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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein eine physikalische Therapie und/oder allgemeine Trainingseinrichtung.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Ruhelage-Trainingsvorrichtung,
die das Trainieren und Stärken
von großen
Teilen von Muskelgruppen zusätzlich
zur Kardiovaskular-Konditionierung bereit stellt. In diesem Zusammenhang
umfasst die vorliegende Erfindung Unterkörpertraining koordiniert mit
Oberkörpertraining.
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Ältere
Patienten, Patienten, die sich einer physikalischen Therapie unterziehen,
sowie andere Patienten unter ähnlichen
Umständen
haben, sei es zu Hause, im Krankenhaus oder unter anderen klinischen
Bedingungen, einen speziellen Bedarf in Bezug auf eine physikalische
Therapieeinrichtung. Häufig
besitzen die Patienten begrenzte Beweglichkeit, auf das Alter zurückgehende
Erkrankungen, verringerte Fortsatzbewegungsbereiche, Körperbehinderungen,
geringe Ausdauer und einen Bedarf an einer Therapie in Bezug auf
mehr als eine spezielle Bewegungs- oder. Muskelgruppe. Sämtliche
dieser Faktoren müssen
in Betracht gezogen werden, wenn eine Einrichtung zum Einsatz mit
ihnen konstruiert bzw. bereit gestellt wird.
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Menschen, die zu Gunsten zahlreicher
gesundheitlicher Vorteile trainieren, und nicht für Rehabilitierungszwecke,
wünschen
sich typischerweise eine Einrichtung, die eine Herausforderung darstellt, sicher
ist, Spaß macht,
effektiv ist, bequem ist und einen Nutzen für eine große Anzahl von Muskelgruppen
bereit stellt, so dass der gesamte Körper sich in relativ kurzer
Zeitdauer verausgabt. Wenn die Einrichtung für einen Heimeinsatz bestimmt
ist, umfassen weitere wesentliche Belange die Lebensdauer und Kosten.
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Zahlreiche Arten und Abwandlungen
physikalischer Therapie- und
Trainingseinrichtungen sind sowohl für klinischen Einsatz wie Heimeinsatz
verfügbar.
Von den zahlreichen Arten umfassen zwei der populärsten Treppengehmaschinen
(nachfolgend als "Stepper" bezeichnet) und
stationäre
Fahrräder. Jede
dieser Maschinen ist jedoch mit bestimmten Beschränkungen
in Bezug auf ihren einfachen Einsatz, den Bewegungsbereich, die
Sicherheit und die bearbeiteten Muskelgruppen behaftet.
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Üblicherweise
umfassen Treppengehmaschinen ein Paar von Pedalen, die sich auf-
und abwärts
bewegen, wodurch das Erklimmen von Treppen simuliert wird in Reaktion
auf das Gewicht und den physikalischen Einsatz des Patienten oder
des Trainierenden (nachfolgend als "Nutzer" bezeichnet). Die Pedale sind mit einem
Mechanismus verbunden, der einen Widerstand bzw. eine Last aufbringt.
Dieser Widerstand ist häufig
derart einstellbar, dass die Treppengehmaschine für Nutzer
unterschiedlicher Grade physikalischer Konditionierung und Geschicklichkeit
geeignet ist.
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Eine Beschränkung bezüglich Treppengehmaschinen besteht
darin, dass der Nutzer typischerweise während des Trainings stehen
muss. Da der Nutzer sich in aufrechter Stellung befindet, ist ein
signifikantes Ausmaß an
Gleichgewicht und Koordination auf Seiten des Nutzers erforderlich.
Auf Grund der verringerten Mobilität und Koordination kann dies einen
Patienten daran hindern, die Treppengehmaschine zu nutzen, der sich
einer physikalischen Therapie unterzieht. Eine relative Beschränkung der Treppengehmaschine
besteht darin, dass sie eine kontinuierliche, sorgfältige Überwachung
benötigt, wenn sie
durch eine Person genutzt wird, die sich einer physikalischen Rehabilitation
unterzieht. Eine sorgfältige Überwachung
durch einen Arzt oder Assistenten für physikalische Therapie ist
erforderlich, um sicherzustellen, dass der Patient nicht kollabiert oder
anderweitig das Gleichgewicht verliert und von der Treppengehmaschine
herunterfällt,
was zu einer Verletzung führen
kann. Eine weitere Beschränkung bezüglich der
Treppengehmaschine betrifft ihre Unfähigkeit, den Oberkörper des
Nutzers zu trainieren oder zu konditionieren. Schließlich können Treppengehmaschinen
die Herzrate und den Blutdruck zu rasch für unkonditionierte und ältere Patienten
erhöhen,
was potentiell Ursache für
eine Schädigung
sein kann.
