ES2958949T3 - Aparato de ejercicio multifuncional - Google Patents

Abstract

Un aparato de ejercicio multifuncional para el ejercicio de humanos, en particular astronautas, comprendiendo dicho aparato un primer módulo (1) que comprende un sistema de carrete de cable (2) conectado operativamente a un mecanismo de resistencia al torque (3), y un segundo módulo (4) que comprende un volante (5) y un freno (6) para proporcionar resistencia al volante. La capacidad proporcionada por la presente invención para desarrollar ejercicios en los que el volante y un freno en combinación con el mecanismo de resistencia al par proporciona posibilidades adicionales para entrenar articulaciones del cuerpo y grupos de músculos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de ejercicio multifuncional

Campo técnico

La descripción se refiere a un aparato de ejercicio multifuncional para el ejercicio de seres humanos, en particular, astronautas. El aparato de ejercicio multifuncional es útil para el entrenamiento de diversas articulaciones y grupos musculares del cuerpo mientras los astronautas están en microgravedad durante periodos prolongados.

Antecedentes

En la microgravedad que se presenta en el espacio, los músculos están todo el tiempo en estado relajado, lo que acelera la atrofia muscular. Por tanto, los astronautas y los turistas espaciales necesitan hacer ejercicio durante la misión.

Los aparatos de ejercicio terrestres normalmente aplican pesos reales para proporcionar resistencia al usuario. Sin embargo, en microgravedad es necesario obtener la resistencia de otros modos, tales como cuerdas extensibles, cilindros neumáticos, frenos eléctricos, cintas de torsión, etc.

En el documento EP 0214784 se describe un aparato de ejercicio en forma de máquina de remo. La máquina de remo comprende una cuerda, una bobina de cable, un volante y un embrague unidireccional que facilita las paladas, así como un mecanismo de resistencia.

El documento US 2014/0213414 describe un aparato de ejercicio multifuncional que utiliza un mecanismo de resistencia de accionamiento neumático. El usuario interacciona con el aparato agarrando una barra conectada con el mecanismo de resistencia de accionamiento neumático. En una realización alternativa descrita en el documento US 2018/0021614, el mecanismo de resistencia es un mecanismo de resistencia eléctrico seleccionado de un grupo que consta de un freno de actuador lineal, un freno electromecánico de actuador lineal, un freno de disco de fricción de actuador lineal, un freno de motor paso a paso, un freno de servomotor, un freno de servomotor electromagnético, un freno de servomotor de disco de fricción y un freno de partículas eléctrico.

Debido a las restricciones de peso y espacio, solo puede llevarse un número limitado de aparatos de ejercicio a bordo de una nave espacial. Además, algunos de los mecanismos de resistencia son de gran tamaño y masa. Por tanto, los astronautas se ven limitados en cuanto a la diversidad de tipos de ejercicio.

Resumen

Es un objetivo de la presente invención proporcionar un aparato de ejercicio multifuncional para el ejercicio de seres humanos, en particular, astronautas, en donde dicho aparato comprende un primer módulo que comprende un sistema de carretes de cable conectado operativamente con un mecanismo de resistencia a la torsión, y un segundo módulo que comprende un volante y un freno para proporcionar resistencia al volante,

en donde el primer y el segundo módulo pueden disponerse en al menos una primera posición y una segunda posición relativamente entre sí, de manera que, en la primera posición, el mecanismo de resistencia a la torsión del primer módulo está conectado operativamente con el volante del segundo módulo y, en la segunda posición, el mecanismo de resistencia a la torsión del primer módulo se opera independientemente del volante cuando un usuario tira de un cable del sistema de carretes de cable, y el primer módulo y el segundo módulo están conectados por una bisagra para permitir mover el aparato de ejercicio multifuncional entre la primera y la segunda posición.

Un sistema de carretes de cable conectado con un mecanismo de resistencia a la torsión es particularmente útil para ejercicios resistivos, tales como el levantamiento de pesos, mientras que un volante conectado a un freno para proporcionar resistencia a dicho volante es particularmente útil para ejercicios de aguante tales como la bicicleta estática o el remo. La capacidad proporcionada por la presente invención para desarrollar ejercicios mediante el volante y un freno, en combinación con el mecanismo de resistencia a la torsión, ofrece otras posibilidades para el entrenamiento de las articulaciones y grupos musculares del cuerpo. Notablemente, se ha encontrado que la experiencia de remo se asemeja más a una barca que se desliza por la superficie del agua y a una máquina de remo Concept2 cuando se combinan los dos tipos de resistencia, ya que el volante genera inercia y el mecanismo de resistencia a la torsión crea una fuerza constante. La bisagra permite pasar de una posición a otra de manera relativamente rápida, lo que hace posible para el usuario una experiencia de entrenamiento sin obstáculos.

