EP4304745A1 - Vibrationseinheit sowie deren verwendung in einem vibrationsergometer für die unteren und oberen extremitäten - Google Patents

Vibrationseinheit sowie deren verwendung in einem vibrationsergometer für die unteren und oberen extremitäten

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Publication number
EP4304745A1
EP4304745A1 EP22709729.2A EP22709729A EP4304745A1 EP 4304745 A1 EP4304745 A1 EP 4304745A1 EP 22709729 A EP22709729 A EP 22709729A EP 4304745 A1 EP4304745 A1 EP 4304745A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bearing
vibration
connecting rod
main shaft
ergometer
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.)
Pending
Application number
EP22709729.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver DUNKELBERG
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.)
Brainaix Swiss Ag
Original Assignee
Brainaix Swiss Ag
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brainaix Swiss Ag filed Critical Brainaix Swiss Ag
Publication of EP4304745A1 publication Critical patent/EP4304745A1/de
Pending 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
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    • A63B22/06—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with support elements performing a rotating cycling movement, i.e. a closed path movement
    • A63B22/0605—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with support elements performing a rotating cycling movement, i.e. a closed path movement performing a circular movement, e.g. ergometers
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • 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
    • A63B21/00196—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using pulsed counterforce, e.g. vibrating resistance means
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    • A63B2022/0611—Particular details or arrangement of cranks
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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
    • A63B21/005—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters
    • A63B21/0058—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters using motors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/64—Frequency, e.g. of vibration oscillation

Definitions

  • the present invention relates to an ergometer with a vibration unit, methods for operating such an ergometer and methods for producing such ergometers and uses of such ergometers.
  • US Pat. No. 4,570,927 shows a device in which the legs of a paraplegic patient are moved and vibrated with a crank unit driven by a motor.
  • NL 102 16 19 C describes a device in which vibration energy is transmitted to the upper extremities via a handle bar.
  • DE 10241 340 A1 discloses a device in which a vibratode selectively transmits vibrations to stretched muscle structures.
  • a further vibration device is claimed in DE 102 25 323 B4, in which stochastic resonances are felt by the user via a mechanically complex construction be transmitted.
  • DE 103 13 524 B3 discloses a training device in which one or more contact points to the person being trained that can be subjected to vibrations are vibration-mechanically isolated by one or more damping elements, so that all assemblies for supporting the body parts of the user are made to vibrate.
  • a vibration ergometer is known from WO 2006/69988 A1, in which a bottom bracket is firmly connected to a vibration plate, which is made to oscillate by two opposing vibration motors.
  • the disadvantage is that a non-directional vibration is generated, the amplitude of which decreases depending on the mechanical load on the pedal crank or the setting of the ergometer brake.
  • the connection between the pedal crank and the ergometer brake is only possible with a bicycle chain with a chain tensioner to compensate for the differences in length and position between the bottom bracket and the ergometer: This causes unpleasant noises and additional security measures are necessary to prevent the chain from jumping off the front chain ring .
  • EP 2 158 944 A2 describes a vibration ergometer with variable-amplitude vibration. How the vibration is actually generated and how this amplitude change is to be realized is not disclosed there.
  • EP-A-2008695 relates to an exercise machine comprising a mechanism which is rotated by a user of the exercise machine via drive means rotating about an axis of rotation and vibrating means by which the drive means can be made to oscillate, the vibrating means comprising an electric motor which rotates about an axis of rotation, comprising at least one weight to be rotated about the axis of rotation by the motor, the weight being eccentric relative to the axis of rotation.
  • the electric motor is freely pivotable about a pivot extending parallel to the axis of rotation of the electric motor, the pivot being arranged above the electric motor below the axis of rotation of the drive means, while the electric motor is pivotably connected to a support which carries the axis of rotation of the drive means, the Support is connected via spring means to a frame of the exercise machine.
  • WO-A-2019219653 provides a self-propelled vibratory mechanism which is based on Can be mounted on an existing pedal shaft, but works independently of the existing pedal. Mechanical isolation or mechanical decoupling allows vibration energy to be transferred to the foot rather than the pedal shaft and bicycle. In another embodiment, a fully detachable pedal with a self-powered vibration mechanism can replace an existing pedal.
  • US-A-2011152040 describes an exercise system for exercising a body part of a user, comprising a frame for positioning the exercise system in use on a surface, a bicycle device comprising at least one bicycle element configured to rotate about a bicycle axis, a vibration device for moving the at least one cycling element as vibration and also a method and use of the training system.
  • US-A-2020054920 provides an exercise machine of the type having pedals or footplates through which a person, in use, can transfer kinetic energy to the machine, the machine including means for vibrating the pedals or footplates during exercise.
  • the MVT products of the state of the art only cover a selective part of the training therapy; a holistic training concept cannot be realized with these devices.
  • a combination with conservative training equipment is obligatory (e.g. with cardio equipment in the warm-up/cool-down or additional mechanical resistance training).
  • the object of the present invention is to provide an ergometer with a vibration unit, in which preferably both the amplitude and the frequency of the Vibration is adjustable, in which the vibration acts essentially exclusively in one direction, the amplitude of the vibration is essentially independent of the load on the vibration unit and vibration frequencies up to 50 Hz can be achieved.
  • a further object of the present invention is the use of the vibration unit according to the invention in a vibration ergometer for the lower and upper extremities.
  • the present invention relates to an ergometer, in particular a bicycle ergometer, with at least one pedaling device for a user and with a vibration unit according to claim 1.
  • a bicycle ergometer with at least one pedaling device for a user and with a vibration unit according to claim 1.
  • the features of the characterizing part of the claim are not disclosed in the prior art cited above.
  • the present invention relates to a bicycle ergometer.
  • the concepts described here can be used analogously with an ergometer for the upper extremities, i. H. a hand ergometer.
  • a hand ergometer it is also possible to use the present invention with both crank devices in a combined bicycle and hand-held ergometer.
  • the bottom bracket used in the following is of course not a bottom bracket in the actual sense, but a crank bearing for such a hand-held ergometer.
  • such an ergometer is characterized in particular in that the vibration unit has at least one main shaft driven directly or indirectly by a motor with an eccentric disk attached thereto, the eccentric disk being rotatably coupled to a connecting rod.
  • the connecting rod With a connecting rod head arranged opposite the eccentric disc, the connecting rod transmits the vibrations generated by the rotation of the engine and the eccentricity of the eccentric disc to the bearing of the crank or pedal device, so that the vibrations are essentially only applied to this bearing in the vertical direction.
  • the connecting rod used and the eccentric disk provide a very stable and easily controllable construction, which can also withstand heavy loads over a long period of time without any problems. Furthermore, such a construction can be designed in such a way that amplitude and frequency can be easily adjusted, and the additional elements described below can be easily integrated.
  • such an ergometer is characterized in that the vibration unit is arranged below the bearing and that the connecting rod head is coupled directly to the bearing, preferably a bearing shell for the camp forms.
  • the connecting rod preferably bears essentially the entire vertically downward-directed load on the bearing alone and without further guidance.
  • the axis of the main shaft is parallel to the axis of the bearing.
  • the bearing of the pedal device can also be mounted in a vertical linear guide with a linear carriage, the linear carriage being fixedly connected to the bearing at the top and to the connecting rod head at the bottom, with the axis of the main shaft preferably running parallel to the axis of the bearing.
  • a base plate can also preferably be arranged, below which the main shaft and preferably also the motor is arranged and above which the pedaling device is arranged, whereby a recess can be provided in the base plate, through which the connecting rod passes and with its Connecting rod head is coupled directly to the bearing.
  • a further preferred embodiment is characterized in that a brake is arranged, preferably essentially at the same level as the pedal device, which is coupled to the pedal device via a power transmission element, preferably in the form of a chain, a toothed belt or a V-belt.
  • the bearing of the pedal device is pivoted about a horizontal pivot axis, preferably arranged at the level of an axis of the brake, the pivot axis preferably being arranged such that the pivoting movement is essentially only permitted in the vertical direction at the location of the bearing.
  • the pivot axis mounting of the bearing can be given by an essentially fork-shaped construction, in which the fork ends of the arms are rotatably mounted about the pivot axis, and the oppositely joined arms are connected to the bearing, preferably in that the joined area has a bearing mount for the bearing of the treadle forms. Further struts can be provided in this construction for stabilization, both transverse to the axis of the bearing and parallel to it.
  • the vibration unit can also be arranged below such a brake, preferably above a base plate, in which case the connecting rod can preferably be coupled to the bearing via at least one strut running diagonally upwards and connecting the connecting rod head directly or indirectly to the bearing, and furthermore preferably this strut can be rigidly connected to the pivot axis bearing.
  • a further eccentric disk is arranged on the main shaft, with which a counterweight is set into compensation vibration, this further eccentric disk preferably being arranged on the main shaft with the eccentricity opposite to the eccentric disk for driving the connecting rod is.
  • the compensation device prevents the vibrations from being transmitted to other elements of the ergometer, such as the base plate, but also the user's seat or the handles, and it can also be prevented that the device vibrates to such an extent that that these other components suffer damage or that the device has a tendency to move by itself when in use.
  • a first preferred embodiment of such a compensation device is characterized in that the further eccentric disk drives a further connecting rod which is rotatably mounted on the further eccentric disk and is coupled to a counterweight which vibrates essentially in the same direction as the vibration device on the bearing but with a vibration compensating effect on the bearing, preferably by offsetting the vibration on the counterweight by 180° with respect to the vibration on the bearing.
  • a brake can be arranged, preferably essentially at the same height as the pedal device, which is coupled to the pedal device via a power transmission element, preferably in the form of a chain, a toothed belt or a V-belt, and the counterweight about a horizontal, preferably at the level of an axis of the brake, the pivot axis bearing is pivotably mounted, the pivot axis preferably being arranged in such a way that the counterweight in the region of the bearing essentially executes the pivoting movement exclusively in the vertical direction, the counterweight preferably having a weight head in the region of the bearing, and furthermore preferably this weight head encompasses the storage area at least partially in the form of a fork at the top and bottom.
  • the vibrations on the components not actually vibrating to displacements can also be prevented by placing the ergometer on a weight plate, typically with a weight of at least 50 kg, preferably more than 100 kg , for example provided by metal plates, sand containers, water containers and/or stone elements, which are provided, for example, in a frame that is mounted on the floor so that it can be adjusted in height.
  • a frame can preferably be adjusted in height and/or leveled, if necessary even electrically, and moved to the desired location via rollers (for example, which can only be lowered for the purpose of moving).
  • the plate can additionally contain damping elements, preferably such damping elements are in the corners of such a frame and/or the weight plate and/or damping mats can be provided for resting on the frame or on frame elements.
  • damping mats with a fine-cell elastomer structure with enclosed gas volumes, for example based on polyetherurethane with a thickness in the range of 10-30 mm.
  • a mechanical high-pass filter can be provided, which largely prevents the vibrations both on the floor on which the device is standing and on components of the ergometer that are not intended to be set in vibration.
  • the high-pass filter effectively filters out vibrations below 25 Hz, preferably below 20 Hz.
  • a further preferred embodiment of such an ergometer is characterized in that the eccentric disk and/or another eccentric disk that may be present is mounted on the main shaft so that it can be displaced and adjusted in a direction perpendicular to the axis of rotation of the main shaft, with this mounting preferably being realized by a link guide which at least one adjusting element causes a displacement of the eccentric disc along a direction perpendicular to the axis of rotation of the main shaft when displaced along the axis of the main shaft.
  • This eccentricity control can be used to control the amplitude of the applied vibration of both the vibration device and the compensation device. The control can take place via a further servomotor, and it can also be regulated via a program, for example, depending on a desired course of therapy or training course, possibly coordinated with the frequency of the vibration.
  • Such an adjustment can be characterized in that the at least one adjusting element is mounted in a recess or through-opening in the main shaft via adjusting means so that it can be displaced in an adjustable manner, and a connecting link in or on the adjusting element adjusts the eccentricity of the eccentric disc by interacting with a sliding block on the eccentric disc.
  • An eccentric disc for generating the desired vibration and another eccentric disc for the counterweight can be mounted on the main shaft, and either an adjusting element can be provided with which the eccentricity of both eccentric discs can be adjusted offset by 180°, or two individual Adjusting elements can be provided for the respective eccentric disc, via which the eccentricity of the discs can be adjusted individually.
