EP3653274B1

EP3653274B1 - Sportgerät

Info

Publication number: EP3653274B1
Application number: EP19208350.9A
Authority: EP
Inventors: Monika Steidl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2021-02-10
Anticipated expiration: 2039-11-11
Also published as: EP3653274A1; DE102018128437A1; ES2864413T3

Description

Diese Erfindung betrifft ein Sportgerät umfassend
ein als ein Stab ausgebildetes Widerlager mit einem starren Auflager an ihrem ersten Ende und ein zweites Ende, welches zweites Ende als ein freies Ende ausgebildet ist und an welchem zweiten Ende eine eine Bewegung ausführende Person mit einem Körperteil über ein Seil unter Ausübung einer Kraft auf das zweite Ende verbindbar ist.
Eine ähnliche Vorrichtung ist aus DE202004010434 bekannt. Die in DE202004010434 offenbarte Stange weist nicht in Teilbereichen eine kontinuierlich veränderliche Biegesteifigkeit auf. Der untere Teilbereich der Stange weist eine höhere Biegesteifigkeit als der Teilbereich nahe dem freien Ende auf. Die Beigesteifigkeit ändert sich bei der in DE202004010434 offenbarten Vorrichtung nicht über die Erstreckungslänge der Stange kontinuierlich. Das Dokument DE202004010434 liefert keine Hinweise über eine spezielle Ausbildung der Stange hinsichtlich der Torsionssteifigkeit der Stange.
AT518505A1 offenbart ebenso ein Widerlager in Form einer Stange, in welchem Dokument ein Anstieg der Biegesteifigkeit der Stange in einem Teilbereich dieser vom Widerlager zum freien Ende erwähnt ist. Es findet sich in diesem Dokument kein Hinweis auf eine spezielle Ausbildung der Stange hinsichtlich der Torsionssteifigkeit. Die im Folgenden offenbarte Stange stellt eine Weiterentwicklung zu der in AT518505A1 offenbarten Stange dar.
Die in den oben angeführten Dokumenten beschriebenen Sportgeräten weisen allesamt den Nachteil auf, dass bei Belastung der Stange eine Deformation auch in Form einer Torsion der Stange auftreten kann. Dies kann insbesondere dann geschehen, wenn über das Seil eine Kraft mit einer von einer Sollrichtung abweichenden Kraft auf die Stange wirkt. Die Stange des Sportgeräts kann als eine Feder wirken und auf die sich bewegende Person eine Rückstellkraft ausüben. Der gängigen Lehre folgende wird bei einer Torsionsdeformation die Federwirkung der Stange verändert, was für die Person unangenehm ist.
Die im Folgenden offenbarte Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Stange als Widerlager bereitzustellen, welche Stange auch bei einer veränderlichen Torsionsbelastung ein konstante Federwirkdung über das Seil auf die sich bewegende Person ausübt, sich durch eine geringe Torsionsdeformation auszeichnet.
Die Erfindung löst dies durch die Ausbildung des erfindungsgemäßen Sportgerätes gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.
Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, dass
ein Teilbereich des Stabes einen Stabquerschnitt aufweist, welcher Stabquerschnitt ein Element mit einer vom Zentrumspunkt des Stabquerschnittes zu einer Randzone ansteigenden Elementhöhe aufweist.
Die Torsionssteifigkeit eines Stabes mit einer Längsachse ist eine Steifigkeit eines Stabes gegen ein Verdrehen um die Längsachse des Stabes. Der Fachmann erkennt, dass eine Torsionssteifigkeit nur bei einer Orientierung des Elementes in einem zu der Längsachse unterschiedlichen Winkel. Das Element und die Längsachse weisen zu einander einen Winkel auf.
