DE3610570C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sport- und Trainingsgerät zum Verstärken der Sprungkraft des Fußes bzw. Beines durch das Freiwerden einer vorgespannten Federkraft während der Sprungphase bzw. des Abdrückens des Fußballens vom Boden, mit einer zur standfesten Aufnahme des beschuhten oder unbeschuhten Fußes lösbar mit diesem verbundenen in sich starren Wippe, die sich an einem ebenfalls mit dem Fuß oder Bein lösbar zu verbindenden Widerlager abstützt, und bei dem an dem hinteren fersenseitigen Ende der Wippe die Federkraft mindestens einer zwischen Wippe und Bein eingespannten Zugfeder angreift.

Bei einem solchen durch das DE-GM 77 01 451 bekannt gewordenen Sport- und Trainingsgerät wird also die in der Abwärtsbewegung infolge Schwerkraft in den Federn eingespeiste Energie bei der sich anschließenden aufwärts­ gerichteten Hüpfbewegung wieder frei.

Ferner sind durch die DE-OS 32 31 229 aus einem Federband hergestellte, geschlossene Bügel als federmechanische Sprunghilfen bekannt geworden, auf denen die Schuhe des Benützers befestigt werden. Beim Laufen oder Springen werden auch dort die Federbügel durch das Ge­ wicht der Person in sich vorgespannt. Bei jedem Abdrücken vom Boden unterstützt die im Federbügel vorübergehend gespeicherte Kraft die vom Menschen aufzubringende Muskelkraft und verstärkt dadurch die Intensität des Sprunges.

Bei dem Gebrauch socher Sprunghilfen ergibt sich für den Benutzer der besondere Nachteil, daß durch die Anordnung dieser Sprunghilfen unter den Schuhen und der Angriff der Kräfte - auch die von der starren Wippe übertragenen - von unten her auf die Schuhsohlen eine Labilität für den Benutzer entsteht, die ihn bei der Ausübung dieser sportlichen Tätigkeit nicht nur verun­ sichert sondern auch die Unversehrtheit seiner Füße und Beine gefährdet. Mit anderen Worten, die räumlich auf den Fuß sich auswirkende Instabilität dieser bekannten Sprunghilfen, d. h. die an sich unsichere Konstellation zwischen Federkrafterzeuger und Schuh als Bindung zum Fuß birgt in hohem Maße insbesondere die Gefahr von Fußgelenkverletzungen in sich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäße Trainingsgerät so zu verbessern, daß eine natürliche Laufbewegung möglich ist und nicht nur eine das Sprungvermögen des Benutzers mechanisch intensiv unterstützende und vermehrende Wirkung erzeugt wird, sondern durch die Gestaltung des Trainingsgerätes unter Verwendung einfacher Bauteile auch die körperliche Sicherheit und Unversehrtheit des Benutzers weitgehend garantiert ist.

Ausgehend von einem Sport- und Trainingsgerät der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schwenkachse der Wippe achsgleich zum Sprunggelenk des Fußes gerichtet ist, daß die Wippe mit dem Fußballen und mit der Ferse verbunden ist und daß die Zugfedern durch Beugen des Fußgelenkes vorzuspannen sind.

Erfindungsgemäß sind die Schwenkwinkel der Wippe dem natürlichen Schwenkwinkel des menschlichen Fußgelenkes angepaßt und der Schwenkwinkelausschlag der Wippe durch Anschläge, insbesondere gegenüber den Federhülsen begrenzt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die an zwei zu beiden Seiten des Unterschenkels befindlichen das Widerlager bildenden starren Hülsen schwenkbar angelenkt, die fest aber lösbar mit dem Unter­ schenkel, insbesondere im Bereich unterhalb des Knies verbunden sind und zur Aufnahme der Zugfedern dienen, deren untere Enden unten an den Federhülsen befestigt sind, während an ihren oberen Enden Seilzüge angreifen, die über am oberen Ende der Federhülsen drehbar gelagerte Umlenkrillen zu den hinteren fersen­ seitigen Enden der Wippe verlaufen und dort einstellbar fixiert sind.

