DE60021938T2

DE60021938T2 - Übungsgerät für flexibel koordinierte elliptische Bewegungen

Info

Publication number: DE60021938T2
Application number: DE60021938T
Authority: DE
Inventors: James S. Seatlle Birrell
Original assignee: Precor Inc
Current assignee: Precor Inc
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: EP1036576B1; DE60021938D1; US6277055B1; TW418105B; CA2299978A1; EP1036576A2; ATE302046T1; US6165107A; EP1036576A3

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Übungsausrüstung, insbesondere auf ein Übungsgerät für flexibel koordinierte Bewegungen zur Stimulation von Bewegungen wie Rennen, Joggen und Laufen.
Hintergrund der Erfindung
Die Vorteile regelmäßiger Leibesübungen sind wohlbekannt und akzeptiert. Zeitknappheit, unfreundliches Wetter und andere Gründe hindern jedoch viele Menschen daran, Leibesübungen wie Gehen, Joggen, Rennen und Schwimmen auszuführen. Als Antwort darauf ist eine Vielfalt von Übungsausrüstung für Leibesübungen entwickelt worden. Es ist im allgemeinen wünschenswert, eine große Zahl verschiedener Muskeln über einen erheblich langen Bewegungsbereich zu trainieren, um eine ausgeglichene physische Entwicklung zu fördern, die Länge und Flexibilität der Muskeln zu maximieren und ein optimales Ausmaß an körperlicher Aktivität zu erreichen. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal von Übungsausrüstung ist die Möglichkeit, für glatte und natürliche Bewegung zu sorgen, wodurch erhebliche Erschütterung und Belastung vermieden werden, die sowohl Muskeln als auch Gelenke beschädigen können.
Obgleich aus dem Stand der Technik verschiedene Übungssysteme bekannt sind, weisen diese Systeme einer Reihe von Unzulänglichkeiten auf, die ihre Vorteile einschränken und/oder unnötige Risiken oder unerwünschte Merkmale beinhalten. Beispielsweise sind stationäre Fahrräder ein beliebtes aus dem Stand der Technik bekanntes Übungssystem, doch diese Maschine verwendet eine Sitzposition, die nur eine relativ kleine Zahl von Muskeln über einen recht begrenzten Bewegungsbereich zum Einsatz bringt. Auch Langlaufskigeräte werden von vielen Menschen zur Simulation der Gleitbewegung beim Skilanglauf verwendet. Obgleich dieses Gerät mehr Muskeln trainiert als ein stationäres Fahrrad, beschränkt die dabei auftretende im wesentlichen flache schlurfende Fußbewegung den Bewegungsbereich einiger der trainierten Muskeln. Eine weitere Art von Übungsgerät simuliert Treppensteigen. Auch diese Geräte trainieren mehr Muskeln als stationäre Fahrräder, doch der recht beschränkte Bereich der verwendeten Auf- und Abbewegung trainiert die Beinmuskeln des Benutzers nicht über einen großen Bewegungsbereich. Laufbänder sind noch eine weitere Art von aus dem Stand der Technik bekanntem Übungsgerät; sie ermöglichen natürliche Geh- oder Laufbewegungen auf einer relativ begrenzten Fläche. Ein Nachteil des Laufbands ist jedoch, dass bei Verwendung dieses Geräts erhebliche Erschütterungen der Hüft-, Knie- und Knöchelgelenke sowie weiterer Gelenke des Körpers auftreten können.
Eine weitere Beschränkung der Mehrzahl dem aus dem Stand der Technik bekannten Übungssysteme besteht darin, dass die Systeme in den Arten von koordinierten elliptischen Bewegungen, die sie hervorbringen können, begrenzt sind. Die von einem Übungssystem hervorgebrachte Bewegung wird hier als elliptisch bezeichnet, wenn die von den Füßen eines Benutzers während der Verwendung des Übungssystems beschriebene Bahn einer bogenförmigen oder ellipsenförmigen Bahn folgt. Elliptische Bewegung ist viel natürlicher und analoger zu Rennen, Joggen und Gehen, usw. als die von mancher aus dem Stand der Technik bekannten Übungsausrüstung hervorgebrachten linearen Hin- und Herbewegungen. Koordinierte elliptische Bewegung wird hervorgebracht, wenn die elliptischen Bewegungen der Füße eines Benutzers miteinander verknüpft werden, so dass ein Fuß gezwungen ist, sich in Reaktion auf die Rückwärtsbewegung des anderen Fußes (im wesentlichen um eine gleiche und entgegengesetzte Strecke) vorwärts zu bewegen. Eine Beschränkung des Bereichs der von den Übungssystemen verwendeten elliptischen Bewegungen kann nachteilige Auswirkungen auf die Muskelflexibilität und Koordination eines Benutzers haben, aufgrund des fortgesetzten Rückgriffs auf die von mancher aus dem Stand der Technik bekannten Übungsausrüstung hervorgebrachte Bewegung über einen kleinen Bereich, im Gegensatz zu dem großen Bereich natürlicher elliptischer Bewegungen, die bei Tätigkeiten wie Rennen, Gehen, etc. durchlaufen werden. Ferner bringen die aus dem Stand der Technik bekannten Übungssysteme verschiedene Arten erzwungener koordinierter elliptischer Bewegung hervor. Es besteht ein anhaltender Bedarf für ein Übungsgerät, das eine glatte natürliche Bewegung bietet, eine relative große Zahl von Muskeln über einen großen Bewegungsbereich trainiert und flexibel koordinierte elliptische Bewegung erlaubt, d.h., elliptische Bewegung, die im wesentlichen koordiniert ist, dabei aber etwas unabhängige und unkoordinierte Bewegung der Füße des Benutzers zueinander erlaubt.
Ein solches Übungsgerät ist in US-Patent Nr. 5 848 954 offenbart, das den Oberbegriff des Hauptanspruchs bildet. Das offenbarte Gerät umfasst ein Paar von Fußverbindungen, die zur Bewegung auf koordinierten elliptischen Bahnen verbunden sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung zielt auf ein Übungsgerät, das eine flexibel koordinierte elliptische Bewegung erlaubt. Ein bevorzugtes Übungsgerät verwendet einen Rahmen, der dazu angeordnet ist, auf einem Boden aufzuliegen. Der Rahmen definiert eine Achse, mit der die ersten und zweiten Fußverbindungen wirksam verbunden sind. Die ersten und zweiten Fußverbindungen weisen je ein vorderes Ende, ein hinteres Ende und ein Fußpedal auf. Die Verbindung zwischen den Fußverbindungen und der transversalen Achse bewirkt, dass die Fußpedale der Fußverbindungen relativ zu der transversalen Achse bogenförmige Bahnen beschreiben.
Die transversale Achse ist ferner mit einem Rollenantrieb und einem Einwegkupplungssystem wirksam verbunden, so dass zur Bewegung der Fußpedale der Fußverbindungen von vorne nach hinten ein größerer Widerstand erforderlich ist als zur Bewegung der Fußpedale von hinten nach vorne. Das Gerät kann auch ein Mittel zur Erhöhung des zur Bewegung der Fußpedale entlang der elliptischen Bahn erforderlichen Widerstands umfassen, wodurch der vom Benutzer geforderte Energieaufwand steigt.
In einer bevorzugten Ausführung enthält die vorliegende Erfindung erste und zweite Führungsrampen, die von dem Rahmen unterstützt werden und mit den vorderen Enden der ersten und zweiten Fußverbindungen wirksam verbunden sind, so dass die Fußverbindungen entlang flexibel koordinierter Bahnen gelenkt werden, während die Fußpedale der Fußverbindungen variable, flexibel koordinierte elliptische Bahnen beschreiben (d.h. die Bewegung der Fußverbindungen ist im wesentlichen aufeinander bezogen, aber nicht direkte, eins zu eins koordinierte Bewegung). Die transversale Achse ist mit einem Rollenantrieb wirksam verbunden, wodurch jede der Fußverbindungen eine geschlossene elliptische Bahn beschreibt. Das Antriebssystem ist eine zweigeteilte Vorrichtung, die es den beiden Fußverbindungen erlaubt, sich in aufeinander bezogener, flexibel koordinierter Bewegung zu bewegen.
