EP1608437A1 - Trainingsgerät - Google Patents

Trainingsgerät

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Publication number
EP1608437A1
EP1608437A1 EP04723214A EP04723214A EP1608437A1 EP 1608437 A1 EP1608437 A1 EP 1608437A1 EP 04723214 A EP04723214 A EP 04723214A EP 04723214 A EP04723214 A EP 04723214A EP 1608437 A1 EP1608437 A1 EP 1608437A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
training
resistance
electrorheological
pressure medium
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04723214A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Horst Rosenfeldt
Oliver Köster
Dorothea Adams
Michael Stork
Ute Wilhelm-Cryns
Torsten Zinkhan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proline GmbH
Fludicon GmbH
Original Assignee
Proline GmbH
Fludicon GmbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10319405A external-priority patent/DE10319405A1/de
Application filed by Proline GmbH, Fludicon GmbH filed Critical Proline GmbH
Publication of EP1608437A1 publication Critical patent/EP1608437A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/00058—Mechanical means for varying the resistance
    • A63B21/00069—Setting or adjusting the resistance level; Compensating for a preload prior to use, e.g. changing length of resistance or adjusting a valve
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
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    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/00058—Mechanical means for varying the resistance
    • A63B21/00076—Mechanical means for varying the resistance on the fly, i.e. varying the resistance during exercise
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/008—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using hydraulic or pneumatic force-resisters
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    • A63B21/008—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using hydraulic or pneumatic force-resisters
    • A63B21/0084—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using hydraulic or pneumatic force-resisters by moving the surrounding water
    • A63B21/00845—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using hydraulic or pneumatic force-resisters by moving the surrounding water using electrorheological or magnetorheological fluids
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    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/40—Interfaces with the user related to strength training; Details thereof
    • A63B21/4041—Interfaces with the user related to strength training; Details thereof characterised by the movements of the interface
    • A63B21/4047—Pivoting movement

Definitions

  • Training devices are used in the fitness / 5 wellness area as well as in the medical / therapeutic area for rehabilitation and preventive treatment of patients.
  • the training devices contain resistance sensors, which as
  • Resistance sensor is integrated, whereby the resistance can be adjusted via hydraulic throttles, have a multitude of moving parts due to the built-in hydraulic elements. are subject to wear. Furthermore, the control for setting a targeted
  • the object of the present invention is to develop a training device of the type mentioned at the outset in such a way that a training person can work in both directions of action and the resistance generated by means of the resistance transmitter can be set continuously, in particular rapid training cycles should be possible.
  • the resistance transmitter integrated in the training devices includes a piston / cylinder arrangement and a ⁇ valve based on electrorheological / magnetorheological fluids.
  • a magnetorheological and / or electrorheological liquid in the resistance sensor By using a magnetorheological and / or electrorheological liquid in the resistance sensor, a fast response time can be achieved, since, for example, the electrorheological effect takes place in the millisecond range and is reversible.
  • the system shows little wear, since the valve can be realized without moving parts.
  • the invention takes advantage of the properties of electrorheological or magnetorheological liquids.
  • Such liquids are usually suspensions, ie in a carrier medium. suspended solid particles that can be polarized via the electric or magnetic field. , By the action of an electric field or magnetic.
  • the exercising persons can specify the desired load targets via an electronic operating unit and train them in two load directions.
  • the muscle strength of the training 'Person example is introduced via a lever in the resistance transmitter, and worked against each acting resistance.
  • the resistance can be continuously adjusted in both directions of action. This is achieved using a mechatronic system consisting of a mechanical-hydraulic rotary displacer. the immediate 'by means of a wave. a moment is initiated. The displaced electrorheological fluid (ERF) then flows through valve gaps formed in an electrorheological valve. Via a power pack, the valve is acted upon with the • electrical voltage required for the freely adjustable “resistance w ”.
  • Fig. 1 shows the 'integrated in a training device resistance-type sensor 1 in sectional view.
  • the resistance giver. 1. includes a rotary displacer 2 and an electrorheological valve 3.
  • he rotary displacer 2. consists of a rotary piston A, which has a central part in the form of a rotary shaft 5 with a radially outwardly projecting wing 6, which is rotatable about the axis of rotation D in a housing 7 'is stored.
  • the rotary shaft 5 is at least on one side Introduction of a Drehmomentes- from the housing 7 a liquid-tightnnenpository.- Instead of the rotation shaft of initiation of the torque can also be realized via driving flanges •.
  • the housing 7 faces the 5 rotary piston. , a cylindrical bore defined by a radially inwardly projecting housing web 8 (barrier rib) under broche 'is.
  • Working chambers 9,10 formed which are referred to as first and second working chamber.
