DE102021104709A1 - Training device for isokinetic strength training - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Trainingsgerät für das isokinetische Krafttraining. Das Trainingsgerät umfasst ein Kraftübertragungselement, welches durch eine Bewegung eines Benutzers des Trainingsgeräts in Bewegung versetzt werden kann, sowie einen elektrischen Generator, welcher mit dem Kraftübertragungselement in Wirkverbindung steht, so dass durch die Bewegung des Kraftübertragungselements der elektrische Generator in Drehung versetzt wird, wodurch dieser der Bewegung des Kraftübertragungselements eine Kraft entgegensetzt. Zudem weist das Trainingsgerät mindestens einen Sensor zur Messung der Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung des Kraftübertragungselements und eine Steuerung auf. Der elektrische Generator ist mit einer elektronischen Last verbunden, wobei die Steuerung den Widerstandswert der elektronischen Last und somit die durch den elektrischen Generator erzeugte Kraft, die der Bewegung des Kraftübertragungselements entgegengesetzt ist, anhand der durch den mindestens einen Sensor gemessenen Bewegungsgeschwindigkeit derart verändert, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Kraftübertragungselements innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt. Ferner betrifft die vorliegende Anmeldung auch ein Verfahren zur Kontrolle des Widerstandes eines Trainingsgeräts beim isokinetischen Krafttraining.The present application relates to a training device for isokinetic strength training. The training device includes a power transmission element, which can be set in motion by a movement of a user of the training device, and an electric generator, which is in operative connection with the power transmission element, so that the movement of the power transmission element causes the electric generator to rotate, causing it opposes a force to the movement of the force transmission element. In addition, the training device has at least one sensor for measuring the speed and direction of movement of the force transmission element and a controller. The electrical generator is connected to an electronic load, with the controller changing the resistance value of the electronic load and thus the force generated by the electrical generator, which opposes the movement of the force transmission element, based on the movement speed measured by the at least one sensor in such a way that the Movement speed of the power transmission element is within a predefined range. Furthermore, the present application also relates to a method for checking the resistance of a training device during isokinetic strength training.
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Erfindung betrifft ein Trainingsgerät für das isokinetische Krafttraining, bei welchem ein Widerstand entgegen einer Bewegung eines Benutzers des Trainingsgeräts mittels eines elektrischen Generators erzeugt wird. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Kontrolle eines Widerstandes eines Trainingsgeräts beim isokinetischen Krafttraining.The invention relates to a training device for isokinetic strength training, in which resistance to a movement by a user of the training device is generated by means of an electrical generator. Furthermore, the invention also relates to a method for monitoring a resistance of a training device during isokinetic strength training.
Stand der TechnikState of the art
Auf dem Markt ist eine Vielzahl an Trainingsgeräten für das Krafttraining erhältlich. Diesen ist gemein, dass dein Benutzer während einer Trainingseinheit eine bestimmte Anzahl an Wiederholungen einer Bewegung ausführt, wobei die Bewegung entgegen einem Widerstand erfolgt, der durch entsprechende Mittel des Trainingsgeräts erzeugt wird. Klassischerweise wird dabei ein Körperteil an ein Betätigungselement des Trainingsgeräts angelehnt, wobei das Betätigungselement über ein Kraftübertragungsmittel, zum Beispiel ein Seil, mit den Mitteln verbunden ist, die den Widerstand erzeugen. Diese Mittel können zum Beispiel als ein Gewichtsstapel ausgestaltet sein, die entgegen der Schwerkraft bewegt werden. Der Widerstand lässt sich in der Regel vor einer Trainingseinheit individuell einstellen, so dass für jeden Benutzer der für die Bewegung nötige Kraftaufwand eingestellt werden kann. Während der Trainingseinheit bleibt der Widerstand jedoch bei jeder Bewegung gleich, wodurch es durch die zunehmende Ermüdung der Muskeln des Benutzers des Trainingsgeräts zu einer Verlangsamung der Bewegung sowie zu einer Verkürzung der Bewegungsdistanz führen kann, womit die Effizienz des Krafttrainings abnimmt.There is a wide range of strength training equipment available on the market. What these have in common is that your user performs a certain number of repetitions of a movement during a training session, with the movement taking place against a resistance that is generated by appropriate means of the training device. In this case, a part of the body is traditionally leaned against an actuating element of the training device, with the actuating element being connected to the means that generate the resistance via a force-transmitting means, for example a cable. These means can be designed, for example, as a stack of weights that are moved against the force of gravity. The resistance can usually be set individually before a training session, so that the effort required for the movement can be set for each user. However, during the training session, the resistance remains the same for each movement, which can lead to a slowing of the movement and a reduction in the distance of movement due to the increasing fatigue of the muscles of the user of the exercise machine, thus reducing the efficiency of the strength training.
