(57)【要約】【課題】各スポーツ種目等毎の動作様式に合わせた力の出し方を、使用者に容易かつ確実に修得させることができ、しかもあらゆるスポーツ等の動作様式の特異性に対応したトレーニング装置を提供する。【解決手段】少なくとも一個の滑車と、負荷の増減の変化により筋肉のトレーニング又はリハビリテーションを行うトレーニング装置であって、上記滑車の少なくとも一個を変形カムとする。上記変形カムは、例えば、Ｆ×Ｌ＝定数（但し、Ｆは力、Ｌは変形カムの中心軸から外周までの距離）、なる関係を用いることにより、トレーニングを行いたい動作様式に合った出力特性に対応するように作製される。【選択図】　図１
2004135800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一個の滑車と、負荷の増減の変化により筋肉のトレーニング又はリハビリテーションを行うトレーニング装置であって、前記滑車の少なくとも一個を変形カムとしたことを特徴とするトレーニング装置。
【請求項２】
少なくとも一個の滑車と、おもりの上下により筋肉のトレーニング又はリハビリテーションを行うトレーニング装置であって、前記滑車の少なくとも一個を変形カムとしたことを特徴とするトレーニング装置。
【請求項３】
前記変形カムを、Ｆ×Ｌ＝定数（但し、Ｆは力、Ｌは変形カムの中心軸から外周までの距離）、なる関係を用いることにより、トレーニングを行いたい動作様式に合った出力特性に対応するように作製することを特徴とするトレーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スポーツ種目等毎の動作様式に合わせたトレーニングを可能ならしめるためのトレーニング装置、また、スポーツ選手や一般市民の筋力増強や健康管理、或いはリハビリ等に適したトレーニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２０００−１７６０４５号公報
【特許文献２】特開２００２−１７８８７号公報
【特許文献３】特開２０００−１４８２５号公報
【特許文献４】特開平１０−１３７３６０号公報
【特許文献５】特開平１０−１１３４０５号公報
【０００３】
スポーツ選手や一般市民の筋力増強や健康管理、或いはリハビリ等に適したトレーニング装置については、従来からゴムチューブの弾性や錘の負荷の他、油圧や電気エネルギーを利用した装置があり、例えば［特許文献１］のトレーニングマシン、［特許文献２］の電気抵抗負荷式体幹筋力トレーニングマシーン、［特許文献３］のトレーニングマシンの負荷装置、［特許文献４］の腕力トレーニング装置、［特許文献５］のトレーニング装置、等が知られている。
【０００４】
ところで、最近のスポーツ医学や運動生理学の進歩に伴い、従来のトレーニング装置では、真に有効なトレーニングが実現されないことが徐々に明らかとなりつつある。すなわち、いわゆる終動負荷トレーニングマシンを使用するトレーニングを重ねるほど、関節の可動域を制限して動きが鈍くなるほか、疲労、事故などを招くことにも繋がる、というものである。ここで、いわゆる終動負荷トレーニングマシンとは、例えばゴムチューブを引張って投球フォームを練習するトレーニングマシンやばね弾性を利用するマシン等、動作の初期状態の負荷は小さく、動作の進行につれて負荷が大きくなり、動作の最終状態に到達したときの負荷が最大となるトレーニングマシンをいう。又終動負荷とは、例えばゴムチューブを引張るような場合、チューブの負荷である張力や反発力は動作の初めが弱くて次第に強くなり最後に最も強くなるが、こうした負荷のかかり方をいう。反対に初動負荷とは、例えば投球動作では、動作の初めに大きな力を発揮し、ボールを話した後、腕のフォロースルーとともに力は次第に減って行く即ち、動作の最初に力が掛り、次第に減少する動きとなるが、こうした負荷のかかり方をいう。尚上記解説は、根本勇著「勝ちにいくスポーツ生理学」（１９９９年９月３０日発行、株式会社山海堂刊）による。
【０００５】