  • the working chambers 9, 10 are each filled with an electrorheological fluid and / or magnetorheological fluid as the working fluid, and 5 each have one introduced into the housing wall
  • Valves for .electrorheological liquids are known, for example, from DE-A 3808521 and are. usually formed from coaxially arranged cylinder electrodes or from arrangements of parallel plates, between which the -5 electrorheological fluid flows. Due to the electrical voltage applied to the electrodes, the viscosity of the electrorheological fluid located between the electrodes is - and thus the 'flow resistance through the. Valve gap. ⁇ .controllable .. 0
  • the electrorheological valve 3 used in the resistance sensor 1 shown in FIG. 1 is designed as a double ring gap valve and consists of two concentrically arranged valves.
  • Sleeves 13, 14, which are surrounded by a tubular housing section 15 connected to the housing are.
  • a first annular gap R1 is formed, which extends over the entire axial length of the housing section, the delimiting lateral surfaces forming the electrode surfaces.
  • a second annular space R2 is formed between the inner lateral surface of the outer sleeve 13 and the outer lateral surface of the inner sleeve 14, which extends over the entire axial length of the housing section, the lateral surfaces delimiting the second annular gap as
  • Electrode surfaces are formed.
  • the inner lateral surface of the inner sleeve 14 delimits a cylindrical space 1.6.
  • the outer sleeve 13 is designed as an electrically controllable electrode and has an electrical connection 17 which is led out of the housing.
  • the bore 12 made in the first working chamber 10 is connected to the first and second annular gap R1, R2.
  • the second working comb . r 9 communicates with the cylindrical space 16 via the bore 11.
  • the annular gaps Rl f R2 and the cylindrical space 16 are also filled with electrorheological fluid or magnetorheological fluid.
  • valve 3 represents an electrically adjustable throttle.
  • the resistance transmitter can also be designed as a longitudinal displacer with an electrorheological / magnetorheological valve.
  • the longitudinal displacer essentially consists of a piston which is mounted axially displaceably in a housing.
  • the piston divides the housing into two variable-volume working chambers, the working chambers being connected to one another via the electrorheological / magnetorheological valve.
  • FIG. 2 schematically shows a control designed as an operating element 21 ' for the exercising person, a power supply unit 22 connected to the control and the resistance transmitter 1 with a handle 23 ' .
  • the handle is 23. in, the simplified representation indicated as a lever,. the rotatable on the rotating shaft. of the rotary piston is fixed.
  • the exercising person can use the control element 21 to specify desired load targets, which are supplied to the power supply unit 22 as setpoints and in Signals are converted, via a connecting line 17, the electrode of the valve 3 with the corresponding driving energy for adjusting the electric or magnetic field drives ..
  • Valve 3 with a predeterminable electrical voltage 'can now be set variable resistances and thus a stepless variation (map) of mechanical performance can be removed.
  • the map width can ⁇ via the valve length constructively be determined which then also a measure of the required electrical power rating of 22 ist.-
  • the resistance preset by the person training which is also speed-dependent and / or stroke-dependent. can be variable>. must then be overcome during training by using muscle strength.
  • the resistance sensor 1 is equipped with sensors, sensors for measuring kinetic and / or kinematic variables being able to be used.
  • signals relating to the direction of rotation and speed of the rotary displacer 2 could be determined, for example, using a rotary pulse meter, these signals and the voltage applied to the valve gap R1, R2 being fed back as actual values of the control unit 21.
  • FIGS. 3a and 3b show the training device 25 with the designation “Double FlyA das ein
  • the training device 25 ' consists of a, as it is shown schematically, base plate 26 with a seat 27 consisting of a seat and a backrest. On the base plate 26 is a seat 27 below Resistance sensor 1 is arranged, wherein the rotary shaft 5 is arranged in the vertical direction and protrudes upwards from the housing ". A rotary shaft 28 is sometimes mounted on the side next to the resistance sensor 1, one on the side of the. Seat surface 'has upwardly arranged lever arrangement 29 with end-mounted handles. The actuating levers 29 have arm pads 30 in the upper third.
  • the rotary shaft 5 of the resistance sensor 1 is coupled to the rotary shafts 28 by means of a cross-shaped chain 31, so that the actuating levers 29 can be pivoted according to the arrows 32 shown by means of this gear arrangement.
  • the person sitting on the training device 25 can thus train an outward or inward movement of the arms held at an angle in front of the body.
  • FIGS. 4a and 4b show the training device 35 “Add Ab”, which is used for training the outer and inner thighs.
  • the training device 35 consists of a seat 37 arranged on a base plate 36 with a seat and backrest. 3, a resistance sensor 1 is also arranged below the seat arrangement on the base plate 36, the rotary shaft 5 being led upwards out of the housing and via a gear arrangement with a rotary shaft 38 in which is mounted on the right and left side of the resistance sensor 1
  • the rotary shafts 38 are each connected to a lever arrangement 39, which enable the lower leg of the person exercising to be received, for this purpose the levers 39 are each provided with a cushion 40 and lateral fixing elements 41 for knee and calf fixation From Fig -... 4a are the B.
  • the training device 45 “Big Tric ⁇ with which the muscles of the front and rear upper arm can be trained.
