DE19943694C2

DE19943694C2 - Krafttrainingsgerät mit einem integrierten Überlast-Sicherungsschutz

Info

Publication number: DE19943694C2
Application number: DE19943694A
Authority: DE
Inventors: Heiko Fiebig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-09-06
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2019-09-07
Also published as: DE19943694A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Krafttrainingsgerät mit einem in tegrierten Überlast-Sicherungsschutz zur Verwendung in Kraftsport- oder Fitnessgeräten mit einem an Körpermaße anpassbaren Lastarm.

Stand der Technik

Ein Kraftsportgerät mit einem an Körpermaße anpassbaren Last arm ist aus der Patentanmeldung DE 196 53 739 A1 bekannt. Die Verstellung des Lastarmes erfolgt hier durch eine blockierba re Gasfeder, die zwischen zwei Teilarmen des Lastarms, einem Maschinenarm und einem Betätigungsarm, angeordnet ist und die Teilarme in ihrem Winkel zueinander verstellt werden.

In der Praxis hat sich gezeigt, dass die in der DE 196 53 739 A1 verwendeten Gasfeder-Verstellelemente einer größeren Druckbelastung bei abgelegtem Lastarm nicht standhalten.

Drücke über 1000 N können bei ungestützter und nicht exakter translatorischer Führung der Kolbenstange von den zur Zeit handelsüblichen Gasfedern nicht aufgenommen werden. Die relativ dünne Kolbenstange des Hubzylinders von maximal 14 mm, die bei blockierbaren Gasfedern rohrförmig ausgebildet ist, knickt bei Überlast ein.

Wenn die Kolbenstange des Hubzylinders der Gasfeder voll oder fast ganz ausgefahren ist, besteht für diese eine akute Knickgefahr, z. B. wenn sich ein schwerer Sportler auf den oder die Griffe, des für die sportliche Betätigung vorgesehe nen Teilarmes des Lastarmes mit seinem gesamten Körpergewicht aufstützt oder anhängt.

Eine Abhilfe ist auch dann nicht zu erreichen, wenn der Aus leger, über den die Gasfeder an dem Lastarm angelenkt ist, auf der entgegengesetzten Seite am Lastarm befestigt ist. In diesem Fall wäre die Kolbenstange ebenfalls sehr großen Knickkräften ausgesetzt, dieses Mal beim Heben schwerer Lasten.

Zu große Knickkräfte an der Kolbenstange der Gasfeder entste hen aber nicht nur durch ein Aufstützen oder "Wippen" auf den Betätigungsarm, sondern auch dann, wenn an dem Betätigungsarm zu viele schwere Trainingsgewichte zusätzlich angebracht bzw. aufgelegt werden.

Treffen beide Faktoren zeitlich zusammen, ist bei Druckbelas tung der Gasfeder ein Abknicken der Kolbenstange zwangsläufig die Folge und das Trainingsgerät ist zerstört.

Eine einfache Abstützung des Hubzylinders und der Kolbenstan ge ist bei diesen Sportgeräten nicht möglich, da derartige Stützen ihre Lage und Winkelpositionen relativ zu den Teilar men des Lastarms verändern müssten.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Krafttrainingsgerät mit einem verstellbaren Lastarm einen integrierten Überlast- Sicherungsschutz zu schaffen, bei dem die Kolbenstange einer Gasfeder zur Anpassung des Lastarms an die Körpermaße eines Trainierenden vor zu großen Knickkräften, die entgegen der Trainingsrichtung und in der Ausgangslage des Lastarmes auftreten, bewahrt wird und dennoch eine sichere und starre Blockierung des Verstellsystems des Lastarms in Trainings richtung, also beim Heben und Senken des Lastarms, auch bei einer größtmöglichen Anzahl von zusätzlichen Trainingsgewich ten am Betätigungsarm ermöglicht.

Die Aufgabe wird mit den erfindungsgemäßen Merkmalen des 1. Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das Krafttrainingsgerät besitzt einen an Körpermaße anpassba ren Lastarm, der an einer Kraftsportmaschine schwenkbar angelenkt, mit Trainingsgewichten belastet ist und durch Drücken oder Ziehen mit den Armen einer trainierenden Person gegen die Kraft des Lastarmes und den daran angeordneten Gewichten bewegt wird. Der Lastarm besteht zur Anpassung an die Körpergröße des Trainierenden aus zwei Teilarmen, einem Maschinenarm und einem Betätigungsarm. Beide Teilarme sind über ein Drehgelenk miteinander verbunden und können in ihrem Winkel zueinander verstellt werden. Vorteilhafterweise er folgt diese Verstellung stufenlos über eine blockierbare Gas feder.