Beim isokinetischen Training wird daher der Widerstand jederzeit dynamisch so verändert, dass die Bewegung des Benutzers stets mit im Wesentlichen gleichbleibender Geschwindigkeit erfolgen kann und somit zu jeder Zeit die maximale Kraft des Muskels abgerufen wird. Vorteile des isokinetischen Trainings sind die Krafterhöhung in allen Winkelgraden und eine geringere Neigung zu Muskelkater, weil keine Belastungsspitzen im Kraftverlauf auftreten.During isokinetic training, the resistance is therefore dynamically changed at any time in such a way that the user can always move at a substantially constant speed and thus the maximum power of the muscle is called up at any time. The advantages of isokinetic training are the increase in strength in all angles and a lower tendency to sore muscles because there are no load peaks in the strength process.
Um isokinetisches Training durchführen zu können werden klassische Trainingsgeräte mit Gewichtsstapel oder Wirbelstromwiderstand mit zusätzlichen Brems- oder Unterstützungselementen sowie Steuerungen versehen, was die Geräte insgesamt verteuert. Derartige Geräte brauchen ferner viel Platz, womit diese nur in Fitnesscentern oder Haushalten mit grosser Wohnfläche oder Keller eingesetzt werden können.In order to be able to carry out isokinetic training, classic training devices with weight stacks or eddy current resistance are provided with additional braking or support elements and controls, which makes the devices more expensive overall. Such devices also need a lot of space, which means that they can only be used in fitness centers or households with a large living area or basement.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, ein dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörendes Trainingsgerät zu schaffen, welches einfach aufgebaut ist und entsprechend kleine Dimensionen und einen geringen Preis aufweist, so dass isokinetisches Krafttraining auch in Privathaushalten ermöglicht wird.The object of the invention is to create a training device belonging to the technical field mentioned at the outset, which is of simple construction and has correspondingly small dimensions and a low price, so that isokinetic strength training is also made possible in private households.
Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung umfasst das Trainingsgerät für isokinetisches Krafttraining ein Kraftübertragungselement, welches durch eine Bewegung eines Benutzers des Trainingsgeräts in Bewegung versetzt werden kann, sowie einen elektrischen Generator, welcher mit dem Kraftübertragungselement in Wirkverbindung steht, so dass durch die Bewegung des Kraftübertragungselements der elektrische Generator in Drehung versetzt wird, wodurch dieser der Bewegung des Kraftübertragungselements eine Kraft entgegensetzt. Zudem weist das Trainingsgerät mindestens einen Sensor zur Messung der Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung des Kraftübertragungselements und eine Steuerung auf. Der elektrische Generator ist mit einer elektronischen Last verbunden, wobei die Steuerung den Widerstandswert der elektronischen Last und somit die durch den elektrischen Generator erzeugte Kraft, die der Bewegung des Kraftübertragungselements entgegengesetzt ist, anhand der durch den mindestens einen Sensor gemessenen Bewegungsgeschwindigkeit derart verändert, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Kraftübertragungselements innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt.The solution to the problem is defined by the features of
Das erfindungsgemässe Trainingsgerät weist einen sehr einfachen Aufbau mit nur wenigen Teilen auf, womit dieses nur einen geringen Platzbedarf aufweist und kostengünstig hergestellt werden kann. Zudem ist durch die geringe Anzahl an Teilen das Trainingsgerät wartungsarm.The training device according to the invention has a very simple structure with only a few parts, which means that it only requires a small amount of space and can be produced inexpensively. In addition, the training device is low-maintenance due to the small number of parts.
Das Trainingsgerät kann zum Trainieren einer bestimmten Muskelgruppe oder auch mehrerer Muskelgruppen ausgestaltet sein. Hierzu verfügt das Trainingsgerät vorzugsweise über mindestens ein Betätigungselement, welches durch einen Benutzer ergriffen oder mittels eines Körperteils gestossen oder gezogen werden kann. Das mindestens eine Betätigungselement ist mit dem Kraftübertragungselement verbunden, so dass der Benutzer des Trainingsgeräts durch Bewegung des Betätigungselements das Kraftübertragungselement bewegen kann. Das Betätigungselement ist vorzugsweise direkt mit dem Kraftübertragungselement verbunden. Alternativ kann das Betätigungselement jedoch auch indirekt über ein weiteres Element, wie zum Beispiel einem Verbindungsseil mit dem Kraftübertragungselement verbunden sein.The training device can be designed to train a specific muscle group or multiple muscle groups. For this purpose, the training device preferably has at least one actuating element which can be grasped by a user or pushed or pulled using a part of the body. The at least one actuating element is connected to the force transmission element, so that the user of the training device can move the force transmission element by moving the actuating element. The actuating element is preferably connected directly to the force transmission element. Alternatively, however, the actuating element can also be connected indirectly to the force-transmitting element via a further element, such as a connecting cable.