Aus anatomischen und bewegungsdynamischen Gründen, die in der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung noch näher erläutert werden, sind die beiden Zugfedern für jeden Fuß bzw. jedes Bein des Benutzers im Rahmen der Erfindung mit jeweils etwa 53 Kp Zugkraft ausgelegt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Befestigung des fersenseitigen Endes des Seilzuges über eine in Richtung zum Fuß hin verlaufende Verstelleinrichtung, bestehend aus einer in der Wippe drehbar gelagerten Schraubenspindel, einem auf dieser geführten bzw. von dieser angetriebenen Verstellnocken und aus in der Wippe vorgesehenen, aufeinanderfolgenden Rasten zur je­ weiligen formschlüssigen Aufnahme des Verstellnockens, wobei zur Verkürzung oder Verlängerung des Seilzuges ein Seilschloß vorgesehen ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Sport- und Trainings­ gerätes liegt darin, daß es im Hinblick auf den Aufbau des menschlichen Fußes und Beines funktionell optimal ausgelegt ist, da das Gerät bzw. die funktionell dem Fuß zugeordnete Wippe be­ züglich des Fußgelenkes sich günstig im indifferenten Gleichge­ wicht befindet und daher das Fußgelenk nur unwesentlich zusätz­ lich belastet, und daß der Kraftangriff im Gerät bzw. die mit Hilfe des Gerätes fersenseitig erzeugte Kraft über die als doppelarmiger Hebel fungierende Wippe durch die Hebelübersetzung zum Fußballen hin gezielt in eine am Fußballen sich abdrückende Kraftkomponente umwandelt. Dabei wird diese Kraftkomponente, die sich momentenmäßig in der mit dem Fußgelenk zusammen­ fallenden Schwenkachsen als Druckpunkt abstützt, der natürlichen Kraft der Wadenmuskeln zuaddiert.

Bekanntlich hat der Wadenmuskel den geringsten Muskel­ querschnitt und kann daher nur den geringsten Beitrag für die Kraftentfaltung beim Gehen, Springen und Laufen leisten. Trotzdem hat es die Natur so eingerichtet, daß aufgrund un­ günstiger Hebelwirkung in bezug auf die quer zum Sprungge­ lenk gedachten Drehachse zum Heben einer Person von 75 kg Gewicht ohne Berücksichtigung der zusätzlichen Beschleunigungs­ kräfte eine Kraft von 250 kp wirksam werden muß. Diese Kraft zieht am Fersenbein über die Achillessehne. Sportverletzungen, insbesondere Achillessehnenrisse resultieren bei maximaler Kraftentfaltung, z.B. beim Springen, gerade in diesem Bereich, da der Fußstreckapparat beim Strecken des Beines hier den schwächsten Punkt darstellt. Deswegen fällt beim Laufen und Springen der Kraft und der Reißfestigkeit dieses Systems eine limitierende Rolle zu.

Hier setzt die Erfindung ein, durch die es gelingt, in die­ sem anatomisch empfindlichen Bereich funktionell in richtiger Weise unterstützend einzugreifen, wodurch Sprunghöhe, Sprung­ weite und Laufgeschwindigkeit erheblich gesteigert werden können. Die damit verbundene vermehrte Leistung bzw. Kraftentfaltung muß zwar im vermehrten Umfang von der Gesäß- und Oberschenkelmuskulatur aufgebracht werden, die aber von Natur aus wesentlich größer und stärker ausgebildet sind, so daß in dieser Hinsicht auch die anatomischen und biophysikalischen Voraussetzungen für die An­ wendung des Gerätes gemäß der Erfindung gegeben sind.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß durch die bei der Benutzung des erfindungsgemäßen Gerätes entsprechend vermehrte Beanspruchung der Oberschenkel- und Gesäßmuskulatur diese Muskelpartien ebenfalls trainiert werden. Das beschriebene Ge­ rät ist also auch als Trainingsgerät zur Vorbereitung auf andere Sportarten, wie z.B. für das Schifahren mit gutem Erfolg ein­ setzbar. Insbesondere aber sind durch das erfindungsgemäße Gerät beim Laufen und Springen Sätze von mindestens doppelter Weite zu erreichen. Dies bedeutet, daß mit der Hälfte von Schritten eine gleiche Distanz zurückgelegt oder bei gleicher Schrittzahl mit doppelter Geschwindigkeit die doppelte Entfernung bewältigt werden kann. In diesen Mög­ lichkeiten ist also auch ein Spaß bei der Benutzung des erfindungsgemäßen Gerätes zu sehen , da man durch hohes Tempo imstande ist, beim Joggen oder Langlaufen größere Distanzen zu durchmessen und dabei das Gefühl hat, zu schwe­ ben, ähnlich wie beim Trampolinspringen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfin­ dung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 das an einem menschlichen Bein und Fuß montierte Sport- und Trainingsgerät im gespannten Zustand,

Fig. 2 das Gerät nach Fig. 1 im entspannten Zustand und

Fig. 3 eine Rückansicht des Gerätes nach Fig. 1.

