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Die Erfindung betrifft ein Krafttrainingsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Gattungsgemäße Krafttrainingsgeräte werden zum Trainieren und Testen der muskulären Leistungsfähigkeit von Trainierenden und Patienten im Rahmen der Rehabilitation genutzt. Gattungsgemäße Krafttrainingsgeräte sind dabei so auszulegen, dass sie dem Standard der ISO 20957 entsprechen. Die bekannten Krafttrainingsgeräte weisen zumindest ein Betätigungselement und ein Gewichtsmodul zur Aufnahme von Einzelgewichten auf. Das Betätigungselement, beispielsweise eine Griffstange oder ein Fußpedal, ist dabei so gestaltet, dass der Benutzer die Trainingskraft mit zumindest einer Muskelgruppe am Betätigungselement aufbringen kann. Die Einzelgewichte des Gewichtsmoduls dienen dazu, dass deren Schwerkraft die für das Training erforderliche Gegenkraft ausüben kann. Zwischen Betätigungselement und Gewichtsmodul ist eine im Wesentlichen spielfreie mechanische Kraftübertragungseinrichtung, beispielsweise ein Gestänge, ein Zugseil, eine Zugkette oder Ähnliches vorgesehen.
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Abhängig vom Leistungsvermögen des Benutzers muss die von den Einzelgewichten über die Kraftübertragungseinrichtung an das Betätigungselement übermittelte Gegenkraft variabel veränderbar sein, so dass das Krafttrainigsgerät innerhalb eines bestimmten Gewichtsbereichs im Hinblick auf die jeweils aufgebrachte Gegenkraft variierbar ist. Die
DE 10 2015 115 595 B3 beschreibt ein Krafttrainingsgerät, bei dem im Gewichtsmodul
16 Einzelgewichte vorgesehen sind, wobei die Einzelgewichte alle den gleichen Gewichtswert aufweisen, beispielsweise jeweils zwei Kilogramm schwer sind. Durch Variation der Anzahl der an der Kraftübertragungseinrichtung angekoppelten Einzelgewichte kann also der Benutzer die am Krafttrainingsgerät zu überwindende Gegenkraft in einem Bereich zwischen 2 und 34 Kilogramm verstellen. Jeweils durch Addition eines weiteren Einzelgewichts, das zusätzlich an der Kraftübertragungseinrichtung angekoppelt wird, kann die Gegenkraft um jeweils zwei Kilogramm erhöht werden.
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Nachteilig an dem bekannten Krafttrainingsgerät ist es, dass die Anzahl der im Gewichtsmodul vorzusehenden Einzelgewichte sehr hoch ist. Soll beispielsweise ein Gewichtsbereich zwischen einem Kilogramm als minimale Gegenkraft und 63 kg als maximale Gegenkraft vorgesehen sein und dabei der Benutzer die Möglichkeit haben die Gegenkraft in Ein-Kilogramm-Schritten zu variieren, so müssen dazu im Gewichtsmodul insgesamt 63 Einzelgewichte mit einem Einzelgewichtswert von jeweils einem Kilogramm vorgesehen werden. Diese hohe Anzahl von Einzelgewichten, die variabel an die Kraftübertragungseinrichtung angekoppelt werden müssen, erfordert einen aufwendigen mechanischen Aufbau des Gewichtsmoduls.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Krafttrainingsgerät vorzuschlagen, dessen Gewichtsmodul die Einstellung der aufzubringenden Gegenkraft innerhalb eines großen Stellbereichs mit feiner Abstufung ermöglicht und zugleich die Anzahl der im Gewichtsmodul vorzusehenden Einzelgewichten signifikant reduziert.