さらに、例えば水泳では水を掻き終えるその瞬間に力を最大限発揮する必要がある一方、投球動作では動作の初めに力を最大限発揮し、球を離した後は力を抜いてゆく、と言うように、各スポーツ種目等毎にその一動作中における力の出し方は異なっており（以下「動作様式の特異性という」。）、トレーニング装置についてもその動作特性に従った負荷特性を有しているのが望ましいところ、従来のトレーニング装置では、一動作中に得られる負荷は全て一定であるか、或いは線形性を有する程度にすぎず、現在に至る迄の間、各スポーツ種目等の特異性に直接対応して、適宜負荷の特性を変えることのできる装置は提供されていなかった。要するに、今まで、各スポーツ種目等の特性に考慮して設計されてトレーニング装置は存在しなかったのである。この点につき、先に列記した公報を例に以下説明する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
トレーニング装置に係る従来技術としては、先に説明した通り弾性や錘の重みを用いたものの他、油圧を用いたもの［特許文献１］、また電気を用いたものも存在する［特許文献２、特許文献３］。油圧又は電気による場合、油圧又は電気エネルギーを用いて人工的に発生させた負荷を利用することができる。しかし、これらは一定負荷或いは等粘性負荷でもってトレーニング可能であることを特徴としているところ、換言すれば終動負荷までもが大きいこととなり、トレーニングどころでははく、チューブマシン等と同様却って筋肉に悪影響を及ぼす虞がある。
さらに、従来のような直線的な負荷のかかり方だけでは、あらゆる動作様式の特異性に対応できない場合が殆どである。
【０００７】
他方、終動負荷が大きいことによる弊害を認識し、これを解決したトレーニング装置も存在しており、例えば［特許文献４］又は［特許文献５］に開示されているようなものが挙げられる。
しかし、これらの装置は専ら、動作の最終段階において終動負荷が最大となるいわゆるゴムチューブマシン等の終動負荷トレーニングマシンの弊害を除去することを目的とするものにすぎない。
【０００８】
要するに本発明は、より早く力の出し方を修得し、より早く各種目において高レベルに達することを目的とするものである。
即ち、本発明は、”動作のどの段階でパワーを集中させるべきか、またどの段階で力を出さない方が良いのか”と言うような、一動作中におけるパワーの出力特性その他の各スポーツ種目等毎の動作様式に合わせた力の出し方を、使用者に容易かつ確実に修得させることが可能であって、しかもあらゆるスポーツ等の動作様式の特異性に対応したトレーニング装置を提供することを課題とするものである。
【０００９】
又本発明によりあらゆるスポーツ等の動作様式の特異性に応じた力の出し方を覚えさせ、今まで努力しても結果の出ない思いをしていたアスリートに、効率の良い力の出し方を覚えさせるのを実現することも本発明の目的である。或いはまた、これからスポーツ等を始める人に効率良く上達法を教授すること、を実現するのも本発明の目的である。どこで力を掛ければよいか、掛けどころを体に覚え込ませることができれば、不要な力を掛けずに済み、総合的に効率良く、必要なときに力を発揮させることが出来る。
上記課題の他、本発明はこれに限らず、けが人のリハビリ等にも応用可能なトレーニング装置を提供することをも課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決し得るトレーニング装置を得るべく鋭意検討を重ねた結果、「一動作の始めから終わりまでを変形カムの一回転（０度から３６０度まで）で置き換える」と言う思想に到達し、これを用いて以下の構成からなるトレーニング装置とすることにより、上記目的を達成可能なことを見い出し、本発明を完成した。
上記目的を達成するために、本発明のトレーニング装置は、少なくとも一個の滑車と、負荷の増減の変化により筋肉のトレーニング又はリハビリテーションを行うトレーニング装置であって、前記滑車の少なくとも一個を変形カムとしたことを特徴とするものである。