Wie aus den Figuren der Zeichnung hervorgeht, besteht das Sport- und Trainingsgerät aus einer (über)schuhartigen, in sich starren Wippe W zur standfesten Aufnahme eines beschuhten oder unbeschuhten Fußes 1, der fußballenseitig über eine Man­ schette 2 und fersenseitig über eine weitere Manschette 3 lös­ bar am Fuß 1 befestigt ist. Diese Wippe W setzt sich zusammen aus zwei links und rechts vom Fuß 1 befindlichen, rautenförmigen Seitenteilen W 1 und W 2 in Form von Gitterkonstruktionen, deren vorzugsweise aus legierten Stahl hergestellten Stäbe fest mit­ einander verbunden sind. Die beiden Seitenteile W 1 und W 2 bil­ den über mehrere Querstege W 3 eine feste Baueinheit. An der Unterseite der Wippe W sind im Bereich des Fußballens 1a und der Ferse 1b sohlenähnliche, rutschfeste Auflagen 4 und 5 vorgesehen.

Die Wippe W ist über Drehlager 6, achsgleich mit dem Fuß­ gelenk 7, an zwei zu beiden Seiten des Unterschenkels 8 parallel zu diesem angeordneten starren Federhülsen 9 mit etwa 30 cm Länge angelenkt, die ein Widerlager für die Wippe bilden und mit ihren oberen Enden durch eine Manschette 11 fest mit dem Unterschenkel 8 verbunden sind. In den beiden Federhülsen 9 sind Zugfedern 12 und 13 eingebaut, deren untere Enden 12a und 13a fest mit den Feder­ hülsen 9, während an ihren oberen Enden 12b und 13b ein Seil­ zug 14 angreift, der über eine Umlenkrolle 15 zum fersen­ seitigen Ende der Wippe W führt, wo eine Verstelleinrichtung vorgesehen. ist, die zum Fuß 1 hin gerichtet ist. Diese Ver­ stelleinrichtung besteht aus einer Schraubenspindel 16, auf der ein Verstellnocken 17 geführt ist, der wahlweise in einer Raste von aufeinanderfolgenden Rasten 18 formschlüssig einge­ setzt werden kann, die in der Wippe W eingearbeitet sind. Am Verstellnocken 17 ist das hintere Ende des Seilzuges 14 be­ festigt, so daß mit der vorbeschriebenen Verstelleinrichtung der fersenseitige Hebelarm HF der Wippe W verkleinert oder ver­ größert werden kann. Die Fußgelenkachse ist mit AF bezeichnet.

Im Seilzug 14 ist ein Seilschloß 19 mit Gewindespindel und Mutter vorgesehen, wodurch der Seilzug 14 in Grenzen ver­ kürzt oder verlängert werden kann.

Der Schwenkwinkel α der Wippe W ist etwa dem natürlichen Winkelausschlag des menschlichen Fußgelenkes angepaßt und wird durch beiderseitige Anschläge 20 und 21 begrenzt, wo­ durch ein Überdrehen bzw. Überschwenken des Fußgelenkes 7 verhindert wird. Diesen Anschlägen sind Dämpfungsglieder, z. B. in Form von Gummiplatten 24 und 25 zugeordnet. Diese Gummi­ platten sind austauschbar, um dem Gerät unterschiedliche Dämpfungseigenschaften geben zu können.