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Diese Aufgabe wird durch ein Krafttrainigsgerät nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Krafttrainingsgerät beruht auf dem Grundgedanken, dass die Einzelgewichte nicht mehr alle den gleichen Gewichtswert aufweisen. Stattdessen werden Einzelgewichte mit jeweils einem unterschiedlichen Gewichtswert verwendet, wobei sich die Gewichtswerte der Einzelgewichte aus der Multiplikation eines Gewichtsgrundwertes, beispielsweise 1 Kilogramm mit einem Binärfaktor Y ergibt. Der Binärfaktor Y wird dabei gemäß der Funktion Y = 2x errechnet, wobei x ganzzahlige Werte zwischen 0 und 8 annehmen kann. Durch die erfindungsgemäße Variation der Gewichtswerte der einzelnen Einzelgewichte ergibt sich beispielsweise, dass mit lediglich sechs Einzelgewichten, die bei einem Gewichtsgrundwert von 1 Kilogramm jeweils Gewichtswerte von 1 Kilogramm (x = 0, Y = 1) bzw. 2 Kilogramm (x = 1, Y = 2) bzw. 4 Kilogramm (x = 2, Y = 4) bzw. 8 Kilogramm (x = 3, Y = 8) bzw. 16 Kilogramm (x = 4, Y = 16) und 32 Kilogramm (x = 5, Y = 32) aufweisen, ein Wertebereich für die einstellbare Gewichtskraft zwischen 1 Kilogramm und 63 Kilogramm einstellbar ist, wobei die einstellbare Gegenkraft mit einer Abstufung von 1 Kilogramm variiert werden kann. Statt wie aus dem Stand der Technik bekannt 63 Einzelgewichte von jeweils 1 Kilogramm verwenden zu müssen, umfasst das Gewichtsmodul des erfindungsgemäßen Krafttrainigsgeräts also nur sechs Einzelgewichte, die jedoch Richtwerte entsprechend einer Binärreihe mit 1 Kilogramm, 2 Kilogramm, 4 Kilogramm, 8 Kilogramm, 16 Kilogramm und 32 Kilogramm aufweisen. Durch die erfindungsgemäße Reduktion der erforderlichen Anzahl von Einzelgewichten bei gleichzeitigem Erhalt des abdeckbaren Einstellbereichs bei gleicher Abstufung kann der mechanische Aufbau des Gewichtsmoduls erheblich vereinfacht werden.
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Bei der Verwendung von Einzelgewichten deren Gewichtswert erfindungsgemäß gemäß einer Binärreihe gewählt und abgestuft ist, ist es bei der Einstellung des jeweils gewünschten Gegenkraftwertes erforderlich, das bestimmte Kombinationen von Einzelgewichten wahlweise an die Kraftübertragungseinrichtung angekoppelt werden. Diese freie Kombinierbarkeit der Einzelgewichte bei der Ankopplung an die Kraftübertragungseinrichtung kann erheblich vereinfacht werden, wenn die Einzelgewichte nicht wie aus dem Stand der Technik bekannt, übereinander gestapelt sind, sondern im Gewichtsmodul nebeneinander angeordnet sind. Auf diese Weise kann die durch die Schwerkraftwirkung aufgebrachte Gegenkraft der verschiedenen Einzelgewichte unabhängig voneinander auf die Kraftübertragungseinrichtung übertragen werden.
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In welcher Reihenfolge die verschiedenen Einzelgewichte nebeneinander im Gewichtsmodul angeordnet sind, ist grundsätzlich beliebig. Allerdings ist es vielfach wünschenswert, die von den Einzelgewichten im Gewichtsmodul aufgebrachten Kippmomente möglichst zu minimieren. Diese Minimierung der Kippmomente bei den unterschiedlichen Kombinationen der Einzelgewichte kann dadurch optimiert werden, dass die Einzelgewichte entsprechend ihres Binärfaktors gemäß der Reihenfolge Y = 1, Y = 2, Y = 4, Y = 16, Y = 32, Y = 8 von links nach rechts oder umgekehrt im Gewichtsmodul nebeneinander angeordnet sind. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass das Einzelgewicht mit dem Binärfaktor Y = 8 nicht zwischen den Einzelgewichten mit dem Binärfaktoren 4 und 16 angeordnet ist, sondern stattdessen seitlich des Einzelgewichts mit dem Binärfaktor Y = 32. Durch diese Unregelmäßigkeit wird für die allermeisten Kombinationen von Einzelgewichten, die an der Kraftübertragungseinrichtung angekoppelt sind, das dabei auftretende Kippmoment erheblich minimiert.