  • Ergometers of this type are preferably designed or operated at a frequency of 1-50 Hz with a vibration amplitude on the bearing in the range of 1-10 mm, preferably in the range of 3-7 mm, with these values being determined by the vibration unit generated variables are to be understood at the bearing of the pedal device. These values are preferably combined with a load in the range of 50-500 W, in particular in the range of 100-300 W.
  • the present invention relates to the operation of such an ergometer or the use of such an ergometer as described above for therapeutic and / or form-building therapy, preferably frequencies in the range of 5-50 Hz, preferably in the range of 7-25 Hz and / or be set with amplitudes in the range of 1-10 mm, preferably 3-7 mm in stock.
  • FIG. 2 shows the vibration unit according to FIG. 1 in a sectional illustration in a) in a detailed section according to A in FIG. 2a) in b);
  • FIG. 4 shows the vibration unit according to FIG. 3 in a sectional representation
  • FIG. 6 shows the vibration unit according to FIG. 5 in a sectional representation
  • FIG. 7 shows different arrangements of the vibration unit, in which a) shows an embodiment in which the bottom bracket is mounted directly from below by the connecting rod via a rocker, b) shows an embodiment in which the bottom bracket is mounted in a linear bearing without a rocker is, to which the vibration unit is coupled from below and in c) an embodiment is shown in which the vibration unit is arranged below the brake, the bottom bracket is mounted on a rocker and a counterweight is provided;
  • FIG. 8 shows a side view of the embodiment according to FIG. 7b
  • FIG. 9 views of an embodiment according to Figure 7c, wherein in a) for the better
  • FIG. 1 shows essential elements of a vibration unit in an exploded view.
  • the actual main shaft 12 is supported by two bearings 11 and is rotated by a motor (not shown).
  • the coupling to the engine can be either direct or indirect, for example via a V-belt.
  • the motor is preferably a servomotor with a power in the range of 300-1,600 W.
  • the main shaft 12 is structured and has an area on the left-hand side 40 in which it is supported by the bearings 11 mentioned.
  • the two ball bearings 11 serve to support the main shaft 12 with the bearing housing 19 and prevent an axial displacement of the main shaft 12.
  • a shoulder surface 12a follows on the right-hand side.
  • This shoulder surface 12a prevents axial displacement of the eccentric disk 6 shown above on the right and thus of the entire connecting rod 1.
  • the eccentric disk 6 is movably placed on the sliding surface 12b of the main shaft.
  • the sliding cups 9 are positively held in the eccentric disc 6 and enable eccentric adjustment of the eccentric disc 6 from the axis of rotation of the main shaft 12.
  • the power transmission of the rotation of the main shaft 12 to the eccentric disc 6 takes place via the sliding surface 12b via the sliding cups 9 and thus to the connecting rod 1.
  • the eccentric disk 6 does not lie directly on the sliding surfaces 12b of the main shaft, but between them are the sliding shells 9, which, as shown here, can be made in two parts but also in one piece.
  • the contact surfaces 41 on the inside of the eccentric disk 6 are correspondingly in contact with the outside of the sliding cups 9 and their contact surfaces 42 on the inside are in turn in contact with the sliding surface 12b of the main shaft 12.
  • the sliding shells 9 are preferably made of a material with sliding properties, for example a plastic with sliding properties (e.g. PTFE), and the main shaft 12 is made of metal in order to achieve an optimal sliding pairing on the sliding surface 12b.
  • a material with sliding properties for example a plastic with sliding properties (e.g. PTFE)
  • the main shaft 12 is made of metal in order to achieve an optimal sliding pairing on the sliding surface 12b.
  • the eccentric disc 6 has in its axial recess 43 a sliding block 5 which runs transversely to the axis and is inclined relative to the latter and which determines the deflection of the eccentric disc 6 and thus the stroke of the connecting rod 1 .
  • the sliding block 5 bridges the recess 43 and is held by the screws 7.
  • the fitted screws 7 fix the sliding block 5 in the eccentric disc 6 not only with a force fit but also with a form fit.
  • a ball bearing is fastened with the bearing ring 3 on the eccentric disc 6 to support the connecting rod 1. To do this, the ball bearing with the bearing ring 3 is screwed to the eccentric disk using the screws 2.
  • a clamping ring 8 is provided, which fixes the outer ring of the ball bearing 4 to the connecting rod 1 via the screws 10 in a non-positive manner. The screws 10 clamp the ball bearing 4 onto the connecting rod 1 via the clamping ring 8.
  • the forces of the connecting rod 1 are transmitted via the eccentric disc 6 via the sliding shells 9 to the main shaft 12 and via the bearing arrangement 11 to the bearing housing 19 .
  • the connecting rod head 1a is used to accommodate a bearing for the movable fixation with the linear unit or the rocker (see below).
  • a pin-shaped adjustment element 13 engages in an axial blind hole 38 of the main shaft 12 in a displaceable manner.
  • the adjustment element 13 is positively and non-positively connected to the bearing mount 15 via the fitted screws 14 .
  • the bearing mount 15 accommodates the bearing arrangement 16 in the form of two ball bearing rings.
  • the bearing arrangement 16 can be adjusted without play in the axial direction and is equipped with a shaft clamping nut 20 and a locking ring 21 (both not shown in FIG. 1, see FIG. 2). attached to the trapezoidal spindle 18.
  • the trapezoidal spindle 18 moves the adjusting element 13 in the axial direction to change the stroke of the connecting rod 1.
  • the trapezoidal spindle 18 does not rotate with the main shaft 12 as a result of the bearing arrangement 16.
  • the adjusting element 13 is preferably made of a material with sliding properties, for example a plastic with sliding properties (e.g. PTFE), and the sliding block 5 is made of metal in order to achieve an optimal sliding pairing.
  • a connecting link opening in the form of a cutout surface 13a runs transversely in the adjustment element.
  • This cut-out area has a width that is essentially the same as the thickness of the sliding block 5, but is much longer.
  • the eccentric disk 6 is thus eccentrically mounted on the main shaft 12 .
  • the lower ring of the connecting rod 1 is in turn rotatably mounted on the eccentric disk 6 via the bearing ring 4 . If the main shaft 12 rotates, the eccentric disc 6 completes an eccentric Movement that is transmitted to the lower ring of the connecting rod 1 and is thus translated into a translation or oscillation at the connecting rod head 1a.
  • the frequency of these oscillations is determined by the frequency of rotation of the main shaft 12, and hence the frequency of the motor driving that shaft.
  • the amplitude of the oscillation can be adjusted using the trapezoidal spindle 18.
  • the connecting rod has a high mechanical stability and a very high directional stability, ie the vibrations generated in this way run exactly along the direction of the connecting rod, ie the proposed device allows quasi one-dimensional vibrations with an adjustable frequency and an adjustable amplitude along an exactly to generate a defined direction.
  • FIG. 2 shows in a) the vibration unit in a sectional view through the axis of the shaft in an overview, and in b) the details according to A in a).
  • a vibration unit can be arranged below a base plate 28, which serves as a central mounting receptacle for the vibration unit.
  • the bottom plate has a recess 44 through which the connecting rod 1 protrudes freely upwards.
  • the main shaft 12 is mounted via the bearings 11 already mentioned above, with a shaft clamping nut 20 being provided for fastening, which tightens the bearing arrangement 11 in order to minimize the axial and radial play of the main shaft 12.
  • a locking ring 21 that prevents the shaft lock nut 20 from loosening unintentionally.
  • the bearing arrangement 11 is designed, for example, as an O-bearing arrangement.
  • the application of force is outside of the bearing assembly 11.
  • the radial and axial play of the main shaft 12 is adjusted.
  • the only desired vibration is a deflection of the connecting rod head 1a that is essentially perpendicular to the base plate.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a vibration unit in an exploded view, this time with two eccentric disks 6 mounted on the same shaft.
  • two connecting rods 1 with significantly shorter ones are attached to these two eccentric disks 6 Coupled connecting rod arm, one connecting rod is used to generate the actual effective vibration for the user, and the other connecting rod is used to generate the counter-movement of the counterweight, which will be explained further below.
  • the two eccentric disks 6 are arranged on the same main shaft 12, but there is now a separate sliding surface 12b for each eccentric disk 6 on the main shaft 12, and the adjusting element 13 has two correspondingly assigned cut-out surfaces 13a with opposite inclinations.
  • the two eccentric discs 6 are mounted on the main shaft 12 in a manner analogous to that already described in the first exemplary embodiment, and their eccentricity is controlled by the adjusting element 13 . It is now important that the eccentricity of the two eccentric disks 6 is phase-shifted by 180°, which is ensured by the opposite inclination of the cut-out surfaces 13a and the corresponding opposite inclination of the two sliding blocks 5 of the respective eccentric disk 6.
  • the trapezoidal spindle 18 is actuated by actuating the trapezoidal spindle 18, which in this case is replaced by a retaining ring 23, which prevents the shaft clamping nut 22 from being loosened unintentionally, and a shaft clamping nut 22, which clamps the bearing arrangement 16 in the position receptacle 15, the trapezoidal threaded spindle 18 axially and To store radially free of play, is fixed, shifted in the recess 38 of the main shaft 12, so the one eccentric disc is shifted in a first direction and the other eccentric disc in the opposite direction of the main axis.
  • the second exemplary embodiment also differs from the first, among other things, in that the main shaft 12 is coupled somewhat differently.
  • a V-belt pulley 24 which serves to couple a servomotor to the main shaft via a V-belt.
  • the V-belt pulley 24 is secured by a tension nut.
  • a tension nut For example in the form of a taper lock socket.
  • the second embodiment thus differs from the first embodiment in that it is possible to compensate for unwanted vibrations.
  • unwanted vibrations in particular, the vibration of the base plate 28 directed against the desired vibration as well as other, not perpendicular to Base plate 28 directed understood.
  • the unwanted vibrations are caused by the unbalanced eccentric, with the imbalance of the eccentric being primarily caused by the adjustability of the connecting rod and its structure, which cannot be statically compensated for due to the amplitude modulation of the stroke.
  • Fig. 4 shows the second embodiment in a sectional view, here you can see, among other things, how the two connecting rods are mounted parallel to one another via the two eccentric discs on the same main shaft 12, and how the V-belt pulley 24 for coupling a servo motor protrudes on the left-hand side , and how the trapezoidal spindle for adjusting the eccentricity protrudes on the right-hand side. It can thus be seen that an extremely compact structural solution is provided, in which the two connecting rods that absorb high loads are stably mounted.
  • the bearing surface of the connecting rod head bearing 26 is designed larger than the connecting rod head bearing 27 in order to absorb the higher forces occurring during operation under load (for example under the influence of body weight).
  • the adjusting element 13 lengthens the respective sliding blocks for the crank or for the counterweight in the opposite direction.
  • the two eccentric disks must be rotated axially by 180° to each other so that they can be deflected in opposite directions. This offset arrangement of the eccentric disks 6 can be seen better in FIG.
  • FIG. 5 shows a third exemplary embodiment of a vibration unit in an exploded view, which, in contrast to the second exemplary embodiment, is provided so that the eccentricity of the two connecting rods 1 or the associated eccentric discs can be adjusted individually for both.
  • the main shaft 12 is no longer mounted on one side and is open on the other side for control via the adjusting element 13, but the main shaft is mounted at both ends, as can be seen in particular from FIG. 6, a sectional view the bearing rings 11.
  • the main shaft is no longer designed with a blind hole, but with an axial through-opening, so that individual adjusting elements 13 for adjusting the eccentricity of each eccentric disk 6 can now be inserted from both sides.
  • the third embodiment thus differs from the second embodiment in that the amplitude of both connecting rods can be controlled independently of one another. According to this embodiment, unwanted oscillations can be compensated for by compensation.
  • the main difference in terms of embodiment like. 3 and 4 is that the adjusting element 13 is formed in two parts. Both adjusting elements 13 require a separate O-bearing and control via motors. The left acme spindle 18 controls the deflection of the counterweight, the right acme spindle 18 controls the deflection of the crankshaft. In this embodiment, the main shaft 12 is driven centrally between the two connecting rods 1.
