DE8419941U1

DE8419941U1 - Gerät zur Körperertüchtigung

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Publication number: DE8419941U1
Application number: DE19848419941
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-07-04
Filing date: 1984-07-04
Publication date: 1986-09-11
Also published as: DE3424499C2; DE3424499A1

Description

DIPL.-ING. F. W*. MOLL ' DIPL.-ING. H.' CH. BITTERICH ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

6740 LANDAU/PFALZ LANGSTRASSE 5

G 84 19 941.5 - 4 - 6. Juni 1986

Mr.

Hans Resch, 6781 KrÖppen

Gerät zur Körperertüchtigung

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Körperertüchtigung, mit dessen Hilfe einzelne Muskeln oder Muskelgruppen gezielt trainierbar sind, mit einer Hebel- bzw. Zugmittelmechanik, die vom Trainierenden in Bewegung setzbar ist und der Bewegung eine individuell veränderliche Widerstandskraft entgegensetzt.

Derartige Geräte sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen handelsüblich. Sie werden üblicherweise eingesetzt für Kraft-, Bodybuilding- oder Fitness-Training. Sie besitzen ein stabiles, an die auftretenden Kräfte ange- ^paßtes Rahmengestell. In dem Rahmen sind Ketten- oder Seilzüge bzw. Hebel angeordnet, die vom Trainierenden betätigt werden. Dieser Bewegung wirkt eine im Gerät erzeugte .Widerstandskraft entgegen, die auf die Leistungsfähigkeit des Trainierenden individuell einstellbar ist.

Zur Erzeugung der Widerstandskraft dienen überwiegend Gewichte, die in Stufen von beispielsweise 5 oder 10 kg ein-

POSTFACH 2080 - TELEFON {0 63.4JI 20,0.35. ? 7« 00 ·.- TfJ₁EX 453333 TELEGRAMME: INVENTION DEUTSCHE BANK LANDAU 021Ϊ400 (BLZ 54670095) - POSTSCHECK LUDWIGSHAFEN 27562-47«

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stellbar sind. Diese Stufung ist relativ grob.

Ein gewisses Problem bildet die Anpassung der im Gerät erzeugten Widerstandskraft an die Muskulationswirksamkeit. Die Muskulationswirksamkeit gibt den Einfluß der Hebelgesetze beim Zusammenspiel von Skelett und Muskulation des Trainierenden wieder. Wird die Widerstandskraft über Ketten- oder Seilzüge erzeugt, so werden üblicherweise Kurvenscheiben verwendet, um progressiv ansteigende bzw. abfallende Kräfte zu erzeugen. Werden die Widerstandskräfte über Hebelmechaniken erzeugt, so werden diese so gelagert, daß das Verhältnis von Kraftarm zu Lastarm sich beim Betätigen des Hebels verändert. Eine derartige Konstruktion ist beispielsweise beschrieben in der EP-A 21 557. Hier ist der vom Trainierenden betätigte Hebel zum Anheben von Gewichtsblöcken auf einer Schrägführung verschieblich gelagert. Auch hier ist die Progressionscharakteristik nicht ohne größeren Aufwand veränderbar.

Zur Erzeugung der Widerstandskräfte, insbesondere auch von progressiven Widerstandskräften, werden in Geräten zur Körperertüchtigung auch Hydraulik- oder Pneumatikanlagen eingesetzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs genannten Art anzugeben, das eine ■tufenlose Einstellung der Widerstandskraft bei gleichzeitig einfachem und problemlosem Aufbau ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Gerät eine Induktionskupplung vorgesehen ist, daß das Primärrad der Induktionskupplung von einem Motor angetrieben ist und daß eAn Getriebe vorgesehen ist, das die Bewegung der Hebel- bzw. Zugmittelmechanik auf das Sekundärrad der Induktionskupplung überträgt.

