(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第一の部材に取付けるシャフト；
（ｂ）外側に向き一般に半径方向に延在する第一のロータ表面および第二のロータ表面を有するロータであって、外周を限定する外径Ｒｏを有し、相対回転が抑制されるように前記シャフト部材に連結される構成のロータ；
（ｃ）第二の部材に取付けるハウジングであって、該ハウジングが磁束路を提供する束部材によって部分的に限定されて形成された中空空洞を含み、該束部材が最内周を形成する内径Ｒｉを含み相互に向く第１の内表面と第二の内表面を含んで形成された凹部を有し、該凹部は前記ロータの一部分を受け入れて前記第一の内表面と前記第一のロータ表面間の第一間隙と前記第二の内表面と前記第二のロータ表面間の間隙を形成し、前記束部材の内径Ｒｉと前記ロータの外径Ｒｏが、Ｒｉ／Ｒｏ比が最低量の鋼を必要とするように０．７０〜０．９０の間であるようなＲｉ／Ｒｏ比の大きさである構成のハウジング；
（ｄ）前記空洞内に含まれ該空洞を少なくとも部分的に充填し前記第一および第二の間隙を実質的に充填する粘性流体に分配された強磁性粒子から成る磁気レオロジー流体；および
（ｅ）前記第一および第二の間隙に隣接し、前記磁束路に定在磁界を発生させて前記磁気レオロジー流体のレオロジーを変化させ且つ前記ロータに加わる抑制力を変化させるコイル；
から成ることを特徴とする磁気レオロジー流体装置。
【請求項２】
前記第一および第二の間隙の厚さを一定に保つために、前記ロータが軸方向にばねで正常な位置に止められる請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記空洞がせいぜい１／３満たされることによって磁気レオロジー流体と前記シャフトを回転自在に支える密封軸受におけるシールとの接触を最小にさせるように該空洞が磁気レオロジー流体で充填される請求項１記載の装置。
【請求項４】
さらに、１０００ｍＰａ-ｓ〜５０，０００ｍＰａ-ｓの粘度を有するシリコーン流体から成りカルボニル鉄スフェロイドを含有する前記磁気レオロジー流体で前記空洞が部分的に満たされる請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記磁気レオロジー流体が、前記ロータを貫通して形成された少なくとも一つの孔と該ロータから突出して該流体を攪拌する少なくとも一つのピンによって混合される請求項１記載の装置。
【請求項６】
（ａ）第一の部材に取付けるシャフト；
（ｂ）外側に向き一般に半径方向に延在する第一のロータ表面および第二のロータ表面を有するロータであって、外周を限定する外径Ｒｏを有し、相対回転が抑制されるように前記シャフト部材に連結される構成のロータ；
（ｃ）第二の部材に取付けるハウジングであって、該ハウジングが磁束路を提供する束部材によって部分的に限定されて形成された中空空洞を含み、該束部材が最内周を形成する内径Ｒｉを含み相互に向く第一の内表面と第二の内表面を含んで形成された凹部を有し、該凹部は前記ロータの一部分を受け入れて前記第一の内表面と前記第一のロータ表面間の第一間隙と前記第二の内表面と前記第二のロータ表面間の第二の間隙を形成し、前記束部材の内径Ｒｉと前記ロータの外径Ｒｏが、Ｒｉ／Ｒｏ比が最低量の鋼を必要とするように０．７０〜０．９０の間であるようなＲｉ／Ｒｏ比の大きさである構成のハウジング；