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Welche Bauform die Einzelgewichte aufweisen, ist grundsätzlich beliebig. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einzelgewichte plattenförmig ausgebildet sind und gemeinsam einen Plattenblock im Gewichtsmodul bilden. Dies hat den Vorteil, dass eine Schutzverkleidung nur einen horizontalen Schlitz aufweisen muss.
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Durch die Verwendung von plattenförmigen Einzelgewichten kann auch die Justierung des jeweiligen Gewichtswertes entsprechend des zugeordneten Binärfaktors einfach realisiert werden, wenn die Einzelgewichte zumindest überwiegend die gleiche Länge und Tiefe aufweisen. Als freie Variable zur Einstellung des dem Einzelgewicht jeweils zugeordneten Gewichtswerts bleibt dann die Variation der Breite der Einzelgewichte. Durch jeweilige Verdopplung der Breite der Einzelgewichte kann in einfacher Weise erreicht werden, dass die plattenförmigen Einzelgewichte jeweils unterschiedliche Gewichtswerte entsprechend der erfindungsgemäßen Binärfaktorenreihe aufweisen.
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In welcher Weise die Einzelgewichte an der Kraftübertragungseinrichtung angekoppelt werden ist grundsätzlich beliebig. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das obere Ende der Einzelgewichte zur Einstellung der gewünschten Gegenkraft mit einem Kopplungselement wahlweise an ein oberhalb der Einzelgewichte angeordnetes Querhaupt angekoppelt wird. Das Querhaupt seinerseits ist fest mit der Kraftübertragungseinrichtung des Krafttrainingsgeräts verbunden, so dass die Gewichtskraft der am Querhaupt angekoppelten Einzelgewichte über die Kraftübertragungseinrichtung an das Betätigungselement übertragen werden kann.
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Wie bereits erläutert können abhängig von der Kombination der am Querhaupt angekoppelten Einzelgewichte aufgrund des unterschiedlichen Gewichtswertes der angekoppelten Einzelgewichte Kippmomente auftreten, durch die die Kraftübertragungseinrichtung gehemmt oder blockiert werden kann. Um eine solche Hemmung bzw. Blockade der Kraftübertragungseinrichtung zu vermeiden, kann das Querhaupt mit drehbar gelagerten Führungsrollen im Gewichtsmodul höhenverstellbar gelagert werden. Durch die insbesondere seitlich angebrachten Führungsrollen kann das von den Einzelgewichten am Querhaupt verursachte Kippmoment problemlos abgefangen werden, so dass eine Blockade oder Hemmung der Kraftübertragungseirichtung durch das Kippmoment ausgeschlossen ist.
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Für das Ankoppeln der Einzelgewichte am Querhaupt gibt es konstruktiv verschiedenste Möglichkeiten. Besonders vorteilhaft für die möglichst einfache und intuitive Benutzung ist es, wenn das Kopplungselement ein als Kipphebel ausgebildetes Betätigungselement umfasst, mit dem der Benutzer das den jeweiligen Kipphebel zugeordnete Einzelgewicht wahlweise einkoppeln bzw. auskoppeln kann. Diese Art der Betätigung zur Einstellung des sich insgesamt ergebenden Gegenkraftwertes ist auch dahingehend besonders vorteilhaft, dass der Benutzer alle Betätigungselemente auf einer Höhe findet, was insbesondere bei der Einstellung der Gegenkraft durch in ihrer Bewegung eingeschränkte Patienten von großem Vorteil ist.
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Alternativ zur Verwendung von Kipphebeln können als Betätigungselemente auch Druckknöpfe Verwendung finden, durch die beispielsweise eine entsprechende Kopplungswelle durch eine Ausnehmung durchgeschoben werden kann.
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Alternativ zur Verwendung von einzelnen Kopplungselementen denen jeweils ein Einzelgewicht zugeordnet ist, können zur Ankoppelung der Einzelgewichte an das Querhaupt auch Einstellschablonen Verwendung finden. Mit den Einstellschablonen können dann mehrere zugeordnete Einzelgewichte am Querhaupt gleichzeitig eingekoppelt oder ausgekoppelt werden. Für die unterschiedlichen Gesamtgewichtseinstellungen wird dann dem Benutzer jeweils eine Einstellschablone zur Verfügung gestellt, so dass der Benutzer lediglich die dem gewünschten Gesamtgewicht zugeordnete Einstellschablone auswählen und am Querhaupt zum Eingriff bringen muss.
