JPH0245905B2 - - Google Patents
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- JPH0245905B2 JPH0245905B2 JP60028780A JP2878085A JPH0245905B2 JP H0245905 B2 JPH0245905 B2 JP H0245905B2 JP 60028780 A JP60028780 A JP 60028780A JP 2878085 A JP2878085 A JP 2878085A JP H0245905 B2 JPH0245905 B2 JP H0245905B2
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- H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
- H02K49/02—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type
- H02K49/04—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type
- H02K49/046—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type with an axial airgap
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
- A63B21/005—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters
- A63B21/0051—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters using eddy currents induced in moved elements, e.g. by permanent magnets
- A63B21/0052—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters using eddy currents induced in moved elements, e.g. by permanent magnets induced by electromagnets
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B22/00—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements
- A63B22/06—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with support elements performing a rotating cycling movement, i.e. a closed path movement
- A63B22/0605—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with support elements performing a rotating cycling movement, i.e. a closed path movement performing a circular movement, e.g. ergometers
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- A—HUMAN NECESSITIES
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- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
- A63B23/035—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously
- A63B23/04—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for lower limbs
- A63B23/0476—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for lower limbs by rotating cycling movement
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S482/00—Exercise devices
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- Registering, Tensioning, Guiding Webs, And Rollers Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、回転軸に対して負荷を与えるため
の装置に関する。特に、この発明は、回転軸に対
して機械的にではなく、磁気的に負荷を加える負
荷装置の改良に関する。
の装置に関する。特に、この発明は、回転軸に対
して機械的にではなく、磁気的に負荷を加える負
荷装置の改良に関する。
この発明の装置は、たとえば、各種モータに対
する負荷装置として適用でき、また、エルゴメー
タ等の負荷装置としても採用できる。
する負荷装置として適用でき、また、エルゴメー
タ等の負荷装置としても採用できる。
［従来の技術］
負荷装置は、負荷を加えるべき装置の回転軸に
対して任意の負荷（制動トルク）を連続的に与え
られなければならず、また、耐久性に優れたもの
が要求される。
対して任意の負荷（制動トルク）を連続的に与え
られなければならず、また、耐久性に優れたもの
が要求される。
このような負荷装置について、エルゴメータの
負荷装置を例にとつて、従来技術の説明をする。
負荷装置を例にとつて、従来技術の説明をする。
特公昭58−8267号公報には、負荷装置を含む足
踏み式トレーニング機（この明細書では、この種
のトレーニング機のことを「エルゴメータ」と称
することとする。）の全体構成に関する従来技術
の一例が開示されている。該公報に記載のよう
に、エルゴメータの負荷装置は、励磁コイルの磁
界によつて、制動トルクを加えるべき対象物（渦
電流板）に渦電流を生じさせる方式（以下「渦電
流方式」という）のものが一般的である。という
のは、機械式の摩擦力によつて制動トルクを加え
る方式に比べ、装置の摩耗等が少なく、かつ制御
も比較的容易にできるからである。
踏み式トレーニング機（この明細書では、この種
のトレーニング機のことを「エルゴメータ」と称
することとする。）の全体構成に関する従来技術
の一例が開示されている。該公報に記載のよう
に、エルゴメータの負荷装置は、励磁コイルの磁
界によつて、制動トルクを加えるべき対象物（渦
電流板）に渦電流を生じさせる方式（以下「渦電
流方式」という）のものが一般的である。という
のは、機械式の摩擦力によつて制動トルクを加え
る方式に比べ、装置の摩耗等が少なく、かつ制御
も比較的容易にできるからである。
実開昭56−166058号公報には、制動トルクが加
えられる回転デイスクの一方側面に励磁コイルが
配置されたエルゴメータの制動装置（負荷装置）
が開示されている。
えられる回転デイスクの一方側面に励磁コイルが
配置されたエルゴメータの制動装置（負荷装置）
が開示されている。
実公昭47−8509号公報には、渦電流方式の負荷
装置における放熱構造の一例が示されている。
装置における放熱構造の一例が示されている。
［発明が解決しようとする問題点］
ところで、負荷装置に要求される重要な要件の
１つとして、対象物に与える負荷、すなわち制動
トルクは、対象物の回転速度に無関係に、任意の
一定の大きさに設定可能であるとということがあ
る。
１つとして、対象物に与える負荷、すなわち制動
トルクは、対象物の回転速度に無関係に、任意の
一定の大きさに設定可能であるとということがあ
る。
というのは、たとえばエルゴメータの場合、こ
れを利用して運動した人の運動量を求めなければ
ならないが、負荷装置の制動トルクがペダルの回
転速度によつて変動すれば、運動量の正確な算出
が困難であり、目的を十分に達成することができ
ないからである。
れを利用して運動した人の運動量を求めなければ
ならないが、負荷装置の制動トルクがペダルの回
転速度によつて変動すれば、運動量の正確な算出
が困難であり、目的を十分に達成することができ
ないからである。
また、一般に、負荷装置によつて与えられる制
動トルクは、対象物の回転速度に無関係に、任意
の一定値に自由に調整できれば、多用途に応用が
できるからである。
動トルクは、対象物の回転速度に無関係に、任意
の一定値に自由に調整できれば、多用途に応用が
できるからである。
上掲した従来の渦電流方式の負荷装置は、いず
れも上記の要件を満足するものではなく、ペダル
を踏む速度、つまりクランク軸の回転速度が変化
すると、加えられる制動トルクも不規則に変化す
るという欠点がある。
れも上記の要件を満足するものではなく、ペダル
を踏む速度、つまりクランク軸の回転速度が変化
すると、加えられる制動トルクも不規則に変化す
るという欠点がある。
さらに、上掲の後二者の公報の装置は、磁路を
形成するための構造が複雑になるという欠点もあ
る。
形成するための構造が複雑になるという欠点もあ
る。
［問題点を解決するための手段］
この発明は、ペダルを踏むことによつて、ペダ
ル運動に負荷を与える足踏式運動器具において、