Das Trainingsgerät weist vorzugsweise mindestens eine Führung auf, mit welcher die Bewegung des Kraftübertragungselements in mindestens eine bestimmte Richtung eingeschränkt wird, so dass ein Benutzer des Trainingsgeräts nur eine geführte Trainingsbewegung mit dem Kraftübertragungselement durchführen kann. Diese mindestens eine Führung umfasst beispielsweise eine Umlenkrolle oder Führungsschiene.The training device preferably has at least one guide with which the movement of the force transmission element is restricted in at least one specific direction, so that a user of the training device can only perform a guided training movement with the force transmission element. This at least one guide includes, for example, a deflection roller or guide rail.
Das Trainingsgerät ist vorzugsweise ein Krafttrainingsgerät. Alternativ kann das Trainingsgerät jedoch auch ein Kardiotrainingsgerät, beispielsweise ein Ergometer oder ähnlich sein.The training device is preferably a strength training device. Alternatively, however, the training device can also be a cardio training device, for example an ergometer or similar.
Die Bewegung des Kraftübertragungselements kann linear oder zirkulär sein. Das Kraftübertragungselement ist vorzugsweise flexibel. Alternativ kann das Kraftübertragungselement jedoch auch starr ausgestaltet sein.The movement of the force transmission element can be linear or circular. The power transmission element is preferably flexible. Alternatively, however, the force transmission element can also be rigid.
Der Generator ist vorzugsweise ein Drehgenerator mit einem Rotor sowie einem Stator. Durch das vom Rotor mit einem Dauermagneten oder einem Elektromagneten erzeugte, umlaufende magnetische Gleichfeld wird in den Leitern oder Leiterwicklungen des Stators durch die Lorentzkraft elektrische Spannung induziert.The generator is preferably a rotating generator with a rotor and a stator. Electrical voltage is induced in the conductors or conductor windings of the stator by the Lorentz force due to the circulating DC magnetic field generated by the rotor with a permanent magnet or an electromagnet.
Das Kraftübertragungselement sowie der Generator weisen vorzugsweise komplementäre Elemente auf, um eine Kraftübertragung zwischen dem Kraftübertragungselement und dem Rotor des elektrischen Generators zu ermöglichen. Dadurch kann durch die Bewegung des Kraftübertragungselements der elektrische Generator in Drehung versetzt werden.The power transmission element and the generator preferably have complementary elements in order to enable power transmission between the power transmission element and the rotor of the electric generator. As a result, the electric generator can be rotated by the movement of the power transmission element.
Die elektronische Last agiert als Stromsenke, welche die elektrische Leistung des durch die Drehung des elektrischen Generators erzeugten Stroms verbraucht. Vorzugsweise wird in der elektronischen Last die elektrische Leistung in Wärme umgewandelt.The electronic load acts as a current sink that consumes the electric power generated by the rotation of the electric generator. The electrical power is preferably converted into heat in the electronic load.
Der Widerstandswert der elektronischen Last lässt sich in einem bestimmten Bereich durch die Steuerung einstellen. Der Widerstand, der durch die elektronische Last erzeugt wird, wird an die Spannung des elektrischen Generators angelegt. Durch den variablen Widerstandswert der elektronischen Last kann der Stromfluss durch die Leiterwicklungen des elektrischen Generators variiert werden, so dass der Drehung des Rotors des elektrischen Generators eine variable Kraft entgegengesetzt wird. Da das Kraftübertragungselement mit dem elektrischen Generator zusammenwirkt, setzt sich diese Kraft ebenfalls der Bewegung des Kraftübertragungselements entgegen. Das heisst, dass ein Benutzer des Trainingsgeräts eine dieser Kraft entgegengesetzte Kraft aufwenden muss, um das Kraftübertragungselement zu bewegen, womit letztendlich der Trainingseffekt erzielt wird.The resistance value of the electronic load can be set within a specific range by the controller. The resistance created by the electronic load is applied to the voltage of the electric generator. The variable resistance of the electronic load allows the flow of current through the conductor windings of the electrical generator to be varied so that a variable force is opposed to the rotation of the rotor of the electrical generator. Since the power transmission element interacts with the electric generator, this force also opposes the movement of the power transmission element. This means that a user of the training device has to exert a force that is opposite to this force in order to move the force transmission element, with which the training effect is ultimately achieved.
Der mindestens eine Sensor ist vorzugsweise ein optischer, elektrischer oder magnetischer Sensor. Mit dem mindestens einen Sensor werden die Bewegungsgeschwindigkeit sowie die Bewegungsrichtung des Kraftübertragungselements gemessen.The at least one sensor is preferably an optical, electrical or magnetic sensor. The speed of movement and the direction of movement of the force transmission element are measured with the at least one sensor.
