JPH06501867A - 階段上り訓練と上半身訓練とを行う装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 上幻訪（′　と上パ′″とを′〜うＪ“１発明の背景 本発明は訓練装置に関し、より詳しくは、階段上りをエミュレート（模擬化）発 明の要約 該バーに対して回転可能に取り旬けられている。

好ましくは視覚表示器が設′、Ｊられ、該視覚表示器は消費されたカロリすなわ ぢなされた仕事量の表示をｙイス１／イする。好ましい一実施例では、装置は、 ペダルを用いてなされた仕事とは独立して、ハンドルを用いてなされた仕事を検 出し、上半身訓練を表す仕事の表示をディスレイする。

ハンドル及びペダルにより与えられる連動に対する抵抗は調節可能な抵抗である 。一実施例では、この抵抗は、実質的な等速調’ａ　（ｉｓｏｋｉｎｅｔｉｃ　 ｅｘｅｒｃｉｓｅ）が得られるように調節される。好ましくは、ペダルを移動さ せるのに必要な力がペダル運動の早期の部分で幾分小さくなるようにし、伸長さ れた膝の力に比べ屈曲した膝の小さな力に適応できるようにする。従って、軸を ペダルに連結するチェーン又はケーブルは、ペダルアームの長手方向アクセスか ら間隔を隔てた位置で連結される。

ペダルには、ペダルをその下方位置から上方位置に上昇させる復元力が与えられ る。また、この復元力は訓練者の脚に上向きの力を供給する傾向を有しており、 従って訓練者に部分的な機械的補助を与える。一実施例においては、本発明の装 置は、ペダル及びハンドルのパワーストローク移動中に訓練者によりなされた仕 事から、機械が訓練者になじた仕事（これは、装置が訓練者に与えた補助を表す ）を引いた仕事すなわちカロリのディスレイを行う。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明による訓練装置を示す斜視図である。

第２図は、第１図の２−２線に沿う断面図である。

第３図は、第１図の３−３線に沿う断面図である。

第４図は、移送軸及びスプロケットを示す平面図である。

第５図は、駆動軸及びスプロケットを示す平面図である。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図に示すように、訓練装置１０は、ベース１２と、左右のペダル１４．１６ と、左右のハンドル１８．２０とを有している。ペダル１４．１６：！、ペダル アーム２２．２４を介してベース１２に対して取り付けられている。ハンドル１ ８．２０はハンドルアーム２６．２８を介してベース１２に対して取り付けられ ており、ハンドルアーム２６．２８は、ベース１２から」三方に延びた直立部材 ３２に枢着されている９訓練者がペダル１４．１６上に立ったまま視認及び操作 できる位１には、入力／出力（Ｉ　１０）ユニット３４が、例えばベース１２に 取り付けられたレール３６を介して装置１０に取り付けられている。

好ましい実施例においては、ベース１２は第１クロスバ−３８ａ及び第２クロス バ−３８ｂを有しており、これらのクロスバ−３８２，３８ｂは、長手方向バー ３８Ｃ及びウェビング４０により一体に連結されている。クロスバー３８ａ、３ ８ｂの端部には、４本の足４４ａ、４４ｂ、４４Ｃ１４４ｄが取り付けられてい る。好ましくは、長手方向バー３８Ｃは上方に傾斜した部分４２を有している。

直立部材３２は１３２ａ、３２ｂを備えた実質的に逆Ｕ形の形状を有しており、 １！１３２ａ、３２ｂは、それぞれ、第２クロスバ−３８ｂの近くの長手方向バ ー３８ｃの端部及び傾斜部分４２の端部に取り付けられている。

レール３６は、第１クロスパー３８３から上方に延びた第１部分３６ａと、傾斜 部分３６ｂとを有しており、該傾斜部分３６ｂにはＩ１０ユニット３４が取り付 けられている。■／○ユニット３４は直立部材３２にも取り付けられている。

クロスバ−３８ａ、３８ｂ、長手方向バー３８ｃ、直立部材３２及びレール３６ は、溶接により一体に接合されたシャーシ部品を備えた鋼管等の金属材料で形成 するのが好ましい。ハンドルアーム２６．２８は鋳造金属が好ましい。バー、ア ーム、直立部材及びレールは、アルミニウムのような他の種類の金属、又はグラ スファイバ、含浸又は非含浸樹脂、プラスチック、セラフミック及び木等の非金 属材料を含む他の材料を用いて形成することもできる。構成部品は、一体成形、 ろう付け、半田付シナ、ボルト止め、ねし止め、及び接着等を含む溶接以外の手 段により一体に結合することができる。

図２に示すように、直立部材３２の一部と長手方向バー３８ｃとの間には、後述 の種々の構成部品を取り付けるための第１及び第２プレー）４６ａ、４６ｂが配 置されている。カバー４７　（真空成形プラスチックで形成するのが好ましい） が、ブＩ／−ト４５ａ、４６ｂに取り付けられた部品を包囲しており、装置１０ の外観を高め且つ可動部品からユーザを保護している。

ペダル１４．１６はナイロン又は他のプラスチック等の成形可能材料で作るのが 好ましく、ペダルアーム２２．２４は鋳鉄で作るのが好ましい。ペダル１４．１ ６にはスリップを防止するための摩擦面が設けろれている。第２図及び第３図に 最も良く示されているように、ペダルアーム２２．２４は、２つの枢着点をもつ ように取り付けちれている。ペダルアーム２２．２４は、第１　［ｉＦ点４８　 ａ、４Ｆｂの回りでベース１２に対して枢動し、且つ第２枢着点５０ａ、５０ｂ の回りでペダル１４．１６に対して枢動する。ペダルアーム２２．２４の枢動に より、ペダル１４．１６ｊよ、第２図及び第３図に実線で示す上方位置５２から 、第３図に破線で示す下方位置５４まで移動てきる。第３図に示すよう二こ、下 方位置５４はまた、上方位置５２に対して後方（すなわち、ハンドル１８．２０ から離れる水平方向）に、第１景５Ｇだけ変位している。

