JP2007061180A - 訓練装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
脚力の向上と同時に上半身と下半身との間のねじり運動を行わせることにより、より一層の健康増進を図ることができる訓練装置を提供する。
【解決手段】
被訓練者が跨って着座可能なサドル２と、該サドル２に着座した被訓練者の脚力で回転させ得る回転手段４と、サドル２に着座した被訓練者が把持して上半身を支え得るハンドル３とを具備したバイク型訓練装置において、回転手段４に対する回転力にてサドル２を揺動動作させるとともに、当該揺動動作にて被訓練者の下半身と上半身との間でねじり作用を生じさせ、且つ、当該上半身の振幅を抑えるよう設定された揺動機構５を備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、被訓練者が着座手段に着座してペダル等の回転手段を脚力にて回転させる訓練装置に関するものである。

従来のバイク型訓練装置は、被訓練者が着座し得るサドルと、該サドルに着座した被訓練者が両足の脚力にて回転させ得るペダルと、サドルに着座した被訓練者が把持し得るハンドルと、ペダルの回転に対して所定の負荷を生じさせる負荷手段とを具備し、被訓練者がサドルに跨り、ハンドルを持ってペダルを回転させることにより、生じた負荷にて脚力の向上を図るよう構成されていた。尚、かかる先行技術は、文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。

しかしながら、上記従来の訓練装置においては、単にペダルを回転させることによる脚力の向上を目的とするものであるため、人体に対する他の機能向上があまり期待できないという問題があった。ところで、従来より下半身と上半身との間にねじりを生じさせる運動が健康によいことが知られており、本出願人は、かかるねじり運動をバイク型訓練装置にて行わせることを検討した。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、脚力の向上と同時に上半身と下半身との間のねじり運動を行わせることにより、より一層の健康増進を図ることができる訓練装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、被訓練者が着座可能な着座手段と、該着座手段に着座した被訓練者の脚力で回転させ得る回転手段と、前記着座手段に着座した被訓練者が把持して上半身を支え得る把持手段とを具備した訓練装置において、前記回転手段に対する回転力にて前記着座手段を揺動動作させるとともに、当該揺動動作にて被訓練者の下半身と上半身との間でねじり作用を生じさせ、且つ、当該上半身の振幅を抑えるよう設定された揺動機構を備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の訓練装置において、前記揺動機構は、着座した状態の被訓練者におけるねじり共振振動数以上で前記着座手段を揺動動作させ得るよう設定されたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の訓練装置において、前記揺動機構は、前記着座手段を略３．０Ｈｚ以上の振動数で揺動動作させ得るよう設定されたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の訓練装置において、前記揺動機構は、前記着座手段を略１２°以下の振幅で揺動動作させ得るよう設定されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、回転手段に対する回転力にて着座手段を揺動動作させるので、脚力の向上と同時に上半身と下半身との間のねじり運動を行わせることにより、より一層の健康増進を図ることができる。また、着座手段の揺動動作にて被訓練者の下半身と上半身との間でねじり作用を生じさせ、且つ、当該上半身の振幅を抑えるよう設定されているので、把持手段を確実に把持させて上半身を強固に支持させることができる。

請求項２の発明によれば、着座した状態の被訓練者におけるねじり共振振動数以上で前記着座手段を揺動動作させるので、被訓練者の下半身と上半身との間で位相が反転（位相差が略１８０°）して、ねじり作用を生じさせ、且つ、振動数が高くなるに従い上半身の振幅を小さくすることができる。

請求項３の発明によれば、着座手段を略３．０Ｈｚ以上の振動数で揺動動作させ得るので、被訓練者の下半身と上半身との間でねじり作用を生じさせつつ、当該上半身の振幅を抑えることができる。

請求項４の発明によれば、着座手段を略１２°以下の振幅で揺動動作させ得るので、被訓練者の下半身と上半身との間のねじり作用を生じさせつつ、ねじりの振幅を限度内に抑えることができ、安全性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
第１の実施形態に係る訓練装置は、被訓練者が着座手段に跨ってペダルを脚力にて回転させるバイク型訓練装置から成り、図１及び図２に示すように、床面に固設された訓練装置本体１に、着座手段としてのサドル２と、把持手段としてのハンドル３と、回転手段４と、揺動機構５と、負荷手段６とが形成されて構成されている。

サドル２は、被訓練者が跨って着座可能なシート状部材から成るものであり、その下面からは下方に延設部２ａが延設されている。かかる延設部２ａは、上下方向に延設された筒状部材Ｌ５の内部に嵌入されつつ任意位置で固定されているため、嵌入部の位置を設定することによりサドル２の高さが調整可能とされている。尚、サドル２は、被訓練者が跨って着座可能なものであれば足り、形状や大きさ等については適宜設定可能である。

