MX2008011073A - Maquina de ejercicios con articulaciones multples. - Google Patents

Abstract

Una máquina de ejercicios que incluye un bastidor que está conectado a una serie de articulaciones con movimiento de pivote. Un usuario se sienta en una de las articulaciones y aplica una fuerza, típicamente con sus piernas, a una articulación de transmisión. Por lo menos dos de las articulaciones están conectadas por alguna forma de resistencia, tal como un cilindro hidráulico. Cuando el usuario presiona contra una de las articulaciones, se aplica una resistencia, a través de las articulaciones, por el peso del usuario y el cilindro hidráulico.

Description

MAQUINA DE EJERCICIOS CON ARTICULACIONES MU LTIPLES Cam po de la i nvención Máqui nas de ejercicios, más específicamente u na máquina de ejercicios con una combinación de articulaciones q ue permite contrarrestar u na fuerza de e;sfuerzo, q ue varía en un rango de movimiento, por medio de Jna fuerza de resistencia con una variación similar. Antecedentes de la invención Con frecuencia las máq u inas de ejercicios, incluyendo las que tienen articulaciones que varían la fuerza de resistencia aplicada al usua rio, proveen una fuerza de resistencia a la fuerza aplicada al usuario, y dicha fuerza resistente es lineal ó bien no está equilibrada contra la fuerza de esfuerzo del usuario. En alg unos ejercicios, tales como en los de empuje con las piernas , el h ueso de la parte superior (muslo) de la pierna y el h ueso de la parte inferior de la pierna forman inicialmente un ángulo bastante obtuso, con la rodilla en el ápice. Du rante el empuje con las piernas , el múscu lo fu nciona para flexionar la pierna inferior alejándola de la pierna superior y para incrementar el áng ulo entre ambas, en la rodilla . Sin embargo, conforme cambia el áng u lo entre la pierna superior y la pierna inferior en la rod illa, el usuario obtiene mejor palanca de los músculos implicados, y puede aplicar mayor fuerza de esfuerzo. Todas las máquinas tend rían eq u ilibrio, entre la fuerza de resistencia y la fuerza de esfuerzo del usuario (por las leyes de la física) , pero no necesariamente la fuerza máxima de esfuerzo del usuario. La solicitante busca equilibrar la resistencia a la potencia del usuario, de modo que efectúe el ejercicio óptimo du rante todo el rango del movimiento. En el ejercicio de empuje con las piernas, por ejemplo, el movimiento varía desde una posición de elevada flexión de las- rodillas (áng ulo obtuso entre la canilla y el nriuslo) hasta una posición de total extensión de la rodilla (cero flexión de la rodilla , que corresponde a un áng ulo de 1 80 grados entre la canilla y el muslo) . Sucede q ue la capacidad del usuario para generar fuerza, debido al palanq ueo muscular, aumenta d ramáticamente a medida que la rodilla se mueve hacia su total extensión . i Con frecuencia es ventajoso tener u na máq u ina de ejercicios que incluya , por ejemplo, una máquina para empuje con las piernas, en la que la fuerza de resistencia (la fuerza que se opone a la fuerza aplicada q ue impone el usuario del ejercicio a la máquina) , aumente también , por ejemplo, conforme aumenta el ángulo de la pierna del usuario. Es ventajoso, con vistas a obtener el pu nto óptimo de los beneficios del ejercicio, proveer una resistencia que varíe con la potencia (es deci r, la capacidad máxima de esfuerzo) de la articulación , a med ida q ue varíe la posición de la articu lación . Para el ejercicio de empuje con las piernas, esto sig nificaría que la resistencia de la máquina aumentaría también conforme la posición de las piernas se mueve hacia la extensión de la rodilla . Objetivos de la i nvención Es un objetivo de la presente invención proveer una máquina i de ejercicios, que incluye una máquina para empuje con las piernas, o una máquina para empuje con los brazos, en la que la fuerza de I resistencia varía proporcionalmente con la potencia, que aquí I aumenta típicamente a