En una realización de la invención, el mecanismo de resistencia a la torsión está conectado con una primera parte de un mecanismo de acoplamiento y el volante está conectado con una segunda parte del mecanismo de acoplamiento, lo que permite una conexión operativa cuando la primera y la segunda parte del mecanismo de acoplamiento están enganchadas. En un aspecto preferido, la primera parte y la segunda parte del mecanismo de acoplamiento son un primer buje y un segundo buje, respectivamente, que se enganchan mediante un eje común. El primer y el segundo buje pueden estar provistos de acanaladuras paralelas al eje, en donde las acanaladuras se corresponden con estrías incluidas en el eje común.

En una realización de la invención, la bisagra es una bisagra doble que permite que una superficie del primer módulo enrase con una superficie del segundo módulo. La plataforma uniforme formada por las superficies del primer y el segundo módulo permite al usuario situarse sobre dicha plataforma para realizar diversos ejercicios.

En una implementación de la invención, el primer módulo y el segundo módulo pueden disponerse en una tercera posición en la que una extensión principal del primer módulo es perpendicular a una extensión principal del segundo módulo. La tercera posición permite usar el volante y el freno como resistencia para la bicicleta estática.

Cuando el aparato de ejercicio multifuncional según la presente invención se transforma en el modo de ergómetro, normalmente el segundo buje está provisto de un eje pasante equipado con brazos de pedal y pedales en cada extremo en la tercera posición. Preferiblemente, el segundo buje está provisto de acanaladuras paralelas al eje, en donde las acanaladuras se corresponden con estrías incluidas en el eje pasante.

Para mejorar la capacidad de uso del aparato de ejercicio multifuncional, este puede estar provisto de un medio de enganche para acomodar un poste de asiento. Normalmente, el medio de enganche se proporciona en el segundo módulo para permitir proporcionar un poste de asiento para su utilización durante ejercicios de aguante como la bicicleta estática y el remo. El poste de asiento puede comprender un tubo ajustable enganchado con el medio de enganche en un extremo y provisto de un asiento en el otro extremo.

En una realización de la invención, el freno comprende una cinta de freno dispuesta alrededor de una porción del perímetro del volante y un mecanismo de ajuste de la tensión que permite ajustar la tensión de la cinta de freno.

Para guiar los cables entre el sistema de carretes de cable y el usuario, normalmente se aplican conexiones giratorias. En una implementación de la invención, el primer módulo está provisto de una conexión giratoria para acomodar el cable del carrete. En otra realización de la invención, se proporcionan dos conexiones giratorias a cada extremo de la plataforma proporcionada por una superficie del primer módulo que enrasa con una superficie del segundo módulo.

La invención también se refiere a un sistema de carretes de cable para un aparato de ejercicio multifuncional, en donde el sistema de carretes de cable comprende dos carretes de cable montados giratoriamente sobre un árbol, dos coronas dentadas y al menos dos piñones, en donde una de las dos coronas dentadas está conectada con uno de los dos carretes, la otra de las dos coronas dentadas está conectada con el otro de los dos carretes, las dos coronas dentadas están enfrentadas entre sí, con los al menos dos piñones dispuestos entre las dos coronas dentadas, en donde cada uno de los al menos dos piñones engrana con las dos coronas dentadas, y el árbol está provisto de un elemento portador de piñón para cada uno de los al menos dos piñones.

El sistema de carretes de cable permite el accionamiento de los dos cables independientes por un solo motor. La configuración diferencial de los carretes significa que los cables seguirán el eje con una relación 1:1 si los dos cables se utilizan al mismo tiempo. Si solo se utiliza un cable y el otro se deja inutilizado, el cable seguirá el eje en una relación 2:1. El sistema de carretes de cable permite la rotación de los carretes independientemente del eje y, como resultado, la torsión sobre el eje se dividirá por igual entre cada carrete.

En una implementación de la invención, los elementos portadores de los piñones se extienden desde el árbol en dirección radial, en donde dichos elementos portadores de los piñones están provistos en su extremo distal de uno de los al menos dos piñones montados giratoriamente alrededor de un eje del elemento portador del piñón. Este diseño permite una construcción simple y eficaz de fácil mantenimiento, en comparación con otros ensamblajes portadores.

En un aspecto preferido de la invención, cada carrete de cable tiene en la superficie exterior una acanaladura circunferencial para acomodar los cables respectivos. El diseño de la superficie exterior permite dirigir los cables de manera que se mantengan en su sitio en el carrete de cable y no se atasquen.

En una realización de la invención, el carrete de cable está montado giratoriamente sobre el árbol mediante un cojinete de bolas. El cojinete de bolas proporciona estabilidad a los carretes de cable. Los cojinetes son generalmente cojinetes de acero inoxidable que utilizan juntas metálicas sin contacto. Este tipo de junta mantiene la grasa en su sitio a la vez que proporciona la mínima fricción.

En otra implementación de la invención, se utilizan dos o más cojinetes de bolas para montar cada carrete. Los dos o más cojinetes de bolas proporcionan estabilidad axial a los carretes para que no cabeceen sobre el eje cuando un usuario tira de los cables.

Aunque dos piñones son suficientes para el funcionamiento diferencial del carrete, generalmente se prefiere que el árbol tenga tres o cuatro elementos portadores de piñones extendidos en dirección radial. El uso de piñones adicionales proporciona estabilidad al sistema y evita que los carretes cabeceen o se flexionen relativamente entre sí cuando un usuario tira de solo uno de los cables.