所定の回転速度以上の回転速度で回転する負荷軸
に対して負荷を与えるための装置であつて、 負荷軸に結合されて回転される回転デイスク
と、 回転デイスクの主表面を挾む位置に、かつ主表
面とは接触しないように配置され、回転デイスク
の表面を横切る磁束を発生して回転デイスクに制
動トルクを加える電磁石と、 ペダルの回転運動が伝達されるクランク軸と、 クランク軸と負荷軸とに関連して設けられ、ク
ランク軸の回転速度を増速して負荷軸に伝え、そ
の伝えるときの増速比の範囲が、クランク軸の回
転速度がペダル運動による実用的使用回転速度の
範囲内において、負荷軸の回転速度が所定の回転
速度以上になるように選ばれている増速機構とを
備えたものである。
ル運動に負荷を与える足踏式運動器具において、
所定の回転速度以上の回転速度で回転する負荷軸
に対して負荷を与えるための装置であつて、 負荷軸に結合されて回転される回転デイスク
と、 回転デイスクの主表面を挾む位置に、かつ主表
面とは接触しないように配置され、回転デイスク
の表面を横切る磁束を発生して回転デイスクに制
動トルクを加える電磁石と、 ペダルの回転運動が伝達されるクランク軸と、 クランク軸と負荷軸とに関連して設けられ、ク
ランク軸の回転速度を増速して負荷軸に伝え、そ
の伝えるときの増速比の範囲が、クランク軸の回
転速度がペダル運動による実用的使用回転速度の
範囲内において、負荷軸の回転速度が所定の回転
速度以上になるように選ばれている増速機構とを
備えたものである。
［作用］
回転デイスクとその回転デイスクを挾む電磁石
とによつて閉磁路が形成されるため、回転デイス
クに効率的に渦電流が発生する。
とによつて閉磁路が形成されるため、回転デイス
クに効率的に渦電流が発生する。
また、負荷軸の回転速度は、増速機構によつて
所定の回転速度以上に設定されているので、回転
速度に生じる渦電流によりデイスクに与えられる
制動トルクは飽和領域で作用する。よつて、負荷
軸の回転速度には無関係に、安定した制動トルク
が加えられる。
所定の回転速度以上に設定されているので、回転
速度に生じる渦電流によりデイスクに与えられる
制動トルクは飽和領域で作用する。よつて、負荷
軸の回転速度には無関係に、安定した制動トルク
が加えられる。
［実施例］
以下には、エルゴメータに適用された負荷装置
を例にとつて、図面を参照して、この発明の具体
的一実施例について、詳細に説明をする。
を例にとつて、図面を参照して、この発明の具体
的一実施例について、詳細に説明をする。
第２図は、この発明の一実施例が採用されたエ
ルゴメータの全体的構造を示す図である。構造材
からなるフレーム１は、少なくとも機台２と、高
さ可変な前支柱３および後支柱４を含む。前支柱
３の上端部には、たとえば平面形状がループ状に
されたハンドル５と、制御パネル６とが備えられ
ている。制御パネル６は、後述するように、負荷
軸に加える制動トルク等を調整するキーボードや
走行距離を表示する表示器等が設けられたパネル
である。後支柱４の上端部にはサドル７が備えら
れている。さらに、機台２上には、負荷装置８が
備えられている。
ルゴメータの全体的構造を示す図である。構造材
からなるフレーム１は、少なくとも機台２と、高
さ可変な前支柱３および後支柱４を含む。前支柱
３の上端部には、たとえば平面形状がループ状に
されたハンドル５と、制御パネル６とが備えられ
ている。制御パネル６は、後述するように、負荷
軸に加える制動トルク等を調整するキーボードや
走行距離を表示する表示器等が設けられたパネル
である。後支柱４の上端部にはサドル７が備えら
れている。さらに、機台２上には、負荷装置８が
備えられている。
負荷装置８は、ペダル９を有する後支柱４に取
付けられたクランク軸１０と、機台２上の機枠１
１に支持された負荷軸１２とを含む。そして、ク
ランク軸１０と負荷軸１２との間は、増速段数が
２段の増速機構１３で連結されている。なお、ペ
ダル９を除く負荷装置８の構造には、通常、使用
時に使用者の服等が巻込まれたりするのを防止
し、また、埃避けのための、想像線で示されるカ
バー１４が被せられている。
付けられたクランク軸１０と、機台２上の機枠１
１に支持された負荷軸１２とを含む。そして、ク
ランク軸１０と負荷軸１２との間は、増速段数が
２段の増速機構１３で連結されている。なお、ペ
ダル９を除く負荷装置８の構造には、通常、使用
時に使用者の服等が巻込まれたりするのを防止
し、また、埃避けのための、想像線で示されるカ
バー１４が被せられている。
第１図および第３図は、負荷装置８の要部を示
す図である。まず、第３図を参照して、増速機構
１３は、クランク軸１０に固着された大径のクラ
ンクホイール１５、機枠１１に回転自在に保持さ
れた中間軸１６に固着された小径のホイール１
７、および両ホイール間に掛け渡されたチエーン
１８からなる第１増速段と、中間軸１６に固着さ