Die Steuerung verfügt vorzugsweise über einen Mikroprozessor sowie einem nichtflüchtigen Speicher. Die Steuerung ist vorzugsweise in einem Gehäuse angeordnet und verfügt über einen Anschluss für eine Stromversorgung. Ferner ist die Steuerung mit der elektronischen Last sowie mit dem mindestens einen Sensor verbunden. Vorzugsweise ist der vordefinierte Bereich in der Steuerung hinterlegt. Die Steuerung verfügt vorzugsweise über Eingabemittel, zum Beispiel Tasten oder ein Touch-Screen, mit denen sich der vordefinierte Bereich durch einen Benutzer des Trainingsgeräts verändern oder eingeben lässt.The controller preferably has a microprocessor and a non-volatile memory. The controller is preferably arranged in a housing and has a connection for a power supply. Furthermore, the controller is connected to the electronic load and to the at least one sensor. The predefined area is preferably stored in the controller. The controller preferably has input means, for example buttons or a touch screen, with which the predefined area can be changed or entered by a user of the training device.
Die Steuerung verfügt vorzugsweise über ein Modul zur drahtlosen Kommunikation, insbesondere ein Bluetooth®-, NFC- oder Wifi-Modul nach dem IEEE 802.11 Standard. Dies erlaubt der Steuerung das Auslesen von benutzerspezifischen Daten, insbesondere den vordefinierten Bereich betreffende Daten aus einem mobilen Gerät eines Benutzers des Trainingsgeräts, beispielsweise aus einem Mobiltelefon oder Fitnessarmband, oder aus einem Chip, der beispielsweise auf einer Karte oder in einem Schlüsselanhänger angeordnet ist.The controller preferably has a module for wireless communication, in particular a Bluetooth®, NFC or Wifi module based on the IEEE 802.11 standard. This allows the controller to read out user-specific data, in particular data relating to the predefined area, from a mobile device of a user of the training device, for example from a mobile phone or fitness bracelet, or from a chip which is arranged, for example, on a card or in a key fob.
Sofern die durch den mindestens einen Sensor gemessene Bewegungsgeschwindigkeit des Kraftübertragungselements den vordefinierten Bereich über- oder unterschreitet, ändert die Steuerung den Widerstandswert der elektronischen Last indem dieser vergrössert bzw. verkleinert wird. Die Vergrösserung bzw. Verkleinerung des Widerstandswerts wird so lange durchgeführt, bis die Bewegungsgeschwindigkeit des Kraftübertragungselements sich wieder innerhalb des vordefinierten Bereichs befindet. Durch diese dynamische Veränderung des Widerstandswerts wird mit dem erfindungsgemässen Trainingsgerät isokinetisches Training ermöglicht.If the movement speed of the force transmission element measured by the at least one sensor exceeds or falls below the predefined range, the controller changes the resistance value of the electronic load by increasing or decreasing it. The increase or decrease in the resistance value is carried out until the speed of movement of the force transmission element is again within the predefined range. This dynamic change in the resistance value enables isokinetic training with the training device according to the invention.
Das Trainingsgerät verfügt vorzugsweise über ein Grundelement, auf welchem zumindest die Steuerung, der elektrische Generator sowie die elektronische Last angeordnet sind. Dieses Grundelement verfügt vorzugsweise über Bohrungen, mit denen sich das Grundelement befestigen lässt, insbesondere an einer Mauer, Wand, Decke, einem Boden, einem Türrahmen oder an einem anderen Trainingsgerät .The training device preferably has a basic element on which at least the controller, the electric generator and the electronic load are arranged. This base element preferably has bores with which the base element can be attached, in particular to a wall, wall, ceiling, floor, door frame or other training device.
Der elektrische Generator, die elektronische Last sowie die Steuerung sind vorzugsweise in einem Gehäuse angeordnet, welches diese Komponenten des Trainingsgeräts vor äusseren Einflüssen und Beschädigungen schützt. Das Gehäuse weist entsprechende Öffnungen oder Löcher auf, damit das Kraftübertragungselement durch dieses ragen kann. The electrical generator, the electronic load and the controller are preferably arranged in a housing which protects these components of the training device from external influences and damage. The housing has appropriate openings or holes so that the power transmission element can protrude through it.
Die Steuerung verfügt vorzugsweise über Anzeigemittel, zum Beispiel über eine Anzeigeeinheit oder einen Bildschirm, auf welchem einem Benutzer der Trainingseinheit Daten angezeigt werden können, insbesondere Daten zur gemessenen Bewegungsgeschwindigkeit und -richtung oder dem vordefinierten Bereich.The controller preferably has display means, for example a display unit or a screen, on which data can be displayed to a user of the training unit, in particular data on the measured movement speed and direction or the predefined area.