medida que se mueve una palanca de accionamiento de la máquina de articulaciones múltiples. i Es otro objetivo de la prejsente invención proveer una máquina de ejercicios de resistencia variable, en la que la aplicación por el usuario de una fuerza muscular (esfuerzo) a una palanca de accionamiento, da por resultado una fuerza de reacción de resistencia, generada por un dispositivo mecánico, tal como un cilindro hidráulico y, posiblemente, un componente del propio peso del usuario. Es otro objetivo de la pre;sente invención proveer una máquina de ejercicios con una multiplicidad de articulaciones, en la que la i aplicación de una fuerza a una articulación de accionamiento, de la multiplicidad de articulaciones, hace que el usuario sea levantado verticalmente, en cierto grado, contra la fuerza de gravedad, moviéndolo verticalmente. Es otro objetivo de la pre'sente invención proveer una máquina de ejercicios de articulaciones múltiples, en la que la resistencia mecánica del ensamble tiene la ventaja mecánica de que puede cambiar selectivamente, de modo que una articulación de accionamiento del sistema de jarticulaciones múltiples, pueda tener una ventaja mecánica variable. | Otro objetivo más de la presente invención es proveer u na máquina para ejercicios de empuje con las piernas, que tiene una almohad illa para pies; teniendo la almohadilla para pies una i multiplicidad de posiciones aj ustables o de posicionamiento por tamaños, q ue permite el ajusté selectivo del rango de palanca de accionamiento para el movimiento relativo del alcance de movimiento de los pies del usuario con respecto a una palanca de accionamiento de la máqu ina y/o los pies del usuario . También es otro objetivo de la presente invención proveer u na máquina para ejercicios de empuje con las piernas, en la q ue un i cilind ro hid ráulico pueda proveer, en parte, la fuerza de resistencia a un esfuerzo aplicado por el usuario; fuerza de resistencia que aumenta con el esfuerzo aplicado a la palanca de accionamiento, y el incremento en la velocidad de la misma . u n sistema de articulaciones que comprende | u na multiplicidad de articu laciones. i Una de las articulaciones puede ser u na palanca de accionamiento, i que está adaptada para recibir u n miembro del cuerpo del usuario (pies , manos o similares) , para aplicarle u na fuerza de esfuerzo; y dicha fuerza de esfuerzo será resistida por u n ensamble de resistencia mecán ica , posiblemente con un componente ad icional d¾ resistencia , generado por el propio peso del usuario. Breve descri pción de los di bujos La figu ra 1 es una vista en perspectiva de la máquina de ejercicios con articulaciones múltiples de la solicitante. La figura 1A es una vista en perspectiva de una modalidad alternativa preferida de la invención de la solicitante. Las figuras 2A y 2B son vistas laterales en alzado de la máquina de ejercicios de empuje con las piernas, con articulaciones múltiples, de la solicitante, que muestran un usuario en una posición inicial (figura 2A) y en una posición extendida (figura 2B). La figura 3 es una vis(ta recortada de una porción de la máquina de ejercicios para empuje con las piernas, con articulaciones múltiples, de la solicitante, que muestra su ensamble mecánico. Las figuras 3A y 3B son vistas en perspectiva de modalidades alternativas preferidas de la presente invención. Descripción detallada de la modalidad preferida La máquina 10 de ejercicios de la solicitante está representada i en la vista lateral en alzado de la figura 1, y con referencia a las figuras 2A y 2B, que se apoya sobre una superficie sustentadora SS. La máquina de ejercicios 10 consta de un sistema de articulaciones 12, comprendiendo el sistema de articulaciones una multiplicidad de articulaciones; dichas articulaciones , típicamente son miembros rígidos o barras, que pueden ser pivotables unos con respecto a los otros, pero que cooperan para transmitir una fuerza de resistencia a una