者から見た前後方向、左右方向、上下方向をそれぞれ示すものとする。
【００１３】
＜実施形態１＞
実施形態１の運動器具１は、図１及び図２に示すように、自転車型の運動器具である。運動器具１は、本体部１０、抵抗付与部２０、及び操作部３０を備えている。また、運動器具１は、電力供給部（図示せず）を備えている。本体部１０は、ベースフレーム１１、ハウジング１２、前ポスト１３、後ポスト１４、ハンドル１５、サドル１６、及び表示パネル１７を有している。ベースフレーム１１は、床面等の設置面に載置される部位である。ハウジング１２は、ベースフレーム１１の中央部上方に配されている。ハウジング１２は後述する抵抗付与部２０を収納する。前ポスト１３及び後ポスト１４は、ハウジング１２から前後方向の斜め上方に延びる形態でそれぞれ設けられている。前ポスト１３及び後ポスト１４の上端部にはハンドル１５及びサドル１６が配されている。表示パネル１７は、前ポスト１３の上端に配されており、運動負荷レベルや発電量等の表示がなされる。また、表示パネル１７には図示しない操作ボタンが設けられており、後述する電力調整部による電力の供給の有無や供給する電力の大きさを変更し、抵抗付与部２０による運動負荷の大きさの調整等を行うことができる。
【００１４】
図１及び図２に示すように、抵抗付与部２０は本体部１０のハウジング１２内に収納されている。抵抗付与部２０は、図３に示すように、ケースであるシリンダ２１、ピストン２２、ロッド２３、一対のロッドガイド２４、複数の磁石粒子９０、及びコイル２５を備えている。抵抗付与部２０は直動型の発電機能付きダンパである。
【００１５】
シリンダ２１は両端が開口した筒状である。ピストン２２は中央部２２Ａ及び両端部２２Ｂを有している。中央部２２Ａは円柱形状である。両端部２２Ｂは中央部２２Ａの両端面から離れる方向に外径が徐々に小さくなる円錐台形状である。ピストン２２の外周面とシリンダ２１の内周面との間には所定の隙間が形成されている。ピストン２２はシリンダ２１内に配置されている。
【００１６】
ロッド２３は円柱状をなしている。ロッド２３は、ピストン２２の両端部２２Ｂの先端に連続し、ピストン２２の両方向に伸びている。ロッド２３はシリンダ２１の中心軸方向に伸びてシリンダ２１の両端のそれぞれの開口端部２１Ａからシリンダ２１の外部に突出している。すなわち、ピストン２２はロッド２３に連結されている。ロッドガイド２４は円板状をなしており、シリンダ２１の両端部のそれぞれの開口端部２１Ａを閉鎖するようにそれぞれの開口端部２１Ａに連結されている。これらロッドガイド２４は、中心に板厚方向に貫通する貫通孔２４Ａが形成されている。貫通孔２４Ａの内径はロッド２３の外径より僅かに大きい。貫通孔２４Ａは、ロッドガイド２４がシリンダ２１の両端のそれぞれの開口端部２１Ａに固定された状態で、シリンダ２１の中心軸方向に貫通している。これらロッドガイド２４の貫通孔２４Ａにはロッド２３が往復移動自在に挿通している。ロッド２３及びピストン２２は共にシリンダ２１内をシリンダ２１の中心軸方向に往復移動自在である。また、シリンダ２１、ピストン２２、ロッド２３、及び一対のロッドガイド２４は非磁性体である。
【００１７】
複数の磁石粒子９０はそれぞれ球形状をなしている。これら複数の磁石粒子９０はエラストマであるシリコーンゴム製の弾性体である。各磁石粒子９０には磁力を有するネオジム粒子が含有されている。
複数の磁石粒子９０は、図４に示すように、球形状をなしている。これら磁石粒子９０はデュロメータタイプＡ硬度（以下、硬度という）が６０のエラストマであるシリコーンゴム製の弾性体である。また、これら磁石粒子９０にはネオジム（Ｎｄ）粒子９０Ａが含有されている。これら磁石粒子９０に含有されているネオジム（Ｎｄ）粒子９０Ａの量はおよそ６０ｗｔ．％（１７．７８ｖｏｌ．％）である。ネオジム（Ｎｄ）粒子９０Ａは磁性を有している。すなわち、磁石粒子９０は磁性及び弾性を有している。こうして形成されたこれら磁石粒子９０は着磁されて磁力を有している。すなわち、これら磁石粒子９０は永久磁石の特性を有している。これら磁石粒子９０は所定の充填率でシリンダ２１内に充填されている。
【００１８】
なお、充填率とは、複数の磁石粒子９０の体積の和とシリンダ２１の内容積との比率である。充填率をより大きくすると、シリンダ２１内の空間に占める磁石粒子９０の体積の割合がより大きくなるため、ピストン２２が移動し難くなってより大きな減衰力が発生する。このため、運動負荷がより大きくなる。
【００１９】
