(57)【要約】【課題】コンパクトな構成であって、フットペダルのような力付与要素が、多数の動作サイクル中に連続的に変化することができる経路、すなわち各動作サイクルにおいて繰り返されることがない経路をたどることができるトレーニングマシンを提供すること。【解決手段】第１クランクが第２クランクに対して逆方向に回転するように、第１軸の周りに回転する第１クランクの使用、および、第１クランクの第２軸の周りにユーザによって回転させられ、かつ固定されたはめ歯に連結されている第２クランクの使用に基づいて、ユーザに対し連続的に変化することができる運動経路を提供するトレーニングマシン。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１支持構造体（１２）を備えるトレーニングマシン（１０）であって、第１軸（４０）の周りを回転運動する前記支持構造体（１２）に取り付けられた力伝達装置（４２）と、前記力伝達装置（４２）に取り付けられ、ユーザが作動させる力付与要素（５４）とを備え、使用時には、前記力伝達装置（４２）は、前記第１軸（４０）の周りを回転し、前記力付与要素（５４）は、前記力伝達装置（４２）の第２軸（５０）の周りを回転することを特徴とするトレーニングマシン（１０）。
【請求項２】
前記力付与要素（５４）の回転と共に、前記第１軸（４０）から最大半径距離にある点に到達し、前記最大半径距離の方向は、前記力付与要素（５４）のその後の回転と共に、前記第１軸（４０）の周りを移動しながら変化することを特徴とする請求項１に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項３】
前記力付与要素（５４）が前記第２軸（５０）の周りを回転すると、前記力付与要素（５４）は、前記第１軸（４０）から最大半径距離にある点に到達し、前記最大半径距離の方向は、前記力付与要素（５４）のその後の回転と共に、前記第１軸（４０）の周りを移動しながら変化することを特徴とする請求項１に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項４】
前記力伝達装置（４２）は、第１軸（４０）の周りを第１の方向に回転することができ、前記力付与要素は、第２軸（５０）の周りを第１の方向とは反対の第２の方向に回転することができることを特徴とする請求項１に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項５】
前記力伝達装置（４２）は、前記第１軸（４０）の周りを回転するために前記支持構造体（１２）に取り付けられた第１クランク部材（４４）と、前記第１軸（４０）で前記支持構造体（１２）に固定された回転することができない第１駆動伝達装置（６６）と、前記第１軸（４０）から離間している前記第２軸（５０）の周りを回転するために前記第１クランク部材（４４）に取り付けられた第２クランク部材（４８）と、前記第２クランク部材（４８）と共に前記第２軸（５０）の周りを回転するために取り付けられた第２駆動伝達装置（７４）とを備えるトレーニングマシン（１０）であって、前記力付与要素（５４）は、前記第２軸（５０）から離間している第３軸（５６）で前記第２クランク部材（４８）に取り付けられ、かつ、前記第２軸（５０）の周りで前記第２クランク部材（４８）を回転させるように作動することができ、前記第２クランク部材（４８）の前記第２軸（５０）の周りの回転運動が前記第１クランク部材（４４）と前記第２クランク部材（４８）とが一体に前記第１軸（４０）の周りで回転運動を引き起こすように、前記第２駆動伝達装置（７４）は、前記第１駆動伝達装置（６６）に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項６】
前記第１クランク部材（４４）の回転と前記第２クランク部材（４８）の回転とが逆方向であることを特徴とする請求項４に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項７】
前記第２クランク部材（４８）が前記第２軸（５０）の周りをＳ回転すると、前記第１クランク部材（４４）は、前記第１軸（４０）の周りをＲ回転し、Ｒ／Ｓ＜１／２であることを特徴とする請求項４に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項８】
前記第２クランク部材（４８）が前記第２軸（５０）の周りをＳ回転すると、前記第１クランク部材（４４）は、前記第１軸（４０）の周りをＲ回転し、Ｒ／Ｓ＞１／２であることを特徴とする請求項４に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項９】
前記第１軸（４０）の周りの前記第１クランク部材（４４）の回転に応答して、回転することができるように取り付けられたフライホイール（３６）を備えることを特徴とする請求項４に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項１０】
前記フライホイール（３６）は、前記第１軸（４０）の周りに回転することができることを特徴とする請求項８に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項１１】
前記第１クランク部材（４４）の回転速度に対して前記フライホイール（３６）の回転速度を増加させるための駆動伝達システムを備えていることを特徴とする請求項９に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項１２】
前記支持構造体（１２）は２つの離間した支持装置（２２、２４）を備え、前記駆動伝達システムおよび前記フライホイール（３６）は、少なくとも部分的に前記支持装置（２２、２４）の間に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項１３】
前記駆動伝達システムは、前記第１軸（４０）の周りで前記第１クランク部材（４４）と一緒に回転することができる入力プーリー（１０８）と、前記フライホイール（３６）に固定され、前記第１軸（４０）の周りで前記フライホイール（３６）と一緒に回転することができる出力プーリー（１２２）と、第１速度で前記入力プーリー（１０８）から前記出力プーリー（１２２）に、したがって、第２速度で前記フライホイール（３６）に回転駆動力を与えるプーリー・ベルト装置とを備え、前記第２速度は、前記第１速度よりも大きいことを特徴とする請求項１０に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項１４】