fuerza de esfuerzo aplicada por el usuario. Como se ve en la figura 1, las articulaciones múltiples de la solicitante incluyen una palanca de accionamiento 14a, un bastidor fijo 16 soportado sobre una superficie sustentadora, tal como un piso de una sala de ejercicios, una articulación de balanceo 18 y una articulación 19 soportadora de asiento (que consiste aquí del soporte 20 de ensamble de asiento y de una barra transversal 22, montadas de manera rígida pero ajustable entre sí). De esa manera, este sistema 12 de articulación particular incluye cuatro articulaciones. La palanca de accionamiento 14 está fijada pivotalmente a un bastidor 16, fijo, sustentado por el piso, en el punto A. Un extremo retirado de la palanca de accionamiento 14 está conectado pivotalmente a la articulación de asiento 19, en el punto B. El balanceador 18 está acoplado pivotalmente con la articulación de asiento 19 en el punto C, y acoplado pivotalmente al bastidor 16 en el punto D. Estos puntos pueden representar sujetadores u otros medios de pivote o rotación, conocidos en el mercado. Volviendo ahora a las figuras 2A y 2B, se ve que un ensamble 50 de resistencia mecánica se; acopla en por lo menos dos de las articulaciones del sistema 12 de múltiples articulaciones. Está ilustrado en las figuras 2A y 2B el acoplamiento de un ensamble mecánico, que incluye aquí el cilindro hidráulico 52, entre el bastidor fijo 16 y la articulación de asiénto 19. Se ve que la articulación de asiento 19 incluye un ensamble de asiento 24, en el que residirá por lo menos algo del peso del usuario, típicamente en una posición I sentada. La aplicación de una fuerza por el usuario a la palanca de accionamiento 14, provocará una acción de pivote de la palanca de accionamiento, y el movimiento del sistema de articulaciones. Este movimiento dará por resultado la generación de una fuerza de resistencia del ensamble 50 dé resistencia mecán ica a la fuerza de esfuerzo aplicada por el usuarió, así como un componente adicional de resistencia , generado por una elevación del propio peso del usuario contra la fuerza de g ravedad , en al menos u na escala del movimiento de pivote de la palalnca de accionamiento. U n ensamble 26 de almohadillas para pies consiste, como se expone más adelante, de los elementos 28 , 30, 32 , 34, 36 y 38, y está adaptado para trasmitir fácil , conveniente y efectivamente una fuerza de esfuerzo muscu lar aplicado por el usuario, a la palanca de accionamiento. El ensamble 26 de almohadillas para los pies incluye una almohadilla 28 para pies , q ue puede comprender un solo miembro, o una serie de miembros, donde cada miembro de la serie está adaptado para recibir uno de los dos pies del usuario, y puede tener almohadillas de espuma cubiertas con u na tela d u rable, como se conoce en la técnica . La almohad illa para pies 28 puede incluir dos secciones cubiertas, separadas, 28a y 28b, como se i lustra en la fig u ra 1 ; y dichas secciones están engoznadas entre sí en 28c, por ejemplo, mediante un miembro de tela . Esto permitiría q ue u n usuario más alto empujara las almohadillas para pies 28b sobre el gozne 28c, fuera del camino, de modo que la planta del pie de la persona más alta se apoyara sobre 28a, permitiendo u na posición inicial más cómoda para el usuario de mayor estatu ra . U n poste de soporte 30, q ue consiste típicamente de u n par de miembros, está conectado fija' y ajustablemente, típicamente por med io- de u n sujetador, a la palanca de accionamiento 14, en la conexión pivotal 32 del poste de soporte/brazo de palanca de accionamiento. U na barra ten|sora 34 está conectada pivotalmente en o cerca de u n extremo, al bastidor, y cerca del otro extremo, al poste de soporte 30. La fu nción de la barra tensora es mover i giratoriamente la superficie de las almohadillas para pies conforme la palanca de accionamiento se n ueve siguiendo u n arco q ue tenderá a i mantener los pies del usuario aproximadamente