れた大径のプーリ１９、負荷軸１２に固着された
小径のプーリ２０、および両プーリ間に掛け渡さ
れたタイミングベルト２１からなる第２増速段と
で構成されている。よつて、増速機構１３の増速
比、つまり、クランク軸１０と負荷軸１２との間
の増速比が大きく設定できる構成になつている。
この実施例では、増速比は、16.6倍にされてい
る。
す図である。まず、第３図を参照して、増速機構
１３は、クランク軸１０に固着された大径のクラ
ンクホイール１５、機枠１１に回転自在に保持さ
れた中間軸１６に固着された小径のホイール１
７、および両ホイール間に掛け渡されたチエーン
１８からなる第１増速段と、中間軸１６に固着さ
れた大径のプーリ１９、負荷軸１２に固着された
小径のプーリ２０、および両プーリ間に掛け渡さ
れたタイミングベルト２１からなる第２増速段と
で構成されている。よつて、増速機構１３の増速
比、つまり、クランク軸１０と負荷軸１２との間
の増速比が大きく設定できる構成になつている。
この実施例では、増速比は、16.6倍にされてい
る。
なお、第３図において、参照番号２２はタイミ
ングベルト２１を緊張させるテンシヨンプーリで
あり、参照番号２３はチエーン１８を緊張させる
デイレイラである。
ングベルト２１を緊張させるテンシヨンプーリで
あり、参照番号２３はチエーン１８を緊張させる
デイレイラである。
この実施例では、増速機構１３はホイールとそ
の間に掛け渡されたチエーンおよびプーリとその
間に掛け渡されたタイミングベルトで構成されて
いるが、ホイールとチエーンだけ、またはプーリ
とタイミングベルトだけの組合せによつて構成す
ることもできる。また、歯車の組合せによつて構
成した増速機構であつてもよい。
の間に掛け渡されたチエーンおよびプーリとその
間に掛け渡されたタイミングベルトで構成されて
いるが、ホイールとチエーンだけ、またはプーリ
とタイミングベルトだけの組合せによつて構成す
ることもできる。また、歯車の組合せによつて構
成した増速機構であつてもよい。
さらに、増速機構１３は、クランク軸１０の回
転速度を増速して負荷軸１２に伝達し、クランク
軸１０の回転速度が実用的使用回転速度の範囲内
（具体的数値の一例は後述する）において、負荷
軸１２の回転速度が所定の回転速度（具体的数値
の一例は後述する）以上にできるものであればよ
く、２段の増速段構成に限らず、単段でも、３段
以上でも構わない。
転速度を増速して負荷軸１２に伝達し、クランク
軸１０の回転速度が実用的使用回転速度の範囲内
（具体的数値の一例は後述する）において、負荷
軸１２の回転速度が所定の回転速度（具体的数値
の一例は後述する）以上にできるものであればよ
く、２段の増速段構成に限らず、単段でも、３段
以上でも構わない。
次に、第１図および第３図を参照して、負荷軸
１２上に固着されたホイール２４の円周周囲に
は、たとえば銅板製の輪形のデイスク２５が、ホ
イール２４の直径を拡げる形態で固着一体化され
ている。また、デイスク２５の回転、すなわちホ
イール２４の回転を円滑にするために、フライホ
イール機能を付与する環状のウエイトリング２６
が、たとえばホイール２４とデイスク２５との連
結部分に取付けられている。よつて、デイスク２
５、つまり負荷軸１２の回転をスムーズにでき、
かつ、専用のフライホイールを設けるよりも取付
構造を簡素化できる。
１２上に固着されたホイール２４の円周周囲に
は、たとえば銅板製の輪形のデイスク２５が、ホ
イール２４の直径を拡げる形態で固着一体化され
ている。また、デイスク２５の回転、すなわちホ
イール２４の回転を円滑にするために、フライホ
イール機能を付与する環状のウエイトリング２６
が、たとえばホイール２４とデイスク２５との連
結部分に取付けられている。よつて、デイスク２
５、つまり負荷軸１２の回転をスムーズにでき、
かつ、専用のフライホイールを設けるよりも取付
構造を簡素化できる。
そして、このデイスク２５に関連して、電磁石
２７が１個だけ設けられ、機枠１１に固定されて
いる。電磁石２７は、コア２８と、該コア２８に
図示しないコイルボビンを介して巻回された励磁
コイル２９とで構成されている。この実施例のコ
ア２８は、１箇所で開口したＣ字形のコアで、開
口端面間でデイスク２５の両側主表面を両側から
非接触状態で挾むように配置されている。
２７が１個だけ設けられ、機枠１１に固定されて
いる。電磁石２７は、コア２８と、該コア２８に
図示しないコイルボビンを介して巻回された励磁
コイル２９とで構成されている。この実施例のコ
ア２８は、１箇所で開口したＣ字形のコアで、開
口端面間でデイスク２５の両側主表面を両側から
非接触状態で挾むように配置されている。
コア２８は、好ましくは、帯材を多重に巻回し
た後に１箇所だけが切断されたカツトコアが使わ
れる。というのは、カツトコアは、通常の積層コ
アに比べて磁束密度が高く、小形でも、デイスク
２５により多くの渦電流を発生させることがで
き、したがつて、該デイスク２５に与える制動ト
ルクを大きくすることができるからである。
た後に１箇所だけが切断されたカツトコアが使わ
れる。というのは、カツトコアは、通常の積層コ
アに比べて磁束密度が高く、小形でも、デイスク
２５により多くの渦電流を発生させることがで
き、したがつて、該デイスク２５に与える制動ト
ルクを大きくすることができるからである。
なお、この実施例では、電磁石２７は１個設け
られているだけであるが、より強い制動トルクが
必要な場合等において、２個以上の電磁石を設け
る構成としてもよいことはもちろんである。
られているだけであるが、より強い制動トルクが
必要な場合等において、２個以上の電磁石を設け
る構成としてもよいことはもちろんである。
電磁石２７の構造は、この実施例のものに限ら
ず、たとえば次のような構成であつてもよい。す
なわち、柱状のコアとそのコアに巻回された励磁
コイルとからなる電磁石を２個１組として用い、
デイスク２５の両側に該電磁石をそれぞれ配置し
たものであつてもよい。要は、デイスク２５の両
側を非接触状態で挾むように設けられた電磁石で
あれば、その形状や構造等はどのようなものであ
つてもよいのである。
ず、たとえば次のような構成であつてもよい。す
なわち、柱状のコアとそのコアに巻回された励磁
コイルとからなる電磁石を２個１組として用い、
デイスク２５の両側に該電磁石をそれぞれ配置し
たものであつてもよい。要は、デイスク２５の両
側を非接触状態で挾むように設けられた電磁石で
あれば、その形状や構造等はどのようなものであ
つてもよいのである。
励磁コイル２９の一方端面は、直流電源VDに
接続され、他方端子は制動トランジスタ３０およ
び抵抗３１を介して接地されている。制御トラン
ジスタ３０のベースにはコンパレータ３２の出力
が与えられる。これら制御トランジスタ３０、制
御抵抗３１およびコンパレータ３２によつて電流
制御回路が構成されており、設定された電流が励
磁コイル２９に流れるように制御される。
接続され、他方端子は制動トランジスタ３０およ
び抵抗３１を介して接地されている。制御トラン
ジスタ３０のベースにはコンパレータ３２の出力
が与えられる。これら制御トランジスタ３０、制
御抵抗３１およびコンパレータ３２によつて電流
制御回路が構成されており、設定された電流が励
磁コイル２９に流れるように制御される。
励磁コイルに流す電流の設定は、制御パネル６
（第２図参照）に設けられたキーボード３３、
CPU３４、表示器３５およびＤ／Ａ変換回路３
６を通して次のように行なわれる。すなわち、使
用者が所望する制動トルク（つまり、自分の運動
能力に応じて、エルゴメータの負荷）をキーボー
ド３３によつて入力する。入力された制動トルク
は、CPU３４を介して表示器３５に表示され、
確認することができる。そして、制動トルクが定
められると、CPU３４はその制動トルクを加え
るのに必要な励磁電流を演算する。この演算は、 制動トルク＝k2＋ｆ（） 但し、k2は電流によらない所定の負荷値 ｆ（）は電流によつて変る負荷値 の関係があるので、この関係式に従つて、励磁電
流値が算出される。そして、その算出した電流値
が励磁コイル２８に流れるように、CPU３４は
Ｄ／Ａ変換器３６を介してコンパレータ３２に制
御信号を与える。
（第２図参照）に設けられたキーボード３３、
CPU３４、表示器３５およびＤ／Ａ変換回路３
６を通して次のように行なわれる。すなわち、使
用者が所望する制動トルク（つまり、自分の運動
能力に応じて、エルゴメータの負荷）をキーボー
ド３３によつて入力する。入力された制動トルク
は、CPU３４を介して表示器３５に表示され、
確認することができる。そして、制動トルクが定
められると、CPU３４はその制動トルクを加え
るのに必要な励磁電流を演算する。この演算は、 制動トルク＝k2＋ｆ（） 但し、k2は電流によらない所定の負荷値 ｆ（）は電流によつて変る負荷値 の関係があるので、この関係式に従つて、励磁電
流値が算出される。そして、その算出した電流値
が励磁コイル２８に流れるように、CPU３４は
Ｄ／Ａ変換器３６を介してコンパレータ３２に制
御信号を与える。
なお、CPU３４に運動量を演算する機能も持
たせ、表示器３５に該運動量を表示させるように
すると、より好ましい。
たせ、表示器３５に該運動量を表示させるように
すると、より好ましい。
デイスク２５と励磁コイル２８との間における
渦電流負荷特性の一例は、第４図に示すとおりで
ある。第４図の特性曲線は、設定条件を、 励磁コイル巻数：1000T Ｃ字形コアの対向端面の間隙すなわちギヤツ
プ：1.7mm デイスクの厚みｔ：1.0mm デイスクの直径Ｄ：215mm 増速比：16.6倍 測定時のデイスク表面温度：15〜18℃ として測定した結果である。この実施例では、エ
ルゴメータにおける実用的使用範囲内として、ク
ランク軸１０の毎分あたりの回転数が50〜100回
転の範囲内とし、この範囲内にあるときに、負荷
軸１２の、したがつてデイスク２５の毎分あたり
の回転数が830〜1660回転の範囲内になるように、
増速機構１３の増速比が、前述のごとく16.6倍に
選ばれている。このように、負荷軸１２の回転速
度を、所定の回転速度以上とすれば、第４図から
も明らかなように、デイスク２５に働く制動トル
クをほぼ一定化することができる。これは、デイ
スク２５の回転速度を所定値以上に上げれば、生
じる渦電流を飽和領域で扱うことができ、不飽和
領域（第４図では、デイスクの回転数が320rpm
未満の領域）のようにデイスク２５の回転速度に
よる影響を受けなくてすむからである。
渦電流負荷特性の一例は、第４図に示すとおりで
ある。第４図の特性曲線は、設定条件を、 励磁コイル巻数：1000T Ｃ字形コアの対向端面の間隙すなわちギヤツ
プ：1.7mm デイスクの厚みｔ：1.0mm デイスクの直径Ｄ：215mm 増速比：16.6倍 測定時のデイスク表面温度：15〜18℃ として測定した結果である。この実施例では、エ
ルゴメータにおける実用的使用範囲内として、ク
ランク軸１０の毎分あたりの回転数が50〜100回
転の範囲内とし、この範囲内にあるときに、負荷
軸１２の、したがつてデイスク２５の毎分あたり
の回転数が830〜1660回転の範囲内になるように、
増速機構１３の増速比が、前述のごとく16.6倍に
選ばれている。このように、負荷軸１２の回転速
度を、所定の回転速度以上とすれば、第４図から
も明らかなように、デイスク２５に働く制動トル
クをほぼ一定化することができる。これは、デイ
スク２５の回転速度を所定値以上に上げれば、生
じる渦電流を飽和領域で扱うことができ、不飽和
領域（第４図では、デイスクの回転数が320rpm
未満の領域）のようにデイスク２５の回転速度に
よる影響を受けなくてすむからである。
したがつて、この実施例では、デイスク２５の
回転数が830〜1660rpmの範囲内において、言い
換えれば、ペダルを実用的に使用する範囲内にお
いて、励磁コイルを細かくあるいは無段階に任意
の一定値に設定することができる。よつて、使用
者の運動量を容易に算出できる。
回転数が830〜1660rpmの範囲内において、言い
換えれば、ペダルを実用的に使用する範囲内にお
いて、励磁コイルを細かくあるいは無段階に任意
の一定値に設定することができる。よつて、使用
者の運動量を容易に算出できる。
また、この実施例では、デイスク２５の主表面
における電磁石２７と競合しない位置、すなわ
ち、ホイール２４の円周に近いデイスク主表面
に、複数枚のフイン３７が形成されている。フイ
ン３７は、図示のように、デイスク２５の主表面
に放射状に形成された凹凸部（一方側から見ると
凹部で、他方側から見ると凸部）であつてもよい
し、デイスク２５の表面に、金属片を溶着等した
ものであつてもよい。また、デイスク２５に部分
的にスリツトを入れたり、コ字状に切れ目を入れ
て、それをデイスク主表面に交差するように曲成
したフインであつてもよい。
における電磁石２７と競合しない位置、すなわ
ち、ホイール２４の円周に近いデイスク主表面
に、複数枚のフイン３７が形成されている。フイ
ン３７は、図示のように、デイスク２５の主表面
に放射状に形成された凹凸部（一方側から見ると
凹部で、他方側から見ると凸部）であつてもよい
し、デイスク２５の表面に、金属片を溶着等した
ものであつてもよい。また、デイスク２５に部分
的にスリツトを入れたり、コ字状に切れ目を入れ
て、それをデイスク主表面に交差するように曲成
したフインであつてもよい。
このようなフイン３７は、デイスク２５への送
風用もしくはデイスク２５から伝わわる渦電流に
よるジユール熱の放熱用として機能し、デイスク
２５の表面を、常温付近（実施例ででは15〜18
℃）に保つて、温度上昇に伴なう制動トルクの低
下を予防する。
風用もしくはデイスク２５から伝わわる渦電流に
よるジユール熱の放熱用として機能し、デイスク
２５の表面を、常温付近（実施例ででは15〜18
℃）に保つて、温度上昇に伴なう制動トルクの低
下を予防する。
［発明の効果］
以上のように、この発明は、回転デイスクの主
表面を挾むように電磁石が配置されているので、
回転デイスクに効率良く渦電流を発生でき、小形
の電磁石で強力な制動トルクを得ることができ
る。
表面を挾むように電磁石が配置されているので、
回転デイスクに効率良く渦電流を発生でき、小形
の電磁石で強力な制動トルクを得ることができ
る。
また、好ましい構成として、電磁石、すなわち
励磁コイルが１つのコイルでよいので、電流制御
による制動トルクの調整を容易に行なうことがで
きる。
励磁コイルが１つのコイルでよいので、電流制御
による制動トルクの調整を容易に行なうことがで
きる。
また、この発明は、増速機構によりクランク軸
