SE530842C2 - Förfarande för muskelträning och redskap härför - Google Patents

Description

530 B42 2 ökad längdförändringshastighet (kontraktionshastighet). Muskelns effektutveckling däremot, som utgörs av produkten av utvecklad kraft och rörelsehastighet, ökar ini- tialt med ökande kontraktionshastighet och når sitt maximum vid måttligt snabbt koncentriskt muskelarbete, då likaledes energikravet på den tränande är maximalt.

Under excentriskt muskelarbete är effektutvecklingen/energilcravet relativt blyg- SaIIlI.

För optimal styrketräning önskas en hög muskelspämiing, och gärna ett begränsat energikrav. Vetenskapliga studier har också påvisat att kombinerat éxeentriskt- koncentrisld muskelarbete vid tung belastning och låga rörelsehastigheter ger högst tillväxt av muskelmassa och styrka. Följdríktigt tillhandahåller en modem högkvali- tativ styrketräningsutrusming sådan belastningsprofil. SE 8900946-8 beskriver ett förfarande för muskelträning genom belastning medelst svänghjul istället för kon- ventionella vikter eller skivstänger, dels i syfte att minska totalvikten av styrketrä- ningsutrustning för rymdiärd, rekreation eller rehabilitering, men även för att åstad- komma en optimal belastingsprofil under den excentriska fasen av muskelarbetet.

För optimal konditionstràiing önskas i första hand e11 högt energikrav på den träna- de muskulaturen för att uppnå förbättrad uthållighet av såväl hjärtat som perifera muskelgrupper hos den tränande. Typiskt används högre rörelsehastigheter järntört med styrketräning, varvid man uppnår högre energikrav och syreupptag. Flera 1rä~ ningsunustningar; såsom motionscykel och roddapparat, använder dessutom en övervägande koncentrisk muskelbelastning, varvid man genom fiiktion minskar den _ excentriska muskelbelastningen, och därmed minskar den absoluta kraftbelastning- en.

Konventionell träningsuuustning kan vanligen inte tillhandahålla både styrketräning och konditionsträning i en och samma apparatur, efiersorn, enligt ovan beskrivning, de tekniska kraven skiljer sig åt avsevärt. Man optimerar därför vanligen konstruk- tion och materialval fór endera näriingskvaliteten. 20 30 530 B42 SYFTE MED UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfmning är att åstadkomma ett träningsförfarande och ett träningsredskap som kan skapa såväl en hög belastning och väl definierad hastig- hetsprofil under koncentriskt-excenniskt muskelarbete utan större energiförluster; lämplig för styrketräning, som en övervägande koneentrisk muskelbelastning vid högre rörelsehastighet; lämplig för konditionsträning.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Detta och andra syften, vilka framgår av nedanstående beskrivning, åstadkommes medelst ett förfarande för muskelträning och träningsredskap för träning av muskler enligt ovan, och som vidare uppvisar särdragen angivna i den kännetecknande delen av bifogade oberoende patentkrav l resp. 13. Föredragna utföringsfonner hos förfa- rande för muskelträning, och träningsredskap för träning av muskler enligt uppfin~ 'ningen är definierade í bifogade respektive beroende krav 2-12 .och 14-47.

Genom att uppfinningen hänför sig till ett förfarande för muskelträning medelst ett träningsredskap och, i tillämpliga fall, för mätning av träningsbetingelser, där den tränande belastar aktuella muskler genom att öka eller minska åtminstone ett roter- bart anordnat svänghjuls rotationsenergi, E(kin), kinetiska energi, medelst ett för påverkan av svänghjulet lindat anordnat dragorgan, och vidare kätmetecknas av att svänghjulet styrt bromsas medelst bromsorgan, möjliggörs både styrketräning och konditionsträning med samma träningsredskap.

Genom att uppfinningen hänför sig till ett träningsredskap för träning av muskler och, i 'tillämpliga fall, för mätning av träningsbetingelser, där åtminstone ett roter- bart anordnat svänghjul förefinns anordnat fór belastning av aktuella muskler hos den tränande genom ökning eller minskning av svänghjulets rotationsenergi E(kin), 10 20 25 30 530 B42 4 kinetiska energi, varvid ett lindat anordnat dragorgan törefinns för den tränandes påverkan av svänghjulet, och vidare kännetecknas av att bromsorgan förefinns an- ordnade att styrt bromsa svänghj ulet, möjliggörs både styrketräning och konditions- träning med redskapet. Vidare möjliggörs att åstadkomma ett lätt och föga utrym- meskrävande redskap eftersom inga vikter erfordras och eftersom det inte erfordras separata redskap för styrke- respektive konditionsträning, vilket redskap med fördel kan användas vid hemmaträning och rehabilitering av flertalet av kroppens muskel- grupper. Redskapet kan med fördel användas inom ett flertal områden där ovanstå- ende egenskaper erfordras, inkluderande rymdtärd.