図３に示すように、コイル２５はシリンダ２１の外周に配置されている。コイル２５は、表面を絶縁膜で被覆した金属線を同軸に複数回巻いて形成されている。コイル２５は、径方向に所定の幅を有し、シリンダ２１の外径よりも僅かに大きい内径である円筒状に束ねたものである。また、コイル２５の金属線は両端のそれぞれが引き出されており、コイル２５で発生した誘導起電力に基づいて発生した電流を抵抗付与部２０の外部に設けられた電気機器等に供給する構成となっている。コイル２５は、コイル２５の円筒状の内側がシリンダ２１を挿入し、シリンダ２１の外周面に沿うようにシリンダ２１の外周面に配置されている。また、コイル２５には図示しない電力供給部が接続されている。コイル２５は電力供給部から電力を供給されると磁力を生じ、この磁力をシリンダ２１内の複数の磁石粒子９０に作用させる。また、電力供給部から供給される電力の大きさや供給の有無の操作は、表示パネル１７に設けられた図示しない操作ボタンの操作によって行うことができる。
【００２０】
図１及び図２に示すように、操作部３０はロッド２３に連結されている。操作部３０は、動力を入力する操作が行われることによってロッド２３を往復移動させる。操作部３０は、一対のペダル３１（本発明に係る入力部として例示する）、一対のペダルシャフト３２（本発明に係る支持部として例示する）、及び出力部３３を有している。一対のペダル３１は、自転車漕ぎ運動において使用者の踏み込みにより動力が入力される部位である。ペダル３１はペダルシャフト３２により回転自在に支持されている。ペダルシャフト３２は、所定の第２軸としての回転軸Ｃ２周りに回転自在に設けられている。また、ペダルシャフト３２は、自身の中心軸周りにペダル３１を回転自在に支持している。本実施形態において、このペダルシャフト３２の中心軸Ｃ１は、本発明に係る所定の第１軸に相当する。ペダル３１及びペダルシャフト３２は、それぞれ一対が設けられており、ハウジング１２の左右にそれぞれ配置されている。
【００２１】
出力部３３は、抵抗付与部２０のロッド２３を往復移動させる動力を出力する。図２に示すように、出力部３３は、所定の第２軸としての回転軸Ｃ２周りに回転自在に設けられている。出力部３３は、中心軸Ｃ１が回転軸Ｃ２に平行且つ偏心した形態でペダルシャフト３２を固定している。本実施形態において、出力部３３は、クランクシャフト３４、及びクランクアーム３５を具備している。
【００２２】
クランクシャフト３４は、所定の第２軸としての回転軸Ｃ２に沿って延びる一対の回転軸部３４Ａと、これら一対の回転軸部３４Ａの間に設けられているとともに、回転軸Ｃ２から偏心した位置に配された偏心軸部３４Ｂとを有して構成されている。クランクシャフト３４は、両端の回転軸部３４Ａの各端部がハウジング１２から左右に突出した形態で、ハウジング１２内に収納されている。クランクアーム３５は一対設けられている。一対のクランクアーム３５は、一端がクランクシャフト３４の一対の回転軸部３４Ａの端部にそれぞれ固定されている。各クランクアーム３５の他端には一対のペダルシャフト３２がそれぞれ固定されている。
【００２３】
また、実施形態１の操作部３０はコネクティングロッド３６を有している。コネクティングロッド３６は棒状に形成されており、一端が抵抗付与部２０のロッド２３に回動自在に連結されている。コネクティングロッド３６の他端は出力部３３のクランクシャフト３４の偏心軸部３４Ｂに回転自在に連結されている。すなわち、本実施形態において、出力部３３のロッド２３を往復移動させる動力は、コネクティングロッド３６を介してロッド２３に伝達される。
【００２４】
次に、実施形態１の運動器具１の作用について説明する。
運動器具１の使用者は、運動器具１を使用する際には、サドル１６に着座してハンドル１５を把持し、一対のペダル３１を両足で交互に踏み込む自転車漕ぎ運動を行って使用する。このように、ペダル３１を踏み込むという動力を入力する操作を行うことにより、操作部３０では、出力部３３のクランクシャフト３４が所定の第２軸としての回転軸Ｃ２周りに回転する。このクランクシャフト３４の回転軸Ｃ２周りの回転は、コネクティングロッド３６を介して抵抗付与部２０のロッド２３の往復直線運動に変換される。
【００２５】
抵抗付与部２０では、ロッド２３がシリンダ２１の中心軸方向に往復移動すると、ロッド２３の移動に伴ってピストン２２も移動する。シリンダ２１の中心軸方向にピストン２２が往復移動する際、磁石粒子９０がピストン２２の外周面とシリンダ２１の内周面との間の所定の隙間を通過して移動する。このとき、シリンダ２１の内周面とシリンダ２１の内周面に当接する磁石粒子９０との間、隣接する磁石粒子９０同士の間、及びロッド２３及びピストン２２の外周面とロッド２３及びピストン２２の外周面に当接する磁石粒子９０との間に摩擦力が発生する。抵抗付与部２０は、このようにしてロッド２３の移動によって磁石粒子９０の流動が生じ、これに伴って生じる摩擦力等に基づいて減衰力が発生して運動負荷となる。
