CH643146A5 - Muskelkrafttrainingsgeraet. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Krafttrainingsgerät mit einer Feder, die mit ihrem einen Ende an einem Rahmen und mit ihrem anderen Ende an einem schwenkbar im Rahmen gelagerten Hebel, in dessen Längsrichtung verstellbar, angelenkt ist, welcher mit einem Betätigungsglied in Verbindung steht, um den Hebel gegen die Wirkung der Feder in einem durch zwei Endstellungen begrenzten Schwenkbereich zu verschwenken.

Bei einem bekannten Krafttrainingsgerät der vorbezeichneten Art wird angestrebt, dass über den ganzen Schwenkbe-5 reich eine möglichst gleich grosse Gegenkraft vorhanden ist, um eine gleichmässige Muskelbelastung zu erreichen. Aus diesem Grund ist vorgeschlagen worden, die Feder vorzuspannen und die einzelnen Teile des Gerätes derart zueinander anzuordnen, dass aufgrund der Geometrie am Anfang io und während der weiteren Schwenkbewegung eine möglichst gleichbleibende Gegenkraft erzeugt wird.

Die vorliegende Erfindung geht von einer anderen Zielsetzung aus und will zum Muskeltraining nicht eine gleichbleibende, sondern eine über einen bestimmten Bewegungs-15 bereich veränderliche Gegenkraft mit einem Maximum zwischen jeweils einem am Anfang und am Ende der Bewegung liegenden tieferen Wert einsetzen, wobei von der Erkenntnis ausgegangen wird, dass beispielsweise beim Muskeltraining des Arms die beteiligten Muskeln beim Beugen des Arms 20 auch in einer bestimmten Stellung die grösste Kraft ausüben, die am Beginn und Ende der Beugebewegung wesentlich geringer ist. Ein solcher Kraftverlauf entspricht somit mehr den physiologischen Gegebenheiten, weshalb auch unter Anwendung dieser Erkenntnis Trainingsgeräte entwickelt wur-25 den, bei denen ein an einer Kette hängendes Gewicht auf-und abzubewegen ist und die Kette über eine auf einer Welle angeordnete Scheibe geführt ist, bei deren als sogenannte Herzkurve ausgebildeten Umrissform der Abstand von der Welle zum Umfang der Scheibe sich verändert, wenn die 30 Scheibe sich dreht, was aufgrund des sich verändernden Lastarms beim Auf- und Abbewegen des Gewichtes einen ' kurvenförmigen Kraftverlauf mit einem Maximum zur Folge hat.

Ein solches Gerät sollte aber auch Emstellmöglichkeiten 35 besitzen, um es den individuellen Bedürfnissen der an dem Gerät trainierenden Person anpassen zu können, damit das Muskeltraining mit jeder beliebigen und stufenlos einstellbaren Grösse der Gegenkraft durchgeführt werden kann. Bei dem vorstehend erwähnten einfachen Gerät ist dies nur 40 durch Austausch des Gewichts zu erreichen, oder bei Vorhandensein einer Serie von wahlweise zusammenzustellenden Gewichten durch Stecken eines Vorsteckers zwecks Mitnahme der gewünschten Anzahl von Gewichten zu erreichen, was umständlich ist und die Bereitstellung einer Mehr-45 zahl von Gewichten erforderlich macht, durch die das Gerät unhandlich und schwer wird.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, ein Krafttrainingsgerät mit einer einfachen Verstellmöglichkeit zu schaffen, so dass die Gegenkraft so als Kraft-Weg-Kurve dargestellt jeweils einer zwischen zwei unteren Werten ein Maximum aufweisenden Kurve in einer Schar von Kurven mit unterschiedlicher Steigung folgt.

Bei einem Krafttrainingsgerät mit einer Feder, die mit ihrem einen Ende an einem Rahmen und mit ihrem anderen 55 Ende an einem schwenkbar im Rahmen gelagerten Hebel angelenkt ist, welcher mit einem Betätigungsglied in Verbindung steht, um den Hebel gegen die Wirkung der Feder in einem durch zwei Endstellungen begrenzten Schwenkbereich zu verschwenken, bestimmt in jeder Position der Schwenkbe-60 wegung der senkrechte Abstand zwischen der Schwenkachse des Hebels und der Feder als wirksame Hebelarmlänge die Grösse des am Hebel wirksamen Momentes, dem die das Gerät benutzende Person entgegenzuwirken hat. Die wirksame Hebelarmlänge verändert sich während der Schwenk-65 bewegung, was einen kurvenförmigen Kraftverlauf mit einem Maximum zwischen zwei tieferen Werten zur Folge hat, wobei durch die Anordnung von Feder, Hebel und Schwenkachse zueinander in der Ruhelage oder Ausgangs-Schwenk-

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Stellung der Anfangspunkt der Kurve des am Hebel wirksamen Momentes festgelegt ist.