FIGURBESKRIVNNG - Föreliggande uppfinning kommer att förstås bättre med hänvisning till följande de- taljerade beskrivning läst tillsammans med de bifogade ritningarna, där lika hänvis- ningsbeteckningar hänför sig till lika delar genomgående i de många vyerna, och i vilka: fig. I schematiskt visar en första utföringsform av en anordning enligt uppfinningen sedd vinkelrätt mot svänghjulets plan, fig. 2 visar anordningen enligt fig. I sedd från vänster i fig. l, fig. 3 visar utloppshastighet som en ofta fóredragen funktion av utdragen sträcka, fig. 4 visar en skiss över en anordning enligt uppfinningen för klargörande av be- teckningar, fig. 5 schematiskt visar ett dragorgan, en dragrem, sedd tvärs dess längdrilctrring och dess tjockleksrikming, 20 25 30 530 842 5 fig. 6 schematiskt visar ett från sidan sett svänghjul anordnat för varierande trög- hetmoment medelst varierande viktfördelning, fig. 7 schematiskt visar en från sidan sedd anordning för träning, speciellt i tyngdlös rniljö, fig. 8 schematiskt visar en del av ett fiån sidan sett annat arrangemang för liggande benträning, fig. 9 schematiskt visar en i ett handtagsparti anordnat utlösningsarrangemang för säkerhetsändarnål för att under vissa betingelser bryta iörbindningenvmellan hand- tagsparti och dragorgan, fig. 10 visar en del av ett utlösningsarrangemang, enligt fig. 9 i utlöst tillstånd, fi g. 11 schematiskt visar ett säkerhetssystem för stoppning av svänghjulet av säker- hetsskäl. fig. 12 schematiskt i en sidovy visar en anordning väsentligen enligt fig. 7, där dock svänghjulet är anordnat att påverkas indirekt via en hävarm, fig. 13 schematiskt visar en del av en anordning väsentligen enligt fig. 12 anordnad för en sittande tränandes lcnästräclaiingsträning, _ fig. 14 schematiskt visar anordningen enligt fig. 13 anordnad för en sittande tränan- des bencurlträning, fig. 15 schernatiskt visar anordningen enligt fig. 13 anordnad för en stående eller sit~ tande tränandes armcurlsträning, 20 25 30 530 B42 6 fig. 16 schematiskt visar varierande svänghjulsplacering relativt hävarmens fria, be- lastade ände vid en anordning väsentligen enligt fig. 12-15. fig. l7a och 17b schematiskt visar förlopp över koncentrisk respektive excentrisk muskelträning, fig. 18 schematiskt visar ett styrorgan för att styra bromsverkan hos ett för broms- ning av svänghjulet anordnat bromsorgan. . fig. 19 schematiskt visar en perspektivvy av en anordning för fi-iktionsbromsning av svänghjulet medelst brornsband. fig. 20 schematiskt visar en perspektivvy av en anordning för bromsning av sväng- hjulet medelst lufibroms. ñg. 21 schematisk visar en sidovy av anordning för att reglera bromsverkan hos en luftbrorns. fig. 22a och 22b schematiskt visar en sido- respektive frontvy av en anordning för bromsning av svänghjulet medelst permanentmagnet. fig. 23 schematiskt visar en sidovy av en anordning lör bromsning av svänghjulet medelst eleklromagnet.

DBTALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN I fig. 1 och 2 visas ett träningsredskap. Där betecknas med 1 ett roterbart anordnat svänghjul, med 2 en axel kring vilken hjulet 1 är roterbart och med 3 betecknas vid en vägg 4 eller liknande anordnade gavelanordningar för irifastning av hjulet I, där 4 även kan utgöra en infástningsdel av redskapet. För belastning av aktuella muskler 10 20 25 30 530 IMZ 7 hos en tränande person 5, är svänghjulet anordnat lör ökning eller minskning av det- sammas rotationsenergi E(kin), kinetiska energi. Enligt det i fig. 1 & 2 visade uttö- randet fiårefinns för påverkan av nämnda energi dragorgan 6 i form av en rem 6 eller liknande, vilket dragorgan är lindat kring ett navparti 7 hos hjulet 1 samt försett med ett handtagsparti 8 avsett att gripas av den tränande, vilken, såsom träning kan dels draga i remmen 6 då denna är upplindad, varvid remmen avlindas och nänmda ener- gi ökas, dels draga, hålla emot, i remmen 6 då remmen är avlindad och hjulet är satt i rotation, varvid hjulets rotation bromsas. Detta lämpar sig följaktligen För styrke- träning eitersom användaren kan tillgodogöra sig en såväl excentrisk som koncent- risk belastning nära den viljemässígt maximala muskelkrafien. Man kan dessutom uppnå tyngre excentrisk än koncentrisk träning genom att bromsa upp svänghjulet under en kortare tidsperiod, så kallad ”excentric overload”.

Fig. 17a och l7b illustrerar förloppet vid excentrisk respektive koncentrisk muskel- rörelse.

Dragorganet 6 är företrädesvis direkt kopplat till och lindat anordnat kring axeln 2 kring vilken svänghjulet roterar. Alternativt kan dragorganet 6 vara lindat anordnat kring en separat axel, vilken axelär anordnad att via luaftöverfóringsorgan såsom till exempel kugghjul, transmissionsrem eller liknande överföra rotationskrafien till svänghjulets 1 axel 2.

Vidare innefattar träningsredskapet ett bromsorgan 40, schematiskt visat i fig. 1 och 2, anordnat att styrt bromsa svänghjulet 1, för att möjliggöra tillfredsställande kondi- tionsträning med trmingsredskapet. Genom att bromsa svänghjulet 1 medelst ett bromsorgan 40 i den excentriska fasen, dvs. då remmen lindas upp på navet igen, erhålles en för konditionsträning lämplig träningsrörelse. Vid konditionsträning kan bromsorganet 40 vara anordnat att bromsa både i den koncentriska fasen, dvs. i ut- dragningsfasen, och den excentriska fasen, dvs. upplindningsfasen. Alternativt kan bromsorganet 40, vid konditionsnäning, vara anordnat att styrt bromsa endast i den 10 20 25 30 530 B42 8 excentriska fasen. Bromsorganet 40 är företrädesvis anordnat för i- och urkopp- lingsbar bromsverkan, så att det vid styrketräning kan urkopplas, åtminstone i den exeentriska fasen.