Das erfindungsgemäße Sportgerät eignet sich insbesondere dazu, dass eine in einem Pool schwimmende Person mittels des Seiles am Widerlager fixiert wird. Die Person kann sohin im Pool schwimmend seine Tempi machen, ohne gegen den Rand des Pools zu schwimmen. Insbesondere eine schwimmende Person kann seine Richtung zu dem Sportgerät ändern, sodass das die Stange des Sportgerätes durch eine Torsion belastet wird.
Der Fachmann erkennt, dass die Stange des Sportgerätes bei Beanspruchung auf Biegung als eine Feder wirkt. Bei einer Torsionsdeformation wird jedoch der gängigen Lehre folgend die Federwirkung geändert, was für den Schwimmer unangenehm ist.
Die Erfindung versucht dieses Problem zu lösen, indem die Torsionssteifigkeit der Stange des Sportgerätes bei im Wesentlichen keiner Veränderung der Biegesteifigkeit der Stange derart erhöht wird, dass im Wesentlichen keine Torsionsdeformation auftreten oder diese unterbunden werden. Die Stange kann sich in Längserstreckung der Stange erstreckende Teilbereiche mit einer erhöhten Torsionssteifigkeit umfassen. Die Teilbereiche der erhöhten Torsionssteifigkeit können in Längsrichtung der Stange linear veränderlich sein.
Eine erfindungsgemäße Stange kann sich dadurch auszeichnen, dass Teilbereiche mit einer erhöhten Steifigkeit im Bereich des Widerlagers angeordnet sind. Dies ist auch jener Bereich, in welchem die betragsmäßig größten Torsionsspannungen auftreten.
Ein Teilbereich des Stabes weist einen Stabquerschnitt auf, welcher Stabquerschnitte eine vom Zentrumspunkt des Stabquerschnittes zu einer Randzone ansteigende Torsionssteifigkeit aufweist.
Eine erhöhte Torsionssteifigkeit kann insbesondere durch die Anordnung von Werkstückelementen in einem Außenbereich des Querschnittes des Stabes erreicht werden.
Vorzugsweise ist die Elementhöhe parallel zu einer Komponente der Kraft orientiert.
Vorzugsweise nimmt die Torsionssteifigkeit verlaufend oder kontinuierlich zu. Ein sprunghafter Anstieg der Torsionssteifigkeit der Stange würde zu Spannungsspitzen in der Stange, insbesondere im Querschnitt der Stange führen.
Die Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass der Stab einen I-förmigen, U-förmigen Querschnitt umfassend einen Steg und Flansche umfasst, wobei der Steg als das Element eine vom Zentrumspunkt zu einem Flansch ansteigende Elementhöhe aufweist.
Die Sollzugrichtung des Seiles ist im rechten Winkel zu der Längserstreckung des Steges und/oder parallel zu der Längserstreckung eines Flansches sein.
Ein kastenförmiger Querschnitt der Stange kann im Rahmen der Erfindung als ein äquivalenter Querschnitt zu einem I-förmigen Querschnitt angesehen werden.
Es kann am Steg und an einem Flansch eine Verstärkungsrippe angeschlossen sein, welche Verstärkungsrippe als Element eine vom Zentrumspunkt zum Flansch ansteigende Rippenhöhe aufweist.
Das erfindungsgemäße Sportgerät wird auch anhand der Figuren 1 bis 5 diskutiert, wobei die
Figurenbeschreibung und die Figuren keinesfalls einschränkend auf den Gegenstand der Erfindung zu interpretieren sind. Der Gegenstand der Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.
Der Fachmann ist jedoch in der Lage die in den Figuren beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Sportgerätes miteinander oder mit dem obenstehenden allgemeinen Teil der Beschreibung zu kombinieren.
In den Figuren sind die nachstehenden Elemente durch die vorangestellten Bezugszeichen gekennzeichnet.