In einem weiteren Aspekt einer bevorzugten Ausführung kann das Übungsgerät Führungsrampen enthalten, die betriebsbedingt ihre Neigung ändern. Im besonderen bewirkt die Wechselwirkung der Fußverbindungen mit den Führungsrampen eine Veränderung der Winkelorientierung der Führungsrampen, und damit der Fußverbindungen relativ zu dem Rahmen. Der Andruckmechanismus der Führungsrampen beruht vorzugsweise auf einer Feder, einer Wippanordnung oder einer Seil- und Rollenanordnung.
In noch einem weiteren Aspekt einer bevorzugten Ausführung kann das Übungsgerät Fußverbindungen enthalten, die durch ein Rollen- und Riemensystem miteinander verbunden sind, welches bewirkt, dass eine Fußverbindung sich zum vorderen Ende des Rahmens hin bewegt, während die andere Fußverbindung sich zum hinteren Ende des Rahmens hin bewegt. Dieser Riemen des Rollen- und Riemensystems ist flexibel und ermöglicht eine flexible Koordinierung der Fußverbindungen in im wesentlichen aufeinander bezogener Bewegung.
In einem Aspekt einer weiteren bevorzugten Ausführung kann das Übungsgerät Fußverbindungen enthalten, die durch ein Zahnstangensystem miteinander verbunden sind, welches bewirkt, dass eine Fußverbindung sich zum vorderen Ende des Rahmens hin bewegt, während die andere Fußverbindung sich zum hinteren Ende des Rahmens hin bewegt. Dieses Zahnstangensystem hat einen flexiblen Zug, der eine flexible Koordinierung der Fußverbindungen in im wesentlichen aufeinander bezogener Bewegung ermöglicht.
Noch eine weitere bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung kann Fußverbindungen enthalten, die über Kurbelarme mit der transversalen Achse wirksam verbunden sind. Diese Kurbelarme sind über ein System verbunden, das es den Fußverbindungen erlaubt, sich in im wesentlichen aufeinander bezogener, flexibel koordinierter Bewegung zu bewegen.
Ein gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiertes Übungsgerät implementiert variable, flexibel koordinierte elliptische Bewegung, um natürliche Geh- und Rennbewegungen zu simulieren und eine große Zahl von Muskeln über einen großen Bewegungsbereich zu trainieren. Durch die natürliche, variable, flexible koordinierte zweibeinige Bewegung der vorliegenden Erfindung, im Gegensatz zu dem beschränkten Bereich der von mancher aus dem Stand der Technik bekannten Übungsausrüstung hervorgerufenen Bewegung, können auch erhöhte Muskelflexibilität und Koordination erreicht werden. Dieses Gerät bietet die oben genannten Vorteile, ohne wie aus dem Stand der Technik bekannte Laufbänder die Körpergelenke des Benutzers Erschütterungen auszusetzen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorangehenden Aspekte und viele der damit einhergenden Vorteile dieser Erfindung werden ersichtlich, indem das Verständnis der Erfindung durch Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen erleichtert wird.
1 zeigt eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Übungsgeräts für flexibel koordinierte elliptische Bewegungen, das wippenartige Führungsrampenrückführungen verwendet und durch ein Riemen- und Rollensystem flexibel koordiniert wird;
2 zeigt eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
2A zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, die der in 2 gezeigten ähnlich ist und geformte Andruck-/Leitrollen und Antriebsräder, geformte Fußverbindungen und Führungsrampen sowie einen gedämpften Rollenantrieb umfasst.
3 zeigt eine Perspektivansicht einer alternativen Ausführung der vorliegenden Erfindung, die wippenartige Führungsrampenrückführungen verwendet und durch ein Zahnstangensystem flexibel koordiniert wird;
4 zeigt eine Seitenansicht der in 3 gezeigten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt eine Perspektivansicht einer alternativen Ausführung der vorliegenden Erfindung, die auf Federdruck beruhende Rampenrückführungen verwendet, die durch eine Achsen- und Kurbelarmanordnung flexibel koordiniert werden;
6 zeigt eine Seitenansicht der in 5 gezeigten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
6A zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, die der in 6 gezeigten ähnlich ist und Mechanismen zum Einstellen der Federwirkung der Führungsrampen sowie Lager zum Einstellen der Position der Führungsrampen umfasst.
7 zeigt eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, die eine flexibel koordinierte Achsen- und Kurbelarmanordnung sowie einen durch federnde Andruckelemente gedämpften Rollenantrieb verwendet; und
8 zeigt eine Seitenansicht der in 7 gezeigten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführung
1 und 2 zeigen eine bevorzugte Ausfürung eines entsprechend der vorliegenden Erfindung konstruierten Übungsgeräts 10 für flexibel koordinierte elliptische Bewegungen. Das Übungsgerät 10 wird zunächst kurz beschrieben. Es umfasst einen auf dem Boden aufliegenden Rahmen 14 mit einer vorderen aufrechten Struktur 18, die sich zunächst nach oben erstreckt und dann schräg nach vorne abgewinkelt ist. Zum hinteren Bereich des Rahmens 14 hin sind sich nach oben erstreckende linke und rechte Achsenlager 22 und 24 angeordnet, auf denen eine transversale Achse 26 aufliegt. Die Achse 26 ist zweigeteilt, vorzugsweise an ihrem Mittelpunkt, wodurch die beiden Hälften in flexibel koordinierter Bewegung zueinander rotieren können und dabei linke und rechte Antriebsräder 30 bzw. 32 verbinden. Linke und rechte Fußverbindungselemente 36 und 38 weisen hintere Endteile 48 und 50 auf, die rollbar mit der transversalen Achse 26 in Eingriff sind. Die transversale Achse 26 ist mit einem in einem mittleren Gehäuse 31 enthaltenen Schwungrad 27 verbunden. Die Fußverbindungselemente weisen vordere Endteile 42 und 44 auf, die rollbar mit linken und rechten neigbaren Führungsrampen 60 und 62 in Eingriff sind. Durch eine transversale Schwenkarmrückführanordnung 70, die so konstruiert ist, dass sie eine Rampe veranlasst, nach unten zu schwenken, während die andere Rampe in Reaktion auf nach unten gerichtete, von den Fußverbindungen 36 und 38 ausgeübte Kräfte nach oben schwenkt, werden die neigbaren Führungsrampen 60 und 62 zur Drehung nach oben gedrückt.
Das Übungsgerät 10 umfasst ferner vordere und hintere Rollen- und Riemensysteme 72 und 76, die eine flexibel koordinierte Bewegung der Fußverbindungen hervorbringen, so dass, wenn eine der Fußverbindungen sich in eine Richtung bewegt (nach vorne oder nach hinten), die Rollen- und Riemensysteme 72 und 76 die andere Fußverbindung dazu veranlassen, sich in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen (nach hinten oder nach vorne). Die Riemen 73 und 77 der Systeme 72 und 76 sind dehnbar, wodurch sich der flexible Aspekt der koordinierten Bewegung ergibt. Linke und rechte Fußpedale 54 und 56 enthalten Zehschlaufen oder -schalen, die zur Unterstützung der Wiederaufnahme einer Vorwärtsbewegung auf den Fußverbindungselementen 36 und 38 montiert sind. Die Fußverbindungselemente 36 und 38 bewegen sich nach vorne und hinten entlang der neigbaren Führungsrampen 60 und 62 hin und her und bewirken dabei eine Wechselwirkung zwischen dem oszillierenden Gewicht eines rennenden oder gehenden Benutzers auf den Fußpedalen 54 und 56 und den koordinierten, nach oben gedrückten neigbaren Führungsrampen 60 und 62. Dies führt dazu, dass die von den Fußverbindungselementen 36 und 38 getragenen Fußpedale 54 und 56 wie unten genauer beschrieben verschiedene elliptische Bahnen beschreiben.