Företrädesvis innefattar träningsredskapet en styranordning 50, som schematiskt vi- sas í fig. 18, anordnad att styra nämnda bromsorgan 40. Enligt-en utiöringsfonn ut- görs styranordníngen 50 av ett mekatroniskt system anordnat att detektera initiering- en av den koncentriska respektive den excentriska fasen. Företrädesvis innefattar det rnekatroniska systemet en första sensor 52 avsedd att detektera den koncentriska fa- sen och en andra sensor 54 avsedd att detektera den excentriska fasen, samt ettstyr- organ 56, till exempel en mikroprocessor, till vilken sensorerna 52, 54 är kopplade, vilket styrorgan 56 är anordnat att skicka styrsignaler till bromsorganet 40. Den tör- sta sensorn 52 utgörs företrädesvis av en rotationssensor 52 vilken är anordnad att registrera när axeln 2 kring vilken svänghjulet 1 roterar byter riktning, vilket sker när dragorganet 6 lindats upp och användaren utövar en dragande krafi pä dragorga- net, dvs. vid utdragningsfasen eller den koncentriska fasen. Den andra sensorn 54 utgörs företrädesvis av en optisk sensor vilken enligt en variant är anordnad att regi- strera när dragorganet 6 är helt utdraget genom att detektera den därvid blottade ax- eln 2 vid vilken dragorganet är fäst, varvid den excentriska fasen följer. Vid kondi- tionsträning, i det fall där bromsorganet 40 endast är avsett att bromsa i den exeent- riska fasen är det mekatroniska systemet anordnat att medelst den första sensom 52 avaktivera bromsen i den koneentriska fasen och sedan medelst den andra sensom ' 54 aktivera bromsen i den excenniska fasen så att användaren avlastas, för att sedan ånyo medelst den första sensorn avaktivera bromsen 40 i nästa utdragsfas och så vi- dare under hela träningstörloppet. Företrädesvis är bromsverkan avsedd att styras via signaler från första respektive andra sensom, 52, 54 via styrorganet 56 till bromsorganet 40.

Enligt en aspekt av uppfinningen är bromsverkan avsedd att styras via signaler från sensorema 52, 54 på så sätt att bromsverkan är beroende av hastigheten hos sväng- 20 25 30 530 842 9 hjulet 1, la, vilket kan vara fördelaktigt då en friktionsbroms enligt nedan används.

Bromsstyrriing kan exempelvis utföras medelst en stegmotor, altemativt en slag- magnet.

Företrädesvís innefattar träningsredskapet ett manövreringsorgan för att reglera bromsverkan hos bromsorganet. Manövreringsorganet är företrädesvis elektriskt förbundet med bromsorganet så att en användare exempelvis via en display kan sty- ra bromsverkan. Manövreringsorganet kan alternativt vara mekaniskt förbundet var- vid användaren manuellt kan styra bromsorganet.

Enligt en utfliringsforrn är bromsorganet 40 anordnat att direkt bromsa svänghjiilet 1. Altematívt innefattar träningsredskapet ett andra svänghjul la vilket är roterbart kring axeln på motsvarande sätt som svänghjulet l, varvid bromsorganet 40 är an- ordnat att direkt verka på det andra hjulet så att svänghjulet 1 indirekt bromsas. För-_ delen med att ha ett andra hjul vilket bromsorganet 40 är anordnat att direkt bromsa är att svänghjulet 1 enkelt kan anordnas utbytbart utan att till bromsorganet 40 hö- rande delar är ivägen. I vissa sammanhang kan det vara önskvärt att byta storleken på svänghjulet 1. Exempelvis-i vissa fall vid skifie från styrketräning till konditions- träning, eller vid skifce mellan användare med mycket stor skillnad i muskelstyrka, eller kombinationer därav.

Det finns flera kända sätt att bromsa ett svänghjul. Nedan beskrivs olika uttöríngs- former av uppfinningen, där kända bromskoncept anpassas till att användas vid bromsning av svänghjulet l enligt föreliggande uppfinning.

Enligt en första trtföringsforrn av uppfinningen är bromsorganet en fiiktionsbroms, dvs. bromsorganet är anordnat att medelst fiiktion bromsa svänghjulet. Det finns många varianter av bromsning medelst fiiktion. Vid det i fig. 19 visade svänghjulet är ett bromsband 42 anordnat för fiiktionsbromsning via direktkontakt med sväng- hjulets periferi. Man kan likaledes tänka sig ett utförande där åtminstone en broms- 10 15 20 25 30 530 B42 10 back eller bromskloss skapar motsvarande fiiktíonsmotstånd. Alternativt kan mot- svarande friktionsmotstånd åstadkommas genom att bromskralten från åtminstone en bromsback eller bromskloss verkar på sidan av hjulet. Dessa bromsmetoder kan relativt enkelt justeras for att kontrollera fiiktionsmotstàndet. Lampligen bromsas hjulets hastighet ned under såväl den accelererande som decelererande fasen sväng- hjulets 1, la rotation, så att en bromsande krafi från den tränande, dvs. excentrisk muskelalrtivitet, ersätts väsentligen helt. Den bromsande kraften via bromsband eller kloss varieras med anlagd kraft mot svänghjulet 1, la. Energiflårlusten som värme, som den tränande inte behöver återta genom excennisk muskelaktivitet, ökar med varvtalet. ' Enligt en andra utiöringsform av föreliggande uppfinning är bromsorganet en fluid- broms, dvs. bromsorganet är anordnat att medelst en fluid, såsom luft eller vatten, bromsa svänghjulet.

Svänghjulet innefattar i en variant visad schematiskt i fig. 20 skovlar 44 som är an- ordnade så att svänghjulet när det roteras får effekten av ett tläkthjul, och därigenom skapar ett friktionsmotstånd genom lufimotstánd. Lufimotståndet är anordnat att re- gleras genom justering av inloppsarean för luftflödet. Alternativt innefattar sväng- hjulet ekrar som går ut från navet och bildar skovlar.