また、訓練装置本体１の前方からはフレーム１ａが延設されており、該フレーム１ａの先端から左右方向にハンドル３が形成されている。これらハンドル３の各先端には、把持グリップ３ａが形成されており、これら把持グリップ３ａをサドル２に着座した被訓練者が両手で把持することにより、上半身を支え得るようになっている。尚、ハンドル３の中央には、例えば回転手段４の回転数や被訓練者の心拍数等を表示し得るパネル７が配設されている。

回転手段４は、訓練装置本体１の左右からそれぞれ回転自在に延設されたもので、各先端には被訓練者の足裏を載置させ得るペダル４ａが形成されており、サドル２に着座した被訓練者の脚力で回転させ得るよう構成されている。即ち、左右の回転手段４は、回転軸Ｌ１にて連結されており、被訓練者が左右交互にペダル４ａを踏み込むことにより、当該回転軸Ｌ１を中心とした回転が可能とされているのである。

また、回転軸Ｌ１の途中には、所定の負荷を付与し得る負荷手段６が配設されている。例えば、回転軸Ｌ１の回転力を電力に変換するための発電手段や蓄電手段を用いれば、当該電力にてパネル７の電気的表示を可能とすることができる。これにより、被訓練者が回転手段４を脚力にて回転させる際、所定の負荷が付与されるので、脚の筋肉を鍛えることができ脚力の向上を図ることができる。

ここで、本実施形態においては、回転手段４に対する回転力にてサドル２を揺動動作させ得る揺動機構５が訓練装置本体１内に配設されている。かかる揺動機構５は、回転手段４とサドル２とを連動させ得るよう構成されており、平歯車７、８と、傘歯車（ベベルギア）９、１０と、回転部材１１と、揺動部材１２とから主に構成されている。尚、図２中の符号Ｂ１〜Ｂ４は、ボールベアリングやニードルベアリング等の回転軸支部材を示している。

平歯車７は、回転手段４を連結する回転軸Ｌ１に固定されており、回転軸Ｌ２に固定された平歯車８と噛み合って配設されている。これら平歯車７と平歯車８とのギア比は例えば４対１とされており、回転手段４を１回転させることにより平歯車８が回転軸Ｌ２を中心に４回転するよう設定されている。また、回転軸Ｌ２には、傘歯車９が固定されており、回転軸Ｌ３に固定された傘歯車１０と噛み合って配設されている。

然るに、略水平方向（左右方向）に延設された回転軸Ｌ１、Ｌ２に対し、回転軸Ｌ３は略垂直方向（上下方向）に延設されており、平歯車８や傘歯車９の水平面内の回転が傘歯車１０の垂直面内の回転に変換され得るようになっている。尚、傘歯車９と傘歯車１０とのギア比は例えば１対１とされており、回転軸Ｌ２とＬ３とが同じ回転数にて回転し得るよう構成されている。

更に、回転軸Ｌ３の上端には円板形状の回転部材１１が固定されており、傘歯車１０の回転と共に回転部材１１が回転し得るよう構成されている。かかる回転部材１１の上面からは上方に突起した突起部１１ａが形成されている。この突起部１１ａは、回転部材１１の回転軸以外の位置（偏心位置）に形成されているため、回転部材１１の回転に伴い突起部１１ａが周方向に回動し得るようになっている。

揺動部材１２は、矩形状に形成された板材から成り、揺動軸Ｌ４を中心に揺動自在に支持されるとともに、長手方向に長孔１２ａが形成されたものである。かかる長孔１２ａには、回転部材１１の突起部１１ａが嵌入されており、当該回転部材１１が回転すると突起部１１ａが長孔１２ａ内を往復動しつつ揺動部材１２を揺動軸Ｌ４中心に揺動させ得るよう構成されている。

従って、ペダル４ａを踏み込んで回転手段４を回転させると、その回転力が平歯車７、８及び傘歯車９、１０を介して回転部材１１に伝わり、該回転部材１１の回転にて揺動部材１２の揺動動作を行わせるようになっている。そして、揺動部材１２の揺動動作が揺動軸Ｌ４及びＬ５を介してサドル２に伝わることにより、図３に示すように、当該サドル２が振幅αで左右に揺動動作するよう構成されている。

これにより、回転手段４に対する回転力にてサドル２を揺動動作させるので、脚力の向上と同時に上半身と下半身との間のねじり運動を行わせることにより、より一層の健康増進を図ることができる。また、サドル２の振幅αは、略１２°以下に設定するのが好ましく、それにより、被訓練者の下半身と上半身との間のねじり作用を生じさせつつ、ねじりの振幅を限度内に抑えることができ、安全性を向上させることができる。即ち、サドル２の振幅αが略１２°より大きいと、過度なねじり作用により却って健康を害する虞があるとともに、大きな揺動動作により被訓練者がサドル２から転落するのではないかという不安感を覚えてしまう虞があるが、略１２°以下の振幅により、それら不具合を回避することができるのである。