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Eine Beschränkung eines stationären Fahrrads
besteht darin, dass der Sitz ein typischer schmaler Sattelsitz ist,
der über
einem Paar drehbarer Pedale zu liegen kommt, die einen feststehenden
Bewegungsbereich aufweisen. Der Drehung der Pedale wird entgegengewirkt
durch eine Bremse oder einen anderen Widerstandsmechanismus. Der
Nutzer muss sich nach vorne lehnen, um Halt an einem Satz von Handgriffen
zu erlangen, die stationär
oder beweglich sein können.
Um ein stationäres
Fahrrad zu nutzen, muss der Nutzer in der Lage sein, auf den Sitz
zu steigen und er muss ausreichend Stärke, Gleichgewicht und Koordination
besitzen, um sich auf dem schmalen Sitz zu halten, während er
die Pedale tritt, und zwar über
einen feststehenden Bewegungsbereich, und er muss die Handgriffe
manipulieren, wenn sie von beweglicher Art sind. Häufig können ältere, übergewichtige
oder Patienten, die physikalischer Therapie unterliegen, kein stationäres Fahrrad
nutzen auf Grund der vorstehend genannten Anforderungen, und außerdem,
weil sie eine konstante Überwachung
durch einen Arzt bzw. Assistenten für physikalische Therapie erfordern,
um eine mögliche
Ver letzung des Patienten bei einem Kollaps oder einem Gleichgewichtsverlust
zu verhindern.
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Wie aus der vorstehend angeführten Diskussion
hervorgeht, besteht Bedarf an einer Vorrichtung, die es einem Nutzer
erlaubt, problemlos auf die Vorrichtung zu steigen und von ihr herunter
zu gelangen, und zwar ohne Hilfestellung. Die Vorrichtung sollte außerdem einen
hohen Stabilitätsgrad
und Sicherheitsgrad für
den Nutzer bereit stellen, so dass dieser die Maschine manipulieren
kann ohne konstante Überwachung
oder konstante Begleitung. Außerdem sollte
die Vorrichtung einstellbar sein, um Nutzer deutlich unterschiedlicher
Größen und
physikalischer Bedingungen aufzunehmen, während sie dessen ungeachtet
komfortabel ist.
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Die Anwendung eines Widerstands während der
Nutzung der Trainingsvorrichtung ist außerdem sehr wichtig. Zahlreiche
Trainingsvorrichtungen besitzen heutzutage Widerstandssysteme, die
einen ungleichmäßigen bzw.
variablen Widerstand bieten. Ketten und Kabel, die in aktuellen
Trainingsvorrichtungen verwendet werden, erzeugen diesen ungleichmäßigen Widerstand.
Beispielsweise wird hierzu verwiesen auf das US Patent Nr. 5356356,
erteilt auf Hildebrandt et al. Die Ketten und Kabel stellen auf Grund
ihrer flexiblen Natur für
die Widerstandsvorrichtung keine soliden Verbindungen dar und können zwischen
einem kleinen Widerstand und vollem Widerstand momentane bzw. schlagartige Übergänge aufweisen. Ältere oder
Behinderte bevorzugen einen gleichmäßigen konsistenten Widerstand
während
ihren Trainingsbewegungen. Die variablen bzw. ruckweisen Bewegungen,
die mitunter bei Widerstandsvorrichtungen unter Verwendung von Ketten
und Kabeln auftreten, bilden eine potentielle Ursache für Verletzungen
für eine ältere bzw.
behinderte Person.
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Die Verwendung eines konstanten Widerstands
in aktuellen Trainingsvorrichtungen, wie etwa Treppengehmaschinen,
ist ebenfalls schwierig bzw. problematisch auf Grund der bogenförmigen bzw.
gekrümmten
Natur ihrer Trainingsbewegungen. Die bogenförmige Bewegung variiert auf
Grund ihrer eigenen Natur den mechanischen Hebel, der durch den Trainierenden
und die Maschine erzeugt wird. Diese Veränderung der Hebelposition variiert
die Krafthöhe, die
auf eine Verbindung ausgeübt
wird und dadurch den durch den Trainierenden gefühlten Widerstand.
