JPH0247973Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 この考案は、所定の負荷を与えられたフライホ
イールをクランクペダルの駆動によつて回転せし
めるように構成してなる自転車型エルゴメータに
おいて、前記、フライホイールに与えられる負荷
が、予め設定されている使用者の運動量と現在の
運動量とを比較する装置、及び使用者の運動時の
脈搏を測定する装置に連動して変動させられるよ
うに構成してなる自転車型エルゴメータに関する
ものである。

〔従来技術とその問題点〕

クランクペダルの駆動によつて回転する車輪若
しくはフライホイールに一定の負荷を与え、その
与えられた負荷に抵抗しながら自転車を駆動する
ことによつて体力を測定したり、或いはこれらの
自転車を駆動することによつて使用者の心肺機能
や体力を高めるようにした自転車型のエルゴメー
タは従来より公知である。

上記した公知の自転車型エルゴメータにおいて
フライホイールに与える負荷を制御する手段とし
ては次の二つの方式が知られている。即ち、 車輪若しくはフライホイールにブレーキパツ
ド又はブレーキ用ベルト等を利用して摩擦力を
加えることによつて負荷を与えるようにした装
置を使用する方式。（機械式） 発電機または渦電流ブレーキ等を用いた電磁
ブレーキ機構によつて負荷を与える装置を用い
る方式。（電磁式） の二つがそれである。

しかしながら、上記した従来機構の場合には以
下のような欠点を有していることが指適されてい
る。即ち、 前記に摘示した、フライホイールにブレーキ
パツド又はブレーキベルトの摩擦力を利用して負
荷を与えようとする機構の場合には、ブレーキパ
ツド又はブレーキベルトの締め付け力が、手動若
しくはモータの駆動によつて変更されるように構
成されているが、駆動される車輪若しくはフライ
ホイールの回転数が変わると、駆動による仕事率
が変動してしまい、回転数の変更に関わらず、仕
事率を一定に保つという要望を満たすことができ
ないという欠点があつた。

また、負荷値を検出して、その時の回転数から
仕事率を算出するということは公知であるが、こ
の場合にも算定の基準となるものはあくまでも車
輪若しくはフライホイールの回転数だけであり、
運動者の脈搏数を検出することによつて、負荷が
運動者にとつて適切であるかどうかを判断すると
いうものは全く無かつた。

（仕事率Ｗを算出する方式としては一般に以下
の計算式が知られている。即ち Ｗ＝Ｋ×Ｎ×Ｔ Ｋ……定数、Ｎ……回転数（rpm）、Ｔ……ト
ルク（Kgｍ） 前記に摘示した渦電流を利用した電磁ブレー
キを使用して負荷を与えようとする機構の場合に
は、前記の機構に比較して相当程度までその目
的を達成することが可能であるが、それを達成す
るための構成が複雑となるために、コスト的に極
めて高価なものとなり経済性の面から一般的では
ないという問題点が指摘されていた。

〔考案の目的〕

本考案は上記した事情に鑑み、これに対処する
ことを目的とするものであり、機械式のブレーキ
機構を利用した極めて簡単な構造でありながら、
電磁ブレーキ構造のものと同様の作用効果を発揮
することができるようにした自転車型エルゴメー
タを提供せんとするものである。

また、本考案の他の目的は、車輪若しくはフラ
イホイールに与えられる負荷値及びその回転数を
検出することによる機械的な仕事率の検出を行う
と同時に、使用者の脈搏を検出することによりそ
の負荷が運動者に対して適切となるような制御を
同時に行うことができるようにした自転車型エル
ゴメータを提供しようとするものである。

〔考案の要点〕

本考案は、据え置き式自転車の形態を取つたエ
ルゴメータであつて、エルゴメータ本体に取付け
たクランクペダルの回転に連動して回転駆動をさ
せられるフライホイールに、その先端部がフライ
ホイールと同軸的に取付けられ、且つ、その全体
はこのフライホイールの回転方向に沿つて自由に
揺動できるようにしたバランスアームを取付ける
と共に、このバランスアームに取付けたブレーキ
機構を緊締若しくは弛緩させることによつてフラ
イホイールの一部を所定の強さで圧接させ、これ
によつて使用者に対する負荷値を変更できるよう
に構成し更に前記したバランスアームは、バラン
スアームとエルゴメータ本体との間に張設した引
き戻し用スプリングによつて所定の引き戻し力を
付与されるように構成してなる自転車型エルゴメ
ータを考案の要点としている。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明す
る。