Induktionskupplungen zur Erzeugung von Widerstandskräften sind beispielsweise in sogenannten Fahrrad-Ergometern schon seit längerer Zeit im Einsatz. Induktionskupplungen haben jedoch die prinzipbedingte Eigenschaft, daß sie im Stillstand und bei Beginn der Bewegung keine Reaktionskraft erzeugen. In Geräten zur Körperertüchtigung muß jedoch bereits bei Beginn der Bewegung der Hebel- bzw. Zugmittelmechanik durch den Trainierenden eine Gegenkraft vorhanden sein, die im Bereich zwischen beispielsweise 10 und 250 kg einstellbar sein sollte. Erst durch das Antreiben des Primärrads der Induktionskupplung mit Hilfe eines Motors ist es möglich geworden, die Induktionskupplung zur Erzeugung der Widerstandskraft in Geräten zur Körperertüchtigung einzusetzen.

Vorzugsweise ist die Induktionskupplung mit Elektromagneten bestückt. Auf diese Weise läßt sich die Widerstandskraft besonders einfach verstellen. Beim Einsatz von Dauermagneten müssen Primärrad und Sekundärrad der Induktionskupplung mechanisch gegeneinander verschoben werden, was aufgrund der Tatsache, daß beide Räder der Induktionskupplung Drehbewegungen ausführen, einen gewissen mechanischen Aufwand erfordert.

Vorteilhafterweise sind auf der Achse des Sekundärrades Schleifringe montiert, über die der Erregerstrom der Elektromagnete durch Bürsten übertragen wird. Diese Technik ist vom Elektromaschinenbau her bekannt und bewährt. Sie er- | laubt es, das Sekundärrad eine beliebige Anzahl von Umdrehungen ausführen zu lassen. Falls das Sekundärrad nur einen begrenzten Drehwinkel überstreicht, kann der Erregerstrom den Elektromagneten auch über einen elastischen Kabelanschluß zugeführt werden.

Vorzugsweise ist das Primärrad der Induktionskupplung

von einem Elektromotor mit konstanter Drehzahl angetrieben. Diese Ausführungsform ist besonders einfach. Außerdem ermöglicht sie, daß die Widerstandskraft nur von der Magnetkraft im Luftspalt zwischen Primärrad und Sekundärrad abhängig ist, die im Falle von Elektromagneten über den Erregerstrom exakt und in weiten Grenzen stufenlos einstellbar ist.

Um zu verhindern, daß es aufgrund der Trägheitskräfte in der Hebel- bzw. Zugmilitelmechanik bei plötzlichen Beschleunigungsänderungen zu Überschneidungen kommt, ist im Getriebe als Sicherheit ein mechanischer Freilauf eingebaut.

Vorzugsweise ist das Getriebe zwischen Hebel- bzw. Zugmitte lmechanik und Induktionskupplung, welches die Bewegung der Hebel- bzw. Zugmittelmechanik in eine entsprechende Drehbewegung umsetzt, ein übersetzungsgetriebe. Dieses übersetzungsgetriebe erlaubt es, den Weg, den die Hebel- bzw. Zugmittelmechanik zurücklegt, optimal in die Drehzahl zu über setzen, die das Sekundärrad braucht, um bei der gegebenen Größe der Induktionskupplung die gewünschte Widerstandskraft erzeugen zu können. Durch eine Variation des Übersetzungsverhältnisses kann bei vorgegebener Größe der Induktionskupplung die Widerstandskraft entsprechend dem Einsatzbereich des Gerätes vorgewählt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist mit der Hebel- bzw. Zugmittelmechanik ein Positionsgeber verbunden, wobei es sich vorteilhafterweise um einen Winkelgeber, z.B. in Form eines Potentiometershandelt. Hierbei ist vorzugsweise auch ein mechanischer Anschlag vorgesehen, der die Bewegung der Hebel- bzw. Zugmittelmechanik begrenzt, uitt eine Überlastung des Positionsgebers zu vermeiden.

