DE3920727A1 - Koerpertrainingsgeraet mit belastungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Körpertrainingsgerät mit einer Belastungsvorrichtung.

Die Belastungsvorrichtungen solcher Geräte bestehen üblicherweise aus Gewichten, Federn o.dgl., die über einen Seil- oder Kettenzug mit einem Organ (Griff, Hebel o.dgl.) verbunden sind. Dieses Organ wird vom Trainierenden mit seiner Muskel­ kraft F_T entgegen der von der Belastungsvorrichtung erzeugten Kraft F_G bewegt oder verschwenkt.

Es ist bekannt (vgl. DE-PS 23 14 638 und DE-OS 30 11 404), den von der Belastungsvorrichtung erzeugten Widerstand wäh­ rend des Übungsablaufes veränderbar zu gestalten. Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, daß die Widerstandskraft in allen Bewegungsabschnitten der Stellung des zu trainierenden Körperteils angepaßt ist. Diese Veränderung der Widerstandskraft kann mit Hilfe von exzentrisch geformten Umlenkrollen oder Umlaufrädern mit spiralförmigen Rillen bewirkt werden. Über derartige Umlenkmittel sind die Seilzüge geführt, die das vom Trainierenden betätigte Organ mit den Gewichten oder Federn verbinden. Die Anpassung der sich während des Übungsab­ laufs verändernden Widerstandskraft an unterschiedliche Stellungen des zu trainierenden Körperteils oder an Personen mit unterschiedlichen Leistungsfähigkeiten setzt umständliche Montagearbeiten (Wechsel der Umlenkmittel, Veränderung der Gewichte usw.) voraus.

Weiterhin ist es bekannt, in einem Gerät zur Körperer­ tüchtigung als Belastungsvorrichtung eine Induktionskupplung mit einem Primärrad und einem Sekundärrad einzusetzen. Das Primärrad der Induktionskupplung wird ständig von einem Elektromotor angetrieben. Zusätzlich ist ein Getriebe vorge­ sehen, das die Bewegung der Hebel- bzw. Zugmittelmechanik auf das Sekundärrad der Induktionskupplung überträgt. Der Aufbau einer derartigen Belastungsvorrichtung ist äußerst kompli­ ziert. Außerdem weist eine Induktionskupplung ein erhöhtes Trägheitsmoment auf, das die exakte Einstellung einer sich verändernden Belastung erschwert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Körpertrainingsgerät mit einer Belastungsvorrichtung zu schaffen, welche einen einfachen Aufbau hat und eine exakte Einstellung einer sich während eines Übungsablaufs verändernden Belastung erlaubt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Belastungsvorrichtung als Linearmotor ausgebildet ist.

Ein Linearmotor besteht aus mindestens einem, üblicher­ weise zwei Induktorkämmen (Doppelinduktorkammausführung) und einer Sekundär- oder Reaktionsschiene. Der bzw. die Induktorkämme sind mit Wicklungen ausgerüstet, die den Wicklungen eines Drehstrommotors entsprechen. Fließt durch die Wicklungen der Induktorkämme ein Drehstrom, dann ent­ steht ein elektromagnetisches Feld. Dieses Feld übt auf die Reaktionsschiene eine Kraft aus, die parallel zu den Längsachsen der Induktorkämme gerichtet ist und die in Ab­ hängigkeit von der Stromrichtung in eine dieser beiden Richtungen wirkt.

Der Seil- oder Kettenzug, der das vom Trainierenden betätigte Organ mit der Belastungsvorrichtung verbindet, ist zweckmäßig mit der Reaktionsschiene des Linearmotors verbunden, während der oder die Induktorkämme ortsfest sind. Prinzipiell ist es auch möglich, die Reaktionsschiene festzuhalten und die Induktorkämme mit dem Seilzug zu verbinden. Diese Lösung hätte aber wieder den Nachteil eines erhöhten Trägheitsmomentes; außerdem ist die Stromzuführung zu bewegten Induktorkämmen technisch aufwendig.

Der besondere Vorteil der Verwendung eines Linearmotors als Belastungsvorrichtung in einem Körpertrainingsgerät be­ steht darin, daß die vom Linearmotor ausgeübte Kraft in einfacher Weise veränderbar ist. Den Drehstromwicklungen der Induktorkämme können je nach Stellung der Reaktions­ schiene unterschiedliche Ströme zugeführt werden. Die Steuerung dieser Ströme und vor allem die Veränderung dieser Ströme zum Zwecke der Anpassung der vom Linearmotor erzeugten Kräfte an unterschiedliche Stellungen des zu trainierenden Körperteils, an Ermüdungserscheinungen und/oder an Personen mit unterschiedlichen Leistungsfähigkeiten kann mit Hilfe elektrischer oder elektronischer Steuermittel vorgenommen werden. Aufwendige mechanische Montagearbeiten sind zur Ver­ änderung der Widerstandskraft nicht mehr erforderlich.