総括的にＡで示すエルゴメータは、据え置き式
自転車の形態を採つた構造としており、床据え置
き式のフレーム１に、フライホイール２、クラン
クペダル３１を取付けたスプロケツトギアー３、
ハンドルポスト４１を突出形成した躯体４、サド
ル５等がそれぞれ取付けられている。フライホイ
ール２はフレーム１の一端に回転を自在とするよ
うに取付けられており、これを枢支する支軸２１
部分には駆動力の伝達を受けるためのスプロケツ
トギアー２２を同軸的に取付け固定している。

前記したスプロケツトギアー２２とクランクペ
ダル３１を取付けたスプロケツトギアー３との間
には駆動力を伝導するためのチエーン３２が張り
渡されている。

６は、正面形状をほぼ逆Ｕ字状に形成したバラ
ンスアームである、このバランスアーム６は第３
図に詳細に例示するように、逆Ｕ字状体の中央部
分にフライホイール２が回転を自在としながら位
置できるように取付けられている。

逆Ｕ字状に形成されているバランスアーム６の
両端部はフライホイール２を支承する支軸２１に
これと同軸となるように取付けられており、且つ
このバランスアーム６はフライホイール２の円周
方向に沿いながら前後方向に自由に揺動できるよ
うにして軸着している。

６１は、バランスアーム６の上端に所定の長さ
をもつて突出したロータリーアームであり、その
上端部は躯体４に取付けたロータリーエンコーダ
７に連結されている、このロータリーアーム６１
はバランスアームが前後方向に揺動するとこれに
連動して同じく前後方向に揺動するものであり、
これにより、前記したロータリーエンコーダ７の
回転軸を所定の角度だけ回転せしめるように作動
してロータリーエンコーダーに所定のパルスを発
生させるようになつている。

なお、ロータリーアーム６１は、バランスアー
ム６が前後方向に揺動した場合に、バランスアー
ムの揺動角度の如何にかかわらずその上端部がロ
ータリーエンコーダ７と正確な連結状態を維持で
きるようにするために、例えばナツクルジヨイン
トのようなユニバーサルなジヨイント６２を介在
させることが望ましい。

８はバランスアーム６の引き戻し用スプリング
であり、基端部をフレーム１に固定し、先端部は
バランスアーム６に係止している。

９は、フライホイール２の回転を制御するため
のブレーキ機構であり、互いに内側に向かうよう
にしてブレーキパツド９１を突出せしめた二本の
締め付けアーム９２，９２の基端部をバランスア
ーム６に開閉を自在とするようにして枢着し、ま
たアーム９２，９２の上端部にはブレーキ用のワ
イヤーケーブル１１を連結している。

前記したワイヤーケーブル１１の基端部は、ハ
ンドルに取付けたワイヤーケーブル駆動用のモー
タ（パルスモータ）１０に連結しており、前記モ
ータ１０の回転駆動に応じて締め付け力の緊締若
しくは弛緩を行わせるようにしている。

なお、前記した駆動用のモータ１０は、躯体４
に装着してある制御用のコンピユータＣのモータ
制御部Ｃ４に接続され、これと連動するようにな
つている。

１２は脈搏検出用のセンサーであり、基端部は
制御用のコンピユータＣの脈搏検出部Ｃ３に接続
している。

１３はフレーム１に取付けた回転数の検出用セ
ンサーであり、例えばフオトセンサー等の光電検
知機構を用いてフライホイール２の回転数を検知
するようにしている。センサー１３によつて検出
された回転数は制御用のコンピユータＣの回転数
検出部Ｃ６に入力されるようになつている。

制御用のコンピユータＣは、第４図に例示する
ようにマイクロコンピユータ等を利用した作動本
体に、表示部Ｃ１、選択キー部Ｃ２、脈搏検出部
Ｃ３、モータ制御部Ｃ４、負荷検出部Ｃ５及び回
転数検出部Ｃ６が組み込まれており各部が互いに
関連しながら動作を行うように構成している。

なお、制御用コンピユータＣの制御作動は仕事
率として決定されるものであり予め算出された仕
事率が個人に対応する数値（個人的な条件）とし
て記憶入力させられている。