（ｄ）前記空洞内に含まれ該空洞を少なくとも部分的に充填し前記第一及び第二の間隙を実質的に充填する粘性流体に分配された強磁性粒子から成る磁気レオロジー流体；
（ｅ）前記第一および第二の間隙に隣接し、前記磁束路に定在磁界を発生させて前記磁気レオロジー流体のレオロジーを変化させ且つ前記ロータに加わる抑制力を変化させるコイル；および
（ｆ）前記ハウジングに対して前記ロータを中心へ片寄らせて前記第一および第二の間隙が該中心片寄らせによる一定厚さを維持するばね手段；
から成ることを特徴とする磁気レオロジー流体装置。
【請求項７】
（ａ）第一の部材に取付けるシャフト；
（ｂ）外側に向き一般に半径方向に延在する第一のロータ表面および第二のロータ表面を有するロータであって、外周を限定する外径Ｒｏを有し、相対回転が抑制されるように前記シャフト部材に連結される構成のロータ；
（ｃ）第二の部材に取付けるハウジングであって、該ハウジングが磁束路を提供する束部材によって部分的に限定されて形成された中空空洞を含み、該束部材が最内周を形成する内径Ｒｉを含み相互に向く第一の内表面と第二の内表面を含んで形成された凹部を有し、該凹部は前記ロータの一部分を受け入れて前記第一の内表面と前記第一のロータ表面間の第一間隙と前記第二の内表面と前記第二のロータ表面間の第二の間隙を形成し、前記束部材の内径Ｒｉと前記ロータの外径Ｒｏが、Ｒｉ／Ｒｏ比が最低量の鋼を必要とするように０．７０〜０．９０の間であるようなＲｉ／Ｒｏ比の大きさである構成のハウジング；
（ｄ）前記空洞内に含まれ該空洞を少なくとも部分的に充填し前記第一及び第二の間隙を実質的に充填する粘性流体に分配された強磁性粒子から成る磁気レオロジー流体；
（ｅ）前記第一および第二の間隙に隣接し、前記磁束路に定在磁界を発生させて前記磁気レオロジー流体のレオロジーを変化させ且つ前記ロータに加わる抑制力を変化させるコイル；および
（ｆ）前記ハウジングに対して前記ロータを中心へ片寄らせて前記第一および第二の間隙が該中心片寄らせによる一定厚さを維持するばね手段；
から成ることを特徴とする磁気レオロジー流体装置による、練習装置の一部品における力の制御方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、回転および線形作動流体装置の分野に関し、特に、本発明は制御可能な力を提供する磁気レオロジー流体装置の分野に関する。
背景技術
磁気レオロジー（ＭＲ）流体装置は、磁気レオロジー流体、磁化性粒子を粘性流体に浮遊させている媒体を含む。ＭＲダンパは回転および線形作動装置の両方を含む。回転装置はブレーキ、クラッチ、等として使用できるが、線形作動装置は直線運動の減衰や制御自在散逸力の提供に使用できる。ＭＲダンパは自動車のエンジンマウントに組み込まれてきた。かかる装置の一つがＳｈｔａｒｋｍａｎｎの米国特許第５，１７６，３６８号に教示され、自動車のシャシに連結できて、選択的にエネルギーを印加してレオロジーを制御する磁性流体を含有するエンジンマウントを記載している。このレオロジー変化を用いて減衰レベルを制御することによりエンジンの運動を制御する。他のＭＲ流体装置は、Ｃａｒｌｓｏｎらの米国特許第５，２８４，３３０号と第５，２７７，２８１号に教示され、それらは軸方向に作動するダンパおよび無シール設計のマウントを記載している。