又本発明のトレーニング装置は、少なくとも一個の滑車と、おもりの上下により筋肉のトレーニング又はリハビリを行うトレーニング装置であって、前記滑車の少なくとも一個を変形カムとしたことを特徴とするものである。
【００１１】
さらに本発明のトレーニング装置は、上記の変形カムを、Ｆ×Ｌ＝定数（但し、Ｆは力、Ｌは変形カムの中心軸から外周までの距離）、なる関係を用いることにより、トレーニングを行いたい動作様式に合った出力特性に対応するように作製することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明において、「負荷」とは、使用者にある一定の抵抗を与えて筋肉の鍛錬を行うものをいい、上下に昇降するおもりもこれに含まれる。これには、例えば、油圧により一定の負荷を発生するトレーニング装置であればその油圧によって得られた抵抗力、電気ブレーキにより一定の負荷を発生するトレーニング装置であればその電気ブレーキをオン状態にしたときに得られる抵抗力、またパウダクラッチにより一定の負荷を発生するトレーニング装置であれば励磁コイルに入力電流が通じている状態に得られる抵抗力、等が挙げられる。
本発明において、「負荷の増減の変化」とは、トレーニング装置の使用者にある抵抗が生じている、いわゆる負荷の「オン」状態、反対にトレーニング装置の使用者に抵抗が生じていない、いわゆる負荷の「オフ」状態のほか、負荷が時間が経つのに応じて漸増又は漸減する状態をも含むものとする。
本発明において、「おもり」とは、市中のスポーツクラブ等に設置されているトレーニングマシンに見られる、いわゆる”ウェイト”と通称されているもの等の他、人工の錘、或いはトレーニング装置の使用者自身を含めた人間の体重をも言うものとする。
本発明において、おもりの「上下」とは、鉛直方向成分のみからなり、鉛直方向に上下させることを言う以外に、鉛直成分の他水平成分をも含み、斜め方向に昇降することも含まれるものとする。
本発明において「出力特性」とは、ある特定のスポーツ種目等において、その一動作期間中に発揮すべき力の出し方の理想状態、或いは標準的な状態を表わすものを言う。
本発明において「変形カム」とは、例えば、Ｆ×Ｌ＝定数、なる関係で特定されるような、出力特性に対応して作製された、少なくとの一個の板体を言うものとする。ここで、Ｆは力、Ｌは変形カムの中心軸から外周までの距離を言う。
【００１３】
本発明に係る上記のトレーニング装置は、例えば水泳のプル（手で水をかく）動作のように、水をキャッチしてから徐々に筋出力が大きくなり、動作の中盤から終盤に筋力発揮のピークを迎えた後、最終的に一動作の終了時点においては筋出力は殆ど生じていない、という様な筋力の発揮特性を一動作期間中において必要とする種目、又反対にピッチングをはじめとする初動負荷の大きい種目のいずれにも適用可能であるほか、その他様々なスポーツ種目等のトレーニングにも適用可能である。
【００１４】
従来のトレーニング装置では、一動作中に得られる負荷は一定或いは線形比例で漸増するものであるところ、本発明のトレーニング装置に用いられる変形カムは中心からの半径の距離に対応して使用者の引張りトルクが変化するため、動作様式の特異性に対応し、各種目毎の出力特性に合ったトレーニングを実施出来る。必要に応じて変形カムを設計・作製することにより、使用者に掛けられる負荷はどうとでも可変できる。
本発明に関しては、変形カムを装備するトレーニングマシンの用途や形態等に何ら影響を受けず、またこれらより何の限定をも受けないため、適用の可能性は限り無く大きいものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図７に基づいて本発明に係る変形カムの形状を決定するプロセスの概要について説明する。図７は本発明のトレーニング装置に使用する変形カムの形状を決定する手段の一例を示す図である。変形カムは、本発明の本質にあたるものである。尚以下の説明は、図７及び後に［実施例１］として紹介する図１の記載に基づいて行うこととする。図の符号等は［実施例１］又は図７に示す通りである。
【００１６】
ｉ）当該種目の出力特性を把握