1: festes Auflager
2: erstes Ende
3: zweites freies Ende
4: Seil
5: Teilbereich
6: Solldeformationsrichtung
7: Deformationsrichtung
8: Bogen
9: erstes Bogenende
10: zweites Bogenende
11: Endstück
12: Seilzugrichtung
13: Achse des Widerlagers
14: vertikal verschiebliches Lager
15: Höhenpunkt
16: erstes Stangenelement
17: zweites Stangenelement
18: Dorn
19: Vorsprünge, Ausnehmungen
20: Rastelement

Die Figuren 1 bis 6 zeigen ein Sportgerät umfassend stangenförmig ausgebildetes Widerlager mit einem festen Auflager 1 an seinem ersten Ende 2 und ein zweites freies Ende 3, welches zweites Ende 3 vom ersten Ende 2 beabstandet ist und an welches zweites Ende 3 eine eine Bewegung ausführende Person (in Figur 1 bis 5 nicht dargestellt) mit einem Körperteil über ein Seil 4 anlenkbar ist. Über das Seil 4 wird eine Zugkraft F auf die Stange übertragen, wodurch die Stange auf Biegung belastet wird. Die Stange wirkt aufgrund ihrer Biegesteifigkeit als Feder.
Das Widerlager umfasst einen sich vom ersten Ende 2 sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung nach oben erstreckenden Bogen 8. An den Bogen 8 schließt ein sich im Wesentlichen gerade erstreckendes Endstück 11 an, welches Endstück 11 das zweite freie Ende 3 umfasst. Der Bogen 8 umfasst zwei Flansche und einen durch ein Fachwerk verstärkten Steg. Der Bogen 8 weist eine im Wesentlichen über seine Erstreckungslänge konstante Biegesteifigkeit auf.
Der Bogen 8 ist so ausgeformt, dass das dem zweiten Ende 3 nähere zweite Bogenende 10, einen horizontalen Abstand a1 zum ersten Bogenende 9 und zum ersten Ende 2 aufweist. Es ist weiters das zweite freie Ende 3 vom zweiten Bogenende 10 um einen weiteren zweiten horizontalen Abstand a2 beabstandet, wobei der Abstand a2 bei dem in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel kleiner als der Abstand a1 ist.
Das zweite freie Ende 3 ist somit um einen Abstand a=a1+a2 vom ersten Ende horizontal beabstandet. Durch den Abstand a beziehungsweise der daraus resultierenden Neigung der Achse des Widerlagers 13, welche Achse das erste Ende 2 und das zweite Ende 3 durchläuft, in Richtung der Seilzugrichtung 12 wird die Solldeformationsrichtung 6 des Widerlagers durch eine über das Seil 4 aufgebrachte Kraft vorgegeben. Diese Vorgabe erfolgt unter Verweis auf die gängige Lehre, insbesondere der Statik Theorie II. Ordnung.
Um ein Auskicken des Widerlagers in eine Deformationsrichtung 7 zu verhindern, welche Deformationsrichtung 7 von der Solldeformationsrichtung 6 unterschiedlich ist, umfasst das Widerlager im Übergang zwischen Bogen 8 und Endstück 11 den Teilbereich 5, welcher Teilbereich 5 eine erhöhte Biegesteifigkeit aufweist. Durch den Teilbereich 5 wird auch erreicht, dass das Widerlager bei Belastung über das Seil 4 im Bereich des Bogens 8 seine hauptsächliche Deformation erfährt. Der Bogen 8, dessen Biegesteifigkeit durch das verwendete Material und durch seine strukturelle Ausbildung wie Flansche, Stege, Fachwerk definiert wird, wirkt somit als Feder im erfindungsgemäßen Widerlager, während das Endstück 11 keine wesentliche Deformation erfährt. Das Endstück 11 wirkt somit als steifer Hebel.
Es ist an den Teilbereich 5 ein weiterer Teilbereich 19 angeordnet, welcher eine vom ersten Ende 2 zum zweiten Ende 3 abnehmende Biegesteifigkeit aufweist. Der weitere Teilbereich 19 erstreckt sich über die gesamte Länge des Endstückes 11. Das Endstück 11 ist hierdurch steifer oder weniger leicht deformierbar als der Bogen 9. Die Ausbildung des Endstückes 11 als im Vergleich zu dem Bogen 8 als das steifere Element und der damit verbundenen Definition der hauptsächlichen Deformation im Bogen 8 wird erreicht, dass die Rückstellkraft für eine von der Solldeformationsrichtung 6 unterschiedliche Deformationsrichtung 7 einer Deformation aufgrund des wirksamen Hebels maximal ist.