入力されるべき仕事率は、上記した仕事率の測
定公式、即ち Ｗ＝Ｋ×Ｎ×Ｔ （Ｗ…仕事率、Ｋ…定数、Ｎ…回転数、Ｔ…ト
ルク） として算出される。

上記した公式のうち本願考案に関連するトルク
Ｔは以下のようにして計算する。

バランスアーム６の長さをｌとし、バランスア
ーム６を引き戻す為のスプリング８の移動量によ
つて換算される力をＦとする。

Ｔ＝ｌ×Ｆ 従つて、Ｗ＝Ｋ×Ｎ×（ｌ×Ｆ）となる。

本考案の使用に際しては、上記した制御用コン
ピユータＣに予め入力されている運動者の個人的
な条件に対応する負荷値が選択され、運動開始後
の脈搏の遷移に応じて、負荷機構（本考案におい
てはフライホイールに加えられる負荷）に与えら
れる負荷が減衰され、或いは減衰後に再度脈搏の
回復が認められる場合には前記した負荷の量が復
帰させられたりするようになつている。

上記の設定されるべき個人的な条件としては、
運動者の年齢、性力、体力を基準とする設定値の
他に、使用時における運動者の脈搏を検出し、脈
搏の変動に対応して前記の負荷値を変更する手段
も含まれている。

なお、これらのコンピユータによる制御の方法
は格別新規なものではなく、本願出願人の出願に
係る特開昭60−14875号（名称…最適運動条件を
決定する方法）、特開昭60−14876号（名称…トレ
ーニング装置）等によつて公知となつているもの
である。

〔本考案の作用〕

上記のように構成した本考案は以下のように使
用する。

(1) 使用者は制御用コンピユータＣに設けられた
選択キー部Ｃ２を操作することによつて、自己
の年齢、性別、体力に応じて予め設定されてい
る仕事率を選択する。

(2) 上記の操作により仕事率を選択すると、制御
用コンピユータＣ内のモータ制御部Ｃ４の指示
によつて締め付け用のモータ１０が作動して、
締め付けアーム９２に連動するブレーキパツド
９１の締め付け力が決定されこれに連結されて
いるワイヤーケーブル１１の緊締を行わせ、使
用開始に備える。

(3) 前項の状態で使用者はクランクペダル３１，
３１の回転駆動を開始する。

(4) (2)項の作動によりバランスアーム６に取付け
てあるブレーキ機構９はフライホイール２に一
定の強さで圧接されているために、クランクペ
ダル３１の駆動を行うとバランスアーム６はそ
の回転方向（第３図例示の場合において前方）
に移動させられる。（枢支された状態での移動） (5) バランスアーム６の移動は、これと反対方向
に付勢されている引き戻し用スプリング８の引
き延ばし作用を行わせる。

(6) 引き戻し用スプリング８の引き延ばしは、そ
れが一定の距離まで伸張を行つたところでスプ
リング７の収縮作用とのバランスによつて伸張
が停止され、フライホイール２のみがブレーキ
パツド９１の摺擦力に抗して回転を行うように
なる。（即ち、クランクペダル３１に加えられ
た荷重とブレーキパツド９１の圧接力が釣り合
つたことになる。） (7) 締め付けアーム９２の緊締によりこれと一体
となつているバランスアーム６が前方向に揺動
を行うと、バランスアーム６の上端部に連結し
ているロータリーアーム６１も揺動を行う結果
その先端に連結されているロータリーエンコー
ダ７も作動を行わしめられて電気信号を発生さ
せる作動を促すこととなる。

(8) ロータリーアーム６１が揺動した結果、これ
に伴つてロータリーエンコーダ７の内部機構が
所定の電気信号（パルス）を発生して制御用コ
ンピユータＣに制御信号を送り、コンピユータ
Ｃ内において所定の演算が行われて使用者に与
えられている負荷値を算出する。演算の結果は
負荷検出部Ｃ５に表示される。

(9) また、この場合フライホイール２の回転数も
別に設けたセンサ１３がこれを算出してフライ
ホイール２の回転数を検出し、その結果は回転
数検出部Ｃ６に表示される。

(10) 使用者に与えられる負荷値と、フライホイー
ルに与えられる回転信号のチエツクから得られ
る回転数によつて上記した公式に従う演算を行
つて「仕事率」を求める。

(11) 脈搏が所定の数値を維持している場合には最
も適正な運動が為されているものと認識され、
且つ、制御用コンピユータＣも圧接力を減衰さ
せるような作動を行うことがない。

