(57)【要約】【課題】  負荷調整部の操作量に応じて操作部に作用させる負荷の大きさを直線的に変化させることができる運動器具を提供する。【解決手段】  本発明に係る運動器具１は、漕ぐ操作を伴う運動器具１であって、漕ぐ操作を行うための操作部１０と、導電性を有し、操作部１０の動作に連動して回転する回転板３１と、回転板３１の外周部を挟んでＮ極とＳ極の少なくとも一対の磁極が対向するように磁石３２１が配置されてなる磁界生成部３２と、操作部１０に作用させる負荷の大きさを調整するための負荷調整部２０と、負荷調整部２０の操作量に対して磁束Ｂが貫く回転板３１の面積Ａが直線的に変化するように回転板３１の外周部に対する磁界生成部３２の相対位置を変位させる変位機構部４０とを備える。【選択図】  図２
2015213577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
漕ぐ操作を伴う運動器具であって、
漕ぐ操作を行うための操作部と、
導電性を有し、前記操作部の動作に連動して回転する回転板と、
前記回転板の外周部を挟んでＮ極とＳ極の少なくとも一対の磁極が対向するように磁石が配置されてなる磁界生成部と、
前記操作部に作用させる負荷の大きさを調整するための負荷調整部と、
前記負荷調整部の操作量に対して磁束が貫く前記回転板の面積が直線的に変化するように前記回転板の外周部に対する前記磁界生成部の相対位置を変位させる変位機構部と、を備える運動器具。
【請求項２】
前記磁界生成部は、前記回転板の径に対して略直交する方向に、Ｎ極とＳ極の各磁極が交互に並ぶように磁石が配置されている請求項１に記載の運動器具。
【請求項３】
前記変位機構部は、一端が回動可能に支持されるアームを含み、前記アームの他端に前記磁界生成部が設けられることにより、前記磁界生成部の端部を前記負荷調整部の操作量に応じた角度で揺動変位させるものである請求項１又は２に記載の運動器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作部を漕いで運動する運動器具に関し、特に操作部に作用させる負荷の大きさを、当該負荷を調整する負荷調整部の操作量に応じて直線的に変化させることができる運動器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、操作部を漕いで運動する運動器具が知られており、その中には、導電性を有し、操作部の動作に連動して回転する回転板と、回転板を挟んでＮ極とＳ極とが対向するように配置される磁石を含む磁界生成部とを備えるものがある。このような運動器具では、「アラゴの円盤」の原理で、回転板の回転と磁界生成部で生成される磁束とから電磁誘導によって回転板に渦電流を生じさせ、その渦電流と磁束とによって回転板に制動力をかけることで、回転板と連動する操作部に負荷をかけることができる。さらには、操作部に作用させる負荷の大きさを調整するために、磁界生成部と連動し、磁界生成部を可動させる負荷調整部を設けるものもある。このような運動器具では、負荷調整部を操作して、磁界生成部を回転板の内周側又は外周側へと移動させることで、回転板と対向する磁石の面積を変化させて、回転板を貫く磁束を変化させることで、操作部に作用させる負荷の大きさを調整している（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平７−９３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記運動器具では、負荷調整部を操作して操作部に作用させる負荷の大きさを変化させた場合に、負荷調整部の操作量に対応して想定される以上の負荷が操作部に作用したり、逆に負荷調整部の操作量に対応して想定されるより小さい負荷が操作部に作用したりして、負荷調整部の操作量に対応して想定される負荷を操作部に作用させることができないという問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、負荷調整部の操作量に応じて操作部に作用させる負荷の大きさを直線的に変化させることができる運動器具を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る運動器具は、漕ぐ操作を伴う運動器具であって、漕ぐ操作を行うための操作部と、導電性を有し、前記操作部の動作に連動して回転する回転板と、前記回転板の外周部を挟んでＮ極とＳ極の少なくとも一対の磁極が対向するように磁石が配置されてなる磁界生成部と、前記操作部に作用させる負荷の大きさを調整するための負荷調整部と、前記負荷調整部の操作量に対して磁束が貫く前記回転板の面積が直線的に変化するように前記回転板の外周部に対する前記磁界生成部の相対位置を変位させる変位機構部とを備える。
【０００７】
回転板に生じる制動力は、回転板と磁石とが対向する面積及び回転板に対する磁石の位置に依存する。すなわち、負荷調整部の操作量に対して、回転板と磁石とが対向する面積が直線的に変化しないと、操作部に作用する負荷が直線的に変化しない。加えて、回転板は内周側ほど周速が遅くなるため、回転板の内周側へ磁石を移動させて回転板と対向する磁石の面積を直線的に変化させたとしても、回転板に生じる渦電流は周速の変化に伴って小さくなる結果、その分、回転板に生じる制動力が小さくなり、操作部に作用する負荷が直線的に変化しない。しかしながら、本発明の運動器具では、磁石が回転板の外周部と対向するため、回転板の周速による制動力の変化が生じ難い。その上、磁束が回転板を貫く面積は、負荷調整部の操作量に応じて直線的に変化する。これにより、回転板に生じる制動力も、負荷調整部の操作量に応じて直線的に変化し、その結果、操作部に作用させる負荷の大きさも、負荷調整部の操作量に応じて直線的に変化させることができる。
【０００８】
なお、「回転板の外周部」とは、回転板の外周縁から、回転板の内周側へ少し入った部分までの領域を指し、具体的には、回転板の半径を約２０％程度縮小した部分までの領域を指す。この点は、本明細書を通じて同義である。
【０００９】
上記運動器具において、前記磁界生成部は、前記回転板の径に対して略直交する方向に、Ｎ極とＳ極の各磁極が交互に並ぶように磁石が配置されていることが好ましい。なお、「略直交」とは、磁石の配置される方向が回転板の径に対して９０°で交わる場合に加えて、９０°±５°の範囲で交わる場合も含むものである。この点は、本明細書を通じて同義である。
【００１０】
また、上記運動器具において、前記変位機構部は、一端が回動可能に支持されるアームを含み、前記アームの他端に前記磁界生成部が設けられることにより、前記磁界生成部の端部を前記負荷調整部の操作量に応じた角度で揺動変位させるものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る運動器具によれば、負荷調整部の操作量に応じて操作部に作用させる負荷の大きさを直線的に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の運動器具の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の運動器具の一実施形態の内部構造を示す正面図である。
【図３】図２の運動器具のIII部を拡大して示す正面図である。
【図４】図３の運動器具のIV−IV断面図である。
【図５】図３の運動器具のV−V断面図で、回転板を除いて示す図である。
【図６】図２の運動器具のIII部を拡大して示す正面図で、磁界生成部の動きを示す図である。
【図７】従来の運動器具の負荷手段を拡大して示す正面図で、磁界生成部の動きを示す図である。
【図８】負荷調整部の操作量に対する面積を示すグラフである。
【図９】負荷調整部の操作量に対する操作部に作用する負荷を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る運動器具の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。本発明に係る運動器具は、漕ぐ操作を伴う運動器具で、本実施形態では、ベッド、布団、床等の設置面Ｓ上に置き、使用者が仰向けに寝た姿勢で使用するタイプの運動器具１を用いて説明する。なお、本発明は、床面に設置し、使用者が運動器具に設けられた座面に座って使用するタイプの運動器具にも適用できる。以下では、設置面Ｓ側を下側として上下方向を定義し、使用者側を前側として前後方向を定義する。また、上下方向及び前後方向に直交する方向を左右方向とする。
【００１４】
まず、運動器具１の構造について、図１を参照して説明する。図１に示すように、運動器具１は、本体２と基台３とから構成されている。基台３は、平面視矩形状、円形状、楕円形状等の任意の形状を有する平板状に形成され、本体２の全体を載せることができる大きさを有している。本実施形態では、基台３は、前後方向において前側及び後側の幅が広く、中央の幅が狭い形状となっており、最も幅が狭い中央でも本体２を完全に載せられる幅となっている。基台３の周縁には、基台３の外周を一周するように、例えばゴム等の摩擦力の高い材料で形成される摩擦部材４が取り付けられている。基台３の前側及び後側の幅を広くすることで、ベッド上等の不安定な場所でも運動器具１を安定して置くことができるとともに、中央の幅を狭くすることで基台３の周長が長くなり、摩擦部材４を取り付ける距離が長くなるため、摩擦力を高めることができる。
【００１５】
本体２は、内側のフレーム部５ａ，５ｂと、フレーム部５ａ，５ｂを覆う外側のカバー部６とから構成されており（図１及び図２参照）、フレーム部５ａが基台３上に組み付けられる、又は、着脱自在に取り付けられることによって、基台３上に設けられている。本体２の前側には、カバー部６の左右両側面から突出する第１の回転軸１１に設けられたクランク１２を介して、漕ぐ操作を行うための操作部１０が設けられている。また、本体２のカバー部６の前面には、操作部１０に作用させる負荷の大きさを調整するための負荷調整部２０が設けられている。
【００１６】
図２に示すように、本体２の内部には、電磁ブレーキ式の負荷手段３０と、負荷手段３０と負荷調整部２０とを連動させる変位機構部４０とが設けられている。
【００１７】
負荷手段３０は、操作部１０の動作に連動して回転する回転板３１と、回転板３１の外周部を挟む磁界生成部３２とを備えている。
【００１８】
回転板３１は、円板状を呈しており、本体２の内部の後側において第１の回転軸１１と離間して設けられる第２の回転軸５１に設けられている。第１の回転軸１１及び第２の回転軸５１には、それぞれ円板状のプーリー５２及びハブ５３が設けられており、このプーリー５２とハブ５３とに掛け渡されるゴムベルト５４によって、操作部１０に連動して回転板３１が回転するようになっている。この回転板３１は、導電性を有する材料から形成されている。特に、例えばアルミニウム等の非磁性金属材料から形成されていることが好ましい。これにより、回転板３１が、後述する磁石３２１に着くことを防止することができる。
【００１９】
本実施形態では、ハブ５３の直径がプーリー５２の直径よりも小さく形成されている。これにより、操作部１０を漕ぐことでプーリー５２に生じた回転が増速されて回転板３１に伝達されるようになっている。また、回転板３１の直径は、プーリー５２の直径よりも大きく形成されている。これにより、回転板３１の周速が速くなるため、回転板に生じる渦電流、延いては回転板に生じる制動力が大きくなり、結果大きな負荷を操作部に作用させることができる。
【００２０】
図２〜図５に示すように、磁界生成部３２は、Ｎ極とＳ極の少なくとも一対の磁極が対向するように配置される磁石３２１，３２１と、磁石３２１，３２１を保持する保持部３２２とを備えている。図４に示すように、保持部３２２は、断面略Ｕ字状に形成されており、この保持部３２２の対向する面に、Ｎ極とＳ極とが対向するようにして磁石３２１，３２１が取り付けられている。この磁石３２１は、回転板３１の径に対して略直交する方向に延びて配置される。本実施形態では、磁界生成部３２に、Ｎ極とＳ極とが対となる、長方形状の磁石３２１が４組用いられており、各磁石３２１は、長手方向を回転板３１の径に対して略直交させ、隣接する磁石３２１の短辺同士が接するようにして配置されている。このとき、図５に示すように、一方側の磁石３２１はＮ極とＳ極の各磁極が交互に並ぶように配置され、これらの磁石３２１に対向する他方側の磁石３２１はＳ極とＮ極の各磁極が交互に並ぶように配置されている。なお、磁界生成部３２に設けられる磁石３２１の組の数は、四組に限られず、一組でも良いし、任意の複数組とすることもできる。
【００２１】
磁石３２１には、ネオジウム磁石、フェライト磁石等の永久磁石や、電磁石を用いることができる。この中でも、ネオジウム磁石が、磁束密度が高く、強い磁性を持つため好ましい。
【００２２】
また、磁界生成部３２には、端部に、後述するワイヤー４１を取り付けるためのワイヤー取付部３４が設けられている。
【００２３】
図２に示すように、変位機構部４０は、本体２に設けられ磁界生成部３２を支持するアーム４３と、磁界生成部３２を負荷調整部２０と連動させるワイヤー４１及びばね４２とを備えている。
【００２４】
アーム４３は、一端が本体２のフレーム部５ｂに回動可能に支持され、他端に磁界生成部３２が設けられている。図２及び図３に示すように、アーム４３は、円弧状に形成されており、支持部４３ａから回転板３１に沿って延びて配置され、磁界生成部３２は、対向する磁石３２１，３２１間に回転板３１を挟むことができるように配置されている。
【００２５】
本体２のフレーム部５ａには、ばね４２を保持するためのばね保持部７が設けられており、ばね４２は、ばね保持部７とワイヤー取付部３４との間に保持されている。このとき、ばね４２は、後側つまり回転板３１側への付勢力を有するように縮められた状態で保持されている。ワイヤー４１は、一端がワイヤー取付部３４に固定され、ばね４２内を貫通して、負荷調整部２０まで延びている。
【００２６】
負荷調整部２０は、つまみ２１を有しており、つまみ２１を回転させることで操作部１０に作用させる負荷を調整できるようになっている。このつまみ２１は負荷調整部２０の内部へと延びており、負荷調整部２０の内部において、つまみ２１にワイヤー４１の他端が固定されている。そして、つまみ２１を回すことで、ワイヤー４１がつまみ２１に巻き取られ又はつまみ２１から繰り出される。これにより、ワイヤー４１がつまみ２１に巻き取られると、ワイヤー取付部３４が前側に引っ張られ、磁界生成部３２がアーム４３の支持部４３ａを中心に前側へ揺動する。一方、ワイヤー４１がつまみ２１から繰り出されると、ばね４２の付勢力によってワイヤー取付部３４が後側に押され、磁界生成部３２がアーム４３の支持部４３ａを中心に後側へ揺動する。このようにして、変位機構部４０は、磁界生成部３２の端部を負荷調整部２０の操作量に応じた角度で揺動変位させている。
【００２７】
次に、図６を参照して、操作部１０に作用する負荷が変化する原理について説明する。まず、互いに対向する磁石３２１，３２１は、異なる磁極であるため、対向する磁石３２１，３２１間には磁束Ｂ（図４参照）が発生する。回転板３１は、導電性を有しており、操作部１０の漕ぐ操作に連動して回転しているため、この磁束Ｂが回転板３１を貫くと、電磁誘導によって渦電流が発生する。これにより、回転板３１の回転方向と逆方向に電磁力が発生し、その電磁力が回転板３１に対して制動力として作用する。その結果、回転板３１と連動する操作部１０に、回転板３１に対する制動力が負荷として作用する。
【００２８】
ここで、負荷調整部２０を操作すると、上述したように負荷調整部２０の操作量に応じてワイヤー４１が巻き取られ又は繰り出され、図６の矢印Ｙ１で示すようにワイヤー取付部３４が前後に移動する。これに伴ってワイヤー取付部３４が取り付けられている磁界生成部３２が、図６の実線の位置と、図６の二点鎖線の位置との間で負荷調整部２０の操作量に応じた角度で揺動する（図６の矢印Ｙ２参照）。これにより、磁石３２１と回転板３１とが対向する面積Ａ１，Ａ７（図６参照）、つまり、磁束Ｂが貫く回転板３１の面積Ａ１，Ａ７が変化する。この面積Ａ１，Ａ７の変化に比例して磁束Ｂが変化し、磁束Ｂの変化に比例して制動力、延いては操作部１０に作用する負荷が変化する。
【００２９】
本実施形態では、後述する実施例に示すように、面積Ａ１，Ａ７が、負荷調整部２０の操作量に応じて直線的に変化する。その上、磁石３２１が回転板３１の外周部と対向するため、回転板３１の周速による制動力の変化が生じ難い。これにより、回転板３１に生じる制動力も、負荷調整部２０の操作量に応じて直線的に変化し、その結果、操作部１０に作用させる負荷の大きさも、負荷調整部２０の操作量に応じて直線的に変化させることができる。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
【００３１】
例えば、上記実施形態では、回転板３１は操作部１０が設けられる第１の回転軸１１と異なる第２の回転軸５１に設けられ、且つ、第１の回転軸１１に設けられるプーリー５２、第２の回転軸５１に設けられるハブ５３、及び、プーリー５２とハブ５３とを掛け渡すゴムベルト５４を介して連動する構成となっているが、必ずしもこの構成に限られない。例えば、回転板３１とプーリー５２とに直接ゴムベルト５４を掛け渡して、回転板３１を操作部１０と連動させる構成としても良い。また、第２の回転軸５１を設けず、操作部１０が設けられる第１の回転軸１１に回転板３１を設ける構成としても良い。
【００３２】
また、上記実施形態では、負荷調整部２０を回転式とし、変位機構部４０をワイヤー４１、ばね４２及びアーム４３で構成しているが、負荷調整部２０及び変位機構部４０はこの構成に限られない。例えば、負荷調整部２０を押込式とし、変位機構部４０を、負荷調整部２０の押込量に応じて移動する棒とアーム４３とで構成することもできる。この場合、負荷調整部２０は、ラチェット機構を利用して所望量押し込んだ状態で保持されるように構成され、負荷調整部２０の押込量に応じて棒が押し込まれて、磁界生成部３２の端部を負荷調整部２０の操作量に応じた角度で揺動変位させることもできる。なお、この構成では、負荷調整部２０を元の状態に戻せるように、ラチェット機構による歯と爪との係合を解除するための解除機構が備えられている。
【００３３】
また、変位機構部４０は、必ずしもアーム４３を備える必要はない。例えば、磁界生成部３２の一端が本体２のフレーム部５に回転可能に支持される構成とすることもできる。また、磁界生成部３２は、本体２に支持されず、例えば上記した棒を備える変位機構部４０に支持される構成とすることもできる。この場合には、負荷調整部２０の操作量に応じて磁界生成部３２が押し込まれ又は引き戻されるようになる。いずれにしても、負荷調整部２０の操作量に対して磁束Ｂが貫く回転板３１の面積Ａが直線的に変化するように回転板３１の外周部に対する磁界生成部３２の相対位置を変位させることができれば、負荷調整部２０及び変位機構部４０は任意の形態を取り得る。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例を用いて、本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３５】
実施例１の運動器具１は、上記実施形態と同一の形態を有している。実施例２の運動器具１は、上記実施形態と同一の形態で、磁石２３１が先端側の二組のみ配置されている。各構成の寸法及び材料は次の通りである。
プーリー５２  ：  直径１６０ｍｍ
ハブ５３      ：  直径３１．５ｍｍ
回転板３１    ：  アルミニウム製、直径２４０ｍｍ、板厚３ｍｍ
磁石２３１    ：  ネオジウム磁石四組、各１３×２８ｍｍ、厚み４ｍｍ
磁石２３１と回転板３１との隙間ｄ（図４参照）  ：  約２ｍｍ
磁石２３１の先端から支持部３３ａまでの角度θ（図３参照）  ：  １３０°
【００３６】
比較例の運動器具は、磁界生成部３２及び変位機構部４０を除いて上記実施形態と同一の形状である。比較例の運動器具の磁界生成部６２は、上記実施形態の磁界生成部３２と同様に保持部３２２に磁石３２１が配置されており、図７に示すように回転板３１の前側から矢印Ｙ３に示すように摺動して、回転板３１を挟むようになっている。各構成の寸法及び材料は上記の通りである。
【００３７】
実施例１及び２に対して、負荷調整部２０を７段階で回転させた場合の磁束Ｂが貫く回転板３１の面積Ａ及び負荷の変化について測定する。また、負荷調整部２０を１段階回転させる毎に４ｍｍだけワイヤー４１が巻き取られる又は繰り出されるため、比較例に対しては、７段階で４ｍｍずつ磁界生成部６２を矢印Ｙ３（図７参照）方向に移動させた場合の磁束Ｂが貫く回転板３１の面積Ａ及び負荷の変化について測定する。
【００３８】
面積Ａは、実施例１、実施例２及び比較例の各段階をＣＡＤソフト上で再現し、ＣＡＤソフトの面積算出ツールを用いて算出する。面積Ａの算出結果を表１及び図８に示す。
【００３９】
【表１】
2015213577.tif 000003
【００４０】
また、操作部１０に作用する負荷は、ユニパルス社のトルクセンサ（UTM-30Nｍ）で計測された値を、ユニパルス社のトルクモニタ（TM300）に表示し、その値を読み取ることによって計測する。負荷の計測結果を表２及び図９に示す。
【００４１】
【表２】
2015213577.tif 000004
【００４２】
表１、表２、図８及び図９に示すように、実施例１及び２では、負荷調整部２０の操作量に対して、磁束Ｂが貫く面積Ａが直線的に変化し、その結果、操作部１０に作用する負荷も直線的に変化させることができる。一方、比較例では、磁束Ｂが貫く面積Ａが直線的に変化しないため、操作部１０に作用する負荷も直線的に変化させることができない。
【符号の説明】
【００４３】
１      運動器具
１０    操作部
２０    負荷調整部
３１    回転板
３２    磁界生成部
３２１  磁石
３３    アーム
４０    変位機構部
Ａ，Ａ１，Ａ７  面積
Ｂ      磁束
【図１】
2015213577.tif 000005
【図２】
2015213577.tif 000006
【図３】
2015213577.tif 000007
【図４】
2015213577.tif 000008
【図５】
2015213577.tif 000009
【図６】
2015213577.tif 000010
【図７】
2015213577.tif 000011
【図８】
2015213577.tif 000012
【図９】
2015213577.tif 000013