脚踏反冲式健身器的制作方法

专利名称：脚踏反冲式健身器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于加强背机群及腹肌群的等尺性肌肉力量的基于新的肌肉运动原理的健身器，尤其涉及相对以往以下肢的旋转运动为主的空气自行车式健身器(aero-bike)(所谓的蹬自行车式健身器械)来说是以下肢的脚踏反冲运动、即以向后方的直线或圆弧的往复运动为主体的脚踏反冲式健身器。
背景技术：
近年来，以加强心肺功能及加强肌肉力量为目的的各种健身器械正在普及，然而这些器械基本上是以健康的正常人为对象的。在健身俱乐部的健身房设置的健身器械只是对于现职运动员训练更强壮的肌体来说为最合适的器械。
然而，可以说社会中有志于运动的人们中的许多人是半健康的。例如，有腰痛症或膝痛症等整形外科病史的人；有高血压、糖尿病等内科病史的人；还有要注意肥胖或胆固醇值大小的人等即为这种半健康人的例子。在这个意义上，开发适合于半健康人的健身器械是当务之急。
针对以半健康人为对象的健身器械的开发，加强等尺性肌肉力量(=支承骨骼的肌肉力量)的观点极为重量。对于以腰痛或膝痛为代表的疾病，当该等尺性肌肉力量降低时容易发病，这在医学上是显而易见的。另外，大家知道成年人疾病的最大原因是基础代谢量的降低，而其主要原因也就是等尺性肌肉力量的降低。
以往，锻炼等张性肌肉力量(=用于进行运动的肌肉力量)的健身器械品种很多，而锻炼上述等尺性肌肉力量的器械却完全没有。
发明概况因此，本发明需解决的主要技术课题是，提供用于加强等尺性肌肉力量、尤其是加强成为腰痛症最大原因的背肌群和腹肌群的等尺性肌肉力量的新型的健身器。
现在一个课题是，提供即使是半健康人或患有腰部或膝部疾病的人也能不勉强地锻炼上述等尺性肌肉力量的健身器。
另一课题是，在谋求提高心肺功能和提高基础代谢量方面提供比以往的空气自行车式健身器效率更高、且可高精度地计算出耗能量的健身器。
又一课题是，提供在加强上述等尺性肌肉力量的前提下还可有效地配合加强成为膝痛症主要原因的大腿部及小腿部的等张性肌肉力量的健身器。
再一课题是，提供可提高运动时的下肢带肌群与背肌群的协调性，尤其是可提高髋骨肌群与其他肌群的运动协调性、即髋骨肌群与背肌群、髋骨肌群与肠腰部构成肌群、还有髋骨肌群与大腿部构成肌群的各个运动协调性的健身器。
为了解决上述课题，根据本发明，可提供以下结构的脚踏反冲式健身器。
该脚踏反冲式健身器具有用框架或台座等构成的座体、安装在座体上供使用者就坐用的鞍座、及当使用者的两下肢作用时对两下肢施加负荷的负荷产生装置，其特点是，负荷产生装置包括载放使用者的两脚、利用使用者的两下肢向后方的交替脚踏运动而向同方向移动的一对踏板装置即脚踏杆及踏板；对于各踏板装置向后方的移动、即向大致水平后方、斜下后方、或大致斜上后方的大致直线或圆弧的移动施加负荷并在对各踏板装置的蹬踏力解除时使各踏板装置迅速、自动地向前方回复的气缸及配重等的负荷装置。
使用者坐在鞍座上，单纯用两下肢交替蹬踏踏板装置的蹬踏运动，既锻炼了背肌群的等尺性肌肉力量，与此相连带地也锻炼了腹肌群的等尺性肌肉力量。也就是说，该肌肉力量的强化运动不是直接对背肌及腹肌施加张力的运动，而是通过下肢的前后的或上下的运动这样的实际上直线的单纯脚踏运动能使背肌及腹肌间接地得到锻炼。还有，不必采用以往的空气自行车式健身器那样不良肢位的前倾姿势、即采取使躯干部相对腰部或骨盆为前倾的姿势，而能以优良的肢位进行运动。也就是说，在以往的空气自行车式健身器的情况，对于鞍座上竖直姿势的腰部，由于使上半身即躯干部向前倾而对腰部施加过度的力，故产生因背骨周围的肌肉过度紧张而带来肌肉疲劳的不良情况，而采用本发明的健身器，通过若使躯干部向前倾，与此相应使腰部也向前倾，换句话说，通过使身体的整体向前倾，而可形成优良肢位。
并且，采用本发明的健身器，向小腿长轴方向的脚踏运动实际上成为以股关节为支点的钟摆运动，由使用者所输出的驱动力因一边下肢肌肉与负荷相称地保持一定的紧张、一边由于进行中的躯干部的重心移动而变大，因此，不论向下肢施加负荷的运动怎样，膝关节及足关节都能保持大致一定的关节角度。因此，能大幅度回避这些关节运动地进行肌肉力量的运动。通常，运动疼痛发生在关节过度运动之时。