Dessa eller liknande skovelhjul kan också användas i ett vattenbad då således frik- tionsmotstândet skapas genom vattenkontalctens motstånd. Flera varianter av bromshjul i luft och vatten kan tänkas. Bromsmotståndet ökar därvid med ökande varvtal, varvid energifórlusten till bromsanordningen ökar progressivt. Ett vatten- bromsat skovelhjul medför en större bromsverkan än ett luftbromsat skovelhjul ef- tersom vatten har en högre densitet, varför vattenhjulet därför ej behöver arbeta helt inneslutet i en volym av vatten utan det räcker med att vattnet endast täcker en liten del av hjulet. Med ett vattenbromsat hjul erhålles dessutom ett ytterligare bromsbi- drag genom friktionen som uppstår mellan vattnet och skovlarna, vilken är väsentli- 10' 20 25 30 530 B42 ll gen försumbar hos det lufibromsade hjulet. Fördelen med det luftbrontsade hjulet är att en enklare konstruktion erhålles i det att vatten ej används.

I fig. 21 visas schematisk en alternativ variant där ett skovelhjul innefattar Ställbara skovlar 45, där skovlarna är anordnade så att deras radie kan varieras, vilket kan åstadkommas medelst en teleskopfunktion. På så sätt utnyttjas det faktum att bromsmomentet ökar med kvadrupeln (r4) på skovelradien.

Enligt en tredje utföringsforrn av föreliggande uppfinning är bromsorganet en in- duktionsbroms, dvs. bromsorganet är anordnat att medelst induktion bromsa sväng- hjulet. I enlighet med bromsning medelst bromskloss ovan, kan olika former av magneter tänkas skapa liknande bromsmotstånd gentemot hjulets periferi utan direkt kontakt. Det bromsande magnetmotståndet ökar med ökande varvtal, varvid energi- förlusten till bromsanordningen ökar progressivt.

Som bromsande magnet kan permanentmagriet utan behov av ytterligare energikälla tänkas. Det finns flera varianter på permanentmagneter som lämpar sig för broms- ning av svänghjulet. En variant är att placera flera permanentmagrieter i en klo som är anordnad att bromsa mot svänghjulets periferi. Företrädesvis iörefinns ett manöv- reringsorgan med vilket avståndet mellan klon och hjulet är avsett att varieras. En fördel med en dylik anordning är att den tar liten plats. En ytterligare fördel är att klon enkelt medelst rnanövreringsorganet kan kopplas ur vid styrketräning.

Ett annat altemativ på permanenunagiiet är fast fästa en skiva med magneter i ramen på maskinen, längst in på axeln, varvid hjulet placeras utanför. För att variera mot- ståndet anordnas skivan förskjutbart i axiellt led, alternativt fiàn hjulet bortvinklingsbart. En fördel med denna lösning år att en stor total anläggningsyta mellan magneterna och hjulet erhålles. En nackdel är att magnetskivan konstant upptar ena axelsidan samt att magnettältets förluster blir relativt stora. 10 20 25 530 842 12 Ett ytterligare alternativ på permanentmagrret visas schematiskt i tig. 22a och 22b.

Pennanentnragrreten enligt uppfinningen innefattar en magnetkärna 46 vilken är an- ordnad vid hjulets periferi med en öppning 47 så att periferin hos hjulet kan rotera i nänmda öppning 47. Med magnetkärnan leds magnetflödet i kretsen. För att justera bromsverkan är kretsens polgap som verkar på hjulet avsett att ändras. Fördelen med detta koncept är att förlusterna i magnetfáltet minskar då det riktas av käman.

Man kan även tänkas använda elektromagnet för att uppnå liknande teknisk broms- effekt. Demia bromseffeld kan då justeras dynamiskt under hjulrotationen med eller utan återkoppling från hjulets mätta varvtal. En variant på en elektromagnet visas i fig. 23. Ett hölje 48 är avsett att fästas i maskinen, vilket hölje 48 är anordnat kring svänghjulet l, la, i vilket hölje spolar 49 förefinns anordnade kopplade till en strömkälla. Svänghjulet l, la är anordnat så att spelarnas 49 magnetfält bromsar svänghjulet längs 'dess periferi. En fördel är att magnetfältets styrka kan varieras ge- nom att ändra strömmen genom lindningen hos spelarna, varvid användaren kan trä- na mot en förutbestämd uteffekt oberoende av träningsfiekvens. Genom att bryta strömförsörjningen kopplas bromsverkan bort och hjulet kan användas för styrketrä- ning.

Enligt en fjärde utföringsform av föreliggande uppfinning är bromsorganet 40 en elektrisk broms, dvs. bromsorganet är anordnat att medelst elektricitet bromsa svänghjulet 1, la. Exempelvis kan en elmotor/generator anordnas att bromsa sväng- njuter 1, ta.

Enligt en aspekt av uppfinningen kan en kombination av någon eller några av de nämnda bromsorganen, fiiktionsbroms, fluidbroms, induktionsbroms och elektrisk broms, användas för att åstadkomma bromsverkan på svänghjulet l", la. 10 20 25 30 530 842 13 Särskilt flexibel vad avser möjligheterna att variera redskapets karakteristika är en kombination av varierande tröghetsmoment och föreslagna varianter av bromsut~ formning.

Det är ofta angeläget att träna eller motsvarande under såväl nära maximal muskel- _ spänning, som kontrollerad förkortnings- lförlängningshastighet. En exempelvis konstant förkortnings- eller förlängningshastighet i muskeln motsvaras av en be- stämd remutloppshastighet, vilken beror på aktuell ledanatomi samt svänghjulets placering. Ofta blir dock variationen i utloppshastigheten begränsad, vilket har be- skrivits i detalj i vår tidigare patentansökan SE 8900946-8; Vid den i fig. 5 schematískt visade utföringsformen av dragrenisarrangemang är tjockleksminskningshastigheten hos remmen avtagande i riktning från handtaget. I fig. 5 visas sålunda ett sätt att variera momentarmen gentemot svänghjulet för på- verkan av relationen mellan utövad kraft och muskelfórkortnings- eller muskeliör- längningshastighet.