Ｓｈｔａｒｋｍａｎｎらの米国特許第５，２５７，６８１号はＭＲ流体を利用した回転ダンパを記載している。米国特許第５，１７８，５８２号は乾燥粉末カップリングを記載している。Ｃａｒｌｓｏｎらの米国特許第５，０９０，５３１号と第５，０５４，５９３号は電気泳動流体作動装置を記載している。Ｃａｒｌｓｏｎの米国特許第５，００７，５１３号は制御自在装置に強磁性流体シールの使用を教示している。Ａｎｎａｃｈｉｎｏらの米国特許第４，９６７，８８７号は磁性粒子を利用したソフト・スタート・カップリングを記載している。Ｅｄｄｅｎｓの米国特許第４，３５０，９１３号は別の磁性粒子装置を教示している。しかしながら、特に回転ＭＲ装置は過剰の磁束キャリヤ材料を利用して、適当なトルクの発生に必要な間隙のために厳しい公差を利用しなければならない。さらに、単純で効果的な線形作動装置が開発されておらず、単純なダンパの概念は特殊な使用を要する。従来の線形ダンパはＭＲ弁をダンパ内に組み込んでいるので、ダンパの設計を指数関数的に複雑にしている。
練習装置は抵抗を提供するのに種々の手段を利用してきた。従来の練習機械は、使用者の運動に抵抗する抵抗力を提供して、使用者の筋肉を運動させる受動手段として流体抵抗、空気抵抗、および摩擦抵抗を利用してきた。さらに、渦電流装置が抵抗力を提供するために利用されてきた。しかしながら、これらの装置は大量の電力を利用し、必要な滑らかな感触を提供できない。さらに、それらは容易に制御できない。
発明の開示
従って、従来技術の利点および欠点が与えられたとすると、本発明は磁気レオロジー（ＭＲ）流体装置、特に練習（または運動）装置における制御力に必要な装置および該制御力を提供する方法に関する。
回転磁気レオロジー装置は内部空洞を形成する外ハウジング、該ハウジングに対して回転自在に支持されるシャフト、および前記空洞に収納されたロータから成る。ロータおよびハウジングの相対半径は、必要な材料の量を最適にする、従って装置のサイズを小さくするように選択される。別の見地において、そのロータは、簡単な機械加工、大きな加工公差、および低加工費のために軸方向にばねで正常な位置にとめられる。
線形作動装置は、モジュール構成要素を使用、従って製造費を下げ製造方法を簡潔にさせる点において単純である。その線形作動装置は第一のポンプ、第二のポンプ、その二つを接続する外部流路、およびその外部流路を介して流体の流量を制御する外部ＭＲ弁を含む。
本発明は磁束路を形成するのに利用する鋼の量を最小にすることができ、従って軽量でコンパクトな装置となる。
練習装置にＭＲ装置を使用することによって、制御された抵抗力を提供するのに必要な作動電力の量を劇的に下げることができる。
練習装置にＭＲ装置を使用することによって、無振動で滑らかな感触が得られる。
練習装置にＭＲ装置を使用することによって、最適の練習または最適の力曲線特性を提供するために力の制御特性を変えることができる。
本発明の前記およびさらに別の面、特徴、および利点は添付図面および以下の望ましい実施例の記載から明白となると考えられる。
【図面の簡単な説明】
明細書の一部を形成する添付図面は本発明のいくつかの基本的実施例を示す。それらの図面と説明は共に本発明を詳細に説明するのに役立つ。図面において、
図１は、本発明の磁気レオロジー流体装置の部分断面側面図であり；
図２は、軸方向にばねで片寄らせたロータを示す本発明の磁気レオロジー流体装置の部分断面側面図であり；
図３は、磁気レオロジー流体装置の一つの取り付けを示す側面図であり；
図４は、磁気レオロジー流体装置の別の取り付けを示す側面図であり；
図５は、磁気レオロジー流体装置を利用した自転車スタンド練習装置の側面図であり；
図６は、磁気レオロジー流体装置を利用した横臥式練習装置の側面図であり；
