WO2003101542A2 - Fitnessgerät - Google Patents

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WO2003101542A2
WO2003101542A2 PCT/EP2003/004661 EP0304661W WO03101542A2 WO 2003101542 A2 WO2003101542 A2 WO 2003101542A2 EP 0304661 W EP0304661 W EP 0304661W WO 03101542 A2 WO03101542 A2 WO 03101542A2
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Herwig Fischer
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Mohr, Mirko
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    • A63B21/06—User-manipulated weights
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    • A63B21/00058—Mechanical means for varying the resistance
    • A63B21/00069—Setting or adjusting the resistance level; Compensating for a preload prior to use, e.g. changing length of resistance or adjusting a valve
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    • A63B21/06—User-manipulated weights

Definitions

  • Training devices for building muscle and physical fitness are known in many variations. Devices are preferred in which the force remains constant over the entire commute. This is usually achieved by lifting weights over cables or rods during the work movement.
  • the force curve of these systems can be influenced by means of gear technology measures such as eccentric deflections, cams or linkage angles, but is essentially not dependent on the working speed, but is at most subject to acceleration forces due to the high mass involved in jerky movements.
  • gear technology measures such as eccentric deflections, cams or linkage angles
  • a major disadvantage of these systems is that the force is applied over the entire load and relief path, i.e. the exerciser has to use muscle power in the backward movement against the applied weight in order to put the weights on smoothly and without bumps.
  • the cycle of negative work - strength and speed are directed in opposite directions - only makes a limited contribution to the training effect and prevents the muscle recovery of the muscle group being trained, so that fatigue occurs earlier or short breaks must be taken between the movement cycles.
  • each machine is specialized in only one muscle group.
  • a liquid preferably water
  • throttling which in turn would make force profiles proportional to the speed, but by lifting work in a riser pipe.
  • a piston is moved in a cylinder by the muscular strength of the trainee and the fluid is raised in a riser against gravity and thus provided with potential energy. At the upper end the fluid overflows and falls back into a tank without a shock, If the working cylinder is arranged horizontally, the liquid column and thus the piston force remain constant over the entire distance,
  • the cylinder is connected to the riser pipe with a valve, so that when the lever is released there is no restoring force, so the lever can be released in any position without force and the movement cycle does not have to be returned to the zero position.
  • a valve to the tank opens and sucks new fluid into the cylinder space for the next work cycle,
  • an arrangement with a riser pipe, overflow, return valve, and inlet valve is also attached to the piston ring surface, i.e. the side opposite the primary working space and separated by the piston head, so that the backward movement can now also be used to perform positive work, Da usually Different muscle groups are used than with the opposing forward stroke, two muscle groups can be trained on one machine at the same time and with a delay, whereby one group always goes through a recovery phase while the other is contracted, thus achieving a maximum temporal training density.
  • the muscle force required for the stroke is regulated in terms of transmission technology by a cable and / or lever system between the point of introduction of the muscle force and the piston rod.
  • this regulation takes place by varying the height of the climb.
  • the rise height is varied by telescopic or elastic extension of the riser pipe or by drain bores arranged at different heights and which can be closed individually.
  • the diameters between the working cylinder and the riser are used in the sense of a hydraulic ratio.
  • additional throttling of the fluid flow is possible.
  • both liquid columns can open into a common riser.
  • forward and reverse forces can be selected independently of one another.
  • a particle system such as steel gravel, sand, spheres or the like is selected instead of a fluid.
  • the piston pump is replaced by any other pump.
  • a further riser pipe with a throttle bore is attached parallel to one or both riser pipes, which has no overflow and is filled with a small amount of fluid with each stroke. Because of the throttle, this filling quantity is proportional to the water pressure.
  • the level of this riser pipe is displayed by a float and can thus be used as a direct measure of the physical work performed during a training session. This display can be set to zero after the session using a drain screw.
  • FIG. 1 shows the functional unit for starting work without parts of the actual frame of the training device such as handles, seat, transmission etc. since these components are known from the conventional devices and do not have to be changed significantly for the use of the present invention
  • the unit consists of the tank 10 in which the cylinder 11 with the piston 12 is located.
  • the muscular strength of the trainee is guided to the piston rod 13 via mechanical links, not shown, such as rods or ropes, and moves the piston 12 to the left or right, depending on the phase cycle.
  • the fluid in the respective compression chamber is conveyed upward into the riser pipe 16 directly via one of the two ball valves 14 above, or indirectly upwards via the elbow 15 and enters the space of the spray ball 18 and runs from there back down into the tank via the down pipe 17 10.
  • fluid is sucked out of the tank via one of the valves 14 located at the bottom of each cycle, which is conveyed into the riser pipe 16 during the next counter cycle.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Muskelaufbau und Fitnesstraining, bei dem über ein Gestänge, eine Kette, einen Riemen oder sonstige Transmissionselemente die Kraft vom Körper des Trainierenden auf einen Zylinder übertragen wird, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und eine Flüssigkeitssäule in einem Steigrohr anhebt, so dass über den gesamten Bewegungsweg eine konstante Gegenkraft erzeugt wird, die weitgehend unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit oder -beschleunigung ist und die in einer besonderen Ausführung eine Gegenkraft in beide Bewegungsrichtung ermöglicht.