  • the training device 45 essentially consists of a base plate 46 and a seat element fixed on the base plate 46 47. Laterally front of the seat member 47 'is a' further problem associated with the base plate 46 frame member 48 is arranged, on the one hand comprises an inclined plate 49 -with padding to support the elbows of the person training, as well as' the Widerstaridsgeber. 1
  • the training device 45 essentially consists of a base plate 46 and a seat element fixed on the base plate 46 47. Laterally front of the seat member 47 'is a' further problem associated with the base plate 46 frame member 48 is arranged, on the one hand comprises an inclined plate 49 -with padding to support the elbows of the person training, as well as' the Widerstaridsgeber.
  • Resistance transmitter 1 ' is arranged such that the' rotating shaft. 5 is led out of the housing in the horizontal direction and is connected to a lever arrangement 50 with a handle bar.
  • the B 'ewegungsality, ie -the Verschwenkradius the lever assembly 50 with handle rod is indicated by the arrows 51st
  • FIG. 6 schematically shows the training device 55 “Hip Machine” with which the abdominal muscles and the muscles of the lower back can be trained.
  • a seat 56 is arranged on a base plate 57.
  • the resistance transmitter 1 is in a frame element 58, the with the base plate 57 is in communication.
  • the training device 55 exercises Hsymmetricbeugen can and Back extensors are performed.
  • the training device is the 65th “Sprint Master” in
  • the lever arrangement 68 is fork-shaped in the front area and provided with two laterally spaced padded grip elements, so that the grip elements can be held laterally in front of the head of the exercising person.
  • the movement possibilities of the "Sprint Masters" are indicated in FIG. 7 with the arrows 69, the exercise being carried out as a squat and stretching.
  • FIG. 8 shows a side view of the training device 70 “lat neck”, with which the shoulder and the lower back muscles can be trained.
  • the exercising person can sit on a seat arrangement 72, which is fastened to a base plate 71 and comprises a base area and a backrest integrated behind the seat arrangement 72 approximately at shoulder height in a frame element 73 of the training device 70, the rotary shaft being led horizontally out of the housing and with an obliquely forward over the
  • Head of the exercising person protruding lever arrangement 74 which is fork-shaped in the front region and allows a grip with the hands of the exercising person to the right and left above the head.
  • the movement possibilities of the “lat neck” are indicated in FIG. 8 with arrows 75.
  • the exercise consists of pulling the handle bar up to the chin height and pushing the handle bar back into the starting position.
  • FIG. 9 schematically shows a side view of the training device 80 “Leg Master”, which consists of a seat arrangement 82 comprising a seat surface and backrest arranged on a base plate 81. Below the seat arrangement is a rod arrangement 83 pointing obliquely upwards with an integrated resistance sensor 1 provided, the rotary shaft 5 of the .Resistance sensor 1 is guided outwards in the horizontal direction and is equipped with a lever arrangement 84 for training the front and rear thigh muscles. For this purpose, the calves of the exercising person can be picked up between the front and rear shin fixations 85.
  • the exercise consists of a leg curl and leg extension, wherein the movement possibilities of the 'lever arrangement is indicated by the arrows 86 84th
  • Fig '. 10 shows a side view of the training device '90 "Press and Row", which consists of a arranged on a base plate 91 seat assembly 92 consisting of .Sitz Structure and backrest. Laterally next to the seat assembly 92 is disposed on the base plate 91 of the resistance-type sensor 1, wherein the rotary shaft 5 of the resistance transmitter 1 is led out of the housing in the horizontal direction and is provided with a lever arrangement 93 with a horizontal handle bar for gripping with the hands, which is directed laterally forward and obliquely upwards. The possible movements of the lever arrangement 93 are shown in FIG Arrows 94 are shown, the exercise consisting in pulling the elbow up to the body and pushing the arms forward into the starting position.

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Abstract

Ein Trainingsgerät (25, 35, 45, 55, 65, 70, 80, 90) umfassend einen Widerstandsgeber (1) zur Erzeugung eines variablen Widerstandes der mit einer Handhabe (23) in Verbindung steht, wobei der Widerstandsgeber (1) einen in einem Zylindergehäuse (7) geführten Kolben (4) aufweist, wobei der Kolben (4) in dem Zylindergehäuse (7) zwei volumenveränderliche Arbeitskammern (9, 10) bildet, die mit Druckmittel gefüllt sind und die über eine Ventilanordnung (3) in Verbindung stehen, wobei bei Beaufschlagung der Handhabe (23) durch Muskelkraft eine Relativbewegung zwischen Kolben (4) und Zylinder (7) bewirkt wird und das Druckmittel die Ventilanordnung (3) durchströmt, soll derart weitergebildet werden, dass eine trainierende Person in beiden Wirkrichtungen arbeiten kann und der mittels des Widerstandsgebers erzeugte Widerstand stufenlos eingestellt werden kann, wobei insbesondere schnelle Traingszyklen möglich sein sollen. Dies wird dadurch erzielt, dass das Druckmittel eine elektrorheologische und/oder magnetorheologische Flüssigkeit ist und die Ventilanordnung (3) Mittel zur Beeinflussung der Viskosität der elektrorheologischen Flüssigkeit und/oder magnetorheologischen Flüssigkeit umfasst und elektrisch ansteuerbar ausgebildet ist.