Jede Manschette 11 ist zwischen zwei Hülsen 26 eingespannt, die auf den starren Federhülsen 9 längsverschieblich ge­ lagert und in hier nicht dargestellter Weise, z.B. durch Klemm­ schrauben, feststellbar sind. Auf diese Weise kann die Manschette 11 an die jeweilige Unterschenkellänge der das be­ schriebene Gerät benutzenden Person angepaßt, also in ver­ schiedenen Höhen festgelegt werden. Die Anschläge 20 und 21 sind vorzugsweise ebenfalls einstellbar ausgebildet, z. B. durch aufschraubbare nicht dargestellte Distanzplättchen, um den Schwenkwinkel α der Wippe W dem natürlichen Schwenkwinkel des Fußes des jeweiligen Benutzers anpassen zu können. Anstelle der Distanzplättchen läßt sich der Schwenkwinkel α auch durch Verwendung von Gummiplatten 24 und 25 unterschiedlicher Dicke in gewissen Grenzen einstellen. Das Ausmaß der Kreisbewegung um die Gelenkachse kann daher individuell verändert werden. Eine Kreisbewegung über einen Sektor von 41 Winkelgraden ent­ spricht etwa den gegebenen durchschnittlichen anatomischen Vor­ aussetzungen, jedoch muß die individuelle Einstellung möglich sein, um ein Überstrecken bzw. ein Überbeugen des Fußes zu ver­ hindern.

Die beiden etwa 11 cm langen Zugfedern 12 und 13 sind so ausge­ legt, daß sie in voll vorgespanntem Zustand - durch Bewegen des Fußes in die in Fig. 1 dargestellte Lage - je 53 kp, zusammen also 106 kp, erzeugen. Die Wippe und der Fuß befinden sich da­ bei in der waagerechten Lage in der Ausgangs-Sprungstellung des Fußes 1, - in der die Wippe W bzw. der Fuß 1 in der Rich­ tung X am Anschlag 20 voll ausgeschwenkt ist. Am fersenseitigen Ende der Wippe W greifen etwa 106 kp an. Ist der Verstellnocken 17 z. B. so in einer Raste 18 fixiert, daß der Angriffspunkt der Seilzüge 14 14 cm vom Drehlager 6 der Wippe W entfernt ist, so beträgt das resultierende Drehmoment M=11,5 cm×106 kp=1219 kp ×cm, wobei die 11,5 cm aus dem sich ergebenden senkrechten Abstand zwischen dem Fußgelenk 7 bzw. dem Drehlager 6 und dem Seilzug 14 resultieren, was dem fersenseitigen kurzen Hebelarm HF entspricht. Bei maximaler Beugung des Fuß­ gelenkes 7 im Augenblick eines Sprunges - dargestellt in Fig. 2 - wird dann auf die rutschfeste Auflage 4 ein rechnerischer Druck von etwa 60 kp ausgeübt, der sich aus der Hebeluntersetzung zwischen dem fersenseitigen kurzen Hebelarm HF und dem ballenseitigen langen Hebelarm HB er­ gibt. Bei beidbeinigem Auftreten wird somit eine 75 kg schwere Person ohne eigene menschliche Kraftentfaltung durch die Gerätekraft gehoben. Bei einbeinigem Auftreten muß ohne Berücksichtigung der Kraft für Beschleunigung nur noch eine zusätzliche statische Kraft von 15 kp zum Anheben eines Körper­ gewichtes von 75 kg aufgebracht werden. Die Zugkraft der Achillessehne müßte ohne mechanische Unterstützung des vorge­ schlagenen Gerätes 250 kp entwickeln. Durch die Hilfe des beschriebenen Gerätes ist dagegen nur ein Fünftel der natür­ lichen anatomischen Kraft erforderlich (75 kg Körpergewicht : 15 kp der noch aufzubringenden Kraft=5). Der Druck auf die unterhalb des Knies vorgesehene Manschette 11 beträgt etwa 40 kp, was durch eine entsprechend ausgebildete und abge­ polsterte Ausführung einer Manschette ohne weiteres abgefangen werden kann.

Claims (13)

1. Sport- und Trainingsgerät zum Verstärken der Sprungkraft des Fußes bzw. Beines durch das Freiwerden einer vorgespannten Federkraft während der Sprungphase bzw. des Abdrückens des Fußballens vom Boden, mit einer zur standfesten Aufnahme des beschuhten oder un­ beschuhten Fußes lösbar mit diesem verbundenen in sich starren Wippe, die sich an einem ebenfalls mit dem Fuß oder Bein lösbar zu verbindenden Widerlager abstützt, und bei dem an dem hinteren fersenseitigem Ende der Wippe die Federkraft mindestens einer zwischen Wippe und Bein eingespannten Zugfeder angreift, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schwenkachse (6) der Wippe (W) achsgleich zum Sprunggelenk (7) des Fußes (1) gerichtet ist, daß die Wippe (W) mit dem Fußballen (1a) und mit der Ferse (1b) verbunden ist und daß die Zugfedern (12, 13) durch Beugen des Fußgelenkes vorzuspannen sind.

