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Die Erfindung betrifft ein Trainingsgerät gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Ein Gerät dieser Art ist aus der EP-A1-0
655 264 bekannt, die ein Trainingsgerät mit Fußplatten zeigt, die entlang
eines Trägers
gegen die Zugkraft eines mit den Fußplatten verbundenen Seils
bewegbar sind, wobei das Seil seinerseits durch einen Motor beeinflusst
wird, der über
eine Steuereinheit geregelt wird. Die Steuereinheit ermöglicht eine
Voreinstellung der Charakteristik der durch den Motor ausgeübten Last.
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Ein weiteres Gerät dieser Art ist aus der US-A-4,546,971
bekannt, die ein Trainingsgerät
mit allen Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 zeigt.
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Das Gerät gemäß der Erfindung ist auf ähnliche
Weise mit einer Vorrichtung versehen, die regelbar ist, um die Charakteristik
der Last zu bestimmen, die auf ein Betätigungsmittel, beispielsweise
Fußplatten,
Handgriffe oder Hebel unterschiedlicher Arten, wirkt, das mit der
Vorrichtung verbunden ist. Insbesondere ist die Last am Betätigungsmittel
derart einstellbar, dass die betroffene Muskelgruppe exzentrisch
arbeiten muss.
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Ein Muskel arbeitet im Wesentlichen
auf drei verschiedene Arten. Er kann sich kontrahieren und damit
beispielsweise ein Gelenk beugen, oder er kann statisch arbeiten,
d. h. angespannt werden, ohne dabei länger oder kürzer zu werden. Schließlich kann
der Muskel auch exzentrisch arbeiten, d. h., versuchen sich zu kontrahieren
während
er gleichzeitig gezwungen wird, länger zu werden.
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Eine nunmehr wissenschaftlich belegte
Tatsache ist, dass die Kraft, die Muskeln entwickeln, am größten ist,
wenn sie exzentrisch arbeiten, am zweitgrößten, wenn sie statisch arbeiten,
und am geringsten, wenn sie kontrahierend arbeiten. Spitzensportler haben
auf dieser Grundlage seit Mitte der 80er Jahre ein exzentrisches
Fitnesstraining verfolgt, da man angenommen hat, dass wenn jeder
Muskel am stärksten
ist, wenn er exzentrisch arbeitet, dann sollte das effektivste Training
ebenfalls ein exzentrisches Training sein. 1991 hat Per Egil Rettsnes
am Norges Toppidrottscentrum in Oslo eine noch nicht veröffentlichte
wissenschaftliche Studie der unterschiedlichen Fitnesstrainingmethoden
angefangen. Im Jahre 1995 zeigten die Studien, dass exzentrisches
Fitnesstraining effektiver als herkömmliches, konzentrisches Fitnesstraining
ist.
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Konzentrisches Fitnesstraining ist
dabei als Training definiert, bei dem die gleiche Last sowohl in der
konzentrischen als auch der exzentrischen Phase einer Trainingshandlung
stattfindet.
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Exzentrisches Fitnesstraining ist
als Training definiert, bei dem die Last beim Übergang von der konzentrischen
zur exzentrischen Phase einer Trainingshandlung zunimmt.
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Ein Trainingsgerät für exzentrisches Training gemäß dem Stand
der Technik weist in der Regel einen Motor auf, der die erforderliche
Last am Betätigungsmittel
erzeugt. Der Motor kann ein rotierender Motor oder ein Linearmotor
sein, der beispielsweise elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch
angetrieben wird und der über
eine Steuereinheit geregelt wird, die derart programmierbar ist,
dass die Last beim Übergang
von der konzentrischen in die exzentrische Phase erhöht wird.