ところで、本出願人は、上半身と下半身との間でねじり運動を行った際のねじりを付与するための揺動動作（着座した座面の揺動）における振動数と、それにより及ぼされる上半身の振幅との関係、及び上半身と下半身との間の位相差との関係を調べたところ、図４及び図５に示す如きデータが得られた。尚、図４において、振動数が１．５〜２．０（Ｈｚ）で振幅が極大（ピーク値）となっており、このときの振動数をねじり共振振動数と呼ぶこととする。

一方、図５で示すデータによれば、被訓練者に付与する揺動動作の振動数がねじり共振振動数以下においては、上半身と下半身との間の位相差がほとんどなく、ねじり作用が乏しいとともに、当該共振振動数を超えると位相差が９０°以上となるので、ねじり作用が増大しつつ上半身の振幅が抑えられることが分かる。特に、振動数が略３．０（Ｈｚ）以上になると、上半身の振幅が小さくなり上半身が安定するとともに、位相差が略１８０°となって上半身と下半身との間のねじり作用が顕著になされることが分かった。

従って、サドル２をねじり共振振動数以上で揺動動作させれば、被訓練者の下半身と上半身との間で位相が反転してねじり作用を生じさせ、且つ、当該上半身の振幅を小さくすることができるとともに、特にサドル２を略３．０（Ｈｚ）以上の振動数で揺動動作させれば、上半身の振幅を抑えた状態を維持しつつ、ねじり作用を生じさせることができるのである。

更に、バイク型訓練装置を用いて訓練する際、回転手段４の回転数が６０回転／分（即ち、１秒間に１回転）とされるよう負荷手段の負荷を調整することが通常であることに鑑みると、本実施形態に係る平歯車７と８とのギア比が４対１に設定されていることから、サドル２が略４．０（Ｈｚ）の振動数で揺動動作され得るよう設定されている。即ち、揺動動作の振動数が上記した略３．０以上であるため、回転手段４に対する通常の回転動作を行うことにより、上述の如くサドル２が揺動して腰部がねじられ、且つ、上半身の振幅が抑えられているのである。

従って、サドル２の揺動動作にて被訓練者の下半身と上半身との間でねじり作用を生じさせ、且つ、当該上半身の振幅を抑えるよう設定されているので、上半身が大きな振幅で揺動してしまってハンドル３の把持が困難になってしまうのを回避でき、ハンドル３を確実に把持させて上半身を強固に支持させることができる。尚、図４及び図５のデータによれば、付与する揺動動作の振動数が３．０（Ｈｚ）以上であれば、上半身の振幅を抑制することができることが分かるため、平歯車７と８とのギア比を代えてサドル２を３．０（Ｈｚ）以上で揺動させるよう設定してもよい。勿論、図４及び図５のデータより、付与する揺動動作の振動数がねじり共振振動数以上であれば他の振動数における揺動動作（即ち、ねじり共振振動数〜３．０Ｈｚ）であってもよい。

次に、本発明に係る第２の実施の形態について説明する。
本実施形態に係るバイク型訓練装置は、第１の実施形態と同様、被訓練者が着座手段に跨ってペダルを脚力にて回転させるものであり、図６及び図７に示すように、床面に固設された訓練装置本体１に、着座手段としてのサドル２と、把持手段としてのハンドル３と、回転手段４と、揺動機構５’と、負荷手段６とが形成されて構成されている。尚、第１の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付すこととし、その詳細な説明を省略することとする。

揺動機構５’は、回転手段４とサドル２とを連動させ得るよう構成されており、平歯車７、８と、回転ドラム１３と、揺動軸部材Ｌ６とから主に構成されている。平歯車７、８は、第１の実施形態と同様、ギア比が４対１に設定されているとともに、当該平歯車８が固定された回転軸Ｌ２には、周面に亘ってカム溝１３ａが形成された回転ドラム１３が固定されている。

一方、サドル２と連結された筒状部材Ｌ５の下部には、揺動軸部材Ｌ６が固定されており、この揺動軸部材Ｌ６からは訓練装置本体１の前方側に向かって延設部Ｌ６ａが一体的に形成されている。かかる延設部Ｌ６ａの先端部からは、下方に向かって突起部Ｌ６ｂが形成されており、この突起部Ｌ６ｂが回転ドラム１３のカム溝１３ａに嵌入して構成されている。