ペダル１４．１６の運動中、これ５のペダル１４．１６は、左右のレハーリュ／ り５８ａ、５８ｂにより実質的に水平状態ｚこ維持される。レバーリンク５８ａ 、５８ｂは、＋［着古、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄにδいて、それぞれベ ース１２′８１びペダル１４．１６二こ枢着されている。

左右のペダルアーム２２．２４は、ＷＢ部材６２ａ、６２ｂを有している。第１ 及び第２ペダルチエーン６４ａ、６４ｂが、脚６２ａ、６２ｂかろスプロケット が固定された駆動軸６６まで延びており、更にコイルばね６８ａ、６８ｂ　（好 ましくは引張りぼ乙）へと延びている。ばね６８ａ、６８ｂはプーリ７０ａ、７ Ｑｂの周囲を通り、その先端部：まブレー）４６ｂに固定されている。より詳し く後述するよう二二、チェー７５４ａ、６４ｂ：よ、ベタ′Ｊし１４、】６の運 動かろの力を駆動軸６６′、こ伝達”−１且つ５よ′ね６８ａ、６８ｂからの復 元力をペダル１４．１６に伝達して、該ペダルを上方位置５２に押し−ヒげる。

脚６２ａ、６２ｂは、チェーン６４ａ、６４ｂａの連￥吉つ、７２ａ、７２ｂを 、ペダルアームの相着我４８ａ、５０ａ、４８ｂ、５０ｂＳこ、より形成される 是手方向軸線τ３ａ、７３ｂからオフセ５・トさせて位置決めｊ−、ペダルか運 動するときの抵抗力をより詳細に後述するように変化させる。ハント′ルＩ８． ２０は、ハンドルアーム２Ｇ、２８に対して自由回転できるようにハンドルアー ム２６．２８に取っ付けろれている。

上方のプレート４６ａには、左右の上方スプロケット７６ａ、７６ｂが回転可能 に取り付けられている。これらのスプロケノ）７６ａ、７６ｂはそれぞれハンド ルアーム２６．２８に取り付けられており、ハンドルアーム２６．２８の運動に より上方のスプロケット７６ａ、７６ｂが回転される。上方のアーム２６．２８ は、キー形スライドスリーブと、例えば半月キーを用いた軸連結具とを使用して 取り付けることができる。好ましくは、上方のスプロケット７６ａ、７６ｂは、 共通軸に取り付けられるヘアリング等を用いて同一直線上（コリニア）の枢着点 ７８　ａ、ＩＢｂを形成するように取り付けられる。しかしながら、枢軸線（枢 着点）７８ａ、７８ｂを同一直線上にない又は平行でない状態に配置して作動さ せることもできる。ペダル１４．１６が最下方位置にあるとき、枢着点７８ａ、 ７８ｂは、ペダル１４．１６のレー・ルから約６フイート（約１．８ｍ）の距離 だけ垂直方向に変位した位置Ｑこある。

従来の装置では、成るユーザは、彼らの体重の大部分を手に移動させ、従って彼 ら自身の一部を１本以上のハンドレール上に支持する。この傾向は、下半身を訓 練する量を低減する。また、成る訓練者は、訓練中に好ましくない姿勢を促進し 及び／又は訓練者の背中に不快感を与える位置でハンドレールを掴んでいた。

可動ハンドル１８．２０を設けることにより、本発明の訓練装！１０は、過度の 体重が手及び腕に移動することを防止し、且つ訓練中に訓練者が適正姿勢を維持 するこ止を助ける。成る実施例では、ハンドルアーム２６．２８の下降移動範囲 を制限するスト、バを設ける。そのようなストッパの一例が、第３図にゴムハン バ８１として示しである。

２本の連続チェーン８０ａ、８０ｂの一部が、それぞれ上方のスプロケット？５ ａ、７６ｂの回りに掛けられており、移送装置８２に運動を伝達する。アイドラ スプロケット８４ａ、８４ｂは、チェーン８０ａ、８０ｂが直立部材３２に当た らないように該チェーン８０ａ、８０ｂを位置決めしている。アイドラスプロケ ノ）８４ａ、８４ｂは、チェーン８０ａ、８０ｂに張力を付与するため、プレー ト４６ａに対して摺動可能に取り付けるのが好ましい。

第４図に最も良く示すように、移送装置８２は、回転可能な移送軸８７．８８に 固定された左右の小さなスブロケ、ｌ−８６ａ、８６ｂと、同しくそれぞれの移 連軸８７．８８に固定された左右の大きなスプロケット９０ａ、９０ｂとを有し ている。移送装置８２を第２プレー）４６ｂＪ：で回転可能に取り付けるための へアリ〉′グ９２が設けられている。２本の移送軸８７．８８は互いに独立して 回転できる。中間チェーン９４ａ、９４ｂは、左右の大きなスブロケｙト９０ａ 、９０ｂの回転を駆動軸６６に伝達する。