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Gelegentlich werden beispielsweise
Gleichstrommotoren oder Hydrozylinder verwendet und die für deren
Steuerung erforderlichen speziellen Steuereinheiten mit zugeordneter
Elektronik sind vergleichsweise kompliziert und kostspielig und
die Elektronik ist darüber
hinaus oftmals unzuverlässig und
störungsanfällig gegenüber äußeren Einflüssen. Weiterhin
fehlen diesem "virtuellen" Gerät echte
Gewichte, was ein Nachteil ist, da die Größe und Form der Gewichte von
vielen als psychologischer Indikator der Größe der Last empfunden werden.
Ganz allgemein wird sogar das Scheppern der Gewichte an den Endstellungen
als Bestätigung
der durchgeführten
Arbeit empfunden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht daher darin, ein Trainingsgerät der eingangs genannten Art
bereitzustellen, das einfacher, kostengünstiger und zuverlässiger als
frühere
Geräte
ist und das darüber
hinaus eine positive Erfahrung, dass das Training auf korrekte Weise
durchgeführt
wird, vermittelt. Dies wird durch ein Trainingsgerät der eingangs
genannten Art mit den Merkmalen des Kennzeichenteils des Anspruchs
1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sowie
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Das Ausführungsbeispiel wird im Folgenden näher erläutert unter
Bezugnahme auf die beigefügten,
schematischen Figuren. Gemäß des Ausführungsbeispiels
wird das Gerät
mittels unkomplizierter und zuverlässiger Pneumatikzylinder und
-ventilen herkömmlicher
Art sowohl angetrieben und gesteuert, so dass eine eingehende Erläuterung
der Konstruktion dieser Teile hier nicht erforderlich ist.
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1 zeigt
eine vertikale Ansicht eines erfindungsgemäßen Trainingsgeräts mit zwei
miteinander koppelbaren Magazinen für Gewichte und 2 ist eine vergrößerte Darstellung einer Kopplungseinrichtung
des Geräts.
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Das Trainingsgerät ist auf einer nicht dargestellten
Halterung aufgebaut, bei der ein erstes Magazin 2 für Gewichte
mit der Masse M1 und ein zweites Magazin 4 für Gewichte
mit der Masse M2 in jeweiligen Ruhestellungen V1, V2 in Anlage an
ihren jeweiligen Endanschlägen 6, 8 ruhen.
Jedes Magazin ist mit einem zugeordneten Seil verbunden, beispielsweise
einem ersten Zahnriemen 10 und einem zweiten Zahnriemen 12,
die im Wesentlichen vertikal aufwärts von dem jeweiligen Magazin
verlaufen und die jeweils durch ein eigenes Paar Rollen 14, 16 umgelenkt
werden. Von den Rollen aus verlaufen die nach außen laufenden Teile 18 bzw. 20 der
zwei Zahnriemen im Wesentlichen zueinander benachbart und parallel
zueinander nach unten, jedoch ohne sich zu berühren verlaufen. Die Zahnriemen
sind derart montiert, dass die Zähne
der nach außen
laufenden Teile einander zugewandt sind.
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Der nach außen laufende Teil 18 des
ersten Zahnriemens ist auf herkömmliche
Weise mit einem nicht dargestellten Befestigungsmittel für ein (ebenfalls
nicht dargestelltes) externes Trainingsgerät versehen, beispielsweise
mit Handgriffen, Rudergriffen, Hebeln, Fußpedalen, Stangen, etc. Die
Zahnriemen befinden sich in einem unbelasteten Zustand unter dem
Einfluss einer Kraft F0 und im belasteten Zustand unter dem Einfluss
einer Muskelkraft F1, die die Masse M1 überwindet und damit in der
Lage ist, das Magazin 2 aus der Ruhestellung V1 in die
Arbeitsstellung A1 in Anlage an den an der (nicht dargestellten)
Halterung befestigten oberen Endanschlag 22 zu heben. Wenn
die Muskelkraft in Richtung F0 abnimmt, so dass sie geringer wird
als die Masse M1, kehrt das Magazin 2 in seine Ruhestellung
V1 zurück.