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Magnetwiderstandsvorrichtungen gehören zum
Stand der Technik und stellen für
Trainingsvorrichtungen einen gleichmäßigen, wartungsfreien Widerstand
bereit. Magnetische Widerstandsvorrichtungen variieren den Widerstand
der Trainingsvorrichtung durch Einwirkung eines Magnetfelds von
einem Magneten oder einer Gruppierung von Magneten, die in einem
Material Wirbelströme
erzeugen. Die Stärke der
Interaktion ist eine Funktion des Magnetflusse, der mit dem Material
interagiert, wobei gilt, je größer das
Ausmaß der
Magnetflussinteraktion ist, desto stärker ist die Magnetkraft. Diese
Beziehung kann genutzt werden, um den Widerstand auf einem umlaufenden
Rad zu variieren, das in Trainingsvorrichtungen verwendet wird.
Aktuelle magnetische Widerstandsvorrichtungen nutzen Gruppierungen
von Magneten, die um einen Schwenkpunkt rotieren, um den Widerstand
der Trainingsvorrichtung zu verändern. Die
aktuellen Magnetwiderstandsvorrichtungen umfassen keine vorhersagbaren
feststehenden linearen Positionierungssysteme, die proportionale
Treppenweise Einstellungen des Widerstands ermöglichen.
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Außerdem besteht ein Bedarf an
der Bereitstellung einer sicheren und problemlosen Art und Weise,
auf eine Trainingsvor richtung und von ihr herunter zu gelangen.
Aktuelle Ruhelagesitz-Trainingsvorrichtungen werden üblicherweise
bestiegen, indem über
den Sitz gestiegen und auf diesem Platz genommen wird. Dies führt zu einer
potentiell gefährlichen
Situation, wenn der Nutzer aus dem Gleichgewicht kommt und umfällt. Es
besteht ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren zum Besteigen
einer Trainingsvorrichtung.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die erfindungsgemäße Trainingsvorrichtung nutzt
einen Ruhelagesitz, der zu Pedalen und Armaufbauten horizontal versetzt
zu liegen kommt. Der Sitz selbst ist ein Sitz vom Vollkorbstil einschließlich einem
Sitzpolster und einer Sitzlehne, positioniert auf normaler Stuhlhöhe. Dies
erbringt eine sichere, stabile und gewohnte Sitzstellung für den Nutzer.
Wenn er sie während
physikalischer Therapie nutzt, kann der Patient die Vorrichtung
unter lediglich mäßiger Überwachung
nutzen, wodurch der Arzt bzw. Assistent für die physikalische Therapie
frei ist, sich anderen Patienten oder Aufgaben zu widmen.
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Für
den Nutzer der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Ruhelagesitz vorgesehen,
der auf einer Gleit-/Schwenkeinrichtung angebracht ist. Der Schlitten
bzw. die Gleiteinrichtung erlaubt es, dass der Ruhelagesitz vor
und zurück
bewegt wird, um an unterschiedliche Körpergrößen angepasst werden zu können. Der
Ruhelagesitz ist auf einer Schwenkeinrichtung derart positioniert,
dass er sich drehen kann und es einem Nutzer erlaubt, in dem Sitz
zu sitzen, während
der Sitz senkrecht zur Länge
der Maschine verläuft,
und ihn daraufhin in eine Stellung zur Verwendung der Trainingsvorrichtung
zu drehen. Ein Nutzer mit geringer Beweglichkeit muss deshalb nicht auf
die Vorrichtung steigen oder ein Bein über einen horizontalen Abschnitt
eines Rahmens heben. Die vorliegende Erfindung weist ein zusätzliches
Sicherheitsmerkmal auf, um zu verhindern, dass der Sitz eine Gleitbewegung
ausführt,
während
er eine Schwenkbewegung ausführt.
Ein Mechanismus gelangt in Blockadestellung und verhindert, dass
der Sitz sich vor und zurück
bewegt, während
ein Nutzer eine Schwenkbewegung in die Vorrichtung und aus dieser
heraus durchführt.