第５図に示すように、駆動軸６６シこは５つのスプロケット９６．９８．１００ ．１０２．１０４が取り付けられている。これらの中の２つのスプロケット９６ ．１０２は左右のペダルチェーン６４ａ、６４ｂを受け入れる。他の２つのスプ ロケット９８．１００は左右の中間チェーン９４ａ、９４ｂを受け入れる。最初 の４つのスプロケット９６．９８．１００．１０２は、一方向クラ、子装置１０ ６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄを介して駆動軸６６に取り付けられている 。一方向クラッチＷｉｌＦ１０６ａ、１０６ｂ、１０６Ｃ１１０６ｄは、スプロ ケット９６．９８、】００．１０２がパワーストローク（駆動行程）方向に回転 しているときに、これろのスプロケット９６．９８．１００．１０２の回転を駆 動軸６６に伝達すべく作動する。各スプロケット９６．９８．１００．１０２に ついて、パワーストローク方向の回転方向とは、これらのスプロケットを駆動回 転させるハンドル１８．２０又はペダル１４．１６の運動方向と一致する方向で ある。好ましい実施例５：＃いては、ペダル１４．１６についてのパワーストロ ークとは、ペダルが上方位置５２から下方位置５４に向かう方向である。これら のペダル１４．１６に対応する駆動軸スプロケット９８．１００のパワー回転方 向とは、ペダル１４．１６のパワーストローク運動中にスプロケットが回転する 方向である。ハンドル１８．２０のパワーストローク方向とは、下方位置１０８ （第３図に破線で示す位置）から下方位置１１〇二こ向かう方向である。対応す るスプロケット９６、＋０２のパワーストローク方向とは、ハンドル１８．２０ がパワーストローク方向に移動されるときにこれらのスプロケット９６．１０２ が回転する方向である。

一方向りラッチ装宣１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄは、ペダル１４． １６がその下方位置５４から上方位置５２に戻り移動する間又はハンドル１８． ２０がその下方位置１１０かろ上方位置１０８に戻り移動する間のように、スプ ロケット９６．９８．１００．１０２がパワーストローク方向とは反対方向に回 転するときにはオーバーランニングすなわちスリツブするように構成されている 。

ローうクラ、チ、ラップばねクラッチ、又はドグ／爪装置を含む多数の一方向ク ラッチ装置を使用でき、好ましい一実施例においては、Ｔｏｒｒｉｎｇｔｏｎ　 Ｃｏ、により市販されているモデルＲＣ−１６２１１０のクラッチを使用してい る。

ハンドル１８．２０のパワーストローク中の運動の伝達は、一方のハンドルの運 動が他方のハンドルの運動によっては必ずしも達成されないように独立している 。従って、訓練者は、所望ならば、２つのハンドル１８．２０の中の一方のハン ドルのみを移動させる訓練を行うことができ、又は２つのハンドル１８．２０を 異なるリズム又は異なる弧の長さで移動させる訓練を行うことができる。同様に 、ペダル１４．１６のパワーストローク運動は、一方のペダルの運動が他方のペ ダルの運動によっては必ずしも達成されないように独立している。好ましい一実 施例においては、ハンドル１８．２０及びペダル１４．１６は、ハンドル１８． ２０又はペダル１４．１６のいずれか１つの運動が、ハンドル１８．２０及びペ ダル１４．１６の他のいずれかの運動によっては必ずしも達成されないように独 立しているや 第５のスプロケ−／　）　１０４は駆動軸６６に固定されており、駆動軸６６が 回転するとこの第５スプロケツト１０４が回転されるようになっている。駆動チ ェーン１１２（第３図）が、第５スプロケツト１０４からトランスミッション１ １４へと延びている。トランスミッション１１４は、ブラケット１１５を介して 第２プレート４６ｂに取り付けられている。トランスミフシラン１１４は、駆動 軸６６の角速度を、オルタネータ１１６の駆動に適した角速度に変換できる充分 な増速比をもつ増速トランスミフシぢンであるのが好ましい。好ましい一実施例 においては、トランスミッション１１４は約１７．８５対１の増速比が得られる 。トランスミッション１１４からの増速された出力は、ベルト１２０を介してオ ルタネータ軸１１８に連結される。

コントローラ（好ましくはキーボードマイクロブロセフサ１２２）がケーブル１ ２４を介してオルタネータ１１６に接続されており、オルタネータ１１６からの 信号を受け入れ且つオルタネータ１１６に選択可能な抵抗負荷を与えることがで きるようになっている。マイクロプロセッサ＋２２は、オルタネータ軸１１．８ の角速度に関する量を検出できるように構成されている。好ましくは、６ＡＣサ イクルかオルタネータ軸１１８の１回転に相当するようにする。マイクロプロセ ッサ１２２は、オルタ不一り１１６により発生される電気出力に対する負荷とじ て作用する抵抗を選択する。オルタネータ１１６の負荷として作用する抵抗の大 きさが、オルタ７−夕軸冊８の所与の角速度を維持するのに必要な仕事量を決定 する。好ましい一実施例ここおいては、マイクロプロセッサ１２２は、オルタネ ータ軸１１８　（従って駆動軸６６）の角速度が所定の選択値を超えるときはい つでも抵抗負荷を増大するように構成されている。この構成において、本発明の 装置ｌＯは、オルタぶ一夕軸１１８を一定速度に維持するように、従って等速シ ＩＩ棟が行えるように作動する。等速調練のレベルに対する選択値、すなわち、 オルタネータ軸１１８の角速度の所定の闇値は、ｌ７１０コンソール３４のキー １２６を用いて選択するのが好ましい。

Ｉ１０コンソー；１−３４：ま、ユーザの入力を許容するキー１２６、及び視覚 出力を与えるディスレイ１２７を有している。好ましくは、Ｉ１０コンソール３ ４二よプロセッサ１２２と、メモリ１２３とを有している。プロセッサ及びメモ リは、ユーザか予めプログラムされた幾つかの訓練メニュー（ｅｘｅｒｃｉｓｅ 　ｒｅｇｉ＋＊ｅｓ）のうちの１つを選択する力・、又：ま個々の訓練メニュー を形成できるようＳ；構成される。