【００２６】
また、このとき、ロッド２３及びピストン２２の往復移動に伴って複数の磁石粒子９０が形成する磁力線の向きが変化することによって複数の磁石粒子９０が形成する磁力線がコイル２５内を貫通する数が変化するため、コイル２５に誘導起電力が発生する。すなわち、抵抗付与部２０はコイル２５で発電する。
【００２７】
また、運動負荷の強度を調整する際には、電力供給部からコイル２５に電力を供給することによって行うことができる。電力供給の有無や供給する電力の大きさは、表示パネル１７を介して行う。このため、運動器具１の使用者は、器具の使用を中断することなく運動負荷の強度の調整を行うことができる。
なお、運動負荷の強度の調整は、ケースとしてのシリンダ２１内の磁石粒子９０の数やシリンダ２１内の空間の容積を変更して、磁石粒子９０の充填率を変更することによっても行うことができる。
【００２８】
以上のように、実施形態１の運動器具１は、ロッド２３が軸方向に往復移動する際、ケースとしてのシリンダ２１内を移動する複数の磁石粒子９０が形成する磁力線の向きが変化すると、コイル２５内を貫通する磁力線の数が変化する。これにより、コイル２５に誘導起電力が発生して発電することができる。また、この運動器具１は、操作部３０の操作によってロッド２３が軸方向に往復移動する際、シリンダ２１内に充填された磁石粒子９０がシリンダ２１内を移動する。これにより、磁石粒子９０同士の摺動や転動による摩擦、磁石粒子９０とロッド２３やシリンダ２１との摺動や転動による摩擦等が生じ、減衰力を発生することができる。すなわち、この運動器具１は、発電による運動負荷の発生に加えて、発電させるために生じた磁石粒子９０の流動による運動負荷も発生する。このように、実施形態１の運動器具１は、発電機と運動負荷の発生部位とを別々に設けることなく、抵抗付与部２０において発電と運動負荷の生成とを行うことができる。
【００２９】
したがって、運動器具１は、発電機能を有しながら、省スペース化を図ることができる。
【００３０】
また、運動器具１は図示しない電力供給部を備えている。電力供給部は、コイル２５に電力を供給する。これにより、運動器具１は、運動負荷の調整を容易に行うことができる。具体的には、電力供給部からコイル２５に電力が供給されることによってコイル２５に磁力が発生する。シリンダ２１内の磁石粒子９０はこの磁力が作用して流動が制限される。このため、操作部３０を操作してロッド２３を往復移動させるためには、この磁力に抗して磁石粒子９０を流動させなければならない。そして、この磁力の大きさは電力供給部からの供給される電力の大きさによって変更することができる。これにより、運動器具１は、運動負荷の強度の大きさを自在に変更することができる。
【００３１】
また、磁石粒子９０は弾性を有している。このため、ロッド２３が軸方向に往復移動する際、シリンダ２１内に充填された複数の磁石粒子９０が弾性変形する。このように隣り合う磁石粒子９０同士が互いに弾性変形することによって、粒子同士の引っかかりを軽減することができる。このため、運動器具１は、抵抗付与部２０におけるロッド２３の軸方向の往復移動を妨げ難く、ロッド２３の円滑な移動を実現することができる。
【００３２】
また、運動器具１は、抵抗付与部２０が、シリンダ２１内に配置され、ロッド２３に連結されてロッド２３と共に往復移動するピストン２２を備えている。このため、運動器具１は、抵抗付与部２０において、ピストン２２によってシリンダ２１内に充填された磁石粒子９０をより活発に流動させることができる。このため、磁石粒子９０が有する磁力線がコイル２５内をより活発に通過する。これにより、コイル２５内を貫通する磁力線の数がより活発に変化し易くなり、コイル２５により大きな誘導起電力が発生し易くなる。
【００３３】
＜実施形態２＞
次に、図５〜図７を参照し、実施形態２について説明する。
図５〜図７に示す実施形態２の運動器具２０１は、抵抗付与部２２０及び操作部２３０の形態の点において、実施形態１の運動器具１と相違する。その他の部分において、実施形態１と略同一の構成、機能を有する部分については実施形態１と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３４】