Um zu verhindern, dass bei einer Überlastung der Gasfeder in Druckrichtung die Kolbenstange abknickt, ist am oder im Maschinenarm des Lastarmes eine Einrichtung zur Absorption der Überlastkräfte angeordnet.

Je nachdem in welche Richtung der Lastarm beim Trainieren vorzugsweise bewegt wird, wirkt die Überlasteinrichtung in der entgegengesetzten Richtung. Bei einer Drückstation sollen z. B. die Überlastkräfte ausgeglichen werden, die von oben auf das vordere Ende des Lastarmes, dem Betätigungsarm einwirken.

Die Gasfeder ist in diesem Fall so angeordnet, dass sie beim Drücken auf Zug und beim Aufstützen auf den Lastarm und/oder beim Verwenden zusätzlicher Gewichte an dem Lastarm auf Druck beansprucht wird.

Die Überlasteinrichtung ist in jedem Fall derart aufgebaut, dass sie in der Richtung, in der die Überlastkräfte wirken, nachgibt und in der anderen, der Trainingsrichtung blockiert ist, bzw. einen festen Anschlag besitzt.

Ohne diesen Anschlag würde man, statt mit dem Lastarm Gewich te hochzuheben, nur dessen Teilarme und in ihrem Winkel zueinander verstellen.

Die Überlastkräfte werden absorbiert, indem die Überlastein richtung gegen die Kraft eines Federspeichers (Spiralzugfeder oder Gaszug-Gasdruckfeder) arbeitet und mit einer Vorspan nung belastet ist, damit die Überlasteinrichtung permanent gegen den Anschlag gedrückt bleibt und sich der Betätigungs arm wegen seines Eigengewichts nicht von selbst um den Dreh punkt zwischen den beiden Teilarmen abwärts bewegt.

Die Vorspannkraft eines solchen Federspeichers muss so groß sein, dass sie die Überlasteinrichtung sicher und permanent gegen den Anschlag drückt. Dabei müssen die Gewichte mit denen trainiert wird sowie die größtmögliche Gewichtsmenge der gegebenenfalls zusätzlich auf den Lastarm aufsteckbaren Gewichtsscheiben berücksichtigt und durch die Vorspannkraft der Feder überwunden werden.

Die Größe der Differenz der Vorspannkraft und der Summe der Gewichtskräfte bestimmt letztendlich, wie leicht oder wie schwer sich der vordere, verstellbare Teil des Lastarms, der Betätigungsarm, durch ein sich aufstützenden Sportler nach unten hin ausfedern läßt.

Um ein Abknicken oder Verbiegen der Kolbenstange zu vermei den, muss der Befestigungspunkt der Gasfeder am Maschinenarm bei einer kritischen Kraft nachgeben, d. h. die zu hohen Kräfte müssen absorbiert werden.

Das wird z. B. erreicht, indem das eine Gelenkende der bloc kierbaren Gasfeder nicht direkt fest mit dem Maschinenarm, sondern an der Einrichtung zur Absorption der Überlastkräfte befestigt ist.

Beim Ausfedern wird die Vorspannkraft des Federspeichers überwunden und die Überlasteinrichtung bewegt sich in Rich tung des Gelenkes, mit dem der Maschinenarm am Gerüst des Kraftsportgerätes befestigt ist. Ein Anschlag oder Stopper ist an dieser Stelle nicht nötig, da die Bewegung der Überla steinrichtung in diese Richtung während der Rotation des Betätigungsarmes um sein Drehgelenk ein Maximum erreicht. Beim Überschreiten des dem Maximum zugeordneten Dreh- oder Schwenkwinkels des Betätigungsarmes bleibt der Betätigungsarm ausgefedert, die Überlasteinrichtung bewegt sich jedoch wieder in Richtung seines Anschlages in der Nähe des Drehge lenkes zwischen den beiden Teilarmen zurück, ohne diesen aber je zu erreichen, denn der Betätigungsarm kann theoretisch soweit abgesenkt und gedreht werden, bis er seinen Anschlag an der Stahlkonstruktion des Rahmengestells des Sportgerätes erreicht hat.

Bei der Wahl der Größe der Vorspannkraft des Federspeichers muss zusätzlich die Federrate berücksichtigt werden. Sie bewirkt eine Zunahme der Federkraft bei Annäherung der Über lasteinrichtung an das Gelenk am Rahmen des Kraftsportgerä tes. Damit erhöhen sich zwangsläufig die Druckkräfte auf die Kolbenstange, die ja vor Überdruck geschützt werden soll.