Description

Trainingsgerät
Trainingsgeräte finden ihre Anwendung sowohl im Fitness- / 5 Wellnessbereic als .auch im medizinisch- / therapeutischen Bereich zur Rehabilitation sowie vorbeugenden Behandlung von Patienten.
Die Trainingsgeräte beinhalten Widerstandsgeber, die als
10 elastische Elemente, " Gewichte, magnetisch oder elektromagnetische Bremsen (Ergometer) oder hydraulische Elemente ausgebildet sein können. Bei Trainingsgeräten die zur Erzeugung des Widerstandes mit Gewichten ausgestattet sind, ;.kann - beim Training nur An einer. Wirkrichtung gearbeitet
15 werden, so dass zu . raining sowohl des Agonisten als auch des Antagonisten einer Muskelgruppe zwei Geräte benötigt werden. Bei Widerstandsgebern die als magnetische oder elektromagnetische Bremsen ausgebildet sind ist der Stromverbrauch / Energieverbrauch sehr hoch. Trainingsgeräte
20- in- denen- ein -.hydraulischer. Widerstandsgeber integriert ist, wobei der Widerstand, über hydraulische Drosseln eingestellt werden kann, besitzen durch die eingebauten Hydraulikelemente eine- Vielzahl bewegter Teile-, die. verschleißbehaftet sind. Des weiteren ist die Ansteuerung zur Einstellung eines gezielten
25 Widerstandes aufwendig.
. In Fitnessstudios oder auch Therapiezentren werden meist mehrere Geräte zum Trainieren- unterschiedlicher Muskelpartien gleichzeitig an einem Ort zur Verfügung gestellt.. Eine 30 besonders effektive und hochmotivierende Methode bietet das ■ • effective® circuit . training,--. das als- Gruppentraining konzipiert ist. Hierzu werden acht unterschiedliche Gerätetypen An einem .Zirkel zusammengestellt, so dass ein effektives Training aller wichtigen Muskelgruppen erzielt 35 wird. Diese Geräte beinhalten als Widerstandsgeber das sogenannte isodynamische Widerstandssystem, das als hydraulischer Widerstandsgeber ausgebildet ist und in der DE 37 04 841 C2 näher beschrieben ist.
-Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Trainingsgerät der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, dass -eine trainierende Person in beiden Wirkrichtungen arbeiten -kann und der mittels des Widerstandsgebers erzeugte' Widerstand stufenlos eingestellt werden kann, wobei insbesondere schnelle Traingszyklen möglich sein sollen.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch.1 angegebenen Merkmale gelöst.
Der in den Trainigsgeräten integrierte Widerstandsgeber umfasst dabei eine Kolben- / Zylinderanordnung sowie ein ■ Ventil auf Basis elektrorheologischer / magnetorheologischer Flüssigkeiten. Durch die Verwendung einer magnetorheologischen und/oder elektrorheologischen Flüs-sigkeit in dem Widerstandsgeber kann eine schnelle Reaktionszeit erzielt werden, da z.B. der elektrorheologische Effekt in Millisekundenbereich abläuft- und reversibel ist. Das System weist einen geringen Verschleiß auf, da das Ventil ohne bewegliche Teile realisiert werden kann.
Die Erfindung nutzt die Eigenschaften von elektrorheologischen bzw. magnetorheologischen Flüssigkeiten aus. Bei derartigen Flüssigkeiten handelt es sich in der Regel um Suspensionen, d.h. in einem Trägermedium. suspendierte Festpartikel, die über das elektrische bzw. magnetische Feld polarisierbar sind. . Durch Einwirken eines elektrischen Feldes bzw. magnetischen . Feldes • kann die Viskosität von elektrorheologischen bzw. magnetorheologischen Flüssigkeiten in weiten Bereichen sehr schnell und reversibel eingestellt werden. Bei elektrorheologischen Flüssigkeiten wird hierfür an Elektrodenanordnungen .eine elektrische Steuerspannung ' zur Erzeugung .eines elektrischen Feldes gelegt. Bei dem erfindungsgemäßen Widerstandsgeber kann somit der zu' ' erzeugende Widerstand durch Veränderung der rheologischen Eigenschaften des Fluids variabel, eingestellt werden..
Die trainierenden Personen können über eine elektronische ■ Bedieneinheit' die gewünschten Lastziele vorgeben .und diese in zwei Belastungsrichtungen trainieren. Hierbei wird die Muskelkraft der trainierenden ' Person z.B. über Hebel in den Widerstandsgeber eingeleitet, bzw. gegen den jeweils wirkenden Widerstand gearbeitet.