Neben dem Problem des Ausknickens besteht auch das Problem der Torsionsbelastung, welche Torsionsbelastung eine Torsionsdeformation der Stange hervorrufen kann. Durch eine Torsionsdeformation wird der gängigen Lehre folgend die Federwirkung der Stange geändert, was für die Person unangenehm ist. Das erfindungsgemäße Sportgerät in der in den Figuren 1 bis 6 gezeigten Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Torsionssteifigkeit der Stange derart erhöht wird, dass keine die Federwirkung der Stange in einem für die Person spürbaren Ausmaß verändernde Torsionsdeformationen auftreten.
Figur 6 zeigt einen Querschnitt der Stange im Bereich des ersten Endes 2. Nach der gängigen Lehre folgend nimmt das Torsionsmoment mit dem Abstand von Krafteinleitungspunkt am Höhenpunkt zu. Das Torsionsmoment hat sohin sein Maximum am ersten Ende 2.
Nachdem die Konzeption des Sportgerätes zur Wahrung der Transportfähigkeit der Gewichtsminimierung unterliegt, umfassen die Querschnitte der Teilbereiche mit den die Beigesteifigkeit und eine ausrechende Torsionssteifigkeit definierenden Elemente keine zusätzlichen, die Torsionssteifigkeit erhöhende Maßnahmen. Es zeigte sich, dass im Bereich des ersten Auflagers 2 die ausreichende Torsionssteifigkeit nicht durch Elemente gewährleistet werden kann, welche Elemente die Beigesteifigkeit definieren.
Figur 6 zeigt den Querschnitt des ersten Stangenelementes 16. Der Querschnitt umfasst einen Steg 19 sowie zwei Flansche 20, 21. Die Flansche 20, 21 sind an den Enden des Steges 19 angeschlossen, sodass der Steg 19 und die Flansche 20, 21 einen U-förmigen Querschnitt bilden. Die Flansche 20, 21 und der Steg 19 sind durch diagonale Streben 22 verbunden. Die Strebe 22 weist eine vom Zentrumspunkt 23 nach außen und sohin in Richtung des Flansches 21 eine ansteigende Bauteilhöhe h auf (h1 ist kleiner als h2). Hierdurch wird eine vom Zentrumspunkt 23 nach außen ansteigende Torsionssteifigkeit erreicht. Die Achse 24 der Strebe 22, entlang welcher Achse 24 die Strebe 22 eine veränderliche Bauteilhöhe h aufweist, ist im rechten Winkel zu der Sollzugrichtung 12 des Seiles orientiert.
Die Achse der Strebe ist in einem von Null Grad unterschiedlichen Winkel zu der Längsachse des Stangenelementes 16 angeordnet. Bei dem in Figur 6 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Streben 22 als Diagonale ausgebildet, welche Diagonale sich zwischen den Flanschen erstrecken. Die Diagonalen sind in einem Winkel von 30-60° zu der Längsachse des Stabelementes angeordnet. Es sind auch andere Winkel denkbar.
Die Streben 22 können auch in einem rechten Winkel zu der Längsachse orientiert sein. Bei einem in Wesentlichen senkrecht orientierte Stangenelement erstreckt sich das Element horizontal oder in einem Winkel zu der Vertikalen.
Das freie Ende 3 umfasst ein vertikal verschiebliches Lager 14, über welches Lager 14 das Seil 4 am Widerlager angelenkt ist. Das Endstück 11 umfasst hierzu ein Langloch, durch welches verschiebbar ein Bolzen geführt ist. Der Bolzen ist über ein Auge mit dem Seil 4 verbunden. Der Bolzen kann im Langloch vertikal gleiten, wobei die Verschiebbarkeit des Bolzens im Langloch sperrbar ist. Durch das vertikal verschiebbare Lager 14 ist der Höhenpunkt 15 des Lagers 14 an die Bewegung der Person einstellbar.
Vorzugsweise wird der Höhepunkt 15 und auch die Länge des Seiles 4 so gewählt, dass die normal auf die Achse 13 stehende Komponente einer Kraft F größer ist als die zu der Achse 13 parallele Komponente der Kraft F.
Das Widerlager umfasst ein erstes Stangenelement 16 und ein zweites Stangenelement 17, welche Stangenelemente 16, 17 durch eine biegesteife Verbindung 18 miteinander koppelbar sind. Die in den Figuren 1 bis 5 gezeigte Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass diese transportabel ist. Aus diesem Grund sind das erste Stangenelement 16 und das zweite Stangenelement 17 durch eine biegesteife Verbindung miteinander koppelbar. Die beiden Stangenelemente 16, 17 weisen eine Länge von circa einem Meter auf, sodass diese ein handliches Format haben.