Die in 1 und 2 gezeigte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nun eingehender beschrieben. Der Rahmen 14 umfasst ein mittleres Längselement 60, das in vorderen und hinteren, relativ kleineren Querelementen 82 und 84 endet. Idealerweise, jedoch nicht notwendigerweise, besteht der Rahmen 14 aus rechteckigen, röhrenförmigen Elementen, die ein relativ niedriges Gewicht haben aber wesentliche Festigkeit und Steifigkeit bieten. Vorzugsweise sind Endkappen 83 befestigbar an die geöffneten Enden der Querelemente 82 und 84 angeschlossen, um die Enden dieser Elemente abzuschließen.
Die vordere Struktur 18 erstreckt sich von dem auf dem Boden aufliegenden Rahmen 14 nach oben. Die aufrechte Struktur enthält einen unteren, im wesentlichen senkrechten Abschnitt 86, welcher in einen oberen, sich schräg nach vorne erstreckenden Abschnitt 88 übergeht. Idealerweise, jedoch nicht notwendigerweise, können der senkrechte Abschnitt 66 und der schräge Abschnitt 88 ebenfalls wie oben beschrieben aus rechteckigem, röhrenförmigem Material bestehen. Vorzugsweise ist auch eine Endkappe 89 befestigbar an das obere Ende des schrägen Abschnitts 88 angeschlossen, um dessen Öffnung abzuschließen.
Eine durchgehende, röhrenförmige Griffstange 90 von der Art einer geschlossenen Schlaufe ist auf dem schrägen Abschnitt 88 montiert und kann von einer das vorliegende Übungsgerät 10 verwendenden Person ergriffen werden. Obgleich viele verschiedene Griffstangenanordnungen verwendet werden könnten, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, folgt eine Beschreibung einer möglichen Ausführung. Die Griffstange 90 umfasst einen oberen Querabschnitt 92, der an dem oberen Bereich des schrägen Abschnitts 88 mittels einer nicht gezeigten Klemme oder anderen Struktur sicher befestigt ist. Die Griffstange 90 umfasst ferner Seitenabschnitte 96, deren jeder aus einem oberen schräg angeordneten Abschnitt besteht, der in einen unteren Abschnitt übergeht, welcher sich nach unten und außen aufweitet. Die Seitenabschnitte 96 schließen ab, indem sie in einen unteren Querabschnitt 98 übergehen, der in seiner Mitte in der oben beschriebenen Weise an dem schrägen vorderen Abschnitt 88 befestigt ist. Die Griffstange 90 kann ganz oder teilweise mit einem griffigen Material oder einer griffigen Oberfläche überzogen sein, beispielsweise Schaumgummi, was aber nicht gezeigt ist.
In der in 1 und 2 gezeigten exemplarischen bevorzugten Ausführung sind linke und rechte Achsenlager 22 und 24 zum hinteren Ende des Rahmens 14 hin angeordnet. Die Achsenlager sind so an dem Rahmen 14 befestigt, dass sie sich von dem mittleren Rahmenelement 80 im wesentlichen nach oben erstrecken. Die oberen Oberflächen der Achsenlager 22 und 24 sind von Form und Größe her als nach oben konkave Gehäuse 102 und 104 ausgeführt, die ungefähr die untere Hälfte der Antriebsräder 30 und 32 aufnehmen. Die konkaven Gehäuse 102 und 104 auf den oberen Oberflächen der Achsenlager 22 und 24 enthalten Erfassungssysteme mit geringer Reibung (nicht gezeigt), beispielsweise Lagersysteme, damit die Antriebsräder 30 und 32 mit geringem Widerstand innerhalb der konkaven Gehäuse 102 und 104 rotieren können.
In der in 2A gezeigten exemplarischen Ausführung erstrecken sich Andruck-/Leitrollen 134A und 136A von dem mittleren Gehäuse 31 (welches ein Schwungrad 27 enthält) über die Antriebsräder 30A und 32A (welche eine entsprechende Spulenform haben), um die Fußverbindungselemente 36 und 38 zwischen den Andruck-/Leitrollen 134A und 136A und den Antriebsrädern 30A und 32A zu erfassen. Diese Andruck-/Leitrollen 134A und 136A und spulenförmigen Antriebsräder 30A und 32A verhindern ein seitliches Wackeln der Fußverbindungselemente 36 und 38. Ferner sind Anschlagsvorsprünge 135A und 137A auf den oberen Oberflächen der Fußverbindungen 36 und 38 angeordnet, die die rückwärtige Bewegung der Fußverbindungen begrenzen und so die Fußverbindungen daran hindern, sich über einen vorbestimmten Punkt hinaus nach hinten zu bewegen.
Mit erneutem Bezug auf die in 1 und 2 gezeigte exemplarische bevorzugte Ausführung ist die transversale Achse 26 zweigeteilt, so dass ihre linke Hälfte und rechte Hälfte unabhängig rotieren können, in einander entgegengesetzter Rotationsrichtung. Die Zweiteilung erlaubt auch die von den Rollensystemen 72 und 76 hervorgebrachte flexibel koordinierte Bewegung der Fußverbindungen. Jede der Hälften der transversalen Achse 26 ist mit dem in dem mittleren Gehäuse 31 enthaltenen Schwungrad 27 verbunden. Solche Schwungräder sind aus dem Stand der Technik bekannt. Linke und rechte Antriebsräder 30 und 32 sind befestigbar mit ihren jeweiligen Hälften der transversalen Achse 26 verbunden. Die Antriebsräder 30 und 32 sind Rollenantriebe und umfassen Einwegkupplungssysteme (nicht gezeigt), so dass eine größere Kraft erforderlich ist, um die Antriebsräder 30 und 32 zum hinteren Ende des Übungsgeräts 10 hin zu drehen, als erforderlich ist, um die Antriebsräder zum vorderen Ende des Übungsgeräts hin zu drehen. Solche Kupplungssysteme sind als Standardartikel im Handel.
Das Übungsgerät 10 für elliptische Bewegungen enthält ferner in Längsrichtung angeordnete linke und rechte Fußverbindungselemente 36 und 38. Die Fußverbindungselemente sind in Form länglicher, relativ schmaler Balken gezeigt. Die Fußverbindungselemente 36 und 38 sind breit genug, um die Breite eines menschlichen Fußes aufzunehmen. Die Fußverbindungselemente 36 und 38 definieren untere Oberflächen 106 und 108 sowie obere Oberflächen 110 und 112 und sind mit dem mittleren Längselement 80 des Rahmens 14 im wesentlichen parallel ausgerichtet.
Die Fußpedale 54 und 56 sind auf den oberen Oberflächen 106 und 108 der Fußverbindungselemente angeordnet, in der Nähe der vorderen Enden derselben, und umfassen Eingriffsfelder 114 und 116, welche Stellen bieten, an denen ein einzelner Benutzer seinen Fuß stabil platzieren kann. Vorzugsweise sind die Fußpedale 54 und 56 so angeordnet, dass sie Zehschlaufen oder -schalen bilden, die die Wiederaufnahme einer Vorwärtsbewegung am Ende der nach unten und hinten gerichteten elliptischen Antriebsbewegung unterstützen.