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Bei modernen Krafttrainingsgeräten nimmt die Implementierung von elektronischen Auswerteeinrichtungen zu. Dazu werden insbesondere Sensoren eingesetzt, mit denen die beim Training zu überwindende Gegenkraft detektiert werden kann. Diese Art der Sensorik zur Feststellung der beim Training zu überwindende Gegenkraft kann an dem erfindungsgemäßen Krafttrainingsgerät in sehr einfacher Weise dadurch realisiert werden, dass an jedem Kopplungselement ein Sensor vorgesehen ist, mit dem die Ankopplung des zugeordneten Einzelgewichts detektierbar ist. Da nämlich das erfindungsgemäße Krafttrainingsgerät mit einer sehr geringen Anzahl von Einzelgewichten auskommt, erfordert die entsprechende Sensorik nur eine relativ geringe Anzahl von Einzelsensoren. Soll das Krafttrainingsgerät beispielsweise einen Gegenkraftbereich zwischen 0 und 63 Kilogramm abdecken, reichen sechs Sensoren aus, um die Ankopplung der erfindungsgemäß vorgesehenen sechs Einzelgewichte zu detektierten.
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In welcher Weise die Sensordaten der Sensoren verwendet werden, ist grundsätzlich beliebig. Bevorzugt sollte aus den Sensordaten der Sensoren in einer Steuereinheit eine Auswertung dahingehend erfolgen, dass in der Steuereinheit das Gesamtgewicht der insgesamt an das Querhaupt angekoppelten Einzelgewichte berechnet werden kann.
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Alternativ zur Verwendung von plattenförmigen Einzelgewichten können die Einzelgewichte auch jeweils aus einem Behälter gebildet sein, der zur Einstellung des Gewichtswertes mit einer Flüssigkeit oder einem Schüttgut befüllt werden kann. Diese Art der Ausbildung von Einzelgewichten ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Krafttrainigsgerät in Paketform versendet werden soll, da der Benutzer dann nach Aufstellung des Krafttrainingsgerätes die Einzelgewichte erst mit einem entsprechenden Schüttgut bzw. mit einer entsprechenden Flüssigkeit befüllt. Das Volumen der einzelnen Behälter ist dabei dahingehend zu variieren, dass nach der Befüllung der Behälter der Gewichtswert der Einzelgewichte der erfindungsgemäßen Binärreihe entspricht. Bei der Befüllung der Behälter ergibt sich der Vorteil, dass auch eine variable Gewichtsbefüllung möglich ist. Dazu kann am Behälter auch eine Füllskalierung angebracht sein. Durch variable Befüllung der Behälter wird eine feinere Gewichtsabstufung möglich. Insbesondere beim Heimtraining erlaubt dies eine vom Trainer/Therapeuten vorgegebene individuelle Befüllung der Behälter und so eine individualisierte Trainingssteuerung.
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Als Füllmaterial zur Befüllung der Behälter eignen sich beispielsweise Wasser, Sand oder Salz.
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Bei dem erfindungsgemäßen Krafttrainingsgerät müssen zur Einstellung der gewünschten Gegenkraft die verschiedenen Einzelgewichte in jeweils neuen Kombinationen ein- bzw. abgekoppelt werden. Um dem Benutzer die Aufwendung der jeweils einzustellenden Kombinationen von Einzelgewichten zu erleichtern, ist es besonders vorteilhaft, wenn am Krafttrainingsgerät eine entsprechende Einstelltabelle angebracht ist. In dieser Einstelltabelle kann dann die von den Einzelgewichten erzeugte Gegenkraft in Abhängigkeit von den jeweils angekoppelten Kopplungsorganen angegeben werden.