図７は、横臥式練習装置用ドライブ・アセンブリの側面図であり；
図８は、冷却用ファンを利用した横臥式練習装置用ドライブ・アセンブリの側面図であり；
図９は、磁気レオロジー流体装置を利用したスキー練習装置の側面図であり；
図１０は、スキー練習装置の平面図であり；
図１１は、腕を練習するために磁気レオロジー流体装置を利用したスキー練習装置の側面図であり；
図１２は、磁気レオロジー流体装置を利用した漕艇練習装置の側面図であり；
図１３は、磁気レオロジー流体装置を利用したステア・ステッパ訓練装置の側面図であり；
図１４は、ステア・ステッパ等に利用されるレオロジー流体装置の側面図である。
発明を実施するための最良の形態
同じ部品を示すことができる同じ参照文字を使用した種々の図面を参照して、図１には磁気レオロジー（ＭＲ）流体装置２０を示す、この場合には、伝動軸２７またはプーリ２９のような第一部材へ取り付けるシャフト２４、スプリット・ピロー・ブロック２５またはフランジ２３のような第二部材へ取り付けるハウジング２２から成る回転磁気レオロジーブレーキである。スプリット・ピロー・ブロック２５は、ＭＲ装置２０の外周部を固定的に受け入れるシリンダを形成する半分ずつの二つ割れが望ましい。或るいは、フランジ２３はファスナ３６を介して取り付けることができる。シャフト２４は軸受け４４を介してハウジング２２によって回転自在に受け入れ、支持される。軸受け４４は密封玉軸受け型であって、シャフト２４およびハウジング２２内の円筒形ポケットに圧入される。
ロータ２６はシャフト２４を入れ、ロータ２６がシャフト２４に対して軸方向に滑れるように部分的にだけ拘束される。ロータ２６は軸方向に浮くようにすべり自在に入り、しかもリフトピン３３によって捩じり移動を抑制される。リフトピン３３はシャフト２４に圧入し、ロータ２６に形成された溝に入れる。ロータ２６は外側に向き一般に半径方向に延在する第一のロータ表面と第二のロータ表面を含む。ロータ２６は円板状が理想的である。ばね４３は、空洞２８内の中心にくると共にハウジング２２の半分３２と３４に対して中心にくるようにロータ２６をばねバイアスまたは負荷する。
重要な点は、間隙４７と４７′が正確な間隙厚さに保たれることである。ロータ２６はロータ２６の外周を画定する外径Ｒｏを有する。例えば、典型的な間隙厚さは最適操作のためには約０．０２５４〜０．０３８ｃｍに保つ必要がある。これらの間隙４７と４７′は同じ厚さが理想的である。ばね荷重は、部品およびアセンブリに緩和公差を与える。ばねバイアスを提供するには皿座金を使用するのが理想的であるが、皿ばね以外のばね、例えば、コイルばね、板ばね、またはリ−ドばね、等も利用できる。テフロン、等のような低摩擦材料をロータ２６および／または軸受４４に付加してロータ２６および／または軸受４４上のばね４３の摩擦を下げることができる。
ＭＲ流体装置２０のシャフト２４は、プーリ２９だけ、または伝動シャフト２７だけに取り付けることができる。伝動シャフト２７だけを使用する場合、シャフト２２は線Ｂで終わる、同様に、プーリ２９だけを使用する場合、シャフト２４は線Ａで終わる。プーリ２９はキー４０をキー溝３７に揃え、シャフト２４を穴４２に挿入することによってシャフト２４に取り付ける。止めねじ３８′を使用してプーリ２９をシャフト２４に固定保持する。ｖ−ベルト３１を使用してプーリ２９を駆動し、それによってＭＲ流体装置２０を駆動する。