Der Widerstand kann in beiden Wirkrichtungen stufenlos eingestellt werden. Dies wird erreicht durch ein mechatronisches System, bestehend aus einem mechanischhydraulischen Drehverdränger, über . den unmittelbar ' mittels einer Welle . ein Moment eingeleitet wird. Die verdrängte elektrorheologische Flüssigkeiten- (ERF) strömt dann durch in einem elektrorheologischen Ventil gebildete Ventilspalte. Über ein Netzteil, wird das Ventil mit .-der• elektrischen Spannung beaufschlagt, die- für den frei einstellbaren „Widerstandw gewünscht, wird..
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert:
Fig. 1 zeigt in Schnittdarstellung den , in einem Trainingsgerät ' integrierten Widerstandsgeber 1 auf. Basis elektrorheologischer Flüssigkeiten und/oder magnet'orheologischer Flüssigkeiten. Der Widerstandsgeber.1. ümfasst einen Drehverdränger 2 sowie .ein elektrorheologisches Ventil 3.- er Drehverdränger 2.besteht aus einem Drehkolben A , der ein..als Drehwelle 5 ausgebildetes Mittelteil mit einem radial nach außen ragenden Flügel 6 aufweist, der drehbar um die Drehachse D in einem Gehäuse 7' gelagert ist. Die Drehwelle 5 ist zumindest einseitig zur Einleitung eines Drehmomentes- aus dem Gehäuse 7 flüssigkeitsdicht herausgeführt.- Anstelle der Drehwelle kann die Einleitung des Drehmomentes auch über Mitnehmerflansche • realisiert werden. Das Gehäuse 7 weist zur Aufnahme des 5 Drehkolberis . . eine zylindrische Bohrung auf, die durch einen radial nach innen ragenden Gehäusesteg 8 (Sperrrippe) unterbroche 'ist.
Zwischen. D'rehkσlben 4 und. Gehäuse 7 werden durch die oben 0 beschriebene Anordnung zwei • volumenveränderliche
Arbeitskammern 9,10 gebildet, die als erste und zweite Arbeitskammer bezeichnet werden. Die Arbeitskammern 9,10 sind jeweils mit einer elektrorheologischen Flüssigkeit und/oder magnetorheologischen, Flüssigkeit als Arbeitsfluid gefüllt und ' 5 weisen jeweils eine in die Gehäusewand eingebrachte
Durchgangsbohrung 11,12 für das Arbeisfluid auf. Die -Bohrung 11,12 der ersten und der zweiten Arbeitskammer 9,10 stehen über das elektrorheologische Ventil 3 miteinander in Verbindung. . 0
Ventile für .elektrorheologische Flüssigkeiten sind beispielsweise aus der DE-A 3808521 bekannt und sind. in der Regel aus koaxial angeordneten Zylinderelektroden oder, aus Anordnungen paralleler Platten ausgebildet, zwischen denen die -5 elektrorheologische Flüssigkeit hindurchströmt. Durch an die Elektroden gelegte elektrische Spannung ist die Viskosität der zwischen den- Elektroden 'befindlichen, elektrorheologischen Flüssigkeit -und somit der' Durchflusswiderstand durch den . Ventilspalt. ^.steuerbar .. 0
Das bei dem ..in Figur 1 dargestellten 'Widerstandsgeber 1 eingesetzte elektrorheologische Ventil 3 ist als Doppelringspaltventil -ausgebildet und besteht aus zwei konzentrisch angeordneten. Hülsen 13,14, die von einem mit dem 5 Gehäuse verbundenen rohrförmigen Gehäuseabschnitt 15 umgeben sind. Zwischen der inneren Mantelfläche des Gehäuseabschnittes 15 sowie der äußeren Mantelfläche der äußeren Hülse 13, wird ein erster Ringspalt Rl gebildet, der sich über die gesamte axiale Baulänge des Gehäuseabschnittes erstreckt, wobei die begrenzenden Mantelflächen- die Elektrodenflächen bilden.
Zwischen der inneren Mantelfläche der äußeren Hülse 13 und der äußeren Mantelfläche der inneren Hülse 14 wird ein zweiter Ringraum R2 gebildet, der sich über die gesamte axiale Baulänge des Gehäuseabschnittes erstreckt, wobei die den .zweiten Ringspalt begrenzenden Mantelflächen als
Elektrodenflächen ausgebildet sind. Die innere Mantelfläche der inneren Hülse 14.begrenzt, einen zylindrischen Raum 1.6. Die äußere Hülse 13 ist als elektrisch ansteuerbare Elektrode ausgebildet und weist einen elektrischen Anschluß 17, der aus dem Gehäuse herausgeführt ist, auf.
Wie es aus der Schnittdarstellung zu ersehen ist, steht die in die erste Arbeitskammer 10 eingebrachte Bohrung 12 mit dem ersten und zweiten Ringspalt Rl, R2 in Verbindung. Die zweite Arbeitskamme.r 9 steht über die Bohrung 11 mit dem zylindrischen Raum 16 in Verbindung. Die Ringspalte Rlf R2 sowie der zylindrische Raum 16 sind ebenfalls mit elektrorheologischer Flüssigkeit bzw. magnetorheologischer Flüssigkeit gefüllt.