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Sobald der Nutzer sitzt, kann die
Stellung des Stuhls relativ zu den Pedalen ebenso eingestellt werden
wie die Länge
der Handgriffe relativ zu dem Stuhl, und zwar entsprechend der Größe des speziellen
Nutzers. Die Beziehung und Geometrie des Stuhls, der Pedale, der
Handgriffe und der Stellung der Schwenkeinrichtung für die Handgriffe
und Pedale ist derart, dass die Bewegung der Nutzerarme und -beine
in korrekter biomechanischer Beziehung bzw. Form gehalten wird.
Das Beibehalten einer geeigneten Form stellt zusätzlich zu einer komfortablen
Trainings- bzw. Therapiestellung ein effizientes Konditionieren
sicher.
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Während
der Nutzung der Trainingsvorrichtung unterliegen die Pedale und
Handgriffe ihrer koordinierten Bewegung in Bezug auf eine konstante Widerstandskraft,
die durch einen einer Vielzahl bekannter Widerstandsmechanismen
bereit gestellt wird. Die durch den Widerstandsmechanismus bereit gestellte
Widerstandshöhe
ist gleichmäßig und
konstant auf Grund solider bzw. dauerhafter mechanischer Verbindungen
bzw. Gelenke, die ausgehend von den Arm- und Beinmechanismen für eine Nocke bereit
gestellt sind im Gegensatz zu Ketten oder Kabeln. Die Nocke ist
mit einer Widerstandsvorrichtung verbunden und so konfiguriert,
dass sie während
des Hubs bzw. der Bewegung der Trainingsvorrichtung einen gleichmäßigen Widerstand
aufrecht erhält.
Die soliden Verbindungen bzw. Gelenke in Kombination mit der Nockenkonfiguration
stellen einen gleichmäßigen konstanten
Widerstand bereit, der durch ältere oder
behinderte Nutzer bevorzugt wird.
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Wie aus der vorstehend angeführten Diskussion
hervorgeht, besteht ein Bedarf an einer Vorrichtung, die es dem
Nutzer erlaubt, auf die Trainingsvorrichtung problemlos zu gelangen
und von dieser herunter zu gelangen, und zwar ohne Hilfestellung.
Die Vorrichtung sollte außerdem
für den
Nutzer einen hohen Stabilitäts-
und Sicherheitsgrad bereit stellen, so dass der Nutzer die Maschine
ohne konstante Überwachung
oder Begleitung manipulieren kann. Die Vorrichtung sollte außerdem so
einstellbar sein, dass sie Nutzer mit signifikant unterschiedlichen
Größen und
physikalischen Bedingungen aufnehmen kann, während sie dessen ungeachtet
komfortabel bleibt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die
im Anspruch 1 offenbart ist, besteht deshalb darin, eine Vorrichtung
zu schaffen, die die Beschränkungen
des bekannten Standes der Technik überwindet. Eine weitere Aufgabe
dieser Erfindung besteht dabei darin, eine Ruhelagevorrichtung zu
schaffen, auf die ein Nutzer problemlos gelangen und von der ein
Nutzer problemlos herunter gelangen kann, der beschränkte Beweglichkeit
besitzt, und zwar mit oder ohne Unterstützung einer weiteren Person.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine
Treppengehbewegung oder eine oszillierende bogenförmige Bewegung
nutzt, um die Beanspruchung eines unteren Körperteils bzw. eine entsprechende
Therapie bereit zu stellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht
darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine oszillierende bogenförmige Bewegung
nutzt, um eine Oberkörperbelastung
bzw. -therapie bereit zu stellen. Eine weitere Aufgabe besteht darin,
einen gleichmäßigen konstanten
Widerstand in Bezug auf Trainingsbewegungen aufrecht zu erhalten,
um jegliche variable Bewegung oder schlagartige Bewegung zu unterbinden,
die zu einer Verletzung eines Nutzers führen könnte.
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Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung
besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die in üblicher
Weise bzw. in gewohnter Weise nutzbar ist und die koordinierte Arm-
und Beinbewegung simuliert, die während des Gehens oder Laufens
genutzt wird. Zu diesem Zweck besteht eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung darin, ein Oberkörpertraining
bereit zu stellen, das mit dem Unterkörpertraining kontralateral
koordiniert ist.
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Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, eine physikalische Therapie- und Trainingsvorrichtung
zu schaffen, die problemlos nutzbar ist, einen einstellbaren Widerstand
aufweist, die lange Lebensdauer besitzt und relativ kostengünstig herstellbar
ist.