In der in 1 und 2 gezeigten exemplarischen bevorzugten Ausführung sind die hinteren Endteile 48 und 50 der unteren Oberflächen 106 und 108 der Fußverbindungselemente rollbar mit der oberen Hälfte der linken und rechten Antriebsräder 30 und 32, die aus den konkaven Gehäusen 102 und 104 herausragen, in Eingriff. Dadurch sind die linken und rechten Fußverbindungselemente 36 und 38 mit den linken und rechten Antriebsrädern 30 und 32 in Eingriff, während sich die Fußverbindungselemente hin und her bewegen, so dass das Einwegkupplungssystem (nicht gezeigt) einen größeren Widerstand aufgingt, wenn die Fußverbindungselemente 36 und 38 einzeln nach hinten geschoben werden, als wenn die Fußverbindungselemente nach vorne geschoben werden.
In einer in 2A gezeigten exemplarischen Ausführung sind die Achsenlager 22A und 24A so ausgelegt, dass sie Federn 118A oder andere unter den Antriebsrädern 30 und 32 angeordnete Andruckmechanismen beherbergen, um dazu beizutragen, die von den Fußpedalen 54 und 56 beschriebene Bahn zu glätten, indem unerwünschte Erschütterungsbewegungen mit stoßdämpfenden Elementen wie Federn, Elastomeren, usw. gedämpft werden.
Mit erneutem Bezug auf die in 1 und 2 gezeigte exemplarische bevorzugte Ausführung sind linke und rechte Rollen 120 und 122 mit den vorderen Endteilen 42 und 44 der Fußverbindungselemente 36 und 38 verbunden, so dass sie sich von den unteren Oberflächen 106 und 108 der Fußverbindungen nach unten erstrecken. Die Rollen 120 und 122 sind rollbar mit linken und rechten neigbaren Führungsrampen 60 und 62 in Eingriff. Die Führungsrampen 60 und 62 sind länglich, allgemein rechteckig und dünn gezeigt, ungefähr ähnlich der Anordnung der Fußverbindungselemente 36 und 38. Die neigbaren Führungsrampen 60 und 62 sind von ausreichender Breite, um die Rollen 120 und 122 zu unterstützen, und von ausreichender Länge, um im wesentlichen einen vollen Schritt eines einzelnen Benutzers zu erfassen, dessen Füße auf den einzelnen Fußeingriffsfeldern 114 und 116 der Fußverbindungselemente 36 und 38 platziert sind.
In einer in 2A gezeigten exemplarischen Ausführung sind die neigbaren Führungsrampert 60A und 62A mit erhöhten Seitenwänden 61A und 63A ausgeführt, um die Rollen 120A und 122A seitlich zu beschränken. Die seitliche Bewegung der Fußverbindungselemente 36 und 38 könnte auch durch Verwendung spulenförmiger Rollen (nicht gezeigt) beschränkt werden, die an ihren Enden Ränder mit größerem Durchmesser aufweisen, die über die Längskanten der neigbaren Führungsrampen 60 und 62 hinausragen. In noch einer weiteren exemplarischen Ausführung enthalten die Fußverbindungselemente 36 und 38 keine Fußverbindungsrollen 120 und 122, sondern verwenden stattdessen Schieber (nicht gezeigt) oder einen sonstigen Mechanismus zur Begünstigung der Translation zur Wechselwirkung mit den neigbaren Führungsrampen 60 und 62.
Wie am deutlichsten in 2 gezeigt, schwenken die neigbaren Führungsrampen 60 und 62 um in der Nähe der hinteren Enden der Führungsrampen angeordnete Achsen 130 und 132. Die neigbaren Führungsrampen 60 und 62 sind bei ihren Schwenkachsen 130 und 132 drehbar an den sich von dem Rahmen 14 nach oben erstreckenden linken und rechten Führungsrampenlagern 66 und 68 befestigt. Die neigbaren Führungsrampen 60 und 62 werden durch eine Rampenrückführanordnung 70 nach oben gedrückt (von der in 2 rechts gezeigten Seite des Übungsgeräts 10 betrachtet entgegen dem Uhrzeigersinn). Die Rückführanordnung 70 umfasst einen Schwenkarm 69, der mit der Unterseite jeder der neigbaren Führungsrampen 60 und 62 in Eingriff ist, und ist an einer mittleren Schwenkachse 71 mit einer Lagerstruktur 78 verbunden, so dass, wenn eine der neigbaren Führungsrampen nach unten schwenkt, die Rückführanordnung 70 die andere neigbare Führungsrampe dazu zwingt, nach Art einer Wippe nach oben zu schwenken. Somit sorgt die Rückführanordnung 70 für entsprechende gegenläufige Bewegung zwischen den neigbaren Führungsrampen 60 und 62 in Reaktion auf die alternierenden, von der Laufbewegung eines einzelnen Benutzers über die rollbar verbundenen Fußverbindungselemente 36 und 38 ausgeübten Kräfte.
Das Übungsgerät 10 umfasst ferner vordere und hintere Rollen- und Riemensysteme 72 und 76, welche für die flexibel koordinierte Bewegung zwischen den Fußverbindungen 36 und 38 sorgen. Die Riemen 73 und 77 der Systeme 72 und 76 sind dehnbar, wodurch sich der flexible Aspekt der koordinierten Bewegung der Fußverbindungen ergibt. In vorderen Rollen- und Riemensystem 72 ist der Riemen 73 an den vorderen Enden 42 und 44 der Fußverbindungen 36 und 38 befestigt und verläuft über den vorderen Abschnitt einer drehbaren, allgemein waagerechten Rolle 74, so dass, wenn eine der Fußverbindungen sich nach hinten bewegt, das Rollen- und Riemensystem 72 die andere Fußverbindung dazu bringt, sich nach vorne zu bewegen (in flexibel koordinierter oder im wesentlichen aufeinander bezogener Bewegung). In dem hinteren Rollen- und Riemensystem 76 ist der Riemen 77 an den hinteren Enden 48 und 50 der Fußverbindungen 36 und 38 befestigt und verläuft über den hinteren Abschnitt einer drehbaren, allgemein waagerechten Rolle 78, so dass, wenn eine der Fußverbindungen sich nach vorne bewegt, das Rollen- und Riemensystem 76 die andere Fußverbindung dazu bringt, sich nach hinten zu bewegen (in flexibel koordinierter oder im wesentlichen aufeinander bezogener Bewegung). Die Riemen 73 und 77 können ferner in verschiedenen Graden von Flexibilität und Dehnbarkeit gewählt werden, und auf diese Weise lässt sich der Grad der Flexibilität in der koordinierten Bewegung wie gewünscht variieren oder modifizieren.
Wie am deutlichsten in 1 gezeigt, ist die vordere Rolle 74 mittels einer Kardanaufhängung 75a drehbar auf dem oberen Ende einer Nabe 75 montiert. Die Nabe erstreckt sich von dem vorderen Querelement 82 des Rahmens 14 nach oben. Ebenso ist die hintere Rolle 78 mittels einer Kardanaufhängung 79A drehbar auf dem oberen Ende einer Nabe 79 montiert. Die Nabe 79 erstreckt sich ferner von dem hinteren Querelement 84 des Rahmens 14 nach oben. Die Kardanaufhängungen erlauben den Rollen 74 und 78, sich zu neigen, wenn der Winkel oder die Neigung der Riemen 73 und 77 sich in Reaktion auf die vorderen und hinteren Stellungen der Fußverbindungen 36 und 38 ändert. Die Verbindung jeder der Rollen 74 und 78 mit ihrer jeweiligen Nabe 75 und 79 erlaubt vorzugsweise nicht nur eine ebene Drehung, sondern auch zumindest einen gewissen Grad an räumlicher Drehung, wie beispielsweise ein System aus einer Globoidnocke und einem oszillierenden Mitnehmer sie bietet, so dass die Rollen 74 und 78 sich in Reaktion auf die in verschiedene Richtungen durch die Riemen 73 und 77 ausgeübten Kräfte selbst ausrichten können. Vorzugsweise umfasst auch jede der Rollen 74 und 78 zumindest partielle Gehäuseabdeckungen (in 2 gezeigt), die so angeordnet sind, dass sie dazu beitragen, zu verhindern, dass die Riemen 73 und 77 während des Betriebs des Übungsgeräts 10 von den Rollen 74 und 78 abspringen, sowie zu verhindern, dass ein Benutzer seine Hände oder Füße zwischen den Riemen 73 und 77 und den Rollen 74 und 78 eingeklemmt.
