CH677736A5

CH677736A5 -

Info

Publication number: CH677736A5
Application number: CH3509/88A
Authority: CH
Inventors: Kurt Berroth
Original assignee: Kurt Berroth
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1988-09-21
Publication date: 1991-06-28
Also published as: FR2620944B1; DE3732883A1; FR2620944A1; GB2210277B; JPH01110374A; US4921244A; GB2210277A; IT8883485A0; GB8822990D0; IT1225982B

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Apparat gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wie aus Sportstudios bekannt, können Trainingsapparate vielfältige und höchst beeindruckende Formen haben, je nachdem, für welchen Muskel sie dienlich sein sollen. Dem Zweck entsprechend ist der Krafteinleitungsteil ein Handgriff, Fusspedal oder ein sonstwie gestalteter Hebel. Im Allgemeinen wird die Muskelkraft über Hebel oder Seile und Rollen zumeist auf Gewichte oder Federn übertragen, die die Gegenkraft aufbringen.

Beim positiven Muskeltraining wird eine Bewegung entgegen einer Gegenkraft ausgeführt und diese Bewegung wird mehrfach wiederholt. Massgeblich für den Muskeiaufbau ist, dass die letzten zwei oder drei Wiederholungen im sogenannten überschwelligen Leistungsbereich ausgeführt werden, bei dem die Leistungsfähigkeit schon überfordert wird. Demgemäss reicht dann die erschöpfte Muskelkraft nicht mehr ganz aus, um die Bewegung zu vollenden. Der Trainierende ist daher auf die Hilfe einer anderen Person angewiesen, die ihm feinfühlig eine kleine Unterstützung geben muss, damit die Bewegung nicht steckenbleibt. Wenn aber die Unterstützung zu gross ist, unterläuft dies den Trainingseffekt. Es ist Jedoch für einen Trainingspartner sehr schwierig, diese Hilfe richtig zu dosieren, denn meist steht dieser unter der Nachwirkung einer eigenen anstrengenden Übung. Das Training an üblichen Apparaten hat daher häufig einen unzureichenden Trainingserfolg. Die Notwendigkeit fremder Hilfe erfordert zudem eine Anpassung an das Trainingsprogramm des Helfers und kostet beider Zeit.

Bekannt geworden sind auch Trainingsmaschinen mit prozessorgesteuerten «Bremsmotoren», die also gemäss einer vorgegebenen Kennlinie und programmgesteuert den gewünschten Bewegungswiderstand bieten. Im überschwelligen Bereich kann dabei die trainierende Person durch Knopfdruck den Bremswiderstand stufenweise reduzieren, wenn sie merkt, dass sie in der Bewegung hängenbleiben könnte. Diese Manipulation beeinträchtigt jedoch die Konzentration bei der Ausführung der Übung. Wenn der «Totpunkt» überwunden ist, sollte wieder die ursprüngliche Belastung wirksam werden, doch da dazu erneut ein Schalter betätigt werden müsste, unterbleibt diese Rückstellung häufig. Die manuelle Reduktion der Bremskraft birgt auch noch die Gefahr, dass der Widerstand zu stark reduziert wird, womit das Trainingsergebnis verschlechtert wird. Bei falsch verstandenem Ehrgeiz wiederum besteht die Gefahr, dass die Bremskraft zu wenig reduziert wird, womit dann die Bewegung nicht zu Ende geführt werden kann und also ebenfalls der Trainingseffekt unterlaufen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsge-mässen Apparat so weiterzubilden, dass eine optimale Trainingsfunktion ohne Hilfe einer zweiten Person und ohne Beeinträchtigung der Konzentration der trainierenden Person möglich ist. Auch sollen konventionelle Apparate nachgerüstet werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Die motorische Hilfskrafteinrichtung ist ein stets verfügbarer Trainingspartner, der dann aktiv wird, wenn es erforderlich ist. Diese Hilfskrafteinrichtung kann prinzipiell an jedes konventionelle Trainingsgerät angefügt werden, wobei selbstverständlich die Art der mechanischen Ankopplung individuell anzupassen ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Gemäss Anspruch 2 wird die Notwendigkeit einer Hilfe in einfacher Weise aus der nachlassenden Bewegungsgeschwindigkeit abgeleitet. Wenn gemäss Anspruch 3 die Hilfskraft sanft steigend einsetzt, wird sie auf elegant einfache Weise optimal dosiert. Denn sie wird dadurch nur gerade so gross, als nötig, um die vorgegebene Geschwindigkeit der Bewegung zu halten.