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Um die vorstehend genannten Aufgaben
zu lösen,
stellt die vorliegende Erfindung eine Ruhesitz-Gesamtkörper-Trainingsvorrichtung
bereit. Diese Vorrichtung umfasst Pedale, die einer oszillierenden
Bewegung bzw. einer Treppengehbewegung unterliegen. Die Pedale sind
mit Handgriffen kontralateral synchronisiert, die ebenfalls einer
oszillierenden Bewegung unterliegen, wodurch für den Nutzer eine Gesamtkörperkonditionierungsbelastung
bereit gestellt wird.
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Weitere Vorteile und Nutzen der vorliegenden
Erfindung erschließen
sich dem Fachmann, an den sich die vorliegende Erfindung wendet,
aus der nachfolgenden Erläuterung
der bevorzugten Ausführungsform
und den anliegenden Ansprüchen
in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Arm- und Beinaufbauten;
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3 zeigt
eine schematische Ansicht des Antriebsübertragungsmechanismus gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 zeigt
eine schematische Ansicht des Widerstandsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5 und 6 zeigen Seitenaufrissansichten mit
von der Vorrichtung weggebrochenen Abschnitten;
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7 zeigt
Draufsicht der vorliegenden Erfindung;
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8 zeigt
eine schematische Ansicht des Sitzes und von Sitzeinstellmechanismen
gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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9 zeigt
eine schematische Ansicht eines Steuersystems gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Unter Bezug auf die Zeichnungen ist
eine die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpernde Vorrichtung
in 1 gezeigt und allgemein
mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Bei der Vorrichtung 10 handelt
es sich üblicherweise
um eine physikalische Therapie- bzw. Trainingsvorrichtung, die als
Gesamtkörper-Ruhesitz-Treppengehmaschine
bezeichnet werden kann.
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Bei der Vorrichtung 10 handelt
es sich deshalb um eine Ganzkörpertrainingsvorrichtung,
weil sie sämtliche
der hauptsächlichen
Muskelgruppen stärkt
bzw. rehabilitiert und außerdem
ein wirksamen kardiovaskulares Konditionieren bereit stellt. Die
Vorrichtung ist deshalb von der Ruhesitzart, weil der Patient oder
Nutzer sich üblicherweise
in Schräglage befindet,
wenn er die Vorrichtung nutzt. Die Vorrichtung 10 kann
als Treppengehmaschine bezeichnet werden, weil sie die Beine des
Nutzers durch eine oszillierende bzw. hin- und herlaufende Bewegung
von Pedalen 76 und 77 trainiert, und weil sie
einen Widerstand in Bezug auf das Treten der Pedale 76 und 77 bietet.
Während
in Stoß-
bzw. Druckwiderstand die Beine und den Unterkörper des Nutzers trainiert,
erfolgt das Trainieren des Oberkörpers
und der Arme durch einen Zieh- oder Stoßwiderstand, der durch ein Paar
von Handgriffen 66 und 67 bereit gestellt wird.
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Üblicherweise
besteht die Vorrichtung bzw. Trainingsmaschine 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung aus einem Rahmen 12 mit einem vorderen Träger 14 und
einem hinteren Radträger 16 und
einem Gehäuse
bzw. einem Kasten 26, das bzw. der den Widerstandsaufbau
einschließt,
wie nachfolgend erläutert.
Die Bestandteile des Widerstandsaufbaus sind üblicherweise auf dem zentralen
Abschnitt des Rahmens 12 getragen und im Gehäuse 26 eingeschlossen,
das einen unbeabsichtigten Kontakt mit dem Nutzer bzw. dessen Kleidung
während
der Nutzung der Maschine 10 unterbindet.
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Bevorzugt ist der Rahmen 12 aus
Stahl unterschiedlicher Ausgangsformen hergestellt, wie etwa plattenförmigem Ausgangsmaterial,
winkelförmigem
Ausgangsmaterial bzw. rohrförmigem
Ausgangsmaterial. Wie aus 1 und 7 hervorgeht, legen der hintere
Radträger 16 und
der vordere Träger 14 mit
dem zentralen Abschnitt des Rahmens 12 eine H-Sektion fest
und bestehen aus Rohrmaterial. Der vordere Träger 14 ist von dem
hinteren Träger 16 allgemein
entlang einer Mittenachse 24 beabstandet, die den hinteren
Träger 16 in
zwei Teile unterteilt. Rollräder 20 sind
an den Enden des hinteren Trägers 16 zum
Kontakt mit dem Untergrund bzw. Boden bereit gestellt, der die Trainingsvorrichtung 10 trägt. Der Boden
ist in den Figuren allgemein mit der Bezugsziffer 22 bezeichnet.