Generalmente, es deseable que la acanaladura circunferencial se extienda a lo largo de dos o más revoluciones de la superficie exterior del carrete. Este diseño permite el uso de cables más largos o carretes de cable de menor diámetro. Los cables largos son útiles para la realización de ejercicios en posición erguida.

En una realización de la invención, un extremo del árbol está provisto de una primera parte de un mecanismo de acoplamiento. La primera parte del mecanismo de acoplamiento permite conectar equipos que tienen la otra parte del mecanismos de acoplamiento. Por tanto, el mecanismo de acoplamiento permite la conexión del sistema de carretes de cable con el volante, que comprende la segunda parte del mecanismo de acoplamiento. De este modo, el usuario puede experimentar la acción doble de la resistencia a la torsión y el volante.

Aunque el sistema de carretes de cable no es sensible al tipo de cojinete utilizado, generalmente se prefiere que los cojinetes de bolas utilicen juntas metálicas sin contacto. Este tipo de junta mantiene la grasa en su sitio a la vez que proporciona una baja fricción. En una realización de la invención se utiliza un codificador incremental para cada carrete de cable. Se elige este tipo de codificador porque permite un espacio de aire bastante grande entre el cabezal de lectura y el anillo del codificador. Adicionalmente, proporciona suficiente capacidad de velocidad con alta resolución.

Estos y otros aspectos serán evidentes a partir de la realización o realizaciones descritas a continuación.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 ilustra el aparato de ejercicio multifuncional en su primera posición.

La figura 2 ilustra el primer módulo, en el que se ha retirado la tapa para mostrar el sistema de carretes de cable. La figura 3 ilustra el volante con la tapa del segundo módulo retirada.

La figura 4 ilustra una segunda posición del primer y el segundo módulo, en la que el mecanismo de resistencia a la torsión del primer módulo puede operarse independientemente de la acción del volante.

La figura 5 ilustra una tercera posición del primer y el segundo módulo.

La figura 6 muestra un eje equipado con brazos de pedal y pedales en cada extremo.

La figura 7 muestra el asiento para uso en el modo de bicicleta estática.

La figura 8 muestra el aparato de ejercicio multifuncional configurado en el modo de bicicleta estática. La figura 9 muestra el aparato de ejercicio multifuncional configurado en el modo de remo.

La figura 10 muestra el aparato de ejercicio multifuncional configurado en el “modo de cuerda doble”.

La figura 11 ilustra la unidad de tracción de cuerda conectada al aparato de ejercicio multifuncional.

La figura 12 muestra la unidad de tracción de cuerda que contiene una cuerda sin fin.

La figura 13 muestra el sistema de carretes de cable en una vista en despiece ordenado.

La figura 14 ilustra el sistema de carretes de cable en una vista en sección transversal.

La figura 15 muestra una vista en despiece ordenado del mecanismo de resistencia a la torsión.

La figura 16 muestra el mecanismo de acoplamiento enganchado con el rotor del motor/generador eléctrico de torsión.

La figura 17 muestra el mecanismo de acoplamiento enganchado con el rotor del resorte de torsión,

La figura 18 ilustra la tapa y el resorte de torsión en una vista en despiece ordenado.

La figura 19 muestra la carcasa del resorte montada giratoriamente en la carcasa del mecanismo eléctrico de resistencia a la torsión.

La figura 20 ilustra la segunda posición con el buje subido.

La figura 21 muestra la primera posición con el buje bajado.

La figura 22 muestra una parte del segundo módulo en una vista en despiece ordenado.

La figura 23 ilustra el mecanismo de ajuste de la tensión en la primera posición.

Descripción detallada

La figura 1 ilustra el aparato de ejercicio multifuncional en su primera posición, es decir, en una posición en la que la fuerza experimentada por el usuario se obtiene por el efecto combinado del mecanismo de resistencia a la torsión y un volante. El primer módulo 1 tiene esencialmente forma de caja con esquinas redondeadas. La figura 2 ilustra el primer módulo con la tapa retirada para mostrar el sistema de carretes de cable 2. El sistema de carretes de cable está conectado operativamente con el mecanismo de resistencia a la torsión 3 que proporciona resistencia cuando se tira de un cable del sistema de carretes de cable y devuelve el cable al carrete.

Además, el aparato de ejercicio multifuncional comprende un segundo módulo 4. El segundo módulo tiene esencialmente forma de caja con esquinas ligeramente redondeadas. En la figura 3, se ha retirado la tapa del segundo módulo para mostrar el volante 5 contenido en el módulo en forma de caja. Hay una cinta de freno 6 colocada alrededor de una parte del perímetro del volante para proporcionar resistencia a la inercia producida por el volante.

El primer y el segundo módulo pueden estar dispuestos en al menos dos posiciones diferentes, como se muestra en la figura 1 y la figura 4, respectivamente. La figura 1 muestra una primera posición, en la que el mecanismo de resistencia a la torsión 3 del primer módulo está conectado operativamente con el volante 5 situado en el segundo módulo, es decir, el segundo módulo está colocado encima del primer módulo. La figura 4 muestra una segunda posición del primer y el segundo módulo en la que el mecanismo de resistencia a la torsión 3 del primer módulo puede operarse independientemente de la acción del volante 5 cuando un usuario tira de un cable del sistema de carretes de cable 2.