同様に、シャフト２４は、キー３９をキー溝４５に備え、シャフト２４を穴４１に滑り込ませ、止めねじ３８を固定することによって伝動シャフト２４に取り付ける。
製造を容易にするために、第二の部材に取り付けることができるハウジング２２は本質的に同一の第一および第二の半分３２と３４で構成される。それぞれの半分３２と３４は一緒に中空空洞２８を形成する中空部を含む。この実施例におけるファスナ３５は半分３２と３４を一緒に固定する。望ましくは被覆銅線のコイル５２が巻かれている若干可揺型のボビン５０が、ハウジング２２の外周部からＭＲ流体の漏れを防止するシールを形成する。特に、ボビン５０は、ファスナ３５を軸方向に締め付けることによって圧縮される際に空洞２８を密封するために約０．０１２７ｃｍオーバーサイズに作られる。或るいは、Ｏ−リング、ガスケット、またはシール用コンパウンド（図示せず）によって半分３２と３４をシールすることができる。
ハウジング２２は中空部または空洞２８に形成される凹部を含む。空洞２８および凹部は共に磁束路を提供する束部材５６を部分的に画定する。この実施例における束部材はＵ−形横断面を有する。束部材５６における凹部は最内周を形成する内径Ｒｉを含み、互いに対面する第一の内表面と第二の内表面を含む。ロータ２６の一部分は凹部に挿入されて、第一の内表面と第二の内表面間の第一間隙と前記第二の内表面と前記第二のロータ表面間の第二間隙を形成する。
ＭＲ流体３０は空洞２８に入れる、そして作動流体からなる。理想的なＭＲ流体３０は、約１，０００〜５０，０００ｍＰａ−ｓの粘度を有するシリコーン油のような粘性流体に分配された直径が約４ミクロンのカルボニル鉄スフェロイドのような強磁性粒子を含む。空洞２８は中空でその中にＭＲ流体３０を部分的にだけ満たすことが理想的である。空洞２８は、密封された軸受４４が回転していない時にＭＲ流体３０内に浸漬しないように約１／３以下充填されることが望ましい。回転している時に第一および第二の間隙４７と４７′を実質的に満たすだけの流体にする必要がある。図示の流体の深さは沈降した非回転状態におけるＭＲ流体３０の量を示す。従来の装置の最大の問題は、シールを高磨耗性ＭＲ流体にさらした時のシール磨耗である。空洞２８を部分的に充填することによってこの問題が解決される。ＭＲ流体３０は充填口５５を介して空洞２８に挿入される。充填プラグ５４は充填操作後に充填口５５をふさぐために使用する。充填口５５は、ＭＲ流体３０を組立て操作中に挿入できるのでオプションである。ロータ２６から突出する混合ピン４６は、ＭＲ流体３０がスラリ−状態のまま、即ち、混合ピン４６が鉄スフェロイドをＭＲ流体中に混合またはかくはんさせるのを確保するために使用する。さらに、混合用孔４８を使用して同じ機能を果たすことができる。ＭＲ流体３０用の液体および粒子を適当に選択することによって、混合の必要性が排除または最小にできることが注目される。しかしながら、ロータ２６はバランスのために少なくとも二つのピン４６または孔４８を備える必要があり；ピン４６および／または孔４８はロータ２６の回りに均等に分配させて動的バランスを保つ必要がある。