実施形態２の運動器具２０１は、図５に示すように、実施形態１と同様の自転車型の運動器具である。しかし、運動器具２０１では、抵抗付与部２２０は発電機能付きのロータリーダンパである。抵抗付与部２２０は、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ケース２２１及びシャフト２２３（本発明に係るロッドとして例示する）を有している。また、抵抗付与部２２０は、ロータ２２２を有している。ケース２２１は筒状に形成されており、両端の開口が軸受部材２２４により封止されている。シャフト２２３は、両端が軸受部材２２４をそれぞれ貫通する形態でケース２２１の開口から突出している。シャフト２２３は両端を軸受部材２２４に回転自在に支持されており、自身の中心軸周りに、ケース２２１と相対回転可能である。ロータ２２２はシャフト２２３に固定されており、シャフト２２３の回転に伴って回転する。図６（Ａ）に示すように、ロータ２２２は、長手方向の長さがシャフト２２３の外径よりも十分に長い断面形状を有する偏平な矩形柱形状をなしている。抵抗付与部２２０は、シャフト２２３の両端がハウジング１２から左右に突出した形態で、ハウジング１２内に収納されている。
【００３５】
また、実施形態２の抵抗付与部２２０は調整板２２６を有している。調整板２２６は、一方の軸受部材２２４の内側に配されている。調整板２２６は、ケース２２１の内径と略同等の外径を有する円板状に形成されているとともに、中心部に貫通孔が形成されてシャフト２２３に挿通されている。調整板２２６は、軸受部材２２４に螺合されたホーローセット２２７により、ケース２２１内をシャフト２２３の軸方向に移動自在に設けられており、ケース２２１内の複数の磁石粒子９０の充填率を調整することができる。
【００３６】
コイル２２５は表面を絶縁膜で被覆した金属線を同軸に複数回巻いて、径方向に所定の幅を有し、円環状に束ねたものである。抵抗付与部２２０は、ケース２２１の外周面に、円環状をなす４つのコイル２２５がケース２２１の外周面に沿うように配置されている。
【００３７】
操作部２３０は、入力部としてのペダル２３１、支持部としてのペダルシャフト３２、及び出力部２３３を有している。ペダル２３１は、抵抗付与部２２０のシャフト２２３を軸周りに回転させるための動力が入力される。本実施形態において、所定の第２軸とはシャフト２２３の中心軸である。すなわち、シャフト２２３は、所定の第２軸としての回転軸Ｃ２周りに回転する。ペダルシャフト３２は、所定の第１軸としてのペダルシャフト３２の中心軸Ｃ１周りにペダル２３１を回転自在に支持する。出力部２３３は、ペダルシャフト３２の中心軸Ｃ１がシャフト２２３の中心軸と同軸の回転軸Ｃ２に平行且つ偏心した形態でペダルシャフト３２を固定しており、シャフト２２３を回転軸Ｃ２周りに回転させる動力を出力する。本実施形態の場合、出力部２３３は、一端において支持部としてのペダルシャフト３２を固定し、他端において抵抗付与部２２０のシャフト２２３に直結された形態のクランクアーム３５によって構成されている。クランクアーム３５は、シャフト２２３の中心軸周りに回転自在に設けられている。すなわち、実施形態２において、出力部２３３は、シャフト２２３の中心軸と同軸の所定の第２軸としての回転軸Ｃ２周りに回転自在に設けられている。
【００３８】
また、本実施形態において、入力部としてのペダル２３１は、図７に示すように、ペダル本体２３１Ａ、複数の磁石粒子９０、及び第２コイル２３１Ｂを具備している。ペダル本体２３１Ａは、ペダルシャフト３２が挿入されている。ペダル本体２３１Ａは円筒状の空間を形成しており、この空間にペダルシャフト３２が挿入されている。また、この空間は、ペダルシャフト３２の外径よりも大きな内径で形成されており、その内周面とペダルシャフト３２の外周面との間には隙間が形成されている。この隙間には永久磁石の特性を有した複数の磁石粒子９０が充填されている。第２コイル２３１Ｂは、ペダル本体２３１Ａ内の空間の内周壁内に埋め込まれた形態で周方向に配置されている。第２コイル２３１Ｂは、所定の第１軸としてのペダルシャフト３２の中心軸Ｃ１周りのペダル本体２３１Ａの回転に伴って複数の磁石粒子９０が形成する磁力線の向きが変化することによって内部を貫通する磁力線の数が変化して誘導起電力が発生する。すなわち、本実施形態では、ペダル２３１のペダルシャフト３２周りの回転によっても発電する。
【００３９】