(12) フライホイール２の回転数とバランスアーム
６の位置が変動しなければ所定の仕事率が達成
されているものとして認識されるが、フライホ
イール２の回転数が減少すると仕事率Ｗは所望
の量に達していないようになる、即ち公式 〔Ｗ＝Ｋ×Ｎ×Ｔ〕 のうち、Ｎの数値が減少することとなる。

この場合には、制御用コンピユータＣがそれ
を検知して締め付け用モータ１０を作動させて
ワイヤーケーブル１１を締め付ける、その結果
ブレーキパツド９１の抵抗が増加されるので所
望の仕事率が維持できる。

(13) また、本考案は上記したフライホイール２
の回転数減少による仕事率の低下を検知する他
に、脈搏センサー１２によつても使用者に加え
られている負荷の強度を知ることができる。

即ち、脈搏センサー１２によつて制御用コン
ピユータＣに与えられる信号が所定の数値以上
になつた場合にはコンピユータＣに内蔵される
脈搏検出部Ｃ３がこれを検出して負荷を変更
し、前記検出部を作動させ、これに連動する締
め付けアーム９２の締め付けが調整される。

(14) 脈搏の正常化に伴う装置の緊締作動は上記
の場合と同様である。

〔考案の効果〕

本考案は上記のように構成したので、運動時に
おける負荷値と回転数による仕事率の検出（即ち
機械的な仕事率の検出）と、脈搏の検出により運
動者に対して適切な仕事率となる負荷の制御を並
行して行うことが可能となつたものであり従来の
機械式エルゴメーターでは絶対に期待することの
できなかつた効果を有することができるという極
めて優れた特徴を有している。

【図面の簡単な説明】

図は、本考案の実施例を示すものであり、第１
図は側面図、第２図は一部を切欠した正面図、第
３図は要部の斜視図、第４図は制御用コンピユー
タの概略的構成を示すブロツク図である。 Ａ……エルゴメーター、Ｃ……制御用コンピユ
ータ、１……フレーム、２……フライホイール、
２１……支軸、２２，３……スプロケツトギア
ー、３１……クランクペダル、３２……チエー
ン、４……躯体、４１……ハンドルポスト、５…
…サドル、６……バランスアーム、６１……ロー
タリーアーム、６２……ジヨイント、７……ロー
タリーエンコーダ、８……引き戻し用スプリン
グ、９……ブレーキ機構、９１……ブレーキパツ
ド、９２……締め付けアーム、１０……モータ
ー、１１……ワイヤーケーブル、１２……脈搏セ
ンサー、１３……回転数検出センサー、Ｃ１……
表示部、Ｃ２……選択キー部、Ｃ３……脈搏検出
部、Ｃ４……モータ制御部、Ｃ５……負荷検出
部、Ｃ６……回転数検出部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 据え置き式自転車の形態を取つたエルゴメー
   タであつて、エルゴメータ本体に取付けたクラ
   ンクペダルの回転に連動して回転駆動をさせら
   れるフライホイールに、その先端部がフライホ
   イールと同軸的に取付けられ、且つ、その全体
   はこのフライホイールの回転方向に沿つて自由
   に揺動できるようにしたバランスアームを取付
   けると共に、このバランスアームに取付けたブ
   レーキ機構を緊締若しくは弛緩させることによ
   つてフライホイールの一部を所定の強さで圧接
   させ、これによつて使用者に対する負荷値を変
   更できるように構成し、更に前記したバランス
   アームは、バランスアームとエルゴメータ本体
   との間に張設した引き戻し用スプリングによつ
   て所定の引き戻し力を付与されるように構成し
   てなる自転車型エルゴメータ。 (2) ブレーキ機構を緊締若しくは弛緩させること
   によつて変更させられる負荷値は、バランスア
   ームとエルゴメータ本体との間に張設した引き
   戻し用スプリングの伸びを測定する負荷値検出
   装置とフライホイールの回転数検出装置、及び
   使用者の脈搏数検出装置とを具えた制御用コン
   ピユータによつて算出されるものである実用新
   案登録請求の範囲第１項記載の自転車型エルゴ
   メータ。 (3) ブレーキ機構は、制御用コンピユータによつ
   て駆動されるモータの力をワイヤーケーブルを
   介して伝達することによつて作動させられるよ
   うに構成してなる実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の自転車型エルゴメータ。