(57)【要約】【課題】自然で滑らかな種々の動き又は足の動きをユーザに提供し、また、広い動作範囲に亘って比較的多数の筋肉を運動させ、さらには安全で安定した足の動きをもたらす運動装置を提供する。【解決手段】  この運動器具は、フレームと、該フレームに連結されたクランクシステムと、枢支連結振り子システムと、フット部材と、第１及び第２方向の抵抗システムを具える。クランクシステムは、１つ又はそれ以上のクランク部材を有する。枢支連結振り子システムは、少なくとも第１リンク部材を有する。この第１リンク部材は、少なくとも第１枢着部を介してクランクシステムに連結されている。そして第１リンク部材の第１枢着部は、使用の間、軌道内を移動するよう構成されている。フット部材は、少なくとも１つの第１リンク部材に連結されている。第１及び第２方向の抵抗システムは、クランクシステムにそれぞれ連結されている。第１方向は、第２方向とは異なる。【選択図】図１
2008161685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザ向け運動器具において、
フレームと、
前記フレームに連結されたクランクシステムであり、１つ以上のクランク部材を有するクランクシステムと、
少なくとも第１リンク部材を有する枢支連結振り子システムであり、該第１リンク部材は、少なくとも第１枢着部を介して前記クランクシステムに連結されており、該第１リンク部材の該第１枢着部は、使用の間に軌道内を移動するよう構成されている、枢支連結振り子システムと、
少なくとも１つの前記第１リンク部材に連結されたフット部材と、
前記クランクシステムに連結された第１方向の抵抗システムと、
前記クランクシステムに連結された第２方向の抵抗システムと、を具え、
前記第１方向は、前記第２方向とは異なることを特徴とする運動器具。
【請求項２】
前記第１方向の抵抗システムは、略垂直抵抗システムであり、
前記第２方向の抵抗システムは、略水平抵抗システムである、請求項１に記載の運動器具。
【請求項３】
前記第２方向の抵抗システムは、前記枢支連結振り子システムの動作に制動力又は減速力を適用するシステムを有する、請求項１に記載の運動器具。
【請求項４】
制動力又は減速力を適用する前記システムは、渦電流ブレーキを含む、請求項３に記載の運動器具。
【請求項５】
前記水平抵抗システムは、前記フット部材に、零速度時における零力から完全速度時における最大力まで変化する抵抗力を与える、請求項２に記載の運動器具。
【請求項６】
前記水平抵抗システムは、一定の抵抗力を与える、請求項２に記載の運動器具。
【請求項７】
前記水平抵抗システムは、前記フット部材に、約２．２Ｎ（約０．５ポンド重）から約６６．７Ｎ（約１５．０ポンド重）までの範囲内で前後方向の抵抗力を与える、請求項２に記載の運動器具。
【請求項８】
前記水平抵抗システムは、前記フット部材に、約８．９Ｎ（約２．０ポンド重）から約４４．５Ｎ（約１０．０ポンド重）までの範囲内で前後方向の抵抗力を与える、請求項７に記載の運動器具。
【請求項９】
前記枢支連結振り子システムは、少なくとも前記第１リンク部材と第２リンク部材とを有し、
前記第１リンク部材の枢着部は、上側枢着部であり、
前記第２リンク部材は、前記フレームに連結されている、請求項１に記載の運動器具。
【請求項１０】
前記運動器具は、前記フット部材に連結されたフットパッドをさらに具え、
前記フットパッドは、前方固定部材を有する、請求項１に記載の運動器具。
【請求項１１】
前記前方固定部材は、トウクリップである、請求項１０に記載の運動器具。
【請求項１２】
前記フット部材は、ユーザ定義の動作に従い移動するよう構成され、
該ユーザ定義の動作は、垂直方向成分及び水平方向成分を有する、請求項２に記載の運動器具。
【請求項１３】
前記ユーザ定義の動作は、ユーザによって所望に変更可能である、請求項１２に記載の運動器具。
【請求項１４】
前記枢支連結振り子システムは、対応する一対の、４節以上のリンクを有する、請求項１に記載の運動器具。
【請求項１５】
前記運動器具は、昇り台をさらに具え、
該昇り台の少なくとも一部は、前記フット部材の少なくとも一部の下方に位置する、請求項１に記載の運動器具。
【請求項１６】
前記枢支連結振り子システムは、ユーザの上半身と連動する旋回アームを有する、請求項１に記載の運動器具。
【請求項１７】
制動力又は減速力を適用する前記システムは、抵抗プーリ及び揺動リンクの少なくとも一方を有する、請求項３に記載の運動器具。
【請求項１８】
前記抵抗プーリは、未完全回転の有効動作を有する、請求項１７に記載の運動器具。
【請求項１９】
水平方向及び垂直方向の双方の動作成分を有する運動器具用の抵抗システムにおいて、
フット部材と、
前記フット部材に連結された可変の垂直抵抗システムと、
前記フット部材に連結された可変の水平抵抗システムと、を具え、
前記水平抵抗システムは、前記フット部材に、略水平方向の速度が零時における約２．２Ｎ（約０．５ポンド重）から略水平方向の速度が完全時における最大抵抗力まで変化する抵抗力を与えることを特徴とする抵抗システム。