磁気回路の鋼の量を最小にするために、Ｒｉ／Ｒｏの比を０．７０〜０．９９に保つことが望ましい。これは、装置の重量および大きさを下げ、磁束を最適にさせる利点を有する、即ち、鋼に磁気飽和を生じさせることなく流体充填間隙４７と４７′における磁束密度を高くさせることができる。コイルに適当な電流を印加した時に、ＲｉとＲｏ間の領域の間隙４７と４７′に磁束路が均一に作用することが理想的である。その電流は一定または何らかの方法で調節してトルク特性の制御をすることができる。第一および第二の間隙４７と４７′に隣接するコイル５２に電流の印加によって磁束部材５６内の定在磁界が生じ、それが空洞２８に含まれたＭＲ流体３０内の鉄粒子間に磁気吸引を生じさせる。これによってＭＲ流体３０はあたかもその粘度に見掛けの変化、即ちレオロジーにおける流体変化があったように挙動する、従ってロータ２６とハウジング２２の半分３２および３４との間に受ける抗力または拘束力を高める。コイル５２は、外部制御器および／または電流を介して銅線５３により電流を印加される。ＭＲ流体装置を利用する重要な利点は、著しい抵抗力を発生させるのに小電流（典型的に１アンペア以下）のみで良いことである。従って、それらは電池操作に適し、訓練装置に理想的に達する。
Ｆｉｇ．２はさらに生産しやすいＭＲ流体装置２０ａのバージョンである。装置２０ａは、シャフト２４ａにはずみ車６２ａを取付けたことを除いてＦｉｇ．１の実施例に類似する。スペーサ６３ａ、キー３９ａ、およびクリップ６４ａを使用してはずみ車６２ａをハウジング２２ａに対して適当な関係に配置する。同様に、プーリ２９ａをシャフト２４ａに固定する。スペーサ５８ａ、クリップ５９ａおよびキー４０ａがシャフト２４ａに対してプーリを固定および拘束する。
３００系ステンレスのような非磁性鋼、黄銅、アルミニウム、等製の座金６５ａがロータ２６ａに接して、磁束が軸受４４ａに入らないようにする。シャフト２４ａも３００系ステンレスのような非磁性鋼で作るべきである。これによってＲｉとＲｏ間の作用領域を迂回してシャフト２４ａおよび軸受４４ａ入る磁束の量が減少する。この実施例では、ステーキ・リング６６ａでハウジング２２ａの半分３２と３４を一緒に固定する。はずみ車６２ａがオプションデあってシャフト２４ａが線Ｃ′で終わることができることが注目される。この実施例では、ボビン５０ａ内に成形した迅速コネクタ６７ａを利用して、その中に形成した結合コネクタ５３ａに接続させる。ＭＲ流体３０は、ハウジング２２ａの磁束部材５６ａとロータ２６ａに対して適当な関係に示されている。ＭＲ流体３０は回転状態、即ち作動時の状態で示されている。ＭＲ流体３０は間隙４７ａと４７ａ′に均一に分配されて、それらを丁度満たすことが望ましい。
図３および図４はＭＲ流体装置の考えられるいくつかの取付けを示す。これらの実施例において、ホイール６８ｂと６８ｃはプーリの代わりにシャフト２４ｂと２４ｃに取付ける。このようなホイール６８ｂと６８ｃは自転車のホイール等と相互作用するように使用することができる。図３および図４の実施例において、ハウジング２２ｂ、２２ｃはファスナ３６ｂ、３６ｃによってフランジ２３ｂ、２３ｃに取付けられる。これは、フランジ２３ｃへのモーメントが最小であるので望ましい。
図５は、スタンド７１ａに固定のフレーム７１ｄを有し、矢印Ｄで示すペダル７８ｄに加わる使用者のペダル踏み運動に抵抗する制御された訓練用力を提供するための制御自在ＭＲ流体装置含む自転車６９ｄを示す。接触ホイール６８ｄは調節装置７６ｄを介して調節してホイール７３ｄに接触する。ペダル７８ｄへの使用者の力の発揮によってホイール７３ｄは図示の方向に回転する。これは、次にホイール６８ｄ、従ってＭＲ流体装置２０ｄの内部構成要素を駆動する。制御装置７５ｄとＭＲ流体装置２０ｄ間に送信ライン７２ｄを取付ける。使用者は、ＭＲ流体装置２０ｄの出すホイール７３ｄへの回転抵抗を調節具７４ｄによって調節することができる。ＭＲ流体装置２０ｄは図３に示した型にすることができ、図２の実施例に記載した内部構成要素を含むことができる。