perpend iculares a la porción inferior de la pierna del usuario para u n movimiento más i cómodo y efectivo. El ensamble 26 de almohadilla para pies también ! incluye u na conexión pivotal 36 de barra tensora/poste de soporte, tal como u n sujetador. Otro sujetador puede actuar como conexión i pivotal 38 de barra tensora/bastidor. El ensamble de asiento 24 fu nciona, entre otras cosas , para soportar el peso del usuario y permitir el acceso fácil del usuario a la palanca de accionamiento. El ensamble de asiento 24 está mostrado en las fig uras 1 , 2A y 2B comprendiendo un respaldo 40 (que puede i estar acojinado) , un soporte inferior 42 (que puede estar acojinado) , un par de asas 44, sujetables con las manos , todo acoplado con una articulación de asiento 1 9, mediante el uso de una ménsula 46 aj ustable al soporte de asiento/ensamble de asiento, q ue posiciona aj ustablemente (por medios coinocidos en el mercado, que incluyen una multiplicidad de ag ujeros (21 )) , el ensamble de asiento. a lo largo del soporte de asiento 20 de la articulación de asiento 1 9. La ménsula aj ustable 46 puede estar fijada al soporte de asiento 20 mediante el uso de una multiplicidad de agujeros (21) en el soporte de asiento y la ménsula ajustáble, junto con los sujetadores, tales como sujetadores roscados, pasadores de colocación rápida u otros medios conocidos en el mercado. Dicha capacidad de ajuste permitirá que se mueva el ensamble de asiento y, por lo tanto, el asiento, longitudinalmente a lo ¡largo del' soporte 20 de asiento. El ensamble de resistencia mecánica 50 está provisto para aplicar una resistencia mecánica a un pivoteo de la palanca accionadora 14, accionado por un usuario. El ensamble 50 de resistencia mecánica puede incluir diferentes medios de resistencia, por ejemplo, pesos, resortes (ver las figuras 3A y 3B), etc.; pero en las figuras 2A, 2B y 3 está ilustrado teniendo un cilindro hidráulico 52 para resistir la fuerza de esfuerzo del usuario y obtener un descenso acojinado cuando el peso del usuario permite que la máquina regrese a la posición inferior que está señalada en la figura 2A. El cilindro hidráulico también es "autoajustable", ya que, cuanto más dura sea la fuerza aplicada por el usuario, mayor será la resistencia generada. El cilindro hidráulico 52 incluye una barra 54, un pistón 56, siendo recibida deslizablemente la barra en un cuerpo 58, típicamente cilindrico, y con el cuerpo encerrando el pistón 56; dicho pistón se mueve típicamente dentro de un fluido para proveer una resistencia a la barra, proporcional a la velocidad aplicada a la barra. Como se puede ver en la figura 3, el cilindro hidráulico 52 se acopla con una articulación 19 de asiento; aquí más específicamente el soporte de asiento 20, en la ménsula ajustáble 60 y el cuerpo 58, montado aj ustablemente, típicamente con u na ju nta de rótu la , en el bastidor/ménsula aj ustable 62. Se ve q ue la aplicación de fuerza a la almohadilla de pies 28 , por el usuario sentado, cuyos pies son colocados sobre la I almohadilla y cuyas rodillas estarán flexionadas, cuando se contraen los músculos de la pierna, provocan la rotación de la palanca de accionamiento 14 alrededor del punto de pivote A, para mover la articulación 1 9 del asiento. Sin embargo , la articulación de asiento i 1 9 tiene el balanceador 1 8 en el pu nto C , y d icho balanceador también está conectado pivotallmente en el punto D al bastidor 1 6. Ignorando por un momento el ensamble 50 de . resistencia mecán ica efectivo , se ve q ue el movimiento levógiro de la palanca de accionamiento 14 por los pies del usuario hará q ue la articu lación 1 9 de asiento se levante, levantando al usuario. Adicionalmente , se ve que cuanto más se pivote la palanca de accionamiento en sentido levógiro, menor será el ángulo transcrito B; es decir, el ángulo entre el balanceador 1 8 y la barra transversal 22 , como se ve en la figura 1 . A medida que d isminuye este áng u lo, aumenta