に伝達されるペダルによる回転速度が実用的使用
範囲内にあるとき、制動トルクを一定に保ち得る
ので、擬似的に自転車による平地走行と同様の負
荷を使用者に与えることができる。
に伝達されるペダルによる回転速度が実用的使用
範囲内にあるとき、制動トルクを一定に保ち得る
ので、擬似的に自転車による平地走行と同様の負
荷を使用者に与えることができる。
また、使用者の運動量（仕事量）は、毎分あた
りのクランク軸回転速度と制動トルクとの積で表
わされるが、その場合に制動トルクが一定である
から運動量を算出が容易である。
りのクランク軸回転速度と制動トルクとの積で表
わされるが、その場合に制動トルクが一定である
から運動量を算出が容易である。
さらに、制動トルクを任意の一定値に設定でき
るため、使用者の体力に合つた運動のできる装置
とし得る。
るため、使用者の体力に合つた運動のできる装置
とし得る。
第１図は、この発明の一実施例の特徴部分を表
わす構成図である。第２図は、この発明の一実施
例が採用されたエルゴメータの全体図である。第
３図は、第２図の負荷装置部分の詳細図である。
第４図は、この発明の一実施例の渦電流負荷特性
を表わす図である。 図において、８は負荷装置、１０はクランク
軸、１２に負荷軸、１３は増速機構、２５はデイ
スク、２６はウエイトリング、２７は電磁石、２
８はカツトコア、２９は励磁コイル、３３はキー
ボード、３４はCPU、３７は放熱用フインを示
す。
わす構成図である。第２図は、この発明の一実施
例が採用されたエルゴメータの全体図である。第
３図は、第２図の負荷装置部分の詳細図である。
第４図は、この発明の一実施例の渦電流負荷特性
を表わす図である。 図において、８は負荷装置、１０はクランク
軸、１２に負荷軸、１３は増速機構、２５はデイ
スク、２６はウエイトリング、２７は電磁石、２
８はカツトコア、２９は励磁コイル、３３はキー
ボード、３４はCPU、３７は放熱用フインを示
す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ペダルを踏むことによつて、ペダル運動に負
荷を与える足踏式運動器具において、所定の回転
速度以上の回転速度で回転する負荷軸に対して負
荷を与えるための装置であつて、 前記負荷軸に結合されて回転される回転デイス
クと、 前記回転デイスクの主表面を挾む位置に、かつ
前記主表面と接触しないように配置され、前記回
転デイスクの表面を横切る磁束を発生して前記回
転デイスクに制動トルクを加える電磁石と、 前記ペダルの回転運動が伝達されるクランク軸
と、 前記クランク軸と前記負荷軸とに関連して設け
られ、前記クランク軸の回転速度を増速して前記
負荷軸に伝え、その伝えるときの増速比の範囲
が、前記クランク軸の回転速度がペダル運動によ
る実用的使用回転速度の範囲内において、前記負
荷軸の回転速度が前記所定の回転速度以上になる
ように選ばれている増速機構とを含む、負荷装
置。 ２ 前記電磁石は、コアと該コアに巻回された励
磁コイルとを備え、該コアはＣ字形状をなし、該
コアの対向する開口端面間で前記回転デイスクの
主表面を挾むように配置されている、特許請求の
範囲第１項記載の負荷装置。 ３ 前記電磁石のコアには、カツトコアが用いら
れている、特許請求の範囲第２項記載の負荷装
置。 ４ 前記電磁石は、 コアとそのコアに巻回された励磁コイルとから
なる本体と、 前記励磁コイルに与えられる電流を制御するた
めの制御手段とを含み、 該制御手段によつて、前記コイルに与えられる
電流量が調整されることにより、前記デイスクに
加わる制動トルクが変化するようにされている、
特許請求の範囲第１項記載の負荷装置。 ５ 前記制御手段は、 トルク設定手段と、 該設定手段によつて設定されたトルクを制御ト
ルクとして加えるために、 トルク＝k1＋ｆ（） 但し、k1は電流によらない所定の負荷値 ｆ（）は電流によつて変わる負荷値 の関係から、必要な電流量を演算する演算手段と
を含む、特許請求の範囲第４項記載の負荷装置。 ６ 前記回転デイスクには、放熱用のフインが設
けられている、特許請求の範囲第１項記載の負荷
装置。 ７ 前記回転デイスクには、この回転に慣性を持
たせるために、ウエイトリングが備えられてい
る、特許請求の範囲第１項記載の負荷装置。 ８ 前記増速機構は、複数段階で増速される構成
である、特許請求の範囲第１項記載の負荷装置。 ９ 前記増速機構は、チエーンとギアとによる運
動伝達機構が採用されている、特許請求の範囲第
８項記載の負荷装置。 １０ 前記増速機構は、ベルトと回転体とによる
運動伝達機構が採用されている、特許請求の範囲
第８項記載の負荷装置。 １１ 前記増速機構は、チエーンとギアとによる
運動伝達機構およびベルトと回転体とによる運動
伝達機構の双方が組合わされて採用されている、
特許請求の範囲第８項記載の負荷装置。 １２ 前記電磁石は、 コアとそのコアに巻回された励磁コイルとから