La conexión del mecanismo de resistencia a la torsión 3 con el volante 5 puede realizarse de manera que el mecanismo de resistencia a la torsión se provee de una primera parte de un mecanismo de acoplamiento, tal como un buje, y el volante de una segunda parte del mecanismo de acoplamiento, tal como un buje, en donde los bujes se sitúan coaxialmente cuando los módulos están en la primera posición para permitir una conexión operativa cuando se proporciona un eje en los bujes.

El primer módulo 1 y el segundo módulo 4 están conectados a lo largo de un borde de cada uno de los módulos por una bisagra 7. La bisagra permite que el primer y el segundo módulo se muevan relativamente entre sí para así obtener la primera y la segunda posición. La bisagra 7 es una bisagra doble que permite que una superficie principal del primer módulo enrase con una superficie principal del segundo módulo, lo que proporciona una plataforma al usuario. La bisagra doble incluye dos uniones pivotantes 8 para girar el segundo módulo a diferentes posiciones con respecto al primer módulo. Se proporciona una manivela 9 para asistir al usuario en la colocación del segundo módulo en la posición deseada. La bisagra 8 puede bloquearse en una posición determinada para mantener la posición deseada de los módulos durante un ejercicio.

La figura 5 ilustra una tercera posición relativa del primer y el segundo módulo entre sí. En la tercera posición, una extensión principal del primer módulo, es decir, la superficie superior en la figura 5, es perpendicular a una extensión principal del segundo módulo. En la tercera posición, el buje del segundo módulo está provisto de un eje pasante estriado 10 equipado con brazos de pedal 11 y pedales 12 en cada extremo. Los brazos de pedal están provistos del cierre rápido 13 para el montaje y desmontaje rápido y eficiente del equipo necesario para realizar un ejercicio de bicicleta estática.

El segundo módulo está provisto de un medio de enganche 14 para acomodar un poste de asiento 15. Opcionalmente, puede colocarse un segundo medio de enganche en la bisagra para permitir la unión del poste de asiento en dos puntos para obtener mayor estabilidad. El asiento está provisto de un respaldo 16, cuyo ángulo puede ajustarse. Adicionalmente, el respaldo puede tener 5-10° de flexión accionada por resorte que puede activarse y desactivarse. Para la bicicleta estática, el asiento debe configurarse como se muestra en la figura 7. El respaldo se utilizará en combinación con los manillares 17 para alcanzar una postura similar a la de un ergómetro para ejercicio reclinado. El respaldo puede bloquearse o permitirse su flexión en función de las preferencias del usuario. El poste de asiento comprende una correa para la cintura 18 para mantener al usuario en asiento durante el ejercicio en microgravedad. Para la bicicleta estática, esta correa puede usarse en combinación o en lugar de los manillares. La inercia del volante hace posible ajustar la carga de trabajo de manera que se obtenga una sensación similar a la ir en bicicleta en el suelo. En una realización preferida, el volante continúa girando mientras los pedales están estacionarios cuando el sujeto deja de pedalear. Esto es posible gracias al cojinete unidireccional que conecta el volante con el eje.

Para remar en la primera posición de los módulos, el respaldo se colocará generalmente en una posición más erguida. La flexión accionada por resorte del respaldo proporcionará al usuario una indicación táctil de que no debe extenderse más cuando sienta el asiento sin chocar con una “pared rígida”. Al remar se necesita una correa para la cintura, ya que la fuerza de la cuerda generará una rotación fuera del asiento.

El asiento está montado sobre un carro 19 que puede deslizarse sobre el tubo interior 20 del poste de asiento para permitir al usuario realizar el ejercicio de remo. La función de deslizamiento puede bloquearse en la posición superior cuando el aparato se usa para el ejercicio de bicicleta estática. El tubo interior puede ajustarse libremente en el tubo exterior 21 y bloquearse en cualquier posición con el cierre rápido 22 del tubo exterior.

La figura 8 muestra el aparato de ejercicio multifuncional configurado en el modo de bicicleta estática. El usuario se sitúa inicialmente en el asiento sujeto por la correa 18 alrededor de la cintura. Seguidamente, las zapatillas de ciclismo (no se muestran), que tienen abrazaderas que se corresponden con el sistema de fijación del pedal, se insertan en los pedales.

La figura 9 muestra el aparato de ejercicio multifuncional configurado en el modo de remo. Para remar se instalan apoyos para los pies 23 independientes. Estos apoyos para los pies se necesitan para fijar los pies y para conseguir una geometría adecuada, en la que los pies se encuentran por debajo del asiento y el punto de salida de la cuerda. Los apoyos también inclinan los pies correctamente y permiten al usuario doblar los dedos sin perder la fijación de los pies. La estructura 27 que se extiende del primer módulo y sirve de soporte para el segundo módulo en otras configuraciones, está provista de una conexión giratoria 24. De manera similar, la plataforma está provista de una conexión giratoria 24. Las conexiones giratorias guían el cable que está unido por un extremo al manillar de remo 25 al sistema de carretes de cable conectado operativamente con un mecanismo de resistencia a la torsión. Cuando el usuario tira del manillar de remo, la persona experimentará las fuerzas combinadas ejercidas por el mecanismo de resistencia a la torsión y el volante con freno.