Die vorstehend erwähnte Aufgabe wird beim Krafttrainingsgerät der genannten Art nun erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zur Veränderung der wirksamen Hebelarmlänge bei gleicher Hebelschwenkstellung zwecks Änderung des zwischen zwei den Endstellungen entsprechenden unteren Werten einen Höchstwert aufweisenden Momentenverlaufes die Anlenkbefestigungen der beiden Federenden bezüglich ihrer Abstände von der Hebelschwenkachse gemeinsam mittels die Anlenkbefestigungen verbindender Getriebemittel verstellbar sind.

Die Feder ist in bevorzugter Weise eine aus einem Kolben/Zylinder-Aggregat bestehende Gasfeder, die den Vorteil besitzt, dass sie aufgrund der vorhandenen Längenbegrenzung im nicht belasteten Zustand eine Verstellung ermöglicht, während der die Druckkraft annähernd den Wert Null besitzt. Im Gegensatz dazu ist bei einem bekannten Gerät mit einer Zugfeder die Verstellung nur unter Federkraft möglich.

In bevorzugter Ausgestaltung bestehen die Anlenkbefestigungen der beiden Federenden jeweils aus einer auf je einer Gewindespindel angeordneten Stellmutter, an welchen jeweils ein Ende der Feder angelenkt ist und welche bei Drehung beider Gewindespindeln ihre Abstände von der Hebelschwenkachse verändern. Die eine Gewindespindel und zwei an ihren Enden angeordnete Lagerungen sowie ein Tragarm für die Lagerungen bilden dabei zusammen den schwenkbaren Hebelarm, während die andere Gewindespindel innerhalb des Gerätegehäuses mittels zweier Lagerungen gelagert ist.

Ferner sind zweckmässig die einander zugewandten Enden der beiden Gewindespindeln mittels eines aus zwei während der Hebelschwenkbewegung ständig in Eingriff stehenden Kronenrädern bestehenden Getriebes gekuppelt, wobei das eine Kronenrad relativ zum anderen um die Hebel-schwenkachsenmitte schwenkbar ist und wobei eine der Gewindespindeln am Ende mit einem Antriebsmittel zum Drehen der Gewindespindel verbunden ist. Auf diese Weise lassen sich die beiden Anlenkbefestigungen der Federenden gemeinsam verstellen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes rein beispielsweise dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung des Krafttrainingsgerätes;

Fig. 2 eine Variante des Gerätes gemäss Fig. 1, als Ausschnitt einen Motorantrieb für die Spindel darstellend;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Gerätes gemäss Fig. 1;

Fig. 4, 5 und 6 eine schematische Darstellung des Gerätes in drei verschiedenen Schwenkstellungen des federbelasteten Hebels und mit bei jeder Figur von einem ersten zu einem zweiten Abstand von der Schwenkachse verstellten Anlenkbefestigungen der Federenden;

Fig. 7 zwei Drehmomentkurven, die sich bei den in Fig. 4 bis 6 dargestellten Stellungen der Feder bezüglich der Schwenkachse ergeben;

Fig. 8 ein Übungsgerät mit vier Geräten gemäss Fig. 1 in schaubildlicher Darstellung.

In einem gehäuseartigen Geräterahmen 1 ist eine Schwenkachse 2 gelagert, mit welcher ein schwenkbarer Hebel 3 fest verbunden ist. Eine aus einem Kolben/Zylinder-Aggregat bestehende Gasfeder 4 ist mit dem einen Ende mittels einer Anlenkbefestigung 5 am schwenkbaren Hebel 3 angelenkt und mit dem anderen Ende mittels einer Anlenkbefestigung 6 im Geräterahmen 1 abgestützt. Die Anlenkbefestigung 5 besteht aus einer Stellmutter 5a mit einem in einem gabelförmigen Fortsatz 5b angeordneten Lagerzapfen 5c zur Befestigung des Endes der Kolbenstange 4a der Gasfeder 4. Durch die Stellmutter 5a der Anlenkbefestigung 5 erstreckt sich eine Gewindespindel 7, die an den beiden Enden in La-5 gerungen 8 und 9 gehalten ist. Die beiden Lagerungen sind an einem Tragarm 10 befestigt, der vorzugsweise als U-Schiene ausgebildet ist und der zur Verdeutlichung der Zeichnung nur mit einer unteren gestrichelten Umrisskante dargestellt ist, damit die innerhalb dieser Schiene befindli-io chen, zuvor erwähnten Teile in der Zeichnung erkennbar sind. Die Gewindespindel 7, die beiden Lagerungen 8 und 9 sowie der Tragarm 10 bilden somit zusammen den Hebel 3, der um die Schwenkachse 2 schwenkbar ist.