一実施例において：ま、Ｉ／′０ユニット３４は、下半身によりなされた仕事量 とは独立して、上半身の訓練においてなされた仕事量を表示できるように構成さ れている。上半身の訓線量：よ、上半身の訓練において消費されたカロリ数とし て、又はＵｌ’＋９ｒの訓練により表される全カロリのパーセンテージと−でＩ １０ユニット３４により表示される。上半身の訓線量を測定するのに、Ｏｍｅｇ ａ　Ｃｏ　により製造されているモデルｌｌＢＭ６／１２０ＬＹ４１のような歪 みゲージ１３０が使用されている。歪みゲージ１３０かろの出力は、ケーブル（ 図示せず）を介してＩ１０ユニット３４に入力される。

使用に際し、ユーザ：よペダル１４．１６上に乗る。ユーザの体重がコ１′ルば わ６８ａ、６８ｂの復元力に打ち勝ち、訓練者のペダルが下方位置５４に移動す る。

レール□３６は、ベグノ冒こ東るときのハンドレールと？て使用できる。ユーザ は、Ｉ１０コンソール３４を使用して所望の訓練メニューを入力する。Ｉ１０コ ンソール３４は種々の選択ができるように構成さｎている。例えば、ユーザは、 １分間当たりの所望のカロリ数、所望の相当階段上り速度（フィート７分）、及 び所望の訓練時間等の所望の訓練強さを選択できる。一実施例においては、訓練 中に訓練強さを変えることができるメニューのような可変訓練メニューを選択で きる。

一実施例においては、ユーザは、例えば消費カロリの８４算にプロセッサが使用 できるように、ユーザの体重を入力することができる。次いで、ユーザは訓練を 開始する命令を入力する。

ユーザはハンドル１８．２０を掴み、ハンドル１８．２０及びペダル１４．１６ のいずれか又は両方を移動させることにより訓練を開始できる。

ユーザが足（例えば右足）を上げると、コイルばね６８ｂが収縮してペダルアー ム２４のペダルチェーン６４ｂを上方に引っ張り、ペダル１６を下方位置５４か ら上方位置５２に上昇させる。この運動は、ペダル１６の戻りストロークである 。この戻り運動の間、スプロケット１００上を走行するチェーン６４は、スプロ ケット１００をノンパワ一方向に回転させる。この回転はノンパワ一方向である ので、対応するクラッチ１０６Ｃは駆動軸６６に対しでスブロケｙト１００をオ ーバーランニングさせ、従って、ペダル１６のノンパワーストロークの結果とし ていかなる回転運動も駆動軸６６に伝達されない。

次にユーザがペダル１６を押し下げると、ペダル１６は、その上方位置５２から 下方位置５４へとパワーストローク方向に移動する。パワーストローク方向に所 与の距離だけペダルを移動するのに要する力の量は、ファクタ数に基づいている 。ペダルアーム２４は、ペダルチェーン６４ｂを引っ張る作用をする支点４８ｂ の回りで枢動するレバーとして考えることができる。従って、ペダルの移動に要 する力に影響を与える１つのファクタは、レバーのモーメントアームである。ペ ダルアーム２４の長手方向軸！７３ｂから間隔を隔てている連結点７２ｂにチＪ 。

−ン６４ｂを連結することにより、レバーの有効モーメントアームは、ペダルア ーム２４の運動中に変化する。本発明の構成によれば、取付シナ点（連結点）７ ２ｂは、ペダルの下方位置（すなわち下方位置５４に向かう方向）における有効 モーメントアームに比べ、ペダル移動の初期部分（すなわち上方位置５２に近い 領域）におけるを効モーメントアームが小さくなるように選択される。このため 、ペダル運動を行う所与の同一直線ユニット（コリニアユニット）に必要な力は 、ペダル移動の下方部分におけるよりもペダル移動の初期部分における方が小さ くなる。

ペダル移動の初期部分において小さな力を必要とするこの構成は、ユーザに快適 怒を与え且つユーザの負傷を防止する上で有効であることが判明している。過去 の研究における機械的理論はこの長所を示唆している。なぜなろば、人間の脚の 強さは、膝が伸びているときよりも膝が屈曲しているときの方が小さいからであ る。

ペダル１６のパワーストローク運動により、ペダルチェーン６４ｂがコイルばね ６８ｂを伸長させ、前述のようにペダル１６をその上方位置５２に戻すためのエ ネルギをコイルばね６８ｂ内に蓄える。チェーン６４ｂがスプロケ７）１００を 通って移動するとき、チェーン６４ｂはスプロケット１００をパワーストローク 方向に回転させる。スプロケット１００がパワ一方向に回転するため、該スプロ ケット１００の回転は駆動軸６６に伝達される。左側ペダル１４、ペダルチェー ン６４ａ及び対応するスプロケット９８の作動も上記と同様であり、従って、左 側ペダル１４のパワーストローク運動によっても駆動軸６６が回転される。

ユーザがハンドル（例えばハンドル２０）をその上方位！１０Ｂから上方位！ｌ １ｌ）に移動させるとハンドルスプロケット７６ｂが回転され、該スプロケット ７６ｂは、移送装置８２の小さなスプロケノ）８６ｂの回りでハンドルチェーン ８０ａを移動させる。小さなスプロケット８６ｂの回転により、対応する大きな スプロケット９０ｂが回転され、これにより中間チェーン９４ｂが移動される。