Al realizar ejercicios resistivos, el usuario puede elegir utilizar las dos cuerdas que salen de los lados de la plataforma formada por el primer y el segundo módulo dispuestos en la segunda posición. Esto se hará normalmente con el manillar ancho utilizado para ejercicios intensos tales como sentadillas, press de banca y peso muerto. También puede utilizarse para entrenamiento de bíceps y otros ejercicios ligeros si se desea. El “modo de cuerda doble” se ilustra en la figura 10 con el ejercicio de sentadillas como ejemplo. Las conexiones giratorias están situadas a cada extremo de la plataforma formada por la superficie superior del primer módulo enrasada con la superficie superior del segundo módulo. Las conexiones giratorias guían el cable del sistema de carretes de cable al complemento específico seleccionado por el usuario. En la figura 10, el usuario ha seleccionado una barra ancha conectada con cintas flojas 28 en cada extremo. Las cintas flojas son más seguras cuando se utiliza el manillar ancho para ejercicios “bajo la barra”. La cinta floja es un fragmento de cuerda instalado entre el manillar y un tope mecánico 29 en el extremo de las cuerdas. Esta cuerda adicional nunca puede recogerse dentro de la máquina y actúa como elemento de seguridad para el usuario. Funciona asegurando que el usuario no pueda verse forzado en una posición peligrosa entre la barra y la plataforma, es decir, cuando se realiza una sentadilla, la cinta floja impide que la máquina tire de la barra hasta una posición por debajo de la posición más baja de la sentadilla. Las cintas flojas también hacen más fácil adoptar una posición mejor para iniciar determinados ejercicios. La cinta floja tiene una serie de manguitos de goma 30 a su alrededor para darle una ligera rigidez, con bucles 31 alternados entre los manguitos de goma para permitir que el extremo de la barra enganche con la cinta floja. Durante el ejercicio de sentadillas, el usuario experimenta las fuerzas ejercidas por el mecanismo de resistencia a la torsión y no por el volante.

La conexión giratoria permite tirar del cable en cualquier dirección dentro de una semiesfera con origen en la conexión giratoria. La flexibilidad hace posible utilizar una amplia gama de complementos, por ejemplo, un manillar para una mano para ejercicios que utilizan solo una cuerda, tales como las extensiones de tríceps, ejercicios de rotación u otros ejercicios asimétricos. Para usar una cuerda, la otra cuerda se deja simplemente intacta en su tope final. A continuación, se une un manillar para una mano al tope final de la otra cuerda. Generalmente no se necesita una cinta floja, ya que el usuario no puede quedar atrapado bajo el manillar.

En lugar de utilizar los principales puntos de salida, las poleas también pueden unirse a uno de los puntos de unión de la unidad de ejercicio. El manillar puede conectarse entonces al tope final de la cuerda como siempre. De este modo, la cuerda está ahora en el modo de “cuerda única” pero saliendo de una posición diferente de la plataforma.

Las figuras 11 y 12 muestran una unidad de tracción de cuerda 32 conectada con el volante en el segundo módulo: la unidad de tracción de cuerda contiene una cuerda sin fin 33. Esta cuerda mueve un eje montado en el buje del segundo módulo. De este modo, la cuerda pondrá el volante en movimiento con la posibilidad de tirar mano sobre mano. El sistema de tracción de cuerda tendrá preferiblemente una polea 34 montada fija sobre la cuerda, que se necesitará para fijar una sección de la cuerda sin fin a la plataforma. Además, la polea está adaptada a la cuerda más gruesa usada normalmente para la tracción de cuerda. La unidad de cuerda se une de manera desmontable al segundo módulo mediante el giro de los pasadores 35. La cabeza de los pasadores tiene un tamaño y una forma que facilitan la manipulación manual. La resistencia de la cuerda sin fin se ajusta mediante la cinta de freno. Al contrario de las carreras de cuerda finitas del remo, en el complemento de tracción de cuerda, dicha cuerda no tiene fin (un bucle cerrado) y puede tirarse de ella en una cantidad “ infinita”. La cuerda se guía al punto de unión central mediante la polea 34.