Diese effektive Maximalfederkraft muss deutlich geringer sein als die maximal zulässige Druckkraft, die auf die Kolbenstan ge der Gasfeder einwirken darf, damit die Kolbenstange nicht geknickt wird.

Beispiele

An Hand von Zeichnungen wird eine vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Lösung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 der verstellbare Lastarm mit der Über lasteinrichtung, bestehend aus Federspei cher und Gleitschlitten in einer schema tischen Seitenansicht,

Fig. 2 der verstellbare Lastarm nach Fig. 1 in einer Draufsicht,

Fig. 3 der verstellbare Lastarm mit der Über lasteinrichtung, bestehend aus Federspei cher und Gelenkhebel in Seitenansicht,

In Fig. 1 ist ein verstellbarer Lastarm 1, bestehend aus einem Maschinenarm 2 und einem Betätigungsarm 3 dargestellt, der über ein Drehgelenk 5 an einem Gestell des Kraftsportge rätes (nicht näher dargestellt) angelenkt ist.

Der Lastarm 1 befindet sich in einer Ruhe- oder Ausgangsposi tion, d. h. der Maschinenarm 2 liegt innerhalb des Gestells auf einer Auflage 27 auf.

Die beiden Teilarme 2 und 3 des Lastarmes 1, sind über ein Gelenk 4 drehbar und in einem Winkel verstellbar miteinander verbunden.

An dem Betätigungsarm 3 sind vorn Handgriffe 7 zur Bewegung des ganzen Lastarms 1, in dieser Ausführung zum Drücken des Betätigungsarmes 3 nach oben, angeordnet und an einer anderen Stelle des Lastarms 1 sind Gewichte 6 angehängt, gegen die in diesem Ausführungsbeispiel der Trainierende drückt.

Zur Verstellung der beiden Teilarme 2 und 3 in ihrem Winkel zueinander dient eine blockierbare Gasfeder 8, die einerseits mit ihrer Kolbenstange 9 über einen Ausleger 11 und einem Gelenk 12 mit dem Betätigungsarm 3 und andererseits mit ihrem Zylinder über ein Gelenk 10 und einem Lineargleitschlitten 13, in dieser Ausführungsform ein wesentliches Element der Einrichtung 13 bis 20 zur Absorption von Überlastkräften F, mit dem Maschinenarm 2 verbunden ist.

Der Gleitschlitten 13 ist linear beweglich und parallel zum Maschinenarm 2, auf Gleitschienen 20 geführt, montiert. Die Gleitschienen 20 sind fest und starr durch zwei Spannböcke 14 und 15 an dem Maschinenarm 2 befestigt. In normaler, d. h. in Trainingsposition befindet sich der Gleitschlitten 13 stets an dem vorderen Ende der Gleitschienen 20, an dem Spannbock 14, der dem Drehgelenk 4 am nächsten liegt.

An diesem Ende der Schienen 20 befindet sich ein fester und starrer Anschlag 21. Er hat die Aufgabe, die starre Blockie rung der gesamten Einrichtung 13 bis 20 zur Absorption der Überlastkräfte in der jeweils eingestellten Winkelstellung der beiden Teilarme 2 und 3 des Lastarmes 1 zu ermöglichen.

Ohne diesen Anschlag 21 würde der Trainierende, statt mit dem Lastarm 1 Gewichte 6 hochzuheben, nur dessen Teilarme 2 und 3 und in ihrem Winkel zueinander verstellen.

Damit sich der Betätigungsarm 3 wegen seines Eigengewichts nicht von selbst um seinen Drehpunkt 4 abwärts bewegt und so - verkoppelt mit dem Gasfeder-Stellelement 8, 9 - den Line argleitschlitten 13 von selbst in die Richtung zum Gelenk 5 bewegt, muss eine Spiralzugfeder oder Gaszug-Gasdruckfeder 16 so am Maschinenarm 2 einerseits und an dem Lineargleit schlitten 13 andererseits unter Vorspannung befestigt werden, dass der Lineargleitschlitten 13 permanent gegen den Anschlag 21 gedrückt bleibt.

Wirkt nun eine zusätzliche Kraft F in der Nähe der Handgriffe 7 von oben auf den Betätigungsarm 3, federt der Verstell schlitten in Richtung des Spannbockes 15 aus. Die Kolbenstan ge 9 der Gasfeder 8 wird nun nicht überlastet. Die Kraft F wird durch die Einrichtung 13 bis 20 zur Absorption der Überlastkräfte absorbiert.