  • the compensation can be set manually, but it is also possible for the trapezoidal spindle or the several trapezoidal spindles to be controlled via an additional servomotor. It is thus possible, for example, to control such a servomotor in a controlled manner, for example via a vibration sensor or a plurality of vibration sensors, and a corresponding controller. In particular, it is also possible to regulate such a control in a self-learning algorithm in such a way that the vibrations measured by the vibration sensors are minimal where they should not occur (e.g. on the floor panel) and where they should occur (for example at the bottom bracket) are maximum or exactly in the desired range.
  • FIG. 6 is a sectional view of the exploded view 5.
  • the length of the two adjusting elements 13 is different: FIG. 6 shows a stroke of the connecting rods of zero.
  • the right-hand adjusting element 13 is moved to the right and the left-hand adjusting element 13 is also moved to the right by rotating the trapezoidal spindle 18; this changes the deflection of the eccentric disks, which can be seen in FIG. 6 by the different position of the play of the sliding cups 9 (the right sliding cups show the play at the top, the left ones at the bottom).
  • FIG. 7 now shows different possibilities for arranging such a vibration unit on a (bicycle) ergometer.
  • a first possibility shown in FIG. 7b and also in FIG. 8 in a side view consists in arranging the vibration unit below a base plate 28 so that the connecting rod 1 passes through a recess in this base plate upwards in a vertical direction.
  • the bottom bracket 29 of the ergometer is selectively slidably mounted in a strictly vertical direction in a linear slide 34 which is mounted on the base plate via a linear guide 35 .
  • This linear slide 34 is up with firmly connected to the ball bearing 29 and coupled to the connecting rod head 1a at the bottom.
  • a construction is thus provided which selectively allows only vibrations in a strictly vertical direction, and the entire suspension and load of the vibration unit is taken over the front area below the bottom bracket.
  • a vibration unit can be combined with a conventional brake 30, which is coupled via a power transmission element, such as a chain, belt, toothed belt.
  • the artificially generated vibration leads to unpleasant noise emissions, in particular because the base plate or the corresponding legs connected to it transmit the vibrations to the floor and building, etc., but there are also unpleasant noise emissions due to the vibration of other components, such as the brakes in particular, etc.
  • the vibrations cause mechanical damage to the device itself and the other components of the device, as well as other nearby devices to which the vibrations are unintentionally transmitted.
  • such vibrations in the range of up to 50 Hz are suitable for this device.
  • crank bearing is connected to a linear bearing 35 via a carriage 34 fastened, the linear bearing 35 being arranged perpendicular to the base plate 28 .
  • the connecting rod is connected to the linear slide in such a way that a movement directed exclusively perpendicularly to the base plate 28 results.
  • the structure can also be implemented with a second connecting rod and a counterweight 36 as a second carriage on the linear guide to compensate for vibration.
  • FIG. 7a A further possibility of providing such a vibration device on an ergometer is shown in FIG. 7a.
  • the connecting rod 1 generates a vibration (compare arrow) running essentially strictly in the vertical direction.
  • the connecting rod 1 serves as the sole bearing for the bottom bracket in the vertical direction, so that an extremely slim construction is provided.
  • This rocker 32 is a second bearing of the bottom bracket essentially around the axis 45 of the brake.
  • the rocker 32 has two arms 46, a first arm 46' and a second arm 46". The two arms engage at different ends of the axle 45 on this axle and pivotally support the bottom bracket 29.
  • the rocker 32 allows mobility of the bottom bracket 29 on the bottom bracket in essentially only a vertical direction, so that the strictly vertical vibration is ensured If, for example, the brake is located closer to the base plate or substantially below the bottom bracket of such an ergometer, the rocker 32 should not be attached to the axis of the brake, but to a separate axle bearing approximately at the level of the bottom bracket, just to ensure that the bottom bracket only vertical vibrations are possible.
  • Fig. 7a the center of the connecting rod head 1a is identical to the center of the crank bearing.
  • the crank bearing is only supported by the connecting rod and the swingarm. All forces except those in the direction of the connecting rod are absorbed by the rocker.
  • the adjustable braking force of the brake 30 is transmitted to the crank 33 via the force transmission element 31 .
  • the braking effect can be adjusted by suitable measures known to those skilled in the art, such as gear ratios between the crankshaft and the brake.
  • FIG. 7c A further possibility of providing such a vibration device on an ergometer is shown in FIG. 7c.
  • the vibration device is placed below the brake and the bottom bracket is virtually free-floating.
  • the rocker 32 is in turn attached to the axle 45 of the brake and supports the bottom bracket 29 in such a way that it can only be moved in the vertical direction.
  • the bottom bracket 29 is supported in the vertical direction.
  • the rocker 32 has a strut which is directed obliquely downwards towards the vibration device and which is coupled to one of the two connecting rods of the vibration device via a connecting rod receptacle 37 .
  • the rocker 32 includes a means for coupling the vibration of the vibrating device and the geometric design and the levers used ensure that the vibration, although it is applied to the device in an oblique direction on the connecting rod, at the bottom bracket in a strict vertical vibration is translated. Compare in particular also FIG. 9a, in which this construction is shown, only the rocker 32 with the strut 46 being illustrated for better visibility.
  • the connecting rod is movably connected to the rocker at the connecting rod receptacle 37 of the rocker.
  • a corresponding counterweight 36 is advantageously mounted in a very similar manner and is controlled by the second connecting rod, which is phase-shifted by 180°. See in particular Fig. 9b, which shows this construction of the counterweight and omits the rocker arm for the bottom bracket.
  • the counterweight 36 or rather the weight head 50 of the counterweight, is attached to the axle 45 of the brake via a first strut 47, similar to the swing arm.
  • a first strut 47 similar to the swing arm.
  • there is another strut 49 directed downwards, and a third strut 48 which brings the counterweight connecting rod seat to the axis 45 of the brake for the necessary to ensure storage stability.
  • the counterweight, in particular its weight head 50 is thus optimally space-saving and nevertheless arranged in an excellent manner between the two arms 46' and 46" of the rocker, and can also provide the optimal compensation effect there.
  • FIG. 7 A further exemplary embodiment of an ergometer is illustrated in FIG.
  • the rocker is designed with multiple struts on both sides, including additional vertical struts and horizontal struts.
  • the connection to the connecting rod 1 is analogous to that described above in connection with FIGS. 7 and 9.
  • the counterweight is also mounted similarly, here the weight head 50 is constructed as a layered body, which makes it possible to also attach to the mass of the weight head, if necessary make adjustments on site by adding more layers.
  • the weight head 50 is designed as a kind of fork, the arms of which are the bottom bracket 29 embrace at least partially up and down.
  • the counterweight can be arranged as close as possible and in the region of the bottom bracket, so that the vibration can be optimally compensated.
  • the counterweight is mounted here via a mounting body 47, which is also designed with a plurality of struts, and is in turn coupled to the vibration unit via the connecting rod receptacle 37a for the counterweight. To a certain extent, this mounting body penetrates the struts of the swingarm and is thus optimally stored in a space-saving and compact manner.
  • the servomotor 52 with the associated V-belt 51 for setting the trapezoidal thread nut and correspondingly for setting the eccentricity and the associated amplitude of the vibration.
  • the motor 54 for driving the main shaft 12 and the corresponding V-belt 53 can also be seen.

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Abstract

Fahrrad-Ergometer mit wenigstens einer Tretvorrichtung für einen Benutzer und mit einer Vibrationseinheit, wobei die Vibrationseinheit wenigstens eine direkt oder indirekt von einem Motor (54) angetriebene Hauptwelle (12) mit einer daran befestigten Exzenterscheibe (6) aufweist, wobei die Exzenterscheibe (6) drehbar an einen Pleuel (1) angekoppelt ist, und wobei der Pleuel (1) mit einem an seinem der Exzenterscheibe (6) gegenüberliegend angeordneten Pleuelkopf (1a) die Vibrationen auf das Lager (29) der Tretvorrichtung überträgt, sodass die Vibrationen im wesentlichen ausschließlich an diesem Lager (29) in vertikaler Richtung anliegen.

Description

TITEL
VIBRATIONSEINHEIT SOWIE DEREN VERWENDUNG IN EINEM VIBRATIONSERGOMETER FÜR DIE UNTEREN UND OBEREN EXTREMITÄTEN
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ergometer mit einer Vibrationseinheit, Verfahren zum Betrieb eines derartigen Ergometers sowie Verfahren zur Herstellung derartiger Ergometer und Verwendungen derartiger Ergometer.
STAND DER TECHNIK
Um die individuelle Leistungsstruktur von Reha-/Geriatriepatienten bzw. Leistungssportlern positiv und effizient beeinflussen zu können, ist es notwendig, möglichst viele dosierte externe Trainingsreize ausgewogen und angepasst auf die unterschiedlichen Strukturebenen des menschlichen Organismus zu transformieren. Dabei sollen sowohl konditionelle (Kraft, Ausdauer, Schnelligkeit, Flexibilität) als auch koordinative (neuromotorische) Komponenten in den Anwendungsspektren der Trainingsmittel, Berücksichtigung finden.
Eine Vielzahl von Vibrationstrainingsgeräten hat für neue Trainingsalternativen zur physiologischen Leistungsoptimierung durch Reaktivierung pathologisch degenerierter bzw. Kapazitätserhöhung intakter Funktionssysteme der Humanstrukturen geführt. Obwohl die kommerzielle Nutzung des medizinischen Vibrationstrainings (MVT) bereits erfolgt, ist die wissenschaftliche Absicherung der Methode noch im Grundlagenforschungsstadium angesiedelt.
Vorrichtungen, die Vibrationsenergie auf den Anwender übertragen, sind aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen bekannt:
So ist beispielsweise in der US 4 570 927 eine Vorrichtung aufgezeigt, bei der die Beine eines querschnittgelähmten Patienten mit einer von einem Motor angetrieben Kurbeleinheit bewegt und vibriert werden.
Die NL 102 16 19 C beschreibt ein Gerät, bei dem Vibrationsenergie über eine Griffstange auf die oberen Extremitäten übertragen wird.
Aus der DE 10241 340 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der eine Vibratode auf gedehnte Muskelstrukturen selektiv Vibrationen überträgt.
Eine weitere Vibrationsvorrichtung ist in der DE 102 25 323 B4 beansprucht, bei der über eine mechanisch aufwendige Konstruktion stochastische Resonanzen auf den Anwender übertragen werden.
Die DE 196 39 All A1 zeigt eine Vorrichtung mit einem Sitz, einer Griffstange und Vibrationseinheit, mit der die Füße des Anwenders mit Vibrationen beaufschlagt werden. Eine Verwendung dieser fünf zuvor genannten Vorrichtungen zusammen mit oder als Ergometer, beispielsweise über eine mit der Kurbelwelle verbundene Bremseinheit, ist nicht offenbart, und meist auch keine Details, wie die Vibrationen erzeugt werden.
Aus der DE 103 13 524 B3 ist ein Trainingsgerät bekannt, bei dem einzelne oder mehrere mit Vibrationen beaufschlagbare Kontaktstellen zum Trainierenden durch einen oder mehrere Dämpfungselemente schwingungsmechanisch isoliert sind, so dass alle Baugruppen zur Abstützung der Körperteile des Anwenders in Schwingung versetzt werden.
Aus der WO 2006/69988 A1 ist ein Vibrationsergometer bekannt, bei dem ein Tretlager fest mit einer Vibrationsplatte verbunden ist, die über zwei gegenläufige Vibrationsmotoren in Schwingung versetzt wird. Nachteilig ist, dass eine ungerichtete Vibration erzeugt wird, deren Amplitude sich je nach mechanischer Belastung der Tretkurbel oder Einstellung der Ergometerbremse verringert. Die Verbindung zwischen Tretkurbel und Ergometerbremse ist ausschließlich durch eine Fahrradkette mit Ketten-spanner möglich, um die Längen- und Positionsunterschiede zwischen Tretlager und Ergometer auszugleichen: Hierdurch entstehen unangenehme Geräusche und es sind zusätzliche Sicherungsmaßnahmen notwendig, um die Kette gegen Abspringen vom vorderen Kettenblatt zu verhindern.
Die EP 2 158 944 A2 beschreibt eine Vibrationsergometer mit amplitudenveränderbarer Vibration. Wie die Vibration konkret erzeugt und diese Amplitudenänderung realisiert werden soll, ist dort nicht offenbart.