まず、当該種目の出力特性を把握することから始まる。ここで数ある種目の中では、未だその一動作中において発揮すべき力の出し方を表わす出力特性の態様が明らかにされていないようなものもあるが、この場合は運動生理学等の研究結果を活用して、出力特性の様子を明らかにしておく。或いは、書籍等から見つけてきても構わない。いずれにしても、一動作中における標準的なものであれば好適である。
【００１７】
ｉｉ）グラフに合わせて変形カムを作製
次に、肝心の変形カムの製作に取り掛かる。
図７は、変形カムの形状を特定する手法の一例を示すものである。これは、半径１０ｃｍの滑車を用いて２５キログラム重のおもりを持ち上げる際、この滑車と同軸に連結された変形カムの半径（或いは距離）に対応して必要な力（トルク）の大きさも異なると言うことを測るものである。このときの関係式は１０（ｃｍ）×２５（ｋｇｗ）＝Ｆ×Ｌ　（Ｆは力（ｋｇｗ）、Ｌは変形カムの中心軸から外周までの距離（ｃｍ））である。
これを応用すれば、出力特性のグラフに表わされた、その瞬間における必要な力に対応する変形カムの半径（距離）が導き出されることになる。この手法を用いて、一動作の初めから動作の終了の時点までを、変形カムの０度から３６０度として、一動作の初めから動作の終了の時点までの、出力特性の瞬間毎の必要な力に対応する変形カムの半径（距離）を求めて、変形カムの形状を特定することが出来る。
【００１８】
例えば、図３に示す出力特性は、水泳のプル（手で水をかく）動作を行う際の理想的な力の発揮の仕方を表したものであるが、これと、上記に示す手法を用いることにより図４に示す変形カムの形状を一意に特定することが可能となる。
実施例１同様、実施例２に示す変形カムの作製の仕方も上記した通りである。このときも出力特性図とできた変形カムとは、一意に対応する関係にある。
【００１９】
ｉｉｉ）マシンに取付
この後、適用対象となるマシンの滑車の少なくとも一個を、作製した変形カムに交換する。変形カムは、当該滑車に代えて直接取り付けても良いが、変形カムと同軸に滑車を連結して使用しても構わない。ここで図１、或いはより詳しくは図８に示すように、引張り力を加えない無負荷時において、第２のワイヤロープ９Ｒは、０度から３６０度まで変形カム５Ｒの周りにおいて巻回されている。一方、第１のワイヤロープ８Ｒはその一端が滑車４Ｒに連結されているだけで、第１のワイヤロープ８Ｒが滑車４Ｒに巻回されていない状態としておく。尚このとき、第１のワイヤロープ８Ｒの一端は滑車４Ｒに、また他端は、往復台１３の下部に連結されている。一方、第２のワイヤロープ９Ｒの一端は、変形カム５Ｒに連結された後その周りを一周しており、また他端は、ハンドル１０に連結されている。ハンドル１０を引き第２のワイヤロープ９Ｒを引張れば、変形カム５Ｒは、０度から３６０度まで回転し、同時に第１のワイヤロープ８Ｒが滑車４Ｒに巻き取られて、往復台１３が斜め上方へとスライドする。
【００２０】
このようにして図３、或いは図５に示されるような特性曲線を決定することができれば、先にその一例を示した手法により、図４或いは図６に示されるような変形カム５Ｌ又は５Ｒや変形カム４２を、特別な経験等を要することなく、容易かつ確実に作製することが可能となる。無論、これを用いたトレーニングの実施も容易であり、かつ、トレーニング効果も抜群なものとなる。
【００２１】
【実施例】
［実施例１］
［競泳等の選手向きのトレーニング装置への適用］
本発明の一実施例を図１〜図４に基づいて説明する。この実施例１に係る装置は、例えば水泳のプル（手で水をかく）動作のように、水をキャッチしてから徐々に筋出力が大きくなり、動作の中盤から終盤に筋力発揮のピークを迎えた後、最終的に一動作の終了時点においては筋出力は殆ど生じていない、という様な筋力の発揮特性を一動作期間中において必要とする種目のトレーニングを実現するための装置である。
図１及び図２は競泳（例えばクロール等）の選手向きのトレーニング装置の側面図である。図３は本実施例に係る装置を用いて訓練する種目に要求される力の発揮の仕方を示した出力特性図、図４は本実施例に係る装置１に装備される変形カム５Ｌ又は５Ｒの側面図である。
