DE3704841A1 - Trainingsgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Trainigsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Trainingsgerät ist beispielsweise aus der DE-OS 35 26 144 bekannt.

Bei der praktischen Anwendung dieses Gerätes hat sich gezeigt, daß der Hebel bei bestimmten Belastungsformen nur schwierig aus einer oder aus beiden Totpunkt-Lagen wieder herausbewegt werden kann. Dies kann daran liegen, daß die von dem das Trainingsgerät bewegenden Muskel aufbringbare Kraft gerade in einer Totpunkt-Lage nur relativ gering ist. Hinzu kommt, daß in den Totpunkt-Lagen die Bewegung jeweils wieder erneut beginnt und deshalb eine größere Kraft zur Bewegung des Hebels erforderlich sein kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Trainingsgerät der eingangs angegebenen Art zu schaffen, welches auch aus den Totpunkt-Lagen einfach, sicher und stoßfrei herausbewegt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Hydraulikflüssigkeit ein Gas beigemischt ist. Dieses Gas wirkt als Polster und führt dazu, daß der an einer Schwenkachse befestigte Hebel, der mit den Kolben des Hydraulkzylinders verbunden ist, aus der Totpunkt-Lage, also aus dem Umkehrpunkt mit einer geringeren Kraft herausbewegt werden kann. Bei gewissen Belastungs-und Trainingsformen wird durch die Beimischung des Gases eine Durchführung der Übung überhaupt erst ermöglicht.

Vorzugsweise wird Luft beigemischt; diese ist überall verfügbar und kann über geeignete Ventile zugeführt und abgeführt werden, um die beigemischte Gasmenge zu regulieren und dadurch eine optimale Anpassung an die jeweilige Übung zu erreichen. Wird der Gasanteil erhöht, wird die in den Totpunkt-Lagen aufzubringende Kraft vermindert und umgekehrt.

Das Trainingsgerät kann einen doppelt wirkenden Kolben aufweisen sowie einen eine Drosseleinrichtung aufweisenden Kanal, der die durch den Kolben getrennten und mit Flüssigkeit gefüllten Zylinderkammern miteinander verbindet. Dadurch ist es möglich, sowohl der hingehenden Bewegung als auch der hergehenden Bewegung des Hebels und damit des Kolbens einen Widerstand entgegenzusetzen.

Die Schwenkachse kann den Zylinder quer durchsetzen und im Innern des Zylinders mit dem Kolben durch ein Getriebe verbunden sein. Durch diese Ausgestaltung weist die das Reaktionsmoment erzeugende und aus dem Hebel und dem Hydraulikzylinder bestehende Einheit eine stabile raumsparende Konstruktion auf.

Der mit der Drosseleinrichtung versehene Kanal kann in der Zylinderwandung angeordnet sein, was zu einer weiteren Vereinfachung und Raumersparnis führt. Das Getriebe läßt sich in vorteilhafter und einfacher Weise dadurch bilden, daß der Kolben zwischen den Kolbenscheiben mit einer achsparallelen Zahnstange versehen ist, mit der ein mit der Schwenkachse fest verbundenes Ritzel kämmt. Das Getriebe kann auch durch eine Kurbel und eine Pleuelstange oder Exzenter gebildet werden.

Zweckmäßigerweise ist der Zylinder mit dem aus einem Stuhl, einer Liege oder dergleichen bestehenden Diagnosegerät derart verbunden, daß die Schwenkachse im wesentlichen mit der Achse des Gelenks oder Beugungszentrums des zu diagnostizierenden Gelenks oder Körperteils fluchtet.

Der Schwenkwinkel des Hebels kann durch Anschläge einstellbar sein, um zu große Bewegungen zu verhindern. Weiterhin ist die Länge des Hebelarms des Hebels zweckmäßigerweise einstellbar.