EP-A-2008695 betrifft ein Trainingsgerät, das einen Mechanismus umfasst, der von einem Benutzer des Trainingsgeräts über Antriebsmittel gedreht wird, die um eine Drehachse rotieren, und Vibrationsmittel, durch die die Antriebsmittel in Schwingung versetzt werden können, wobei die Vibrationsmittel einen Elektromotor umfassen, der sich um eine Rotationsachse dreht, umfassend mindestens ein Gewicht, das durch den Motor um die Rotationsachse gedreht werden soll, wobei das Gewicht relativ zu der Rotationsachse exzentrisch angeordnet ist. Der Elektromotor ist um einen sich parallel zur Drehachse des Elektromotors erstreckenden Drehzapfen frei schwenkbar, wobei der Drehzapfen oberhalb des Elektromotors unterhalb der Drehachse des Antriebsmittels angeordnet ist, während der Elektromotor schwenkbar mit diesem verbunden ist eine Stütze, die die Drehachse des Antriebsmittels trägt, wobei die Stütze über Federmittel mit einem Rahmen des Übungsgeräts verbunden ist.
WO-A-2019219653 stellt eine selbstangetriebenen Vibrationsmechanismus bereit, der auf einer vorhandenen Pedalwelle montiert werden kann, jedoch unabhängig von dem vorhandenen Pedal arbeitet. Eine mechanische Isolierung oder mechanische Entkopplung ermöglicht es, die Vibrationsenergie auf den Fuß anstatt auf die Pedalwelle und das Fahrrad zu übertragen. In einer anderen Ausführungsform kann ein vollständig abnehmbares Pedal mit selbstangetriebenem Vibrationsmechanismus ein vorhandenes Pedal ersetzen.
US-A-2011152040 beschreibt ein Trainingssystem zum Trainieren eines Körperteils eines Benutzers, umfassend einen Rahmen zum Positionieren des Trainingssystems im Gebrauch auf einer Oberfläche, eine Fahrradvorrichtung, umfassend mindestens ein Fahrradelement, das konfiguriert ist, um sich um eine Fahrradachse zu drehen, eine Vibrationsvorrichtung zum Bewegen des mindestens einen Radfahrelement als Vibration und auch ein Verfahren und eine Verwendung des Trainingssystems.
US-A-2020054920 stellt eine Trainingsmaschine des Typs bereit, der Pedale oder Fußplatten aufweist, durch die eine Person im Gebrauch kinetische Energie auf die Maschine übertragen kann, wobei die Maschine eine Einrichtung zum Vibrieren der Pedale oder Fußplatten während des Trainings umfasst.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Alle zuvor genannten Ergometer Systeme basieren auf dem Prinzip, den Anwender zusammen mit dem eingesetzten Trainingsmittel auf eine Rüttelplatte zu positionieren. Alle zur Abstützung des T rainierenden verwendeten Bauteile üben Vibrationsenergie auf die mit den Bauteilen in Kontakt stehenden Körperteile bzw. die korrespondierenden Körpersegmente aus. Daraus ergeben sich Ganzkörpervibrationen (GKV bzw. Whole Body Vibration "WBV"), die teilweise über den arbeitsmedizinisch zulässigen Grenzwerten gemäss der DIN ISO 2631 stehen. Die Resonanzkonflikte reduzieren die Anwendungsdauer mit resultierender (zeitbegrenzender) Effizienzminimierung. Die konstruktive Merkmalsisolierung der MVT Apparaturen auf die uniforme neuromotorische Stimulierung der intramuskulären Koordination, mit Fokussierung der konditioneilen Kraftkomponente, führt zu einer fehlenden breiten konditionell-koordinativen Multifunktionalität der GKV. Die MVT-Produkte des Standes der Technik decken nur einen selektiven Teilausschnitt der Trainingstherapie ab; ein ganzheitliches Trainingskonzept kann mit diesen Vorrichtungen nicht realisiert werden. Eine Kombination mit konservativen Trainingsgeräten ist obligatorisch (z.B. mit Cardiogeräten im Warm-up/Cool-Down bzw. ergänzendes mechanisches Widerstandstraining).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Ergometers mit einer Vibrationseinheit, bei der vorzugsweise sowohl die Amplitude als auch die Frequenz der Vibration einstellbar ist, bei der die Vibration im Wesentlichen ausschliesslich in eine Richtung wirkt, wobei die Amplitude der Vibration im Wesentlichen unabhängig von der Belastung der Vibrationseinheit ist und Vibrationsfrequenzen bis zu 50 Hz zu erzielen sind. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vibrationseinheit in einem Vibrationsergometer für die unteren und oberen Extremitäten.
Konkret betrifft die vorliegende Erfindung ein Ergometer, insbesondere ein Fahrrad- Ergometer, mit wenigstens einer Tretvorrichtung für einen Benutzer und mit einer Vibrationseinheit nach Anspruch 1. Die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs werden im oben zitierten Stand der Technik nicht offenbart.
Zur Hauptsache betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrrad-Ergometer. Die hier beschriebenen Konzepte lassen sich aber analog einsetzen bei einem Ergometer für die oberen Extremitäten, d. h. ein Hand-Ergometer. Auch ist es möglich, die vorliegende Erfindung bei einem kombinierten Fahrrad- und Hand-Ergometer bei beiden Kurbelvorrichtungen einzusetzen. Wird die vorgeschlagene Technologie bei einem Hand- Ergometer eingesetzt, so ist dann das in der Folge verwendete Tretlager natürlich nicht im eigentlichen Sinne ein Tretlager, sondern ein Kurbellager für ein solches Hand-Ergometer. Erfindungsgemäß ist ein derartiges Ergometer insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationseinheit wenigstens eine direkt oder indirekt von einem Motor angetriebene Hauptwelle mit einer daran befestigten Exzenterscheibe aufweist, wobei die Exzenterscheibe drehbar an einem Pleuel angekoppelt ist. Der Pleuel überträgt mit einem an seinem der Exzenterscheibe gegenüberliegend angeordneten Pleuelkopf die durch die Rotation des Motors und die Exzentrizität der Exzenterscheibe erzeugten Vibrationen auf das Lager der Kurbel bzw. Tretvorrichtung, sodass die Vibrationen im Wesentlichen ausschließlich an diesem Lager in vertikaler Richtung anliegen.
Auf diese Weise wird eine sehr konzentrierte Vibration am Tretlager erzeugt, die dann auch noch eine exakte vertikale Richtung aufweist und entsprechend so wenig wie möglich zu Gesamtkörpervibrationen Anlass gibt. Der verwendete Pleuel und die Exzenterscheibe stellen eine sehr stabile und gut kontrollierbare Konstruktion bereit, die auch große Lasten über längere Dauer problemlos überstehen kann. Weiterhin kann eine solche Konstruktion konstruktiv so ausgelegt werden, dass Amplitude und Frequenz einfach eingestellt werden können, und die weiter unten beschriebenen zusätzlichen Elemente einfach integriert werden können.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist ein solches Ergometer dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationseinheit unterhalb des Lagers angeordnet ist, und dass der Pleuelkopf direkt an das Lager angekoppelt ist, vorzugsweise eine Lagerschale für das Lager bildet. Dabei trägt bevorzugt der Pleuel im Wesentlichen die gesamte vertikal nach unten gerichtete Last auf dem Lager alleine und ohne weitere Führung.
Generell verläuft vorzugsweise die Achse der Hauptwelle parallel zur Achse des Lagers. Das Lager der Tretvorrichtung kann auch in einer vertikalen Linearführung mit einem Linearschlitten gelagert sein, wobei der Linearschlitten oben fest mit dem Lager verbunden ist, und unten mit dem Pleuelkopf verbunden ist, wobei vorzugsweise die Achse der Hauptwelle parallel zur Achse des Lagers verläuft.
Bei einem solchen Ergometer kann zudem vorzugsweise eine Bodenplatte angeordnet sein, unterhalb welcher die Hauptwelle und vorzugsweise auch der Motor angeordnet ist und oberhalb welcher die Tretvorrichtung angeordnet ist, wobei in der Bodenplatte eine Ausnehmung vorgesehen sein kann, durch welche der Pleuel hindurch tritt und mit seinem Pleuelkopf direkt an das Lager angekoppelt ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass, vorzugsweise im Wesentlichen auf der gleichen Höhe wie die Tretvorrichtung, eine Bremse angeordnet ist, die über ein Kraftübertragungselement, vorzugsweise in Form einer Kette, eines Zahnriemens oder eines Keilriemens, mit der Tretvorrichtung gekoppelt ist. Dabei ist das Lager der T retvorrichtung um eine horizontale, vorzugsweise auf der Höhe einer Achse der Bremse angeordnete Schwenkachse schwenkbar gelagert, wobei bevorzugt die Schwenkachse so angeordnet ist, dass am Ort des Lagers die Schwenkbewegung im Wesentlichen ausschließlich in vertikaler Richtung erlaubt ist.
Die Schwenkachsenlagerung des Lagers kann dabei durch eine im Wesentlichen gabelförmige Konstruktion gegeben sein, bei der die Gabelenden der Arme drehbar um die Schwenkachse gelagert sind, und die gegenüberliegenden zusammengeführten Arme mit dem Lager verbunden sind, vorzugsweise indem der zusammengeführte Bereich eine Lageraufnahme für das Lager der Tretvorrichtung bildet. Weitere Streben können in dieser Konstruktion zur Stabilisierung vorgesehen werden, sowohl quer zur Achse des Lagers als auch parallel dazu.
Die Vibrationseinheit kann auch unterhalb einer solchen Bremse, vorzugsweise oberhalb einer Bodenplatte angeordnet sein, wobei vorzugsweise die Kopplung des Pleuels an das Lager über wenigstens eine schräg nach oben verlaufende, den Pleuelkopf direkt oder indirekt mit dem Lager verbindende Strebe realisiert sein kann, und wobei weiterhin vorzugsweise diese Strebe starr mit der Schwenkachsenlagerung verbunden sein kann. Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist an der Hauptwelle ein eine weitere Exzenterscheibe angeordnet, mit der ein Gegengewicht in eine Kompensationsvibration versetzt wird, wobei vorzugsweise diese weitere Exzenterscheibe auf der Hauptwelle mit zur Exzenterscheibe zum Antrieb des Pleuels entgegengesetzter Exzentrizität angeordnet ist. Durch eine derartige Kompensationsvorrichtung ist es möglich, sicherzustellen, dass die Vibrationen genau nur dort und in dem Umfang anliegen, wo sie gewünscht sind, nämlich am Tretlager. Die Kompensationsvorrichtung verhindert mit anderen Worten, dass die Vibrationen auch auf andere Elemente des Ergometers übertragen werden, so beispielsweise die Bodenplatte, aber auch der Sitz des Benutzers respektive die Handgriffe, und es kann weiterhin verhindert werden, dass die Vorrichtung dermaßen in Vibration versetzt wird, dass diese anderen Bauteile davon Schaden erleiden respektive die Vorrichtung die Tendenz hat, bei Benutzung von selbst zu verschieben.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform einer solchen Kompensationsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Exzenterscheibe einen weiteren Pleuel antreibt, der drehbar auf der weiteren Exzenterscheibe gelagert ist und an ein Gegengewicht angekoppelt ist, dass im Wesentlichen in der gleichen Richtung wie die Vibrationsvorrichtung am Lager in Vibration versetzt wird, aber mit einer die Vibration am Lager kompensierender Wirkung, vorzugsweise indem die Vibration am Gegengewicht um 180° gegenüber der Vibration am Lager versetzt ist.
Weiterhin kann, vorzugsweise im Wesentlichen auf der gleichen Höhe wie die Tretvorrichtung, eine Bremse angeordnet sein, die über ein Kraftübertragungselement, vorzugsweise in Form einer Kette, eines Zahnriemens oder eines Keilriemens, mit der Tretvorrichtung gekoppelt ist, und das Gegengewicht um eine horizontale, vorzugsweise auf der Höhe einer Achse der Bremse angeordnete Schwenkachsenlagerung schwenkbar gelagert ist, wobei bevorzugt die Schwenkachse so angeordnet ist, dass das Gegengewicht im Bereich des Lagers die Schwenkbewegung im Wesentlichen ausschließlich in vertikaler Richtung vollzieht, wobei vorzugsweise das Gegengewicht einen Gewichtskopf im Bereich des Lagers aufweist, und weiterhin vorzugsweise dieser Gewichtskopf den Lagerbereich wenigstens teilweise gabelförmigen oben und unten umgreift.