Weiters umfasst das erfindungsgemäße Sportgerät eine unten beschriebene lösbare Verankerung.
Die transportable Eigenschaft des erfindungsgemäßen Sportgerätes wird auch dadurch erreicht, dass das Sportgerät ein geringes Gewicht aufweist. Dies wird insbesondere durch die oben beschriebene Ausbildung des Querschnittes erreicht, welche dadurch geprägt ist, möglichst wenig Material anzuordnen, um eine maximale Torsionssteifigkeit zu erreichen.
Das Widerlager ist über einen Dorn 18 in einem Untergrund verankerbar. Der Untergrund kann beispielsweise Erde, Schotter oder Schnee sein. Der Fachmann ist in der Lage, einen geeigneten Untergrund auswählen, in welchen Untergrund der Dorn 18 mit seinem Gewinde eintreibbar ist.
Figur 3 zeigt, dass das erste Stangenelement 16 und das zweite Stangenelement 17 miteinander verbindbar sind. Die Figur 7 zeigt die Steckverbindung im Detail. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Figur 7 einige Element mit Bezugszeichen versehen, die in den anderen Figuren nicht mit Bezugszeichen versehen sind.
Das Sportgerät umfasst am Übergang zwischen dem ersten Stangenelement 16 und dem zweiten Stangenelement 17 eine Steckverbindung, wobei das zweite Stangenelement 17 in einer Richtung parallel zu der Richtung des Seiles in das erste Stangenelement 16 geschoben wird. Die Stabelemente 16, 17 umfassen hierzu längliche Vorsprünge und hierzu passende, ebenso längliche Ausnehmungen 19. Durch die Vorsprünge und Ausnehmungen 19 wird das Biegemoment zwischen dem ersten Stangenelement 16 und dem zweiten Stangenelement 17 übertragen.
Die Steckverbindung umfasst auch eine Rastverbindung. Wie in Figur 7 eingetragen, wird ein am zweiten Stangenelement 17 angeordnetes Rastelement 20 in eine im ersten Stangenelement 16 angeordnete Ausnehmung eingebracht. Durch diese Rastverbindung wird unterbunden, dass das erste Stangenelement 16 und das zweite Stangenelement 17 insbesondere zufolge einer Rückschnellbewegung von einander getrennt werden.
Die Vorsprünge und die Vertiefungen 19 sind ineinanderpassend ausgeführt. Durch die Wahl des Werkstoffes der Vertiefungen und der Vorsprünge 19 kann die Federwirkung der Steckverbindung bestimmt werden. Bei dem in den Figuren 1 bis 7 gezeigten Sportgerät ist die Steckverbindung, insbesondere der Bereich um die Vertiefungen und die Vorsprünge aus dem gleichen Werkstoff wie die übrigen Teile des Sportgerätes hergestellt. Die Steckverbindung weist aus diesem Grund keine andere Biegesteifigkeit als die übrigen Teile auf.

Claims

Sportgerät umfassend
ein als ein Stab ausgebildetes Widerlager mit einem starren Auflager (1) an ihrem ersten Ende (2) und
ein zweites Ende (3), welches zweites Ende (3) als ein freies Ende ausgebildet ist und an welchem zweiten Ende (3) eine eine Bewegung ausführende Person mit einem Körperteil über ein Seil (4) unter Ausübung einer Kraft auf das zweite Ende (3) verbindbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Teilbereich des Stabes einen Stabquerschnitt aufweist, welcher Stabquerschnitt ein Element mit einer vom Zentrumspunkt des Stabquerschnittes zu einer Randzone ansteigenden Elementhöhe aufweist.
Sportgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Elementhöhe parallel zu einer Komponente der Kraft orientiert ist.
Sportgerät nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass
der Stab einen I-förmigen, U-förmigen Querschnitt umfassend einen Steg und Flansche umfasst, wobei der Steg als das Element eine vom Zentrumspunkt zu einem Flansch ansteigende Elementhöhe aufweist.
Sportgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der am Steg und an einem Flansch eine Verstärkungsrippe angeschlossen ist, welche Verstärkungsrippe als Element eine vom Zentrumspunkt zum Flansch ansteigende Rippenhöhe aufweist.