中間チェーン９４ｂの移動により、駆動軸６６に取り付けられた第４チエーン１ ０２が回転される。ハンドル２０はパワーストローク方向に移動されたので、第 ４スプロケツト１０２はパワー回転方向己こ回転され、従って、対応するクラッ チ１０６ｄはスプロケット１０２の回転を駆動軸６６に伝達し、該駆動軸６６を 回転させる。ハンドル２０が下方位置１１０から上方位置１０８に移動されると きは、第４スブロケ、ト１０２の対応する運動はノンパワ一方向であり、クラッ チ１０６ｄは駆動軸６６に対してオーバーランし、従っていかなる回転も駆動軸 ６Ｇには伝達されない。

第２ハンドル１８、スプロケット７４ａ、トランスミッション８２及び中間チェ ーン９４ｂも右側ハンドル２０と同様に作動する。これにより、左側ハンドル１ ８がパワーストローク方向に移動されるときに駆動軸６６を回転させ、左側ハン ドル１８がノンパワーストローク方向に移動されるときには第］スブ四ケ、ト９ ６を駆動軸６６に対してオーバーランさせる。

ペダル１４．１６及びハンドル１８．２０の移動の結果として、全てのパワース トローク運動が駆動軸６６を回転させるべく集合される。駆動軸６６の回転はチ ェーン１１２によりトランスミッション１１４に伝達され、ここで増速される。

トランスミッション１１４の増速された出力は、ベルト１２０を介してオルタネ ータ１１６の軸１１８に伝達される。オルタネータ１１６の回転により電気エネ ルギが発生され、該電気エネルギはケーブル１２４を介してコントローラ１２２ に運ばれる。マイクロプロセッサ（コントローラ）１２２はオルタネータ軸１１ ８０角速度を検出し、この角速度と、所望の訓練レヘルに対応する予め選択する 角速度とを比較する。オルタネータ軸１１８の角速度が予め設定した所望の角速 度を超えると、オルタネータ１１６の負荷として、より大きな抵抗値が選択され る。

この大きな負荷を与えるには、オルタネータ軸１１８の角速度を更に増大させる べく、より大きな仕事量が必要である。抵抗を充分に増大させることにより、本 発明の装置はオルタネータ軸１１８の角速度を一定値に有効に維持できる。従っ て、この構成により、本発明の装置は、ペダル１４．１６及びハンドル１８．２ ０が訓練者に提供する運動とは逆向きの力すなわち抵抗が連続的に変化し、装置 を一定速度に維持する実質的な等速調練が可能である。

ハンドルスプロケット７６ａと移送装置８２の小さなスプロケット８６ａとの間 のサイズ差により、約２対１の第１減速比が与えられる。同様に、移送袋！８２ の大きなスプロケット９０ａと駆動軸６６の第１スプロケツト９６との間のサイ ズ差により、約２対１の第２減速比が与えられる。従って、アームハンドル２６ の角移動と、結果として得られる第１スプロケツト９６の角移動との間には約４ 対１の全減速比がある。これに対し、ペダルアーム２２の角移動と第２スプロケ 、と９８の角回転との間には、そのような対応する減速比は存在しない。第１及 び第２スプロケフト９６．９８はほぼ同し直径を有しているので、駆動軸の角回 転に対するハンドルアームの角移動の比は、駆動軸の角移動に対するペダルアー ムの角移動の比の約４倍である。駆動軸の移動に対するハンドルの移動の比と、 駆動軸の移動に対するペダルの移動の比との間のこの差は好ましいものである。

なぜならば、訓練者が脚の移動よりも腕の移動の方が骨の折れることであると主 観的に感じることが判明しているからである。前述の減速比を与えるこ止により 、一般的な訓練者は、下半身訓練とト半身訓練とがほぼ同し位に骨の折れること であると主観的に感しる。

上記説明から、本発明の多くの利点が明らかである３本発明は、階段上り訓練と 上半身訓練とが同時ニこ行える。本発明は、ハンドルの運動とペダルの運動とが 独立している訓練を行うことができる。本発明の装置は、実質的な等速調練を行 うことができ、且つユーザが上半身及び下半身にほぼ同し骨折り度合いを惑しる 訓練を行うことができる。本発明の装置は、実質的に一定のシミュレートされた 階段上り速度、実質的に一定のＭＥＴ速度、及び／又は実質的に一定のカロリ消 費速度が得られるように構成できる。また、本発明の装置は、所定のすなわちプ ログラム可能な計画に従って変化する訓練速度が得られる。

本発明の装置は、ソミエレートされた所望の階段上り速度、ＭＥＴ速度又はカロ リ消費の入力を受け入れるようにプログラムできるので、プログラムされた所与 の訓練速度に対する主観的に怒しる骨折り感が、このようなあらゆる機械りこお いて実質的に同しになるであろう。従って、訓練者は、成る訓練期間中にそのよ うな特定の１つの装置で訓練し、（機械が同し速度でプログラムされているとき に）訓練期間中の骨折り量に惑し得る大きな変化なくして、次の訓練期間中に（ 例えば、異なる訓練設備又はヘルスクラブにおける）他のそのような装置二こ切 り換えることができる。例えば、体重の異なる２人が本発明の２台の装置で同時 に訓練でき、再装置を同！−ＭＥＴ速度にプログラムするならば、体重の重い人 の方が沢山の仕事をするであろうけれども、（主観的に感しる）実質的に同レベ ルの骨折り変合いで訓練できる。これ：ま、各装置に、肉体的な差異を補償する 有効なハンディキーノブが与えられるからである。成る実施例においては、複数 の装置を連結して、種々のユーザのノミュレートされた階段上り訓練をモニタ“ Ｊングすることができる。このようにすれば、多数のユーザを互いに競争させる ことができる。また、参加者には有効なハンディキャップが与えられるので、こ のようにして競争する異なる能力をもつ人が、能力が同しでなくても、はぼ等し く勝つチャンスを存している。