Description

Beschreibung:
Trαiningsgeräte zum Aufbau von Muskeln und körperlicher Fitness sind in vielen Variationen bekannt. Bevorzugt sind Geräte, bei denen die Kraft über den gesamten Arbeitsweg konstant bleibt. Dieses wird i.d.R. erreicht, indem Gewichte über Seilzüge oder Gestänge während der Arbeitsbewegung angehoben werden. Der Kraftverlauf dieser Systeme lässt sich über getriebetechnische Maßnahmen wie Excenterumlenkun- gen, Nocken oder Gestängewinkel beeinflussen, ist aber im wesentlichen nicht von der Arbeitsgeschwindigkeit abhängig, sondern ist allenfalls wegen der hohen involvierten Massen bei ruckartiger Bewegung Beschleunigungskräften unterworfen. Diese Geräte sind sehr einfach und preiswert zu fertigen, weitgehend wartungsfrei und die Belastungen können durch Verändern der angelegten Gewichte einfach und schnell individuell bestimmt werden.
Ein wesentlicher Nachteil dieser Systeme liegt darin, dass die Kraft über den gesamten Belastungs- und Entlastungsweg anliegt, d.h. der Trainierende in der Rückwärtsbewegung gegen die anliegende Gewichtskraft Muskelkraft einsetzen muss, um die Gewichte weich und stoßfrei aufzusetzen. Der Zyklus negativer Arbeit - Kraft und Geschwindigkeit sind entgegengesetzt gerichtet - trägt nur bedingt zum Trainingseffekt bei und verhindert die Muskelerholung der jeweils trainierten Muskelgruppe, so dass eine Ermüdung früher eintritt oder aber zwischen den Bewegungszyklen kurze Pausen eingelegt werden müssen. Außerdem wird damit jede Maschine auf nur eine Muskelgruppe spezialisiert.
Andere Systeme arbeiten mit Gasfedern und Dämpfern um die Gegenkraft zur Muskelkraft zu erzeugen, womit die Griffe zur Krafteinleitung in jeder Stellung losgelassen werden können und die Rückführung kraftfrei wird. Diese Systeme weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Gegenkraft prinzipbedingt proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit ansteigt, also nicht konstant ist. Damit kann die verrichtete, physikalische Trainingsarbeit nicht proportional zur Zahl der Arbeitszyklen ermittelt werden und das subjektive Gefühl des Trainings wird als nicht positiv empfunden.
Andere denkbare und bekannte Systeme zur Arbeitsaufnahme wie Wirbelstrombremsen oder Reib-Bremssysteme mit Bändern oder Rädern können ebenfalls nicht verschleißfrei und geräuscharm konstante Kraftverläufe generieren. Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem, in dem eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, im folgenden als Fluid bezeichnet, zur Arbeitsaufnahme genutzt wird, jedoch nicht durch Drosselung, womit wiederum Kraftverläufe geschwindigkeitsproportional würden, sondern durch Hubarbeit in einem Steigrohr. Dazu wird durch die Muskelkraft des Trainierenden ein Kolben in einem Zylinder bewegt und dadurch wird das Fluid in einer Steigleitung entgegen der Gravitation angehoben und somit mit potentieller Energie versehen, Am oberen Ende läuft das Fluid über und fällt stoßfrei durch ein Fallrohr in einen Tank zurück, Bei waagerechter Anordnung des Arbeitszylinders bleibt die Flüssigkeitssäule und damit die Kolbenkraft über den gesamten Weg konstant,
Der Zylinder ist in einer bevorzugten Ausführung mit dem Steigrohr mit einem Ventil verbunden, so dass beim Loslassen des Hebels keine Rückstellkraft anliegt, der Hebel also in jeder Stellung kraftfrei losgelassen werden kann und der Bewegungszyklus nicht auf die Nullstellung zurückgeführt werden muss. Beim Zurückziehen des Kolbens öffnet ein Ventil zum Tank und saugt neues Fluid in den Zylinderraum für den nächsten Arbeitstakt,