図６は横臥訓練装置７７ｅを示す。横臥訓練装置７７ｅは、本体８５ｅ、フレ−ム７１ｅ、および座位置を調節する調節装置８４ｅを備えたシート８２ｅを含む。制御自在ＭＲ流体装置２０ｅは本体８５ｅに固着されるフレーム７１ｅへ取付ける。プーリ７９ｅとｖ−ベルト３１ｅは使用者の回転運動をペダル７８ｅを介してＭＲ流体装置２０ｅのプーリ２９ｅへ伝えるクランク８０ｅへ取付けられる。横臥訓練装置７７ｅは任意のはずみ車６２ｅも含むことができる。使用者の運動に対する抵抗の度合いは、送信ライン７２ｅを介してＭＲ流体装置２０ｅに印加される電流を調節する制御装置７５ｅの調節具７４ｅを回転することによって調節する。ＭＲ流体装置２０ｅのシャフトはクランク８０ｅへ直結することもできる。
図７および図８は横臥訓練装置７７ｅ内に利用できるアセンブリの種々の実施例を示す。各アセンブリはフレーム７１ｅ、７１ｆにそれぞれ支持されたクランク８０ｅ、８０ｆを含む。ペダル７８ｅ、７８ｆもクランク８０ｅ、８０ｆへ回転自在に取付けられる。プーリ７９ａ、７９ｆは、望ましくは使用者による各１回転に対して１回転するようにクランク８０ｅ、８０ｆに固定される。回転運動は、ＭＲ流体装置２０ｅ、２０ｆに取付けた小形プーリ２９ｅ、２９ｆに取付けたｖ−ベルト３１ｅ、３１ｆを使用してギヤダウンすることによって増幅される。送信ライン７２ｅ、７２ｆはＭＲ流体装置２０ｅ、２０ｆの提供する振り抵抗を制御する電流を提供する。
図８は、ＭＲ流体装置２０ｆの近くにスペーサ６３ｆによって間隔をおいて配置されてＭＲ流体装置２０ｆに対流を強制的に送るファン８６ｆの取付けを示す。この方式の冷却は使用者の行使によって提供される。本体８５ｅに適当なダクトを使用して、発生する過剰の熱を逃がすことができる。取付は図４の実施例と類似する。
図９および図１０はスキー機械８１ｇを示す。スキー機械８１ｇは、スキー８８ｇと使用者を支えるフレーム７１ｇ、使用者を部分的に支える支架８９ｇ、クラッチ機構８３ｇ、ＭＲ流体装置２０ｇおよび使用者に抵抗力を提供する制御装置７５ｇを含む。スキー８８ｇはローラ９２ｇとつめ車９０ｇの上に載る。使用者が前方へ移動しようとして力を加える。即ち、スキーが矢印のＫ方向に移動すると、つめ車９０ｇによって提供されるクラッチ機構８３ｇが係合して、抵抗力がＭＲ流体装置２０ｇによってシャフト２７ｇを介して加わる。しかしながら、使用者がスキ−８８ｇを逆方向に移動すると、クラッチ機構８３ｇのつめ車９０ｇが離脱して、スキー８８ｇが自由になって最初の位置に戻る。このように、ＭＲ流体装置２０ｇは１方向のみに回転し、抵抗力はスキーが矢印のＫ方向に移動するときだけ加わる。任意のはずみ車６２ｇは滑らかな感触を与える。さらに、溝をはずみ車６２ｇに付けてＭＲ流体装置２０ｇへの冷却空気の提供を助ける。使用者は、ＭＲ流体装置２０ｇへの電流を制御する制御装置７５ｇの調節具７４ｇを調節することによって抵抗力を調節することができる。
図１１は腕を訓練するスキー練習機械８１ｇへのＭＲ流体装置２０ｇ′の使用を示す。コード９１ｇをプーリ２９ｇの回りに取付ける。使用者が各ハンドル９３ｇを引っ張ると、プーリ２９ｇが回転して、ＭＲ流体装置２０ｇ′によって抵抗力が提供される。力の大きさは調節具７４ｇによって調節できる。別の調節具７４ｇを使用してスキーおよび腕の抵抗を調節することができる。スキー練習機械８１ｇが脚、腕、または両方を訓練するＭＲ流体装置２０ｇ′２０ｇを含むことができることが注目される。