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Das Einstellen der jeweils erforderlichen Kombination wird auch dadurch erleichtert, wenn die Einstelltabelle eine Farbcodierung beinhaltet, wobei die verschiedenen Farben jeweils bestimmten Einzelgewichten zugeordnet sind.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Krafttrainingsgerät in perspektivischer seitlicher Ansicht;
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2 das Gewichtsmodul des Krafttrainingsgerätes gemäß 1 ohne Abdeckung in perspektivischer seitlicher Ansicht;
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3 den aus sechs Einzelgewichten gebildeten Plattenblock des Gewichtsmoduls gemäß 2 in perspektivischer seitlicher Ansicht;
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4 die Seitenführung des Gewichtsmoduls gemäß 2 in einem vergrößerten Teilquerschnitt;
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5 die Einstelltabelle zur Einstellung der Gegenkraft am Gewichtsmodul gemäß 2.
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1 zeigt ein Krafttrainingsgerät 01, das beispielsweise zum Rumpftraining benutzt werden kann. Über eine in 1 verdeckt dargestellte und deshalb nicht sichtbare Brust- oder Rückenplatte kann der Benutzer Rumpfbewegungen auf eine drehbar gelagerte Betätigungsscheibe 02 übertragen. Die Betätigungsscheibe 02 ist dabei auf einer Welle 03 gelagert, die abtriebsseitig mit einem Zugband verbunden ist. Die Drehung der Welle 03 bewirkt also durch die Trainingsbewegungen des Benutzers eine Verkürzung des Zugbands.
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Auf der gegenüberliegenden Seite des Gestells 04 ist in das Krafttrainingsgerät 01 ein Gewichtsmodul 05 eingebaut. Im Gewichtsmodul 05 befinden sich mehrere Einzelgewichte zur Einstellung der vom Benutzer bei Benutzung des Krafttrainigsgeräts 01 aufzubringenden Gegenkraft, wobei die Einzelgewichte in 1 hinter einer Abdeckung 06 angeordnet sind.
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2 zeigt das Gewichtsmodul 05 ohne Abdeckung 06. Im Gewichtsmodul 05 sind sechs Einzelgewichte 07, 08, 09, 10, 11 und 12 vorgesehen, wobei das Einzelgewicht 07 einen Gewichtswert von 1 Kilogramm, das Einzelgewicht 08 einen Gewichtswert von 2 Kilogramm, das Einzelgewicht 09 einen Gewichtswert von 4 Kilogramm, das Einzelgewicht 10 einen Gewichtswert von 16 Kilogramm, das Einzelgewicht 11 einen Gewichtswert von 32 Kilogramm und das Einzelgewicht 12 einen Gewichtswert von 8 Kilogramm aufweist. Damit entsprechen die Gewichtswerte der Einzelgewichte 07 bis 12 einer Binärreihe, die sich aus der Multiplikation eines Gewichtsgrundwertes von 1 Kilogramm mit einem Binärfaktor Y ergibt. Die Binärfaktoren Y der Einzelgewichte 07 bis 12 entsprechen dabei den Werten Y = 1, Y = 2 Y = 4, Y = 8, Y = 16 und Y = 32. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Werte von Y gemäß der Funktion Y = 2x entsprechen, wobei x aus den Werten x = 0, x = 1, x = 2, x = 3, x = 4 und x = 5 gewählt wird.
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Die Einzelgewichte 07 bis 12 sind im Gewichtsmodul 05 nebeneinander angeordnet, wobei das Einzelgewicht 12 mit dem Gewichtswert 8 Kilogramm nicht entsprechend dem der regelmäßigen Reihenfolge der Gewichtswerte zwischen den Einzelgewichten 09 und 10 angeordnet ist, sondern rechts neben dem schwersten Einzelgewicht 11 mit einem Gewichtswert von 32 Kilogramm. Durch diese unregelmäßige Anordnung des Einzelgewichts 12 kann das Maß der auftretenden Kippmomente erheblich reduziert werden.