因此，即使背肌或腹肌没有力量、或即使腰部患病，由于不对腰部、膝部、脚踝等施加过度的力，故可轻松愉快地进行脚踏运动，可以锻炼这些部位的等尺性肌肉力量。顺便说一下，仅是坐在鞍座上进行下脚运动的意义与以往的空气自行车式健身器是同样的，然而在下肢的运动形态上有本质的不同。空气自行车式健身器不可能有效地进行上述等尺性肌肉力量的锻炼。
并且，该向小腿长轴方向的脚踏运动，由构成大腿部和小腿部的肌群有效地吸收施加于膝部和足部的关节部位的力，因此可大幅度地减轻施加在上述关节部位的负担。还有，向小腿长轴方向的脚踏运动与其他的运动形态相比，运动负荷向躯干部的传导能直线地快速传导。这使将神经纤维中传导和向心性的传递信息传导至中枢神经的传递速度也变快。这一点意味着很快地形成反射弓(=进行肌肉连带作用的状态)，对肌肉群间协调障碍的改善起很大的作用。
另外，采用该健身器，脚踏装置的蹬踏运动实际上是直线运动，不是象以往的空气自行车式健身器那样的踏板的旋转运动。因此，可构成为在踏板装置蹬踏中持续地施加负荷，与空气自行车式健身器相比较，可在短时间内有效地获得心肺运动效果。并且，与此同时，还可加强大腿部及小腿部的等张性肌肉力量。顺便说一下，对以往的空气自行车式健身器的情况，当蹬踏脚踏时，即在踏板旋转的前半圈，对下肢施加规定值的负荷，而由于在踏板旋转的后半圈踏板靠惯性旋转，若换句话说，由于负荷减少到极端，运动损失变大而运动效率不充分，而为了获得充分的心肺运动效果，就必须相对地延长运动时间。
还有，上述踏板装置的脚踏运动，是向小腿长轴方向的运动，理所当然地包含沿直线的运动，然而另外，当然也包含沿具有一定弯曲的曲线或圆弧的运动，主要是，能让使用者的下肢向后方进行大致直线的脚踏运动即可。
在上述结构的健身器中，使用者坐在上述鞍座的状态下，最好构成为，在躯干与大腿部所构成的角度为100°-220°的范围内，可进行下肢的脚踏运动。如果该角度的确变小，由于脊柱变形成直线状而在背肌上产生张力，这对有腰痛症的人来说是不希望的。由于使用者的不同，当上述角度成为大致100°-110°以上时，由于几乎不产生这样的张力而成为没有过度的运动。另外，上述角度为180°的情况意味着身体伸展成直立状态，比这大的角度意味着使身体反弯的状态。下肢的脚踏运动，当将踏板装置向后方蹬踏时，按使用者个人存在的差异，下肢可移动至该角度为大致220°程度。该下肢的脚踏运动近似于向有倾斜的斜面登山时下肢的步行运动。为在上述范围内获得上述角度，最好具有使各踏板装置的移动应满足其条件的进行导向的导向装置。
上述导向装置既可以是使上述各踏板装置向后方沿大致直线进行导向的装置，或者，也可以是使上述踏板装置向后方沿圆弧导向的装置。
上述导向装置用使平衡配重连接在上端的摆动臂构成，并将该摆动臂的上端枢支在上述鞍座或座体的大致鞍座水平位置上，也可以将上述踏板装置构成为枢支在该摆动臂的下端。若采用该结构，由于使用者的腰部与踏板装置的间距在踏板装置的蹬踏运动中可保持大致一定，故可使膝部的弯曲角正确地保持一定。
又，为满足上述条件，最好具有调整鞍座位置(前后位置、上下位置)的装置。通过根据使用者的身材调整鞍座位置，最好让使用者在坐在上述鞍座的状态下使躯干部与大腿部构成的角度在100°-220°的范围来进行下肢的脚踏运动。上述鞍座位置调整装置可以简单地做成用高度调整螺钉或高度调整销将鞍座支承杆固定在座体上的方式，也可以做成用油压升降装置使鞍座支承杆上下移动的方式。
还有，为满足上述条件，最好还具有由在上述鞍座上就坐的使用者用两手握持而稳定地支承躯干部的把手装置。在进行下肢的向后方的脚踏运动时，作为脚踏运动的反作用，理所当然地会使躯干部向前方移动。作为用于支承该反作用力的一个装置而具有该把手装置。该把手装置可由直接用手握持的把手和可将该把手在高度位置和前后位置上调整自如地进行支承的支臂构成。
在该把手装置上，最好还具有以前倾姿势支承使用者的躯干部的腹部支承装置。该腹部支承装置最好包含腹部支承衬垫、调整该衬垫前倾角度的前倾角度调整装置、及调整其高度的装置。该腹部支承衬垫同时支承前倾姿势的躯干部对进行下肢的脚踏运动是最有效的。
又，在该腹部支承衬垫上，进一步还具有支承使用者肘部的肘部支承衬垫则更有效果。
还有，为使膝部的弯曲角在上述各踏板装置的蹬踏中大致成为一定，上述负荷产生装置最好包含对各踏板装置进行导向的第2导向装置。若采用该结构，由于几乎不产生膝部的屈伸运动，不对膝部施加负担，因此，即使膝部患有疾病的人也能轻松愉快地进行运动。