前記第１駆動伝達装置は、第１はめ歯（６６）であり、前記第２駆動伝達装置は、第２はめ歯（７４）であり、エンドレスチェーン（８８）は、前記第１はめ歯（６６）および前記第２はめ歯（７４）と駆動伝達機構で係合していることを特徴とする請求項４に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項１５】
前記第１駆動伝達装置は、第１プーリーであり、前記第２駆動伝達装置は、第２プーリーであり、エンドレスベルトは、前記第１プーリーおよび前記第２プーリーと駆動伝達機構で係合していることを特徴とする請求項４に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項１６】
前記第１駆動伝達装置は、第１歯車（６６Ｘ）であり、前記第２駆動伝達装置は、第２歯車（７４Ｘ）であり、前記第１歯車（６６Ｘ）は、前記第２歯車（７４Ｘ）と直接または１つ以上の追加の歯車（ＩＧ）を介して駆動伝達機構で係合していることを特徴とする請求項４に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項１７】
前記第１力付与要素は、フットペダル（５４）であることを特徴とする請求項４に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項１８】
前記第１軸（４０）の周りを回転するために前記支持構造体（１２）に取り付けられたさらなる第１クランク部材（４４Ａ）と、前記第１軸（４０）から離間しているさらなる第２軸（５０Ａ）の周りを回転するために、さらなる第１クランク部材（４４Ａ）に取り付けられたさらなる第２クランク部材（４８Ａ）と、前記さらなる第２軸（５０Ａ）から離間しているさらなる第３軸（５６Ａ）で、前記さらなる第２クランク部材（４８Ａ）に取り付けられ、かつ、前記さらなる第２軸（５０Ａ）の周りで前記さらなる第２クランク部材（４８Ａ）を回転させるように作動することができるさらなる力付与要素（５４Ａ）とを備えるトレーニングマシン（１０）であって、前記さらなる第１クランク部材（４４Ａ）は、前記第１軸（４０）の周りで前記第１クランク部材（４４）に対して１８０°変位していることを特徴とする請求項４に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項１９】
トレーニングマシンに使用するためのフライホイール装置（３４）であって、前記フライホイール装置（３４）は、第１軸（４０）を中心とする第１車軸（３８）の周りを回転するために取り付けられたフライホイール（３６）と、前記第１車軸（３８）に固定された入力プーリー（１０８）、第１プーリー（１１２）、前記入力プーリー（１０８）および前記第１プーリー（１１２）よりも径が小さい第２プーリー（１１０）、および前記入力プーリー（１０８）から前記第２プーリー（１１０）へ回転駆動力を伝達するための第１Ｖベルト（１２０）を備える第１プーリー・ベルト装置（９４）と、前記第１プーリー（１１２）、前記第１プーリー（１１２）よりも径が小さい出力プーリー（１２２）、および前記第１プーリー（１１２）から前記出力プーリー（１２２）へ回転駆動力を伝達するための第２Ｖベルト（１２４）を備える第２プーリー・ベルト装置（９６）とを備えており、前記第２プーリー（１１０）は、前記第１プーリー（１１２）に固定され、前記第１および第２プーリー（１１０）は、支持構造体に取り付けられた伝達軸（１１４）の周りに回転自在に取り付けられており、前記出力プーリー（１２２）と前記フライホイール（３６）とが一体に回転することができるように、前記出力プーリー（１２２）は、前記フライホイール（３６）に固定されていることを特徴とするフライホイール装置（３４）。
【請求項２０】
支持構造体（１２）と、
前記支持構造体（１２）に取り付けられ、第１軸（４０）を中心として回転することができる第１車軸（３８）と、
前記第１車軸（３８）に固定され、前記第１軸（４０）の周りに回転することができる第１クランク部材（４４）と、
第２軸（５０）で前記第１クランク部材（４４）に固定され、前記第２軸（５０）の周りに回転することができる第２のクランク部材（４８）と、
前記第２クランク部材（４８）に固定され、第３軸（５６）の周りに回転することができる力付与要素（５４）と、
前記第１軸（４０）で前記支持構造体（１２）に固定された回転することができない第１円形部材（６６）と、
第２軸（５０）を中心として前記第２クランク部材（４８）と一体に回転することができる第２円形部材（７４）と、
前記第２軸（５０）の周りの前記第２クランク部材（４８）の回転運動が前記第１軸（４０）の周りの前記第１クランク部材（４４）と前記第１車軸（３８）との回転運動をもたらすように、前記第１および第２円形部材（６６、７４）と駆動伝達機構で係合するエンドレス可撓性要素（８８）とを備えるトレーニングマシン（１０）であって、
前記第１および第２円形部材（６６、７４）は、はめ歯であり、前記エンドレス可撓性要素（８８）は、前記はめ歯と係合するエンドレスチェーンであるか、または前記第１および第２円形部材（６６、７４）は、プーリーであり、前記エンドレス可撓性要素（８８）は、前記プーリーと係合するベルトであることを特徴とするトレーニングマシン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々な方法で使用することができ、特に、ユーザの脚、体幹および上半身をトレーニングするのに適したトレーニングマシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ひとつの見方をすれば、トレーニングマシンのグループは、楕円形のトレーナーマシン（ユーザの足は、楕円経路をたどる）、サイクルマシン（ユーザの足は、円形経路をたどる）、ステッパーマシン（ユーザの足は、垂直方向の上下動を行う）、ステアクライマーマシン（ユーザの足は、傾斜した経路をたどる）およびスキーマシン（足の動きは、ほぼ水平である）のカテゴリーに分類することができる。
【０００３】