Vorzugsweise ist das Kraftübertragungselement derart geführt, dass dieses linear hin- und her bewegt werden kann, wobei das Kraftübertragungselement während der Hin-Bewegung durch den Benutzer aus einer Grundposition in eine erste Richtung über eine erste Distanz und anschliessend in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, in die Grundposition zurück bewegt werden kann.The force transmission element is preferably guided in such a way that it can be moved back and forth linearly, with the force transmission element being moved during the outward movement by the user from a basic position in a first direction over a first distance and then in a second direction, that of the first Direction is opposite, can be moved back to the home position.
Der elektrische Generator ist vorzugsweise ein Elektromotor. Der Elektromotor ist vorzugsweise ein kompakter Elektromotor mit geringen Dimensionen. Der Elektromotor ist vorzugsweise ein Gleichstrommotor oder alternativ ein Drehstrommotor.The electric generator is preferably an electric motor. The electric motor is preferably a compact electric motor with small dimensions. The electric motor is preferably a DC motor or alternatively a three-phase motor.
Wie einem Fachmann bekannt ist, kann jeder Elektromotor als elektrischer Generator und umgekehrt eingesetzt werden. Daher kann beim erfindungsgemässen Trainingsgerät ein handelsüblicher Elektromotor als elektrischer Generator eingesetzt werden, was die Kosten für die Produktion sowie die Reparatur des Trainingsgeräts erheblich reduziert.As is known to a person skilled in the art, any electric motor can be used as an electric generator and vice versa. A commercially available electric motor can therefore be used as an electric generator in the training device according to the invention, which considerably reduces the costs for production and repair of the training device.
Vorzugsweise ist der Elektromotor ein bürstenloser Gleichstrommotor mit sensorgesteuerter Kommutierung mittels Hall-Sensoren, wobei die Hallsensoren des Elektromotors zugleich als Sensoren zur Messung der Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung des Kraftübertragungselements eingesetzt werden.The electric motor is preferably a brushless DC motor with sensor-controlled commutation using Hall sensors, the Hall sensors of the electric motor also being used as sensors for measuring the speed and direction of movement of the power transmission element.
Da das Kraftübertragungselement mit dem elektrischen Generator - der bei dieser Ausführungsform als bürstenloser Gleichstrommotor ausgestaltet ist - zusammenwirkt, kann die Drehgeschwindigkeit sowie die Drehrichtung des Gleichstrommotors herangezogen werden, um die Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung des Kraftübertragungselements zu messen.Since the power transmission element interacts with the electric generator—which is designed as a brushless DC motor in this embodiment—the rotational speed and direction of rotation of the DC motor can be used to measure the speed and direction of movement of the power transmission element.
Durch die Verwendung der im Gleichstrommotor vorhandenen Hall-Sensoren zur Messung der Bewegungsgeschwindigkeit sowie Bewegungsrichtung kann die Anzahl der Teile, die zur Produktion des Trainingsgeräts benötigt werden, weiter reduziert werden. By using the Hall sensors present in the DC motor to measure the speed and direction of movement, the number of parts required to produce the training device can be further reduced.
Vorzugsweise ist die Steuerung weiter derart ausgestaltet, um bei der Bewegung des Kraftübertragungselements durch den Benutzer in die erste Richtung anhand der Bewegungsgeschwindigkeit sowie der Dauer dieser Bewegung die erste Distanz zu berechnen und um bei Beendigung der Bewegung des Kraftübertragungselements in die erste Richtung den Elektromotor in Drehung zu versetzen, um das Kraftübertragungselement in die zweite Richtung wieder in die Grundposition zu bewegen.Preferably, the controller is further configured to calculate the first distance when the user moves the force transmission element in the first direction based on the movement speed and the duration of this movement, and to rotate the electric motor when the movement of the force transmission element in the first direction is complete to move to move the power transmission element in the second direction back to the basic position.
Die Steuerung berechnet vorzugsweise die Dauer sowie Drehgeschwindigkeit des Elektromotors die nötig sind, um das Kraftübertragungselement wieder in die Grundposition zu bewegen.The controller preferably calculates the duration and rotational speed of the electric motor that are necessary to move the force transmission element back into the basic position.
Bei dieser Ausführungsform wird das Kraftübertragungselement durch einen Benutzer des Trainingsgeräts nur in die erste Richtung aktiv bewegt, während die Bewegung in der zweiten Richtung zurück in die Grundposition für den Benutzer passiv erfolgt, da diese durch den Elektromotor erfolgt.In this embodiment, the force transmission element is actively moved by a user of the training device only in the first direction, while the movement in the second direction back to the basic position takes place passively for the user, since this is done by the electric motor.