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Der nach außen laufende Teil 20 des
zweiten Zahnriemens ist mit einer Kolbenstange 24 eines pneumatischen
Betätigungszylinders 26 befestigt. Der
Zahnriemen wird in seinem unbelasteten Zustand nur durch die Masse
der Kolbenstange mit dem daran befestigten Kolben beeinflusst, in
dem Maße, in
dem die Masse die vorhandenen Reibungskräfte überwindet. Wenn der Zylinder 26 mit
Druckluft über eine
Arbeitseinheit 28, die vorzugsweise eine Pneumatikeinheit 28 ist,
beaufschlagt wird, wird eine Kraft F2 erzeugt, die die Masse M2 überwindet,
so dass das Magazin 4 aus seiner Ruheposition V2 in seine Arbeitsstellung
A2 in Anlage an den an der (nicht dargestellten) Halterung befestigten
oberen Endanschlag 30 gehoben wird. So lange der Zylinder 26 durch
die Pneumatikeinheit 28 beaufschlagt wird, wird das Magazin 4 in
seiner Arbeitsstellung A2 verbleiben und in die Ruhestellung V2
nur zurückkehren, wenn
der Zylinder belüftet
wird.
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Die nach außen laufenden Teile 18 bzw. 20 der
Zahnriemen laufen durch eine Kopplungseinrichtung 32, die
als Sperrjoch ausgebildet ist, das an dem Teil 18 des Zahnriemens
befestigt ist und das über
einen Sperrzylinder 34 betätigbar ist, der mit einer Rückholfeder 36 versehen
ist. Der Zylinder wirkt auf einen bewegbaren Stempel 38 des
Jochs, der bei betätigtem
Zylinder die Zahnriemen 18 und 20 in Richtung
eines festen Teils 40 des Joches und in Kontakt miteinander
presst und dadurch die Riemen über
ihre einander zugewandten Zähne
gegeneinander verriegelt.
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Die Arbeitseinheit oder Pneumatikeinheit 28 stellt
eine Einheit dar, die (nicht dargestellte) herkömmliche Komponenten, wie beispielsweise
eine Druckluftquelle, umfasst, um Druckluft zu erzeugen und zu regeln,
beispielsweise durch einen Kompressor mit einem Druckspeicher, der
eine Luftbehandlungseinheit mit einem Wasserabscheider, einer Nebelschmiereinheit
und einem Manometer aufweist, sowie Regel- und Abschaltventile,
ein Hauptventil zum Zuleiten der Druckluft zu dem Gerät und ggf.
erforderliche Elektronik sowie einen Startknopf 41 aufweist.
In der Praxis befinden sich die meisten der Ventile grundsätzlich im
Bereich ihrer jeweiligen Kooperationseinheiten.
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Dementsprechend werden sowohl der
Arbeitszylinder 26 und der Zylinder 34 des Sperrjoches über eine
Arbeitsleitung 42 bzw. eine Sperrjochleitung 44 mit
Druckluft von der Pneumatikeinheit 28 versorgt. Die Arbeitsleitung
ist mit dem Zylinder über ein
Rückschlagventil 46 verbunden,
das einstellbar ist mit dem Ziel, die Luftzufuhr zum Zylinder zu
steuern und damit die Arbeitsgeschwindigkeit des Zylinders, was
bestimmend ist für
die Hubgeschwindigkeit des zweiten Magazins für Gewichte. Der Zylinder weist
weiterhin ein einstellbares Belüftungsventil 48 auf, über das
der Zylinder mit einstellbarem Widerstand belüftet werden kann, von einer
schnellen Belüftung
bis zu einer extrem langsamen Belüftung, wodurch die Fallgeschwindigkeit
des zweiten Magazins für
Gewichte ebenfalls steuerbar ist.