図１２は、漕ぐ機械８７ｈを示す。漕ぐ機械８７ｈはシート８２ｈを受けてそれと滑り自在に係合する管７１ｈから成る。コード９１ｈはスキーロープ型ハンドル９３ｈを介して引っ張る。これによってプーリおよびクラッチ機構９４ｈが回転する。プーリおよびクラッチ機構９４ｈがはずみ車６２ｈを１方向だけ係合させる。使用者がコード９１ｈを矢印Ｍに沿って引っ張ると、プーリおよびクラッチ機構９４ｈは係合してＭＲ装置２０ｈが抵抗力を提供する。任意のはずみ車６２ｈはなめらかな感触を与える。練習サイクルの終わりにコード９１ｈを離すと、ねじりコイルばね（図示せず）がコード９１ｈをプーリおよびクラッチ機構９４ｈに巻き戻す。制御装置７５ｈの調節具７４ｈが供給電流を制御する。
図１３および図１４はステア・ステッパ６１ｊを示す。ステア・ステッパ６１ｊはフレーム７１ｊ、フレーム７１ｊのそれぞれの側に回転自在に取付けるフートペダル９５ｊと９５ｊ′、前記フレーム７１ｊと前記フードペダル９５ｊと９５ｊ′のそれぞれとの間にそれぞれ取付ける伸長式ポンプ９６ｊと９６ｊ′、弁９７ｊ、通路９８ｊと９８ｊ′および制御装置７５ｊを含む。制御自在のＭＲ流体装置２０ｊは伸縮式ポンプ９６ｊと９６ｊ′、弁９７ｊ、および通路９８ｊと９８ｊ′からなる。使用者がペダル９５ｊと９５ｊ′の各々を交互に踏むと、ＭＲ流体３０ｊは室１１１ｊから弁９７ｊを通って室１１１ｊ′に入る。ＭＲ弁９７ｊは、制御装置７５ｊの制御具７４ｊを介して選択的に付勢されて可変抵抗力を提供することができる。伸長式ポンプ９６ｊは、ハウジング１００ｊ内に滑り自在に入るシャフト９９ｊ、該シャフト９９ｊに取り付けられて前記ハウジング１００ｊ内に含まれるピストン１０１ｊ、および流体担体を形成し室１１１ｊの少なくとも一部を形成する可とう性仕切り１０２ｊから成る。ハウジング１００ｊは組立てリング１１２ｊによって半分ずつの二つを一緒に締め付けることによって形成される。ファスナ１０３ｊは可とう性仕切り１０２ｊをピストン１０１ｊに固定する。伸長式ポンプ９６ｊ′は同一構成要素からなる。通路９８ｊは室１１１ｊと弁９７ｊを相互に接続する。類似の通路９８ｊ′は室１１１ｊと弁９７ｊを接続する。通路９６ｊと９６ｊ′は外部流体流路を形成する。ホースクランプ１０４ｊは通路９８ｊと９８ｊ′を弁９７ｊおよび伸長式ポンプ９６ｊと９６ｊ′に固定する。
弁９７ｊは、スリーブ１０９ｊに入れて組立てリング１０８ｊによって適所に保持される半分ずつ１０６ｊと１０７ｊから成る。円板状そらせ板１０９ｊは、スペーサ１１０ｊによって半分ずつ１０６ｊと１０７ｊに関して間隔をおいて保持される。そらせ板１０９ｊは、ＭＲ流体３０ｊがコイル５２ｊの周辺に発生する磁界にさらされるようにＭＲ流体３０ｊの流れをそらすために使用する。ボビン５０ｊはＭＲ流体３０ｊを弁９７ｊ内に保持するシールとして作用する。弁９７ｊはＭＲ流体３０ｊと相互作用して外部流体流路における流れを制御する。
以上、本発明の望ましい実施例を詳細に説明したが、請求の範囲に規定した本発明の意図および範囲を逸脱することなく種々の改良、変更、変化、および適応があり得る。かかる改良、変更、および変化は全て本発明の一部とみなされる。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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