el componente de la fuerza aplicada por el usuario, que está levantando el cuerpo del usuario por medio del sistema de articulaciones. Es decir, a medida que disminuye el ángulo E (con el incremento en la, extensión de la rod illa) , aumenta el componentle de la fuerza aplicada por el usuario, que actúa para levantar el peso del usuario a través del sistema de articulaciones. Es decir, el peso del usuario tend rá mayor ventaja mecánica para resistir la fuerza de empuje con las piernas, ejercida por el usuario, lo q ue requiere de mayor fuerza por parte del usuario , que es exactamente o que se necesita para equilibrar el incremento en la potencia en esa posición de la rodilla . El efecto del ensamble dé resistencia mecánica es aumentar la fuerza de resistencia adicional a la fuerza aplicada , aqu í en la forma de u n cilindro h idráulico. Además, al usar el cilind ro hid ráulico, cuanto más rápido se suministre la fuerza a la palanca de accionamiento, mayor será la resistencia a la acción de elevación (y, por consig uiente, el movimiento de la barra 45 y del cuerpo 58) . El propósito de la fuerza de resistencia hidráulica es proveer la resistencia general básica por encima del alcance total del movimiento. Esta magnitud aumenta cuanto más rápido accione el usuario la palanca y, también aumenta realmente a medida que se extienden las rodillas. Sin embargo, es insuficiente para equilibrar la potencia cerca de la extensión total de las rod illas y , por ende, el componente de gravedad de la resistencia suplementa la resistencia hidráulica. U na combinación de una ranu ra y sujetadores también pod ría ser usada para conectar el ensamble de asiento al soporte de asiento 20. Se puede efectuar aj ustes entre A y B (u otros pu ntos de conexión de las articulaciones), por ejemplo, con el uso de una serie de agujeros en las articulaciones 14 y/o 1 6, que permitan que una persona de menor estatura tenga u n alcance menor de movimiento en la palanca de accionamiento. De igual manera , el acoplador 1 8 puede tener una ranura como se ilustra , o una serie de agujeros para acoplarse con el bastidor 1 6. Las fig uras 3A y 3B ilustran el uso del resorte 52a o del miembro elastomérico 52b para proveer resistencia mecán ica, en lugar del ensamble hidráulico. Si bien el uso de estos ensambles diferentes obtendría algo de los resultados de la presente invención de la solicitante , no son el ensamble de resistencia preferido. La figu ra 1 A ilustra el uso de u na agarradera 28H de acoplamiento con la mano en lugar de la almohad illa 28 para pies , para permitir que u n usuario use la máq uina de ejercicios para empuje de banco sentado. Como se puede ver en la fig u ra 1 A, puede haber varias superficies de agarre en el miembro de acoplamiento con la mano para permitir que el usuario agarre una porción horizontal o vertical del miembro de acoplamiento con la , mano. Adicionalmente, el miembro de acoplamiento con la mano puede estar conectado giratoriamente con el poste de soporte , y también puede incluir porciones 28 I de agarre man ual giratorias , donde las porciones de agarre manual giran con respecto al resto del ensamble de acoplamiento con la mano, en formas conocidas en la técnica, de tal manera q ue él movimiento por el usuario de la palanca de accionamiento permita la rotación de las porciones girables 28I y para comodidad del usuario. Aun cuando se ha descrito la invención con referencia a modalidades específicas, de ninguna manera debe considerarse esta descripción en u n sentido restrictivo. Varias modificaciones de las modalidades descritas, así como otras modalidades alternativas de la I invención , serán aparentes par¡a las personas con experiencia en la materia , cuando hagan referencia a la descripción de la invención . Por lo. tanto, está contemplado |que las reivindicaciones que vienen a contin uación cubrirán aq uellas modificaciones que q ueden dentro del alcance de la invención . <