上記装置に関連して多数の変更を施すことができる。上記装置では単一のブレー キ装置（すなわち、オルタネータでの可変抵抗負荷）が使用されているけれども 、上半身の訓練及び下半身の訓練用に別々のブレーキ装置を設けることができ、 又はハンドル１８．２０及びペダル１４．１６の各々に使用できる４つの別々の ブレーキ％Ｊｆを設けることができる。このような別々のブレーキ装置を設けれ ば、上肢及び下肢の各々にプログラム可能且つ選択可能な別々の抵抗が与えられ るように装置を構成し、例えばリハビリテーション療法に使用することができる 。本発明による訓練装置は、心臓より下から頭より上まで、手及び椀の位置の範 囲を与えることを採用できる。上記実施例においては、ハンドル１８．２０及び ベダＪＬ、１４．１６の運動が隼−軸６６の回転運動に集約されるけれども、各 ペダル１４．１６及びハンドル１８．２０に別々の回転軸を設けることができる 。上記装置１０は、ハンドル１８．２０及びペダル１４．１６の運動をブレーキ 装置１１６．１２２に伝達する特定の装置（より詳しくは、スプロケット、チェ ーン及びベルト）を有しているけれども、チェーン及びスプロケットの代わりに ベルト及びプーリ等を使用し、ケーブル及びスプールを使用し、直接駆動される 発電機を使用し、ギア装置等を使用した他の運動伝達手段を使用することができ る。

ハンドル１８．２０は、自由回転するものではなく、ばね付勢形又は関節連結形 の構造にすることができる。アームには１つ以上の位置にアームを固定するロッ ク機構を設けることができ、この場合には専ら下半身訓練に装置を使用できる。

本発明の装置１０は、上記のようなチューブ及びプレート以外の他の材料、すな わち中実バー、フレーム、又は一体シヤーンを含む他の材料で形成することがで きる。本発明の装置１０には、ハンドルを下方位置１１０から上方位１１０８ま で持ち上げることに対する抵抗を設けることができる。同様に、例えばンユー装 置が設けられたペダルに、ペダル１４．１６を持ち上げることに対する抵抗（こ の抵抗は訓練者によって打ち負かされなくてはならない）を確立する装置を設け ることもできる。コントローラ１２２は、等張訓練（ｉｓｏｔｏｎｉｃ　ｅｘｅ ｒｃｉｓｅ）のような、笠速訓練又は一定ＭＥＴ訓練以外の訓練が行えるように 構成できる。ベルト又はチェーン６４．８０．９４．１２０には、張力を維持す るためのばね部材を設けることができる。運動に対する抵抗を付与するオルタネ ータ以外の装置及び可変負荷、例えば摩擦装置、ン３ツクアブソーバ、空気圧装 置、粒子ブレーキ、渦電流ブレーキ、及び制？■形モータ等を設けることができ る。本発明の装置１０ではハンドル１８．２０が円形経路に沿って移動するけれ ども、ハンドルは、直線又は楕円形等の他の形状をもつ経路に沿って移動するよ うに構成できる。ハードワイヤ形コントローラ並びにプログラム可能なプロセッ サ又はコンピュータを含む多数の形式のコントローラを使用できる。本発明の装 置１０の幾つかの特徴を説明したけれども、他の特徴を用いることなく少なくと も幾つかの特徴を使用できる。例えば、本発明の装置には、独立的に移動するペ ダル１４．１６を使用することなく、独立的に移動するハンドル１８．２０を設 けることができる。

本発明の装置には、等速調練を行うことなく、（ペダル運動に比べて）ハンドル 以上、本発明をその好ましい実施例及びその成る変更例について説明したが、他 の変更を施す、：ともでき、本発明の範囲は請求の範囲の記載により定められる 。

ＦＩｏ、１ ＦＩＧ、２゜ ＦＩＧ　４゜ ＦＩ６．　５ 国際調査報告 フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、　ＦＲ，ＧＢ、　ＧＲ，ＩＴ、　ＬＵ、　ＮＬ、　ＳＥ）、０Ａ （ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ｃｃ、ＣＩ、ｃＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ 、ＴＧ）、ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ，Ｃ５，ＤＥ 、　ＤＫ。

ＥＳ、　ＦＩ、　ＧＢ、　ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ、　ＫＲ，ＬＫ、　ＬＵ、　ＭＣ ，ＭＧ、〜ｆＮ、　ＭＷ、ＮＬ、ＮＯ，ＰＬ、ＲＯ、ＳＤ、ＳＥ、５Ｕ （７２）発明者　ホームズ　フレッド アメリカ合衆国　オクラホマ州　７４１００タルサ　サウス　ワンハンドレッド アンドフォーティフォース　イースト　ブレイス