Durch die Einleitung eines Drehmomentes über die Drehwelle 5 im Uhrzeigersinn, wird das Arbeitsfluid mittels des Drehkolbens ■ 4 aus der zweiten Arbeitskammer 9 durch die Bohrung 11 in den zentralen zylindrischen Raum 16 verdrängt - und wird dann über im unteren Endbereich der ersten und zweiten Hülse 13,14 eingebrachte -.radiale Durchgangsbohrungen 18,19 in den ersten und zweiten Ringraum Rl,R2 verdrängt. Durch die Ringräume R1,R2 strömt dann das Arbeitsfluid über die Bohrung 12 in die erste Arbeitskammer 10. Der oben beschriebene Strömungsweg des Arbeitsfluids bei Momenteneinleitung im Uhrzeigersinn ist schematisch durch die Pfeile 20 dargestellt. Bei umgekehrter Drehrichtung wird das Arbeitsfluid entsprechend von der ersten Arbeitskammer 10 durch die Ringspalte R1,R2, den zylindrischen Raum 1.6, in- die zweite Arbeitskammer 9 verdrängt.-
Wie bereits oben stehend beschrieben, ist der Fließwiderstand der elektrorheologischen Flüssigkeiten und damit der Druckabfall über das Ventil kontinuierlich steuerbar, so dass das Ventil 3 eine elektrisch einstellbare Drossel darstellt.
In einer alternativen Ausgestaltung des Erfindungsgedankens kann der Widerstandsgeber auch als Längsverdränger mit elektrorheologischem / magnetorheolσgischem Ventil ausgebildet sein. Hierbei besteht der Längsverdränger im wesentlichen aus einem, in einem Gehäuse axial verschiebbar gelagerten Kolben.
Der Kolben unterteilt hierbei das Gehäuse in zwei volumenveränderliche Arbeitskammern, wobei die Arbeitskammern über das elektrorheologische -/ magnetorheologische Ventil miteinander in Verbindung stehen.
Es ist selbstverständlich, dass bei der Verwendung von magnetorheologischen Flüssigkeiten anstelle von Elektrodenanordnungen Spulenanordnungen zur Erzeugung eines magnetischen Feldes vorgesehen seih müssen.
Fig. 2 zeigt schematisch eine als Bedienelement 21 'für die trainierende Person ausgebildete Steuerung, ein mit der Steuerung verbundenes Netzteil 22 sowie den Widerstandsgeber 1 mit Handhabe.23'. Die Handhabe' 23 ist. in-, der vereinfachten Darstellung als Hebel angedeutet, . der drehfest an der Drehwelle. des Drehkolbens fixiert, ist. Die trainierende -Person kann über das Bedienelement 21 gewünschte Lastziele vorgeben, die als Sollwerte dem Netzteil 22 zugeführt und in Signale umgewandelt werden, die über eine Verbindungsleitung 17 die Elektrode des Ventils 3 mit der entsprechenden Steuerenergie zur Einstellung des elektrischen bzw. magnetischen Feldes ansteuert.. Über die ' Beaufschlagung des . Ventils 3 mit einer vorgebbaren elektrischen Spannung ' önnen nun variable Widerstände eingestellt und somit ein stufenlose Variation (Kennfeld) an mechanischer Leistung abgenommen werden. Über die Ventillänge ■ kann konstruktiv die Kennfeldbreite festgelegt werden, welche dann auch ein Maß für die erforderliche elektrische Leistung des Netzteils 22 ist.-
Der von der trainierenden Person voreingestellte Widerstand, der auch geschwindigkeitsabhängig und/oder hubabhängig . variabel sein kann>. muß dann beim Training durch Einsatz von Muskelkraft überwunden, werden.
Der Widerstandsgeber 1 ist mit Sensoren ausgestattet, wobei Sensoren zur Messung kinetischer und/oder kinematischer Größen eingesetzt werden können. Im vorstehenden Beispiel könnte beispielsweise über einen Drehimpulsmesser Signale bzgl. Drehrichtung und Geschwindigkeit des Drehverdrängers 2 ermittelt werden, wobei diese Signale sowie die an dem Ventilspalt R1,R2 angelegte Spannung, als Ist-Werte der Steuereinheit 21 zurückgeführt werden.