Las figuras 13 y 14 muestran el sistema de carretes de cable. un carrete de cable superior 36 enfrentado al segundo módulo y un carrete de cable inferior 37 enfrentado al mecanismo de resistencia a la torsión están provistos en su circunferencia exterior de acanaladuras 38 para acomodar un cable 39. En un lado del carrete de cable superior enfrentado a carrete de cable inferior se proporciona una corona dentada 40 y en un lado del carrete de cable inferior enfrentado al carrete de cable superior se proporciona otra corona dentada 41. Los carretes de cable superior e inferior están montados giratoriamente sobre el árbol 42. Entre los carretes de cable superior e inferior, el árbol está provisto de cuatro elementos portadores que se extienden en dirección radial. En el extremo superior de los elementos portadores hay piñones 44 montados giratoriamente que engranan con las dos coronas dentadas. Aunque los cuatro piñones giran libremente alrededor de sus ejes, siguen la rotación del árbol. Por tanto, si el árbol está estacionario y un carrete se gira en el sentido de las agujas del reloj, el otro carrete girará en sentido contrario a las agujas del reloj. Si un carrete está estacionario, el otro seguirá la rotación del árbol y el buje. Sin embargo, el carrete en movimiento se moverá el doble de rápido que el árbol y el buje. Si los dos carretes se mueven a la misma velocidad, el árbol y el buje seguirán su rotación 1:1. Como resultado de este mecanismo, la torsión en el árbol se dividirá siempre por igual entre cada carrete.

Los carretes de cable superior e inferior están montados sobre el árbol mediante cojinetes de bolas 93. Los cojinetes de bolas son de acero inoxidable y utilizan juntas metálicas sin contacto. Este tipo de junta mantiene la grasa en su sitio mientras proporciona la mínima fricción.

En el extremo del árbol y diseñada para enganchar con el mecanismo de resistencia a la torsión 3 se proporciona una parte estriada 45. En el otro extremo del árbol, se proporciona un buje 46 para enganchar con un eje correspondiente. Cuando el buje no está enganchado con un eje, puede estar provisto de una tapa 47.

La figura 15 muestra una vista en despiece ordenado del mecanismo de resistencia a la torsión. El mecanismo eléctrico de resistencia a la torsión comprende un motor/generador eléctrico de torsión 48 que comprende un estátor 49 y un rotor 50. En el árbol hueco definido por el estátor hay un resorte de torsión 51 acomodado coaxialmente. El mecanismo eléctrico de resistencia a la torsión también comprende una parte de un mecanismo de acoplamiento, que puede seleccionarse como un buje 53 con una cavidad 52 capaz de encajar con otra parte de un mecanismo de acoplamiento, tal como el árbol del sistema de carretes de cable. Generalmente, el árbol está estriado, y el buje contiene acanaladuras complementarias para acomodar el árbol. El mecanismo eléctrico de resistencia a la torsión comprende también un selector 54 capaz de adoptar al menos dos posiciones. En una primera posición, ilustrada en la figura 16, el mecanismo de acoplamiento está enganchado con el rotor 50 del motor/generador eléctrico de torsión, y en una segunda posición ilustrada en la figura 17, el mecanismo de acoplamiento está enganchado con el rotor 55 del resorte de torsión.

El estátor 49 está unido a una parte inferior de un cerramiento 56 y el rotor 50 está dispuesto giratoriamente en el espacio hueco definido por el estátor que es esencialmente anular. El rotor 50 está provisto de radios 57 para conectar el borde con el centro. El centro del rotor 50 está provisto de un encastre capaz de enganchar con una parte del mecanismo de acoplamiento, tal como un buje 53 provisto en su circunferencia exterior de una pluralidad de dientes o “dientes de acoplamiento” que encajan con aberturas correspondientes proporcionadas por maquinado o de otra manera en el centro del rotor.

El mecanismo de acoplamiento utilizado para ilustrar la presente invención es un buje capaz de moverse en dirección axial entre una primera posición para enganchar con el mecanismo eléctrico de resistencia a la torsión 48 y una segunda posición para enganchar con el anillo de torsión 51. Cuando los dientes circunferenciales 58 del buje 53 están enganchados con las aberturas correspondientes en el centro del rotor 59, el enganche está bloqueado. Sin embargo, cuando un usuario mueve el selector 54, hace que el buje se mueva en dirección axial, con lo que se desengancha la conexión entre el buje y el motor/generador eléctrico de torsión. Una sección superior del buje está provista de una roseta encastrada con una forma complementaria de la forma de los dientes de acoplamiento 61 y conectada con el rotor 55 del resorte de torsión 51.

El resorte 51 está situado en una carcasa independiente para el resorte 62 montada giratoriamente en la carcasa del mecanismo eléctrico de resistencia a la torsión. La figura 18 muestra la tapa 63 de la carcasa del resorte 62 que comprende un saliente no mostrado que sobresale del lado posterior de la tapa para enganchar con el gancho 64. El otro extremo del resorte de torsión espiral 65 está enganchado con el rotor del resorte 55. Por tanto, cuando el engranaje de dientes de acoplamiento 61 incluido en el rotor del resorte está enganchado con la roseta 60 del buje 53, el usuario puede realizar ejercicios utilizando el resorte de torsión espiral como carga.

Antes de que el usuario pueda utilizar el resorte de torsión como carga, necesita tensarse. El tensado se lleva a cabo girando la carcasa del resorte. Para facilitar al usuario el giro de la carcasa del resorte, se proporcionan manillares 66 unidos a la tapa 63. Los manillares están provistos de un bloqueo para evitar que la carcasa del resorte gire para volver a una posición relajada. Después del uso, el tensado del resorte de torsión espiral puede relajarse desactivando el bloqueo.