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. １．ベースと、 左右のペダルと、 上方位置と下方の後方位置との間で移動できるように、前記ベースに対して前記 ペダルを移動可能に取り付ける手段と、前記上方位置から前記下方位置への前記 ペダルの移動に抵抗する第１力を与える手段と、 前記下方位置から前記上方位置に前記ペダル手段を押す抑圧手段と、左右のハン ドルと、 第１位置と第２位置との間で移動できるように前記ベースに対して前記ハンドル を移動可能に取り付ける手段とを有しており、前記第１位置と第２位置との間の 前記移動が、前記押圧手段から実質的に独立していることを特徴とする階段上り シミュレーション及び上半身訓練に使用できる装置。
2. ２．前記ベースに対して回転可能に取り付けられた軸手段と、前記左右のペダル の少なくとも一方及び前記左右のハンドルの少なくとも一方の運動を前記軸手段 の回転運動に変換する手段と、前記軸手段の角速度に関する量を検出する手段と 、前記角速度が所定値を超えることを防止すべく、前記力に一定の大きさを付与 する手段とを更に有していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。
3. ３．前記所定値を選択する手段を更に有していることを特徴とする請求の範囲第 １項に記載の装置。
4. ４．前記ハンドルを移動可能に取り付ける前記手段が、前記ベースに対して配置 された枢着手段と、該枢着手段から延びている左右のアームと、前記ハンドルを 前記アームに回転可能に取り付ける手段とを備えていることを特徴とする請求の 範囲第１項に記載の装置。
5. ５．前記ペダル及びハンドールの前記運動に消費されたカロリの大きさに関する 量を検出し且つ該量をディスレイする手段を更に有していることを特徴とする請 求の範囲第１項に記載の装置。
6. ６．前記ハンドルの前記運動に消費されたカロリの大きさに関する量を検出し且 つ該量をディスレイする手段を更に有していることを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載の装置。
7. ７．前記上方位置と下方位置との間での前記移動の間に、前記ペダルを実質的に 水平位置に維持する手段を更に有していることを特徴とする請求の範囲第１項に 記載の装置。
8. ８．前記ペダルの前記移動中の前記第１力を変化させ、前記ペダルが第１ペダル 位置にあるときの力の方が第２ペダル位置にあるときの力よりも小さくなるよう にする手段を更に有しており、前記第１位置が前記第２位置よりも前記上方位置 に近いことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。
9. ９．前記ハンドルの移動範囲を制限するストッパ手段を更に有していることを特 徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。
10. １０．前記第１位置から前記第２位置への前記ハンドルの移動に抵抗する第２力 を与える手段を更に有していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置 。
11. １１．実質的な等速訓練が行えるようにするため、前記第１力及び第２力を調節 する手段を更に有していることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の装置。
12. １２．前記ペダルの単位移動量当たりの前記第１力の方が、前記ハンドルの単位 移動量当たりの前記第２力よりも大きいことを特徴とする請求の範囲第１０項に 記載の装置。
13. １３．ベースと、 上方位置と下方の後方位置との間で移動できるように前記ベースに対して取り付 けられた左右のペダルと、 前記上方位置から前記下方位置への前記ペダルの移動に抵抗する手段と、前記下 方位置から前記上方位置に前記ペダル手段を押す押圧手段と、第１位置と第２位 置との間で移動できるように前記ベースに対して取り付けられた左側ハンドルと 、 第３位置と第４位置との間で移動できるように前記ベースに対して取り付けられ た右側ハンドルとを有しており、前記第１位置と第２位置との間の前記移動が、 前記第３位置と前記第４位置との間の前記移動から実質的に独立していることを 特徴とする階段上りシミュレーション及び上半身訓練に使用できる装置。
14. １４．前記上方位置と下方位置との間での前記移動の間に、前記ペダルを実質的 に水平位置に維持する手段を更に有していることを特徴とする請求の範囲第１３ 項に記載の装置。
15. １５．前記ペダルの前記移動中の前記第１力を変化させ、前記ペダルが第１ペダ ル位置にあるときの力の方が第２ペダル位置にあるときの力よりも小さくなるよ うにする手段を更に有しており、前記第１位置が前記第２位置よりも前記上方位 置に近いことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の装置。
16. １６．前記第１位置から前記第２位置への前記ハンドルの移動に抵抗する第２力 を与える手段を更に有していることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の装 置。
17. １７．実質的な等速訓練が行えるようにするため、前記第１力及び第２力を調節 する手段を更に有していることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の装置。
18. １８．ベースと、 第１ペダル位置と第２ペダル位置との間で移動できるように前記ベースに対して 取り付けられた左側ペダルとを有しており、前記第２ペダル位置か前記第１位置 ペダル位置より下方且つ後方にあり、第３ペダル位置と第４ペダル位置との間で 移動できるように前記ベースに対して取り付けられた右側ペダルを有しており、 前記第３ペダル位置が前記第４位置ペダル位置より下方且つ後方にあむ、前記第 １ペダル位置と第２ペダル位置との間ての前記移動が、前記第３ペダル位置と第 ４ペダル位置との間での前記移動から実質的に独立しており、 第１位置と第２位置との間で移動できるように前記ベースに対して取り付けられ た左側ハンドルと、 第３位置と第４位置との間で移動できるように前記ベースに対して取り付けられ た右側ハンドルとを更に有していることを特徴とする階段上りシミュレーション 及び上半身訓練に使用できる装置。
19. １９．前記上方位置と下方位置との間での前記移動の間に、前記ペダルを実質的 に水平位置に維持する手段を更に有していることを特徴とする請求の範囲第１８ 項に記載の装置。