In analoger Weise besteht die Anlenkbefestigung 6 aus i5 einer Stellmutter 6a mit einem in einem gabelförmigen Fortsatz 6b angeordneten Lagerzapfen 6c, an dem das zylinder-seitige Ende der Gasfeder 4 befestigt ist.

Durch die Stellmutter 6a der Anlenkbefestigung 6 erstreckt sich eine Gewindespindel 11 hindurch, die in zwei La-20 gerungen 12 und 13 gehalten ist, welche innerhalb des Gehäuserahmens 1 fest angeordnet sind. In Verlängerung der Gewindespindel 11 ist mit dieser eine Welle 14 verbunden, deren anderes Ende nahe der Schwenkachse 2 in einem Lagerungskörper 15 gehalten ist. Auf der anderen Seite dieses 25 Lagerungskörpers 15 trägt das Ende der Welle 14 ein Zahnrad 16, das mit einem weiteren Zahnrad 17 am Ende der Gewindespindel 7 in Eingriff steht. Diese beiden Zahnräder sind sogenannte Kronenräder, bei denen die Zähne in einem über den Radkörper in axialer Richtung vorstehenden äus-30 seren Kranz ausgebildet sind. Wie deutlicher aus Fig. 3 hervorgeht, sind diese beiden Zahnräder 16 und 17 so angeordnet, dass der Wälzpunkt auf der Mitte der Hebelschwenkachse 2 liegt. Die Schwenkachse weist demnach einen in der vorderen Wand des Gehäuserahmens 1 gelagerten Teil und 35 einen in der hinteren Wand gelagerten Teil auf, welche beiden Teile mit dem Hebel 3 verbunden sind, und in dem Raum dazwischen drehen sich die beiden Zahnräder 16 und 17. Durch diese Anordnung bleiben die beiden Zahnräder in Eingriff, wenn der Hebel 3 gegen die Wirkung der Feder 4 in 40 Richtung des Pfeils A um 60 bis 120° verschwenkt wird, so dass der Hebel dann die in der schematischen Darstellung in Fig. 6 gezeigte Stellung einnimmt.

Zum Verschwenken des Hebels 3 gegen die Wirkung der Feder 4 dient ein Betätigungsglied in Form einer Kurbel 20. 45 Eine mit der Kurbel 20 verbundene Welle 21 ist im Geräterahmen 1 gelagert und trägt am Ende ein Kettenrad 22, über welches eine Kette 23 läuft, die auch über ein grösseres Kettenrad 24 führt, welches am Ende der Schwenkachse 2 befestigt ist. Damit ist zwischen der Kurbel 20 und der Schwenk-50 achse 2 ein Untersetzungsgetriebe zwischengeschaltet.

Um die Anlenkbefestigungen 5 und 6 der beiden Enden der Gasfeder 4 gemeinsam zu verstellen, wird die Gewindespindel 11 mittels eines am Ende angeordneten Handrades 30 gedreht, so dass über die beiden in Eingriff befindlichen ss Kronenräder 16 und 17 auch die Gewindespindel 7 gedreht wird. Da bei gleichbleibender Länge der Gasfeder die Verstellweglängen an den beiden Gewindespindeln aus geometrischen Gründen ungleich gross sein müssen, haben entweder die beiden Gewindespindeln ein Gewinde mit etwas 6o verschiedener Steigung oder bilden die beiden Kronenräder ein Übersetzungsgetriebe.

Zum Drehen der Spindel 11 zwecks Verstellung der beiden Anlenkbefestigungen 5 und 6 der beiden Enden der Feder 4 kann auch gemäss Fig. 2 ein Elektromotor 31 am Ende 65 der Gewindespindel 11 angeordnet sein.

In den Fig. 4, 5 und 6 sind in schematischer Darstellung drei verschiedene Schwenkstellungen des Hebels 3 gezeigt, an dem das Ende der durch den Kraftpfeil F symbolisierten

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Feder 4 mittels der Anlenkbefestigung 5 befestigt ist. Am in der Zeichnung linken Ende der Feder 4 befindet sich die Anlenkbefestigung 6. Um zwei verschiedene Lagen der Anlenkbefestigungen auf den in den Fig. 4 bis 6 nicht eingezeichneten Gewindespindeln 7 und 11 gemäss Fig. 1 oder 3 zu unterscheiden, sind in einer ersten Lage die beiden Anlenkbefestigungen mit 5A 1; 6A bezeichnet. Der schwenkbare Hebel 3 schliesst mit einer durch die Schwenkachse 2 verlaufenden Horizontalen in den drei Stellungen nach den Fig. 4, 5 und 6 die Winkel al, a2 und a3 ein. Aus den drei Figuren ist ersichtlich, dass bei den drei Hebelstellungen die wirksame Hebelarmlänge hl, h2 und h3, die gleich dem senkrechten Abstand zwischen der Feder und der Schwenkachse 2 ist, in der Grösse variiert und in Fig. 5 am grössten ist, wenn der Hebel 3 und die Feder 4 einen rechten Winkel einschliessen. In Fig. 7 stellt die obere Kurve C den Momentenverlauf während der Schwenkbewegung dar. Das aus der wirksamen Hebelarmlänge und der Federkraft sich ergebende Moment, das an der Schwenkachse 2 wirksam ist, besitzt ein Maximum zwischen zwei den Endstellungen des Hebels entsprechenden tieferen Werten. Dies Ergebnis entspricht der eingangs geschilderten Aufgabenstellung.

In den Fig. 4, 5 und 6 ist ferner mit den auf dem schwenkbaren Hebel 3 eingezeichneten Punkten 5B 1 in Fig. 4 sowie 5B 2 in Fig. 5 und schliesslich 5B 3 in Fig. 6 die Lage der Anlenkbefestigung am einen Ende der Feder 4 gekennzeichnet, wenn durch Drehen der Gewindespindeln die Abstände der Anlenkbefestigungen von der Schwenkachse 2 verändert worden sind. Die zweite Anlenkbefestigung am anderen Federende gelangt dann zum Punkt 6B. Die Feder 4 ist jeweils mit einer gestrichelten Linie eingezeichnet. Man erkennt aus den Figuren, dass in den drei Schwenkstellungen die wirksame Hebelarmlänge rl, r2 und r3 kleiner ist als die bei der jeweiligen Schwenkstellung vor der Verstellung der Anlenkbefestigungen 5 und 6 sich ergebende wirksame Hebelarmlänge h. In Fig. 7 ergibt sich für den Momentenverlauf die untere Kurve B. Die Verstellung der beiden Anlenkbefestigungen 5 und 6 der Federenden ist stufenlos durchführbar, so dass entsprechend den Kurven C und D in Fig. 7 für den Momentenverlauf sich eine Schar solcher Kurven ergibt. Das bedeutet, dass das Gerät den individuellen Bedürfnissen jedes Benutzers angepasst werden kann und das Training ebenso mit einer nach einem festgelegten Programm vorgesehenen allmählichen Steigerung der Kraftbeanspruchung durchführbar ist.

In Fig. 8 ist in schaubildlicher Darstellung eine Einrichtung gezeigt, mit der eine Person das Muskeltraining mit beiden Armen gleichzeitig durchführen kann, um bei jedem Arm den Bizepsmuskel wie auch den Trizepsmuskel zu trai-s nieren. Zu diesem Zweck ist gemäss Fig. 8 an einem Ständer 40 eine Sitzfläche 41 befestigt. Oberhalb dieser Sitzfläche ist links und rechts am Ständer jeweils ein Krafttrainingsgerät

42 der vorstehend beschriebenen Art befestigt, bei denen die Kurbel 43, welche der Kurbel 20 beim Gerät gemäss Fig. 1

io und 3 entsprechen, in der Pfeilrichtung R nach unten zu be-. wegen sind. Weiter oben am Ständer 40 sind zwei weitere Geräte 44 der vorstehend beschriebenen Art befestigt, die etwa unter 90° zu den Geräten 42 angeordnet sind und deren Kurbeln 45 nach oben in der Pfeilrichtung S zu schwenken is sind. Dabei dient eine zusätzliche Abstützung 46 zum Abstützen des Ellbogens. Beim unteren Gerät 42 muss die trainierende Person ihren Unterarm beim Drücken der Kurbel

43 nach unten aus der Beugestellung in die gestreckte Lage bringen, während beim oberen Gerät 44 der Unterarm aus

2o der mehr gestreckten Lage gegen die Wirkung der Feder in die Beugestellung zu bringen ist, so dass mit dieser Einrichtung nacheinander beide zuvor erwähnten Muskeln des Arms trainiert werden können.

In entsprechender Weise kann mit dem beschriebenen 25 Gerät auch ein Training der Beinmuskeln oder der Bauchmuskeln durchgeführt werden.

Zusammenfassend sind die Vorteile des vorstehend beschriebenen Gerätes gegenüber vorbekannten Geräten unter 30 anderem darin zu sehen, dass bei diesem Gerät die Feder ohne Zwischenschaltung von z.B. Kraftumlenkseilen direkt auf den Hebel wirkt und aufgrund dieser Konstruktion ein kompakter Einbau in einen als geschlossenes Gehäuse ausgebildeten Rahmen möglich ist. Personen werden daher 35 nicht durch Ketten, Räder oder Gewichte gefährdet. Weitere Vorteile bestehen darin, dass die Funktionsweise des Gerätes unabhängig von der Schwerkraft ist und dass die Anordnung des Gerätes im Raum beliebig ist, also auch eine schräge Achslage möglich ist, weil keine gewichtsbelasteten Seile 40 oder Ketten in bestimmter Richtung zu führen sind. Eine Gerätekombination für das Training von Beinmuskeln wird daher auch mit schrägen Achsen gebaut. Schliesslich ist die mit dem Gerät erzielbare Kraftkurve der Muskelkraft der menschlichen Gliedmassen physiologisch richtig angepasst.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

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1. Muskelkrafttrainingsgerät mit einem mittels einer Schwenkachse in einem Rahmen schwenkbar gelagerten Hebel und mit einer Feder, die mit ihrem einen Ende gegen den Rahmen abgestützt ist und mit ihrem anderen Ende am Hebel in dessen Längsrichtung verstellbar angelenkt ist, wobei der Hebel mit einem Betätigungsglied in Verbindung steht, um den Hebel gegen die Wirkung der Feder in einem durch zwei Endstellungen begrenzten Schwenkbereich zu verschwenken, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende der Feder (4) am Rahmen (1) bezüglich des Abstandes von der Hebelschwenkachse (2) verstellbar angelenkt ist, und dass die Anlenkbefestigungen (5, 6) der beiden Enden der Feder (4) durch Getriebemittel (5a, 7,6a, 11,14, 16, 17) verbunden sind, um sie gemeinsam bezüglich ihrer Abstände von der Hebelschwenkachse (2), zwecks Änderung des Momentenverlaufes (C, D) innerhalb des Schwenkbereiches des Hebels (3), zu verstellen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine aus einem Kolben/Zylinder-Aggregat bestehende Gasfeder (4) ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlenkbefestigungen (5, 6) der beiden Federenden jeweils aus einer auf je einer Gewindespindel (7, 11) angeordneten Stellmutter (5a, 6a) bestehen, an welchen jeweils ein Ende der Feder (4) angelenkt ist, dass die eine Gewindespindel (7) und zwei an ihren Enden angeordnete Lagerungen (8, 9) sowie ein Tragarm (10) für die Lagerungen den schwenkbaren Hebelarm (3) bilden und dass die zweite Gewindespindel (11) innerhalb des Geräterahmens (1) mittels zweier Lagerungen (12,13) ortsfest gelagert ist.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Enden der beiden Gewindespindeln (7,11) mittels eines aus zwei während der Hebelschwenkbewegung ständig in Eingriff stehenden Kronenrädern (16, 17) bestehenden Getriebes gekuppelt sind, wobei das eine Kronenrad (17) relativ zum anderen (16) um die He-belschwenkachsenmitte schwenkbar ist, und dass eine der Gewindespindeln (11) am Ende mit einem Antriebsmittel (30, 31) zum Drehen der Gewindespindel verbunden ist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kronenräder (16, 17) ein Übersetzungsgetriebe bilden, durch das die schwenkbare Gewindespindel (7) mit höherer Drehzahl als die zweite Gewindespindel (11) angetrieben ist.

6. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gewindespindeln (7,11) ein Gewinde mit verschiedener Steigung aufweisen.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (3) mit der Schwenkachse (2) fest verbunden ist und das Betätigungsglied (20) auf die Schwenkachse (2) wirkt, um diese gegen die Wirkung der Feder (4) zu drehen, und dass das Betätigungsglied eine Kurbel (20) ist.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kurbel (20) und der Hebelschwenkachse (2) ein Untersetzungsgetriebe (22 bis 24) zwischengeschaltet ist.