Um die vorliegende Erfindung zu verwenden, stellt sich ein Benutzer auf die Fußpedale 54 und 56. Der Benutzer überträgt eine Rückwärtsschrittbewegung auf eines der Fußpedale und eine Vorwärtsbewegung auf das andere Fußpedal und veranlasst dadurch die linken und rechten Antriebsräder 30 und 32, sich in entgegengesetzte Richtungen um ihre jeweiligen Hälften der transversalen Achse 26 zu drehen. Das Ergebnis ist, dass die hinteren Endteile 48 und 50 der Fußverbindungselemente 36 und 38 rollbar mit den Antriebsrädern 30 und 32 in Eingriff sind, während die vorderen Endteile 42 und 44 der Fußverbindungselemente sich sequentiell auf den neigbaren Führungsrampen 60 und 62 nach oben und unten bewegen. Der Schwenkarm 69 der Rückführanordnung 70 oszilliert um seine Schwenkachse 71 hin und her und zwingt dadurch eine der Führungsrampen in Reaktion auf die von der anderen Führung ausgehende Abwärtsbewegung nach oben. Die Rollen- und Riemensysteme 72 und 76 bewirken flexibel koordinierte Bewegung, so dass, wenn eine der Fußverbindungen sich nach vorne bewegt, die Rollen- und Riemensysteme 72 und 76 die andere Fußverbindung zwingen, sich nach hinten zu bewegen (aufgrund der dehnbaren Riemen 73 und 77 um eine im wesentlichen ähnliche Strecke), und umgekehrt. Die dehnbaren Riemen 73 und 77 bewirken, dass die Rollensysteme 72 und 76 flexibel koordinierte Bewegung hervorbringen, indem die Riemen (je nach dem Grad der Dehnbarkeit) ein gewisses Maß an unkoordinierter Bewegung zwischen den zwei Fußverbindungen 36 und 38 erlauben. Die Riemen 73 und 77 können jedoch auch im wesentlichen unflexibel sein, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Das vordere Ende jedes der Fußverbindungselemente bewegt sich sequentiell nach unten und nach hinten entlang seiner entsprechenden neigbaren Führungsrampe, während das hintere Ende dieses Fußverbindungselements sich von der vordersten Stellung der Verbindung (die maximal ausgestreckte Position der Fußverbindung) in die hinterste Stellung der Verbindung (die maximal zurückgezogene Position der Fußverbindung) bewegt. Von dieser maximal zurückgezogenen Position der Fußverbindung aus überträgt der Benutzer dann eine Vorwärtsschrittbewegung an das Fußpedal, wodurch das entsprechende Antriebsrad in die umgekehrte Richtung gedreht wird (von 2 aus betrachtet im Uhrzeigersinn) und das Fußverbindungselement veranlasst wird, sich nach oben und nach vorne entlang seiner entsprechenden neigbaren Führungsrampe zurück in die maximal ausgestreckte Position der Fußverbindung zu bewegen. Wie in 2 gezeigt, hat die von den Fußpedalen beschriebene Bahn im Grunde die Form einer nach vorne und nach oben geneigten Ellipse 140.
Die Wechselwirkung des durch typische Renn-, Lauf- oder Gehbewegung hervorgerufenen oszillierenden Gewichts eines Benutzers mit dem nach oben drückenden Widerstand der einzelnen neigbaren Führungsrampen 60 und 62 führt in Kombination zu einer höchst wünschenswerten zweibeinigen, variablen, flexibel koordinierten elliptischen Bewegung. Um diesen Effekt näher zu erklären ist eine Analyse typischer zweibeiniger Bewegung, beispielsweise der durch Rennen, Laufen oder Gehen hervorgerufenen, erforderlich. Während des durch eine Schrittbewegung entstehenden Zyklus tritt eine maximale aufwärts gerichtete Kraft auf, wenn der Fuß einer Person ungefähr in seiner hintersten Position ist. Diese aufwärts gerichtete Kraft nimmt ab, während der Fuß einer schreitenden Person sich der Spitze des Zyklus nahe dem Mittelpunkt des Schrittes nähert und beginnt dann, in eine nach unten gerichtete Kraft überzugehen, während der Fuß sich weiter nach vorne bewegt. Eine maximale nach unten gerichtete Kraft tritt auf, wenn der Fuß einer schreitenden Person ungefähr in seiner vordersten Position ist. Diese nach unten gerichtete Kraft nimmt wiederum ab, während der Fuß der schreitenden Person sich dem Mittelpunkt der unteren Bahn des Zyklus nähert. Zum Abschluss des Zyklus steigt dann die von der Schrittbewegung hervorgerufene aufwärts gerichtete Kraft, bis die Kraft ungefähr am hintersten Punkt der Bahn des Zyklus ihr Maximum erreicht.
Zusätzlich entsteht aufgrund der Schwenkverbindung der nach oben gedrückten neigbaren Führungsrampen 60 und 62 ein Hebelarm. Auf die neigbaren Führungsrampen 60 und 62 angewandte nach unten gerichtete Kraft übt somit ein proportional größeres Drehmoment auf die Führungsrampen aus, je weiter vorne zum nicht schwenkbaren Ende der Führungsrampen hin die Kraft angewandt wird. Die Wechselwirkung der während des Zyklus der Bahn einer schreitenden Person hervorgerufenen Kraftgradienten mit dem von der Bahn eines einzelnen Benutzers entlang der Länge des Hebelarms (der Führungsrampe) hervorgerufenen, variierenden, nach oben drückenden Widerstand führt zu einer wünschenswerten variablen, flexibel koordinierten elliptischen Bewegung, deren genaue Parameter durch die von einem einzelnen Benutzer eingebrachten Kräfte bestimmt werden.
3 und 4 zeigen eine weitere bevorzugte Ausführung eines gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierten Übungsgeräts 150 für flexibel koordinierte elliptische Bewegungen. Das in 3 und 4 gezeigte Übungsgerät 150 ist ähnlich dem in den vorangehenden Figuren gezeigten Übungsgerät 10 konstruiert und fünktioniert ähnlich. Dementsprechend wird das Übungsgerät 150 nur in Bezug auf diejenigen Komponenten beschrieben, die sich von den Komponenten des Übungsgeräts 10 unterscheiden. Das Übungsgerät 150 enthält keine vorderen und hinteren Rollen- und Riemensysteme 72 und 76, sondern verwendet stattdessen ein Zahnstangensystem 152, das vorzugsweise durch die Implementierung eines variablen Zuges flexibel koordiniert ist, um für flexibel koordinierte Bewegung der Fußverbindungen 36 und 38 zu sorgen.
Linke und rechte Zahnstangen 154 und 156 sind an den Innenkanten der Fußverbindungselemente 36 und 38 angeordnet. Ferner können die Zahnstangen 154 und 156, wie in 3 gezeigt, ein untypisches Profil (mit variierendem Winkel) aufweisen, was dazu beiträgt, ein einwandfreies Verfolgen zu erleichtern, weil dadurch ein Steigen und Fallen der Fußverbindungen 36 und 38 auf den Führungsrampen 36 und 38 zugelassen wird. Ein Zahnrad 158 ist zwischen den Fußverbindungselementen 36 und 38 angeordnet und durch ein auf einer Nabe 164 montiertes globoidnockenartiges System 162 an dem mittleren Längselement 80 des Rahmens 14 befestigt. Das globoidnockenartige System 162 bietet einen ausreichenden Grad an räumlicher Drehung, um dem Zahnradmechanismus 156 zu erlauben, der oszillierenden Bewegung der Zahnstangen 152 und 154 auf ihren jeweiligen Fußverbindungen 36 und 38 einwandfrei zu folgen.