一般に、前述のカテゴリーのいずれかのマシンは、運動中に１種類だけの移動経路を提供するという点でシングルモードのトレーニングマシンと見なすことができる。これらのシングルモード装置の欠点は、それらが単一で変化のない経路に沿って同じ筋肉しか鍛えていないことである。生理的には、限られた範囲の筋肉を鍛えることになってしまう。心理的には、同じ動きを繰り返し行うため、退屈な運動を繰り返すことになってしまい、日課としてのトレーニングを続けられなくなってしまう。さらに、シングルモード装置のストローク長は、変化がなく、比較的短いことである。
【０００４】
同じ動きの運動を繰り返すことは、退屈さとマンネリ化をもたらし、極端な場合には、濫用によるけが、トレーニング時間の損失、そして競技者の場合には、競技ができなくなる恐れがあることを示す多くの証拠がある。
【０００５】
特許文献１は、ユーザが移動経路を変えることができる楕円運動用具を開示している。移動経路を変えるためには、ユーザは、そのトレーニングマシンのある部分を組立直さなければならないため、トレーニングを中断しなければならない。したがって、トレーニングが、あるモードから別のモードへ突然変化するようになってしまい、さらに運動時間をロスしてしまうことになる。
【０００６】
楕円経路のトレーニングマシンが好まれている。この種のマシンは、足の動きがほぼ楕円形の経路をたどるようになっている。しかし、このタイプのマシンの欠点は、設置面積が比較的大きくなることである。
【０００７】
特許文献２および特許文献３はそれぞれ、コンパクトな構成であるが、反復的で、変化のない楕円形の移動経路の制限を受けるマシンについて開示している。興味を引く他の文献としては、トレーニングマシンで使用するための遊星歯車装置を開示している特許文献４および特許文献５である。しかし、遊星歯車の噛み合いのために、マシンは、騒音を発し、必ずしも滑らかな動きをするわけではなく、かつ、遊星歯車間に要求される公差によって「バックラッシュ」が発生してしまうであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第８６９０７３７号明細書
【特許文献２】米国特許第６６８５５９８号明細書
【特許文献３】米国特許第７１６３４９１号明細書
【特許文献４】米国特許第９３０２１４８号明細書
【特許文献５】米国特許第６６８５５９８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、コンパクトな構成であって、フットペダルのような力付与要素が、多数の動作サイクル中に連続的に変化することができる経路、すなわち各動作サイクルにおいて繰り返されることがない経路をたどることができるトレーニングマシンを提供することである。可変性を実現することによって、各動作サイクルにおいて、異なる筋肉を異なる程度まで運動することにより、運動領域を強化することができる。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、一つの動作によって、より広い範囲にわたって筋肉を鍛え、運動の移動経路を自動的かつ連続的に変えることによって、退屈な運動にならないようなトレーニングマシンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明が最初に提示する例は、
支持構造体を備えるトレーニングマシンであって、
第１軸の周りを回転運動する前記支持構造体に取り付けられた力伝達装置と、
前記力伝達装置に取り付けられ、ユーザが作動させる力付与要素とを備え、
使用時には、前記力伝達装置は、前記第１軸の周りを回転し、前記力付与要素は、前記力伝達装置の第２軸の周りを回転するものである。
【００１２】
前記力伝達装置の前記第１軸の周りの前記回転方向は、前記力付与要素の前記第２軸の周りの前記回転方向と反対にすることができる。
【００１３】
好ましくは、本発明の装置は、前記力付与要素が第２軸の周りを回転すると、前記力付与要素は、前記第１軸から最大半径距離にある点に到達し、前記最大半径距離の方向は、前記力付与要素のその後の回転と共に前記第１軸の周りを移動しながら変化する。
【００１４】
前記力伝達装置は、前記第１軸の周りを回転するために前記支持構造体に取り付けられた第１クランク部材と、前記第１軸で前記支持構造体に固定された回転することができない第１駆動伝達装置と、前記第１軸から離間している前記第２軸の周りを回転するために前記第１クランク部材に取り付けられた第２クランク部材と、前記第２クランク部材と共に前記第２軸の周りを回転するために取り付けられた第２駆動伝達装置とを備えることができ、前記力付与要素は、前記第２軸から離間している第３軸で前記第２クランク部材に取り付けられ、かつ、前記第２軸の周りで前記第２クランク部材を回転させるように作動することができ、前記第２クランク部材の前記第２軸の周りの回転運動が前記第１クランク部材と前記第２クランク部材とが一体に前記第１軸の周りで回転運動を引き起こすように、前記第２駆動伝達装置は、前記第１駆動伝達装置に連結されている。
【００１５】
前記第１クランク部材の回転と前記第２クランク部材の回転とを逆方向とすることができる。
【００１６】
本発明の装置では、前記第２クランク部材が前記第２軸の周りをＳ回転すると、前記第１クランク部材は、前記第１軸の周りをＲ回転し、一実施形態では、Ｒ／Ｓ＜１／２であり、他の実施形態では、Ｒ／Ｓ＞１／２であるようにすることができる。
【００１７】
第１駆動伝達装置および第２駆動伝達装置は、それぞれ駆動チェーンによって互いに連結されたはめ歯であってもよく、またはそれぞれ駆動ベルトによって互いに連結されたプーリーであってもよく、または相互に連結された装置であってもよく、または噛み合う歯車であってもよく、または任意の同等のメカニズムであってもよい。
【００１８】
本発明のトレーニングマシンは、前記力伝達装置に対して前記第１軸の周りに１８０°変位したさらなる力伝達装置を備えていることが好ましい。したがって、本トレーニングマシンは、前記第１軸の周りを回転するために前記支持構造体に取り付けられたさらなる第１クランク部材と、前記第１軸から離間しているさらなる第２軸の周りを回転するために、さらなる第１クランク部材に取り付けられたさらなる第２クランク部材と、前記さらなる第２軸から離間しているさらなる第３軸で、前記さらなる第２クランク部材に取り付けられ、かつ、前記さらなる第２軸の周りで前記さらなる第２クランク部材を回転させるように作動することができるさらなる力付与要素とを備えることができ、前記さらなる第１クランク部材は、前記第１軸の周りで前記第１クランク部材に対して１８０°変位している。