Vorteilhafterweise ist zur Erfassung des genauen Dreh-

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moments bzw. der genauen Zugkraft ein Drehmomentgeber in Form eines Dehnungsmeßstreifens oder einer Druckmeßdose im bewegten System angeordnet.

Positionsgeber und gegebenenfalls Drehmomentgeber erlauben es, im Zusammenspiel mit einer gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehene elektronischen Steuerung die im Gerät erzeugte Widerstandskraft in Abhängigkeit von einem voreingestellten Sollwert und gegebenenfalls den gemessenen Istwerten zu steuern, indem der Strom zu den Elektromagneten der Induktionskupplung entsprechend verändert wird. Dies bedeutet, daß die Widerstandskraft über den Weg der Hebel- bzw. Zugmittelmechanik gesehen beispielsweise an die Muskulationswirksainkeit optimal anpaßbar ist, und zwar mit einfachsten Mitteln.

Da die Muskeln beim Zurückgehen aus der gebeugten in die gestreckte Stellung mehr Last halten können, kann die elektronische Steuerung den Istwert der Widerstandskraft erhöhen, sobald die Bewegungsrichtung der Hebel- bzw. Zugmittelmechanik sich umkehrt. Dadurch entsteht beim Zurücklegen mehr Belastung, wodurch der Trainingserfolg schneller erreicht wird.

Schließlich kann die elektronische Steuerung den Erregerstrom der Elektromagnete abschalten, wenn die Hebelbzw. Zugmittelmechanik in Grundstellung bleibt. Hierdurch wird eine ständige Belastung der Induktionskupplung, die zu einer erhöhten Stromaufnahme des Motors und zu einer verstärkten Erhitzung der Induktionskupplung führt, vermieden.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines schematisierten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Es zeigen

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Fig. 1 eine frontale Ansicht einer Anordnung zur

Erzeugung der Widerstandskraft mit Hilfe einer Induktionskupplung und

Fig. 2 die Draufsicht auf die Anordnung der Fig. 1.

In den Figuren erkennt man einen Elektromotor 1, der mit konstanter Drehzahl von beispielsweise 1500/min dreht. Mit der Achse des Elektromotors 1 ist das Primärrad 2.1 einer Induktionskupplung 2 fest gekoppelt, so daß auch das Primärrad 2.1 ständig umläuft. Im Inneren des Primärrades 2.1 ist das Sekundärrad 2.2 der Induktionskupplung 2 zentrisch, jedoch ohne mechanische Berührung mit dem Primärrad 2.1 gelagert. Auf dem Sekundärrad 2.2 sind Elektromagnete 3 befestigt. Der Eri.egerstrom zu den Elektromagneten 3 wird über Schleifringe 9, die aut der Achse des Sekundärrades 2.2 montiert sind, sowie mit R^lfe von Bürsten zugeführt.

Der Antrieb des Sekundärrades 2.2 erfolgt übar ein Getriebe 4 und über einen dazwischen geschalteten Freilauf 8.

Das Getriebe 4 ist beispielsweise als Kettengetriebe ausgebildet, welches die von einer Ketten- oder Seilzugmechanik 6 auf eine Seilrolle 5 ausgeübte Drehbewegung übersetzt, um eine Anpassung zwischen der Drehzahl der Seilrolle 5 und der für die erforderliche Induktionswirkung erforderlichen Drehzahl herzustellen. Durch geeignete Wahl dieses Übersetzungsverhältnisses kann die Widerstandskraft entsprechend dem gewünschten Einsatzzweck grob vorgewählt werden.

Mit der Achse der Seilrolle 5 ist ein Positionsgeber 10, beispielsweise ein Potentiometer, verbunden. Die Winkelbewegung der Seilrolle 5 wird mit Hilfe eines mechanischen Anschlags 7 gegebenenfalls so begrenzt, daß eine überlastung

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-ΙΟdes Positionsgebers 10 vermieden wird.