El mecanismo de conmutación para mover el buje en dirección axial entre las dos posiciones se muestra en detalle en las figuras 20 y 21. Los selectores 54 sobresalen a través de las aberturas 68 en la tapa 69 de la primera carcasa que comprende el sistema eléctrico de torsión. El usuario puede mover el selector entre una primera posición denominada “motor” y una segunda posición denominada “resorte”. Cuando se mueve el selector, los brazos 70 giran el collarín de conmutación 71 provisto de rastreadores 72. Dado que las columnas 75 del anillo de conmutación están fijas en la tapa 69, el anillo 73 se moverá axialmente al mover el selector entre las posiciones. La figura 20 muestra la segunda posición en la que el buje está subido y la roseta 60 engrana con los dientes de acoplamiento 61 incluidos en el rotor del resorte. La figura 21 muestra la primera posición, en la que el buje está bajado y los dientes de acoplamiento circunferenciales 58 se hacen engranar con la abertura 59 del rotor del motor/generador eléctrico de torsión.

El rotor del motor/generador eléctrico de torsión está provisto de un cabezal óptico de lectura para un codificador 76. Para mejor mantenimiento del codificador, se proporciona una tapa 77. El codificador puede seleccionarse como codificador absoluto Renishaw RESOLUTETM, con el anillo giratorio RESA30 incluido en el rotor.

El buje puede estar provisto de una primera parte de un segundo conjunto de mecanismos de enganche para la segunda posición.

La figura 22 muestra una parte del segundo módulo en una vista en despiece ordenado. La vista en despiece ordenado extrae el mecanismo de ajuste de la tensión 78 del segundo módulo y el deslizador para el botón manual 94 de la tapa 80 del segundo módulo. El volante 4 está incluido giratoriamente en el segundo módulo. La cinta de freno 79 está dispuesta alrededor de una porción del perímetro del volante. El mecanismo de ajuste de la tensión comprende un brazo móvil 81 capaz de ajustar la tensión de la cinta de freno y un motor eléctrico 82 para operar el brazo móvil. El mecanismo de ajuste de la tensión comprende un botón 83 para la manipulación manual del brazo tensor. El mecanismo de ajuste de la tensión comprende también un selector 94 para permitir a un usuario en la primera posición operar el brazo tensor móvil con el motor eléctrico y en una segunda posición operar el brazo móvil con el botón.

El brazo tensor 81 está doblado y unido a la carcasa en una sección central 84. El extremo del brazo tensor dirigido hacia el volante está provisto de una ranura 85 para guiar y tensar la cinta de freno. La ranura puede estar provista de un rodillo para reducir la resistencia entre la ranura y la cinta de freno. La otra sección final del brazo tensor se mueve por la rotación de un árbol del brazo tensor 86. El árbol del brazo tensor se hace girar mediante el motor paso a paso 82. Las revoluciones del eje 87 del motor paso a paso pueden transferirse a un movimiento del brazo tensor fijando un extremo del brazo tensor sobre una corredera 88 y proporcionando una tuerca 89 en la corredera. Cuando el eje roscado 87 del motor paso a paso está enganchado en la tuerca, la tensión de la cinta de freno puede ajustarse por la acción del motor paso a paso 82.

El botón manual 83 está provisto de un eje que tiene un engranaje 91 en el extremo opuesto. El engranaje 91 puede enganchar con el brazo tensor mediante el deslizamiento del árbol flotante 90 provisto de engranajes en cada extremo 91. La figura 23 muestra el mecanismo de ajuste de la tensión en la primera posición, es decir, cuando la manipulación manual está desenganchada, y la figura 22 muestra el mecanismo de ajuste de la tensión en la segunda posición, cuando el botón está enganchado y tiene pleno control del brazo tensor con independencia de la posición del motor paso a paso 82. Los dos engranajes 91 en el eje flotante están ligeramente desalineados en relación con el engranaje conectado al botón 91 y el engranaje situado en el brazo tensor 92, de manera que un conjunto de engranajes engrana antes que el otro.

En esta realización, las estructuras y elementos que son los mismos o similares a las correspondientes estructuras y elementos descritos previamente o mostrados en este documento se denotan con el mismo número de referencia usado previamente por cuestión de simplicidad.

Los diversos aspectos e implementaciones han sido descritos conjuntamente con diversas realizaciones en este documento. Sin embargo, los expertos en la técnica pueden entender y efectuar otras variaciones de las realizaciones descritas en la práctica de la materia reivindicada a partir de un estudio de los dibujos, la descripción y las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, la palabra “comprende” no excluye otros elementos o pasos y el artículo indeterminado “un” o “una” no excluye la pluralidad. Un único procesador u otra unidad puede cumplir las funciones de varios artículos enumerados en las reivindicaciones. El mero hecho de que ciertas medidas se enumeren en reivindicaciones subordinadas diferentes entre sí no indica que una combinación de estas medidas no pueda usarse ventajosamente.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato de ejercicio multifuncional para el ejercicio de seres humanos, en particular astronautas, en donde dicho aparato comprende un primer módulo (1) que comprende un sistema de carretes de cable (2) conectado operativamente con un mecanismo de resistencia a la torsión (3), y un segundo módulo (4) que comprende un volante (5) y un freno (6) para proporcionar resistencia al volante (5),