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Die Einzelgewichte 08 bis 12 weisen alle die gleiche Länge und Tiefe auf, so dass die Gewichtswerte der Einzelgewichte 08 bis 12 durch entsprechende Variation, d. h. durch entsprechende Verdopplung der jeweiligen Breite der Einzelgewichte 08 bis 12 erreicht wird. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass das Einzelgewicht 09 doppelt so breit ist als das Einzelgewicht 08, das Einzelgewicht 10 doppelt so breit ist als das Einzelgewicht 09, das Einzelgewicht 12 doppelt so breit ist als das Einzelgewicht 09, das Einzelgewicht 10 doppelt so breit ist als das Einzelgewicht 12 und das Einzelgewicht 11 doppelt so breit ist als das Einzelgewicht 10. Einzige Ausnahme stellt das Einzelgewicht 07 dar, das die gleiche Tiefe und Breite wie das Einzelgewicht 08 aufweist, aber nur die halbe Länge. Das Gewichtsmodul 05 umfasst weiter ein Querhaupt 13, das zwischen zwei Führungsstangen 14 höhenverschiebbar gelagert ist. An der Oberseite des Querhauptes 13 ist das Zugband 15 angeschlagen, das bei Drehung der Welle 03 angehoben bzw. abgesenkt wird. Im Ergebnis wird also bei Benutzung des Krafttrainigsgeräts 01 die vom Benutzer aufgebrachte Trainingsbewegung über das Zugband 15 auf das Querhaupt 13 übertragen, so dass der Benutzer die Gewichtskraft des Querhaupts 13 und der daran angekoppelten Einzelgewichte 07 bis 12 anheben muss.
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Zur wahlweisen Ankopplung der Einzelgewichte 07 bis 12 an das Querhaupt 13 dienen als Druckknöpfe 16 bis 21 ausgebildete Betätigungselemente. Durch Eindrücken bzw. Herausziehen der Druckknöpfe 16 bis 21 kann der Benutzer die Einzelgewichte 07 bis 12 wahlweise an das Querhaupt 13 ankoppeln, so dass sich im Ergebnis abhängig von der Stellung der Druckknöpfe 16 bis 21 eine entsprechende Gegenkraft ergibt, die vom Benutzer bei der Benutzung des Krafttrainingsgeräts 01 überwunden werden muss.
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Alternativ zur Verwendung von plattenförmigen Einzelgewichten 07 bis 12 können diese auch durch entsprechende Behälter ersetzt werden, die mit Wasser, Sand, Salz oder einem ähnlichen Füllstoff befüllt werden können.
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3 zeigt den aus den Einzelgewichten 07 bis 12 gebildeten Plattenblock 22 des Gewichtsmoduls 05. Um ein Herabfallen des Einzelgewichts 07 bei dessen Auskopplung zu verhindern, ist unterhalb des Einzelgewichts 07 ein Stützelement 23 vorgesehen, das die Längendifferenz des Einzelgewichts 07 gegenüber dem anderen Einzelgewichten 08 bis 12 ausgleicht. An jedem Einzelgewicht 07 bis 12 ist am oberen Ende eine Ausnehmung 24 vorgesehen, die von einem entsprechenden Bolzen durchgriffen werden kann, um das entsprechende Einzelgewicht 07 bis 12 wahlweise an das Querhaupt 13 anzukoppeln bzw. abzukoppeln.
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4 zeigt das Querhaupt 13 und die Führungsstange 14 in einem vergrößerten Teilquerschnitt. Man erkennt, dass seitlich des Querhaupts 13 jeweils Führungsrollen 24 drehbar gelagert sind, mit denen sich das Querhaupt 13 an den Führungsstangen 14 höhenverstellbar abstützt. Durch die Führungsrollen 24 kann das aufgrund der unterschiedlichen Drehmomente der Einzelgewichte 07 bis 12 entstehende Kippmoment abgefangen werden.
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5 zeigt eine Einstelltabelle 25, aus der der Benutzer die jeweilige Kombination der Einzelgewichte 07 bis 12 zur Einstellung der in der ersten Spalte angetragenen resultierenden Gegenkraft 26 ablesen kann. Will der Benutzer beispielsweise eine Gegenkraft von 15 Kilogramm einstellen, so müssen die Einzelgewichte 07, 08, 09 und 12 am Querhaupt 13 angekoppelt werden, wohingegen die Einzelgewichte 10 und 11 abgekoppelt bleiben müssen. Die jeweiligen Einzelgewichte 07 bis 12 können dabei noch mit einer Farbcodierung versehen sein.