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Eine Anzahl von Sensoreinrichtungen
oder Sensoren, beispielsweise in Form von Unterbrechern, Steuerventilen,
einstellbaren Mehrwegeventilen, Fotozellen, usw., die pneumatische,
elektrische oder elektronische Arbeitskreise aufweisen können, sind
mit der Pneumatikeinheit verbunden. Ein erster Sensor 50 befindet
sich an dem unteren Endanschlag 6 des ersten Magazins 2 für Gewichte
und liefert über
eine erste Signalleitung 52 ein Signal an die Pneumatikeinheit 28,
das anzeigt, ob sich das erste Magazin für Gewichte in seiner Ruhestellung
V1 befindet oder nicht.
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Ein zweiter Sensor 54 befindet
sich in einem vorbestimmten Abstand S vom oberen Endanschlag 22 des
ersten Magazins 2 für
Gewichte und liefert über
eine zweite Signalleitung 56 ein Signal an die Pneumatikeinheit 28,
das anzeigt, ob das erste Magazin für Gewichte diese Strecke S
auf seinem Weg zum oberen Endanschlag 22 zurückgelegt
hat oder nicht.
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Ein dritter Sensor 58 befindet
sich zwischen dem zweiten Sensor 54 und dem oberen Endanschlag 22 in
Verbindung mit diesem und liefert über eine dritte Signalleitung 60 ein
Signal, das anzeigt, ob sich das erste Magazin für Gewichte in seiner Arbeitsstellung
A1 befindet oder nicht.
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Ein vierter bzw. fünfter Sensor 62 bzw. 64 ist an
einer (nicht dargestellten) Schutzeinrichtung angeordnet, beispielsweise
in Form von (ebenfalls nicht dargestellten) Türen, die in einem Schutzgehäuse für das erste
bzw. zweite Magazin 2, 4 angeordnet sind, wobei
diese Türen
Quetschverletzungen während des
Trainings verhindern. Diese Sensoren 62, 64 liefern über zugeordnete
vierte und fünfte
Signalleitungen 66, 68 jeweils ein Signal an die
Pneumatikeinheit 28, das anzeigt, ob die jeweilige Tür geschlossen
ist oder nicht.
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Wie bereits früher erwähnt wurde, weist die Pneumatikeinheit
an sich bekannte Steuermittel auf, die in Abhängigkeit von den jeweils empfangenen
Signalen über
die Leitungen 52, 56, 60, 66 und 68 die Luftzufuhr
bzw. die Belüftung
des Arbeitszylinders 26 und des Sperrzylinders 34 derart
steuern, dass für eine
momentane Trainingssituation ein optimaler Widerstand in dem heraustretenden
Teil 18 des ersten Seils bzw. Zahnriemens 10 vorhanden
ist.
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Das Trainingsgerät wird durch Einschalten des
Startschalters 41 in den Bereitschaftszustand für das Training
gebracht, was zu einer Erzeugung des erforderlichen Überdrucks
in dem (nicht dargestellten) Druckspeicher durch den (nicht dargestellten) Kompressor
führt.
Wenn die Sensoren 62 und 64 anzeigen, dass die
(ebenfalls nicht dargestellten) Schutztüren zu den Magazinen für Gewichte
geschlossen sind, und der Sensor 50 anzeigt, dass das erste
Magazin 2 für
Gewichte sich in der Ruhestellung V1 befindet, öffnet die Arbeitseinheit 28 die
Zuführleitung 42 zum
Betätigungszylinder 26,
wodurch dessen Kolben und Kolbenstange 24 verschoben werden,
und über
den zweiten Zahnriemen 12 und das Rollenpaar 16 wird
das zweite Magazin 4 für
Gewichte aus der Ruhestellung V2 in die Arbeitsstellung A2 angehoben.
Das Magazin verbleibt in der Arbeitsstellung so lange der Druck
in dem Arbeitszylinder aufrechterhalten wird. Das Gerät ist nun
zur Verwendung bereit.