Der Aufbau eines Linearmotors ist wesentlich einfacher als eine Induktionskupplung, zumal der Einsatz einer In­ duktionskupplung in ein Körpertrainingsgerät den Einbau eines Getriebes voraussetzt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das vom Trainierenden bewegte Organ unmittelbar mit der Reaktionsschiene gekoppelt oder verbunden ist. Aufwendige Ketten- oder Seilzüge können bei dieser Lösung entfallen, so daß der mechanische Aufwand nicht mehr hoch ist und auch die Verletzungsgefahren reduziert sind.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen an­ hand von in den Fig. 1 bis 8 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 eine Zugmaschine mit einem Linear­ motor als Belastungsvorrichtung,

Fig. 3 bis 6 Beinstreckmaschinen mit einem Linear­ motor als Belastungsvorrichtung,

Fig. 7 einen Linearmotor zur Verwendung in einem Körpertrainingsgerät mit Steuer­ mitteln und

Fig. 8 ein Beispiel für eine Kraftkurve.

Die in Fig. 1 dargestellte Zugmaschine 1 umfaßt den Ständer 2 und den Galgen 3 mit den Rollen 4 und 5, über die der Seilzug 6 geführt ist. Der Seilzug 6 verbindet den Griff 7, auf den vom Trainierenden die Kraft F_T ausgeübt wird, mit der Belastungsvorrichtung 8. Diese befindet sich im gestrichelt angedeuteten Gehäuse 9 und ist als Linearmotor ausgebildet.

Der Linearmotor besteht aus zwei Induktorkämmen 11, 12 (nur einer ist wegen der gewählten Seitenansicht sichtbar) und der Reaktionsschiene 13. Die Induktorkämme sind über einen Sockel 14 ortsfest mit dem Ständer 2 verbunden. An die Reaktionsschiene 13 greift der Seilzug 6 an. Die Stromversorgung der Induktor­ kämme 11, 12 ist so gewählt, daß die auf die Reaktionsschiene 13 ausgeübte Kraft F_G der vom Trainierenden ausgeübten Kraft F_T entgegengerichtet ist. Mit Hilfe des Anschlags 15 ist sicherge­ stellt, daß die Reaktionsschiene 13 den von den Induktorkämmen 11, 12 gebildeten Spalt nicht verläßt.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Beinstreckmaschine mit dem Sitz 10 dargestellt, bei der der vom Trainierenden betätigte Hebel 16 unmittelbar mit einer kreissektorförmigen Scheibe 17 gekoppelt ist. Diese besteht zumindest in ihrem Randbereich aus Metall, beispielsweise Aluminium, und ist mit diesem Bereich durch den von den Induktorkämmen 11, 12 gebildeten Spalt hindurchgeführt. Die Scheibe 17 selbst bildet deshalb die Reaktionsschiene der als Linearmotor ausgebildeten Belastungsvorrichtung 8. Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Beinstreckmaschine handelt es sich deshalb um eine völlig ketten- oder seilzugfreie Lösung, so daß der mechanische Aufwand minimal ist.

Auch bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Lösung für eine Beinstreckmaschine ist der mechanische Aufwand noch gering. Mit dem vom Trainierenden bewegten Hebel 16 wird ebenfalls eine kreissektorförmige Scheibe 18 mitbewegt. Der äußere Rand dieser Scheibe 18 dient der Aufnahme des Seilzuges 19, der mit der Reaktionsschiene 13 des Linearmotors verbunden ist. Eine horizontale Verschiebung des Angriffspunktes der Kraft F_G an der Scheibe 18 tritt bei dieser Lösung nicht ein, so daß eine exakt horizontale Verschiebung der Reaktionsschiene 13 sichergestellt ist.

Fig. 7 zeigt einen perspektivisch dargestellten Linearmotor als Belastungsvorrichtung 8 für ein Körpertrainingsgerät mit den Induktorkämmen 11, 12 und deren Wicklungen 21, 22 sowie mit der Reaktionsschiene 13. An die Reaktionsschiene 13 greifen die einander entgegengerichteten Kräfte F_G und F_T an.