更に、ペダルシャフト３２はペダルロータ２３２を有している。ペダルロータ２３２はペダルシャフト３２に固定されている。ペダルロータ２３２は、ペダルシャフト３２とペダル本体２３１Ａとのペダルシャフト３２の中心軸Ｃ１周りの相対回転に伴って、ペダル本体２３１Ａに対して相対回転する。図７に示すように、ペダルロータ２３２は、長手方向の長さがペダルシャフト３２の外径よりも大きく、短手方向の長さがペダルシャフト３２の外径と略同等の断面形状を有する偏平な矩形柱形状をなしている。
【００４０】
次に、実施形態２の運動器具２０１の作用について説明する。
運動器具２０１の使用者は、運動器具２０１を使用する際には、サドル１６に着座してハンドル１５を把持し、一対のペダル２３１を両足で交互に踏み込む自転車漕ぎ運動を行って使用する点は実施形態１と同様である。そして、このように、操作部２３０のペダル２３１を踏み込む、という動力を入力する操作を行うことにより、操作部２３０では、出力部２３３であるクランクアーム３５が、シャフト２２３の中心軸と同軸であり、所定の第２軸としての回転軸Ｃ２周りに回転する。このクランクアーム３５の回転によって、シャフト２２３が直接的に回転する。すなわち、出力部２３３としてのクランクアーム３５を回転させることによって、抵抗付与部２２０のシャフト２２３が回転軸Ｃ２周りに回転する。
【００４１】
抵抗付与部２２０では、シャフト２２３がケース２２１内を回転すると、このシャフト２２３の回転に伴ってロータ２２２も回転する。ロータ２２２が回転する際、ケース２２１内に充填された磁石粒子９０が流動する。このとき、ケース２２１の内周面とケース２２１の内周面に当接する磁石粒子９０との間や、隣接する磁石粒子９０同士の間で摩擦力が発生する。また、シャフト２２３に固定されたロータ２２２の表面とロータ２２２の表面に当接する磁石粒子９０との間にも摩擦力が発生する。抵抗付与部２２０では、このようにしてシャフト２２３の回転によって磁石粒子９０の流動が生じ、これに伴って生じる摩擦力等に基づいて減衰力が発生して運動負荷となる。
【００４２】
また、このとき、シャフト２２３及びロータ２２２の回転に伴って複数の磁石粒子９０が形成する磁力線の向きが変化することによって複数の磁石粒子９０が形成する磁力線が４つのコイル２２５内を貫通する数が変化するため、これらコイル２２５に誘導起電力が発生する。すなわち、運動器具２０１は、抵抗付与部２２０において４つのコイル２２５で発電する。
【００４３】
また、ペダル２３１を踏み込む、という動力を入力する操作を行うことにより、操作部２３０では、ペダル２３１がペダルシャフト３２の中心軸Ｃ１周りに回転する。また、ペダル２３１は、ペダルシャフト３２に固定されたペダルロータ２３２に対しても、中心軸Ｃ１周りに回転する。ペダル２３１が軸Ｃ１周りに回転する際、ペダル本体２３１Ａ内に充填された磁石粒子９０が流動する。このとき、ペダル本体２３１Ａの内周面とペダル本体２３１Ａの内周面に当接する磁石粒子９０との間や、隣接する磁石粒子９０同士の間で摩擦力が発生する。また、ペダルシャフト３２に固定されたペダルロータ２３２の表面とペダルロータ２３２の表面に当接する磁石粒子９０との間にも摩擦力が発生する。実施形態２の操作部２３０では、これらのようにして生じる摩擦力に基づいて減衰力が発生して運動負荷となる。
【００４４】
また、この時、ペダル２３１の回転に伴って複数の磁石粒子９０が形成する磁力線の向きが変化することによって複数の磁石粒子９０が形成する磁力線が第２コイル２３１Ｂ内を貫通する数が変化するため、これら第２コイル２３１Ｂに誘導起電力が発生する。すなわち、運動器具２０１は、入力部としてのペダル２３１においても第２コイル２３１Ｂで発電する。
【００４５】
以上のように、実施形態２の運動器具２０１は、ロッドとしてのシャフト２２３が回転する際、ケース２２１内を移動する複数の磁石粒子９０が形成する磁力線の向きが変化すると、コイル２２５内を貫通する磁力線の数が変化する。これにより、コイル２２５に誘導起電力が発生して発電することができる。また、この運動器具２０１は、操作部２３０の操作によってシャフト２２３が回転する際、ケース２２１内に充填された磁石粒子９０がケース２２１内を移動する。これにより、磁石粒子９０同士の摺動や転動による摩擦、磁石粒子９０とシャフト２２３との摺動や転動による摩擦等が生じ、減衰力を発生することができる。すなわち、この運動器具２０１は、発電による運動負荷の発生に加えて、発電させるために生じた磁石粒子９０の流動による運動負荷も発生する。このように、実施形態２の運動器具２０１は、発電機と運動負荷の発生部位とを別々に設けることなく、抵抗付与部２２０において発電と運動負荷の生成とを行うことができる。
【００４６】
したがって、運動器具２０１もまた、発電機能を有しながら、省スペース化を図ることができる。