Nachfolgend werden anhand von schematischen Zeichnungen unterschiedliche Ausführungsformen von Fitnessgeräten mit dem bereits in der Figur .1 beschriebenen Widerstandsgeber dargestellt und kurz erläutert: Die Fig. 3a und 3b zeigen das Träiniήgsgerät 25 mit der Bezeichnung „Double FlyA das ein
Training der Brust und oberen .Rückenmuskulatur ermöglicht. Das Trainingsgerät 25 besteht' aus einer, wie es schematisch dargestellt ist, Grundplatte 26 mit einem Sitz 27 bestehend aus einer Sitzfläche und einer Rückenlehne. Auf der Grundplatte 26 ist unterhalb des Sitzes 27 ein Widerstandsgeber 1 angeordnet, wobei die Drehwelle 5 in senkrechter Richtung angeordnet ist und aus dem Gehäuse" nach oben ragt. Seitlich neben dem Widerstandsgeber 1 ist"' eweils eine Drehwelle 28. gelagert,- die eine seitlich an der. Sitzflä-che' nach oben ragend angeordnete Hebelanordnung 29 mit endseitig angebrachten Griffen aufweist. Die Betätigungshebel 29 weisen im oberen Drittel Armpolster 30 auf. Wie es aus der Draufsicht .des Trainingsgerätes 25 zu erkennen ist, ist die Drehwelle 5 des Widerstandsgebers 1 über eine kreuzförmig geführte Kette 31 mit den Drehwellen 28 gekoppelt, so dass über diese Getriebeanordnung die Betätigungshebel 29 gemäß der eingezeichneten, Pfeile 32 verschwenkt werden können. Die auf dem Trainingsgerät 25 sitzende Person kann somit eine Auswärts- bzw. Einwärtsbewegung der angewinkelt vor dem Körper gehaltenen Arme trainieren.
Die Figuren 4a und 4b zeigen das Trainingsgerät 35 „Add Ab", das zum Training der äußeren und inneren Oberschenkel eingesetzt wird. Das Trainingsgerät 35 besteht aus einem auf einer Grundplatte 36 angeordneten Sitz 37 mit Sitzfläche und Rückenlehne. Wie es bereits zu der Fig. 3 beschrieben ist, ist hierbei ebenfalls ein Widerstan-dsgeber 1 unterhalb der Sitzanordnung auf der Grundplatte 36 angeordnet, wobei die Drehwelle 5 aus dem Gehäuse nach oben stehen herausgeführt ist und über eine Getriebeanordnung mit einer rechts und links seitlich des Widerstandsgebers 1 gelagerten Drehwelle 38 in Verbindung steht. Die Drehwellen.38 sind jeweils mit einer Hebelanordnung 39 verbunden, die .eine Aufnahme der . Unterschenkel der trainierenden Person ermöglichen. Hierzu sind die. Hebel .39 jeweils mit einem' Polster 40 und seitlichen Fixierungselementen 41 zur Knie-, und Wadenfixierung versehen. Aus der Fig-...4a sind die B.ewegungsmöglichkeiten der Hebelanordnungen mitteis der Pfeile 42. angedeutet . Die Fig. 5 zeigt in einer Seitenansicht schematisch das Trainingsgerät 45 „Big Tricλλ mit dem die Muskulatur des vorderen und hinteren Oberarms trainiert werden kann.. Hierbei besteht das Trainingsgerät 45 im wesentlichen aus 'einer Grundplatte 46 und einem auf der Grundplatte 46 fixiertem Sitzelement 47. Seitlich vor dem Sitzelement 47 ist 'ein ' weiteres mit der Grundplatte 46 verbundenes Rahmenelement 48 angeordnet, das zum einen eine schräggestellte Platte 49 -mit Polsterung zur Abstützung der Ellebogen der trainierenden Person, sowie' den Widerstaridsgeber 1 enthält. Der
Widerstandsgeber 1 ist' derart angeordnet, dass die ''Drehwelle .5 in horizontaler Richtung aus dem Gehäuse herausgeführt ist und mit einer Hebelanordnung 50 mit Handgriffstange verbunden ist. Die B'ewegungsmöglichkeiten, d.h. -der Verschwenkradius der Hebelanordnung 50 mit Handgriffstange ist durch die Pfeile 51 angedeutet.
Die Fig. 6 zeigt schematisch das Trainingsgerät 55 „Hip Machine" mit dem die Bauchmuskulatur und die Muskulatur des unteren Rückens trainiert werden kann. Hierbei ist ein- Sitz 56 auf einer .Grundplatte 57 angeordnet. Der Widerstandsgeber 1 ist in einem Rahmenelement 58, das mit der Grundplatte 57 in Verbindung . steht seitlich neben der trainierenden Person • integriert. Die Bewegungsmöglichkeiten, -die über die mit dem Widerstandsgeber 1- gekoppelte Hebelanordnung 59 erzielbar ist, sind durch die Pfeile 60 dargestellt. Mit dem Trainingsgerät 55 können die Übungen Hüftbeugen und Rückenstreckeri ausgeführt werden.
In Fig. 7 ist das .Trainingsgerät 65. „Sprint Master" in
Seitenansicht- in schemätischer ..Darstellung dargestellt. Die trainierende Person steht dabei auf der Grundplatte .66,- wobei in" einer Rahmenanordnung 67. hinter der trainierenden Person in einer nach oben weisenden- Konstruktion der Widerstandsgeber 1 integriert angeordnet ist. Die Drehwelle 5 ist hierbei in horizontaler Richtung aus dem Gehäuse herausgeführt und mit einer schräg nach vorne weisenden Hebelanordnung 68 versehen.