Anstelle oder zusätzlich zu einer solchen Kompensationsvorrichtung mit einem Gegengewicht können die Vibrationen auf den eigentlich nicht in Vibration zu Versetzungen Bauteilen auch verhindert werden, indem das Ergometer auf eine Gewichtsplatte gestellt wird, typischerweise mit einem Gewicht von mindestens 50 kg, vorzugsweise von mehr als 100 kg, beispielsweise bereitgestellt durch Metallplatten, Sandbehälter, Wasserbehälter und/oder Steinelemente, die zum Beispiel in einem Rahmen, der in der Höhe verstellbar auf dem Standboden gelagert ist, vorgesehen sind. Vorzugsweise kann ein solcher Rahmen, gegebenenfalls sogar elektrisch, in der Höhe verstellt und/oder nivelliert werden und über (zum Beispiel nur für die Verschiebung absenkbare) Rollen an den gewünschten Ort verschoben werden. Die Platte kann zusätzlich Dämpfungselemente enthalten, vorzugsweise sind derartige Dämpfungselemente in den Ecken eines solchen Rahmens und/oder der Gewichtsplatte vorgesehen und/oder es können Dämpfungsmatten zur Auflage auf dem Rahmen oder auf Rahmenelementen vorgesehen sein. Besonders geeignet sind Dämpfungsmatten mit einer feinzeiligen Elastomerstruktur mit eingeschlossenen Gasvolumina, beispielsweise auf Basis von Polyetherurethan mit einer Dicke im Bereich von 10-30 mm. Mit einer solchen Konstruktion kann ein mechanischer Hochpassfilter bereitgestellt werden, der die Vibrationen sowohl auf den Boden, auf dem das Gerät steht, als auch auf Bauteile des Ergometers, die nicht in Vibration versetzt werden sollen, weitgehend verhindert. Der Hochpassfilter filtert insbesondere Vibrationen unterhalb von 25 Hz, vorzugsweise von weniger als 20 Hz, wirksam heraus.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines derartigen Ergometers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterscheibe und/oder eine gegebenenfalls vorhandene weitere Exzenterscheibe auf der Hauptwelle entlang einer Richtung senkrecht zur Drehachse der Hauptwelle verschieblich und einstellbar gelagert ist, wobei vorzugsweise diese Lagerung durch eine Kulissenführung realisiert ist, bei welcher wenigstens ein Verstellelement bei Verschiebung entlang der Achse der Hauptwelle eine Verschiebung der Exzenterscheibe entlang einer Richtung senkrecht zur Drehachse der Hauptwelle verursacht. Diese Steuerung der Exzentrizität kann dazu eingesetzt werden, die Amplitude der anliegenden Vibration sowohl der Vibrationsvorrichtung als auch der Kompensationsvorrichtung zu steuern. Die Steuerung kann über einen weiteren Stellmotor erfolgen, und sie kann beispielsweise auch über ein Programm geregelt werden in Abhängigkeit eines gewünschten Therapieverlaufs respektive Trainingsverlaufs, gegebenenfalls koordiniert mit der Frequenz der Vibration.
Eine solche Einstellung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass das wenigstens eine Verstellelement in einer Ausnehmung oder Durchgangsöffnung in der Hauptwelle über Stellmittel einstellbar verschieblich gelagert ist, und eine Kulisse im oder am Verstellelement durch Wechselwirkung mit einem Gleitstein an der Exzenterscheibe die Exzentrizität der Exzenterscheibe einstellt.
Auf der Hauptwelle eine Exzenterscheibe für die Erzeugung der gewünschten Vibration und kann eine weitere Exzenterscheibe für das Gegengewicht gelagert sein, und es kann entweder ein Verstellelement vorgesehen sein, mit welchem die Exzentrizität beider Exzenterscheiben korreliert um 180° versetzt eingestellt werden kann, öderes können zwei individuelle Verstellelemente für die jeweilige Exzenterscheibe vorgesehen sein, über die die Exzentrizität der Scheiben individuell eingestellt werden kann.
Derartige Ergometer sind vorzugsweise darauf ausgelegt respektive werden betrieben bei einer Frequenz von 1-50 Hz mit einer Vibrationsamplitude am Lager im Bereich von 1-10 mm, vorzugsweise im Bereich von 3-7 mm, wobei diese Werte als von der Vibrationseinheit erzeugte Größen am Lager der Tretvorrichtung zu verstehen sind. Diese Werte werden vorzugsweise mit einer Belastung im Bereich von 50-500 W, insbesondere im Bereich von 100-300 W kombiniert.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung den Betrieb eines derartigen Ergometers respektive die Verwendung eines derartigen Ergometers wie oben beschrieben zur therapeutischen und/oder Form aufbauenden Therapie, wobei vorzugsweise Frequenzen im Bereich von 5-50 Hz, vorzugsweise im Bereich von 7-25 Hz und/oder mit Amplituden im Bereich von 1-10 mm, vorzugsweise 3-7 mm am Lager eingestellt werden.
Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 wesentliche Elemente einer Vibrationseinheit für ein Ergometer gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Explosionsdarstellung;
Fig. 2 die Vibrationseinheit gemäß Figur 1 in einer Schnittdarstellung in a) in einem detaillierten Ausschnitt gemäß A in Figur 2a) in b);
Fig. 3 wesentliche Elemente einer Vibrationseinheit für ein Ergometer gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer Explosionsdarstellung;
Fig. 4 die Vibrationseinheit gemäß Figur 3 in einer Schnittdarstellung;
Fig. 5 wesentliche Elemente einer Vibrationseinheit für ein Ergometer gemäß einer dritten Ausführungsform in einer Explosionsdarstellung;
Fig. 6 die Vibrationseinheit gemäß Figur 5 in einer Schnittdarstellung;
Fig. 7 unterschiedliche Anordnungen der Vibrationseinheit, wobei in a) eine Ausführungsform dargestellt ist, in welcher das Tretlager über eine Schwinge unmittelbar von unten vom Pleuel gelagert ist, in b) eine Ausführungsform dargestellt ist, bei welcher das Tretlager ohne Schwinge in einer Linearlagerung gelagert ist, an welche die Vibrationseinheit von unten angekoppelt ist und in c) eine Ausführungsform dargestellt ist, bei welcher die Vibrationseinheit unterhalb der Bremse angeordnet ist, das Tretlager über eine Schwinge gelagert ist und ein Gegengewicht vorgesehen ist;
Fig. 8 eine Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Figur 7 b);
Fig. 9 Ansichten auf eine Ausführungsform gemäß Figur 7c, wobei in a) zur besseren
Sichtbarmachung der einzelnen Elemente die Aufhängung ohne Gegengewicht dargestellt ist und in b) nur das Gegengewicht dargestellt ist;
Fig. 10 unterschiedliche Ansichten einer weiteren Ausführungsform mit an die Schwinge angekoppelter Vibrationseinheit und Gegengewicht, wobei in a) die rechte Seitenansicht, in b) die linke Seitenansicht, in c) Ansicht von oben, in d) eine Explosionszeichnung, in e) eine Ansicht von schräg oben rechts und in f eine Ansicht von schräg unten rechts dargestellt sind.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN Fig. 1 zeigt wesentliche Elemente einer Vibrationseinheit in einer Explosionsdarstellung. Die eigentliche Hauptwelle 12 ist von zwei Lagern 11 gelagert und wird durch einen (nicht dargestellten) Motor in Drehung versetzt. Die Kopplung an den Motor kann entweder direkt oder indirekt, zum Beispiel über einen Keilriemen, erfolgen. Bei Motor handelt es sich vorzugsweise um einen Servomotor mit einer Leistung im Bereich von 300 - 1.600 W. Die Hauptwelle 12 ist dabei strukturiert und verfügt auf der linken Seite 40 über einen Bereich, in dem sie von den genannten Lagern 11 gelagert ist. Die zwei Kugellager 11 dienen der Lagerung der Hauptwelle 12 mit dem Lagergehäuse 19 und verhindern eine axiale Verschiebung der Hauptwelle 12. Auf der rechten Seite folgt eine Schulterfläche 12a. Diese Schulterfläche 12a verhindert eine axiale Verschiebung der rechts oberhalb dargestellten Exzenterscheibe 6 und damit des gesamten Pleuels 1. Die Exzenterscheibe 6 ist auf die Gleitfläche 12b der Hauptwelle verschieblich aufgesetzt. Die Gleitschalen 9 sind in der Exzenterscheibe 6 formschlüssig gehalten und ermöglichen die exzentrische Verstellung der Exzenterscheibe 6 aus der Rotationsachse der Hauptwelle 12. Die Kraftübertragung der Rotation der Hauptwelle 12 auf die Exzenterscheibe 6 erfolgt über die Gleitfläche 12b über die Gleitschalen 9 und damit auf den Pleuel 1. Die Exzenterscheibe 6 liegt dabei nicht direkt an den Gleitflächen 12b der Hauptwelle, sondern dazwischen befinden sich die Gleitschalen 9, die wie hier dargestellt zweiteilig aber auch einteilig ausgebildet sein können. Die Anlageflächen 41 auf der Innenseite der Exzenterscheibe 6 sind entsprechend mit der Außenseite der Gleitschalen 9 in Anlage und deren Anlageflächen 42 auf der Innenseite ihrerseits in Kontakt mit der Gleitfläche 12b der Hauptwelle 12.
Die Gleitschalen 9 sind bevorzugterweise aus einem Material mit Gleiteigenschaften, beispielsweise aus einem Kunststoff mit Gleiteigenschaften (z.B. PTFE), und die Hauptwelle 12 aus Metall gefertigt, um eine optimale Gleitpaarung an der Gleitfläche 12b zu erreichen.
Die Exzenterscheibe 6 verfügt in ihrer axialen Ausnehmung 43 über einen quer zur Achse geneigt zu dieser verlaufenden Gleitstein 5, der die Auslenkung der Exzenterscheibe 6 und damit den Hub des Pleuels 1 bestimmt. Der Gleitstein 5 überbrückt die Ausnehmung 43 und wird durch die Schrauben 7 gehalten. Die Passschrauben 7 fixieren den Gleitstein 5 in der Exzenterscheibe 6 nicht nur kraft- sondern auch formschlüssig. Ein Kugellager wird mit dem Lagerring 3 auf der Exzenterscheibe 6 zur Lagerung des Pleuels 1 befestigt. Dazu wird das Kugellager mit dem Lagerring 3 über die Schrauben 2 mit der Exzenterscheibe verschraubt. Auf der anderen Seite ist ein Spannring 8 vorgesehen, der den Außenring des Kugellagers 4 kraftschlüssig mit dem Pleuel 1 über die Schrauben 10 fixiert. Die Schrauben 10 spannen über den Spannring 8 das Kugellager 4 auf den Pleuel 1.
Die Kräfte des Pleuels 1 werden über die Exzenterscheibe 6 über die Gleitschalen 9 auf die Hauptwelle 12 und über die Lageranordnung 11 auf das Lagergehäuse 19 übertragen. Der Pleuelkopf 1a dient zur Aufnahme eines Lagers für die bewegliche Fixierung mit dem Lineareinheit oder der Schwinge (vgl. weiter unten).
In ein axiales Sackloch 38 der Hauptwelle 12 greift axial ein zapfenförmiges Verstellelement 13 verschieblich ein. Das Verstellelement 13 wird über die Passschrauben 14 mit der Lageraufnahme 15 kraft- und formschlüssig verbunden. Die Lageraufnahme 15 nimmt die Lageranordnung 16 in Form zweier Kugellager-Ringe auf. Auf dieser sitzt eine Trapezgewindemutter 17, die mechanisch (= rotationssicher) mit dem Lagergehäuse 19 (in Figur 1 nicht dargestellt) verbunden ist. In Fig. 1 dargestellt sind noch 6 Bohrungen für die Verschraubung mit dem Lagergehäuse 19. Die Lagerordnung 16 ist in axialer Richtung spielfrei einstellbar, und ist mit Wellenspannmutter 20 und Sicherungsring 21 (beide in Fig. 1 nicht dargestellt, vgl. Fig. 2) auf der Trapezspindel 18 befestigt. Die Trapezspindel 18 bewegt das Verstellelement 13 in axialer Richtung zur Änderung des Hubs des Pleuels 1. Die Trapezspindel 18 rotiert infolge der Lageranordnung 16 nicht mit der Hauptwelle 12. Das Verstellelement 13 ist bevorzugterweise aus einem Material mit Gleiteigenschaften, beispielsweise aus einem Kunststoff mit Gleiteigenschaften (z.B. PTFE), und der Gleitstein 5 aus Metall gefertigt, um eine optimale Gleitpaarung zu erreichen.