Vid det i fig. 6 visade svänghjulet är detta anordnat för variation av detsammas tröghetrnoment genom variation av viktfördelningen under rotation tör påverkan av relationen mellan utövad kraft och muskeltörkortnings- eller muskelförlängnings- hastighet. Vid det visade utförandet innefattar svänghjulet åtminstone en i radiell led förskjutbar vikt 9 anordnad att under inverkan av uppträdande rotationskrafier, cent~ ripetallcrafier, förskjutas för omiördelning av vikten. Vid förskjutning utåt ökar tröghetsmomentet. Förskjumingen är företrädesvis avsedd att ske med en fjäder- kraft, exempelvis via en invändigt relativt vikten anordnad spiralij äder 10, vilken drages då vikten förskjuts utåt. Med ll betecknas en lcrafiig, utvändigt relativt vik- ten anordnad begränsningsfiäder. Särskilt under skede 1, då acceleration skall ske, är det ej praktiskt att tillämpa en så extrem dragremstjockleksförändring som skulle erfordras för uppnående av en väsentligen konstant utloppshastighet v. Härvid är det lämpligt att utnyttja omfördelning av vikten för förändring av tröghetsmomentet J. 20 25 30 530 B42 I4 Nämnda draglj äders 10 karakteristik kan härvid utnyttjas för att styra förändringen hos J beroende av bl.a. vinkelhastigheten W. Flera vikter hos ett svänghjul kan tän- kas, såsom markerats med den streckade vikten 9 i fig. 6, varvid de olika vikterna 9 kan tänkas ha olika ijädrar 10, så att en hög flexibilitet uppnås då det gäller föränd- ringen hos J. Med begränsningsfi ädem 11 stoppas aktuell vikts rörelse, varvid den från denna vikt härrörande förändringen hos J upphör. Arrangemang kan också tän- kas där viktema är fixerade i radiell led såväl under som över vissa varvtal.

Vid det i fig. 7 visade arrangemanget, vilket är avsett för användning i tyngdlös mil- jö, iörefmns ett sängparti 12 anordnat med en fotände 13 och anordnat att uppbära den tränande 5. Visat är ett utförande med en längs sänggpartiet törskjutbar släde 14, på vilken den tränande är avsedd att ligga och med vilken ett svänghjul 1 är rör- bundet. Sängpartiet 12 är löst förankrat vid omgivande väggar eller motsvarande med fjädrande anordningar 15'. Svänghjulet 1 är via dragrem förbundet med en ut- med sängpartiets fotände törskjutbar vagn 15, varvid svänghjulet är anordnat att på- verkas av den tränandes ben 13 ' via vagnen och dragremmen. Visat är ett utförande där svänghjulet är anordnat under sängpartiets liggplan, varvid, såsom ett exempel, dragremmen löper mellan svänghjulet och vagnen via en, ej visad, central urtagning i sängpartiet. Med 16 betecknas ett axelstöd och med 17 betecknas ett handtag för den tränande. Genom det visade arrangemanget har den rörliga massan minimerats genom att förskjutning av svänghjulet relativt den tränande ej behövs.

Vid det i fig. 8 visade arrangemanget iörefinns ett svänghjul anordnat vid en mer normal säng. I det visade exemplet är svänghjulet anordnat vid sångens fotände så att dragremmen utdrages i riktning mot sångens huvudände. Även i detta fall an- vänds en vagn för den tränandes fötter. Utiöringsformer kan naturligtvis tänkas där svänghjulet såsom i fig. 7 är anordnat under sängen. Med arrangemang enligt fig. 7 och 8 kan avancerad styrketräning med höga rörelsehastigheter åstadkommas till töjd av den låga rörliga massan. 10 20 25 30 530 B42 15 I fig. 9 visas ett utförande av anordningar lör den tränandes påverkan av svänghju- let, där anordningama, företrädesvis i anslutning till ett handtagsparti 8 avsett att gripas av den tränande, innefattar ett utlösningsarrangemang 18 for säkerhetsända- mål, vilket är så anordnat att då en viss dragkraft överskrides brytes fiårefmtlig för- bindning mellan den tränande och svänghjulet.

Vid det visade utförandet, fig. 9 och 10, innefattar utlösningsarrangemanget en fjäd- rande fcirbindning 19 mellan den tränande och svänghjulet, varvid ett utlösningsstift 20 fórefinns anordnat att i icke_ utltist läge, visat i fig. 9, intaga ett spärrläge i ett spärrutrymme 21 och att vid tillräcklig omfattning ökande dragkraft F successivt utdragas ur nämnda spärrutryrnme mot en fiäderkrafi samt att vid överskridande av en viss dragkrafi avlägsnas ur spärrutryrnmet, fig. 10, varvid nämnda fórbindning brytes genom att fjädern 19' och stift avlägsnas ur handtagspartiet medelst en drag- remsförbindning 22.

Föredraget är att utlösningsstiftet 20 och spärrutryrnrnet 21 är anordnade i handtags- partiet.

Med 23 betecknas en, streckat markerad, manuell, utlösningsspärr, av säkerhetsskäl anordnad för öppnande av spärrutrymmet i sådan anfattning att utlösningsstiítet kan lämna spärrunyrnmet så att nämnda törbindning brytes.

Företrädesvis innefattar träningsredskapet enligt föreliggande uppfinning ett säker- hetssystem 60, vilket är anordnat att förhindra okontrollerad rörelse hos svänghjulet.

Fig. 11 visar schematiskt en utfóringsfonn där säkerhetssystemet 60 innefattar en nödbroms 62 anordnad att stoppa svänghjulet vid okontrollerat inlopp av dragorga» net/draghandtaget, exempelvis om dragorganets 6 handtagsparti 8 tappas vid an- vändning. Företrädesvis innefattar nödbromsen en bromsback 64 vilken är anordnad så att den vid okontrollerat inlopp av dragorganet påverkas av draghandtaget eller annat don tästat på dragorganet, varvid bromsbacken 64 är anordnad att bromsa di- 20 25 530 B42 16 rekt mot svänghjulets l periferi, så att svänghjulet stoppas. På detta sätt skyddas den tränande från att skadas vid träning.