再有，上述鞍座最好还具有鞍座本体、将该鞍座支承于上方的鞍座支承台、以及夹在鞍座本体和鞍座支承台之间跟随使用者的两下肢交替地脚踏运动时产生的腰部左右摆动而左右地摆动的摆动装置。该摆动装置可简单地由板弹簧、螺旋弹簧构成，也可以用空气弹簧或作成油压电动式的。还有，鞍座本体也可由含有凝胶状物质的柔软材料构成。通过这样的结构，不会对腰部产生过度的力，可轻松愉快地进行蹬踏踏板的运动。并且，通过与蹬踏踏板而相应地摆动腰部，容易使膝部的弯曲角保持一定。
为了将就坐的使用者的背部稳定地支承在上述鞍座上，还可具有靠背装置。并且，为了使适合使用者的身材，该靠背装置也可以由靠背衬垫和可自由调整高度位置地支承该靠背衬垫的支臂构成。
上述负荷产生装置使踏板装置在蹬踏中的负荷成为大致一定的值，另外，在解除踏板的蹬踏力时，最好还具有使活塞杆与踏板装置一起自动回复至上升位置的控制装置。但是，从下肢的脚踏运动的容易性的观点来看，最好控制成应使蹬踏初期负荷和蹬踏最终负荷为较小而使蹬踏的初期阶段与最终阶段之间的负荷先逐渐增加然后逐渐减小。
作为上述负荷产生装置的最佳形态的健身器，最好构成为具有将上述各踏板装置安装在下端。而将上端枢支在上述鞍座或上述座体的大致鞍座水平位置上的一对摆动臂，以及利用摆动臂的摆动运动进行驱动并将其端部与上述负荷装置连接的皮带。作为该负荷装置可采用空气式或油压式的工作缸、以及用于以往的这类健身器的配重。
还有，作为最佳的形态还具有与上述各摆动臂的上端的转动一起转动并使上述皮带的一端一起固定并同时沿凸轮周面将其另一端引导至上述负荷装置的板凸轮装置，最好将该板凸轮的凸轮周面形状作成将上述踏板装置在蹬踏中的负荷控制在大致一定的范围内，并控制成使蹬踏初期负荷和蹬踏最终负荷为较小而使在蹬踏的初期阶段与最终阶段之间的负荷先逐渐增加然后逐渐减少的形状。
上述控制装置最好还具有调整踏板装置的蹬踏负荷的装置。这是用于与使用者的体力相对应。
上述负荷装置通常用气缸构成。该负荷装置如前面所述，可以由螺旋弹簧等弹性装置、或油压装置、或配重构成，然而最好是使用利用空气压力的气缸。在气缸的情况下，在技术上容易构成为当蹬踏踏板的力解除时，在瞬间就能使活塞杆与踏板装置一起回复至初期位置。并且，容易使踏板装置在蹬踏中的负荷成为大致一定的值，并在踏板装置的蹬踏力解除时可配合使活塞杆与踏板装置一起弹射地自动回复至初期位置的控制装置进行工作。若构成使踏板装置极快地回复至初期位置，则可使每单位时间中踏板的蹬踏次数增多，故具有可有效利用时间进行运动的优点。此外，作为肌肉的强化运动的一个重要要素，虽已指出要持续地施加一定的负荷，而使蹬踏踏板中的负荷经常为大致一定的值这一点正符合该条件。还有，对这种情况，可高精度地算出运动能的消耗量或称之为运动量。即可用<负荷(力)×运动距离>的计算式正确地算出。这类健身器械近年来重要的是对每单位时间的能量消耗量的明确表示。顺便说一下，在以往的空气自行车式健身器的情况下，由于踏板旋转中的负荷变动相当大，故对能量消耗量就不能正确地算出。
上述气缸最好构成具有气缸本体、活塞、活塞杆，而气缸本体具有容纳需往复滑动的上述活塞及活塞杆的内筒、与内筒一起构成双层筒的外筒、将内外筒的上端封闭并使活塞杆贯通的上板、将内外筒的下端封闭的并使内筒空间的底部具有向外部开放的开放气孔的底板、以及将内外筒空间与内筒空间两者的上部连通的第1连通装置。
对于将气缸用作负荷装置，并在由下肢的脚踏运动中用于保持大致一定的负荷，在活塞的移动中气缸内压没有较大变动这一点是很重要的，若采用以往技术，为此通常就要使用容量大的气缸，如用小的气缸则必须另外准备与其相连通的储气罐。然而，若采用本发明的上述气缸结构，可在内筒与外筒之间确保与以往的储气罐中相当的压力室，并可使气缸的尺寸做得足够小。
上述连通装置通常由在上述内筒的上部形成的通孔构成。
为了调整上述内外筒空间和内筒空间的初期压力，还必需具有压力调整装置。此上述压力调整装置具有使上述内外筒空间与外部连通的通孔等的第2连通装置、与第2连通装置连接的阀装置、与阀装置连接的空气压缩机、以及控制阀装置和空气压缩机的压力控制装置。通过该结构，可容易地用电气控制装置控制气缸内的初期压力。与此相比，在使用配重的情况下因必须直接调整配重，其操作十分麻烦。
附图简单说明以下附图表示本发明的较佳的实施形态。