Claims (18)

REIVINDICACIONES i

1. Una máquina de ejercicios que comprende: un sistema de articulaciones con una multiplicidad de articulaciones; incluyendo una palanca de accionamiento; un dispositivo de resistencia mecánica, para acoplamiento con el sistema de articulaciones, de modo que responda al movimiento de la palanca de accionamiento;; un asiento, adaptado para soportar sustancialmente el peso del usuario de la máquina de ejercicios; estando acoplado el asiento con I el sistema de articulaciones a fin de proveer un componente vertical de movimiento al asiento cuando la palanca de accionamiento es movida por el usuario; donde la aplicación por el usuario de fuerza muscular a la palanca de accionamiento da por resultado la aplicación incluye resistencia mecánica del ensamble de resistencia mecánica, así como al menos algo del peso del usuario.

2. La máquina de ejercicios de conformidad con la reivindicación 1, en la que el sistema de articulaciones está adaptado para proveer la transmisión no lineal de la fuerza de resistencia al usuario, que varía conforme se mueve la palanca de accionamiento, en respuesta a la fuerza muscular del usuario.

3. La máquina de ¡ejercicios de conformidad con la reivindicación 1, en la que el dispositivo de resistencia mecánica incluye uno de entre: un cilindro hidráulico, pesas, resortes o miembros elásticos.

4. La máq uina de ejercicios de conformidad con la reivindicación 1 , en la que el dispositivo de resistencia incluye medios que responden a una velocidad q ue se les aplica, para incrementar la resistencia mecán ica cuando se incrementa dicha velocidad .

5. La máq uina de ejercicios de conformidad con la reivindicación 1 , en la q ue la palanca de accionamiento incluye una almohadilla para pies que tiene en ella u na superficie de acoplamiento con los pies; para que la almohadilla para pies se acople con al menos un pie del usuario cuando el usuario está sentado en el asiento.

6. La máq uina de ejercicios de conformidad con la reivindicación 1 , en la q ue la palanca de accionamiento incluye una barra de agarre man ual.

7. La máq u ina de ejercicios de conformidad con la reivindicación 1 , que incluye adicionalmente medios para obtener la rotación de la almohadilla para ¡pies, como una fu nción de la posición de la palanca de accionamiento, de manera q ue se mantenga un ángulo deseado entre una porción inferior de pierna y un pie del usuario, d urante el movimiento de la palanca de accionamiento .

8. La máquina de ejercicios de conformidad con la reivindicación 5, q ue incluye adicionalmente medios para establecer aj ustablemente un áng ulo preseleccionado de la almohadilla para pies, con respecto a la palanca de accionamiento.

9. La máquina de ejercicios de conformidad con la i reivindicación 5, que incluye jadicionalmente medios para ajustar selectivamente y establecer la distancia entre la superficie de i acoplamiento con los pies, de ía almohadilla para pies, y la palanca de accionamiento.

10. La máquina de ejercicios de conformidad con la reivindicación 1, en la que el sistema de articulaciones incluye adicionalmente medios para alterar ajustablemente una ventaja mecánica de la palanca de accionamiento. i

11. La máquina de ejercicios de conformidad con la reivindicación 1, en la que la palanca de accionamiento del sistema de accionamiento está conejctado pivotalmente a un bastidor soportador en el piso, y conectado pivotalmente a una articulación de asiento y un basculador, para montar pivotalmente la articulación de asiento al bastidor, de manera) que la articulación de asiento tenga un componente vertical de movimiento cuando pivota la palanca de accionamiento.

12. La máquina de ejercicios de conformidad con la reivindicación 10, en la que el dispositivo de resistencia mecánica se acopla con la articulación de asiento y el bastidor.

13. La máquina de ejercicios de conformidad con la reivindicación 10, en la que el dispositivo de resistencia mecánica se acopla con la palanca de accionamiento y con el bastidor.

14. La máquina de ejercicios de conformidad con la I reivindicación 10, en la que el dispositivo de resistencia mecánica se acopla con cualesquiera dos articulaciones del sistema de articulaciones, a fin de moverse en respuesta a una fuerza aplicada a la palanca de accionamiento.

15. La máquina de ejercicios de conformidad con la reivindicación 10, en la que el asiento se acopla ajustablemente con la articulación de asiento para establecer preselectivamente la distancia vertical del asiento por encima de la superficie de soporte.

16. La máquina de ejercicios de conformidad con la reivindicación 11, que incluye adicionalmente un ensamble de ménsula, para ajustar preselectivamente un ángulo entre el dispositivo de resistencia mecánica y el bastidor.

17. La máquina de ejercicios de conformidad con la reivindicación 12, que incluye adicionalmente un ensamble de ménsula para ajustar preselectivamenté un ángulo entre el dispositivo de resistencia mecánica y el bastidor.

18. La máquina de ejercicios de conformidad con la i reivindicación 13, que incluye adicionalmente un ensamble de ménsula para ajustar preselectivamente un ángulo entre el dispositivo de resistencia mecánica y el bastidor.