Die Zahnstangen 154 und 156 und/oder das Zahnrad 158 des Systems 152 kann aus einem flexiblen Material konstruiert sein oder kann in einer dehnbaren Anordnung angeordnet sein, die einen flexiblen Zug erlaubt (d.h. die Züge des Zahnstangenmechanismus 154 und 156 dürfen etwas ungleich oder unkoordiniert miteinander sein). Dies ermöglicht, dass die Fußverbindungen in im wesentlichen aufeinander bezogener Bewegung flexibel koordiniert sind, im Gegensatz zu erzwungener, eins zu eins koordinierter Bewegung. Das Zahnstangensystem 152 könnte jedoch auch Zahnstangen 154 und 156 und Zahnräder 158 enthalten, die im wesentlichen unflexibel sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
5 und 6 zeigen noch eine weitere bevorzugte Ausführung eines gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierten Übungsgeräts 170 für flexibel koordinierte elliptische Bewegungen. Das in 5 und 6 gezeigte Übungsgerät 170 ist ähnlich den in 1–4 gezeigten Übungsgeräten 10 und 150 konstruiert und funktioniert ähnlich. Dementsprechend wird das Übungsgerät 170 nur in Bezug auf diejenigen Komponenten beschrieben, die sich von den Komponenten der Übungsgeräte 10 und 150 unterscheiden. Das Übungsgerät 170 enthält keine transversale Schwenkarmrückführanordnung 70, sondern verwendet stattdessen Federn 174 oder andere Andruckelemente, um nach unten gerichteten, auf die neigbaren Führungsrampen 60 und 62 angewandten Kräften Widerstand entgegenzusetzen. Die unteren Enden der Federn 174 sind an einer Andruckelementlagerstruktur 178 befestigt, die wiederum an dem Rahmen 14 befestigt ist. Zusätzlich ist ersichtlich, dass viele verschiedene Andruckelemente verwendet werden könnten, um den neigbaren Führungsrampen Widerstand entgegenzusetzen, darunter Luftfedern, isometrische Kegel, pneumatische Drucksysteme, hydraulische Drucksysteme, usw.
Ferner unterscheidet sich das Übungsgerät 170 auch darin von den Übungsgeräten 10 und 150, dass das Übungsgerät 170 weder vordere und hintere Rollen- und Riemensysteme 72 und 76, noch ein Zahnstangensystem 152 enthält, sondern stattdessen eine Kurbelarmanordnung 172 verwendet, die vorzugsweise durch eine teilweise zweigeteilte transversale Achse 177 (unten näher beschrieben) verbunden ist, die für flexibel koordinierte Bewegung zwischen den Fußverbindungen 36 und 38 sorgt. Wie in 5 und 6 gezeigt, enthält das Übungsgerät 170 auch keine Antriebsräder 30 und 32, konkave Gehäuse 102 und 104, oder zweigeteilte transversale Achse 26, sondern verwendet stattdessen linke und rechte Kurbelarme 175 und 176, welche die hinteren Endteile 48 und 50 der linken und rechten Fußverbindungselemente 36 und 38 über eine teilweise zweigeteilte transversale Achse 177 verbinden. Im Gegensatz zu vorangehenden Ausführungen der vorliegenden Erfindung, die eine zweiteilige transversale Achse 26 verwenden, die vollständig zweigeteilt ist (um den Fußverbindungen 36 und 38 zu erlauben, sich in im wesentlichen entgegengesetzte Richtungen zu bewegen), verwendet das Übungsgerät 170 eine teilweise zweigeteilte transversale Achse 177, die den Fußverbindungen erlaubt, eine im wesentlichen aufeinander bezogene, flexibel koordinierte Bewegung auszuführen, im Gegensatz zu der durch eine durchgehende einteilige Achse hervorgerufenen erzwungenen, eins zu eins koordinierten Bewegung. Die linken und rechten Endteile der teilweise zweigeteilten transversalen Achse 177 sind in der Mitte durch ein Element verbunden, das Kraft von einem Endteil der teilweise zweigeteilten transversalen Achse zum anderen in flexibler Weise überträgt, beispielsweise eine Feder, ein Elastomer, usw. Das Übungsgerät 170 könnte jedoch eine einteilige transversale Achse verwenden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Kopplung der hinteren Endteile 48 und 50 der Fußverbindungen 36 und 38 an die transversale Achse 26 über die Kurbelarme 175 und 176 bewirkt, dass die Rotationsbahn der hinteren Endteile 48 und 50 um eine viel größere Strecke steigt und fällt als bei den zuvor beschriebenen Ausführungen. Somit bewirkt diese bevorzugte Ausführung des Übungsgeräts 170 eine erheblich anders geformte elliptische Bahn, da die hinteren Endteile 48 und 50 der Fußverbindungselemente 36 und 38 wesentlich steigen und fallen, wie auch die vorderen Endteile 42 und 44 der Fußverbindungselemente 36 und 38 steigen und fallen, während sie sich auf den neigbaren Führungsrampen 60 und 62 auf und ab bewegen. Die Strecke, um die die hinteren Endteile 48 und 50 der Fußverbindungselemente 36 und 38 steigen und fallen, ist proportional zu der Länge der Kurbelarme 175 und 176. In alternativen bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung könnten linke und rechte Kurbelarmanordnungen mit mehreren wirksam verbundenen Teilen an Stelle der Kurbelarme 175 und 176 verwendet werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Diese verschiedenen Konfigurationen der Kurbelarmanordnungen könnten auch zur Änderung der Form der von den Fußverbindungselementen 36 und 38 beschriebenen Ellipse verwendet werden oder eine solche Änderung zum Ergebnis haben.
Mit Bezug auf 6A verwenden die linken und rechten Andruckelemente 174 idealerweise Andruckmechanismen 179A mit einstellbarem Widerstand zur Wahl eines gewünschten Maßes an Widerstand, den die Andruckelemente 174 den nach unten gerichteten Kräften der neigbaren Führungsrampen 60A und 62A entgegensetzen. Andruckmechanismen 179A mit einstellbarem Widerstand können verwendet werden sowohl um Variationen im Körpergewicht des Benutzers auszugleichen als auch um die Parameter der von den Füßen des Benutzers beschriebenen Bahn zu verändern.
Die in 6A gezeigten Andruckmechanismen 179A mit einstellbarem Widerstand verwenden eine Federanordnung 180A mit variablem Widerstand, um eine Einstellung des Maßes des den nach unten gerichteten (von den neigbaren Führungsrampen 60A und 62A ausgeübten) Kräften entgegenwirkenden Widerstands zu ermöglichen. Das von der Feder ausgeübte Maß an Widerstand wird variiert, indem die Feder 174 mit einer Verstellschraubenspindel 182A und einem Motor 184A gegen einen gegenüberliegenden Kolben 186A innerhalb des Federzylinders 188A vorgespannt wird. Der gegenüberliegende Kolben wird (wie in 6A gezeigt) vom Gewicht des Benutzers auf den Fußverbindungen über die Führungsrampen nach unten getrieben. Eine Vielzahl weiterer Arten von Andruckelementen mit einstellbarem Widerstand könnten ebenso verwendet werden. Dazu gehören Luftfedern mit einstellbarem Widerstand, welche mit verschiedenem Luftdruck eingestellt werden können, und Flüssigkeitsfedern mit einstellbarem Widerstand, bei welchen die Größe einer Stelle verändert werden kann, durch die die Flüssigkeit in der Feder hindurchgepresst werden muss. Ferner könnte eine Einstellung der Andruckstärke erreicht werden, indem die Anzahl der verwendeten Federn oder Andruckelemente erhöht oder vermindert wird.