Enligt en utföringsform innefattar säkerhetssystemet ett fiikopplingsorgan anordnat att vid för högt vridmoment hos svänghjulet l, la frikoppla detsamma från axeln 2.

Enligt en variant innefattar fiikopplingsorganet en utbytbar brytpinne som är låst kopplad mellan svänghjulets 1 nav och axeln 2, vilken brytpinne är anordnad att skjuvas av vid överbelastning, dvs. vid ett visst vridmoment hos svänghjulet. På det- ta sätt skyddas träningsredsapet. Företrädesvis innefattar säkerhetssystemet både nödbromsen och frikopplingsorganet.

Enligt en alternativ iöredragen utforingsfonn innefattar säkerhetssystemet ett juster- bart slirkopplingsorgan anordnat att vid ett törinställt vridmoment frikoppla sväng- hjulet fiàn axeln 2. Enligt en variant är slirkopplingsorganet anordnat att slira så länge som vridmomentet är tör högt. Altemativt áterställs det.

Det är, inte minst för forskningsändarnâl, ofta angeläget att kunna mäta utförd trä- ning eller prestation till kvantitet och kvalitet. Företrädesvis användes krafigivare placerad i handtagsparti 8 eller fotstöd på vagn 15. Lämpligen törefinns även varv- talsgivare 52 samt givare lör utloppshastighet, ej visad, företrädesvis placerade nära svänghjulet. Lämpligen törefinns också, ej visade, anordningar for registrering, be- arbetning och övervakning av aktuell träning eller prestation. Härvid kan ett flertal funktioner tänkas. Sålunda kan nämnda anordningar för registrering etc. vara anord- nade för avgivande av signal om drag- (utlopps-_) hastigheten varierar oönskat eller att dragkraften sjunker under ett törutbestämt värde. Anordningarna för registrering kan vidare vara anordnade för registrering av utfört arbete (IF ds) och därmed den momentana rörelseenergin. Lämpligen förefinns även, ej visade, mätorgan för mät- ning och företrädesvis registrering av temperatur. Mätorganet innefattar lämpligen en elmotor/generator anordnad att bromsa svänghjul för mätning och företrädesvis 10 20 25 30 530 B42 17 registrering av varvtal. Elmotom/ generatorn är företrädesvis anordnade att alstra energi för drift av mätutrustning och display.

Vid den i tig. 12 visade uttöringsformen av anordning av väsentligen det slag, som visas i fig. 7, törefmns en vid sin övre ände 31 ledat upphängd hävarm 32, vilken vid sin nedre ände 33 är förbunden med dragorganet och anordnad att, företrädesvis mellan nämnda ändar 31,33, påverkas av den tränande. Medelst hävarmen nedbring- as dragkraften på svänghjulet med ett arrangemang enligt exempelvis fig. 7 vid väsentligen samma utövade krafi vad avser den tränande.

I fig. 13-15 visas utnyttjande av ett med hävarm kombinerat svänghjul för olika ty- per av träning. Den aktuella leden 34 placeras i anslutning till hävarmens ledade upphängningsände 31. Såsom fiamgår av figurema är möjligheterna stora att variera den med anordningen åstadkomna träningen. I fig. 16 visas på ytterligare möjlighe- ter att variera anordningens karakteristika. Sålunda kan svänghjulets rotationsaxel och därmed den punkt där dragkraften F via dragorganet angriper svänhjulet ha oli- ka läge relativt hävarrnsänden 33, där dragorganet är anordnat vid hävarmen 32,. Sy- stemet, tig. 16, bestärmnes geometrisktav rotationsaxelns höjd h över eller under en horisontell linje genom änden 33 och rotationsaxelns horisontella avstånd a från än- den 33.

Kända skall också hävarmens längd och den aktuella momentarmen, med vilken dragorganet angriper svänghjulet, vara. Genom förhållandevis enkla trigonometriska överväganden kan olika träningsiörlopps karakteristika bestämmas.

Förfarandet enligt uppfmningen liksom funktionen hos anordningen enligt uppfm- ningen torde till väsentlig del framgått ovan..Belastning för aktuella muskler åstad- kommes sålunda medelst ökning eller minskning av åtminstone ett svänghjuls kine- tiska energi. På en koncentrisk fas, dvs. en utdragningsfas följer således direkt en excentrisk fas, dvs. en inloppsfas eftersom svänghjulet fortsätter att rotera i kraft av 20 25 30 530 842 18 den rotation det bibringats under utdragningsfasen. Genom att brornsorgan fórefinns anordnade att styrt bromsa svänghjulet möjliggörs; då bromsorganet är anordnat att verka på svänghjulet åtminstone i den excentriska fasen, varvid avlastning vid den excentriska fasen åstadkommes, konditionsträning, och då bromsorganet är urkopp- lat åtminstone i den excentriska fasen möjliggörs styrketräning.

Anordningens karakteristik kan varieras på flera sätt. Dragorganets geometri och/eller tröghetsmomentet kan utnyttjas för variation av relationen mellan utövad krafl och muskelfórkormings-I muskeltörlängriingshastigheten, svänghjulsplacer- ingen kan utnyttjas, samt styrningen av bromsorganets verkan på svanghjulet. I det beskrivna exemplet har konstant utdragshastighet betraktats. Dock kan en valfri has- tighetsprofil förutbestämmas, töreskrivas. Andra storheter, såsom dragkrafi i drag- organet, kan naturligtvis törutbestännnas vad avser profil. I belysning av kända data vad avser ledrörelser, vilka data ofta specificerar momentet i leden, kan exempelvis motsvarande dragkraft i dragorganet bestämmas och träningen anpassas till det så- lunda kända genom törutbestämning av träningsbetingelserna under utnyttjande av variationsmöjligheterna avseende anordningens karakteristik. Vidare kan bromsor- ganets verkan på. svänghjulet regleras och varieras enligt önskemål.