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Wie in 1 gezeigt,
ist ein Sitz 28 mit einem Sitzpolster 30 und einer
Sitzlehne 32 einstellbar an dem Rahmen 12 für eine unterschiedliche
Positionierung entlang der Mittenachse 24 angebracht. Erzielt
wird dies durch einen Einstellmechanismus. Der Einstellmechanismus
kann von der Art sein, die im US Patent Nr. 5356356 mit dem Titel "Recumbent Total Body
Exerciser", erteilt
für Hildebrandt
et al., 18. Oktober 1994, ausgeführt
ist, auf welches Patent vorliegend Bezug genommen wird. Der Sitz 28 ist üblicherweise
von der Vollkorbart und zu Gunsten von Komfort für den Nutzer gepolstert. In
Richtung zur Rückseite
des Rahmens 12 angeordnet befindet sich der Sitz 28 derart,
dass die Höhe
des Sitzpolsters 30 ungefähr der Höhe eines Standardstuhls entspricht, wodurch
die Gewöhnung
des Nutzers an die Maschine 10 an sich verbessert ist.
Der schräge
Verlauf an der Oberseite des Gehäuses 26 erlaubt
es, dass die Höhe
des Sitzes 28 verringert wird, wenn dieser nach vorne für kleinere
Nutzer eingestellt wird, und erhöht wird,
wenn er für
größere Nutzer
nach hinten eingestellt wird. Wie aus 1 und 7 hervorgeht, sind lateral
außerhalb
des Sitzpolsters ein Paar von stationären Griffstangen 34 mit
Polstergriffen 36 angebracht, so dass der Nutzer für seine
Hände eine
alternative Position hat, wenn Oberkörperkonditionierung nicht erwünscht ist.
Ein Paar von Armstützen 40 sind ebenfalls
verbunden mit dem Sitz 28 vorgesehen, um das Steigen auf
den Sitz 28 und von diesem herunter zu fördern.
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Wie vorstehend in der unter Bezug
genommenen US Patentschrift, erteilt auf Hildebrandt et al., erläutert ist,
kann der Sitz 28 in seiner Mittenachse 24 von
Nutzern unterschiedlicher Körperabmessungen einstellbar
positioniert werden. In einer zweiten Ausführungsform und wie aus 1, 7 und 8 hervorgeht, ist
der Hebelarm 46 schwenkbar an dem Sitz 28 angebracht
und wird in Richtung eines Pfeils 152 bewegt, um den Sitz
freizugeben, und in Richtung eines Pfeils 158, um den Sitz
in einer feststehenden linearen Stellung zu blockieren bzw. verriegeln.
Durch in Abwärtsrichtung
gerichtete Hubbewegung des Hebelarms 46 verschwenkt der
Hebelarm 46 um einen Schwenkpunkt 48, wodurch
ein Stift 160 auf eine Sitzfreigabestütze 162 zwangsweise
bewegt wird. Die Sitzfreigabestütze 162 ist
mit einem rechteckigen Element 168 verbunden, das über seine
gesamte Länge
Löcher
aufweist. Wenn die Sitzfreigabestütze 162 in Richtung
eines Pfeils 163 während
der Einstellung des Sitzes zwangsweise nach unten bewegt wird, wird
das rechteckige Element 168 in Aufwärtsrichtung um ein Schwenkgelenk
bzw. einen Schwenkpunkt 173 in Richtung eines Pfeils 165 verschwenkt.
Diese aufwärts
gerichtete Schwenkbewegung des rechteckigen Elements 168 gibt
das rechteckige Element 168 von stationären Stiften 169 frei, die
am Rahmen 12 angebracht und die normalerweise mit Löchern im
rechteckigen Element 168 verbunden sind, um die Stellung
des Sitzes 28 zu fixieren. Die Freigabe des rechteckigen
Elements 168 von den stationären Stiften 169 erlaubt
es, dass der Sitz 28 für
Einstellzwecke in Richtung eines Pfeils 158 vorwärts und
rückwärts verschoben
wird. Während spezielle
Einstellmechanismen im Einzelnen erläutert wurden, wird bemerkt,
dass statt dessen zahlreiche andere Arten von Einstellmechanismen
anstelle der vorstehend dargestellten und erläuterten Mechanismen verwendet
werden können.