Im Verstellelement verläuft quer eine Kulissenöffnung in Form einer Ausschnittsfläche 13a. Diese Ausschnittsfläche verfügt über eine im Wesentlichen gleiche Breite wie die Dicke des Gleitsteins 5 und ist aber wesentlich länger. Sie fluchtet, wenn das Verstellelement 13 in das Sackloch 38 eingeschoben ist, mit der größeren Öffnung 39. Der Gleitstein 5 durchgreift mit anderen Worten die Öffnungen 39 und 13a. Die Ausschnittsfläche 13a ist damit Teil des Verstellelements 13. Der Gleitstein 5 wird in der Ausschnittsfläche 13a positioniert, über die planaren Flächen des Gleitsteins 5 und der Ausschnittsfläche 13a des Verstellelements 13 wird formschlüssig die Auslenkung der Exzenterscheibe 6 erreicht.
Damit ist die Exzenterscheibe 6 auf der Hauptwelle 12 exzentrisch gelagert. Der untere Ring des Pleuels 1 ist seinerseits drehbar auf der Exzenterscheibe 6 über den Lagerring 4 gelagert. Dreht sich die Hauptwelle 12, so vollzieht die Exzenterscheibe 6 eine exzentrische Bewegung, die auf den unteren Ring des Pleuels 1 übertragen wird und damit am Pleuelkopf 1a in eine Translation oder Oszillation übersetzt wird. Die Frequenz dieser Oszillationen werden durch die Rotationsfrequenz der Hauptwelle 12 bestimmt, und damit über die Frequenz des diese Welle antreibenden Motors. Die Amplitude der Oszillation kann eingestellt werden durch die Trapezspindel 18. Je weiter das Verstellelement 13 in das Sackloch 31 eingeschoben wird, umso mehr wird überden Gleitstein 5 die Exzenterscheibe 6 aus der Achse der Hauptwelle 12 verschoben, und umso größer wird die Amplitude der Exzentrizität und damit auch der Bewegung am Pleuelkopf 1a. Die am Pleuelkopf 1a erzeugte Vibration kann so sowohl hinsichtlich Frequenz als auch hinsichtlich Amplitude fein eingestellt und gesteuert werden. Zudem verfügt der Pleuel über eine hohe mechanische Stabilität und über eine sehr hohe Richtungsstabilität, d. h. die so erzeugten Vibrationen verlaufen exakt entlang der Richtung der Pleuelstange, d. h. die vorgeschlagene Vorrichtung erlaubt es, quasi eindimensionale Vibrationen mit einer einstellbaren Frequenz und einer einstellbaren Amplitude entlang einer exakt definierten Richtung zu erzeugen.
Fig. 2 zeigt in a) die Vibrationseinheit in einer Schnittdarstellung durch die Achse der Welle in einer Übersicht, und in b) die Details gemäß A in a). Hier kann erkannt werden, wie eine derartige Vibrationseinheit unterhalb einer Bodenplatte 28, die als zentrale Befestigungsaufnahme für die Vibrationseinheit dient, angeordnet sein kann. Die Bodenplatte verfügt über eine Ausnehmung 44, durch die der Pleuel 1 nach oben frei hindurchragt. Auf der Unterseite der Bodenplatte 28 gibt es einerseits ein linkes Lagergehäuse 19 für die Lagerung der Hauptwelle, und andererseits ein rechtes Lagergehäuse 19a für die Lagerung der Trapezgewindemutter 17.
Beim rechten Lagergehäuse 19 wird die Hauptwelle 12 über die bereits oben erwähnten Lager 11 gelagert, wobei zur Befestigung eine Wellenspannmutter 20 vorgesehen ist, die die Lageranordnung 11 zwecks Minimierung des axialen und radialen Spiels der Hauptwelle 12 festspannt. Zusätzlich gibt es einen Sicherungsring 21, der ein unbeabsichtigtes Lösen der Wellenspannmutter 20 verhindert.
In Fig. 2 ist die Lageranordnung 11 beispielsweise als O-Lageranordnung ausgeführt. Der Kraftangriff ist außerhalb der Lageranordnung 11. Dadurch wird das radiale und axiale Spiel der Hauptwelle 12 eingestellt.
Die einzige gewollte Schwingung ist in der vorliegenden Erfindung eine zur Bodenplatte im Wesentlichen senkrecht stehende Auslenkung des Pleuelkopfs 1a.
Fig. 3 zeigt in einer Explosionsansicht ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vibrationseinheit, diesmal mit zwei auf der gleichen Welle gelagerten Exzenterscheiben 6. An diese zwei Exzenterscheiben 6 sind in diesem Fall zwei Pleuel 1 mit wesentlich kürzeren Pleuel-Arm angekoppelt, der eine Pleuel dient der Erzeugung der eigentlichen wirksamen Vibration für den Benutzer, und der andere Pleuel dient der Erzeugung der Gegenbewegung des Gegengewichts, die unten weiter erläutert werden wird. Die beiden Exzenterscheiben 6 sind auf der gleichen Hauptwelle 12 angeordnet, es gibt hier nun aber für jede Exzenterscheibe 6 auf der Hauptwelle 12 eine separate Gleitfläche 12b, und das Verstellelement 13 verfügt über zwei entsprechend zugeordnete Ausschnittsflächen 13a mit entgegengesetzter Neigung. Im Grundsatz sind die beiden Exzenterscheibe 6 aber analog wie bereits beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben auf der Hauptwelle 12 gelagert und durch das Verstellelement 13 in ihrer Exzentrizität kontrolliert. Wichtig ist nun, dass die Exzentrizität der beiden Exzenterscheiben 6 um 180° phasenverschoben ausgebildet ist, was durch die gegenläufige Neigung der Ausschnittsflächen 13a und die entsprechend gegenläufige Neigung der beiden Gleitsteine 5 der jeweiligen Exzenterscheibe 6 gewährleistet wird. Wird das Verstellelement 13 durch Betätigung der T rapezspindel 18, die in diesem Fall durch einen Sicherungsring 23, der ein unbeabsichtigtes Lösen der Wellenspannmutter 22 verhindert, und eine Wellenspannmutter 22, die die Lageranordnung 16 in der Lageaufnahme 15 festspannt, um die Trapezgewindespindel 18 axial und radial spielfrei zu lagern, befestigt ist, in der Ausnehmung 38 der Hauptwelle 12 verschoben, so wird quasi die eine Exzenterscheibe in eine erste Richtung und die andere Exzenterscheibe in die entgegengesetzte Richtung von der Hauptachse versetzt. Dies führt zu einer Phasenverschiebung der Exzentrizität der beiden Exzenterscheiben 6 um 180°, und zwar in einer vollständig korrelierten Weise, d. h. die Verstellung durch das einzige Verstellelement 13 mit den gegenläufige Neigungen der Ausschnittsflächen 13a führt automatisch dazu, dass exakt eine Phasenverschiebung von 180° vorliegt, unabhängig von der eingestellten Amplitude der Vibration. Auf diese Weise wird konstruktiv sichergestellt, dass stets die optimale Phasenverschiebung der beiden Pleuel vorliegt, sodass die Kompensation durch das Gegengewicht bei jeder Einstellung und bei jeder Vibrationsamplitude optimal gegeben ist.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten unter anderem auch dadurch, dass die Hauptwelle 12 etwas anders angekoppelt ist. Es gibt hier zusätzlich eine Keilriemenscheibe 24, die dazu dient, einen Servomotor über einen Keilriemen an die Hauptwelle anzukoppeln. Die Keilriemenscheibe 24 wird durch eine Spannmutter befestigt. Beispielsweise in Form einer Taper-Lock-Buchse.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich damit von der ersten Ausführungsform dadurch, dass eine Kompensation von ungewollten Schwingungen möglich ist. Unter dem Begriff ungewollte Schwingungen werden insbesondere die der gewollten Schwingung entgegen gerichtete Schwingung der Bodenplatte 28 als auch sonstige, nicht senkrecht zur Bodenplatte 28 gerichtete verstanden. Die ungewollten Schwingungen entstehen durch den nicht ausgewuchteten Exzenter, wobei die Unwucht des Exzenters maßgeblich durch die Verstellbarkeit des Pleuels und dessen Aufbau hervorgerufen werden, die aufgrund der Amplitudenmodulation des Hubs statisch nicht ausgeglichen werden können.
Fig. 4 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung, hier kann unter anderem erkannt werden, wie die beiden Pleuel parallel nebeneinander über die zwei Exzenterscheiben auf der gleichen Hauptwelle 12 gelagert sind, wie auf der linken Seite die Keilriemenscheibe 24 für die Ankopplung eines Servomotors hervorsteht, und wie auf der rechten Seite die Trapezspindel für die Verstellung der Exzentrizität hervorsteht. Es kann so erkannt werden, dass eine extrem kompakte konstruktive Lösung bereitgestellt wird, bei der die beiden hohe Lasten aufnehmenden Pleuel stabil gelagert sind.
In Fig. 4 ist die Lagerfläche der Pleuelkopflager 26 größer ausgestaltet als die Pleuelkopflager 27, um die im Betrieb unter Last auftretenden höheren Kräfte (beispielsweise unter Körpergewichtseinfluß) aufzunehmen.
Das Verstellelement 13 längt die jeweiligen Gleitsteine für die Kurbel bzw. für das Ausgleichsgewicht in gegengesetzter Richtung aus. Die beiden Exzenterscheiben müssen um 180° zueinander axial verdreht sein, um sich in entgegengesetzter Richtung auslenken zu lassen. Diese versetzte Anordnung der Exzenterscheiben 6 ist in Fig. 5 besser zu erkennen.
Fig. 5 zeigt in einer Explosionsansicht ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vibrationseinheit, das im Gegensatz zum zweiten Ausführungsbeispiel dazu vorgesehen ist, dass die Exzentrizität der beiden Pleuel 1 respektive der zugeordneten Exzenterscheiben für beide individuell eingestellt werden kann. Dazu ist nun die Hauptwelle 12 nicht mehr einseitig gelagert und auf der anderen Seite für die Steuerung über das Verstellelement 13 offen, sondern die Hauptwelle wird, wie dies insbesondere anhand von Fig. 6, einer Schnittdarstellung, erkannt werden kann, an beiden Enden gelagert über die Lagerringe 11. Die Hauptwelle ist nicht mehr mit einem Sackloch, sondern mit einer axialen Durchgangsöffnung ausgebildet, sodass nun von beiden Seiten individuelle Verstellelemente 13 für die Einstellung der Exzentrizität jeder Exzenterscheibe 6 eingeschoben werden können. Entsprechend gibt es auf beiden Seiten Trapezspindeln 18, die das jeweils zugeordnete Verstellelement 13 steuern. Die beiden Verstellelement der verfügen aber wiederum über Ausschnittsflächen 13a mit gegenläufiger Neigung, sodass grundsätzlich die Exzentrizität zwar individuell aber immer um 180° phasenverschoben eingestellt werden kann. So wird sichergestellt, dass die Phasenverschiebung immer 180° beträgt, dass aber die Amplitude der Vibration für die beiden Pleuel unterschiedlich eingestellt werden kann. So ist es möglich, die Vibrationskompensation durch das Gegengewicht noch feiner einzustellen und insbesondere auf Umgebungsparameter oder Benutzerparameter so einzustellen, dass die Kompensation immer optimal gewährleistet ist.
Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich damit von der zweiten Ausführungsform dadurch, dass die Amplitude beider Pleuel unabhängig voneinander gesteuert werden können. Gemäß dieser Ausführungsform kann eine Kompensation von ungewollten durch Schwingungsausgleich erfolgen. Der wesentliche Unterschied in Bezug auf die Ausführungsform gern. Fig. 3 und 4 ist, dass das Verstellelement 13 zweiteilig ausgebildet ist. Beide Verstellelemente 13 benötigen eine separate O-Lagerung und Ansteuerung über Motoren. Die linke Trapezspindel 18 steuert die Auslenkung des Ausgleichsgewichts, die rechte Trapezspindel 18 steuert die Auslenkung der Kurbelwelle. Der Antrieb der Hauptwelle 12 erfolgt in dieser Ausführungsform mittig zwischen den beiden Pleuel 1.
Die Einstellung der Kompensation kann übrigens manuell erfolgen, es ist aber auch möglich, dass die Trapezspindel oder die mehreren Trapezspindeln über einen weiteren Stellmotor angesteuert werden. So ist es beispielsweise möglich, einen solchen Stellmotor geregelt anzusteuern, zum Beispiel über einen Vibrationssensor oder auch eine Mehrzahl von Vibrationssensoren, und eine entsprechende Steuerung. So ist es insbesondere auch möglich, eine solche Steuerung in einem selbst lernenden Algorithmus so zu regeln, dass die von den Vibrationssensoren gemessenen Vibrationen dort, wo sie nicht auftreten sollen (beispielsweise auf der Bodenplatte) minimal sind, und dort, wo sie auftreten sollen (beispielsweise am Tretlager) maximal oder genau im gewünschten Bereich sind.
Fig. 6 ist eine Schnittzeichnung der Explosionszeichnung 5. Die Länge der beiden Verstellelemente 13 ist unterschiedlich: Dargestellt ist in Fig. 6 ein Hub der Pleuel von Null. Um den Hub zu verändern wird das rechte Verstellelement 13 nach rechts und das linke Verstellelement 13 ebenfalls nach rechts über eine Rotation der Trapezspindel 18 bewegt; dadurch verändert sich die Auslenkung der Exzenterscheiben, die in Fig. 6 durch die unterschiedliche Position des Spiels der Gleitschalen 9 (die rechten Gleitschalen zeigen das Spiel oben, die linken unten) zu erkennen ist.
Fig. 7 zeigt nun unterschiedliche Möglichkeiten, eine derartige Vibrationseinheit an einem (Fahrrad) Ergometer anzuordnen.
Eine erste in Fig. 7b und auch in Fig. 8 in einer Seitenansicht dargestellte Möglichkeit besteht darin, die Vibrationseinheit unterhalb einer Bodenplatte 28 anzuordnen, sodass der Pleuel 1 in einer vertikalen Richtung durch eine Ausnehmung in dieser Bodenplatte nach oben durch diese hindurch tritt. Das Tretlager 29 des Ergometers wird selektiv in streng vertikaler Richtung verschieblich in einem Linearschlitten 34 gelagert, der über eine Linearführung 35 auf der Bodenplatte gelagert ist. Dieser Linearschlitten 34 ist oben mit dem Kugellager 29 fest verbunden, und unten an den Pleuelkopf 1a angekoppelt.
So wird eine Konstruktion bereitgestellt, die selektiv nur Vibrationen in streng vertikaler Richtung ermöglicht, und die gesamte Aufhängung und Last der Vibrationseinheit wird über den vorderen Bereich unterhalb des Tretlagers übernommen. Eine solche Vibrationseinheit kann kombiniert werden mit einer üblichen Bremse 30, die über ein Kraftübertragungselement, beispielsweise Kette, Riemen, Zahnriemen, angekoppelt ist.
Bei dieser Konstruktion ist es möglich, Vibrationseinheit gemäß dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel einzusetzen, d. h. mit nur einem einzigen Pleuel für die Vibration am Tretlager. Es ist aber auch möglich, eine Vibrationseinheit gemäß dem zweiten oder gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel einzusetzen. Es ist nämlich wie in Fig. 8 dargestellt möglich, über einen weiteren Pleuel ein Gegengewicht 36 um 180° phasenverschoben in einem solchen Gehäuse zu lagern, sodass zwar die Vibrationen über den ersten in Figur 8 vorne dargestellten Pleuel in der gewünschten Frequenz und Amplitude auf das Tretlager übertragen werden, dass aber in Bezug auf die Umgebung und insbesondere beispielsweise die Bodenplatte 28 die Vibrationen quasi analog zu einem Noise Cancelling ausgelöscht werden. Es stellen sich nämlich in der Praxis bei derartigen Vorrichtungen erhebliche Probleme aufgrund der künstlich erzeugten Vibration. Einerseits führt die künstlich erzeugte Vibration zu unangenehmen Lärmemissionen, insbesondere weil die Bodenplatte respektive entsprechende damit verbundene Beine die Vibrationen auf den Boden und Gebäude etc. übertragen, es gibt aber auch unangenehme Lärmemissionen durch die Vibration anderer Bauteile wie insbesondere der Bremse etc. Weiter ergeben sich Probleme durch die Vibration, weil derartige Vorrichtungen die Tendenz haben, durch das Rütteln verschoben zu werden und quasi durch die Gegend zu wandern. Zu guter Letzt führen die Vibrationen an der Vorrichtung selber und an den anderen Bauteilen der Vorrichtung zu mechanischen Schäden, und gleiches gilt für andere in der Nähe angeordnete Vorrichtungen, auf die die Vibrationen ungewollt übertragen werden. Typischerweise sind derartige für diese Vorrichtung geeignete Vibrationen im Bereich von bis zu 50 Hz. Als besonders geeignet erweisen sich niedrige Frequenzen von 7-12 Hz mit Amplituden im Bereich von bis zu 7-10 mm für Neuro-Stimulationen, typischerweise in einem Lastbereich von ca. 100 W. Höhere Frequenzen im Bereich von 15-25 Hz können beispielsweise auch für Sportler eingesetzt werden, dann mit typischerweise etwas niedrigeren Vibrationsamplituden von bis zu 3-4 mm. Dann werden Lasten im Bereich von 200-300 W Bremsleistung eingesetzt. Damit sind die Vibrationen und die Amplituden in einem mechanisch für andere Bauteile kritischen Bereich und die Kompensation durch ein oder mehrere Gegengewichte enorm wichtig.
In Fig. 7b ist das Kurbellager also über einen Schlitten 34 an einer Linearlagerung 35 befestigt, wobei die Linearlagerung 35 senkrecht zur Bodenplatte 28 angeordnet ist. Das Pleuel ist mit dem Linearschlitten so verbunden, dass eine ausschließlich senkrecht zur Bodenplatte 28 gerichtete Bewegung resultiert. Der Aufbau lässt sich mit einem 2. Pleuel und einem Gegengewicht 36 als 2. Schlitten auf der Linearführung ebenfalls schwingungskompensierend umsetzen.
Eine weitere Möglichkeit, eine solche Vibrationsvorrichtung an einem Ergometer vorzusehen ist in Fig. 7a dargestellt. Auch hier wird durch den Pleuel 1 eine im Wesentlichen streng in vertikaler Richtung verlaufende Vibration (vergleiche Pfeil) erzeugt. Der Pleuel 1 dient aber als alleinige Lagerung in vertikaler Richtung für das Tretlager, sodass eine extrem schlanke Konstruktion bereitgestellt wird. Um diese Konstruktion zu ermöglichen, gibt es nun zusätzlich eine Schwinge 32. Diese Schwinge 32 ist eine zweite Lagerung des Tretlagers im Wesentlichen um die Achse 45 der Bremse. Die Schwinge 32 verfügt über zwei Arme 46, einen ersten Arm 46' und einen zweiten Arm 46". Die beiden Arme greifen an unterschiedlichen Enden der Achse 45 an diese Achse an und lagern das Tretlager 29 schwenkbar. Aufgrund der Tatsache, dass die Achse des Tretlagers 29 und die Achse der Bremse 45 ungefähr auf der gleichen Höhe angeordnet sind, wird so sichergestellt, dass die Schwinge 32 eine Beweglichkeit des Tretlagers 29 am Tretlager in im Wesentlichen nur vertikaler Richtung ermöglicht, sodass die streng vertikaler Vibration sichergestellt ist. Wird bei einem solchen Ergometer die Bremse beispielsweise näher bei der Bodenplatte angeordnet oder im Wesentlichen unterhalb des Tretlagers, sollte dann die Schwinge 32 nicht an der Achse der Bremse angeschlagen werden, sondern an einem separaten Achslager ungefähr auf der Höhe des Tretlagers, eben um sicherzustellen, dass am Tretlager nur vertikaler Vibrationen möglich sind.
In Fig. 7a ist das Zentrum des Pleuelkopfs 1a mit dem Zentrum des Kurbellagers identisch. Das Kurbellager wird nur durch das Pleuel und die Schwinge gelagert. Dabei werden alle Kräfte außer solcher in Pleuelrichtung durch die Schwinge aufgenommen. Über das Kraftübertragungselement 31 wird die die einstellbare Bremskraft des Bremse 30 auf die Kurbel 33 übertragen. Die Bremswirkung kann durch geeignete, dem Fachmann bekannte Maßnahmen, wie z.B. Übersetzungen zwischen Kurbelwelle und Bremse, angepasst werden.
Eine weitere Möglichkeit, eine solche Vibrationsvorrichtung an einem Ergometer vorzusehen, ist in Fig. 7c dargestellt. Hier wird die Vibrationsvorrichtung unterhalb der Bremse angeordnet, und das Tretlager ist quasi frei schwebend. So entsteht eine besonders kompakte und elegante Bauweise. Die Schwinge 32 ist wiederum an der Achse 45 der Bremse angeschlagen und lagert das Tretlager 29 so, dass es nur in vertikaler Richtung bewegt werden kann. In vertikaler Richtung abgestützt wird das Tretlager 29 bei dieser Konstruktion nun dadurch, dass die Schwinge 32 eine schräg nach unten zur Vibrationsvorrichtung gerichtete Strebe aufweist, die übereine Pleuelaufnahme 37 an einen der beiden Pleuel der Vibrationsvorrichtung angekoppelt ist. Die Schwinge 32 umfasst mit anderen Worten ein Mittel zur Ankopplung der Vibration der Vibrationsvorrichtung und durch die geometrische Ausgestaltung und die eingesetzten Hebel wird sichergestellt, dass die Vibration, obwohl sie an der Vorrichtung in einer schrägen Richtung am Pleuel anliegt, am T retlager in eine streng vertikale Vibration übersetzt wird. Vergleiche dazu insbesondere auch Fig. 9a, in der diese Konstruktion dargestellt ist, wobei nur die Schwinge 32 mit der Strebe 46 zur besseren Sichtbarkeit illustriert ist.
Fig. 7c zeigt also eine Variante, in der Schwingungsantrieb nicht unterhalb des Kugellagers, sondern außerhalb des Kurbelbereichs ausgeordnet ist. Dadurch entfallen Komponenten unterhalb der Kurbelwelle, eine sehr kompakte Bauweise ist somit möglich. Das Pleuel ist mit der Schwinge an der Pleuelaufnahme 37 der Schwinge beweglich verbunden.
Bei einer solchen Konstruktion wird vorteilhafterweise ein korrespondierendes Gegengewicht 36 ganz ähnlich gelagert und durch den zweiten um 180° phasenversetzten Pleuel angesteuert. Vergleiche dazu insbesondere Fig. 9b, in der diese Konstruktion des Gegengewichts dargestellt ist und die Schwinge für das Tretlager weggelassen ist. Das Gegengewicht 36, oder besser der Gewichtskopf 50 des Gegengewichts ist in diesem Fall ähnlich wie die Schwinge über eine erste Strebe 47 an der Achse 45 der Bremse angeachst. Auf der anderen Seite gibt es zwischen dem Gewichtskopf 50 und einer Pleuelaufnahme 37a für das Gegengewicht eine weitere Strebe 49, die nach unten gerichtet ist, sowie eine dritte Strebe 48, die die Pleuelaufnahme des Gegengewichts an die Achse 45 der Bremse anachst, um die erforderliche Stabilität der Lagerung zu gewährleisten. Das Gegengewicht, insbesondere dessen Gewichtskopf 50, ist so optimal platzsparend und trotzdem hervorragend gelagert zwischen den beiden Armen 46' und 46" der Schwinge angeordnet, und kann dort auch die optimale Kompensationswirkung bereitstellen.