【請求項２０】
前記水平抵抗システムは、フットリンクに制動力又は減速力を適用するシステムを有する、請求項１９に記載の抵抗システム。
【請求項２１】
制動力又は減速力を適用する前記システムは、渦電流ブレーキを有する、請求項２０に記載の抵抗システム。
【請求項２２】
前記水平抵抗システムは、前記フット部材に、約２．２Ｎ（約０．５ポンド重）から約６６．７Ｎ（約１５．０ポンド重）までの範囲内で前後方向の抵抗力を与える、請求項１９に記載の抵抗システム。
【請求項２３】
前記水平抵抗システムは、前記フット部材に、約８．９Ｎ（約２．０ポンド重）から約４４．５Ｎ（約１０．０ポンド重）までの範囲内で前後方向の抵抗力を与える、請求項１９に記載の抵抗システム。
【請求項２４】
前記抵抗システムは、前記フット部材に連結されたフットパッドをさらに具え、
該フットパッドは、前方固定部材を有する、請求項１９に記載の抵抗システム。
【請求項２５】
前記前方固定部材は、トウクリップである、請求項２４に記載の抵抗システム。
【請求項２６】
前記垂直抵抗システムは、制動力又は減速力を適用するシステムを有する、請求項１９に記載の抵抗システム。
【請求項２７】
水平方向及び垂直方向の双方の動作成分を有する運動器具用の抵抗システムにおいて、
フット部材と、
前記フット部材に連結された可変の垂直抵抗システムと、
前記フット部材に連結された可変の水平抵抗システムと、を具え、
前記水平抵抗システムは、約２．２Ｎ（約０．５ポンド重）から約６６．７Ｎ（約１５．０ポンド重）までの範囲内にある、ユーザ選択可能な抵抗力を前後方向に与えることを特徴とする抵抗システム。
【請求項２８】
前記水平抵抗システムの抵抗力は、約８．９Ｎ（約２．０ポンド重）から約４４．５Ｎ（約１０．０ポンド重）まで範囲内にある、請求項２７に記載の抵抗システム。
【請求項２９】
前記水平抵抗システムは、フットリンクの動作に制動力又は減速力を適用するシステムを有する、請求項２７に記載の抵抗システム。
【請求項３０】
制動力又は減速力を適用するシステムは、渦電流ブレーキを持つ、請求項２９に記載の抵抗システム。
【請求項３１】
前記抵抗システムは、前記フット部材に連結されたフットパッドをさらに具え、
該フットパッドは、前方固定部材を有する、請求項２７に記載の抵抗システム。
【請求項３２】
前記前方固定部材は、トウクリップである、請求項３１に記載の抵抗システム。
【請求項３３】
前記垂直抵抗システムは、制動力又は減速力を適用するシステムを有する、請求項２７に記載の抵抗システム。
【請求項３４】
水平方向及び垂直方向の双方の動作成分を有する運動器具用の抵抗システムにおいて、
フット部材と、
前記フット部材に連結された可変の垂直抵抗システムと、
前記フット部材に連結された水平抵抗システムと、を具え、
前記水平抵抗システムは、約２．２２Ｎ（約０．０５ポンド重）から約６６．７Ｎ（約１５．０ポンド重）までの範囲内で一定の抵抗力を与えることを特徴とする抵抗システム。
【請求項３５】
前記水平抵抗システムの前記一定の抵抗力は、約８．９Ｎ（約２．０ポンド重）から約４４．５Ｎ（約１０．０ポンド重）まで範囲内にある、請求項３４に記載の抵抗システム。
【請求項３６】
前記水平抵抗システムは、フットリンクの動作に制動力又は減速力を適用するシステムを有する、請求項３４に記載の抵抗システム。
【請求項３７】
制動力又は減速力を適用する前記システムは、渦電流ブレーキを持つ、請求項３６に記載の抵抗システム。
【請求項３８】
前記抵抗システムは、前記フット部材に連結されたフットパッドをさらに具え、
該フットパッドは、前方固定部材を有する、請求項３４に記載の抵抗システム。
【請求項３９】
前記前方固定部材は、トウクリップである、請求項３８に記載の抵抗システム。
【請求項４０】
前記垂直抵抗システムは、制動力又は減速力を適用するシステムを有する、請求項３４に記載の抵抗システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、運動器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
定期的に有酸素運動を行うことの効果は、十分に定着し認められている。しかしながら、時間的な制約、悪天候、及びその他の理由から多くの人は、ウォーキング、ジョギング、ランニング及びスイミング等の有酸素活動を行うことが困難である。このようなことから、現在では有酸素活動のために様々な種類の運動器具が開発されている。
【０００３】
運動器具は、フリーウエイトや木製の土台上に取り付けられた自転車といった粗末なものから始まり、据置き型自転車、トレッドミル、楕円フィットネストレーナー及びステアクライマーというように、技術的に急速に進歩しつつある。上述した運動器具の利点は、比較的限定された空間で、かつ悪天候においても使用できるということではあるが、このような運動器具は、使用に際して比較的単調である。ユーザに対する運動体験がより刺激的でより楽しいものになれば、ユーザはより長く一層頻繁に運動するということは既知の事実である。残念なことに、多くのユーザは、変化のない運動を反復することに長時間を費やすことは辛く退屈なことであると認識しており、従って、運動器具が放棄され娯楽的な活動が支持されることがある。