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Mittels eines (nicht dargestellten)
weiteren Geräteteils,
das für
die jeweilige Trainingseinheit ausgewählt wird, wird die Muskelkraft
F1 auf das nach außen
führende
Ende 18 des ersten Zahnriemens 10 angewendet,
was dazu führt,
dass die Kraft F1 über
diesen Zahnriemen und das Rollenpaar 14 das erste Magazin 2 aus
der Ruhestellung V1 in die Arbeitsstellung A1 anhebt. Der Sensor 50 zeigt
an, dass sich das Magazin zwischen der Ruhestellung und der Arbeitsstellung
für die
Arbeitseinheit 28 befindet, was zu einem Verschließen der
Zuführleitung 42 führt. Wenn
das Magazin 2 den zweiten Sensor 54 erreicht,
zeigt dieser an, dass sich das Magazin in einem Abstand S von der
Arbeitsstellung A1 befindet. Dies führt dazu, dass die Arbeitseinheit
28 die
Zuführleitung 44 zu
dem Sperrjoch 32 öffnet,
dessen Schließzylinder 34 den
Stempel 38 und das feste Jochteil 40 entgegen
der Kraft der Rückholfeder 36 zusammenpresst.
Die Zahnriemen werden zwischen dem Stempel und dem Jochteil zusammengepresst, so
dass die Zähne
ineinander greifen und die Riemen gegeneinander verriegeln.
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Bei einer weiteren Hubbewegung erreicht das
Magazin schließlich
den dritten Sensor 58 und schlägt an dem zugeordneten oberen
Endanschlag 22 an. Der Sensor 58 zeigt an, dass
sich das Magazin in der Arbeitsstellung A1 befindet, woraufhin die Arbeitseinheit 28 das
Belüftungsventil 48 öffnet, das einen
Atmosphärenausgleich
herstellt.
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Da die Zahnriemen gegeneinander verriegelt sind,
wirken sowohl die Masse M1 und die Masse M2 auf das nach außen führende Ende 18 des
ersten Zahnriemens 10 und belastet dementsprechend die aktuelle
Muskelgruppe bis beide Magazine ihre entsprechenden Ruhestellungen
V1, V2 erreicht haben. Der erste Sensor 50 zeigt der Arbeitseinheit 28 dann wieder
an, dass sich das erste Magazin in der Ruhestellung V1 befindet,
und die Arbeitseinheit öffnet
die Zuführleitung 42 zum
Betätigungszylinder 26,
was das zweite Magazin in die Arbeitsstellung anhebt, und ein neuer
Zyklus kann beginnen.
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Da sowohl das Rückschlagventil 46 und
das Belüftungsventil 48 einstellbar
sind, ist es möglich, über das
Rückschlagventil
die Hubgeschwindigkeit des zweiten Magazins 4 einzustellen. Über das
Belüftungsventil,
das zwischen einer schnellen Belüftung und
unterschiedlichen Graden der Drosselung einstellbar ist, ist es
möglich,
die Fallgeschwindigkeit des Magazins 4 einzustellen.
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Geeignete Werte des Abstands S liegen
im Bereich von 15 bis 60 mm und ein bevorzugter Wert ist 45 mm.
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Jedes Magazin für Gewichte enthält in der Regel
eine Anzahl von herkömmlichen
Gewichten, die je nach Bedarf mechanisch miteinander gekoppelt werden
können.
Automatische Magazine mit einer Schnellwahl, die kommerziell verfügbar sind, können ebenfalls
mit dem Trainingsgerät
verwendet werden und ermöglichen
in diesem Fall eine genaue Einstellung der gewünschten Last in unterschiedlichen
Trainingsphasen.
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Es ist auch möglich, eine weitere Einstellung der
Last vorzunehmen, indem eine geeignete Übersetzung des nach außen führenden
Teils 18 des Seils 10 durch eine Übersetzung
mit einer oder mehreren zusätzlichen
Rollen geschaffen wird.
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Die in dem obigen Ausführungsbeispiel
beschriebenen pneumatischen Komponenten können auch im Rahmen des durch
die Ansprüche
definierten Schutzbereichs durch elektrische, hydraulische oder
mechanische Komponenten zur Erzeugung und Steuerung der Translationsbewegungen
ersetzt werden.