【００４７】
また、運動器具２０１において、操作部２３０は、入力部としてのペダル２３１、支持部としてのペダルシャフト３２、及び出力部２３３を有している。ペダル２３１は、抵抗付与部２２０のシャフト２２３を回転させるための動力が入力される。ペダルシャフト３２は、所定の第１軸としてのペダルシャフト３２の中心軸Ｃ１周りにペダル２３１を回転自在に支持する。出力部２３３は、ペダルシャフト３２の中心軸Ｃ１が、シャフト２２３の中心軸に同軸であり、所定の第２軸である回転軸Ｃ２に平行且つ偏心した形態でペダルシャフト３２を固定しており、シャフト２２３を回転軸Ｃ２周りに回転させる動力を出力する。そして、ペダル２３１は、第２ケースとしてのペダル本体２３１Ａ、複数の磁石粒子９０、及び第２コイル２３１Ｂを具備している。ペダル本体２３１Ａはペダルシャフト３２が挿入されている。複数の磁石粒子９０は、ペダル本体２３１Ａ内に充填されており、永久磁石の特性を有している。第２コイル２３１Ｂは、ペダルシャフト３２の中心軸Ｃ１周りのペダル本体２３１Ａの回転に伴って複数の磁石粒子９０が形成する磁力線の向きが変化することによって内部を貫通する磁力線の数が変化して誘導起電力が発生して発電する。このように、運動器具２０１は、抵抗付与部２２０における発電に加えて、操作部２３０においても発電することができるので、より多くの電力を発電することができる。また、抵抗付与部２２０における運動負荷に加えて、操作部２３０における発電による運動負荷も発生するので、より大きな運動負荷を発生させることができる。
【００４８】
＜実施形態３＞
次に、図８を参照し、実施形態３について説明する。
図８に示す実施形態３の運動器具３０１は、運動器具の形態において、実施形態１の運動器具１と相違する。その他の部分において、実施形態１と略同一の構成、機能を有する部分については実施形態１と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４９】
運動器具３０１は足踏み運動を行う所謂ステッパー型の運動器具である。運動器具３０１は、図８に示すように、本体部３１０及び操作部３３０を備えている。また、運動器具３０１の抵抗付与部は、実施形態１と同様の直動型の発電機能付きダンパである抵抗付与部２０である。運動器具３０１は抵抗付与部２０を２つ備えている。
【００５０】
図８に示すように、本体部３１０は、床面等の設置面に載置されるベースフレーム３１１と、ベースフレーム３１１の前端部から上方に立ち上がる形態の支持ポスト３１２を有して構成されている。操作部３３０は、ロッド２３に連結され、動力を入力する操作が行われることによってロッド２３を往復移動させる。操作部３３０は、一対のステップ板３３１と、支持ポスト３１２の上端部から左右方向に延びて設けられ、各ステップ板３３１の前端部を回動自在に軸支する一対の支持軸３３２と、を有している。一対のステップ板３３１は、足踏み運動における使用者の足踏みにより動力が入力される部位である。各ステップ板３３１の後部側底面のそれぞれには抵抗付与部２０のロッド２３が回動自在に連結されている。一対のステップ板３３１は、一方のステップ板３３１を下方に踏み込むと、他方のステップ板３３１が上方に押し上げられる連動機構によって連動する。また、抵抗付与部２０は、ステップ板３３１との連結部位の他端側が、ベースフレーム３１１に回動自在に支持されている。
【００５１】
次に、実施形態３の運動器具３０１の作用について説明する。
運動器具３０１の使用者は、運動器具３０１を使用する際には、一対のステップ板３３１を両足で交互に踏み込む足踏み運動を行って使用する。一対のステップ板３３１は、足踏み運動によって後端を上下に往復移動させつつ支持軸３３２周りに回動する。このように、操作部３３０のステップ板３３１を踏み込む、という動力を入力する操作を行うことにより、運動器具３０１は、各抵抗付与部２０のロッド２３が直接的に往復移動する。これにより、各抵抗付与部２０において交互に発電することができるとともに各抵抗付与部２０において運動負荷を発生させることができる。
以上より、実施形態３の運動器具３０１もまた、実施形態１と同様の効果を奏し、発電機能を有しながら、省スペース化を図ることができる。
【００５２】
また、運動器具３０１では、２つの抵抗付与部２０が備えられているので、抵抗付与部が１つの場合と比較して、より多く発電することができるとともに、より多くの運動負荷を発生させることができる。
【００５３】
＜実施形態４＞
次に、図９を参照し、実施形態４について説明する。