Bevorzugte Ausführungen der oben beschriebenen Variationen der vorliegenden Erfindung umfassen idealerweise, aber nicht notwendigerweise, einen Anhebemechanismus 190A (wie in 6A gezeigt) zur Verstellung des Neigungswinkels der von den Fußverbindungselementen 36 und 38 innerhalb des Übungsgeräts 170A beschriebenen Ellipse. Der exemplarische Anhebemechanismus 190A dreht die Andruckelementlagerstruktur 178A (auf der die Federelemente 174, andere Andruckelemente oder die transversale Schwenkarmrampenrückführanordnung 70 montiert sind) um Schwenklager 192A, wodurch die Stelle an der Lagerstruktur 178A, an welcher die Federelemente 174 befestigt sind, gehoben oder gesenkt wird. Dies erlaubt es dem einzelnen Benutzer des Übungsgeräts 170A, den Schwierigkeitsgrad der Leibesübung und die betonten Muskelgruppen individuell anzupassen. Verschiedene aus dem Stand der Technik bekannte Anhebemechanismen könnten auch verwendet werden, um diesen Zweck zu erfüllen. Beispielsweise könnte ein anderes Anhebesystem verwendet werden, das den vorderen Endteil des Rahmens 14 hebt und senkt.
Eine weitere alternative Ausführung der vorliegenden Erfindung könnte Führungsschienen zum Verstellen der Federposition, nicht gezeigt, verwenden, die es erlauben würden, die Position der Federn entlang der Länge der neigbaren Führungsrampen 60A und 62A und der Lagerstruktur 178A zu verstellen, entweder näher bei oder weiter weg von ihren jeweiligen Schwenkachsen 130 und 132. Dies würde den den neigbaren Führungsrampen 60A und 62A entgegengesetzten Widerstand verändern, indem die Position der Kraftverteilung entlang dem durch die Führungsrampen 60A und 62A gebildeten Hebelarm verändert wird.
7 und 8 zeigen noch eine weitere bevorzugte Ausführung eines gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierten Übungsgeräts 200 für flexibel koordinierte elliptische Bewegungen. Das in 7 und 8 gezeigte Übungsgerät 200 ist ähnlich den in 1–6 gezeigten Übungsgeräten 10, 150 und 170 konstruiert und funktioniert ähnlich. Dementsprechend wird das Übungsgerät 200 nur in Bezug auf diejenigen Komponenten beschrieben, die sich von den Komponenten der Übungsgeräte 10, 150 und 170 unterscheiden. Der vordere Bereich des Übungsgeräts 200 enthält keine neigbaren Führungsrampen 60 und 62, keine Führungsrampenlager 66 und 68, keine transversale Schwenkarmrampenrückführanordnung 70, keine Federandruckmechanismen 174, keine Andruckelementlagerstrukturen 178 und keine Rollen 120 und 122 an den vorderen Endteilen 42 und 44 der Fußverbindungselemente 36 und 38. Stattdessen verwendet der vordere Bereich des Übungsgeräts 200 Mechanismen zum Erfassen der linken und rechten vorderen Endteile 206 und 208 der linken und rechten Fußverbindungselemente 202 und 204, die praktisch identisch mit den zuvor beschriebenen Mechanismen zum Erfassen der hinteren Endteile 48 und 50 der Fußverbindungselemente 36 und 38 sind (wie in 1–4 für Übungsgeräte 10 und 150 gezeigt).
Im besonderen werden die linken und rechten Achsenlager 22 und 24, die linken und rechten Antriebsräder 30 und 32, die linken und rechten konkaven Gehäuse 102 und 104, die zweigeteilte transversale Achse 26, das Schwungrad 27 und das mittlere Gehäuse 31 (welche in den Übungsgeräten 10 und 150, wie in 1–4 gezeigt, verwendet werden, um die hinteren Endteile 48 und 50 der Fußverbindungselemente 36 und 38 zu erfassen), ersetzt durch linke und rechte vordere Achsenlager 222 und 224, deren obere Oberflächen konkave Gehäuse 236 und 238 aufweisen, linke und rechte vordere Antriebsräder 230 und 232, sowie eine vordere zweigeteilte transversale Achse 240, welche mit einem in einem vorderen mittleren Gehäuse 244 enthaltenen vorderen Schwungrad 242 verbunden ist (um wie in 7 und 8 gezeigt die linken und rechten vorderen Endteile 206 und 208 der linken und rechten Fußverbindungselemente 202 und 204 in dem Übungsgerät 200 zu erfassen). Alle diese genannten Teile zum Erfassen der vorderen Endteile 206 und 208 der Fußverbindungselemente 202 und 204 in dem Übungsgerät 200 funktionieren in derselben Weise wie ihre zuvor beschriebenen hinteren Gegenstücke, welche die hinteren Endteile 48 und 50 der Fußverbindungselemente 36 und 38 in den Übungsgeräten 10 und 150 erfassen.
Das Übungsgerät 200 unterscheidet sich jedoch darin von den zuvor beschriebenen Übungsgeräten, dass die vorderen Achsenlager 222 und 224 Andruck- und Dämpfsysteme 248 (ähnlich den in 2A gezeigten Andruckmechanismen 118A) zur Unterdrückung unerwünschter Erschütterungsbewegungen mit stoßdämpfenden Vorrichtungen wie Federn, Elastomerelementen, usw. enthalten. In einer bevorzugten Ausführung ist das Übungsgerät 200 auch insofern der in 2A gezeigten Ausführung ähnlich, als Andruck-/Leitrollen 231A und 233A sich von dem vorderen mittleren Gehäuse 244 (welches das vordere Schwungrad 242 enthält) über die Antriebsräder 230A und 232A (welche entsprechend spulenförmig sind) nach außen erstrecken, um die Fußverbindungselemente 202 und 204 zwischen den AndrucklLeitrollen 231A und 233A und den Antriebsrädern 230A und 232A zu erfassen. Diese Andruck-/Leitrollen 231A und 233A und spulenförmigen Antriebsräder 230A und 232A verhindern ein seitliches Wackeln der Fußverbindungselemente 202 und 204.
Ferner unterscheidet sich das Übungsgerät 200 von den zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungen des Übungsgeräts auch darin, dass das Übungsgerät 200 einige der in den vorangehenden Ausführungen verwendeten Mechanismen nicht enthält, die mit dem Erfassen der hinteren Endteile 210 und 212 der Fußverbindungselemente 202 und 204 verbunden sind. In dieser Hinsicht ist das Übungsgerät 200 (in 7 und 8 gezeigt) dem Übungsgerät 170 (in 5 und 6 gezeigt) am ähnlichsten. Wiederum mit Bezug auf 7 und 8 enhält das Übungsgerät 200 eine Kurbelarmanordnung 172, die vorzugsweise durch eine teilweise zweigeteilte transversale Achse 250 (wie die oben beschriebene teilweise zweigeteilte transversale Achse 177) verbunden ist, die für flexibel koordinierte Bewegung zwischen den Fußverbindungen 36 und 38 sorgt. Die linken und rechten Kurbelarme 175 und 176 verbinden die hinteren Endteile 210 und 212 der Fußverbindungselemente 202 und 204 mit der hinteren transversalen zweigeteilten Achse 250. Somit enthält das Übungsgerät 200 eine vordere vollständig zweigeteilte transversale Achse 240 und eine hintere teilweise zweigeteilte transversale Achse 250.