Auf der Kolbenringfläche, also der dem primären Arbeitsraum gegenüberliegenden und durch den Kolbenboden getrennten Seite wird in einer bevorzugten Ausführung ebenfalls eine Anordnung mit Steigrohr, Überlauf, Rücklaufventil, und Zulaufventil angebracht, so dass nun auch die Rückwärtsbewegung zur Verrichtung positiver Arbeit genutzt werden kann, Da i.d.R. dabei andere Muskelgruppen beansprucht werden als beim entgegengerichteten Vorwärtstakt können auf einer Maschine zwei Muskelgruppen gleichzeitig und taktversetzt trainiert werden, wobei immer eine Gruppe eine Erholungsphase durchläuft, während die andere kontrahiert wird, Somit wird eine maximale zeitliche Trainingsdichte erreicht.
Die zum Hub erforderliche Muskelkraft wird dabei getriebetechnisch geregelt durch ein Seilzug- und/oder Hebelsystem zwischen dem Einleitungspunkt der Muskelkraft und der Kolbenstange. In einer bevorzugten Ausführung erfolgt diese Regelung durch Variation der Steighöhe. Dazu wird das Steigrohr geschwenkt, so dass die maximale Höhe (= max. Kraft ) in vertikaler Lage und die minimale Höhe in horizontaler Lage benötigt wird und alle Lagen dazwischen frei variiert werden können. In einer weiteren Ausführungsform wird die Steighöhe durch teleskopische oder elastische Verlängerung des Steigrohres oder durch in verschiedenen Höhen angeordnete und einzeln verschließbare Abiaufbohrungen variiert.
Um die räumliche Ausdehnung der Geräte z.B. bei niedrigen Deckenhöhen in geschlossenen Räumen anzupassen, werden die Durchmesser zwischen Arbeitszylinder und Steigrohr im Sinne einer hydraulischen Übersetzung genutzt. In besonderen Ausführungen sind zusätzliche Drosselungen der Fluidströmung möglich.
Bei festgelegtem Verhältnis zwischen Vorwärts- und Rückwärtskraft können beide Flüssigkeitssäulen in ein gemeinsames Steigrohr münden. In Ausführungen mit zwei separaten Steigrohren können Vorwärts- und Rückwärtskräfte unabhängig voneinander gewählt werden.
In einer weiteren Ausführung wird statt eines Fluids ein Partikelsystem wie Stahlkies, Sand, Kugeln oder ähnliches gewählt. Die Kolbenpumpe ist in einer anderen Variante durch eine beliebige andere Pumpe ersetzt.
Zusätzlich wird in einer bevorzugten Variante ein weiteres Steigrohr mit einer Drosselbohrung parallel zu einem oder beiden Steigrohren angebracht, das keinen Überlauf aufweist und bei jedem Hub mit einer kleinen Menge Fluid gefüllt wird. Diese Füllmenge ist wegen der Drossel proportional zum Wasserdruck. Die Pegelhöhe dieses Steigrohres wird über einen Schwimmer angezeigt und kann damit als direktes Maß für die geleistete physikalische Arbeit einer Trainingssession genutzt werden. Über eine Ablaufschraube kann diese Anzeige nach der Session auf Null gesetzt werden.
Fig. 1 zeigt die Funktionseinheit zur Arbeitsaufnahme ohne Teile des eigentlichen Gestells des Trainingsgerätes wie Handgriffe, Sitz, Transmission etc. da diese Komponenten aus den konventionellen Geräten bekannt sind und für Verwendung der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich verändert werden müssen,
Die Einheit besteht aus dem Tank 10, in dem sich der Zylinder 1 1 mit dem Kolben 12 befindet. Die Muskelkraft des Trainierenden wird über nicht dargestellte mechanische Glieder wie Gestänge oder Seile zur Kolbenstange 13 geleitet und bewegt je nach Phasenzyklus den Kolben 12 nach links oder rechts. Dabei wird das Fluid im jeweiligen Kompressionsraum über eines der beiden oben liegenden Kugelventile 14 in das Steigrohr 16 direkt oder über den Krümmer 15 indirekt nach oben gefördert und tritt in den Raum der Spritzkugel 18 und läuft von dort über das Fallrohr 1 7 zurück in den Tank 10. Im jeweiligen Expansionsraum wird bei jedem Zyklus über eines der unten liegenden Ventile 14 Fluid aus dem Tank angesaugt, das beim nächsten Gegenzyklus in das Steigrohr 16 gefördert wird.