2. Sport- und Trainingsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkwinkel α der Wippe (W) dem natürlichen Schwenkwinkel des menschlichen Fuß­ gelenkes (7) angepaßt ist und der Schwenkwinkelaus­ schlag der Wippe (W) durch Anschläge (20 und 21), ins­ besondere gegenüber den Federhülsen (9) begrenzt ist.

3. Sport- und Trainingsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (20, 21) einstellbar und mit Dämpfungsmitteln versehen sind.

4. Sport- und Trainingsgerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Feder (12 und 13) in gespanntem Zustand eine Zugkraft bzw. Vorspann­ kraft (V) von etwa 53 Kilopond aufbringt.

5. Sport- und Trainingsgerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wippe (W) an zwei zu beiden Seiten des Unterschenkels (8) befindli­ chen, das Widerlager bildenden starren Federhülsen (9) schwenkbar angelenkt ist, die fest aber lösbar mit dem Unterschenkel (8), insbesondere im Bereich unterhalb des Knies verbunden sind und zur Aufnahme der Zugfedern (12 und 13) dienen, deren untere Enden (12A und 13A) unten an den Federhülsen (9) befestigt sind, während an ihren oberen Enden (12B und 13B) Seilzüge (14) angreifen, die über am oberen Ende der Federhülsen (9) drehbar gela­ gerte Umlenkrollen (15) zu den hinteren fersenseitigen Enden der Wippe (W) verlaufen und dort einstellbar fi­ xiert sind.

6. Sport- und Trainingsgerät nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des fer­ senseitigen Endes des Seilzuges (14) über eine in Rich­ tung zur Schwenkachse (6) verlaufende Verstellein­ richtung erfolgt, bestehend aus einer in der Wippe (W) drehbar gelagerten Schraubenspindel (16), einem auf dieser geführten bzw. von dieser angetriebenen Ver­ stellnocken (17) und aus in der Wippe (W) vorgesehenen, aufeinanderfolgenden Rasten (18) zur jeweiligen form­ schlüssigen Aufnahme des Verstellnockens (17).

7. Sport- und Trainingsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verkürzung oder Verlänge­ rung des Seilzuges (14) ein Seilschloß (19) vorgesehen ist.

8. Sport- und Trainingsgerät nach einem oder meh­ reren der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß jede Wippe (W) aus zwei links und rechts vom Fuß (1) befindlichen starren rautenförmigen Seitenteilen (W 1 und W 2) in Form von Stab- bzw. Gitterkonstruktionen mit miteinander fest verbundenen Stäben besteht und daß die beiden Seitenteile (W 1 und W 2) mittels Quer­ stege (W 3) eine starre Baueinheit bilden.

9. Sport- und Trainingsgerät nach einem oder meh­ reren der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß jede Wippe (W) als eine insbesondere aus Kunststoff hergestellte Schalenkonstruktion ausgeführt ist.

10. Sport- und Trainingsgerät nach einem oder meh­ reren der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wippe (W) mit dem Fuß (1) sowohl ballen­ seitig als auch fersenseitig und die oberen Enden der Federhülsen (9) mit dem Unterschenkel (8) unterhalb des Knies über Manschetten (2 bzw. 3 bzw. 11) lösbar fest verbunden sind.

11. Sport- und Trainingsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschetten (2, 3 und 11) auf ihrer Innenseite eine Polsterung aufweisen.

12. Sport- und Trainingsgerät nach einem oder meh­ reren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Unterseite der Wippe (W) im Bereich des Fußballens (1a) und der Ferse (1b) sohlenähnliche, insbesondere rutschsichere Auflagen (4 und 5) vorgesehen sind.

13. Sport- und Trainingsgerät nach Anspruch 11, da­ durch gekennzeichnet, daß jede Manschette (11) zwischen zwei Hülsen (26) eingespannt ist, die verschieblich und feststellbar auf den Federhülsen (9) gelagert sind.