Um für die hingehende Bewegung einerseits und für die herge­ hende Bewegung andererseits verschiedene Reaktionsmomente einstellen zu können, ist in den Endbereichen des Kanals je ein einstellbares Drosselventil angeordnet, besteht der Kolben aus zwei starr miteinander verbundenen Kolbenscheiben, die zwischen sich eine Kolbenkammer begren­ zen, ist in jeder Kolbenscheibe ein einen Durchfluß in die angrenzende Zylinderkammer gestattendes Rückschlagventil angeordnet und ist der Kanal zwischen den Drosselventilen mit einer durch die Zylinderwandung hindurch in die Kolbenkammer mündenden Leitung versehen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel in einer Richtung senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung auslenkbar ist. Den Besonderheiten des menschlichen Bewegungsapparates entsprechend beobachtet man beispielsweise bei der Bewegung des menschlichen Kniegelenks, daß sich der Unterschenkel während des Überganges von der Beugung in die Streckung nicht nur auf einer senkrecht zur Gelenkachse (Drehachse) stehenden Ebene bewegt, sondern daß er mit zunehmender Streckung auch noch zur Körperinnenseite wandert. Die Ursachen hierfür sind, wie medizinisch bekannt ist, die bei jedem Menschen verschiedenen, individuellen Achsverschiebungen von Ober- zu Unterschenkel. Im medizinischen Sprachgebrauch wird dieser Effekt als "zwangsläufige Innenrotation" des Unterschenkels bei zunehmender Streckung des Kniegelenks bezeichnet.

Um die Belastungen des Knorpel- und Bandapparates trainierenden Person vermindern zu können, ist der Hebel in einer Richtung senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung auslenkbar. Dadurch kann das erfindungsgemäße Trainingsgerät den natürlichen Bewegungsabläufen des menschlichen Körpers bzw. der Gelenke des menschlichen Körpers folgen. Das erfindungsgemäße Trainingsgerät kann also einseitige Belastungen in den Gelenken der trainierenden Person aufnehmen, gleichmäßig verteilen und dadurch den Knorpel- und Bandapparat schonen, also Reiz- bzw. Entzündungser­ scheinungen am Gelenk verhindern.

Die Auslenkbarkeit des Hebels in einer Richtung senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Es ist möglich, daß der Hebel an der Schwenkachse um eine senkrecht zur Schwenkachse und senkrecht zum Hebel verlaufende Drehachse schwenkbar gelagert ist. Weiterhin kann die Schwenkachse um eine senkrecht zur Schwenkachse und im wesentlichen parallel zum Hebel verlaufende Drehachse schwenkbar gelagert sein. Der Hebel kann mit der Schwenkachse drehfest und in Richtung der Schwenkachse längsverschieblich verbunden sein. Mit dem Hebel kann ein parallel zur Schwenkachse verlaufendes Querstück verbunden sein, längs dem eine Beinaufnehmer­ schale längsverschieblich geführt ist. Die Drehachse kann im Abstand zur Schwenkachse angeordnet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In diese zeigt

Fig. 1 das aus einem Stuhl bestehende Trainingsgerät in perspektivischer, schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des mit dem Hebel versehenen Hydraulikzylinders,

Fig. 3 bis 5 den Hydraulikzylinder in zwei Seitenansichten und in Draufsicht,

Fig. 6 bis 8 den Kolben in zwei Seitenansichten und in Draufsicht,

Fig. 9 die Schwenkwelle und den Hebel in perspekti­ vischer Darstellung,

Fig. 10 den Zylinder, die Schwenkwelle und den Hebel in perspektivischer Darstellung,

Fig. 11 die Schwenkwelle und den Hebel in einer weiteren Darstellung,

Fig. 12 die Schwenkwelle und den Hebel in einer weiteren Darstellung,

Fig. 13 eine weitere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 14 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, Fig. 15 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besteht das Trainingsgerät aus einem Stuhl 1, der nur durch Sitzfläche, Rückenlehne und Beine angedeutet ist. An der Sitzfläche ist der Hydraulikzylinder 2 mit dem Schwenkhebel 3 in der Weise befestigt, daß die Schwenkachse (30) in etwa mit der durch die beiden Kniegelenke des Patienten gezogenen Linie fluchtet. An dem Schwenkhebel 3, der in nicht dargestellter Weise längenverstellbar ist, ist endseitig ein Querstück 4 angesetzt, das Bandagen zur Befestigung an dem Unterschenkel des Patienten trägt.

Der Stuhl 1 ist weiterhin mit nicht dargestellten Befestigungsgurten für den nur durch Striche dargestellten Patienten versehen.

Um die Schwenkachse 30 des Hydraulikzylinders 2 bezüglich der Kniegelenke des Patienten zu justieren, kann der Hydraulikzylinder 2 an dem Stuhl mittels einer Kreuzführung befestigt sein, die eine Bewegung längs zweier vorzugsweise senkrecht zueinander stehender Linien ermöglicht. Damit ist sowohl eine Bewegungsmöglichkeit nach vorne und hinten als auch eine Bewegungsmöglichkeit nach oben und unten gegeben. Stattdessen kann auch die Sitzfläche nach vorne und hinten verstellbar sein, wodurch eine der beiden Kreuzführungen eingespart werden kann; es ist dann nur noch eine Führung des Hydraulikzylinder 2 an dem Stuhl 1erforderlich, die senkrechter Richtung liegt, um eine Verstellung nach oben und unten zu ermöglichen.