【００１９】
本発明はまた、支持構造体と、前記支持構造体に取り付けられ、第１軸を中心として回転することができる第１車軸と、前記第１車軸に固定され、前記第１軸の周りに回転することができる第１クランク部材と、第２軸で前記第１クランク部材に固定され、前記第２軸の周りに回転することができる第２のクランク部材と、前記第２クランク部材に固定され、第３軸の周りに回転することができる力付与要素と、前記第１軸で前記支持構造体に固定された回転することができない第１円形部材と、第２軸を中心として前記第２クランク部材と一体に回転することができる第２円形部材と、前記第２軸の周りの前記第２クランク部材の回転運動が前記第１軸の周りの前記第１クランク部材と前記第１車軸との回転運動をもたらすように、前記第１および第２円形部材と駆動伝達係合するエンドレス可撓性要素とを備えるトレーニングマシンであって、前記第１および第２円形部材は、はめ歯であり、前記エンドレス可撓性要素は、前記はめ歯と係合するエンドレスチェーンであるか、または前記第１および第２円形部材は、プーリーであり、前記エンドレス可撓性要素は、前記プーリーと係合するベルトであるトレーニングマシンを提供する。
【００２０】
本発明はさらに、トレーニングマシンに使用するためのフライホイール装置であって、第１軸を中心とする第１車軸の周りを回転するために取り付けられたフライホイールと、前記第１車軸に固定された入力プーリー、第１プーリー、前記入力プーリーおよび前記第１プーリーよりも径が小さい第２プーリー、および前記入力プーリーから前記第２プーリーへ回転駆動力を伝達するための第１Ｖベルトを備える第１プーリー・ベルト装置と、前記第１プーリー、前記第１プーリーよりも径が小さい出力プーリー、および前記第１プーリーから前記出力プーリーへ回転駆動力を伝達するための第２Ｖベルトを備える第２プーリー・ベルト装置とを備えており、前記第２プーリーは、前記第１プーリーに固定され、前記第１および第２プーリーは、支持構造体に取り付けられた伝達軸の周りに回転自在に取り付けられており、前記出力プーリーと前記フライホイールとが一体に回転することができるように、前記出力プーリーは、前記フライホイールに固定されている前記フライホイール装置に及んでいる。
【００２１】
前記フライホイール装置は、前述の種類のトレーニングマシンと共に使用するのに特に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一形態によるトレーニングマシンの斜視図である。
【図２】図１のトレーニングマシンの端面図である。
【図３】支持プレートを省略した、図１のトレーニングマシンの側面図である。
【図４】フライホイール構造を省略した、図１のトレーニングマシンの斜視図である。
【図４Ａ】本発明のトレーニングマシンのいくつかの構成要素の分解斜視図である。
【図５】図１のトレーニングマシンに含まれるフライホイール構造の側面図である。
【図６】図１のトレーニングマシンに含まれるフライホイール構造の斜視図である。
【図７】図１のトレーニングマシンの使用中における、トレーニングマシンのフットペダルの初期移動経路の模式図である。
【図８】図７に示した運動移動経路のさらなる進行経路を示す図である。
【図９】移動経路が繰り返しを始める点までの拡張移動経路を示す図である。
【図１０】エンドレスチェーンの使用に頼らない、本発明のトレーニングマシンの代替駆動システムを示す図である。
【図１１】エンドレスチェーンの使用に頼らない、本発明のトレーニングマシンの代替駆動システムを示す図である。
【図１２】図１に示すものと同様であるが、あまりコンパクトではない構成のトレーニングマシンを示す図である。
【図１３】図１に示すものと同様であるが、サドルとハンドルが設けられているトレーニングマシンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
添付の図面を参照して、実施例によって本発明をさらに説明する。
【００２４】
添付図面の図１および図２は、それぞれ、本発明によるトレーニングマシン１０の斜視図および端面図である。図３は、トレーニングマシン１０の側面図であるが、支持プレートは省略されている。
【００２５】
トレーニングマシン１０は、脚力によって作動するトレーニングマシンを以下に説明している。しかし、これは例示であり、本発明の原理は、腕力によって作動することができる、すなわち手動形式のマシンの形態をしたトレーニングマシンを提供するように適合させることができる。
【００２６】
トレーニングマシン１０は、間隔をあけて配置された２つの細長い床係合部材１４および１６を有し、これらは、それぞれ間隔をあけて配置された２つの支持装置２２および２４によって相互に接続されている床係合支持構造体１２を備えている。
【００２７】
支持装置２２は、２つの細長い床係合部材１４と１６とにそれぞれ接続された対向する端部を有するプレート部２６を備えている。プレート部２６のパーツ部２６Ａは、上方に延びている。
【００２８】
支持装置２４は、支持装置２２とほぼ同じであり、プレート部２６と同様に、対向する端部で床係合部材１４と１６とにそれぞれ接続され、上方に延びる中間部分２８Ａを有するプレート部２８を備えている（図２）。
【００２９】
フライホイール装置３４は、対向するパーツ部２６Ａおよび２８Ａにそれぞれ取り付けられている軸受（図１には示されていない）に回転可能に支持されている第１車軸３８に取り付けられているフライホイール３６を備えている。第１車軸３８は、第１軸４０の中心に位置している（図２）。
【００３０】
第１力伝達装置４２は、支持装置２６の一側部に配置されている。第１力伝達装置４２は、第１クランク部材４４と第２クランク部材４８とを備えている。第１クランク部材４４は、第１端部で第１車軸３８に接続されている。第１クランク部材４４の第２端部は、第２車軸４６によって第２クランク部材４８の一端部に回転可能に接続されている。第２車軸４６は、第２軸５０に位置合わせされている（図２）。第２クランク部材４８の反対側端部は、この実施形態では、第３軸５６に位置決めされた車軸の周りを回転することができる従来の自転車のペダルの資質である、ペダル５４の形をした力付与要素に回転可能に接続されている（図２参照）。
【００３１】
軸４０、５０および５６は互いに平行である（図２参照）。
【００３２】
図３は、第３軸５６が第２軸５０から距離６０だけ離れていることを示している。第２軸５０は、第１軸４０から距離６２だけ離れている。