20. ２０．前記ペダルの前記移動中の前記第１力を変化させ、前記ペダルが第１ペダ ル位置にあるときの力の方が第２ペダル位置にあるときの力よりも小さくなるよ うにする手段を更に有しており、前記第１位置が前記第２位置よりも前記上方位 置に近いことを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の装置。
21. ２１．前記第１位置から前記第２位置への前記ハンドルの移動に抵抗する第２力 を与える手段を更に有していることを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の装 置。。
22. ２２．実質的な等速訓練が行えるようにするため、前記第１力及び第２力を調節 する手段を更に有していることを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の装置。
23. ２３．ベースと、 左右のペダルと、 上方位置と下方の後方位置との間で移動できるように、前記ベースに対して前記 ペダルを移動可能に取り付ける手段と、左右のハンドルと、 第１位置と第２位置との間で移動できるように前記ベースに対して前記ハンドル を移動可能に取り付ける手段と、 前記ベースに対して回転可能に取り付けられた軸手段と、前記左右のペダルの少 なくとも一方の前記運動を前記軸手段の回転運動に変換して、前記ペダルが移動 した距離と前記軸の角速度との間に第１比率を形成する手段と、 前記左右のハンドルの少なくとも一方の前記運動を前記軸手段の回転運動に変換 して、前記ハンドルが移動した距離と前記軸の角速度との間に第２比率を形成す る手段とを有しており、前記第２比率が前記第１比率より大きいことを特徴とす る階段上りシミュレーション及び上半身訓練に使用できる装置。
24. ２４．前記第２比率が前記第１比率の約４倍であることを特徴とする請求の範囲 第２３項に記載の装置。
25. ２５．前記左右のハンドルの少なくとも一方の運動を変換する前記手段が、前記 ハンドルの移動により発生された運動を受け入れるための第１直径をもつ少なく とも第１ギアと、前記第１直径より大きな直径をもち且つ前記第１ギアに連結さ れた少なくとも第２ギアとを備えていることを特徴とする請求の範囲第２３項に 記載の装置。
26. ２６．ベースと、 左右のペダルと、 上方位置と下方の後方位置との間で移動できるように、前記ベースに対して前記 ペダルを移動可能に取り付ける手段と、前記上方位置から前記下方位置への前記 ペダルの移動に抵抗する第１力を形成する手段と、 前記下方位置から前記上方位置に前記ペダル手段を押す押圧手段と、左右のハン ドルと、 第１位置と第２位置との間で移動できるように前記ベースに対して前記ハンドル を移動可能に取り付ける手段と、 前記ペダルの前記運動に消費されたカロリとは独立して、前記ハンドルの前記運 動に消費されたカロリの大きさに関する量を検出し且つ前記ハンドルの前記運動 に消費されたカロリの大きさに関する量をディスレイする手段とを有しているこ とを特徴とする階段上りシミュレーション及び上半身訓練に使用できる装置。
27. ２７．ベースと、 左右のペダルと、 上方位置と下方の後方位置との間で移動できるように、前記ペダルを前記ベース に移動可能に連結する左右のペダルアームとを有しており、前記左側ペダルの前 記移動が前記右側ペダルの前記移動から独立しており、左右のハンドルと、 第１位置と第２位置との間で移動できるように、前記ハンドルを前記ベースに移 動可能に連結する左右のハンドルアームとを有しており、前記左側ハンドルの前 記移動が、前記右側ハンドルの前記移動及び前記ペダルの前記移動とは独立して おり、 軸と、 前記ペダルの前記運動を前記軸に伝達して、前記上方位置から前記下方位置への 移動の間に前記軸を回転させ、前記ペダルが移動する距離と前記軸の角速度との 間に第１比率を形成する手段と、前記ハンドルの前記運動を前記軸に伝達して、 前記第１位置から前記第２位置への移動の間に前記軸を回転させ、前記ハンドル が移動する距離と前記軸の角速度との間に第２比率を形成する手段とを有してお り、前記第２比率が前記第１比率より大きく、 前記ペダルを前記下方位置から前記上方位置に押す押圧手段と、前記軸の前記回 転を選択的に制動して、実質的な等速訓練を与える手段とを更に有していること を特徴とする階段上り訓練と上半身訓練とを同時に行う訓練装置。
28. ２８．前記ペダルの前記運動を伝達する前記手段が、第１端部及び第２端部を備 えた第１リニア手段を備えており、前記ペダルアームが、前記ベースに対して第 １軸線の回りで枢動でき且つ前記ペダルに対して第２軸線の回りで枢動でき、前 記第１及び第２軸線が長手方向軸線を形成し、前記軸に連結された係合手段であ って、前記リニア手段が前記係合手段を通って移動するときに前記軸の回転を生 じさせる係合手段と、前記少なくとも１つのペダルアームから外方に延びている 第１脚と、前記長手方向軸線から間隔を隔てた位置において前記第１端部を前記 脚に取り付ける手段とを更に有していることを特徴とする請求の範囲第２７項に 記載の装置。
29. ２９．ベースと、 左右のペダルと、 上方位置と下方の後方位置との間で移動できるように、前記ベースに対して前記 ペダルを移動可能に取り付ける手段と、前記上方位置から前記下方位置への前記 ペダルの移動に抵抗する第１力を形成する手段と、 前記下方位置から前記上方位置に前記ペダル手段を押す第２力を形成する手段と 、 前記上方位置から前記下方位置への前記ペダル手段の前記運動に消費されるカロ リの大きさに関する第１量を検出する手段と、前記第２力に関する第２量を与え る手段と、前記第１量及び第２量を使用して消費されたカロリの大きさに関する 第３量を形成し、前記第２力を用いてなされた仕事量だけ補う手段と、前記第３ 量に関する量をディスレイする手段とを有していることを特徴とする階段上りシ ミュレーションに使用できる装置。
30. ３０．訓練装置を設け、 該訓練装置が、 ベースと、 左右のペダルと、 該ペダルを前記ベースに対して移動可能に取り付けて上方位置と下方の後方位置 との間で移動できるようにする左右のペダルアームと、左右のハンドルと、 該ハンドルを前記ベースに対して移動可能に取り付けて第１位置と第２位置との 間で移動できるようにする左右のハンドルアームとを有しており、前記第１位置 と第２位置との間の前記移動が前記押圧手段から実質的に独立しており、回転軸 と、 該回転軸を制動する制御可能なブレーキと、前記ハンドル及びペダルの前記運動 を前記回転軸の回転運動に変換する連結装置とを更に有しており、 前記左右のペダルと前記左右のハンドルとを同時に移動させて前記回転軸の回転 を生じさせ、 前記ブレーキを用いて前記回転軸を選択的に制動し、実質的な等速訓練を与える ことを特徴とする訓練方法。