Der Hydraulikzylinder ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. In dem Hydraulikzylinder 2 ist ein beidseitig wirkender Kolben angeordnet, der aus den beiden Kolbenscheiben 5, 6 besteht, die durch die Zahnstange 7 starr miteinander verbunden sind. ln gegenüberliegenden Bereichen der Zylinderwandung ist eine Schwenkachse (30) gelagert, auf die das Ritzel 8 aufgekeilt ist. Das Ritzel 8 kämmt mit der Zahnstange 7. Außerhalb des Zylinders 2 ist auf die Schwenkachse (30) der Schwenkhebel 3 aufgekeilt. Die durch die Kolbenscheiben 5, 6 abgeteilten Zylinderkammern 9, 10 sind durch einen Kanal 11 miteinander verbunden, in dem ein Drosselventil 12 angeordnet ist.

Bei dem aus den Fig. 3 bis 5 ersichtlichen Zylinder 2 ist der Drosselkanal 11 in der Zylinderwandung angeordnet. In den Endbereichen ist der Kanal mit Bohrungen 12, 13 versehen, die in die Zylinderkammern 9, 10 münden.

Der Zylinder weist in seinem mittleren Bereich eine Querbohrung 14 auf, in der die Schwenkwelle mit dem Ritzel gelagert ist, das mit der Zahnstange kämmt.

Weiterhin weist der Kanal 11 in seinem mittleren Bereich neben der Querbohrung 14 eine Querbohrung 15 auf, die in die Kolbenkammer zwischen den Kolbenscheiben 5, 6 mündet.

In seinen Endbereichen ist der Kanal von Gewindebohrungen 16, 17 durchsetzt, in die Drosselschrauben einschraubbar sind, durch die sich der jeweilige Drosselquerschnitt einstellen läßt.

Die Ausgestaltung des Kolbens ist aus den Fig. 6 bis 8 näher ersichtlich. Der Kolben besteht aus den endseitigen Kolbenscheiben 5, 6, die durch die Zahnstange 7 miteinander verbunden sind. Die Kolbenscheiben 5, 6 sind mit abgesetzten Axialbohrungen 19, 20 versehen, in die Rückschlagventile bildende Stahlkugeln 21, 22 eingesetzt sind. Diese Stahlkugeln sind durch aufgeschraubte Sicherungsbleche in der dargestellten Weise gegen ein Herausfallen gesichert.

Fig. 9 zeigt in einer perspektivischen Darstellung die Schwenkachse 30, die beispielsweise auch in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. An der Schwenkachse 30 ist der Hebel 3 um eine Drehachse 31 schwenkbar gelagert. Die Drehachse 31 kann beispielsweise durch einen Bolzen gebildet werden, der die Schwenkachse 30 quer durchsetzt und auf zwei Seiten in Löcher des Auges 35 eingreift, wobei das Auge 35 mit dem Hebel 3 starr verbunden ist. Wie aus der Fig. 9 ersichtlich, steht die Drehachse 31 senkrecht zur Schwenkachse 30 und senkrecht zum Hebel 3. An dem Hebel ist das Verstellstück 32 verschieblich geführt. Dieses Verstellstück 32 dient zur Anpassung der Stellung der Beinaufnehmerschale 36. Je nach Körpergröße bzw. individuellen Wünschen kann das Verstellstück 32 zusammen mit der Beinaufnehmerschale 36 verschoben werden, bis die gewünschte Stellung erreicht ist. Dann wird das Verstellstück 32 mit Hilfe einer in der Zeichnung nicht dargestellten Klemmvorrichtung an dem Hebel 3 festgeklemmt. Mit dem Verstellstück 32 ist das Querstück 4 für die Beinaufnehmerschale 36 fest verbunden. Auf dem Querstück 4 ist das Zwischenstück 37 längsverschieblich und drehbar gelagert. Dieses Zwischenstück 37 kann nach Erreichen der gewünschten Winkelstellung und Längsstellung festgeklemmt werden. An dem Zwischenstück 37 ist die Verstellschiene 33 für die Beinaufnehmerschale 36 längsver­ schieblich gelagert. Nach Erreichen der gewünschten Stellung kann die Verstellschiene 33 und damit die Beinaufnehmerscha­ le 36 festgeklemmt werde (in der Zeichnung nicht darge­ stellt). Die Bewegungsmöglichkeiten bzw. Verstell­ möglichkeiten sind in der Fig. 9 mit Pfeilen angedeutet. ln der Fig. 9 verläuft die Drehachse 31 senkrecht zur Schwenkachse 30 und senkrecht zum Hebel 3. Es ist jedoch auch möglich, daß die Drehachse nicht genau senkrecht, sondern geneigt ist.