图1是按本发明原理的实施形态的脚踏反冲式健身器的整体立体图。
图2是表示正在使用图1健身器的使用状态图，但使用者为模式状示意性表示。
图3是图解说明图1的健身器的脚踏运动的图，但使用者为模式状示意性表示。
图4是图1的健身器的鞍座的后视图。
图5是表示本发明上述第1实施形态的变形例的脚踏反冲式健身器的主要部分的说明图。
图6、图7、图8分别表示本发明第2实施形态的脚踏反冲式健身器整体的主视图、右侧视图、俯视图。
图9、图10分别表示第2实施形态的鞍座及其位置调整装置的主要部分的右侧视图及后视图。
图11是表示第2实施形态的腹部支承衬垫及其位置调整装置主要部分的右侧视图。
图12是第2实施形态的气缸的剖视图。
图13是表示第2实施形态的凸轮的形状及由该凸轮所牵引的皮带的说明图。
图14是表示在第2实施形态中使用者的下肢上所施加的负荷与下肢的转动角度关系的曲线图。
图15是图解说明第2实施形态中脚踏运动的示意图。
实施本发明的最佳形态
以下，根据附图详细说明本发明的具体实施形态。
图1-4表示本发明原理的第1实施形态的脚踏反冲式健身器的整体。如图所示，该器械在台座形态的座体1的上方具有鞍座3。如图2、图3所示，使用者坐在鞍座3上，通过在座体1上所具有的一对踏板装置具体地说是踏板2c的脚踏运动即进行蹬踏运动来进行健身锻炼。
鞍座3是通过3根螺旋弹簧3b将鞍座本体3a支承于鞍座支承台3c上构成。图4表示从后面观看鞍座的状态，而螺旋弹簧3b被配置成1根位于鞍座的前部中央，另外2根位于鞍座的后部左右方。因而，鞍座本体3a相对鞍座支承台3b可前后左右地摆动。
在鞍座3的左右位置设置着用于支承健身锻炼中使用者躯干部H2的一对把手装置5a-5d。各把手装置由固定于座支承台3c左右的支臂部5a-5c和用该支臂部支承的把手5d构成。支臂部由直接固定在鞍座支承台3c上呈L字状的第1支臂部5a、将把手5d支承成直立姿势的第2支臂部5c、及用于自由调整两支臂部5a、5c的长度并进行连接的弯管接头状的第3支臂部5b构成。各支臂5b、5c可在箭头Y方向、X方向自动滑动地调整位置，因此，可调节把手5d的高度位置和前后位置。
在鞍座3的背后，设置着从背后支承健身器使用者躯干部H2的靠背装置。该靠背装置由直接与鞍座支承台3c连接地L字状靠背支臂6a和在该支臂上高度可自由调整地安装着的靠背衬垫6b构成。在靠背支臂6a上形成多个高度调整用的螺钉孔6c，用高度调整螺钉6a可将衬垫6b固定在使用者较合适的高度位置上。
鞍痤3通过支承杆4而高度可自由调整地支承在座体1上。支承杆4的上端固定于鞍座支承台3c的底面上，其下端部插主在座体罩1a的前方上部形成的插入口1c。在支承杆4上形成多个螺钉孔4a，用高度调整螺钉4b将支承杆4自由调整高度位置地固定在插入口1c处。
在座体1上，在支承上述各踏板2c的同时，在座体的左右设置一对用于供使用者各下肢沿斜下后方大致直线地进行脚踏运动的负荷产生装置的圆筒形气缸2。各气缸2具有缸体2a和活塞杆2b，将踏板2c以一定角度范围可自由转动地安装在活塞杆2b的顶端。如图所示，缸体2a和活塞杆2b的设置方向为从前上方向后下方倾斜。该倾斜角度设定成适合于使用者进行踏板蹬踏运动。
图2中的7是简略表示的控制装置。该控制装置本体的结构是公知的，具有该控制装置的气缸本体的结构也是公知的。用该控制装置可使踏板蹬踏中的负荷经常性地为大致一定的值，另外，在踏板蹬踏力解除时，可使活塞杆与踏板一起弹射地自动回复至上升位置。就是说，在踏板蹬踏中的蹬踏行程的任一位置上负荷均为大致一定而没有变动。
上述控制装置7与外部的控制板7a连接。在图中，该控制板7a设置在座体罩1a的下方侧面，但也可设置在把手5d上，或是通过特别的支承装置位于就座的使用者的前面。通过操作该控制板可调整气缸2的负荷大小。另外，也可将使用者的心跳数检测装置(未图示)与控制装置7连接，由心跳数来自动控制气缸的负荷。