【００２２】
まず始めに、図１および図２に基づいて、本実施例に係る装置の概要を説明する。
本実施例に係るトレーニング装置１の基本骨格については従来のトレーニング装置と略同様であるが、図１又は図２中、１１はメインフレーム、１２Ｆ、Ｒはそれぞれメインフレーム１１を支える支柱となる前脚及び後脚、１３は使用者が頭を前脚１２Ｆ側へ向けて腹這い又は仰向けになって上に載る往復台であって、内蔵されたローラーによりメインフレーム１１の上をモノレールのように往復自在に構成されているもの、またメインフレーム１１の前段には、矩形の枠体（図示せず）が連結されており、内部に滑車４Ｌ，４Ｒ及び６Ｌ，６Ｒ、並びに変形カム５Ｌ，５Ｒが中心軸１５を介して取り付けられている。滑車３Ｌ，３Ｒは、メインフレーム１１前端に、ブラケット１６を介して、かつ、回転可能なように軸支された状態で取り付けられている。１０は使用者が握るハンドル、８Ｌ，８Ｒは第１のワイヤロープ、９Ｌ，９Ｒは第２のワイヤロープである。尚５０はブースターであるが、これについては後述する。
【００２３】
メインフレーム１１の前段には、滑車４Ｌ，４Ｒ及び６Ｌ，６Ｒ、並びに変形カム５Ｌ，５Ｒの取り付けられた矩形の枠体（図示せず）を立設してある。５Ｌ及び５Ｒが本発明の本質にあたる変形カムである。ハンドル１０に引張り力を加えない無負荷時において、左右の第１のワイヤロープ８Ｌ，８Ｒはそれぞれ、一端が往復台１３の下部に連結されたのち、滑車３Ｌ，３Ｒを介して他端が滑車４Ｌ，４Ｒに連結され、又左右の第２のワイヤロープ９Ｌ，９Ｒはそれぞれ、一端が変形カム５Ｌ，５Ｒに連結されたのち、その周りを一周しており、その後滑車６Ｌ，６Ｒを経て、他端はハンドル１０に連結されている。
【００２４】
次に、図３及び図４に基づき、変形カム５Ｌ，５Ｒの作製について説明する。尚図３の説明において横軸は、動作開始から一動作終了までの期間について表わしているが、変形カムを作製する都合上、横軸については、０から３６０度までの回転角の目盛も同時に表示してある。
変形カム５Ｌ，５Ｒの形状は上述の通り図７の手法を用いて決定、作製され、滑車に換えて取り付けられる。本実施例の場合は、変形カム５Ｌ，５Ｒと同軸に滑車４Ｌ，４Ｒを連結している。この時のトレーニング装置１の動作については先に［発明の実施の形態］で述べた通りである。
【００２５】
［使用方法］
まず第１のワイヤロープ８Ｌ，８Ｒと、第２のワイヤロープ９Ｌ，９Ｒはいずれの材料からなるものであっても良く、その他例えば、移動方向と直角方向に延びる溝や、歯が設けられているようなゴムを始めとする弾性材からなるベルト（歯或いは溝付きのもの）からなるものであっても、また革製のベルト、或いは金属チェーンからなるものであっても良い。ここで第２のワイヤロープ９Ｌ，９Ｒは変形カム５Ｌ，５Ｒの側面形状にぴったりと沿って移動する様になっている。水泳競技者によりハンドル１０が引かれると、第１のワイヤロープ８Ｌ又は８Ｒの一端に連結され、使用者自身が載っている往復台１３がメインフレーム１１に沿って上昇（前進）して、使用者自身の体重を利用した荷重が使用者の腕に負荷され、この荷重が腕の筋肉を鍛練する。
【００２６】
上記のようにして水泳（例えばクロール等）競技者の力の発揮の仕方に応じたトレーニングが実現されるが、本実施例におけるトレーニング装置１は、クロールに限らず、変形カム５Ｌ，５Ｒの形状を変えることによりその他の種目にも対応し得るものである。
【００２７】
尚、トレーニングを行う際の負荷が、装置１の往復台１３の上に載せた自分の体重だけで足りない場合には、負荷増強手段として、メインフレーム１１の後段に、更に、ワイヤロープ５９、滑車５３及び５４、ウェイトユニット５６を矩形の枠体（図示せず）内に立設してなるブースター５０（図１に破線で示す）を増設するほか、従来同様、前脚１２Ｆの高さを上げ、後脚１２Ｒの高さを下げてメインフレーム１１の傾きを増やして、重力を利用する度合をより高める手段や、往復台１３の上部又は下底部に錘を増設する手段等を更に利用することも可能である。尚滑車５４については、円形滑車に変えて変形カム５と同様の形状のカムとしても良く、その際、変形カム５は通常の円形滑車とすれば良く、いずれの場合であっても本発明の効果を発揮することには変わりがない。