Die Gasfeder 16, die mit ihrem Zylindergelenk 19 fest mit dem Maschinenarm 2 und mit ihrer Kolbenstange 17 am Gelenk 18 mit dem Verstellschlitten 13 verbunden ist, besitzt eine Vorspan nung in der Größe, dass der Betätigungsarm 3 bei normaler Belastung, Gewicht des Betätigungsarms 3 und gegebenenfalls zusätzliche am Betätigungsarm 3 befestigte aufsteckbare Gewichtsscheiben 23 (in Fig. 2 dargestellt) nicht von selbst nach unten sinkt.

Die Größe der Differenz - Vorspannkraft der Feder 16 minus Summe der Gewichtskräfte F - bestimmt letztendlich, wie leicht oder schwer sich der Betätigungsarm 3 durch einen sich aufstützenden Sporttreibenden nach unten hin ausfedern läßt.

Beim Ausfedern wird die Vorspannkraft der Feder 16 überwunden und der Lineargleitschlitten 13 bewegt sich, auf den Gleit schienen 20 geführt, in Richtung des Spannbocks 15. Ein Anschlag ist dort nicht nötig, weil die translatorische Bewegung des Lineargleitschlittens 13 in dieser Richtung während der Rotation des Auslegers 11 um das Drehgelenk 4 ein Maximum erreicht. Bei Überschreiten des dem Maximum zugeord neten Dreh- oder Schwenkwinkels des Auslegers 11 bleibt der Betätigungsarm 3 ausgefedert und der Lineargleitschlitten 13 bewegt sich wieder in Richtung des Anschlages 21, also in Richtung des Drehgelenkes 4 zurück, ohne diesen aber je zu erreichen, denn der Betätigungsarm 3 kann maximal soweit abgesenkt und weiter um das Drehgelenk 4 gedreht werden, bis der Betätigungsarm 3 seinen Anschlag an der Stahlkonstruktion des Rahmengestells des Sportgerätes erreicht hat.

Bei der Wahl der Größe der Vorspannkraft der Feder 16 muss zusätzlich die Federrate berücksichtigt werden. Sie bewirkt eine Zunahme der Federkraft bei Annäherung des Lineargleit schlittens 13 an das Gelenk 5 bzw. den Spannbock 15. Damit erhöhen sich zwangsläufig die Druckkräfte auf die Kolbenstan ge 9 der Gasfeder 8, die ja vor Überdruck geschützt werden soll.

Die effektive Maximalfederkraft muss deutlich geringer sein als die maximal zulässige Druckkraft, die auf die Kolbenstan ge 9 der Gasfeder 8 einwirken darf, damit die Kolbenstange 9 nicht geknickt wird.

Der verstellbare Lastarm nach Fig. 1 ist in Fig. 2 in einer Draufsicht dargestellt.

Der Maschinenarm 2 besteht aus zwei parallelen Schenkeln, zwischen denen der Lineargleitschlitten 13 auf zwei Schienen 20 innerhalb des Maschinenarms 2 geführt ist.

An dem Betätigungsarm 3 sind an einer Halterung 22 zusätzli che Gewichte 23 befestigt, die zusätzlich durch die Vorspann feder 16 ausgeglichen werden müssen.

Fig. 3 zeigt eine andere Lösung zur Absorption der Überlast kräfte, die aus einem Gelenkhebel 24 und einem Federspeicher 16 besteht.

Es sind Ausführungen mit einem zweiarmigen Hebel 24, bei dem die Federspeicher 16 oder 16.1 oder auch beide eingesetzt sind, oder einem einarmigen Hebel 24 (gestrichelte Darstellung unterhalb des Maschinenarms 2) bei dem ein Federspeicher 16.2 ebenfalls unterhalb des Maschinenarms 2 angeordnet ist.

Der Hebel 24 kann an einer zusätzlichen Halterung 25 oder direkt am Maschinenarm 2 angelenkt sein. Der Gelenkhebel 24 ist auf seiner einen Seite mit dem Gelenk 10 der Gasfeder 8 und auf seiner anderen Seite mit dem Gelenk 18 an der Kolben stange 17 des Federspeichers 16 verbunden. Bei Überlast wird der Gelenkhebel 24 gegen die Kraft des Federspeichers 16 bewegt.

In der einarmigen Ausführung ist der Hebel 24 über ein Gelenk 26 mit dem Federspeicher 16.2 verbunden.