Claims

Patentansprüche:
1 . Arbeitseinheit für Trainings- und Fitnessgeräte, zur Erzeugung beliebiger, insbesondere weitgehend konstanter Kraft-, / Wegkennlinien dadurch gekennzeichnet, dass ein beliebiges Fluid oder Partikelsystem über eine Pumpeneinheit angehoben wird und über einen Bypass nach unten zurückfällt, wo es von der Pumpeneinheit erneut aufgenommen wird und dass ein Ventil verhindert, dass eine Rückstellkraft auf den Kolben wirkt.
2. Arbeitseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufhöhe des Bypasses variiert werden kann, um damit die Kraft auf dem Kolben zu verändern.
3. Arbeitseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation der Rücklaufhöhe durch Verschwenken des Steigrohres in einen beliebigen Winkel zwischen der vertikalen und der horizontalen Lage erfolgt.
4. Arbeitseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation der Rücklaufhöhe durch einzeln verschließbare Rücklauföffnungen im Steigrohr erfolgt,
5. Arbeitseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation der Rücklaufhöhe durch elastische oder teleskopische Verlängerung des Steigrohres erfolgt,
6. Arbeitseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Steigrohr, das evtl. mit dem ersten verbunden ist, aus dem Raum der Kolbenringfläche gefüllt wird, so dass beide Kolbenbewegungsrichtungen zur Arbeitsaufnahme genutzt werden können.
7. Arbeitseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeneinheit eine Kolbenpumpe ist.
8. Arbeitseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dgss die Pumpeneinheit eine rundlaufende Pumpe ist, die über einen Freilauf in beide Richtungen des Arbeitsgestänges des Trainingsgerätes die gleiche Drehrichtung aufweist.
9. Arbeitseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichne dgss ein zusätzliches Steigrohr über eine Drossel mit jedem Arbeitshub proportionol zur Über- loufhöhe gefüllt wird und so über die Füllhöhe die Gesomtenergie der Trainingssession ongezeigt wird.
10. Arbeitseinheit ngch einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dodurch gekennzeichnet, dgss ein zusätzliches Steigrohr über eine Mengendosiereinheit (wie ein Flügelrad) mit Fluid gefüllt wird, dessen Pegelstgnd proportional zur Zahl der ausgeführten Hübe ist.
1 1 . Arbeitseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dgss die Einheit transpgrent und sowohl Mechonik als auch Fluid von außen sichtbar sind.
12. Arbeitseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich in den Flu- idkreislauf Drosseln eingebaut sind, um auch geschwindigkeitsproportionale Anteile in die Kraft-/Wegkennlinie zu integrieren.
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