Alternative Mechanismen liegen deshalb im Umfang dieser Erfindung.
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Der Sitz 28 verschwenkt
außerdem
in eine außen
liegende Stellung, um eine problemlose Einnahme des Sitzes und ein
Verlassen desselben (durch einen Nutzer) zu ermöglichen. Der Hebelarm 47 ist
schwenkbar am Sitz 28 angebracht und wird in Richtung des
Pfeils 154 bewegt, um den Sitz aus einer feststehenden
Position freizugeben bzw. in dieser zu verriegeln. Durch Anheben
des Hebelarms 47 gelangt der Stift 166 außer Eingriff
mit einer Platte 167 auf einem Sitzkanal 173,
wodurch der Sitz 28 um den Schwenkpunkt 164 in
Richtung des Pfeils 156 verschwenkbar ist. Der Sitz 28 ist
auf dem Schwenkpunkt bzw. Schwenkgelenk 164 derart positioniert, dass
er sich zu drehen vermag und es einem Nutzer erlaubt, in dem Sitz 28 Platz
zu nehmen, während
der Sitz 28 senkrecht zur Länge der Trainingsmaschine 10 verläuft, und
sich daraufhin in eine Position zur Nutzung der Trainingsmaschine 10 zu
drehen vermag. Die Armstützen 40 stellen
für den
Nutzer einen Bereich bereit, damit dieser sich abstützen kann, wenn
er auf den Sitz 28 steigt bzw. von diesem heruntersteigt.
Um zu verhindern, dass der Nutzer unbeabsichtigt den Sitz 28 in
Richtung des Pfeils 158 verschiebt, während der Sitz 28 aus
der Betriebsstellung verschwenkt wird, ist im Sitz 28 ein
Sicherheitsmerkmal eingebaut. Während
der Sitz 28 verschwenkt wird, wird der Stift 160 von
der Sitzfreigabestütze 162 weg
verschwenkt, wodurch verhindert wird, dass die Sitzfreigabestütze 162 das
rechteckige Element 168 verschwenkt. Da das rechteckige
Element 168 während
der Schwenkverstellung des Sitzes 28 um den Schwenkpunkt 164 nicht
bewegt werden kann, kommt das rechteckige Element 168 von
den stationären
Stiften 169 frei und erlaubt eine Bewegung des Sitzes 28 entlang
dem Pfeil 158.
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Hierdurch wird verhindert, dass der
Sitz 28 unbeabsichtigt gleitverschoben wird, während ein Nutzer
den Sitz 28 in seine außen gelegene Stellung verschwenkt
bzw. der Nutzer auf den Sitz 28 steigt.
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Wie in den 1, 2, 5, 6 und 7 gezeigt,
befinden sich vor dem Sitz 28 angeordnet ein Paar von Armaufbauten 54 und 55 und
ein Paar von Beinaufbauten 56 und 57, die sämtliche
derart positioniert sind, dass sie einer Oszillationsbewegung bzw.
einer hin- und herlaufenden Bewegung um eine Schwenkachse 32 unterliegen.
Die Armaufbauten 54 und 55 enthalten untere Hebel 60 und 61,
die sich ausgehend von der Schwenkachse 32 zu Ellbogen 74 und 75 vorwärts und
aufwärts
erstrecken. Die Armaufbauten 54 und 55 erstrecken
sich nach hinten und oben in Richtung auf den Sitz 28 entlang
oberer Verlängerungen 64 und 65.
Handgriffe 66 und 67 sind in den oberen Verlängerungen 64 und 65 gleitverschiebbar
aufgenommen und mit Teilschlitzen 53 versehen, um ihre
Relativdrehung relativ zu den oberen Verlängerungen 64 und 65 zu
unterbinden. Die Handgriffe 66 und 67 können bezüglich ihrer
Länge eingestellt
werden und aus diesem Grund sind Sperrhebel bzw. Blockadehebel 68 und 69 auf
den oberen Verlängerungen 64 und 65 vorgesehen,
um sie auf der gewünschten
Länge festzulegen
bzw. zu sichern. Die Enden der Handgriffe 66 und 67 sind
relativ zu den Handgriffen 66 und 67 allgemein
aufwärts
und einwärts
gebogen und mit Polstergriffen versehen.