【０００４】
或る形式の運動器具は、予め定められた動作を要求することなくユーザを運動可能とすることによりユーザの反復動作に対処しており、これによれば、退屈さを最小限にしつつ、可動性及び動作の自由度を向上させ所望の結果を得ることができる。このようなユーザ定義動作のフィットネス器具の例としては、振り子動作式の運動器具を挙げることができる。このようなユーザ定義動作のフィットネス器具は、既存の楕円マシン、足踏みマシン、及び据置き型自転車のような足をガイドするマシンよりはむしろ足の軌道（フットパス）の制御をユーザに可能とする。ユーザ定義動作のフィットネス器具の利点は、例えば、ランニング、ウォーキング、又は足踏み等を再現するために、ユーザが必要に応じてストライド長及び全体的な足の動きを調節できることである。他の利点は、単一の運動装置を用いて、ユーザが所望に応じていつでもそのような動作を変化させることができることである。
【０００５】
しかしながら、振り子動作型運動器具のような既存のユーザ定義動作のフィットネス器具は、不利な点を有する。既存のユーザ定義動作のフィットネス器具は、一般には、一方向への、一般には略垂直方向への、運動装置のフットパッドの動作を抑制又は抵抗するよう構成された単一の抵抗システムのみを有するものである。ユーザの足に水平方向の動作をもたらす前後方向への自由な動作には、一般に抵抗力が付加されていない。
【０００６】
このようなユーザ定義動作のフィットネス器具において、抵抗されていない前後方向への自由な移動は、ユーザに対して過剰な自由度を与えてしまうということが分かっている。この過剰な自由度の影響により、ユーザは足の軌道を予測できなくなるばかりか、しばしば足の軌道を制御できなくなる。例えば、ユーザがクライミング動作又は足踏み動作を行おうとしても、足の軌道（フットパス）は、無意識に後方にインゲンマメ形状の動作に変化するだけである。このような意図しない動作は、ユーザにストレスを与え、さらには負傷のリスクを増大させるおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それゆえ、自然で滑らかな種々の動き又は足の動きをユーザにもたらし、また、広い動作範囲に亘って比較的多数の筋肉を運動させ、さらには安全で安定した足の動きをもたらす運動装置が継続して必要とされている。また、ユーザの関節に好ましくない衝撃荷重を与えることなく、ユーザが広い動作範囲に亘って滑らかで自然に筋肉を運動させることができる運動装置が必要とされている。かかる運動装置は、荒れ模様の天候の際にも、また比較的限定された空間内でも扱い易く構成されることが望まれている。多様なユーザ定義の独創的な連動動作をもたらすとともに使って楽しい運動装置が継続的に必要とされている。独創的な連動動作を損ねることなく、例えば、抑制された前後方向の自由移動のように、一般的な一方向以上の方向に対して、有効な抵抗力を与えるような運動装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、ユーザ向けの運動器具を提供する。この運動器具は、フレームと、該フレームに連結されたクランクシステムと、枢支連結振り子システムと、フット部材と、第１及び第２方向の抵抗システムとを具える。クランクシステムは、１つ又はそれ以上のクランク部材を有する。枢支連結振り子システムは、少なくとも第１リンク部材を有する。この第１リンク部材は、少なくとも第１枢着部を介してクランクシステムに連結されている。そして第１リンク部材の第１枢着部は、使用の間、軌道内を移動するよう構成されている。フット部材は、少なくとも１つの第１リンク部材に連結されている。第１及び第２方向の抵抗システムは、クランクシステムにそれぞれ連結されている。第１方向は、第２方向とは異なる。
【０００９】
この発明の好適な形態にあっては、運動器具の抵抗システムは、水平方向及び垂直方向の双方の動作成分を有する。抵抗システムは、フット部材、垂直抵抗システム、及び水平抵抗システムを有する。垂直及び水平抵抗システムは、フット部材にそれぞれ連結されている。水平抵抗システムは、フット部材に、略水平方向の速度が零時における２．２Ｎ（０．５ポンド重）から略水平方向の速度が完全時における最大力まで変化する抵抗力を与える。
【００１０】
この発明の好適な形態にあっては、運動器具の抵抗システムは、水平方向及び垂直方向の動作成分を有する。抵抗システムは、フット部材、可変の垂直抵抗システム、及び可変の水平抵抗システムを有する。垂直及び水平抵抗システムは、フット部材にそれぞれ連結されている。水平抵抗システムは、約２．２Ｎ（約０．５ポンド重）から約６６．７Ｎ（約１５．０ポンド重）までの範囲内で前後方向の抵抗力を与える。