従って、ペダル４ａを踏み込んで回転手段４を回転させると、その回転力が平歯車７、８を介して回転ドラム１３に伝わり、該回転ドラム１３が回転することにより突起部Ｌ６ｂがカム溝１３ａに沿って左右に移動することとなる。そして、突起部Ｌ６ｂの左右への移動に伴って揺動軸部材Ｌ６が左右に揺動するので、筒状部材Ｌ５を介してサドル２も左右に揺動動作することとなる。

これにより、第１の実施形態と同様、回転手段４に対する回転力にてサドル２を揺動動作させるので、脚力の向上と同時に上半身と下半身との間のねじり運動を行わせることにより、より一層の健康増進を図ることができる。また、本実施形態においては、サドル２を略４．０（Ｈｚ）の振動数で揺動動作させているが、第１の実施形態と同様、ねじり共振振動数以上（好ましくは略３．０（Ｈｚ）以上）の振動数で揺動動作させるのが好ましい。尚、本実施形態においても、サドル２を略１２°以下の振幅で揺動動作させるのが好ましい。

上記２つの実施形態によれば、何れも脚力の向上と同時に上半身と下半身との間のねじり運動を行わせることにより、より一層の健康増進を図ることができるとともに、サドル２の揺動動作にて被訓練者の下半身と上半身との間でねじり作用を生じさせ、且つ、当該上半身の振幅を抑えるよう設定されているので、ハンドル３を確実に把持させて上半身を強固に支持させることができる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されず、例えば揺動機構は、回転手段４に対する回転力にてサドル２を揺動動作させるとともに、当該揺動動作にて被訓練者の下半身と上半身との間でねじり作用を生じさせ、且つ、当該上半身の振幅を抑えるよう設定されたものであれば、他の形態のものに代えてもよい。

また、サドル２の揺動動作にて被訓練者の下半身と上半身との間でねじり作用を生じさせ、且つ、当該上半身の振幅を抑えるよう設定されれば、平歯車７、８のギア比を任意に設定することができる。尚、当該平歯車７、９のギア比は、偶数比（６対１、８対１…）であるのが好ましい。更に、平歯車７、８に代えて、回転軸Ｌ１及びＬ２にスプロケット又はプーリを固定し、これらスプロケット又はプーリにチェーン或いはベルト等を懸架させて回転力を伝達するものとしてもよい。この場合、スプロケットに複数の段を設けて任意にギア比を変更させ得るものとしたり、或いは懸架面がテーパ状とされたプーリにベルト等を懸架させて無段変速にてギア比を変更させ得るものとしてもよい。

回転手段に対する回転力にて着座手段を揺動動作させるとともに、当該揺動動作にて被訓練者の下半身と上半身との間でねじり作用を生じさせ、且つ、当該上半身の振幅を抑えるよう設定された訓練装置であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係るバイク型訓練装置を示す全体模式図 同バイク型訓練装置の内部構成を示す断面図 同バイク型訓練装置におけるサドルの揺動動作を示す模式図 着座した人体の座面に揺動動作を付与した場合の上半身の振幅を示すためのグラフ 着座した人体の座面に揺動動作を付与した場合の上半身と下半身との間の位相差を示すためのグラフ 本発明の第２の実施形態に係るバイク型訓練装置を示す全体模式図 同バイク型訓練装置の内部構成を示す断面図

符号の説明

１ 訓練装置本体
２ サドル（着座手段）
３ ハンドル（把持手段）
４ 回転手段
５、５’ 揺動機構
６ 負荷手段
７、８ 平歯車
９、１０ 傘歯車
１１ 回転部材
１２ 揺動部材
１３ 回転ドラム

Claims (4)

1. 被訓練者が着座可能な着座手段と、
   該着座手段に着座した被訓練者の脚力で回転させ得る回転手段と、
   前記着座手段に着座した被訓練者が把持して上半身を支え得る把持手段と、
   を具備した訓練装置において、
   前記回転手段に対する回転力にて前記着座手段を揺動動作させるとともに、当該揺動動作にて被訓練者の下半身と上半身との間でねじり作用を生じさせ、且つ、当該上半身の振幅を抑えるよう設定された揺動機構を備えたことを特徴とする訓練装置。
2. 前記揺動機構は、着座した状態の被訓練者におけるねじり共振振動数以上で前記着座手段を揺動動作させ得るよう設定されたことを特徴とする請求項１記載の訓練装置。
3. 前記揺動機構は、前記着座手段を略３．０Ｈｚ以上の振動数で揺動動作させ得るよう設定されたことを特徴とする請求項１記載の訓練装置。
4. 前記揺動機構は、前記着座手段を略１２°以下の振幅で揺動動作させ得るよう設定されたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の訓練装置。

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