以下根据图3说明上述结构的脚踏式健身器的使用方法。使用者根据自己的身材调整鞍座位置，并根据自己的体力和身体状况等调整气缸的负荷。之后，就座在鞍座3上，将背脊抵靠在靠背衬垫6b上，并在用两手握持一对把手5d的状态下开始进行下脚交替地蹬踏踏板的运动。图3表示根据下肢蹬踏踏板而从上升位置向下降位置沿大致直线地下降着的踏板。在上升位置，躯干部H2与大腿部H3构成的角度θ1最好在约100°-120°。另外，在下降位置的角度θ1也可以为180°，而在图中，设定成比180°还大的角度(可直至约220°)。该角度的设定取决于鞍座3的高度位置、踏板2c的上升位置和下降位置的设定。另外，膝部H1的弯曲角θ2为大致90°左右较好，该角度θ2最好在从上升位置至下降位置之间没有变动。因此，上述气缸2的倾斜角度被设定成满足此要求。并且，如前所述，由于鞍座本体3a可左右摆动，随着踏板的蹬踏，腰部可在垂直方向Y上下动作，因此膝部的弯曲角θ2可保持大致一定。
踏板的蹬踏运动通过两下肢交替地动作来进行。运动中，通过握持把手5d，并通过将背部抵靠在靠背衬垫6b上，故能稳定地支承躯干部H2。通过这样地进行踏板的蹬踏运动，与下肢的上下斜向移动地连动而使背肌群和腹肌群尤其是其中的等尺肌肉力量得到锻炼。当然，下肢本身由于施加着负荷，故大腿部H3和小腿部H4的等张肌肉力量也同时得到锻炼。
该脚踏反冲式健身器由于可使躯干部在鞍座上竖直并以优良的肢体位置(角度θ1为90°以上，对背部肌肉不施加无用张力的姿势)进行运动，故运动本身是轻松愉快的。并且，由于蹬踏踏板的运动基本上是上下运动故不会对腰部施加过度的力，进而，由于使膝部的弯曲角θ2保持一定时没有膝部的关节运动，故即使腰部或膝部患有疾病的人也能容易地进行该项运动。
上述实施形态是将气缸2的活塞杆2b作成向斜下方后方沿直线进行脚踏形式的结构，但如前所述，本发明的脚踏方向也可不一定是沿几何学的严格意义上的直线。活塞杆2b的脚踏方向实际上可以是所谓直线性的向下后方，在几何学的严格的意义上，则是沿曲线或圆弧的向斜下后方的情况，该情况的变形例示于图5。
该变形例的经结构与第1实施形态相同，而存在以下的不同点。即，各踏板2c枢支在活塞杆2b的顶端，同时枢支在摆动臂8的下端。该摆动臂8的上端用枢轴P5枢支在鞍座3的适当部位。当蹬踏踏板2c时，摆动臂8以该枢轴P5为支点，其整体象钟摆那样沿圆弧P2进行摆动。因此，踏板2c沿该圆弧P2进行移动。
另外，气缸2应随着踏板2c的圆弧移动而将缸体2a的后端用枢轴P4枢支在座体1上。因此，随着踏板2c在圆弧P2上的位置变化，气缸2的整体在箭头P3方向上适当地摆动。
根据上述变形例的结构，踏板2c的移动轨迹被限制在摆动臂8的摆动轨迹的圆弧P2上，并且，由于摆动臂8的枢轴P5枢装在鞍座3上而接近使用者的腰部，故腰部与踏板2c间的距离大致一定。因此，膝部H1的弯曲角θ2若与第1实施形态即与将直线P1作为踏板的移动轨迹的情况相比，具有角度更为保持一定而不易变动的优点。踏板的移动也比沿直线的情况更为平滑。
以下，根据图6-图15说明本发明的第2实施形态。该形态的结构比第1实施形态进一步改进且使用更方便。
在该实施形态中，座体1用框架构成。该框架由一对侧面立柱1d、一根中央前立柱1m、上部框架和底部框架构成。上部框架由前框架构件1j和与该框架构件1j左右连接的左右框架构件1k、1i构成。另外，底部框架由前框架构件1f、后框架构件1h和与这些框架构件1f、1h的左右连接的左右框架构件1e、1g构成。中央前立柱1m的上下端与上部及底部的前框架构件1j、1f连接。
图中符号3表示鞍座。该鞍座3位于框架座体1的大致中心部，由鞍座本体3a及其下部的鞍座支承台3c构成。鞍座本体3a由在表面罩壳内填装有氨基甲酸乙脂泡沫或凝胶状物质等的柔软材料构成。这些柔软材料与在第1实施形态中的螺旋弹簧3b起相同的作用。鞍座3通过支承杆4而高度位置可自由调整地支承在框架座体上、也就是说，从中央前立柱1m的中间部向背面侧伸出支承鞍座的框架构件1n，如图9，图10所示，将鞍座支承杆1p插入套管形式的该框架构件1n中。并且，将前述支承杆4从上方插入固定在该鞍座支承杆1p顶端的座块4c的贯通孔中。支承杆4具有适当数量的高度调整孔4a，另外，在座块4c上具有插入这些孔4a的销子40b。与此同样，在鞍座支承杆1p上也具有适当个数的距离调整用孔1q，另外，在支承鞍座的框架构件1n上具有插入这些孔1q用的销子4d。因此，鞍座的高度位置和水平方向的前后位置均可调整。
在上部框架的上方前侧设置着支承板22，该支承板22支承着在该支承板左右的一对把手5d、左右的一对肘部支承垫19和一个腹部支承垫18。支承板22的一端枢支在导向杆21上。该导向杆21支承在固定于侧部支承框架构件1k上的一对轴承块20上。因此，支承板22能以导向杆21为轴向上方转动并打开，同时可沿导向杆21滑动。另外，支承板22的另一端被支承在侧部框架构件1i上。将销子板22a固定在支承板22的另一端的下面。该销子板22a是使销子(未图示)伸出于该支承板22的间隙调整板的下面的构件。该销子成为可嵌入在侧部框架构件1i的上面形成直线状的销孔22b中，并可对支承板22的前后位置进行定位。还有，各把手5d通过支臂5c而高度可自由调整地固定在支承板22上。
如图15清楚地显示，腹部支承衬垫18及各肘部支承衬垫19是与把手5d一起有效地支承以前倾姿势坐在鞍座3上的使用者的躯干部H2的构件。各肘部支承衬垫19支承在支承板22上。另外，如图11所详细表示，腹部支承衬垫18在该衬垫18的背面中央上部固定有托架18a，将支承立柱23的上部枢支在该托架18a上。而且，该支承立柱23上下地贯通支承板22。支承立柱23具有适当数量的高度调整孔23a，在该各孔23a中插入销子24。销子24通过在支承板22上形成的插入孔而被插入。因此，可以调整腹部支承衬垫18的高度位置。另外，图中符号26是用于调整腹部支承衬垫18倾斜角度的一对调整螺钉，并旋入设在支承板22上的螺孔中，作成其顶端与衬垫18的背面下部相抵接。通过该各调节螺钉26的前后移动，衬垫18以支承立柱23的上部为支点作转动，可调整其倾斜角度。还有，如上所述，在本实施形态中，由于使用者以前倾姿势进行脚踏运动，故去除了在第1实施形态中所看到的靠背装置。
在本实施形态中，作为踏板装置采用一对脚踏杆30。该脚踏杆30固定在左右一对摆动臂8的下端。各脚踏杆30从各摆动臂8向内侧左右水平方向伸出。各脚踏杆30具有挡块10。使用者的脚放在挡块10的内侧。当向后蹬踏各脚踏杆时，存在使脚向外侧滑动而使脚向外侧张开的倾向，而利用挡块10可阻止脚的张开。各摆动臂的上端固定在各轴11上。该各轴11旋转自如地设置在各侧部立柱1d的上部。该各轴11在各立柱1d中从内侧贯穿地向外侧伸出。上述各摆动臂8固定在各轴11的内侧。另外，在各轴11的立柱外侧部分分别固定着凸轮14和平衡配重13。该平衡配重13的重量调整成使各摆动臂与各脚踏杆的重量平衡并使蹬踏负荷大致为零的状态。
各凸轮14的形状细部表示于图13。该凸轮为板凸轮，整体上呈大致椭圆形状，其基端固定在轴11上。在凸轮的自由端的两侧设置凸缘14a，并在其间形成凸轮槽。将皮带17的一端固定在该凸轮上。即，将皮带17对准并支承于凸轮的自由端周面上，而将其固定端17a固定在凸轮周面上。
皮带17经过小皮带轮16而连接在各气缸2上。该小皮带轮16轴支承于各侧部框架构件1i、1k的后部且在其外侧。各气缸2的配置方法与第1实施形态中的情况有很大的不同，是垂直地固定在底部框架上。皮带17的端部连接在各气缸2的活塞杆2b的上端。因此，如图15所示，使用者若用下肢将各脚踏杆30向后方蹬踏，皮带17被向前方拉伸，活塞杆2b就被向上提升。
凸轮14的凸轮形状，涉及在脚踏运动中向下肢施加怎样的负荷，现根据图13、图14说明如下。
图13是将水平轴作为基准，表示凸轮的初期位置位于角度45°的位置，通过脚踏运动，凸轮与摆动臂一起向图中左方旋转90°的情况。当凸轮14具有图示的凸轮周面形状时，脚踏角度与在下脚上所施加负荷的关系，就成为图14曲线图中所示曲线的状态。也就是说，作为整体，是大致一定的负荷，然而从脚踏运动的初期阶段逐渐增大并达到峰值，然后向脚踏运动的最终阶段逐渐减小。这是由于凸轮形状为椭圆形，使凸轮周面与轴11的距离发生变化。因此，相对凸轮的单位圆周角的皮带17的移动距离也发生变化。因此，脚踏运动能平滑地进行。也就是说，在脚踏运动的初期阶段，因使负荷相对地减小而容易蹬踏。而且，随着蹬踏的加速而使负荷逐渐增大。并且，在脚踏运动的最终阶段，由于使下肢相对躯干部成为向背面侧反弯过来的姿态，故难于用力。因此，在最终阶段使负荷相对地减小。
以下根据图12对气缸2的结构作详细的说明。
上述气缸2具有气缸本体2a、活塞2f和活塞杆2b。气缸本体为双层壁的结构，即由内筒2m和外筒2c构成筒体。内筒是与以往的气缸本体相当的构件，使上述活塞2f及活塞杆2b容纳在其中可作往复滑动。另外，外筒2c与内筒2m之间形成内外筒空间2p。在内筒2m的上部形成适当个数的通孔2n，使内筒空间2q与内外筒空间2p连通。在内外筒的上端及下端，用各上板2d和底板2e封闭。底板2e具有使内筒空间2q的底部向外部开放的开放气孔2g。并且，具有用于调整上述内外筒空间2p和内筒空间2q的初期压力的压力调整装置。该压力调整装置具有为使内外筒空间2p与外部连通而在底板2e上形成的空气压力调整气孔2h、与该气孔2h连接的阀2j、与阀2j连接的空气压缩机2k、及控制阀2j和空气压缩机2k的压力控制装置即控制面板7b。控制面板7b固定在前框架构件1j上。
将气缸本体做成上述的双层结构归根到底是为了省去储气罐，同时使气缸小型化。该气缸作成使内筒容积减小，并使外筒容积增大。现假设当不存在通孔2n而封闭时，通过由使用者的脚踏运动而产生的活塞的上下运动，因活塞在内筒2m内进行上下运动而使内筒内的压力发生变化。也就是说，压力与脚踏运动的蹬踏量的增加成正比地变大。若成为这样的话，脚踏运动就不可能平滑地进行。必须防止内筒内压力的过度上升。如在以往，是使用与内筒连接的储气罐。对此，在本气缸中，使用外筒2c作为代替储气罐的部分。也就是说，由于内筒空间2q通过通孔2n与内外筒空间2p连通，利用大容量的内外筒空间的流体吸收内筒空间内的压力变化，其变化量通过气缸的设计可抑制到可忽略的程度。而且，通孔2n由于可使其开口面积做得足够大，同时其个数及形状也可任意地设定，故可使通孔2n的空气流通阻力做成足够小而具有可使压力变化的变动做成极小的优点。在以往使用储气罐的情况，由于使储气罐与气缸连接的管道阻力相当大，故与本实施形态的气缸相比较，压力变化是较大的。
权利要求
1．一种脚踏反冲式健身器，具有座体(1)、安装在座体(1)上的供使用者就坐的鞍座(3)、及在使用者的两下肢作用时将负荷施加于两下肢的负荷产生装置，其特征在于，所述负荷产生装置具有载放使用者的两脚并通过使用者的两下肢向后方的交替的脚踏运动而向同方向移动的一对踏板装置(2c、30)，以及对于各踏板装置(2c、30)向后方的移动施加负荷并在对于各踏板装置(2c、30)的蹬踏力解除时使各踏板装置向前方自动回复的负荷装置(2a)。
2．如权利要求1所述的健身器，其特征在于，所述负荷产生装置还具有对各踏板装置(2c、30)进行导向的第1导向装置(2、8)，以便让使用者在所述鞍座(3)上就坐的状态下，可在躯干部(H2)与大腿部(H3)构成的角度(θ1)为100°-220°的范围内进行下肢的脚踏运动。
3．如权利要求2所述的健身器，其特征在于，所述第1导向装置(2)使所述各踏板装置(2c)向后方沿大致直线地进行导向。
4．如权利要求2所述的健身器，其特征在于，所述第1导向装置(8)使所述各踏板装置(30)向后方沿圆弧地进行导向。
5．如权利要求4所述的健身器，其特征在于，所述第1导向装置(8)由摆动臂(8)构成，所述摆动臂(8)的上端枢支在所述鞍座(3)上或座体(1)的大致鞍座水平上，在所述摆动臂(8)的下端枢支着踏板装置(2c)。
6．如权利要求5所述的健身器，其特征在于，所述摆动臂(8)的上端连接有平衡配重(13)。
7．如权利要求2所述的健身器，其特征在于，所述负荷产生装置具有对各踏板装置(2c、30)进行导向的第2导向装置(2、8)，以使膝部的弯曲角(θ2)在所述各踏板装置(2c、30)的蹬踏中大致为一定。
8．如权利要求1所述的健身器，其特征在于，还具有在所述鞍座(3)上就坐的使用者用两手握持以便稳定地支承躯干部(H2)的把手装置(5a-5d)。
9．如权利要求8所述的健身器，其特征在于，所述把手装置(5a-5d)具有直接用于握持的把手(5d)和对该把手的高度位置及前后位置可自由调整地支承的支臂(5a-5c)。
10．如权利要求1所述的健身器，其特征在于，还具有对所述鞍座(3)的位置进行调整的调整装置(4、4a、4b、4c、4d、1p、1q)。
11．如权利要求1所述的健身器，其特征在于，还具有以前倾姿势支承使用者的躯干部(H2)的腹部支承装置(18、22、23、24、26)，所述腹部支承装置具有腹部支承衬垫(18)和对该衬垫(18)的前倾角度进行调整的前倾角度调整装置(22、23、24、26)。
12．如权利要求1所述的健身器，其特征在于，还具有支承使用者肘部的肘部支承装置(19)。
13．如权利要求1所述的健身器，其特征在于，所述鞍座(3)还具有鞍座本体(3a)、将该鞍座本体支承于上方的鞍座支承台(3c)、以及夹在鞍座本体与鞍座支承台之间、随着在使用者两下肢的交替脚踏运动时产生的腰部的左右在而从动并左右地进行摆动的摆动装置(3b)。