図９に示す実施形態４の運動器具４０１は、実施形態３と同様のステッパー型の運動器具であるが、抵抗付与部として、実施形態２と同様の発電機能付きのロータリーダンパを備えている点、ステップ板４３１の形態の点等において実施形態３との運動器具３０１と相違する。その他の部分において、上述の各実施形態と略同一の構成、機能を有する部分については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５４】
図９に示すように、運動器具４０１は本体部４１０を備えている。本体部４１０は、床面等の設置面に載置されるベースフレーム４１１、ベースフレーム４１１の前部上方に配されたハウジング４１２、及びハウジング４１２の後方に配された従動軸部４１８を有している。ハウジング４１２内には抵抗付与部２２０が収納されている。抵抗付与部２２０は、シャフト２２３の両端部がハウジング４１２から左右に突出した形態で収納されている。従動軸部４１８は、シャフト２２３と略平行に左右方向に突出する形態で回転自在に設けられた従動シャフト４１８Ａを具備している。
【００５５】
運動器具４０１は操作部４３０を備えている。操作部４３０は、抵抗付与部２２０のシャフト２２３に連結され、動力を入力する操作が行われることによって、シャフト２２３を回転軸Ｃ２周りに回転させる。操作部４３０は、一対のステップ板４３１と、各ステップ板４３１の前端部及び後端部を回転自在に軸支する２対の支持軸４３２と、２対の支持軸４３２をそれぞれ固定する２対のクランクアーム３５を有している。各支持軸４３２は、２対のクランクアーム３５の一端にそれぞれ固定されている。２対のクランクアーム３５のうち、前端側の一対のクランクアーム３５は、抵抗付与部２２０のシャフト２２３の両端にそれぞれ固定されている。後端側の一対のクランクアーム３５は、従動シャフト４１８Ａの両端部にそれぞれ固定されている。
【００５６】
次に、実施形態４の運動器具４０１の作用について説明する。
運動器具４０１の使用者は、運動器具４０１を使用する際には、一対のステップ板４３１を両足で交互に踏み込む足踏み運動を行って使用する。一対のステップ板４３１は、足踏み運動によって全体的に上下に移動しつつ、前端側のシャフト２２３の中心軸である回転軸Ｃ２周り、及び後端側の従動シャフト４１８Ａの軸周りに回転する。このように、操作部４３０のステップ板４３１を踏み込む、という動力を入力する操作を行うことにより、抵抗付与部２２０のシャフト２２３が回転軸Ｃ２周りに回転する。これにより、抵抗付与部２２０において発電することができるとともに運動負荷を発生させることができる。
以上より、実施形態４の運動器具４０１もまた、実施形態１と同様の効果を奏し、発電機能を有しながら、省スペース化を図ることができる。
【００５７】
なお、実施形態４の運動器具４０１では、従動軸部４１８に替えて、抵抗付与部２２０を更に設けるようにしてもよい。この場合、１つの抵抗付与部が設けられた場合と比較して、より多く発電することができるとともに、より多くの運動負荷を発生させることができる。
【００５８】
＜実施形態５＞
次に、図１０を参照し、実施形態５について説明する。
図１０に示す実施形態５の運動器具５０１は、実施形態３及び４と同様のステッパー型の運動器具である。運動器具５０１は、本体部５１０のベースフレーム５１１の中央部上方にハウジング５１２が配置されている。運動器具５０１は、このハウジング５１２内に、実施形態２と同様の発電機能付きのロータリーダンパである抵抗付与部２２０が収納されている。
【００５９】
運動器具５０１は、操作部５３０を備えている。操作部５３０は、一対のステップ板５３１を有している。一対のステップ板５３１は、ハウジング５１２の左右側方にそれぞれ配置されている。左右のステップ板５３１の間には、正面視略Ｖ字形状をなすとともに上下に並んだ一対のリンクアーム５３５Ａ，５３５Ｂが配されている。一対のステップ板５３１は、これら一対のリンクアーム５３５Ａ，５３５Ｂにより連結されている。また、一対のリンクアーム５３５Ａ，５３５Ｂのうち、上側のリンクアーム５３５Ａは、左右方向の中心部において、抵抗付与部２２０のシャフト２２３に連結されている。運動器具５０１は、一対のステップ板５３１を交互に踏み込むことにより、円弧上の軌跡を描きながら上下に往復移動する。そして、抵抗付与部２２０は、これら一対のステップ板５３１の上下動に伴って、回転軸Ｃ２周りにシャフト２２３が回動する。これにより、抵抗付与部２２０において発電することができるとともに運動負荷を発生させることができる。