Das Auge 35 des Hebels 3 ist in den Bereichen, in denen es bei einer Schwenkbewegung um die Drehachse 31 mit der Schwenkachse 30 in Berührung kommt, abgeschrägt, um Beschädigungen der Schwenkachse 30 zu vermeiden. Durch die Bemessung des Auges 35 bzw. der soeben beschriebenen Abschrägungen kann eine Winkelbegrenzung für die Drehbewegung um die Drehachse 31 vorherbestimmt werden.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel der zweiten Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe. An der Schwenkachse 30 ist der Hebel 3 starr befestigt. An dem Hebel 3 ist das Verstellstück 32 gleitbeweglich und feststellbar gelagert. Mit dem Gleitstück 32 ist das Querstück 4 für die Beinaufnehmerschale 36 fest verbunden. Der Zylinder 2 und dadurch auch die Schwenkachse 30 ist um die Drehachse 34 schwenkbar gelagert. Die Drehachse 34 verläuft senkrecht zur Schwenkachse 30 und im wesentlichen parallel zum Hebel 3. Genauer gesagt verläuft die Drehachse 34 dann parallel zum Hebel 3, wenn sich dieser Hebel 3 in seiner neutralen Mittelstellung befindet. Wenn der Hebel 3 um die Schwenkachse 30 im Verlaufe der Übung gedreht wird, nehmen die Drehachse 34 und der Hebel 3 einen Winkel zueinander ein, der dem Drehwinkel der Schwenkachse 30 entspricht. Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß die Drehachse 34 dann parallel zum Hebel 3 verläuft, wenn dieser Hebel 3 aus seiner neutralen Mittelstellung um einen bestimmten Winkel herausgeschwenkt worden ist. Weiterhin muß die Drehachse 34 nicht unbedingt genau senkrecht zur Schwenkachse 30 und auch nicht unbedingt parallel zum Hebel 3 verlaufen.

Fig. 11 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung, die der Fig. 9 im wesentlichen entspricht und in der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, so daß sich eine erneute Beschreibung erübrigt.

Fig. 12 zeigt eine Einzelheit aus der Fig. 11, wobei wiederum gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Bei der in Fig. 13 dargestellten Ausführungsform ist der Hebel 3 mit der Schwenkachse 30 fest verbunden. An dem Hebel 3 ist das Verstellstück 32 längsverschieblich geführt. Das Verstellstück 32 kann an dem Hebel 3 durch die Feststellschraube 40 festgeklemmt werden. Durch eine Drehung der Feststellschraube 40 wird ein Zwischenstück (in der Zeichnung nicht dargestellt) vorwärts bewegt und mit dem Hebel 3 zur Anlage gebracht. Vorzugsweise besitzt dieses Zwischenstück zwei senkrecht zueinander stehende Klemmflächen, die längs einer Kante des Hebels 3 auf zwei aneinandergrenzende Flächen des Hebels 3 durch die Kraft der Verstellschraube 40 aufgepreßt werden, wodurch die Festklemmung des Verstellstücks 32 auf dem Hebel 3 bewirkt wird.

Mit dem Verstellstück 32 ist das Querstück 4 für die Beinaufnehmerschale 36 fest verbunden. Auf dem Querstück 4 ist das Zwischenstück 37 längsverschieblich und drehbar gelagert. Im Gegensatz zur Ausführungsform nach der Fig. 9 wird das Zwischenstück 37 jedoch nicht auf dem Querstück 4 festgeklemmt, sondern kann sich auch während des Betriebs in Richtung des Querstücks 4 bewegen. Die Beinaufnehmerscha­ le 36 ist also in einer Richtung 43, 44 senkrecht zur Bewe­ gungsrichtung 45, 46 des Hebels 3 auslenkbar. Die Bewegungs­ möglichkeit des Zwischenstücks 37 ist durch zwei Anschläge 41 und 42 begrenzt. Die Anschläge 41, 42 können verschieblich und festklemmbar ausgestaltet sein. Auf der Beinaufnehmerschale 36 ist eine Verstellschiene 33 vorgesehen, die mit dem Zwischenstück 37 in Eingriff steht. Über die Verstellschiene 33 ist die Beinaufnehmerschale 36 mit dem Zwischenstück 37 längsverschieblich und festklemmbar verbunden.