Ovan har uppfinningen beskrivits i anslutning till utföringsexempel. Naturligtvis kan fler utföringsfonner och mindre törändringar tänkas utan att uppfinningstanken däriör frångås.

Då det gäller möjligheterna till karakteristikändring genom variation av svänghjulets läge gäller detta naturligtvis ej endast då en hävarm fórefirms utan även då dragor- ganet påverkas direkt av den tränande.

Sålunda kan stora variationer avseende* remtjocklek tänkas, exempelvis omväxlande ökande och avtagande tjocklek utmed remmen. 10 530 342 19 Då det gäller anordning avsedd för träning i tyngdlös miljö kan denna i princip an- vändas i normal iniljö där gravitation råder. Anordningen uppställes härvid på ett golv eller motsvarande. De i ñg. 13-15 visade anordningarna behöver, i och tor sig, 'ej utformas väsentligen som anordningar enligt tig. 12 utan kan utformas på andra lämpliga sätt. Allmänt kan sägas att det satt, på vilket svänghjul etc. anordnas för olika ändaniàl kan varieras inom vida Uppfmningen skall således ej anses begränsad till ovan angivna uttöringsfonner utan kan varieras inom sin av bifogade patentkrav angivna ram.

Claims (45)

10 15 20 25 530 B42 20 PATENTKRAV

1. Förfarande för muskelträníng medelst ett träningsredskap och, i tillämp- liga fall, för mätning av träníngsbetingelser) där den tränande belastar aktuel- la muskler genom att öka eller minska åtminstone ett roterbart anordnat svänghjuls rotationsenergi, E(kin), kinetiska energi, medelst ett för påverkan av svänghjulet (l) lindat anordnat dragorgan, xännetecknat av att svänghju- let (1, la) styrt bromsas medelst bromsorgan (40).

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknati av att bromsorganet verkar pro- gressivt, varvid bromseffekten ökar med ökande rotationshastighet.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att bromsorganet (40) styrs medelst en styranordning (5 0).

4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknatjav att den koncentriska fasen, dvs. utloppsfasen och den excentriska fasenl dvs. inloppsfasen detekteras medelst av styranordningen (50) innefattande sensororgan (52, 54).

5. Förfarande enligt krav 3 eller 4, kännetecknat av att styranordningen (50) styr bromsorganet (40) medelst en funktion som är beroende av rota- tionshastigheten hos svänghjulet (l, la).

6. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att broms- organet (40) bromsar medelst friktion.

7. Förfarande enligt något av kraven 1-5, kännetecknat av att bromsorga- net (40) bromsar medelst fluid. IO 20 25 530 842 21

8. Förfarande enligt krav 1-5, kännetecknat av att bromsorganet (40) bromsar medelst induktion.

9. Förfarande enligt krav 1-5, kännetecknat av att bromsorganet (40) bromsar medelst elektricitet.

10. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att rörel- sehastigheten och utövad krafi under muskeltörkortning relativt muskelför- längning, samt bromsorganets (40) verkan påverkas genom förändring av svänghjulets tröghetsmoment (J).

11. F örfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att trä- ningsbetingelser och-därmed prestation mäts och registreras.

12. Träningsredskap för träning av muskler och, i tillämpliga fall, för mät- ning av träningsbetingelser, där åtminstone ett roterbart anordnat svänghjul förefmns anordnat för belastning av aktuella muskler hos den tränande ge- nom ökning eller minskning av svänghjulets rotationsenergi B(kin), kinetiska energi, varvid ett lindat anordnat dragorgan förefmns för den tränandes på- verkan av svänghjulet, kännetecknad av, att bromsorgan (40) förefinns an- ordnade att styrt bromsa svänghjulet (1, la).

13. Redskap enligt krav 12, kännetecknat av att dragorganet är lindat an- ordnat kring en axel, vilken axel är kopplad till svänghjulet (1, la).

14. Redskap enligt krav 12 eller 13, kännetecknat av att bromsorganet (40) är bortkopplingsbart anordnat för i- ock urkopplingsbar bromsverkan. 10 15 20 25 530 842 22

15. Redskap enligt något av kraven 12-14, kännetecknat av att bromsorga- net (40) är anordnat att verka progressivt, varvid bromseffekten ökar med ökande rotationshastighet.

16. Redskap enligt något av kraven 12-15, kännetecknat av en styranord- ning (50) anordnad att styra bromsorganets (40) bromsverkan.

17. Redskap enligt krav 16, kännetecknat av att styranordningen (50) inne- fattar sensororgan (52, 54) anordnade att detektera den koncentriska fasen, dvs. utloppsfasen, och den excentriska fasen, dvs. inloppsfasen.

18. Redskap enligt krav 17, kännetecknat av att sensororganet innefattar en första sensor (52) anordnad att detektera rotationsändring hos svänghjulet (1, la) och en andra sensor (54) anordnad att detektera när utloppsfasen övergår i inloppsfasen.

19. Redskap enligt något av kraven 16-18, kännetecknat av att styranord- ningen (5 0) innefattar ett styrorgan (5 6) anordnat att styra brornsorganet (40) medelst en funktion som är beroende av rotationshastigheten hos svånghjulet (1, la).

20. Redskap enligt något av kraven 12-19, kännetecknar av att bromsorga- net (40) är anordnat att bromsa svänghjulet (l, la) medelst friktion.

21. Redskap enligt något av kraven 12-20, kännetecknat av att bromsorga- net (40) innefattar en bromsdel (42) anordnad att bromsa svänghjulet via di- rektkontakt med svänghjulets periferi, där bromsdelen (42) till exempel ut- görs av ett bromsband, en bromsback, en bromskloss eller motsvarande. 10 15 20 25 530 842 23

22. Redskap enligt något av kraven 12-20, kännetecknat av att bromsorga- net (40) innefattar en brornsdel anordnad att bromsa svänghjnlet via direkt- kontakt med åtminstone en av hjulets sidor, där bromsdelen exempelvis ut- görs av en bromsback, bromskloss eller liknande.