【００３３】
図４は、トレーニングマシン１０および第１車軸３８を示しているが、フライホイール装置３４は、除かれている。図４Ａは、フライホイール３６を含めた、図４のトレーニングマシン１０の分解斜視図である。
【００３４】
図４Ａは、プレートパーツ部２６Ａに固定された回転することができないはめ歯６６を備える第１駆動伝達装置を示している。第１車軸３８は、はめ歯６６を貫通し、プレートパーツ部２６Ａに設けた軸受７０に回転可能に支持されている。
【００３５】
図４Ａは、第２車軸４６に固定され、かつ第２車軸４６と共に回転可能なはめ歯７４を備える第２駆動伝達装置も示している。第２車軸４６は、第２軸５０を中心とする軸受８０に回転可能に支持されている。第２クランク部材４８の回転運動を第１クランク部材４４に伝達し、次に第１クランク部材４４が第１車軸３８に回転運動を伝達するために、エンドレスチェーン８８がはめ歯６６およびはめ歯７４の周りに巻き付けられている。
【００３６】
主に図４に示すように、前述の構成は支持構造体の対向している側、すなわちプレート部２８の外側で繰り返されている。そこでは、さらなる力伝達装置４２Ａがプレート部２８の外側に配置され、第１車軸３８に連結されている。さらなる力伝達装置４２Ａは、別の第１クランク部材４４Ａと別の第２クランク部材４８Ａとを備えている。はめ歯６６Ａがプレートパーツ部２８Ａに固定されている。さらなる第１クランク部材４４Ａは、プレートパーツ部２８Ａに固定されている軸受７０Ａに支持されている第１車軸３８の第２端部に取り付けられている。さらなる第２クランク部材４８Ａには、第２ペダル５４Ａを備えるさらなる第２加力構成要素が取り付けられている。はめ歯７４Ａは、対応するさらなる第２軸５０Ａ（図２参照）を中心とし、さらなる第２クランク部材４８Ａに取り付けられている軸受８０Ａ（図示せず）に回転可能に支持されている別の第２車軸４６Ａに固定されている。さらなる第２車軸４６Ａは、さらなる第２軸５０Ａの周りを回転することができる。さらなる第２クランク部材４８Ａの回転運動をさらなる第１クランク部材４４Ａに伝達し、次にさらなる第１クランク部材４４Ａが第１車軸３８に回転運動を伝達するために、エンドレスチェーン８８Ａがはめ歯６６Ａおよびはめ歯７４Ａの周りに巻き付けられている。
【００３７】
第１クランク部材４４は、対向するさらなる第１クランク部材４４Ａに対して第１軸４０の周りに１８０°変位している。すなわち、その構成は、従来の自転車ペダルに採用されているものと同じである。
【００３８】
図５は、フライホイール装置３４の側面図、図６は、フライホイール装置３４の斜視図を示している。
【００３９】
フライホイール装置３４は、フライホイール３６の一方の側に、第１車軸３８の回転速度に対してフライホイール３６の回転速度を増加させるために使用する２つのプーリー・ベルト装置９４、９６をそれぞれ備える駆動伝達システムを備えている。
【００４０】
第１プーリー・ベルト装置９４は、第１車軸３８に固定された入力プーリー１０８を備え、この入力プーリー１０８は、比較的大きい第１プーリー１１２に固定されかつその中心に配置された比較的小さい第２プーリー１１０を駆動する。第２プーリー１１０および第１プーリー１１２は、プレート部２６に支持されている伝達軸１１４の周りに回転自在に取り付けられている（図４Ａ参照）。駆動力は、第１Ｖベルト１２０によって入力プーリー１０８から第２プーリー１１０に伝達される。
【００４１】
第２装置９６は、第１プーリー１１２、比較的小さい出力プーリー１２２（図４Ａ参照）、および第２Ｖベルト１２４を備えている。
【００４２】
第１車軸３８がペダル５４に加えられた力によって第１速度で回転すると（以下に説明するように）、入力プーリー１０８も同時に回転する。次いで、入力プーリー１０８よりも径が小さい第２プーリー１１０が、第１速度よりも早い第２速度で回転する。
【００４３】
第２プーリー１１０に直結している第１プーリー１１２も同時に高速で回転する。回転駆動力は、第２Ｖベルト１２４によって出力プーリー１２２に伝達される。出力プーリー１２２は、第１プーリー１１２よりも高速で回転する。出力プーリー１２２は、フライホイール３６に固定されている。したがって、フライホイール３６も第１車軸３８の周りを高速で回転する。
【００４４】
テンショナ１２６は、第１Ｖベルト１２０の張力を調整するために必要に応じて使用される。
【００４５】
プーリー・ベルト装置（９４、９６）は、入力プーリー１０８と第２プーリー１１０との、および第１プーリー１１２と出力プーリー１２２とのそれぞれの径の比によって決定される係数によって、第１車軸３８の回転速度に対してフライホイール３６の回転速度を増加させる。好ましい実施形態では、フライホイール３６の回転速度は、車軸３８の回転速度に対して８倍に増加する。
【００４６】
フライホイール装置３４は、特にコンパクトである。２つのプーリー・ベルト装置（９４、９６）は、フライホイール３６の一方の側に配置されており、フライホイール装置３４を収容するためにプレート部２６と２８との間には狭いスペースしか必要とされない。また、フライホイール３６の回転速度を増加することにより、より小さな質量のフライホイールで必要な運動量を確保することができるようになり、滑らかなペダリングを実現することができる。
【００４７】
再び図１を参照すると、直立部材１３０が床係合部材１６の中央に配置されている。直立部材１３０の上端には、トレーニングマシン１０の使用時にユーザを支えるためのハンドル１３２が設けられている。
【００４８】
ユーザがペダル５４、５４Ａの上に立ってペダリング動作を行う場合、ユーザは、直立部材１３０のハンドル１３２の両端をつかむことによって自分自身を支えることが通常必要となる。ペダル５４のみについて説明すると、ユーザがペダルを漕ぐと、第２クランク部材４８が第２軸５０の周りを回転する。第２車軸４６とはめ歯７４とは、一体に回転する。エンドレスチェーン８８は、はめ歯７４をはめ歯６６に連結している。はめ歯６６は、固定されている（回転することができない）ので、エンドレスチェーン８８は、第２車軸４６に回転作用を及ぼし、この回転作用は、第１クランク部材４４へ伝達され、第１クランク部材４４は、第１車軸３８と共に第１軸４０の周りを回転するようになる。この回転作用によって、第２クランク部材４８が一方向に回転し、第１クランク部材４４が反対方向に回転するようになる。