【００１１】
この発明の好適な形態にあっては、運動器具の抵抗システムは、水平方向及び垂直方向の動作成分を有する。抵抗システムは、フット部材、垂直抵抗システム、及び水平抵抗システムを有する。垂直及び水平抵抗システムは、フット部材に連結されている。水平抵抗システムは、約２．２Ｎ（約０．５ポンド重）から約６６．７Ｎ（約１５．０ポンド重）までの範囲内で一定の抵抗力を与える。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の原理に従う運動装置によれば、滑らかで自然な動作がもたらされ、また、広い動作範囲に亘って比較的多くの筋肉を運動させることができ、さらに、安全性及び安定性がもたらされる。この発明の原理に従う運動装置によれば、ユーザの関節に好ましくない衝撃荷重を与えることなく、ユーザは広い動作範囲に亘って滑らかで自然に筋肉を運動させることができる。この発明の原理に従う運動装置は、荒れ模様の天候の際にも、また比較的限定された空間内でも扱い易く構成されている。この発明の原理に従う運動装置は、独創的な連動動作をもたらし、使って楽しいものである。この発明の原理に従う運動装置は、独創的な連動動作を損ねることなく、ユーザ定義動作のフィットネス器具の前後方向に対して、抵抗された自由移動を付与する。
【００１３】
この発明は、以下の詳細な説明を添付図面と合わせて検討すれば、より十分に理解されるであろう。なお、以下の図面では同様の参照符号は同様の構成部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の具体的な実施形態を図示及び記載するが、この発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく種々の変更が可能であることに留意されたい。
【００１５】
図１〜７は、この発明の好適な運動装置又はフィットネス装置の例示的な実施形態を示すものである。ここで説明する例示的な実施形態は振り子動作型の運動装置であるが、この発明の原理は、他のフィットネス装置、特にはユーザが比較的可動するフィットネス装置に適用される。
【００１６】
図１を参照すると、振り子動作型の運動装置１０の実施形態の斜視図が見られる。フレーム１２は、基本支持骨格を有するよう設けられている。フレーム１２は、運動装置１０を構成する１つ又は複数の要素を支持する構造とすることができる。ユーザが立つための一組のフットパッド（踏板）１４が設けられている。一実施形態では、フレーム１２に接続された後方の支持基盤又はプラットフォーム３１が設けられており、これは運動装置１０を一層支持するとともにフットパッド１４への昇り台として機能する。
【００１７】
左側及び右側の枢支連結振り子システム１５が設けられている。以下、右側の枢支連結振り子システム１５について主として説明する。なお、ここで説明する内容は左側の枢支連結振り子システム１５にも同様に適用可能である。一実施形態では、連結振り子システムは、下側及び上側略水平リンク２１及び２３、後側リンク部材１８、前側略垂直リンク２７、及び枢支シャフト２５（又はスピンドル）を有する。下側及び上側略水平リンク２１及び２３、及び前側略垂直リンク２７は、水平及び垂直という用語を含むものであるが、これらの用語は停止位置におけるこれらリンクの一般的な配向を示すよう意図されており、それらの位置は水平又は垂直から最大２５度傾くものであっても良い。下側及び上側の水平リンク２１及び２３、及び前側垂直リンク２７は、常に水平面又は垂直面内にそれぞれ位置しているものではない。むしろ、それらの位置は使用の間又は停止位置にある間、それぞれの水平又は垂直面、あるいはその近くに留まる。
【００１８】
フットパッド１４は、下側水平リンク２１の後部に連結されている。下側水平リンク２１は、フットパッド１４を振り子システム１５の残余部分に連結するフットリンクとして機能する。使用の間、下側水平リンク２１は、旋回又は揺動するが、それらは水平又はそれに近い状態に概ね保持される。水平リンク２１は、その後端部近くにて後側リンク部材１８の下端部に連結されるとともに前端部にて前側垂直リンク２７の下端部に枢動自在に連結されている。後側リンク部材１８は、下側水平リンク２１との枢結部から上方に向けて略垂直に延びる。後側リンク部材１８と下側水平リンク２１との連結は、フットパッド１４の前方部に隣接して行うことができる。後側リンク部材１８の上端部は、上側水平リンク２３の後端部に枢動自在に連結されている。上側水平リンク２３は、略水平に延びるとともに、使用の間、下側水平リンク２１と略水平となる位置を維持する。上側水平リンク２３の中央領域は、枢支シャフト２５に枢動自在に連結されており、上側水平リンク２３の前端部は、垂直抵抗リンク３０の上端部に枢動自在に連結されている。枢支シャフト２５は、フレーム１２に直接連結されている。上側水平リンク２３の中央領域を枢支シャフト２５に枢動自在に連結することで、使用の間、上側水平リンク２３の後方部（上側水平リンク２３の片持ち支持端領域）を上方又は下方に昇降させることができ、これにより、使用の間、運動装置１０は垂直動作をより確実に得ることができる。前側垂直リンク２７は、その下端部にて下側水平リンク２１の前端部との枢結部から上方に向けて略垂直に延びる。前側垂直リンク２７は、枢支シャフト２５にてフレーム１２に枢動自在に連結されている。前側垂直リンク２７及び上側水平リンク２３は、枢支シャフト２５周りを独立して枢動するよう構成されている。従って、後側リンク部材１８、上側及び下側水平リンク２１及び２３、前側垂直リンク２７、及び枢支シャフト２５は、枢支連結振り子システム１５を構成する。