Die Hebelanordnung 68 ist dabei im vorderen Bereich gabelförmig ausgestaltet und mit zwei seitlich beabstandeten gepolsterten Griffelementen versehen, so dass die Griffelemente seitlich vor dem Kopf der trainierenden Person gehalten werden können. Die Bewegungsmöglichkeiten des „Sprint Masters" sind in der Fig. 7 mit den Pfeilen 69 angedeutet, wobei die Übung als Kniebeuge und -strecken ausgeführt wird.
Fig. 8 zeigt in Seitenansicht das Trainingsgerät 70 „Lat Neck", mit dem die Schulter und die untere Rückenmuskulatur trainiert werden kann. Die trainierende Person kann auf einer mit einer Grundplatte 71 befestigten Sitzanordnung 72 bestehend aus Grundfläche und Rückenlehne sitzen. Der Widerstandsgeber 1 ist hinter der Sitzanordnung 72 in etwa in Schulterhöhe in einem Rahmenelement 73 des Trainingsgerätes 70 integriert, wobei die Drehwelle horizontal aus dem Gehäuse herausgeführt ist und mit einer schräg nach vorne über den
Kopf der trainierenden Person ragenden Hebelanordnung 74, die im vorderen Bereich gabelförmig ausgebildet ist und ein Anfassen mit den Händen der trainierenden Person rechts und links oberhalb des Kopfes ermöglicht wird. Die Bewegungsmöglichkeiten des „Lat Neck" sind in der Fig.8 mit Pfeilen 75 angedeutet. Die' Übung besteht aus einem Ziehen der Griffstange bis Kinnhöhe sowie Zurückdrücken der Griffstange bis in die Ausgangsposition.
In Fig. 9. ist schematisch in Seitenansicht das Trairiingsgerät 80 „Leg Master" dargestellt, das aus einer auf einer Grundplatte 81 angeordneten Sitzanordnung 82 bestehend aus Sitzfläche und Rückenlehne besteht. Unterhalb der Sitzanordnung ist eine schräg nach oben weisende Gestängeanordnung 83 mit integriertem Widerstandsgeber 1 vorgesehen, wobei die Drehwelle 5 des .Widerstandsgebers 1 in horizontaler Richtung nach außen geführt ist und mit einer Hebelanordnung 84 zum Trainieren der vorderen und hinteren Oberschenkelmuskulatur ausgestattet ist. Hierzu können die Waden der trainierenden Person zwischen vorderen und hinteren Schienbeinfixierungen 85 aufgenommen werden. Die Übung besteht in einem Beinbeugen und Beinstrecken, wobei die Bewegungsmöglichkeiten der' Hebelanordnung 84 durch die Pfeile 86 angedeutet ist.
Fig'. 10 zeigt in Seitenansicht das Trainingsgerät '90 „Press and Row", das aus einer auf einer Grundplatte 91 angeordneten Sitzanordnung 92 bestehend aus .Sitzfläche und Rückenlehne besteht. Seitlich neben der Sitzanordnung 92 ist auf der Grundplatte 91 der Widerstandsgeber 1 angeordnet, wobei die Drehwelle 5 des Widerstandsgebers 1 in horizontaler Richtung aus dem Gehäuse herausgeführt ist und mit einer seitlich nach vorne sowie schräg nach, oben gerichteten Hebelanordnung 93 mit waagrechter Griffstange zum Fassen mit den Händen versehen ist. Die Bewegungsmöglichkeiten der Hebelanordnung 93 sind in der Figur 10.mit den Pfeilen 94 dargestellt wobei die Übung in einem Heranziehen der Ellebogen bis zum Körper und drücken der Arme nach vorne in die Ausgangsposition besteht.

Claims

Patentansprüche-
1. Trainingsgerät (25,35,45,55,65,70,80,90) umfassend einen Widerstandsgeber (1) zur Erzeugung eines variablen Widerstandes der mit einer Handhabe (23) in Verbindung steht, wobei der Widerstandsgeber (1) einen in einem Zylindergehäuse (7) geführten Kolben (4) aufweist, wobei der Kolben (4) in dem Zylindergehäuse (7) zwei volumenveränderliche Arbeitskammern (9,10) bildet, die mit Druckmittel gefüllt sind und die über eine -Ventilanordnung (3) in Verbindung stehen, wobei bei Beaufschlagung der Handhabe' (23) durch Muskelkraft eine Relativbewegung zwischen Kolben (4) und Zylinder (7) bewirkt wird und das Druckmittel die Ventilanordnung (3) durchströmt, dadurch gekennzeichne.t, dass das Druckmittel eine elektrorheologische und/oder magnetorheologische Flüssigkeit ist und die Ventilanordnung (3) Mittel zur 'Beeinflussung der Viskosität der elektrorheologischen Flüssigkeit und/oder magnetorheologischen Flüssigkeit ümfasst und elektrisch ansteuerbar ausgebildet ist.
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