23. Redskap enligt något av kraven 12-19, kännetecknat av att brornsorga- net (40) är anordnat att bromsa svänghjulet (I, la) medelst fluíd.

24. Redskap enligt krav 12-19 eller 23, kännetecknat av att bromsorganet (40) innefattar vid svänghjulets (1, la) periferi anordnade skovlar (44, 45), vilka skovlar är anordnade så att vid rotation av hjulet (1, la) bromsa det- samma medelst ett fluid, där fluidet utgörs av exempelvis luft eller vatten.

25. Redskap enligt krav 12-19, kännetecknat av att brornsorganet (40) är anordnat att bromsa svänghjulet medelst induktion.

26. Redskap enligt krav 12-19 eller 25, kännetecknat av att bromsorganet (40) innefattar åtminstone en permanentmagriet (46) varvid den åtminstone ena permanentmagneten är anordnad vid svänghjulet (1, la) så att magnetfäl- tet bromsar svänghjulet (1, la).

27. Redskap enligt krav 12-19 eller 25, kännetecknat av att bromsorganet (40) innefattar en elektromagnet innefattande åtminstone en spole (49) kopp- lad till en strömkälla, varvid spolarna är anordnade vid svänghjulet (l, Ia) så att det alstrade magnettåltet bromsar svänghjulet (1, la) vid rotation.

28. Redskap enligt krav 12-19, kännetecknat av att bromsorganet (40) är anordnat att bromsa svänghjulet (1, la) medelst elektricitet. 10 15 20 25 30 530 B42 24

29. Redskap enligt krav 12-19 eller 28, kännetecknar av att bromsorganet (40) innefattar en elmotor eller en generator anordnad att medelst ett alstrat motstånd bromsa svänghjulet.

30. Redskap enligt något av krav 12-29, kännetecknat av att redskapet inne- fattar ett första svänghjul (I) och ett andra svänghjul (la), varvid bromsorga- net (40) är anordnat att verka direkt på ett av svänghjulen (l, la).

31. Redskap enligt något av krav 12-30, kännetecknat av att svänghjulet (1) är utbytbart för förändring av detsammas tröghetsmoment (J) för påverkan av rörelsehastigheten och utövad krafl under muskelförkortning relativt muskel- förlängning samt bromsorganets (40) verkan.

32. Redskap enligt något av krav 12-31, kännetecknat av, att mätorgan fö- refinns anordnade i anslutning till nämnda dragorgan (6), varvid mätorgan törefnns tör mätning och företrädesvis registrering av dragkraft (F), varvtal och inloppshastighet.

33. Redskap enligt krav 32, kännetecknat av, att mätorganen innefattar el- motor/generator anordnad att bromsa svänghjulet (1, la), för mätning och företrädesvis registrering av varvtal.

34. Redskap enligt krav 33, kännetecknat av, att elmotor/generator är an- ordnade att alstra energi för att driva mätutrustning och display.

35. Redskap enligt krav 12-34, kännetecknat av, att, för träning i bla. tyngdlös miljö förefinns närrmda svänghjul (1) anordnat vid ett sitt- eller liggparti (12) anordnat för uppbärande av den tränande (5) vilket parti (12) är löst förankrat i rummet medelst fjädrande anordningar (15). 10 l5_ 20 25 30 530 Såå 25

36. Redskap enligt krav 35, kännetecknat av, att sitt- eller liggpartiet (12) innefattar en utmed partiet fórskjutbar släde (14), på vilken den tränande är avsedd att ligga eller sitta.

37. Redskap enligt krav 35 eller 36, kännetecknat av, att en utmed partiet förskjutbar vagn (15) förefinns anordnad att påverkas medelst den tränandes ben (l3') samt att påverka nänmda energi (E(kin)) hos svänghjulet.

38. Redskap enligt något av kraven 35-37, kännetecknat av, att svänghjulet (1, la) är anordnat under den tränandes sitt- eller liggplan.

39. Redskap enligt krav 12-38, kännetecknat av, att svänghjulet (1, la) är anordnat att påverkas av den tränande (5) via en ledat upphängd hävarm (32), vilken är förbunden med dragorganet (6) och företrädesvis anordnad att påverkas mellan den ledade upphängningen och förbindningen med dragor- ganet.

40. Redskap enligt krav 39, kännetecknat av, att för påverkan av relationen mellan utövad kraft och muskelförkortrrings- eller muskel- förlängningshastighet är svänghjulets (1, la) rotationsoentrums läge relativt hävarmen (32) avsett att varieras.

41. Redskap enligt något av kraven 13-3 9, kännetecknat av ett säkerhetssy- stem innefattande anordníngar för att kontrollera rörelsen hos svänghjulet för att skydda användare och/eller svänghjul.

42. Redskap enligt krav'4l, kännetecknat av att säkerhetssystemet innefat- tar en nödbroms (62) anordnad så att den vid okontrollerat inlopp av dragor- ganet påverkas av handtaget (8) hos dragorganet (6) eller ett med handtaget (8) förbundet don på så sätt att nödbromsen (62) bromsar svänghjulet (1, la). 10 530 842 26

43. Redskap enligt krav 41 eller 42, kännetecknat av att säkerhetssystemet innefattar ett frikopplingsorgan anordnat att vid ett förutbestämt vridmoment hos svänghjulet (1, la) frikoppla detsamma från axeln.

44. Redskap enligt krav 43, kännetecknat av att fi-ikopplingsorganet inne- fattar en mellan svänghjulets (1, la) nav och axeln (2) kopplad utbytbar bryt- pinne anordnad att skjuvas av vid ett íörutbestämt vridmoment.

45. Redskap enligt något av kraven 41-44, kännetecknat av att säkerhetssy- stemet innefattar ett återställbart slirkopplingsorgan anordnat vid ett förutbe- stämt vridmoment hos svänghjulet (l, la) så att hjulet kopplas firån axeln (2) på så sätt att det slirar mot densamma.