Ein Höchstwert der Hilfskraft gemäss Anspruch 5 hat sich als zweckmässig erwiesen. Müsste zur Aufrechterhaltung der Bewegung eine grössere Hilfskraft zugesetzt werden, hiesse dies nur, dass das Trainingsprogramm falsch abgestimmt ist Das Warnsignal gemäss Anspruch 6 kann, wenn es zu oft auftritt, als Hinweis dienen, eine andere Abstimmung des Trainingsprogramms zu überlegen. Die Warnung verhindert auch eine Überraschung, wenn gemäss Anspruch 7 bei zu starker Erlahmung der Muskelkraft die Hilfskraft abgeschaltet wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Apparat gemäss der Erfindung in stark schematisierter Vereinfachung,

Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltschema einer Steuereinrichtung mit Elektromotor.

Zum Zweck der Veranschaulichung des Prinzips ist in Fig. 1 ein ganz einfacher Gewichthebeapparat schematisch angedeutet. Auf einer Basis 10 steht eine Säule 11, an der oben eine Umlenkrolle 12 gelagert ist. In einer Umfangsnut der Umlenkrolle 12 ist ein Seil 13 geführt, dessen vorderes Trum 14 mit einem Handgriff 15 und dessen rückwärtiges Trum 16 mit einem Gewicht 17 verbunden ist. Am Handgriff 15 kann die angedeutete Person ihre Muskelkraft einleiten, indem sie in Richtung zur Basis 10 zieht Dabei muss sie die Gegenkraft des Gewichts 17 überwinden.

An der Säule 11 ist eine Zubehöreinheit 18 befestigt, nahe der Umlenkrolle 12, umfassend einen Elektromotor 19, dessen Abtriebswelle 20 angedeutet ist, und eine nicht besonders dargestellte Steuereinrichtung. Das Seil 13 ist beispielsweise einmal um die Abtriebswelle gewickelt, wodurch eine einfache Ankopplung an den Kraftweg des Trainingsapparates realisiert wird. Es versteht sich, dass dies nur als schematisches Beispiel dient.

Ebenso zum Zwecke der Veranschaulichung vereinfacht ist das Schaltschema der Steuereinrichtung gemäss Fig. 2. Demnach ist der Elektromotor 19 fest mit einem Tachogenerator 21 verbunden, von

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dem eine der Drehzahl und damit der Bewegungsgeschwindigkeit des Seils 13 proportionale Spannung ■& abgenommen und gegebenenfalls über einen Verstärker an einen Vergleicher 22 gelegt wird. Dieser gibt an seinem Ausgang ein Schaltsignal A von beispielsweise 1 Volt nur dann ab, wenn die Spannung zwischen einem oberen Grenzwert #1 und einem unteren Grenzwert û2 liegt. Diese Grenzwerte werden von einer Kontrollschaltung 23 aufgrund einer Voreinstellung über deren Tastatur 24 bestimmt. Wenn die Spannung û grösser als der obere Grenzwert ist, bedeutet dies, dass die Muskelkraft der trainierenden Person ausreicht, die Bewegung mit der dem Trainingsprogramm entsprechenden Mindestgeschwindigkeit auszuführen. Wenn jedoch zufolge des Nachlassens der Muskelkraft Im überschwelligen Bereich die Geschwindigkeit unter diesen Grenzwert absinkt, so besagt dies, dass eine Hilfe nötig ist. Diese wird in der nachstehenden Weise gesteuert. Wenn aber trotz zugeführter Hilfe die Bewegungsgeschwindigkeit noch weiter abfällt und schliesslich den unteren Grenzwert d2 unterschreitet, bedeutet dies, dass die Übung nicht zu Ende gebracht werden kann und folglich auch keine weitere Hilfskraft erforderlich ist.

Mit dem Schaitsignal A, welches also die Notwendigkeit einer Hilfe anzeigt, wird ein Funktionsgeber 25 aktiviert, der an seinem Ausgang ein Signal P als Funktion der Zeit mit einer von Null sanft ansteige nden Spannung abgibt. Dieses Signal P wird über einen Begrenzer 26 als Signal P an eine Drehmomentsteuerung 27 in Gestalt einer Phasenanschnittsteuerung mit Thyristoren geleitet. Es versteht sich somit, dass die Grösse des Signals P bzw. P entsprechend der Charakteristik der Phasenanschnittsteuerung und des Elektromotors die Grösse des Drehmoments repräsentiert. Folglich setzt das Motordrehmoment sanft ein und steigert sich ebenso sanft. Damit nun das Drehmoment nur bis zu einem Maximalwert von 25% der beim jeweiligen Trainingsprogramm maximal aufzubringenden Muskelkraft ansteigt, wird ein Anstieg des Signales P über den ebenfalls von der Kontrollschaltung 23 vorgegebenen Grenzwert Pmax hinaus unterbunden. An der Kontrollschaltung wird dazu beispielsweise die Grösse G des Gewichts 17 eingetastet und daraus intern Pmax errechnet (Pmax = 0,25 G).