Das Übungsgerät 200 unterscheidet sich jedoch darin vom Übungsgerät 170, dass das Übungsgerät 200 kein hinteres Schwungrad oder hinteres mittleres Gehäuse enthält, welche nicht nötig sind, da bereits im vorderen Bereich des Übungsgeräts ein vorderes Schwungrad 242 und ein vorderes mittleres Gehäuse 244 vorliegen. In einer alternativen Ausführung des Übungsgeräts könnten das vordere Schwungrad 242 und das vordere mittlere Gehäuse 244 durch ein hinteres Schwungrad (nicht gezeigt) und ein hinteres mittleres Gehäuse (nicht gezeigt) ersetzt werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ferner könnte das Übungsgerät 200 in einer weiteren Ausführung an Stelle der teilweise zweigeteilten hinteren transversale Achse 250 entweder eine durchgehende oder eine vollständig zweigeteilte transversale Achse verwenden.
Wie in dem Übungsgerät 170 bewirken die Kurbelarme 175 und 176, dass sich die Rotationsbahn der hinteren Endteile 210 und 212 der Fußverbindungselemente 202 und 204 in dem Übungsgerät 200 um eine erhebliche Strecke hebt und senkt. Im Gegensatz zu den ersten drei Ausführungen 10, 150 und 170 enthält jedoch das Übungsgerät 200 keine neigbaren Führungsrampen 60 und 62 zur Bewirkung eines Hebens und Senkens der vorderen Endteile 206 und 208 der Fußverbindungselemente 202 und 204. Wie bereits erwähnt enthalten aber die vorderen Achsenlager 222 und 224 Andruck- und Dämpfsysteme 248, die in begrenztem Maß Heben und Senken herbeiführen. Somit bringt diese bevorzugte Ausführung des Übungsgeräts 200 eine erheblich anders geformte elliptische Bahn hervor als die vorangehenden Ausführungen. Die Form dieser Ellipse lässt sich verändern, indem die Länge der Kurbelarme 175 und 176 verändert wird. Ferner können auf das Übungsgerät 200 auch die oben beschriebenen strukturellen Variationen angewandt werden, um dieselben oben beschriebenen alternativen bevorzugten Ausführungsmerkmale zu erzielen wie für die Übungsgeräte 10, 150 und 170.
Zusätzlich umfassen bevorzugte Ausführungen aller oben beschriebenen Variationen der vorliegenden Erfindung idealerweise, aber nicht notwendigerweise, ferner einen Mechanismus (nicht gezeigt) zur Verstellung des Ausmaßes des von der Einwegkupplung der Antriebsräder 30 und 32 aufgebrachten Widerstands. Vorrichtungen zur Einstellung des Widerstands sind im Stand der Technik wohlbekannt, und jede der verschiedenen bekannten Methoden kann verwendet werden. Das Hinzufügen einer Vorrichtung zur Einstellung des Widerstands ermöglicht dem einzelnen Benutzer des Übungsgeräts 10 die individuelle Anpassung des Schwierigkeitsgrades der Leibesübung.
Die vorliegende Erfindung wurde in Bezug auf eine bevorzugte Ausführung und mehrere bevorzugte alternative Ausführungen beschrieben. Der Durchschnittsfachmann mag nach Lektüre der vorangehenden Spezifikation verschiedene weitere Änderungen und Ersetzungen vornehmen können, ohne von den offenbarten Ideen abzuweichen. Es ist daher intendiert, dass der Umfang des hierauf gewährten Patents ausschließlich durch die in den beiliegenden Ansprüchen enthaltenen Definitionen begrenzt ist.

Claims

Übungsgerät (10), umfassend einen Rahmen (14), der einen vorderen Endteil, einen hinteren Endteil und eine relativ zu dem Rahmen definierte transversale Achse (26, 177) aufweist; sowie eine erste und zweite Fußverbindung (36, 38), wobei jede der Fußverbindungen einen ersten Endteil (42, 44), einen zweiten Endteil (48, 50) und ein Fußpedal (54, 56) dazwischen umfasst und wobei jede der besagten Fußverbindungen wirksam mit der transversalen Achse verbunden ist, so dass das Fußpedal jeder der Fußverbindungen sich hin- und herbewegt, gekennzeichnet durch: einen flexibel koordinierenden Mechanismus (72, 76; 152; 177; 250), der die Bewegung der ersten und zweiten Fußverbindungen wesentlich aufeinander bezieht und dabei ein gewisses Maß an unkoordinierter Bewegung zwischen den Fußverbindungen erlaubt; und erste und zweite mit dem Rahmen verbundene Höhenverstellvorrichtungen (60, 62, 70; 60, 62, 174) zur Lenkung der ersten Endteile der Fußverbindungen in flexibel koordinierter Hin- und Herbewegung entlang der Länge ihrer jeweiligen Höhenverstellvorrichtungen, wobei die erste und zweite Höhenverstellvorrichtung wirksam mit den ersten Endteilen besagter erster bzw. zweiter Fußverbindung verbunden sind, so dass die Höhen der Höhenverstellvorrichtungen mit den Positionen der ersten Endteile der Fußverbindungen entlang der jeweiligen Höhenverstellvorrichtungen in Beziehung stehen.
Übungsgerät nach Anspruch 1, wobei die Höhenverstellvorrichtungen Führungsrampen (60, 62) umfassen, die drehbar mit dem Rahmen verbunden sind.
Übungsgerät nach Anspruch 2, wobei die Fußverbindungen (36, 38) rollbar mit der transversalen Achse (26, 177) verbunden sind.
Übungsgerät nach Anspruch 2, wobei die Führungsrampen (60, 62) durch eine Schwenkanordnung (70) verbunden sind, die eine Rampe dazu bringt, nach unten zu schwenken, während die andere Rampe nach oben schwenkt, in Reaktion auf nach unten gerichtete, von den wirksam verbundenen Fußverbindungen bewirkte Kräfte.
Übungsgerät nach Anspruch 2, welches ferner federnde Elemente (174) umfasst, die die Führungsrampen gegen nach unten gerichtete, von den wirksam verbundenen Fußverbindungen bewirkte Kräfte nach oben drücken.
Übungsgerät nach Anspruch 5, welches ferner einen Anhebemechanismus (190A) für die federnden Elemente umfasst, der dazu dient, die Höhe der federnden Elemente zu verstellen und dadurch den Neigungswinkel der Hin- und Herbewegung der Fußpedale zu verstellen.
Übungsgerät nach Anspruch 2, wobei die Fußverbindungen durch Kurbelarme (175, 176) mit der transversalen Achse oder einer Verbindungsachse (177, 280) verbunden sind.
Übungsgerät nach Anspruch 7, wobei die Kurbelarme eine flexibel aufeinander bezogene koordinierte Bewegung ausführen.
Übungsgerät nach Anspruch 7, wobei die wirksame Verbindung der Fußverbindungen mit der Verbindungsachse eine Veränderung der Winkelausrichtung der Fußverbindungen relativ zu dem Rahmen bewirkt.
Übungsgerät nach Anspruch 2, wobei die wirksame Verbindung der Fußverbindungen mit den Führungsrampen eine Veränderung der Winkelausrichtung der Fußverbindungen relativ zu dem Rahmen bewirkt.
Übungsgerät nach Anspruch 2, wobei die Fußverbindungen rollbar in die Führungsrampen eingreifen.
Übungsgerät nach Anspruch 2, wobei das Übungsgerät ferner umfasst: (a) ein mittleres Gehäuse (31B, 244), das ungefähr am Mittelpunkt der transversalen Achse angeordnet ist, wobei das mittlere Gehäuse in der Lage ist, ein Schwungrad (27) zu umschließen; und (b) Andruck-/Leitrollen (136A, 233), die sich von dem mittleren Gehäuse über der transversalen Achse nach außen erstrecken, um rollbar in die Fußverbindungen einzugreifen.
Übungsgerät nach Anspruch 2, wobei die zweiten Endteile der Fußverbindungen über die transversale Achse wirksam mit einer Einwegkupplung verbunden sind.