caracterizado por que el primer (1) y el segundo módulo (4) pueden disponerse en al menos una primera posición y una segunda posición relativamente entre sí, de manera que, en la primera posición, el mecanismo de resistencia a la torsión (3) del primer módulo (1) está operativamente conectado con el volante (5) del segundo módulo (4) y, en una segunda posición, el mecanismo de resistencia a la torsión (3) del primer módulo (1) es operativamente independiente del volante (5), cuando un usuario tira de un cable (39) del sistema de carretes de cable (2), y

por que el primer módulo (1) y el segundo módulo (4) están conectados por una bisagra (7) para permitir mover el aparato de ejercicio multifuncional entre la primera y la segunda posición.

2. El aparato de ejercicio multifuncional según la reivindicación 1, en donde el mecanismo de resistencia a la torsión (3) está conectado con una primera parte de un mecanismo de acoplamiento y el volante (5) está conectado con una segunda parte del mecanismo de acoplamiento, con lo que se permite una conexión operativa cuando la primera parte y la segunda parte del mecanismo de acoplamiento están enganchadas.

3. El aparato de ejercicio multifuncional según la reivindicación 1 o 2, en donde la bisagra (7) es una bisagra doble que permite que una superficie del primer módulo (1) enrase con una superficie del segundo módulo (4).

4. El aparato de ejercicio multifuncional según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el primer módulo (1) y el segundo módulo (4) pueden disponerse en una tercera posición en la cual una extensión principal del primer módulo (1) es perpendicular a una extensión principal del segundo módulo (4).

5. El aparato de ejercicio multifuncional según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en donde la primera parte y la segunda parte del mecanismo de acoplamiento son un primer buje (53) y un segundo buje (46), respectivamente, que se enganchan mediante un eje común.

6. El aparato de ejercicio multifuncional según la reivindicación 5, en donde el segundo buje (46) está provisto de un eje pasante (10) equipado con brazos de pedal (11) y pedales (12) en cada extremo en la tercera posición.

7. El aparato de ejercicio multifuncional según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, provisto además de medios de enganche (14) para acomodar un poste de asiento (15).

8. El aparato de ejercicio multifuncional según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el freno (6) comprende una cinta de freno dispuesta alrededor de una porción del perímetro del volante (5) y un mecanismo de ajuste de la tensión (83, 94) que permite ajustar la tensión de la cinta de freno.

9. El aparato de ejercicio multifuncional según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde el primer módulo (1) está provisto de una conexión giratoria (24) para acomodar el cable (39) del sistema de carretes de cable (2).

10. El aparato de ejercicio multifuncional según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el sistema de carretes de cable (2) comprende dos carretes de cable (36, 37) montados giratoriamente sobre un árbol (42), dos coronas dentadas (40, 41) y al menos dos piñones (44),

en donde una de las dos coronas dentadas (40) está conectada con uno de los dos carretes (36), la otra de las dos coronas dentadas (41) está conectada con el otro de los dos carretes (37),

las dos coronas dentadas (40, 41) están enfrentadas entre sí, con los al menos dos piñones (44) dispuestos entre las dos coronas dentadas (40, 41), en donde cada uno de los al menos dos piñones (44) engrana con las dos coronas dentadas (40, 41), y

el árbol (42) está provisto de un elemento portador de piñón para cada uno de los al menos dos piñones (44).

11. El aparato de ejercicio multifuncional según la reivindicación 10, en donde los elementos portadores de los piñones se extienden desde el árbol (42) en dirección radial, en donde dichos elementos portadores de los piñones están provistos en su extremo distal de uno de los al menos dos piñones (44) montado giratoriamente alrededor de un eje del elemento portador del piñón.

12. El aparato de ejercicio multifuncional según la reivindicación 10 o 11, en donde cada carrete de cable (36, 37) tiene en su superficie exterior una acanaladura circunferencial (38) para acomodar los cables respectivos (39).

13. El aparato de ejercicio multifuncional según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en donde el carrete de cable (36, 37) está montado giratoriamente sobre el árbol (42) mediante al menos un cojinete de bolas (93).

14. El aparato de ejercicio multifuncional según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en donde el árbol tiene tres o cuatro elementos portadores de piñones que se extienden en dirección radial.

15. El aparato de ejercicio multifuncional según una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 13, en donde la acanaladura circunferencial (38) se extiende a lo largo de dos o más revoluciones de la superficie exterior del carrete de cable (36, 37).

16. El aparato de ejercicio multifuncional según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en donde un extremo del árbol (42) está provisto de la primera parte del mecanismo de acoplamiento.

17. El aparato de ejercicio multifuncional según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en donde el cojinete de bolas utiliza juntas metálicas sin contacto.

18. El aparato de ejercicio multifuncional según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 17, en donde se utiliza un codificador incremental para cada carrete de cable.