In Fig. 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ergometers illustriert. Die den oben beschriebenen Bauteilen entsprechenden Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Schwinge mit mehreren Streben auf beiden Seiten ausgestaltet, unter anderem auch mit zusätzlichen vertikalen Streben und horizontalen Streben. Grundsätzlich ist aber die Anbindung an den Pleuel 1 analog wie weiter oben beschrieben im Zusammenhang mit den Figuren 7 und 9. Auch das Gegengewicht ist ähnlich gelagert, hier ist der Gewichtskopf 50 als Schichtkörper aufgebaut, was es ermöglicht, auch an der Masse des Gewichtskopfes gegebenenfalls vor Ort Anpassungen vorzunehmen, in dem weitere Schichten hinzugefügt werden. Des Weiteren ist der Gewichtskopf 50 quasi als Gabel ausgebildet, deren Arme das Tretlager 29 oben und unten wenigstens teilweise umgreifen. So kann das Gegengewicht möglichst nahe und in der Region des Tretlagers angeordnet werden, sodass die Kompensation der Vibration optimal erfolgen kann. Das Gegengewicht ist hier über einen ebenfalls mit mehreren Streben ausgebildeten Halterungskörper 47 gelagert, wiederum angekoppelt über die Pleuelaufnahme 37a für das Gegengewicht an die Vibrationseinheit. Dieser Halterungskörper durchgreift gewissermaßen Streben der Schwinge und ist so optimal platzsparend und kompakt gelagert.
Ebenfalls erkennbar bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Stellmotor 52 mit dem zugeordneten Keilriemen 51 für die Einstellung der Trapezgewindemutter und entsprechend für die Einstellung der Exzentrizität und der damit verbundenen Amplitude der Vibration. Ebenfalls erkennbar ist der Motor 54 für den Antrieb der Hauptwelle 12, und der entsprechende Keilriemen 53.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Pleuel 16 Lageranordnung r Pleuel für Gegengewicht 17 T rapezgewindemutter
1a Pleuelkopf 18 Trapezspindel
2 Schrauben 19 Linkes Lagergehäuse
3 Lagerring 19a Rechtes Lagergehäuse
4 Kugellager 20 Wellenspannmutter
5 Gleitstein 21 Sicherungsring
6 Exzenterscheibe 22 Wellenspannmutter 6 Exzenterscheibe für 23 Sicherungsring
Gegengewicht 24 Keilriemenscheibe
7 Passschrauben 25 Spannmutter
8 Spannring 26 Pleuelkopflager
9 Gleitschalen 27 Pleuelkopflager
10 Schrauben 28 Bodenplatte 11 Lageranordnung 29 Kurbellager 12 Hauptwelle 30 Bremse 12a Schulterfläche 31 Kraftübertragungselement 12b Gleitfläche 32 Schwinge
13 Verstellelement 33 Kurbel 13a Ausschnittsfläche 34 Linearschlitten
14 Passschrauben 35 Linearführung
15 Lageraufnahme 36 Gegengewicht Pleuelaufnahme Schwinge Pleuelaufnahme desa Pleuelaufnahme Gegengewichts
Gegengewicht 49 Gewichtsstrebe von der axiales Sackloch in 12 Pleuelaufnahme des radiale Durchgangsöffnung Gegengewichts zum Befestigungsbereich von 12 Gewichtskopf Anlageflächen von 6 an 9 50 Gewichtskopf Anlageflächen von 9 an 12b 51 Keilriemen für Betätigung von Ausnehmung in 6 T rapezgewindemutter Ausnehmung in 28 für 1 52 Motor für Betätigung von Achse der Bremse Trapezgewindemutter über Strebe von 32 51 ', 46" Arme von 32 53 Keilriemen für Antriebsmotor Gewichtsstrebe zur Achse von Hauptwelle 12 der Bremse 54 Motor für Antrieb von
Gewichtsstrebe von der Hauptwelle 12 Achse der Bremse zur

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Ergometer, insbesondere Fahrrad-Ergometer, mit wenigstens einer Tretvorrichtung für einen Benutzer und mit einer Vibrationseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationseinheit wenigstens eine direkt oder indirekt von einem Motor (54) angetriebene Hauptwelle (12) mit einer daran befestigten Exzenterscheibe (6) aufweist, wobei die Exzenterscheibe (6) drehbar an einen Pleuel (1) angekoppelt ist, und dass der Pleuel (1) mit einem an seinem der Exzenterscheibe (6) gegenüberliegend angeordneten Pleuelkopf (1a) die Vibrationen auf das Lager (29) der Tretvorrichtung überträgt, sodass die Vibrationen im Wesentlichen ausschließlich an diesem Lager (29) in vertikaler Richtung anliegen.
2. Ergometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationseinheit unterhalb des Lagers (29) angeordnet ist, und dass der Pleuelkopf (1a) direkt an das Lager (29) angekoppelt ist, vorzugsweise eine Lagerschale für das Lager (29) bildet, und dass der Pleuel (9) im Wesentlichen die gesamte vertikal nach unten gerichtete Last auf dem Lager (29) alleine und ohne weitere Führung trägt, wobei vorzugsweise die Achse der Hauptwelle (12) parallel zur Achse des Lagers (29) verläuft.
3. Ergometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (29) der Tretvorrichtung in einer vertikalen Linearführung (35) mit einem Linearschlitten (34) gelagert ist, wobei der Linearschlitten (34) oben fest mit dem Lager (29) verbunden ist, und unten mit dem Pleuelkopf (1a) verbunden ist, wobei vorzugsweise die Achse der Hauptwelle (12) parallel zur Achse des Lagers (29) verläuft.
4. Ergometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bodenplatte (28) angeordnet ist, unterhalb welcher die Hauptwelle (12) und vorzugsweise auch der Motor angeordnet ist und oberhalb welcher die Tretvorrichtung angeordnet ist, wobei in der Bodenplatte (28) eine Ausnehmung (44) vorgesehen ist, durch welche der Pleuel (1) hindurchtritt und mit seinem Pleuelkopf (1a) direkt an das Lager (29) angekoppelt ist.
5. Ergometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, vorzugsweise im Wesentlichen auf der gleichen Höhe wie die Tretvorrichtung, eine Bremse (30) angeordnet ist, die über ein Kraftübertragungselement (31), vorzugsweise in Form einer Kette, eines Zahnriemens oder eines Keilriemens, mit der Tretvorrichtung gekoppelt ist, und wobei das Lager (29) der Tretvorrichtung um eine horizontale, vorzugsweise auf der Höhe einer Achse (45) der Bremse (30) angeordnete Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, wobei bevorzugt die Schwenkachse (45) so angeordnet ist, dass am Ort des Lagers (29) die Schwenkbewegung im Wesentlichen ausschließlich in vertikaler Richtung erlaubt ist.
6. Ergometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachsenlagerung des Lagers (29) durch eine im Wesentlichen gabelförmige Konstruktion gegeben ist, bei der die Gabelenden der Arme (46', 46") drehbar um die Schwenkachse gelagert sind, und die gegenüberliegenden zusammengeführten Arme mit dem Lager (29) verbunden sind, vorzugsweise indem der zusammengeführte Bereich eine Lageraufnahme für das Lager (29) der Tretvorrichtung bildet.
7. Ergometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationseinheit unterhalb dieser Bremse (30), vorzugsweise oberhalb einer Bodenplatte (28) angeordnet ist, und wobei vorzugsweise die Kopplung des Pleuels (1) an das Lager (29) über wenigstens eine schräg nach oben verlaufende, den Pleuelkopf (1a) direkt oder indirekt mit dem Lager (29) verbindende Strebe (46) realisiert ist, und wobei weiterhin vorzugsweise diese Strebe (46) starr mit der Schwenkachsenlagerung verbunden ist.
8. Ergometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergometer auf einer Grundplatte gelagert ist, das als mechanischer Hochpassfilter für die durch die Vibrationseinheit erzeugten Vibrationen wirkt, und/oder dass an der Hauptwelle (12) ein eine weitere Exzenterscheibe (6') angeordnet ist, mit der ein Gegengewicht (36) in eine Kompensationsvibration versetzt wird, wobei vorzugsweise diese weitere Exzenterscheibe (6') auf der Hauptwelle (12) mit zur Exzenterscheibe (6) zum Antrieb des Pleuels entgegengesetzter Exzentrizität angeordnet ist.
9. Ergometer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Exzenterscheibe (6') einen weiteren Pleuel (T) antreibt, der drehbar auf der weiteren Exzenterscheibe (6') gelagert ist und an ein Gegengewicht (36) angekoppelt ist, dass im Wesentlichen in der gleichen Richtung wie die Vibrationsvorrichtung am Lager (29) in Vibration versetzt wird, aber mit einer die Vibration am Lager (29) kompensierender Wirkung, vorzugsweise indem die Vibration am Gegengewicht (36) um 180° gegenüber der Vibration am Lager (29) versetzt ist.
10. Ergometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8-9, dadurch gekennzeichnet, dass, vorzugsweise im Wesentlichen auf der gleichen Höhe wie die Tretvorrichtung, eine Bremse (30) angeordnet ist, die über ein Kraftübertragungselement (31), vorzugsweise in Form einer Kette, eines Zahnriemens oder eines Keilriemens, mit der Tretvorrichtung gekoppelt ist, und das Gegengewicht (36) um eine horizontale, vorzugsweise auf der Höhe einer Achse (45) der Bremse (30) angeordnete Schwenkachsenlagerung schwenkbar gelagert ist, wobei bevorzugt die Schwenkachse (45) so angeordnet ist, dass das Gegengewicht (36) im Bereich des Lagers (29) die Schwenkbewegung im Wesentlichen ausschließlich in vertikaler Richtung vollzieht, wobei vorzugsweise das Gegengewicht (36) einen Gewichtskopf (50) im Bereich des Lagers (29 aufweist, und weiterhin vorzugsweise dieser Gewichtskopf (50) den Lagerbereich wenigstens teilweise gabelförmigen oben und unten umgreift.
11. Ergometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterscheibe (6) und/oder eine gegebenenfalls vorhandene weitere Exzenterscheibe (6') auf der Hauptwelle (12) entlang einer Richtung senkrecht zur Drehachse der Hauptwelle (12) verschieblich und einstellbar gelagert ist, wobei vorzugsweise diese Lagerung durch eine Kulissenführung (5,13a) realisiert ist, bei welcher wenigstens ein Verstellelement (13) bei Verschiebung entlang der Achse der Hauptwelle (12) eine Verschiebung der Exzenterscheibe (6) entlang einer Richtung senkrecht zur Drehachse der Hauptwelle verursacht.
12. Ergometer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verstellelement (13) in einer Ausnehmung (38) oder Durchgangsöffnung in der Hauptwelle (12) über Stellmittel (18) einstellbar verschieblich gelagert ist, und eine Kulisse (13a) im oder am Verstellelement durch Wechselwirkung mit einem Gleitstein (5) an der Exzenterscheibe (6) die Exzentrizität der Exzenterscheibe (6) einstellt.
13. Ergometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Hauptwelle (12) eine Exzenterscheibe (6) für die Erzeugung der gewünschten Vibration und eine weitere Exzenterscheibe (6') für das Gegengewicht gelagert ist, und dass entweder ein Verstellelement (13) vorgesehen ist, mit welchem die Exzentrizität beider Exzenterscheiben korreliert um 180° versetzt eingestellt werden kann, oder dass zwei individuelle Verstellelement für die jeweilige Exzenterscheibe (6, 6') vorgesehen sind, über die die Exzentrizität der Scheiben individuell eingestellt werden kann.
14. Ergometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es für den Betrieb bei einer Frequenz von 1-50 Hz mit einer Vibrationsamplitude am Lager (29) im Bereich von 1-10 mm, vorzugsweise im Bereich von 3-7 mm, vorzugsweise mit einer Belastung im Bereich von 50-500 W, insbesondere im Bereich von 100-300 W ausgelegt ist.
15. Verwendung eines Ergometers nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur therapeutischen und/oder Form aufbauenden Therapie, wobei vorzugsweise Frequenzen im Bereich von 5-50 Hz, vorzugsweise im Bereich von 7-25 Hz und/oder mit Amplituden im Bereich von 1-10 mm, vorzugsweise 3-7 mm am Lager (29) eingestellt werden.
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