Alternativ kann die Bewegung zurück in die Grundposition jedoch auch aktiv durch eine Bewegung des Benutzers oder für den Benutzer passiv durch ein Federelement, welches durch die Bewegung in die erste Richtung gespannt wird, erfolgen.Alternatively, however, the movement back into the basic position can also take place actively by a movement by the user or passively for the user by a spring element which is tensioned by the movement in the first direction.
Vorzugsweise ist die Steuerung derart ausgestaltet, dass diese bei einer ersten Bewegung des Kraftübertragungselements innerhalb einer Trainingseinheit in die erste Richtung anhand der gemessenen Bewegungsgeschwindigkeit sowie der Dauer der Bewegung eine Durchschnittsgeschwindigkeit des Kraftübertragungselements berechnet, wobei die Steuerung ferner derart ausgestaltet ist, dass diese bei jeder weiteren Bewegung des Kraftübertragungselements in die erste Richtung bei einer Abweichung der gemessenen Bewegungsgeschwindigkeit von der Durchschnittsgeschwindigkeit um mehr als einen vorbestimmten Differenzwert den Widerstandswert der elektronischen Last proportional zur Abweichung verändert.The controller is preferably designed in such a way that during a first movement of the force transmission element within a training session in the first direction, it calculates an average speed of the force transmission element based on the measured speed of movement and the duration of the movement, with the controller also being designed in such a way that this is calculated for each subsequent Movement of the power transmission element in the first direction changes the resistance value of the electronic load in proportion to the deviation when the measured speed of movement deviates from the average speed by more than a predetermined difference value.
Bei dieser Ausführungsform wird demnach der vordefinierte Bereich durch die Durchschnittsgeschwindigkeit bei der ersten Bewegung des Kraftübertragungselements in die erste Richtung innerhalb einer Trainingseinheit sowie dem vorbestimmten Differenzwert bestimmt.Thus, in this embodiment, the predefined range is defined by the average ge speed determined during the first movement of the power transmission element in the first direction within a training session and the predetermined difference value.
Eine Trainingseinheit umfasst vorzugsweise eine Vielzahl an Zügen, das heisst Wiederholungen einer Bewegung eines oder mehrerer Körperteile, beispielsweise der Beine oder Arme, wobei die Bewegung zum Trainieren einer oder mehrere Muskelgruppen geeignet ist. Typischerweise besteht eine Trainingseinheit aus 5 bis 50 Zügen, insbesondere aus 10 bis 20 Zügen. In einem Zug wird das Kraftübertragungselement durch den Benutzer mittels Muskelkraft zunächst in der ersten Richtung aus der Grundposition hinaus um die erste Distanz entgegen der Kraft, die durch den elektrischen Generator erzeugt wird und anschliessend wieder zur Grundposition zurück bewegt.A training unit preferably comprises a large number of trains, ie repetitions of a movement of one or more body parts, for example the legs or arms, the movement being suitable for training one or more muscle groups. Typically, a training session consists of 5 to 50 moves, especially 10 to 20 moves. In one go, the force transmission element is moved by the user using muscle power first in the first direction from the basic position by the first distance against the force generated by the electric generator and then back to the basic position.
Vorzugsweise lässt sich der vorbestimmte Differenzwert über die Steuerung durch den Benutzer des Trainingsgeräts verändern, beispielsweise durch Eingabemittel der Steuerung.The predetermined differential value can preferably be changed by the user of the training device via the controller, for example by input means of the controller.
Das Kraftübertragungselement ist vorzugsweise mindestens ein Seil, eine Kette oder ein Riemen, insbesondere ein Keilriemen. Sofern das Kraftübertragungselement ein Seil ist, kann es sich um ein Drahtseil oder ein Seil aus Kunst- oder Naturfasern handeln. Insbesondere bevorzugt wird als Seil ein Drahtseil eingesetzt, welches über einen Mantel aus einem Polymer verfügt.The power transmission element is preferably at least one cable, a chain or a belt, in particular a V-belt. If the power transmission element is a rope, it can be a wire rope or a rope made of synthetic or natural fibers. A wire rope which has a sheath made of a polymer is particularly preferably used as the rope.
Der Elektromotor ist vorzugsweise ein Aussenläufermotor, dessen Rotor eine Rolle bildet, wobei das mindestens eine Seil, die mindestens eine Kette oder der mindestens eine Riemen zumindest um einen Teil des Umfangs der Rolle um diese gespannt ist, vorzugsweise jedoch mindestens einmal um deren Umfang gewickelt ist.The electric motor is preferably an external rotor motor, the rotor of which forms a roller, with the at least one cable, the at least one chain or the at least one belt being stretched around the roller around at least part of its circumference, but preferably being wound at least once around its circumference .