14．如权利要求1所述的健身器，其特征在于，所述鞍座(3)具有鞍座本体(3a)和将该鞍座本体支承于上方的鞍座支承台(3c)，鞍座本体(3a)散可随着在使用者的两下肢交替地进行脚踏运动时产生的腰部的左右摆动而从动的柔软材料构成。
15．如权利要求1所述的健身器，其特征在于，还具有稳定地支承在所述鞍座(3)上就坐的使用者背部的靠背装置(6a-6d)。
16．如权利要求15所述的健身器，其特征在于，所述靠背装置具有靠背衬垫(6b)和对该靠背衬垫自由调整高度位置并进行支承的支臂(6a)。
17．如权利要求1所述的健身器，其特征在于，所述负荷产生装置还具有使踏板装置(2c、30)在蹬踏中的负荷为大致一定的值并在解除踏板的蹬踏力时使活塞杆(2b)与踏板装置(2c、30)一起自动回复至上升位置的控制装置(7)。
18．如权利要求17所述的健身器，其特征在于，所述控制装置(7)具有使踏板装置(2c、30)在蹬踏中的负荷在大致一定的范围内并控制成应使蹬踏初期负荷和蹬踏最终负荷为较小，并在蹬踏的初期阶段与最终阶段之间控制成先逐渐增加而然后逐渐减少的蹬踏负荷增减装置(7、14)。
19．如权利要求1所述的健身器，其特征在于，所述负荷产生装置具有在下端安装所述各踏板装置(30)而上端枢支在所述鞍座(3)上或所述座体(1)的大致鞍座水平位置上的一对摆动臂(8)，以及利用摆动臂(8)的摆动运动进行驱动并将其端部与所述负荷装置(2a)进行连接的皮带(17)。
20．如权利要求19所述的健身器，其特征在于，还具有与所述各摆动臂(8)的上端的转动而一起转动、并且使上述皮带(17)的一端一起固定并同时沿凸轮周面将其另一端引导至所述负荷装置(2a)的板凸轮装置(14)，所述板凸轮装置(14)的凸轮周面具有将所述踏板装置(2c、30)在蹬踏中的负荷控制在大致一定的范围内、并控制成应使蹬踏初期负荷和蹬踏最终负荷为较小并使在蹬踏的初期阶段与最终阶段之间的负荷先逐渐增加然后逐渐减少的形状。
21．如权利要求17所述的健身器，其特征在于，所述控制装置(7)还具有调整踏板装置(2c、30)的蹬踏负荷的装置(7a、2j、2k)。
22．如权利要求1所述的健身器，其特征在于，所述负荷装置是气缸(2)。
23．如权利要求22所述的健身器，其特征在于，所述踏板装置是踏板(2c)，该踏板安装在上述气缸(2)的活塞杆(2b)的顶端。
24．如权利要求22所述的脚踏反冲式健身器，其特征在于，所述气缸(2)具有气缸本体(2a)、活塞(2f)、及活塞杆(2b)，气缸本体具有使所述活塞及活塞杆可作往复滑动并容纳其中的内筒(2m)、与内筒一起构成双层筒的外筒(2c)、封闭内外筒的上端并使活塞杆贯通的上板(2d)、封闭内外筒的下端并具有将内筒空间(2q)的底部向外部开放的开放气孔(2g)的底板(2e)、以及将内外筒空间(2p)与内筒空间(21)在它们的上部进行连通的第1连通装置(2n)。
25．如权利要求24所述的脚踏反冲式健身器，其特征在于，所述第1连通装置是在所述内筒(2m)的上部形成的通孔(2n)。
26．如权利要求24所述的健身器，其特征在于，还具有调整所述内外筒空间(2p)和内筒空间(2q)的初期压力的压力调整装置。
27．如权利要求26所述的健身器，其特征在于，所述压力调整装置包括使所述内外筒空间(2p)与外部连通的第2连通装置(2h)、与第2连通装置(2h)连接的阀装置(2j)、与阀装置(2j)连接的空气压缩机(2k)、控制阀装置(2j)和空气压缩机(2k)的压力控制装置。
全文摘要
本发明的脚踏反冲式健身器具有座体、鞍座、当使用者下肢作用时将负荷施加在下肢上的负荷产生装置,负荷产生装置包括一对脚踏杆和对脚踏杆向后方的移动施加负荷并在蹬踏力解除时使各踏板装置向前方自动回复的气缸,使用者以坐在鞍座上用手握垫把手将腹部及肘部分别靠在衬垫的状态使左右下肢交替地进行使脚踏杆向后方的脚踏运动,由气缸对下肢的蹬踏运动施加负荷,可有效地锻炼背肌群和腹肌群的等尺性肌肉力量。
文档编号A63B21/008GK1208357SQ97191672
公开日1999年2月17日 申请日期1997年1月9日 优先权日1996年1月11日
发明者春日启, 吉村信一郎 申请人:春日启