Auch in dieser Ausführung muss die Einrichtung zur Absorption der Überlastkräfte 16, 24 in der Richtung, in der die Über lastkräfte wirken, nachgeben und in der anderen Richtung, der Trainingsrichtung durch einen festen Anschlag 21 blockiert sein.

Bezugszeichenliste

1

Verstellbarer Lastarm

2

Maschinenarm, hinterer Teil des Lastarms

3

Betätigungsarm, vorderer Teil des Lastarms

4

Drehgelenk zur Verstellung des Lastarms

5

Drehgelenk des Lastarmes am Gestell des Kraftsportgerätes

6

veränderbare Trainingsgewichte

7

Handgriffe

8

blockierbare Gasfeder

9

Kolbenstange der blockierbaren Gasfeder

10

Gelenklager der blockierbaren Gasfeder

11

Ausleger

12

Auslöseteil und Gelenklager der blockierbaren Gasfeder

13

Lineargleitschlitten

14

vorderer Spannbock

15

hinterer Spannbock

16

Federspeicher

17

Kolbenstange

18

erstes Gelenklager der Zugfeder

19

zweites Gelenklager der Zugfeder

20

Gleitschienen

21

Anschlag

22

Aufnahme für zusätzliche Gewichtsscheiben

23

zusätzliche Gewichtsscheiben

24

Gelenkhebel

25

Hebelhalterung

26

Gelenk am einarmigen Hebel

27

Auflage des Maschinenarms auf dem Gestell des Kraftsportgerätes

Claims

1. Krafttrainingsgerät mit einem Lastarm (1), der über ein Drehgelenk (5) an einer Kraftsportmaschine schwenkbar an geordnet ist, der in der Ruhelage auf einer Auflage (27) des Gestells des Krafttrainingsgerätes aufliegt, der mit Trainingsgewichten (6) belastet ist und durch Drücken oder Ziehen mit den Armen einer trainierenden Person gegen die Kraft des Lastarmes (1) und daran angeordneten Gewichten (6) bewegt wird, wobei der Lastarm (1) zur Anpassung an die Körpergröße des Trainierenden aus zwei Teilarmen, einem Ma schinenarm (2) und einem Betätigungsarm (3), besteht, beide Teilarme (2, 3) über ein Drehgelenk (4) in ihrem Winkel zu einander verstellbar verbunden sind und die Verstellung stufenlos über eine blockierbare Gasfeder (8) erfolgt, die auf ihrer einen Seite durch ein Gelenk (12) und einen Aus leger (11) mit dem Betätigungsarm (3) und auf ihrer anderen Seite durch ein Gelenk (10) mit dem Maschinenarm (2) ver bunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verhinderung einer Überlastung der Gasfeder (8) in Druckrichtung, am Ma schinenarm (2) des Lastarmes (1) zwischen dem Gelenk (10) und dem Maschinenarm (2) eine bewegbare Einrichtung (13, 24) zur Absorption der Überlastkräfte angeordnet ist, das Gelenklager (10) mit der bewegbaren Einrichtung (13, 24) verbunden ist, auf die bewegbare Einrichtung (23, 24) eine definierte Vorspannkraft bzw. Maximalkraft eines Federspei chers (16, 16.1, 16.2) wirkt und die bewegbare Einrichtung (13, 24) bei Nutzung des Krafttrainingsgerätes an einem An schlag (21) anliegt.

2. Krafttrainingsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Einrichtung (13, 24) zur Absorption der Über lastkräfte aus einem auf Schienen (20), die am Maschinenarm (2) und parallel zu diesem angeordnet sind, geführten Linearschlitten (13) besteht.

3. Krafttrainingsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Einrichtung (13, 16) zur Absorption der Über lastkräfte aus einem am Maschinenarm (2) gelenkig angeord neten Hebel (24) besteht, der auf seiner einen Seite mit dem Gelenk (10) der Gasfeder (8) und auf seiner anderen Seite mit dem Federspeicher (16) verbunden ist.

4. Krafttrainingsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, dass der Hebel (24) ein zweiarmiger Hebel ist.

5. Krafttrainingsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, dass der Hebel (24) ein einarmiger Hebel ist.

6. Krafttrainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass der Federspeicher (16), je nach Anordnung auf dem Maschinenarm (2) eine Zug- oder Druckfeder ist.

7. Krafttrainingsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass die Zug- oder Druckfeder (16) eine oder mehrere Spiralfedern sind.

8. Krafttrainingsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass die Zug- oder Druckfeder (16) eine oder mehrere Gasfedern sind.