Schließlich ist noch eine elektronische Steuerung 11 vorgesehen, an der die gewünschte Widerstandskraft stufenlos voreinstellbar ist. Entsprechend dem voreingestellten Sollwert liefert die elektronische Steuerung 11 einen Erregerstrom über die Schleifringe 9 zu den Elektromagneten 3 auf dem Sekundärrad 2.2 der Induktionskupplung 2. Wird nun die Seilzugmechanik 6 entsprechend dem Pfeil nach unter, gezogen, so dreht sich das Sekundärrad 2.2 der Induktionskupplung 2 entgegen dem Uhrzeiger. Das Primärrad 2.1 wird gleichzeitig vom Motor 1 in Uhrzeigerrichtung angetrieben. Außerdem wird der Widerstandswert des Potentiometers 10 verändert. Aus dieser Veränderung des Widerstandswertes ermittelt die elektronische Steuerung 11 die momentane Position der Seilzugmechanik 6 und verstellt entsprechend der eingestellten Muskulations-Belastungskurve den Erregerstrom zu den. Elektromagneten 3.

Läßt der Trainierende die Seilzugmechanik 6 von ihrer Endstellung aus wieder zurücklaufen, so erkennt dies die elektronische Steuerung 11 über den sich ändernden Widerstandswert des Positionsgebers 10. Sie erhöht den Erregersferom für den Elektromagneten 3 entsprechend um einen voreingestellten Betrag, so daß der Trainierende dieselbe hohe Belastung verspürt wie in der vorhergegangenen Bewegungsphase.

Claims

DIPL.-ING. F.*W.:M6liL :1MPE.-IN<?.,H:. GH? BIITERICH ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT 6740 LANDAU/PFALZ LANGSTRASSE 5 30. Juli 1986 Hans Resch, 6 781 Kröppen Gerät zur Körperertüchtigung Schutzansprüche

1. Gerät zur Körperertüchtigung, mit dessen VdIfe einzelne Muskeln oder Muskelgruppen gezielt trainierbar sind, mit einer im Gerätegestell montierten Hebel- bzw.

( ) Zugmittelmechanik, die vom Trainierenden in Bewegung

versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Gerät Primärrad (2.1) und Sekundärrad (2.2) einer Induktionskupplung (2) drehbar montiert sind, daß das Primärrad (2.1) von einem ebenfalls im Gerät montierten Motor (1) angetrieben ist und daß zwischen Hebel- bzw. Zugmittelmechanik (5,6) und Induktionskupplung (2) im Gerät ein Getriebe (4) montiert ist, das die Bewegung der Hebelbzw. Zugmittelmechanik (5,6) auf das Sekundärrad (2.2) überträgt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Induktionskupplung (2) mit Elektromagneten (3) bestückt ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse des Sekundärrades (2.2) Schleifringe (9) montiert sind.

4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse des Sekundärrades (2.2) ein flexibles

.-'■^ Anschlußkabel vorgesehen ist.

5. Gerät nach Anspruch 1 , 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärrad (2.1) von einem Elektromotor (1) angetrieben ist.

6. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in das Getriebe (4) zwischen Hebel- bzw. Zugmittelmechanik (5, 6) und Induktionskupplung (2) ein Freilauf (8) eingesetzt ist.

7. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (4) zwischen

{) Hebel- bzw. Zugmittelmechanik (5, 6) und Induktionskupplung (2) ein Übersetzungsgetriebe ist.

8. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Hebel- bzw. Zugmittelmechanik (5, 6) ein Positionsgeber (10) verbunden ist.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionsgeber (10) ein Winkelgeber, z. B. ein Potentiometer ist.

10. Gerät nach Wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dehnj.ngsiiießstreifen bzw.

eine Druckmeßdose vorgesehen sind.

11* Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet -, daß ein Anschlag (7) vorgesehen ist, der die Bewegung der Hebel- bzw, Zugmittelmechanik (5, 6) begrenzt.

12. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Gerät eine elektronische L. Steuereinheit (11) vorgesehen ist.