【００４９】
図７は、第１クランク部材４４、第２クランク部材４８および互いに水平方向に整列している軸４０、５０、５６を概略的に示している。第３軸５６は、点Ａにある。第１クランク部材４４は、第１軸４０の周りを回転するように拘束されている。したがって、第２軸５０は、点線の輪郭で示されている、第１軸４０の周りに寸法６２に等しい半径を有する円形経路１１０を移動する。第２クランク部材４８は、第２軸５０の周りを回転するように拘束されており、したがって、第３軸５６は、円形経路１１０に沿って連続的に移動する第２軸５０の周りに寸法６０に等しい半径で円形経路１１２をたどる。第２軸５０の周りの第２クランク部材４８の動きは、はめ歯６６、はめ歯７４、およびエンドレスチェーン８８からなる駆動伝達機構によって拘束されている（図４Ａ参照）。
【００５０】
第１クランク部材４４が第１軸４０の周りをＲ回転すると、第２クランク部材４８は第２軸５０の周りをＳ回転する。ＲとＳとの間の関係は、はめ歯７４の歯の数（Ｎ）とはめ歯６６の歯の数（Ｍ）とによって決まる。したがって、Ｎ／Ｍ＝Ｒ／Ｓである。
【００５１】
Ｎ＝Ｍ／２の場合、第１クランク部材４４が１回転するごとに、第２クランク部材４８が２回転する、すなわちＲ／Ｓ＝１／２である。これらの条件下では、第３軸５６を中心とするペダル５４は、水平でありかつ水平を維持している長軸を有する楕円形の閉ループを形成する経路をたどる。したがって、本発明のトレーニングマシンは、既存のトレーニングマシンの楕円形の移動経路を再現すること、特にコンパクトな構成で再現することができる。
【００５２】
具体的な例では、第２軸５０と位置合わせしているはめ歯７４が１０個の歯（すなわちＮ＝１０）を有し、第１軸４０と位置合わせしているはめ歯６６が１７個の歯（すなわちＭ＝１７）を有すると仮定すると、Ｎ／Ｍ＝Ｒ／Ｓ＝１０／１７＞１／２である。また、第２クランク部材４８が円形経路１１２上を第２軸５０の周りに時計方向１１４に回転すると仮定すると、第１クランク部材４４は、円形経路１１０上を第１軸４０の周りに反時計方向１１６に回転する。次に、軸５６上のフットペダル５４は、第１クランク部材４４の動きと第２クランク部材４８の動きとの組み合わせである延長移動経路１１８に沿って移動する。その結果、運動中の動きの範囲が拡大し、それによって運動者の適応性および可動性が改善される。
【００５３】
経路１１８は、本明細書では「オープンエンド楕円」と呼んでいるオープンエンドループパターンをたどっている。図７は、連続して４５°隔てられた位置にある第１クランク部材４４を示している。これは一例に過ぎない。  第１クランク部材４４のこの動きは、第３軸５６が連続して点Ａから位置Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、ＧおよびＨへの経路１１８を移動する動きと関連している。上述の例（Ｎ＝１０、Ｍ＝１７）では、第３軸５６が図７に示す起点Ａに戻る前、すなわち、構成要素４４および４８が再び互いに水平方向に配列する前に、第１クランク部材４４が１０回転および第２クランク部材４８が１７回転することが必要である。
【００５４】
図７に示す回転方向（第２クランク部材４８については時計回り、第１クランク部材４４については反時計回り）は、例示的なものにすぎない。運動者は、回転方向を逆にして、すなわち、第１クランク部材４４については時計回り、第２クランク部材４８については反時計回りで、トレーニングマシン１０を操作することができる。
【００５５】
図８は、第１クランク部材４４が６回転した後の移動経路を示している。各回転は、オープンエンド楕円移動ループまたはオープンエンド楕円移動経路（１〜６）になっている。各ループは、それぞれの長軸１Ａ〜６Ａ（長軸は、点線で表示されている）を「中心」としている。
【００５６】
図９は、第１クランク部材４４が１０回（反時計方向に）および第２クランク部材４８が１７回（時計方向に）回転（それぞれ３６０°）する間における、第３軸５６およびペダル５４が移動する延長経路を示している。最初に点１ａの軸５６に位置するペダル５４は、最終的には点１ａに戻ってくる。図９は、８．５か所のオープンエンド楕円経路である経路１から８、および経路９の半分が経由されたことを示している。点１ａと１ｂとの間に延びる第１経路（１）は、長軸Ａ１を有している。「Ａ」で示されるそれぞれの軸を有する「ａ」で始まり「ｂ」で終わる後続の各経路は、異なる向きの長軸を有している。第１クランク部材４４が反時計方向に回転し、第２クランク部材４８が時計方向に回転すると、経路の連続する軸は、第１軸４０の周りを反時計方向に移動する。
【００５７】
実質的には、このことは、第１軸４０の周りを第１クランク部材４４が１７回、および第２軸５０の周りを第２クランク部材４８が１７回回転する運動中に、運動の移動経路には、傾斜が異なる８．５か所のオープンエンド楕円ループが存在することを意味する。傾斜の変更は自動的に行われ、運動中に運動者がトレーニングマシンを組み直す必要はない。この傾斜の変更は、Ｎ／Ｍの値に応じて自動的に行われる。
【００５８】
他の構成では、Ｎ＝１５、Ｍ＝３４と仮定すると、Ｎ／Ｍ＝Ｒ／Ｓ＝１５／３４＜１／２である。この場合、運動パターンが繰り返される前に、第１クランク部材４４が３４回回転することが必要である。
【００５９】
トレーニングマシンの使用中に発生するループの形状は、Ｎ／Ｍ、すなわちＲ／Ｓに依存する。一般に、Ｒ／Ｓ＜１／２の場合、ループの形状は、Ｒ／Ｓ＞１／２の場合のループの形状に対して「より平坦」である。
【００６０】
Ｒ／Ｓ＝１／２の場合、第１クランク部材４４が１回転するごとに、第２クランク部材４８は、２回転する。前述のように、このことは、フットペダル５４が比較的長い長軸を有する楕円経路をたどることを意味し、その後の第１車軸３８の回転に対して変化しない。
【００６１】
前述の説明は、支持構造体１２の一方の側、すなわち、プレート部２６に隣接してその外側の動きに関するものである。支持構造体１２の他方の側、すなわちプレート部２８に隣接してその外側の動きは、支持構造体１２の一方の側の動きと１８０°位相がずれているが、その動きを映し出している。
【００６２】