Eine Veränderung der Kraft F_G ist durch Veränderung der Frequenz f_s und des durch die Wicklungen 21, 22 fließenden Stromes möglich. Um solche Änderungen zu bewirken, ist eine als Block dargestellte Steuereinheit 23 vorgesehen. Beim dar­ gestellten Ausführungsbeispiel ist der Reaktorschiene 13 ein Wegaufnehmer 24 zugeordnet, dessen Signal der Steuereinheit 23 unmittelbar als Ist-Wert zugeführt werden kann (gestrichelter Pfeil 25). Mit Hilfe der Steuereinheit 23 kann eine von der Stellung der Reaktionsschiene 13 abhängige Stromänderung be­ wirkt werden, so daß sich die Kraft F_G während eines Übungs­ ablaufs verändert. Ein Beispiel für eine Kraftkurve ist in Fig. 8 dargestellt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zusätzlich ein Rechner 26 vorgesehen ist, mit dessen Hilfe individuelle Kraftkurven programmierbar sind. Die vom Wegaufnehmer 24 gelieferten Signale können dem Rechner 26 selbst zugeführt werden, der seinerseits die Steuereinheit 23 in der jeweils gewünschten Weise über eine geregelte Betriebsspannung U_B und eine Steuerfrequenz f_s beeinflußt.

Die vom Rechner benötigten Daten können jeweils über eine Tastatur eingegeben werden. Es besteht weiterhin die Mög­ lichkeit, dem Rechner 26 ein Schreib/Lesegerät 27 für Magnet­ karten zuzuordnen. Individuelle Leistungsdaten können auf der Magnetkarte abgespeichert und wieder abgerufen werden, so daß beispielsweise die Einstellung der Kraft F_G jeweils nach dem Einstecken der Magnetkarte in das Gerät 27 automatisch erfolgen kann.

Im Rechner 26 oder auf einer Magnetkarte können weitere Daten gespeichert sein, die sich auf den jeweils Trainierenden be­ ziehen, z.B. Daten, die sich auf seine Sitzposition beziehen. Erfolgt die Einstellung der Sitzposition über Stellmotoren, dann können diese Stellmotoren ebenfalls vom Rechner 26 be­ tätigt werden. Ein Stellmotor 28 mit einem Stellungsanzeiger 29 sind beispielsweise dargestellt und über die Leitungen 30 und 31 mit dem Rechner 26 verbunden.

Claims (12)

1. Körpertrainingsgerät (1) mit einer Belastungsvorrichtung (8), dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsvorrichtung (8) als Linearmotor mit mindestens einem Induktorkamm (11, 12) und einer Reaktionsschiene (13) ausgebildet ist.

2. Körpertrainingsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Seil- oder Kettenzug (6, 19) vorgesehen ist, der das vom Trainierenden betätigte Organ (Griff 7, Hebel 16 oder dgl.) mit der Belastungsvorrichtung (8) verbindet und daß der Seil- oder Kettenzug (6, 19) mit der Reaktionsschiene (13) des Linearmotors verbunden ist.

3. Körpertrainingsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das vom Trainierenden betätigte Organ (7, 16) unmittelbar mit der Reaktionsschiene (13) des Linearmotors gekoppelt oder verbunden ist.

4. Körpertrainingsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das vom Trainierenden betätigte Organ (16) unmittel­ bar mit einer Metallscheibe (17) verbunden ist, die gleich­ zeitig die Reaktionsschiene bildet.

5. Körpertrainingsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe (17) die Form eines Kreissektors hat und daß der Rand der kreissektorförmigen Metallscheibe durch die Induktorkämme (11, 12) hindurchgeführt ist und die Reaktionsschiene bildet.

6. Körpertrainingsgerät nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Wicklungen (21, 22) des oder der Induktorkämme (11, 12) eine Steuereinheit (23) zugeordnet ist.

7. Körpertrainingsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (23) mit einem Rechner (26) ver­ bunden ist.

8. Körpertrainingsgerät nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem vom Trainierenden betätigten Organ (7, 16) oder der Reaktionsschiene (13) ein Wegaufnehmer (24) zugeordnet ist.

9. Körpertrainingsgerät nach Anspruch 8 und 6 oder 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Signale des Wegaufnehmers (24) der Steuereinheit (23) oder dem Rechner (26) als Ist-Werte zugeführt werden.

10. Körpertrainingsgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinheit (23) oder dem Rechner (26) ein Magnetkartenlesegerät (27) zugeordnet ist.

11. Körpertrainingsgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Stellmotoren (28) vorge­ sehen sind, die mit Hilfe der Steuereinheit (23) und/oder dem Rechner (26) betätigbar sind.

12. Körpertrainingsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein oder mehrere Stellmotoren (28) für die Verstellung eines den Trainierenden aufnehmenden Sitzes (10) vorgesehen sind, welche mit Hilfe der Steuereinheit (23) und/oder dem Rechner (26) betätigbar sind.