Bei der in Fig. 14 dargestellten Lösung ist die Schwenkachse 30 als Sechskantprofil 30 a ausgestaltet. Der Hebel 3 ist also mit der Schwenkachse 30 drehfest und in Richtung der Schwenkachse längsverschieblich verbunden. Die Längsverschieblichkeit in Richtung der Schwenkachse ist durch die Pfeile 50, 51 angedeutet. Die übrigen Bezugszif­ fern der Fig. 14 entsprechen denjenigen der anderen Figuren und brauchen daher nicht mehr im einzelnen erläutert zu wer­ den. Das Zwischenstück 37 wird auf dem Querstück 4 in die richtige Stellung geschoben und dann festgeklemmt. Die Bei­ naufnehmerschale 36 besteht aus einem Mittelstück 52 und zwei Endstücken 53 und 54. In dem Mittelstück 52 befinden sich zwei Langlöcher 55 und 56. In den Endstücken 53 und 54 sind Löcher 57 und 58 vorgesehen. Die Endstücke 53 und 54 können also in Richtung der Doppelpfeile 59 und 60 ver­ schoben und einjustiert werden.

Das Zwischenstück 37 ist auf dem Querstück 4 drehbar gelagert; siehe Pfeile 60, 61. Die Beinaufnehmerschale 36 ist an dem Zwischenstück 37 ebenfalls drehbar gelagert; siehe Pfeile 62-65.

Bei der in Fig. 15 dargestellten Ausführungsform ist ein Zwischenstück 70 mit der Schwenkachse 30 fest verbunden. Das Zwischenstück 70 ist in seinem unteren Bereich U-förmig ausgebildet und trägt dort die Drehachse 31, an der der Hebel 3 schwenkbar gelagert ist. Die Drehachse 31 verläuft senkrecht zur Schwenkachse 30. Die Drehachse 31 verläuft weiterhin im Abstand zur Schwenkachse 30.

Bei sämtlichen Ausführungsformen kann die Drehachse 31 geschwindigkeitsabhängig gedämpft und/oder geschwindigkeitsunabhängig belastet sein. Diese Dämpfung und/oder Belastung kann symmetrisch oder unsymmetrisch sein. Durch eine unsymmetrische Vorbelastung kann eine Seite des beanspruchten Gelenkes entlastet werden.

Der Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise Öl, ist ein Gas, beispielsweise Luft, beigemischt. Die Beimischung kann durch in den Zeichnungen nicht dargestellte Ventile erfolgen.

Claims (6)

1. Trainingsgerät mit einem an einer Schwenkachse befestig­ ten Hebel, der zur Erzeugung eines Reaktionsmomentes mit dem Kolben eines Hydraulikzylinders so verbunden ist, daß eine alternierende Drehbewegung des Hebels in eine translatorische hin- und hergehende Bewegung des Kolbens umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikflüssigkeit ein Gas beigemischt ist.

2. Trainingsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen doppelt wirkenden Kolben und einen eine Drossel­ einrichtung aufweisenden Kanal, der die durch den Kolben getrennten und mit Flüssigkeit gefülleten Zylinderkam­ mern miteinander verbindet.

3. Trainingsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwenkachse den Zylinder quer durchsetzt und daß die Schwenkachse im Innern des Zylinders mit dem Kolben durch ein Getriebe verbunden ist.

4. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Endbereichen des Kanals je ein einstellbares Drosselventil angeordnet ist, daß der Kolben aus zwei starr miteinander verbundenen Kolbenscheiben besteht, die zwischen sich eine Kolbenkammer begrenzen, daß in jeder Kolbenscheibe ein einen Durchfluß in die angrenzende Zylinderkammer gestattendes Rüsckschlagventil angeordnet ist und daß der Kanal zwischen den Drosselventilen mit einer durch die Zylinderwandung hindurch in die Kolbenkammer mündenden Leitung versehen ist.

5. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel in einer Richtung senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung auslenkbar ist.

6. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikflüssigkeit Luft beigemischt ist.