なる本体と、 該本体のコイルに与えられる電流を制御するた
めの制御手段とを含み、 該制御手段によつて、前記コイルに与えられる
電流量が調整されることにより、前記デイスクに
加わる制動トルクが変化するようにされている、
特許請求の範囲第１項記載の負荷装置。 １３ 前記制御手段は、 トルク設定手段と、 該設定手段によつて設定されたトルクを制動ト
ルクとして加えるために、 トルク＝k2＋ｆ（） 但し、k2は電流によらない所定の負荷値 ｆ（）は電流によつて変わる負荷値 の関係から、必要な電流量を演算する演算手段と
を含む、特許請求の範囲第１２項記載の負荷装
置。 １４ 前記回転デイスクには、放熱用のフインが
設けられている、特許請求の範囲第１項記載の負
荷装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60028780A JPS61187874A (ja) | 1985-02-15 | 1985-02-15 | 負荷装置 |
| US06/773,349 US4775145A (en) | 1985-02-02 | 1985-09-06 | Load applying means for an exercise device |
| CA000493334A CA1254606A (en) | 1985-02-15 | 1985-10-18 | Load applying device |
| KR1019860000343A KR920000468B1 (ko) | 1985-02-15 | 1986-01-21 | 페달식 운동기구의 부하장치 |
| AT86300637T ATE70671T1 (de) | 1985-02-15 | 1986-01-30 | Vorrichtung zur anwendung einer last. |
| EP86300637A EP0193286B1 (en) | 1985-02-15 | 1986-01-30 | Load applying device |
| DE8686300637T DE3682919D1 (de) | 1985-02-15 | 1986-01-30 | Vorrichtung zur anwendung einer last. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60028780A JPS61187874A (ja) | 1985-02-15 | 1985-02-15 | 負荷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61187874A JPS61187874A (ja) | 1986-08-21 |
| JPH0245905B2 true JPH0245905B2 (ja) | 1990-10-12 |
Family
ID=12257917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60028780A Granted JPS61187874A (ja) | 1985-02-02 | 1985-02-15 | 負荷装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4775145A (ja) |
| EP (1) | EP0193286B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61187874A (ja) |
| KR (1) | KR920000468B1 (ja) |
| AT (1) | ATE70671T1 (ja) |
| CA (1) | CA1254606A (ja) |
| DE (1) | DE3682919D1 (ja) |
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-
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- 1985-09-06 US US06/773,349 patent/US4775145A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-10-18 CA CA000493334A patent/CA1254606A/en not_active Expired
-
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- 1986-01-30 AT AT86300637T patent/ATE70671T1/de not_active IP Right Cessation
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