Das Signal P wird ausserdem an einen Vergleicher 28 gelegt, der von der Kontrollschaltung eine Referenzspannung 0,8 Pmax erhält. Daher gibt der Vergleicher 28 ein Signal B an eine Signaleinrichtung 39, sobald die Hilfskraft grösser als 80% ihres vorgegebenen Höchstwertes (Pmax) ist. Diese Signaleinrichtung 39 gibt dann ein optisches und/oder akustisches Warnsignal ab.

Nach dem vorigen Beispiel wird die Hilfskraft sofort abgeschaltet, sobald die Spannung den unteren Grenzwert û2 unterschreitet. Man kann nun ein zeitverzögertes Halteglied vorsehen, welches dann das Schaltsignal A noch beispielsweise für 1 Sekunde aufrechterhält. Dadurch führt ein kurzzeitiger Leistungseinbruch der trainierenden Person nicht sofort zum Abbruch der Übung, vielmehr bleibt die Hilfskraft noch verfügbar. Der untere Grenzwert $2 kann für eine mit dem Trainingsprogramm variable langsame Geschwindigkeit stehen oder eine unveränderliche Grenze sein, insbesondere dem Stillstand zugeordnet sein. Der obere Grenzwert $1 hängt vom jeweiligen Trainingsprogramm ab und wird dementsprechend variabel vorgegeben. Er kann beispielsweise mit dem Gewicht G korreliert sein, so dass daraus iî1 in der Kontrollschaltung selbst errechnet wird.

Wenn zu hebende Gewichte von 10 bis 150 kg zu berücksichtigen sind, muss der Elektromotor 19 eine Hilfskraft von maximal 37,5 kg liefern und dies kann man noch gut mit einem Asynchron-Kurzschlussläu-fermotor in Steinmetzschaltung für Einphasen-Be-trieb mit Betriebskondensator der Motorbaugrösse 80 realisieren.

Das Schaltschema der Fig. 2 beruht auf analogen Signalen, doch ist natürlich eine digitale Signalverarbeitung auch möglich. Als nicht besonders dargestellte Zusatzausstattung kann man" noch verschiedene Auswertungen des Trainingsprogramms vorsehen, wie etwa eine Anzeige der Bewegungswiederholungen insgesamt und bei wlevielen eine Hilfskraft zugesetzt wurde. Letzteres ist deshalb zweckmässig, weil die trainierende Person oft nicht merkt, dass eine Unterstützung stattfand, weil die Hilfskraft sanft einsetzt.

Claims

Patentansprüche

1. Apparat zum positiven Muskeltraining, mit einem Krafteinleitungsteil, zum Einleiten der Muskelkraft einer trainierenden Person, sowie mit einer Gegenkrafteinrichtung, die eine der Muskelkraft entgegenwirkende Gegenkraft auf den Krafteinleitungsteil überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass eine motorische Hilfskrafteinrichtung vorgesehen ist, zur Einleitung einer die Muskelkraft unterstützenden Hilfskraft auf den Krafteinleitungsteil und dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, durch welche die Hilfskraft automatisch zuschaltbar ist.

2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung Sensoren zur Erfassung der Bewegungsgeschwindigkeit des Krafteinieitungsteiles aufweist und so ausgebildet ist, um beim Unterschreiten einer oberen vorgebbaren Geschwindigkeitsgrenze die Hilfskraft zuzuschalten.

3. Apparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung so ausgebildet ist, um die Hilfskraft von Null sanft steigend bis zu einem vorgebbaren Höchstwert zu vergrössern, solange die obere Geschwindigkeitsgrenze unterschritten ist.

4. Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Geschwindigkeitsgrenze und der Höchstwert der Hilfskraft dem Trainingsprogramm entsprechend vorgebbar sind.

5. Apparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Höchstwert der Hilfskraft 25% der dem jeweiligen Trainingsprogramm entsprechenden maximal aufzubringenden Muskelkraft beträgt.

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6. Apparat nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung so ausgebildet ist, um ein Warnsignal zu geben, sobald die Hilfskraft grösser als 80% ihres vorgegebenen Höchstwertes ist

7. Apparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung so aufgebaut ist, um keine Hilfskraft zuzuschalten, sobald die Bewegungsgeschwindigkeit des Krafteinleitungsteiles eine untere vorgebbare Geschwindigkeitsgrenze unterschreitet

8. Apparat nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfs-krafteinrichtung samt Steuereinrichtung als Zubehöreinheit ausgebildet ist, die an den Kraftweg konventioneller Trainingsgeräte ankoppelbar ist

9. Apparat nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskrafteinrichtung einen Elektromotor mit Drehmomentsteuerung umfasst

10. Apparat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor als Einphasen-Asynchron-Kurzschlussläufer ausgebildet ist.

11. Apparat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentsteuerung als Phasenanschnittsteuerung ausgebildet ist.

12. Apparat nach Anspruch 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor für die Bewegungsgeschwindigkeit ein mit der Motorwelle gekoppelter Tachogenerator vorgesehen ist

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