【００１９】
続いて、垂直及び水平抵抗システムに関連してこの出願の抵抗システムについて述べる。抵抗システムとの関係で用いられる垂直及び平行という用語は、この発明の実施形態に関連して用いるものであり、この発明は、垂直及び水平動作のみを対象とした抵抗システムに限定されるものではない。むしろ、この出願は、第１及び第２の抵抗システム、又は主要な及び補助的な抵抗システムに関する。第１及び第２の抵抗システムの配置又は適用は、垂直及び水平に適用する場合のみに限定されるものではない。この発明は、運動装置の操作性を向上させる第２の又は補助的な抵抗システムの適用に関連するものであり、第２の又は補助的な抵抗を適用するにあたり特定の配置を限定するものではない。
【００２０】
旋回（スイング）アーム２９は、前側垂直リンク２７を枢支シャフト２５の上方に所定長さ延長することにより設けることができる。旋回アーム２９の長さ及び形状は、所望の動作及び／又は使用時のフィーリングに適合するよう変えることができる。美観のため、シュラウド３３により運動装置１０を部分的に覆っても良い。
【００２１】
使用時には、枢支連結振り子システム１５及び運動装置の残余の要素により、ユーザは、ストライド長又は運動装置のストライドを所望に応じて増大又は減少させることができる。ユーザがストライド長を増大させるに連れて又は歩調を速めようとするに連れて、ユーザの足がフットパッド１４から離脱又は滑り落ちる可能性は増大する。従って、一実施形態では、フットパッド１４に足固定部材を設けることができる。足固定部材としては、トウクリップ１６、ストラップ、又は他の足連結器具とすることができる。トウクリップについてより詳細に述べるが、ここで述べる以外に他の形式の足固定部材を適用することが可能である。トウクリップ１６は、フットパッド１４に固定して又は着脱可能に取り付けることができる。他の実施形態では、トウクリップ１６は、フットパッド１４に一体的に形成することができる。トウクリップ１６により、使用時において、ユーザは、前方に移動又は滑ることなく、フットパッド１４上に足を容易かつ着脱可能に固定することができる。従って、トウクリップ１６は、ユーザの足を運動装置１０に適切に固定するのみでなく、ユーザに対してトウクリップ１６を備えるフットパッド１４に前向きの力を容易に与え得るようにする。また、他の形態では、トウクリップ１６により、ユーザがトウクリップ１６及びフットパッド１４の組立体に上向きの力を容易に与えることが可能となる。従って、ユーザは、足を滑らすことなく自分の足を前向きに、さらには上向きにも移動させることができる。加えて、これらの付加的な動作をユーザに対して利用可能とすることで、運動の間中、補助的な大きな筋群に対してだけでなくより小さな補助筋群に対してもより高い有酸素トレーニングの効果がもたらされることが保証される。トウクリップを用いることのさらなる利点は、単に屈曲又は伸びをする場合に比べ、全可動域に亘ってより多くの筋肉を運動させることができることである。
【００２２】
図２に、シュラウド３３を取り外した状態の振り子動作型の運動装置１０を示す。垂直抵抗リンク３０の上端部は上側水平リンク２３の前端部に枢動自在に連結されるとともに、そこから略垂直に下向きに延びる。上側水平リンク２３とは反対側の端部にて、垂直抵抗リンク３０は略垂直抵抗システム１７に接続されている。
【００２３】
垂直抵抗システム１７は、垂直抵抗リンク３０の下端部に枢動自在に連結された第１の端部を有するクランク部材３２から構成することができる。クランク部材３２の第２の端部は、軸３５に連結されている。使用の間、下側水平リンク２１、後側リンク部材１８、及び前側垂直リンク２７の前後動作は、上側水平リンク２３を、枢支シャフト２５との枢結部周りに枢動させる少なくとも垂直方向成分を典型的には含むものである。この枢動動作は、上側水平リンク２３の前端部を、上方及び下方に揺動させる。さらに、ユーザがフットパッド１４に下向きの力を付加した場合、又はトウクリップ１６に上向きの力を付加した場合、これらの力は、上側水平リンク２３を、枢支シャフト２５との枢結部周りに枢動又は揺動させる。この枢動動作は、上側水平リンク２３の前端部に、上方及び下方への揺動動作をももたらす。軸３５及び枢支シャフト２５は、左側及び右側の枢支連結振り子システム１５をそれぞれ接続し、さらに、軸３５は、左側及び右側の上側水平リンク２３を相互に反対向きに動かす（すなわち、左側の可動部材を上方に移動させるときは右側の可動部材を下方に移動させ、また逆の場合も同様に移動させる）左側及び右側のクランク部材３２を接続する。クランク部材３２は、フレーム１２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３４に接続されている。プーリシステム３４は、好ましくは、制動力及び減速力を適用する、従来知られている増速プーリ、フライホイール、及び発電システムに操作可能に接続することができる。あるいは、制動又は減速力は、例えば、渦電流システム、オルタネータ、摩擦ブレーキ、流体抵抗等の他のメカニズムを用いて適用することができる。従って、クランク部材３２及び垂直抵抗システム１７を用いることにより、上側水平リンク２３に垂直方向の抵抗力が適用される。
【００２４】
運動装置１０の後方及び前方（前方及び後方）への動作軌道はまた、水平方向成分を有し、これは従来の技術では取り扱われていないものである。従って、この発明の運動装置の利点は、水平方向の抵抗（第２の又は補助的な抵抗力）をもたらすことである。特に、この発明により、水平抵抗システム１９（第２の又は補助的な抵抗システム）がもたらされる。図３を参照すると、運動装置１０の枢支シャフト２５、上側水平リンク２３、及び垂直抵抗リンク３０を拡大したものが見られる。補助抵抗リンク４１は、枢支シャフト２５から外方に延びる揺動リンク６０により枢支シャフト２５に枢動自在に連結されて設けられている。揺動リンク６０は、前側垂直リンク２７の枢動動作と連動して枢支シャフト２５の周りを枢動する。補助抵抗リンク４１の、枢支シャフト２５の反対側の端部にて、補助抵抗リンク４１は水平抵抗システム１９に接続されている。
【００２５】
水平抵抗システム１９は、水平抵抗プーリ４３から構成することができる。水平抵抗プーリ４３は、枢支シャフト２５の反対側が補助抵抗リンク４１に枢動自在に連結されている。補助抵抗リンク４１は、水平抵抗プーリ４３の外周付近にて該水平抵抗プーリ４３に枢動自在に接続されており、従って、水平抵抗プーリ４３は、補助抵抗リンク４１及び水平抵抗システム１９に枢動自在に接続されたクランク部材として作動する。
【００２６】
図４及び６を参照すると、水平抵抗プーリ４３はまた、水平抵抗システムに抵抗力を与えるよう作動する。水平抵抗プーリ４３は、ベルト５０を介して増速プーリ４５及びフライホイール４７に接続されている。ベルト５０上の張力は、アイドラギヤ５２を介して維持することができる。一実施形態では、フライホイール４７を回転金属フライホイールとすることができ、また、抵抗力は、（図６及び７に見られる）渦電流ブレーキ４７により与えることができる。水平抵抗プーリ４３は完全に回転せず、その代わりに、水平抵抗プーリはユーザのストライド長によって決定されるアーチ内を回転する。従って、ユーザが短いストライド長をとった場合は、水平抵抗プーリ４３のアーチの全回転は、比較的小さくなり、ユーザが長いストライド長をとった場合は、アーチの全回転は比較的大きくなる。回転する水平抵抗プーリ４３を抵抗手段とすることにより、ユーザは、前後動作に抵抗力を受けることとなる。さらに、右側及び左側のフットパッド１４は、水平抵抗プーリ４３、補助抵抗リンク４１、及び枢支シャフト２５により約１８０度位相を異にして同調する。この同調により、クライミング、ウォーキング、ジョギング、又はランニングを模擬した足の動きが実現される結果となる。代替の実施形態では、右側及び左側のフットパッド１４を、揺動リンク又は他の連結形態により同調させることができる。さらに他の実施形態では、右側及び左側のフットパッド並びに左側及び右側の連結振り子システムを、互いに独立して又は同調させずに作動することができる。代替の実施形態では、水平抵抗プーリ及びそれに関連する要素に代えて直線状の抵抗システムを用いることができる。左側及び右側のフットパッド間、及び左側及び右側の連結振り子システム間の連結もまた、左側の動作と右側の動作との間に弱い又は柔軟な連結を与える左側及び右側間の整合により達成される。また、左側及び右側の連結振り子システムの動作は、操作配置についた段階で設定される。
【００２７】
この発明の水平抵抗システム１９は、安定した足の動きを補助するよう適切な抵抗力を付与することが好ましく、不自然な前後動作が起こるほど大きい抵抗力は必要ない。前方及び／又は後方への過剰な抵抗力は、足の軌道を垂直方向に曲げ、不自然な足の軌道を引き起こす。他には、前方及び／又は後方への抵抗力が増大すれば、あるユーザにとっては運動装置の操作を持続することが困難となる。一実施形態では、フットパッド又はユーザの足における前後方向の抵抗力のレベルは、約２．２Ｎ（約０．５ポンド重）から約６６．７Ｎ（約１５．０ポンド重）の範囲内にある。抵抗力のレベルは、この範囲内で変化させることができ、又はこの範囲内で一定値に保つことができる。可変の抵抗力は、ユーザ調節可能であり、プログラム化され、時間依存性があり、又は他のパラメータに基づき変化するものであっても良い。他の代替の実施形態では、フットパッド又はユーザの足における前後方向の抵抗力のレベルは、約８．９Ｎ（約２．０ポンド重）から約４４．５Ｎ（約１０．０ポンド重）の範囲内にある。可変の抵抗力は、フットパッド又は連結振り子システムの前後動作の速度に基づき変化するよう構成することができ、あるいは可変の抵抗力は、ユーザによる選択、ユーザによるプログラムもしくは操作時間、又は他のパラメータに基づき変化させることができる。前方から後方、又は後方から前方の動作に対する抵抗力は、渦電流ブレーキ４９の回転金属フライホイール４７を効果的に始動及び停止することで変化させることができる。金属フライホイール４７は、永久又は電磁石によって作り出された磁場に曝されており、ホイール内に渦電流を発生させる。適用された磁場と渦電流との間の磁気相互作用は、金属フライホイール４７を減速するよう作用する。金属フライホイール４７が速く回転すればするほど、その影響は強くなり、これは有効な水平方向の抵抗力が、零力（回転速度が零時）から完全回転速度時に最大力まで変化することを意味する。可変の抵抗力は、直線ダンパ（磁性粒子式のショックアブゾーバ）、気体もしくは流体ショックアブゾーバ、又は他の非定常の抵抗アセンブリを介して得ることができる。抵抗力の可変は、例えばより大きなフライホイールなどの慣性質量を始動及び停止することによって追加の抵抗力を用いることなく行うことができる。定常の抵抗力は、回転定常トルクブレーキ（磁性粒子式回転ブレーキ）又は他の摩擦抵抗形態を用いることにより得ることができる。
【００２８】
他の実施形態では、電子制御式の水平抵抗ブレーキを設けることができる。電子制御式の水平抵抗ブレーキを利用することにより、インターバルトレーニングを補助するために、ストライドを通して抵抗力の変動を予め決定したり、ストライドを通して一定の抵抗力を与えたり、又は実効抵抗力を全面的に変動させたりすることが可能となる。足における前後方向の有効な抵抗力の範囲は、約２．２Ｎ（約０．５ポンド重）から約６６．７Ｎ（約１５．０ポンド重）であると考えられる。他の実施形態では、直線抵抗システムを用いることができる。
【００２９】
従って、この発明は、多種の円滑で自然で有効な運動軌道又は足の動きをユーザにもたらし、また、広い動作範囲に亘って比較的多くの筋肉を運動させ、さらに安全で安定した足の動きをもたらすものである。この発明はまた、運動装置の独創的な連動動作を損なうことなく、例えば、前後方向の自由移動を抑制する一般的に一方向以上の有効な抵抗力を有する運動装置をもたらすものである。
【００３０】
また、垂直及び水平動作に対する抵抗力に加えて、運動装置１０の枢支連結振り子システム１５の動作は、フットパッド１４が運動装置の限界に達したときのために、一回又は複数回にわたる停止を含み、これを移動端停止（移動端止め）と称する。一般に、移動端停止が急激に行われた場合、ユーザに不快なジャーキングが起こり、実際には、移動端停止が急激に行われ、かつユーザが速いストライド速度を利用していた場合には、ユーザが負傷する可能性は増大するおそれがある。従って、移動端停止が自然に行われる運動装置が必要とされている。出願人は、移動端は二段階の直線的な剛性プロファイル又は非直線的な剛性プロファイルを有することが好ましいことを見出した。
【００３１】
このプロファイルを図５にグラフにして示す。図５では力（Ｎ）は縦軸で示され、移動距離（ｃｍ）は横軸で示されている。移動距離が増大するとき、力は、初めは比較的平らであり、従って移動端の兆候はユーザに緩やかにもたらされる。その後、所定の停止位置に近づくと力は急激に増加する。より滑らかな初期接触は、ユーザに転向押力とともに、移動端が近づいたときの滑らかな非強力な兆候を提供する。
【００３２】
二段階の直線的な剛性プロファイル又は非直線的な剛性プロファイルを達成する実施形態は、初期接触では比較的滑らかに動き始め、その後に所定の停止位置にて剛性を増大させる非直線的なプロファイルをもたらす単一のバンパーである。図３に戻って参照すると、一実施形態では、揺動リンク６０は、第１バンパー５７を係止するよう構成された停止タブ６１を有する。第１バンパー５７は、停止タブ６１が第１バンパー５７を完全に係止した際に極めて堅いクッション性と多少の急停止を与える移動端として作用する。左側及び右側枢支連結振り子システム１５の一部として、運動装置１０はまた、左側及び右側の揺動リンク６１、補助抵抗リンク４１及び第１バンパーを有する。
【００３３】
図６及び７を参照すると、他の実施形態では、少なくとも一組の別個の第２バンパー６２、６４をそれら単独で、又は第１バンパー５７と組み合わせて用いることができる。この実施形態では、各第２バンパー６２及び６４は、移動端が接近したときに初期接触を比較的柔らかくし、さらに移動端が接近したときに比較的堅くなり、又は次第に堅くなるよう構成される。バンパー６２及び６４は、前後方向に移動端停止をそれぞれもたらす。第１バンパー５７、及び第２バンパー６２及び６４は、ポリエステルエラストマーのような弾性材料で形成することが好ましい。あるいは、第１及び／又は第２バンパーは、例えばブチルゴム、ポリエチレン、他のエラストマー、又はこれらの組み合わせのような他の材料で形成することができる。第２バンパー６２及び６４の弾性特性により、バンパーは、移動端位置でユーザが反転させたときにユーザに対して緩やかな押力を与えることができる。緩やかな押力は、運動装置１０のフィーリング性及び快適性を向上させ、運動装置をより楽しいものとする。第２バンパー６２及び６４と第１バンパー５７との組み合わせは、前方及び後方の両方向において、最適な二段階の移動端停止の構成を運動装置に与える。第２バンパー６２及び６４は、移動が停止方向に継続した場合に非直線的に増加する初期の緩やかな移動端の兆候をもたらし、第１バンパー５７は、ユーザに対する悪い影響又はフィーリングを最小化しつつ、運動装置の最大移動の超過を防止するとともに運動装置の損傷を防止する急停止をもたらす。
【００３４】
少なくとも２つの第２バンパー６２及び６４を設けるため、一実施形態では、バンパーブラケット６６を水平抵抗プーリ４３上に亘って設けることができる。バンパーブラケット６６は、第２バンパー６２及び６４に接触し支えるよう構成された２つの接触面７２、７４を有する。第２バンパー６２及び６４は、水平抵抗プーリ４３上に設けられたブラケット８２、８４に保持されている。従って、水平抵抗プーリ４３がユーザのストライド長によって決定されたアーチを回転しながら、運動装置１０の限界に達したとき、水平抵抗プーリ４３上に保持された第２バンパー６２及び６４の一方は、対応する接触面７２及び７４に接触する。
【００３５】
あるいは、第１バンパー５７は、停止タブ６１による初期接触が柔らかくなるよう非直線的な応答を具え、停止端に緩やかな兆候を与えることができ、その後に停止タブ６１が、第１バンパー５７を係止し続け、かつ第１バンパー５７を支持し続けた場合に非直線的に増加する抵抗力を有するよう第１バンパー５７を構成することができる。単一バンパー及び二重バンパーの双方の手法は、ユーザ定義動作を有する運動装置にとって極めて重要である独創的なフィーリングをもたらす。初期剛性を適正に選択することにより、ユーザは、足の動きが移動端に近づく際に抵抗力を感じる代わりに、足を反対方向に進め始めたときに抵抗力を感じる。既存の運動装置の大部分に比べてストライド長を著しく大きくすることができるユーザ定義動作の運動装置である一方で、移動端の「押力」は、最大のストライド長で跨ぎ動作を行っている間においても、高い有酸素運動を達成するのに必要とされる円滑でリズミカルな動作をユーザが得られるよう助長する傾向にある。
【００３６】
この発明を具体的な実施形態とともに説明したが、当業者により他の代替、変更、及び変形形態が予想される。前述のように、振り子跨ぎ型運動装置を実施形態例として示したが、この発明の原理は、ローイングマシン、楕円運動装置、足踏み運動装置、クロスカントリースキーマシン、及びぶら下がり運動装置等を含むがこれらに限定されない、他のフィットネス装置、特にユーザが比較的可動するフィットネス装置に適用される。従って、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内に規定される全ての代替、変更及び変形形態を含むことを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、この発明の原理に従う運動装置の正面斜視図である。
【図２】図２は、シュラウドを取り外した状態で示す、図１の運動装置の正面斜視図である。
【図３】図３は、図１の運動装置の一部を詳細に示す正面斜視図である。
【図４】図４は、図２の運動装置の背面斜視図である。
【図５】図５は、図１の運動装置の停止位置における非直線的なプロファイルを示すグラフである。
【図６】図６は、図１の運動装置の一部を詳細に示す背面図である。
【図７】図７は、図１の運動装置のその他の一部を詳細に示す背面斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  運動装置
１２  フレーム
１４  フットパッド
１５  枢支連結振り子システム
１６  トウクリップ
１７  垂直抵抗システム
１８  後側リンク部材
１９  水平抵抗システム
２１  下側水平リンク
２３  上側水平リンク
２５  枢支シャフト
２７  前側垂直リンク
２９  旋回アーム
３０  抵抗リンク
３２  クランク部材
３４  プーリシステム
３５  軸
４１  補助抵抗リンク
４３  水平抵抗プーリ
４７  フライホイール
５７  第１バンパー
６０  揺動リンク
６１  停止タブ
６２、６４  第２バンパー
【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】
2008161685.tif 000008
【図７】
2008161685.tif 000009
【外国語明細書】
2008161685000001.pdf