Vorzugswiese wird das mindestens eine Seil, die mindestens eine Kette oder der mindestens eine Riemen auf die Rolle aufgewickelt. Dadurch weist das Kraftübertragungselement kein freies Ende auf, welches im Trainingsgerät frei herumliegt oder -hängt. Dadurch kann das optische Aussehen des Trainingsgeräts verbessert sowie das Verletzungsrisiko durch Verheddern verringert werden.The at least one cable, the at least one chain or the at least one belt is preferably wound onto the roll. As a result, the power transmission element does not have a free end that lies or hangs around freely in the training device. This can improve the visual appearance of the exercise machine and reduce the risk of injury from entanglement.
Vorzugsweise weist die elektronische Last einen DC-DC-Wandler sowie mindestens einen hochkapazitativen Kondensator auf, um die Spannung des mittels des Generators erzeugten Stroms umzuwandeln und zu glätten, so dass insbesondere der erzeugte elektrische Strom in einem Akkumulator gespeichert oder zum Betreiben eines Geräts genutzt werden kann.The electronic load preferably has a DC-DC converter and at least one high-capacity capacitor to convert and smooth the voltage of the current generated by the generator, so that in particular the generated electric current can be stored in an accumulator or used to operate a device can.
Die elektronische Last weist vorzugsweise einen Wechselrichter auf, um den mittels des Generators erzeugte Strom in ein Stromnetz zu speisen.The electronic load preferably has an inverter in order to feed the current generated by the generator into a power grid.
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Kontrolle eines Widerstandes eines Trainingsgeräts beim isokinetischen Krafttraining, wobei in einem ersten Schritt die Bewegungsgeschwindigkeit sowie die Bewegungsrichtung eines Kraftübertragungselements des Trainingsgeräts, welches mit einem elektrischen Generator in Wirkverbindung steht, mit mindestens einem Sensor gemessen wird, wobei der elektrische Generator der Bewegung des Kraftübertragungselements eine Kraft entgegensetzt. In einem weiteren Schritt wird der Widerstandswert einer elektronischen Last, die mit dem elektrischen Generator in Verbindung steht, durch eine Steuerung verändert, sofern die durch den mindestens einen Sensor gemessene Bewegungsgeschwindigkeit des Kraftübertragungselements ausserhalb eines vordefinierten Bereichs liegt.The present application also relates to a method for checking a resistance of a training device during isokinetic strength training, in a first step the movement speed and the direction of movement of a force transmission element of the training device, which is operatively connected to an electrical generator, is measured with at least one sensor. wherein the electric generator counteracts the movement of the force transmission element with a force. In a further step, the resistance value of an electronic load that is connected to the electrical generator is changed by a controller if the speed of movement of the force transmission element measured by the at least one sensor is outside a predefined range.
Das Verfahren wird insbesondere bevorzugt mit einem Trainingsgerät gemäss vorstehender Beschreibung durchgeführt.The method is particularly preferably carried out using a training device as described above.
Vorzugsweise wird bei einer ersten Bewegung des Kraftübertragungselements innerhalb einer Trainingseinheit in eine erste Richtung anhand der gemessenen Bewegungsgeschwindigkeit sowie der Dauer der Bewegung eine Durchschnittsgeschwindigkeit des Kraftübertragungselements durch die Steuerung berechnet, wobei bei jeder weiteren Bewegung des Kraftübertragungselements in die erste Richtung bei einer Abweichung der gemessenen Bewegungsgeschwindigkeit von der Durchschnittsgeschwindigkeit um mehr als einen vorbestimmten Differenzwert der Widerstandswert der elektronischen Last durch die Steuerung proportional zur Abweichung verändert wird.Preferably, during a first movement of the force transmission element within a training session in a first direction, an average speed of the force transmission element is calculated by the controller based on the measured movement speed and the duration of the movement, with each further movement of the force transmission element in the first direction if there is a deviation in the measured movement speed from the average speed by more than a predetermined difference value, the resistance value of the electronic load is varied by the controller in proportion to the deviation.
Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.Further advantageous embodiments and combinations of features of the invention result from the following detailed description and the entirety of the patent claims.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:
-
1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Trainingsgeräts; und -
2 ein schematischer Ablauf einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Verfahrens.
-
1 a schematic side view of an embodiment of a training device according to the invention; and -
2 a schematic sequence of a preferred embodiment of a method according to the invention.
Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In principle, the same parts are provided with the same reference symbols in the figures.
Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention
Die
In der gezeigten Ausführungsform verfügt das Trainingsgerät 1 vorzugsweise über ein Grundelement 11 in der Form einer Platte, welche mit entsprechenden Befestigungsmitteln, wie z.B. Schrauben oder Bolzen beispielsweise an einer Wand oder Mauer befestigt werden kann.In the embodiment shown, the
Die
Nach diesem ersten Zug 40 umfasst die Trainingseinheit weitere Züge 50, bei welchen dieselben Bewegungen durch den Benutzer durchgeführt werden. Das heisst, dass bei jedem weiteren Zug 50 in der Trainingseinheit das Kraftübertragungselement 2 durch den Benutzer entgegen dem Widerstand des elektrischen Generators 5 aus der Grundposition zunächst in der ersten Richtung und dann in die zweite Richtung wieder zurück in die Grundposition bewegt wird.After this
Nachdem durch den mindestens einen Sensor 10 eine erneute Umkehrung der Bewegungsrichtung des Kraftübertragungselements 2 in einem ersten Detektionsschritt 33 detektiert wird, wird anschliessend in einem zweiten Schritt 34 des Verfahrens 30 die Bewegungsgeschwindigkeit des Kraftübertragungselements 2 in die erste Richtung sowie die Dauer der Bewegung bestimmt. Die Steuerung 8 vergleicht in einem Vergleichsschritt 35 die bestimmte Bewegungsgeschwindigkeit im weiteren Zug 50 mit der durchschnittlichen Bewegungsgeschwindigkeit im ersten Zug 40. Sofern die bestimmte Bewegungsgeschwindigkeit um einen vorbestimmten Differenzwert kleiner ist als die durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit des Kraftübertragungselements 2 des ersten Zuges 40 verringert die Steuerung 8 den Widerstandswert der elektronischen Last. Wenn die bestimmte Bewegungsgeschwindigkeit des weiteren Zuges 50 um einen vorbestimmten Differenzwert grösser ist als die durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit des ersten Zuges 40, so erhöht die Steuerung 8 den Widerstandswert der elektronischen Last 9.After by the at least one sensor 10 a renewed reversal of the direction of movement of the
In einem zweiten Detektionsschritt 36 wird die Umkehr der Bewegungsrichtung des Kraftübertragungselements 2 durch den mindestens einen Sensor 10 gemessen. Nach einer zweimaligen Umkehr der Drehrichtung fängt ein neuer nächster Zug 50 der Trainingseinheit an. Sofern nur eine Umkehr der Bewegungsrichtung erfolgt, so ist die Trainingseinheit und somit das Verfahren am Ende 37 angelangt.In a
Vorzugsweise werden dem Benutzer des Trainingsgeräts 1 während der Trainingseinheit auf einer Anzeigeeinheit Daten zur ermittelten durchschnittlichen Bewegungsgeschwindigkeit des ersten Zuges 40 sowie der ermittelten Bewegungsgeschwindigkeit der weiteren Züge 50 angezeigt.During the training session, the user of the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Trainingsgerättraining device
- 22
- Kraftübertragungselementpower transmission element
- 33
- Griffstangehandle bar
- 44
- Umlenkrollepulley
- 55
- Elektrischer Generatorelectric generator
- 66
- Rotorrotor
- 77
- GehäuseHousing
- 88th
- Steuerungsteering
- 99
- Elektronische Lastelectronic load
- 1010
- Sensorsensor
- 1111
- Grundelementbasic element
- 3030
- Verfahrenprocedure
- 3131
- Initialschrittinitial step
- 3232
- Erster SchrittFirst step
- 3333
- Erster DetektionsschrittFirst detection step
- 3434
- Zweiter SchrittSecond step
- 3535
- Vergleichsschrittcomparison step
- 3636
- Zweiter DetektionsschrittSecond detection step
- 3737
- EndeEnd
Claims (12)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021104709.9A DE102021104709A1 (en) | 2021-02-26 | 2021-02-26 | Training device for isokinetic strength training |
PCT/EP2022/051646 WO2022179787A1 (en) | 2021-02-26 | 2022-01-25 | Training device for isokinetic power training |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021104709.9A DE102021104709A1 (en) | 2021-02-26 | 2021-02-26 | Training device for isokinetic strength training |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021104709A1 true DE102021104709A1 (en) | 2022-09-01 |
Family
ID=80123552
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102021104709.9A Ceased DE102021104709A1 (en) | 2021-02-26 | 2021-02-26 | Training device for isokinetic strength training |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE102021104709A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117101079A (en) * | 2023-10-24 | 2023-11-24 | 舒华体育股份有限公司 | Motor-driven resistance training device and stall control method thereof |
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WO2007043970A1 (en) | 2005-10-12 | 2007-04-19 | Sensyact Ab | A method, a computer program and a device for controlling a movable resistance element in a training device |
-
2021
- 2021-02-26 DE DE102021104709.9A patent/DE102021104709A1/en not_active Ceased
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CN117101079B (en) * | 2023-10-24 | 2023-12-22 | 舒华体育股份有限公司 | Motor-driven resistance training device and stall control method thereof |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |