DD267430A5 - Ergometer - Google Patents

Abstract

Das Ergometer dient zum Training und zur gezielten Muskelbildung von Sportlern oder auch fuer Gymnastik und Therapiezwecke, wobei ein isokinetisches und/oder exzentrisches Training erreicht wird. Es besteht aus Bewegungsfuehrung, Kraftangriffspunkten, damit verbundener Bremseinheit und einer Geschwindigkeitsregelung mit folgenden Merkmalena) die Kraftangriffspunkte sind mechanisch mit einem in einem Zylinder beweglichen Kolben verbunden,b)an den Zylinder ist ein Stromregelventil angeschlossen,c)Zylinder und Stromregelventil stehen ueber eine Leitung hydraulisch miteinander in Verbindung, wobei das Stromregelventil vorzugsweise bei Zylinderhub regelt.Fig. 5

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ergometer.

Ergometer werden zum Training und zur gezielten Muskolbiidung von Sportlern oder auch fü Gymnastik- und Thorapiezwecko eingesetzt.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind Ergometer bekannt, die aus einer Bewegungsführung, beispielsweise einem auf einer Schieno gleitenden Sitz, Kraftangriffspunkten, wie Riemen, Skulls, einer Stoß- oder Zugvorrichtung mit Handgriffen oder anderen Krafaufnahmevorrichtungen und einer damit verbundenen Bremseinheit beziehungsweise Geschwindigkeitsregelung bestehen. Mit einer geeigneten Mechanik verbundene Hebel oder Züge erzeugen dabei gegen Bremsen eine Widerstand, der durch Arm- und/oder Beinbetätigung und/oder Körperbetätigung überwunden wird. Die Rückstellung kann woitgehend kräftefrei erfolgen.

Ein isokinetisches Training oder ein exzentrisches Training ist mit den bekannten Ergometern jedoch nicht durchführbar. Beim isokinetischen Training finden die Bewegungsabläufe unabhängig von der aufgebrachten Kraft mit konstanter Geschwindigkeit statt. Diese Art des Trainings ist nach sportmedizinischen Erkenntnissen die in vielfacher Hinsicht effektivste, es besteht daher ein großes Bedürfnis an Übungsgeräten, die einen isokinetischen Bewegungsablauf ermöglichen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Ergometer so auszubilden, daß ein nach sportmedizinischen Gesichtspunkten effektiver Einsatz desselben erreichbar ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ergometer, bestehend aus Bewegungsführung, Kraftangriffspunkten, damit verbundener Bremseinheit und einer Geschwindigkeitsregelung, zu schaffen, mit dem ein isokinetisches und/oder exzentrisches Training durchgeführt werden kann

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Ergometer gelöst, welches durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:

a) die Kraftangriffspunkte sind mechanisch mit einem in einem Zylinder beweglichen Kolben verbunden,

b) an den Zylinder ist ein Stromregelventil angeschlossen,

c) Zylinder und Stromregelventil stehen über eine Leitung hydraulisch miteinander in Verbindung, wobei das Stromregelventil vorzugsweise bei Zylinderhub regelt.

Die mechanische Übertragung der Trainingsbewegung auf den Kolben geschieht erfindungsgemäß in besonders einfacher und zuverlässiger Weise dadurch, daß die Kraftangriffspunkte über Hebel oder Seilzüge und Umlenkrolle mit einem Zahnrad verbunden sind, das mit einer Zahnstange zusammenwirkt. Die Zahnstange ist mit dem Kolben verbunden und bewegt diesen der Trainingsbewegung entsprechend hin und her.

Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die Hebel an Zapfen schwenkbar gelagert sind und über Zahnräder mit Zahnstangen zusammenwirken, die mit den Kolben fest verbunden sind.

Unter einem Stromregelventil wird vorzugsweise ein Drosselventil mit einem Differenzdruckventil bzw. einer Druckwaage verstanden. Dabei wird das Druckgefälle an der Drosselstelle konstant gehalten, der Strom der Hydraulikflüssigkeit ist nahezu unabhängig vom Arbeitsdruck. Weiterhin sollen auch beispielsweise Ventile mit elektrischen Regelkreisen unter dem Begriff Stromregelventile verstanden werden.

Mit der vorbeschriebenen Anordnung ist ein rein isokinetisches Trainieren erstmals möglich. Dabei kann die vom Kolben bewegte Flüssigkeit über das Stromregelventil in einen Behälter gefördert werden, aus dom es dann bei der Rückführung des Kolbens, beispielsweise der Rückbewegung eines Ruderers, in den Zylinderraum zurückgeführt werden kann.

Das Training mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann erheblich verbessert werden, wenn man die Hydraulikflüssigkeit in einen Druckspeicher fördert und diese unter Druckabbau über ein Rückschlagventil wieder in den Zylinder einbringt, wodurch der Kolben in durch den Leistungsquerschnitt bestimmter Geschwindigkeit und mit ihm die Kraftangriffspunkte zurückbewegt oder in seiner Bewegung mindestens unterstützt wird. In gleicher Vv eise kann auch der Kolben mit einer Rückholfeder verbunden sein.

Die Strömungsgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit kann in vorteilhafterweise durch eine im Stromregelventil angeordnete einstellbare Blende auf die jeweiligen Bedürfnisse, d. h. auf das Trainingsprogramm, eingestellt werden.

Dabei können sämtliche Einstellwerte und an beliebigen Orten der Vorrichtung dynamische Vorgänge durch Meßwertgeber abgegriffen und datenmäßig verarbeitet werden, so daß eine ständige Kontrolle bzw. ein Vergleich mit vorgegebenen Werten verzögerungsfrei möglich ist.

Hierfür ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in besonderer Weise geeignet und ausgelegt, wodurch sich ihr Einsatz im Bereich des Spitzensports herleitet.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es weiterhin möglich, das isokinetische Training mit einem exzentrischen zu komhinieren, wodurch die Trainingsart variiert und die Trainingsausbeute gesteigert werden kann. Beide Trainingsweisen sind insbesondere auf das Rudertraining in besonders hohem Maße abgestimmt.

Hierzu wird vorgeschlagen, an die mit dem Zylinder verbundene Leitung einen Hydraulikmotor anzuschließen und über diese den Kolben mit vorgebbaren Diücken und Strömungsgeschwindigkeiten zu beaufschlagen.

Unter Anwendung der letztgenannten Maßnahmen findet eine Umkehr der Trainingsarbeit dahingehend statt, daß nunmehr die trainierende Person gegen eine über die Kraftangriffspunkte ausgeübte Kraft arbeiten muß. Dies kann grundsätzlich in beiden Bewegungsrichtungen in einfacher Weise dadurch geschehen, daß wechselweise Kolbenvorder- und Kolbenrückseite mit dem

Hydraulikmotor zusammenwirken. °

Nach vorliegenden Erkenntnissen ist jedoch eine kraftfreie oder durch den vorgenannten Druckspeicher oder eine Rückholfeder auch kraftgestützte Rückführung der Kraftangriffspunkte ausreichend.

Die gegen den Hydraulikmotor bewirkte exzentrische Trainingsarbeit kann dabei auch insbesondere isokinetisch erfolgen, wozu lediglich das Zwischenschalten eines eigenen Stromregelventils zwischen Motor und Kolben erforderlich ist, das gegebenenfalls durch ein eigenes, in Reihe geschaltetes Rückschlagventil abgesichelt sein kann.

Der Wechsel vom rein isokinetischen auf exzentrisches Trainini; kann durch einen Schieber vorgenommen werden, der einmal die Zuleitung zum Kolben mit dem Stromregelventil des rein isokinetischen Kreises bzw. dem Druckspeiche und dem diesem zugeordneten Rückschlagventil herstellt, oder in einer zweiten Stellung diese mit dem Hydraulikmotor bzw. dessen Kreislaufführung verbindet.

Dabei ist vorzugsweise der Hydraulikmotor stromaufwärts mit einem Vorratsbehälter und stromabwärts über einen Schieber entweder mit dem Zylinder des Ergometers oder über die Zuleitung zum Druckspeicher und einen zwischengeschalteten Zweiwegehahn wiederum mit dem Vorratsbehälter verbindbar.

Der Hydraulikmotor ist vorzugsweise als Konstantförderpumpe ausgebildet, um vor dem diesem zugeordneten Stromregelventil ein konstantes Potential aufzubauen, wobei zwischen dem Stromregelventil und dem Hydraulikmotor ein mit dem Vorratsbehälter verbundenes Druckhalteventil angeordnet ist.

Unter den „Kraftangriffspunkten" werden i-n Vorstehenden die Punkte verstanden, an denen die trainierende Person auf das Ergometer einwirkt. Diese können den Handgriff des Seilzuges oder Hebels, wie z.B. bei einem Ruderergometer, oder Fußabstützung bei Stoßgeräten oder auch die Arm- und Fußbefestigung eines Schwimmgerätes darstellen, ebenso die Ansätze eines Rückenstreckgerätes oder dergleichen.

Die Möglichkeit der erfindungsgemäßen Kombination isokinetischen und exzentrischen Bewegungsabläufen machen den Erfindungsgegenstand besonders geeignet für physiotherapeutische Zwecke in der Rehabilitation.

Versuche mit der vorliegenden Erfindung haben eine hohe Akzeptanz sowie Trainingsmotivation erbracht und zu überraschend hohen Leistungssteigerungen geführt.

Bevorzugtes Einsatzgebiet ist hierbei das Rudertraining.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zoichnung zeigen:

Fig. 1: den Aufbau eines Ruderergometers;

Fig. 2: die hydraulische Anordnung für isokinetisches Training;

Fig.3: die Kraftübertragung auHen Kolben;

Fig.4: ein Stromregelventil;

Fig. 5: eine Kombination für isokine'isches und exzentrisches Training;

In der Fig. 1 ist der Aufbau eines Ru Jerergometers gezeigt. An einem Rahmen 3 sind Ausleger 2 befestigt, in denen Hebel 1 in Form von Skulls um Achsen schwenkbar gelagert sind, die Kolben 5 antreiben. Es ist auch möglich, den Hebei 1 in Form eines Riemen« auszubilden. Die Befestigung der Hebel 1 an den Achsen kann dabei grundsätzlich auch vertikal schwenkbar ausgestaltet sein, um das Eintauchen und Herausheben der Blätter aus dem Wasser zu imitieren. Die Achse für die Schwenkbewegung der Skulls oder Riemen wird durch einen Zapfen 13 gebildet, der über eine Kraftübertragung mechanisch, beispielsweise über Schubstangen auf den in einem Zylinder 4 beweglichen Kolben 5 wirkt. Kopfseitig ist ein Stemmbrett 25 angeordnet, und aufschienen 26 gleitet ein (nicht dargestellter) Sitz. Diese Anordnung ist den Verhältnissen in einem Ruderboot nachgebildet.

Fig. 2 zeigt den oben erwähnten Zylinder 4, in dem der Kolben 5 beweglich untergebracht ist. Der Kolben 5 ist mit einer Zahnstange 14 verbunden, die über ein Zahnrad 27 angetrieben wird. Das Zahnrad 27 ist an einem Zapfen 13 (Fig.3) gelagert, der mit den Hebeln 1 verbunden ist und entsprechend der Ruderbewegung die Zahnstange 14 und den Kolben 5 hin- und herbewegt. An dem Zylinder 4 ist üb^r eine Leitung 7 oin Stromregelventil 6 angeschlossen, welches über eine Leitung 10 einen Druckspeicher 11 speist. Die Speisung orfolgt mit vorgegebenem, abgesehen von den Umkehrpunkten, gleichbleibendem Volumenstrom (v = const) unabhängig von der auf die Hebel 1 ausgeübten Zugkraft.

In den Druckspeicher 11 gelangt so die dem Inhalt des Zylinders 5 entsprechende Menge an Hydraulikflüssigkeit und wird von diesem über ein Rückschlagventil 9 im Bypass 8 wieder an den Zylinder 4 ' 'jgegeben.

Anstelle des Druckspeichers 11 kann grundsätzlich auch ein beliebiges Vorratsgefäß treten, das aber dann die Rückstellung der Hebel 1 nicht unterstützt.

Fig. 3 zeigt in Großdarstellung zum büi-.nren Verständnis die Kraftübertragung über den Zapfen 13 und das Zahnrad 27 auf die Zahnstange 14, die über eine Schraube 28 mit dem Kolben 5 starr verbunden ist. Im rückwärtigen Fortsatz 29 ist die Zahnstange 14 gegengelegert, um dem Eingriff des Zahnrades 27 nicht ausweichen zu können.

Der Zylinder 4 ist über eine Bohrung 30 in einer Kopfplatte 31 an das hydraulische Leitungssystem anschließbar (Fig. 2, Fig. 5).

Fig.4 zeigt ein erfindungsgemäß einsetzbares Stromregelventil 6 mit einer Differenzdruckfeder 32 und einem Ventilkolben 33.

Die Pfeile deuten die Strömungsrici.'.urtg bei Beaufschlagung des Stromregelventils 6 an, wobei die Strömung über eine Blende 34 geführt ist, die mit Hilfe eines Handrades 35 den Durchsatz auf vorgebbare Werte festlegt.

In dieses Stromregelventil 6 ist der Bypass 8 mit dem Rückschlagventil 9 zweckmäßigerweise integriert.

Fig. 5 zeigt die Kombination der isokinetischen Hydraulik nach Fig. 2 in Kombination mit einer exzentrisch wirkenden und zuschaltbaren Anordnung.

Diese zuschaltbare exzentrische Wirkungsweise, bei der die trainierende Person gegen eine von außen aufgebrachte Kraft arbeiten muß, wird durch einen Hydraulikmotor 15 erzielt.

Dieser wirkt über eine Verbindungsleitung 22 bei entsprechender Stellung eine."! Schiebers 18 auf den Kolben 5 ein. Um den Hydraulikmotor 15 mit konstanten Drehzahlen bzw. konstantem Druck betreiben zu können, steht dieser über eine Abiweigung 24 mit einem Druckhalteventil 23 in Verbindung. Dabei ist es möglich, den Hydraulikmotor als Konstantförderpumpe auszubilden.

Der Hydraulikmotor 15 wird über eine Leitung 19, einen Filter 36 und einen Kühler 37 aus einem Vorratsbehälter 21 gespeist und

gibt Überschuß an Hydraulikflüssigkeit über das Druckhalteventil 23 auch in diesen ab.

Zur Ermöglichung eines isokinetisch-exzentrischen Trainings kann in der Veroindungsleitung 22 ein zusätzliches Stromregelventil 16 angeordnet sein, das über ein eigenes Rückschlagventil 17 abgesichert ist.

Das zusätzliche Stromregelventil 16 kann in seinem Aufbau dem Stromregelventil 6 gemäß Fig.4 entsprechen.

Der Hebel 1 besitzt eine Schalter 39, über den der Schieber 18 aus der dargestellten Position nach links bewegt und dadurch der Zustrom aus dem Hydraulikmotor 15 freigegeben wird. In der gegenüberliegenden Stellung wird der Schieber 18 freigegeben und federbetätigt zurückgefahren. Die Flüssigkeit gelangt über die Leitungen 7; T und 10' in den Vorratsbehälter 21 bei entsprechender Stellung eines Zweiwegehahnes 20, der den Druckspeicher 11 für das exzentrische Training absperrt.

Bei rein isokinetischem, nicht exzentrischem Betrieb bleibt der Schieber 18 in der gezeigten Stellung, wobei die in Fig.2 dargestellte hydraulische Anordnung mit Stromregelventil 6, Bypass 8 und Rücl· hlagventil 9 bzw. Druckspeicher 11 analog verwendet wird. Lediglich der Zweiwegehahn 20 ist zum Abschluß der Leitung 1 J umzustellen.

An den Schieber 18 kann auch eine direkte Verbindungsleitung 38 angeschlossen sein, über die sowie die Leitungen 10; 10' Hydraulikflüssigkeit durch den Hydraulikmotor 15 im Kreis gefahren werden kann, ohne beispielsweise über die Leitung T das Stromregelventil 6 zu beaufschlagen.

In nicht dargestellter Weise ist es auch möglich, anstelle der Hebel 1 beispielsweise Seilzüge mit UmlenkroUe vorzusehen, welche die Kolben 5 antreiben.

Claims (10)

1. Ergometer, bestehend aus Bewegungsführung, Kraftangriffspunkten, damit verbundener Bremseinheit und einer Geschwindigkeitsregelung, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale

a) die Kraftangriffspunkte sind mechanisch mit einem in einem Zylinder (4) beweglichen Kolben (5) verbunden,

b) an den Zylinder (4) ist ein Stromregelventil (6) angeschlossen,

c) Zylinder (4) und Stromregelventil (6) stehen über eine Leitung (7) hydraulisch miteinander in Verbindung, wobei das Stromregelventil vorzugsweise bei Zyiinderhub regelt.

2. Ergometernach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftangriffspunkte über Hebol (1) oder Seilzüge und Umlenkrolle mit einem Zahnrad (27) verbunden sind, das mit einer mit dem Kolben (5) verbundenen Zahnstange (14) kämmt.

3. Ergometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das St<Omregelventil (6) mit einer einstellbaren Blende (34) versehen ist.

4. Ergometer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (1) an Zapfen (13) schwenkbar gelagert sind und über Zahnräder (27) mit Zahnstangen (14) zusammenwirken, die mit den Kolben (5) fest verbunden sind.

5. Ergometer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die mit dom Zylinder (4) verbunden3 Leitung (7) ein Hydraulikmotor (15) angeschlossen ist.

6. Ergometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zylinder (4) und dem Hydraulikmotor (15) ein Stromregelventil (16) und gegebenenfalls ein Rückschlagventil (17) in Reihe geschaltet sind.

7. Ergometer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmotor (15) über einen Schieber (18) br· Bewegungsumkehr des Hebels (1) zuschaltbar ist.

8. Ergometer nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmotor {15) über eine Verbindungsleitung (22) und über den Schieber (18) mit einer weiteren Verbindungsleitung (38) und über einen in dieser angeordneten Zweiwegebahn (20) mit einem Vorratsbehälter (21) für Hydraulikflüssigkeit verbindbar ist.

9. Ergometer nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmotor (15) als Konstantförderpumpe ausgebildet ist und daß an die Verbindungsleitung (22) zwischen dem Stromregelventil (16) und dem Hydraulikmotor (15) ein Druckhalteventil (?3) in einer Abzweigung (24) angeordnet ist, welches ausgangsseitig an den Vorratsbehälter (2Ί) angeschlossen ist.

10. Ergometer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (1) als Skulls oder Riemen einer Rudermaschine mit Sitz, Stemmbrett (25) und einen diesen iragenden Rahmen (3) ausgebildet sind.