フットペダル５４の動きは、異なる表現で表すことができる。図７、８および９は、フットペダル５４が取り付けられている軸５６が第１軸４０から寸法６０と６２との合計に等しい最大半径距離Ｘ、すなわちＸ＝６０＋６２だけ離れていることを示している。後続の各移動ループにおいて、軸５６は、再び第１軸４０から最大半径距離Ｘ離れた点に達する。しかし、そのような半径距離が延びる方向は、変化する。すなわち、トレーニングマシン１０を使用すると、その方向は、第１軸４０の周りを回転する。このことは、対応するループまたは移動経路の傾斜も、第１軸４０の周りの回転と共に変化することを意味する。
【００６３】
駆動伝達装置の一部を形成するはめ歯およびチェーンの使用について言及した。はめ歯６６および７４、並びに６６Ａおよび７４Ａは、プーリーと交換することができ、チェーン８８および８８Ａは、プーリーに連結されたベルト、好ましくはＶベルトまたは歯付きベルトと交換することができる。しかし、滑りを回避するために、はめ歯およびチェーンの組み合わせは、このようなプーリーおよびベルトの組み合わせよりも適している。
【００６４】
プーリーをはめ歯６６および７４、並びに６６Ａおよび７４Ａの代わりに使用する場合、プーリーの半径の比は、歯の数の比（Ｎ／Ｍ）と同じ役割を果たす。各々の場合、それぞれの比率によってＲ／Ｓの値が決定される。
【００６５】
別の、しかしあまり好ましくはない実施形態として、図１０および図１１に示すように、はめ歯６６、７４をそれぞれ歯車６６Ｘ、７４Ｘに置き換え、チェーン８８、８８Ａを省いている。図１０は、互いに直接噛み合う歯車６６Ｘ、７４Ｘを示し、図１１は、中間歯車ＩＧを介して、互いに間接的に噛み合う歯車６６Ｘ、７４Ｘを示している。次に、トレーニングマシンの反対側にも同様の変更が行われる。
【００６６】
本発明の如何なる形（すなわち、Ｒ／Ｓ＝１／２またはＲ／Ｓ≠１／２）のトレーニングマシン１０も、小さい設置面積でコンパクトな構成である。Ｒ／Ｓ≠１／２の場合、トレーニングマシンは、各々のループの長軸が水平に対して傾斜して変化するオープンエンド楕円ループをたどる足の運動移動経路を提供する。指摘したように、このことは、フットペダル軸５６が第１軸４０から最大半径距離に達し、半径距離の傾斜が第１軸４０の周りを回転すると共に変化することを意味する。軸５６が起点に戻る前に生じる異なるループの数は、Ｒ／Ｓの比に依存している。本発明の効果は、トレーニングマシンを使用しているユーザの足が同じ経路を繰り返して移動しないことである。この多様な移動経路によって、運動が単調になることを解消し、かつトレーニングの限界に達することなく筋肉を鍛錬し続けるという意味で、精神的および生理的理由の両方にとって重要である。
【００６７】
フライホイール装置を使用することで、軸が１つのループから別のループに変化するときに、ユーザは、滑らかに移行することができる。
【００６８】
本発明は、フライホイール装置３４において、プーリーおよびＶベルトの使用について説明した。スプロケットおよびチェーン、または歯車を使用することによって、同様の効果を達成することができる。しかし、噛み合う歯車は、使用中の騒音およびバックラッシュを生じさせ、この選択を望ましくないものにすることは明らかである。したがって、好ましい実施形態は、対応するように調整したプーリーと係合するＶベルトまたは歯付きベルトなどのベルトを使用することである。
【００６９】
図１に示すコンパクトな構成は、好ましい構成の形である。図１２は、フライホイール３６が第１軸４０から離れている代替的実施形態１０Ａを示している。この構造では、比較的大きな歯車１４０が第１車軸３８に固定され、第１車軸３８と共に回転することができる。比較的小さなはめ歯１４２が、フライホイール３６に固定された車軸１４４に連結されている。エンドレスチェーン１４６は、歯車１４０からはめ歯１４２を直接駆動し、それによって第１クランク部材４４の回転速度に対してフライホイール３６の回転速度を増加させている。必要ならば、はめ歯とチェーンの構成は、プーリーとベルトに置き換えることができる。
【００７０】
図１３は、部材１４とプレート部２６および２８との接合部から上方に延びる支持部１５２に取り付けられたサドル１５０を示している。この構成により、人は着座位置から運動をすることができる。ハンドル１５４、１５６は、直立部材１３０に枢着されている。ハンドル１５４、１５６の下端は、それぞれのリンク１５８、１６０を介してペダル５４、５４Ａに枢着されている。そこで、運動者は、ペダル５４および５４Ａと協調して前後に動くハンドル１５４および１５６を握ることにより、腕および上半身の運動をすることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０            トレーニングマシン
１２            支持構造体
１４、１６      床係合部材
２２、２４      支持装置
２６、２８      プレート部
２６Ａ、２８Ａ  プレートパーツ部
３４            フライホイール装置
３６            フライホイール
３８            第１車軸
４０            第１軸
４２、４２Ａ    力伝達装置
４４、４４Ａ    第１クランク部材
４６、４６Ａ    第２車軸
４８、４８Ａ    第２クランク部材
５０、５０Ａ    第２軸
５４、５４Ａ    ペダル
５６            第３軸
６６、６６Ａ    はめ歯
６６Ｘ          歯車
７０、７０Ａ    軸受
７４、７４Ａ    はめ歯
７４Ｘ          歯車
８０、８０Ａ    軸受
８８、８８Ａ    エンドレスチェーン
９４、９６      プーリー・ベルト装置
１０８          入力プーリー
１１０          第２プーリー
１１２          第１プーリー
１１４          伝達軸
１２０          第１Ｖベルト
１２２          出力プーリー
１２４          第２Ｖベルト
１２６          テンショナ
１３０          直立部材
１３２          ハンドル
１４０          歯車
１４２          はめ歯
１４６          エンドレスチェーン
１５０          サドル
１５４、１５６  ハンドル
１５８、１６０  リンク
【図１】
2020500675.tif 000003
【図２】
2020500675.tif 000004
【図３】
2020500675.tif 000005
【図４】
2020500675.tif 000006
【図４Ａ】
2020500675.tif 000007
【図５】