このような構成の実施形態５の運動器具５０１もまた、実施形態１と同様の効果を奏し、発電機能を有しながら、省スペース化を図ることができる。
【００６０】
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態１〜５に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施形態１〜５では、コイルをケースの外周に設ける形態をそれぞれ例示したが、コイルをロッド内に設ける形態であってもよい。この場合、ロッドがピストン又はロータを有する場合には、コイルはピストン内やロータ内にそれぞれ設けてもよい。また、コイルを２箇所以上に併設してもよい。
（２）実施形態１〜５では、磁石粒子がエラストマであるシリコーンゴム製の弾性体であったが、磁性を有するものであれば他の材料であってもよく、また、これら材料を複合的に用いてもよい。また、弾性変形しない材料であってもよい。
（３）実施形態１〜５では、複数の磁石粒子の大きさが一様である形態を例示したが、複数種類の粒子径の磁石粒子であってもよい。
（４）実施形態１〜５では、磁石粒子にネオジム（Ｎｄ）の粒子が含有されているが、磁性を有する材料であれば他の材料を含有してもよい。また、これら材料を複合的に含有してもよい。
（５）実施形態１〜５では、足により動力を入力する形態の運動器具をそれぞれ例示したが、手等により動力を入力する形態の運動器具であってもよい。
（６）実施形態２では、入力部としてのペダルに、抵抗付与部とは別に、発電機能を有する構成を更に設ける形態を例示したが、これは必須ではない。また、このような抵抗付与部とは別の他の発電機能を有する構成を備える場合には、ペダルに限定されず、相対的に往復移動又は回転する２部材の間に如何様に配置してもよい。
（７）ロッド内に永久磁石を更に設けた形態であってもよい。この場合、例えば、ロッドがピストン又はロータを有する構成の場合には、ピストン又はロータに永久磁石が設けられていてもよい。
（８）実施形態１、及び３では、ピストンとして、中央部が円柱形状であり、両端部が中央部の両端面から離れる方向に外径が徐々に小さくなる円錐台形状をなすピストンを例示したが、ピストンを有する場合、その形状は特に限定されない。
（９）実施形態２、４、及び５では、ロータとして矩形柱形状をなすものを例示したが、これに限定されるものではない。ロータやペダルロータを有する場合には、それらの形状は、例えば、３角柱、５角柱等の多角柱形状や、少なくとも一部に曲面を有する外形形状等、種々の形状を採用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１，２０１，３０１，４０１，５０１…運動器具、１０，３１０，４１０，５１０…本体部、１１，３１１，４１１，５１１…ベースフレーム、１２，４１２，５１２…ハウジング、１３…前ポスト、１４…後ポスト、１５…ハンドル、１６…サドル、１７…表示パネル、２０，２２０…抵抗付与部、２１…シリンダ（ケース）、２１Ａ…シリンダの開口端部、２２…ピストン、２２Ａ…ピストンの中央部、２２Ｂ…ピストンの両端部、２３…ロッド、２４…ロッドガイド、２４Ａ…貫通孔、２５，２２５…コイル、３０，２３０，３３０，４３０，５３０…操作部、３１，２３１…ペダル（入力部）、３２…ペダルシャフト（支持部）、３３，２３３…出力部、３４…クランクシャフト、３４Ａ…回転軸部、３４Ｂ…偏心軸部、３５…クランクアーム、３６…コネクティングロッド、９０…磁石粒子、９０Ａ…ネオジム粒子（磁性粒子）、２２１…ケース、２２２…ロータ、２２３…シャフト（ロッド）、２２４…軸受部材、２３１Ａ…ペダル本体（第２ケース）、２３１Ｂ…第２コイル、２３２…ペダルロータ（支持部）、３１２…支持ポスト、３３１，４３１，５３１…ステップ板（入力部）、３３２…支持軸、４１８…従動軸部、４１８Ａ…従動シャフト、５３５Ａ，５３５Ｂ…リンクアーム、Ｃ１…回転軸（所定の第１軸）、Ｃ２…回転軸（所定の第２軸）
【図１】
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【図２】
2019213581.tif 000004
【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】
2019213581.tif 000009
【図８】
2019213581.tif 000010
【図９】
2019213581.tif 000011
【図１０】
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