【００２８】
［実施例２］
［ピッチング、その他初動負荷の大きい種目のトレーニング装置への適用］
跳躍や投てき等の運動では、図５に示す出力特性図にある通り、動作の初期に負荷が掛り、後半にかけて負荷が抜けて行く動作となる。図５に示す出力特性を、図７及び［発明の実施の形態］で説明した手法により変形カムの形状にして表したものが図６となる。このようにして得られた図６に示す形状の変形カム４２を、市中のスポーツクラブ等に設置されているいわゆるスミスマシンや、いわゆるケーブルクロスマシンに装着されている滑車の少なくとも一つと交換して、或いはこれと共に使用することで、本発明のトレーニング装置を、跳躍動作や投てき動作等の動作様式に合ったトレーニングにも適用し得る。
【００２９】
【発明の効果】
以上、本発明のトレーニング装置を利用することにより、あらゆるスポーツ等の動作様式の特異性に応じた力の出し方を覚えさせ、今まで努力しても結果の出ない思いをしていたアスリートに、効率の良い力の出し方を覚えさせることを実現できる。或いはまた、これからスポーツ等を始める人にも、効率良く上達法を教授することが可能となる。どこで力を掛ければよいか、掛けどころを体に覚え込ませることができれば、不要な力を掛けずに済み、総合的に効率良く、必要なときに力を発揮させることが出来る。
又本発明のトレーニング装置は、スポーツ選手等の筋力トレーニングに用いるほかにも、リハビリテーションへの応用も可能であるほか、様々な分野に適用可能であり、その可能性は無限に広がっている。尚、変形カムの形状が異なる複数の変形カムを準備しておき、種目毎に切り替えて利用するような形態も考えられる。本発明は、「一動作の始めから終わりまでを変形カムの一回転（０度から３６０度まで）で置き換える」と言う発想から生み出されたものであり、変形カムの形状を変形しされすれば、種々の動作様式に合わせた力の出し方を作り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るトレーニング装置の側面図である。
【図２】本発明の一実施例に係るトレーニング装置の正面図である。
【図３】水泳の一動作を行う際に求められる、理想的な力の発揮の仕方を示す出力特性図である。
【図４】本発明の一実施例に係るトレーニング装置に使用する変形カムの側面形状を示す図である。
【図５】初動負荷の大きい動作を行う際に求められる、理想的な力の発揮の仕方を示す出力特性図である。
【図６】本発明の別の実施例に係るトレーニング装置に使用する変形カムの側面形状を示す図である。
【図７】本発明のトレーニング装置に使用する変形カムの形状を決定する手段の一例を示す図である。
【図８】変形カム及びこれと同軸に連結される滑車を示す図である。
【符号の説明】
１　トレーニング装置
３Ｌ　滑車
３Ｒ　滑車
４Ｌ　滑車
４Ｒ　滑車
５Ｌ　変形カム
５Ｒ　変形カム
６Ｌ　滑車
６Ｒ　滑車
８Ｌ　第１のワイヤロープ
８Ｒ　第１のワイヤロープ
９Ｌ　第２のワイヤロープ
９Ｒ　第２のワイヤロープ
１０　ハンドル
１１　メインフレーム
１２Ｆ　前脚
１２Ｒ　後脚
１３　往復台
１５　中心軸
１６　ブラケット
４２　変形カム
５０　ブースター
５３　滑車
５４　滑車
５６　ウェイトユニット
５９　ワイヤロープ
【図１】
2004135800.tif 000003
【図２】
2004135800.tif 000004
【図３】
2004135800.tif 000005
【図４】
2004135800.tif 000006
【図５】
2004135800.tif 000007
【図６】
2004135800.tif 000008
【図７】
2004135800.tif 000009
【図８】
2004135800.tif 000010