2020500675.tif 000008
【図６】
2020500675.tif 000009
【図７】
2020500675.tif 000010
【図８】
2020500675.tif 000011
【図９】
2020500675.tif 000012
【図１０】
2020500675.tif 000013
【図１１】
2020500675.tif 000014
【図１２】
2020500675.tif 000015
【図１３】
2020500675.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月31日(2019.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持構造体（１２）と、
前記支持構造体（１２）に取り付けられ、第１軸（４０）を中心として回転することができる第１車軸（３８）と、
前記第１車軸（３８）に固定され、前記第１車軸（３８）と共に前記第１軸（４０）の周りに回転することができる第１クランク部材（４４）と、
第２軸（５０）の周りに回転するために前記第１クランク部材（４４）に取り付けられた第２車軸（４６）と、
前記第２車軸（４６）に固定され、前記第１クランク部材（４４）に対して前記第２軸（５０）の周りに回転することができる第２クランク部材（４８）と、
第３軸（５６）で前記第２クランク部材（４８）に固定されている力付与要素（５４）と、
前記第１軸（４０）を中心とし、前記第１軸（４０）で前記支持構造体（１２）に固定されている回転不能な第１円形部材（６６）と、
前記第２軸（５０）を中心とし、前記第２車軸（４６）に固定され、前記第２車軸（４６）と一体的に回転することができる第２円形部材（７４）と、
前記第１および第２円形部材（６６、７４）と駆動伝達機構で係合するエンドレス可撓性要素（８８）とを備えるトレーニングマシン（１０）であって、
前記第２軸（５０）の周りの前記第２円形部材（７４）の回転運動は、前記第１軸（４０）の周りの前記第１クランク部材（４４）および前記第１車軸（３８）の回転運動をもたらし、
前記第２クランク部材（４８）が前記第２軸（５０）の周りをＳ回転すると、前記第１クランク部材（４４）は、前記第１軸（４０）の周りをＲ回転し、Ｒ／Ｓ≠１／２であり、この結果、前記第１軸（４０）の周りを前記第３軸（５６）が１回転するための前記第１軸（４０）の周りの前記第３軸（５６）の移動経路は、前記第１軸（４０）の周りを前記第３軸（５６）が続けて回転するための前記第１軸（４０）の周りの前記第３軸（５６）の移動経路とは異なっていることを特徴とするトレーニングマシン（１０）。
【請求項２】
前記第１および第２の円形部材（６６、７４）は、はめ歯であり、前記エンドレス可撓性要素（８８）は、前記はめ歯と係合するエンドレスチェーンであることを特徴とする請求項１に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項３】
前記第１および第２の円形部材（６６、７４）は、プーリーであり、前記エンドレス可撓性要素（８８）は、前記プーリーと係合するエンドレスベルトであることを特徴とする請求項１に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項４】
前記第２クランク部材（４８）が前記第２軸（５０）の周りを回転すると、前記第３軸（５６）は、前記第１軸（４０）から最大半径距離にある点に到達し、前記最大半径距離の方向は、前記第２クランク部材（４８）のその後の回転と共に、前記第１軸（４０）の周りを移動しながら変化することを特徴とする請求項１に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項５】
前記第１クランク部材（４４）の回転と前記第２クランク部材（４８）の回転とが逆方向であることを特徴とする請求項１に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項６】
前記第１軸（４０）の周りの前記第１クランク部材（４４）の回転に応答して、回転することができるように取り付けられたフライホイール（３６）を備えており、かつ、前記第１クランク部材（４４）の回転速度に対して前記フライホイール（３６）の回転速度を増加させるための駆動伝達システムを備えていることを特徴とする請求項１に記載のトレーニングマシン（１０）。
【請求項７】
前記フライホイール（３６）は、前記第１軸（４０）の周りを回転することができることを特徴とする請求項６に記載のトレーニングマシン（１０）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
第１力伝達装置４２は、プレート部２６の一側部に配置されている。第１力伝達装置４２は、第１クランク部材４４と第２クランク部材４８とを備えている。第１クランク部材４４は、第１端部で第１車軸３８に接続されている。第１クランク部材４４の第２端部は、第２車軸４６によって第２クランク部材４８の一端部に回転可能に接続されている。第２車軸４６は、第２軸５０に位置合わせされている（図２）。第２クランク部材４８の反対側端部は、この実施形態では、第３軸５６に位置決めされた車軸の周りを回転することができる従来の自転車のペダルの資質である、ペダル５４の形をした力付与要素に回転可能に接続されている（図２参照）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
実質的には、このことは、第１軸４０の周りを第１クランク部材４４が１０回、および第２軸５０の周りを第２クランク部材４８が１７回回転する運動中に、運動の移動経路には、傾斜が異なる８．５か所のオープンエンド楕円ループが存在することを意味する。傾斜の変更は自動的に行われ、運動中に運動者がトレーニングマシンを組み直す必要はない。この傾斜の変更は、Ｎ／Ｍの値に応じて自動的に行われる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
他の構成では、Ｎ＝１５、Ｍ＝３４と仮定すると、Ｎ／Ｍ＝Ｒ／Ｓ＝１５／３４＜１／２である。この場合、運動パターンが繰り返される前に、第１クランク部材４４が１５回回転することが必要である。
【国際調査報告】
2020500675.tif 000017
2020500675.tif 000018
2020500675.tif 000019