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Wie aus 1 hervorgeht, erstrecken sich die Beinaufbauten 56 und 57 in ähnlicher
Weise nach oben ausgehend von der Schwenkachse 32 entlang den
Hebeln 72 und 73. Die Pedale 76 und 77 sind
bevorzugt an den Hebeln 72 und 73 und Gelenken
bzw. Verbindungen 80 und 81 in schwenkbarer Weise
festgelegt bzw. gesichert, können
jedoch hieran alternativ starr festge legt sein. Die Hebel 72 und 73 und
die Gelenke bzw. Verbindungsgelenke 80 und 81 erzeugen
ein Vierstangengelenk, das den Winkel der Pedale 76 und 77 in
Bezug auf den Nutzer in biomechanisch korrekter Position über die
gesamte Hublänge aufrecht
erhält.
Die Gelenke 80 und 81 verschwenken in Schwenkpunkten 82 und 83,
die mit den Pedalen 76 und 77 verbunden sind und
um einen Schwenkpunkt 85, der mit dem Rahmen 12 verbunden
ist. Die Pedale 76 und 77 sind mit Fersenkappen 78 und 79 an
ihrem unteren Ende derart versehen, dass der Fuß eines Nutzers nicht unbeabsichtigt
aus dem Deckabschnitt der Pedale 76 und 77 abgleitet. Die
Geometrie und Ausrichtung des Sitzes 28, der Handgriffe 66 und 67,
der Pedale 76 und 77 und der Schwenkachse 32 sind
relativ zueinander derart gewählt,
dass ungeachtet der Größe der Person,
die die Maschine 10 nutzt, sobald sie in geeigneter Weise eingestellt
sind, die resultierende Bewegung und Form während der Ober- und Unterkörperkonditionierung
biomechanisch korrekt und effizient ist. Dies ist besonders wichtig
bei der physikalischen Therapieeinstellung, in der die korrekte
Form zu einer rascheren und sicheren Erholung und Rehabilitierung führen kann.
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In 2 ist
die Verbindung der Armaufbauten 54 und 55 mit
den Beinaufbauten 56 und 57 gezeigt. Der Armaufbau 54 ist
starr mit dem Beinaufbau 57 verbunden und der Armaufbau 55 ist
starr mit dem Beinaufbau 56 für eine kontralaterale Bewegung
um die Schwenkachse 32 verbunden. Diese starre Kopplung
bzw. Verbindung ist Ursache dafür,
dass der Armaufbau 54 und der Beinaufbau 57 sowie
der Armaufbau 55 und der Beinaufbau 56 sich gemeinsam bewegen.
Die Arm- und Beinaufbauten sind außerdem miteinander verbunden,
um miteinander zusammenzuwirken. Der Armaufbau 54 und der
Beinaufbau 57 sind mit kreisförmigen Stützen 87 und 88 verbunden
und der Armaufbau 55 und der Beinaufbau 56 sind
mit kreisförmigen
Stützen 89 und 90 verbunden. Eine
Stange 93, die am Rahmen 12 angebracht ist, ist
durch die Stützen 87, 88, 89 und 90 eingeführt, um die
Arm- und Beinaufbauten miteinander entlang der Schwenkachse 32 zu
verbinden. Kunststoffbuchsen 91 sind in die Stützen 87, 88, 89 und 90 eingesetzt, um
während
des Betriebs eine Schmierung der Stange 93 bereit zu stellen.
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Wie aus 5 und 6 hervorgeht,
ist die Bewegung von einem Satz aus Arm- und Beinaufbauten mit der
Bewegung des anderen Satzes von Arm- und Beinaufbauten derart verknüpft, dass
die Bewegung von dem einen die Gegenbewegung im anderen induziert.
Mit anderen Worten gilt, dass, wenn ein Satz aus Arm- und Beinaufbauten
sich in Vorwärtsrichtung bewegt,
sich der andere Satz in Rückwärtsrichtung bewegt.
Um diese Bewegung zu koordinieren, sind der Armaufbau 54 und
der Beinaufbau 57 mit dem Element 140 verbunden
und der Armaufbau 55 und der Beinaufbau 56 sind
mit dem Element 141 verbunden. Die Elemente 140 und 141 sind
mit den Schwenkpunkten 170 und 171 verbunden,
die außerdem
mit den Gelenken bzw. Verbindungen 174 und 176 verbunden
sind, die die Bewegung auf eine Nocke 182 über Schwenkpunkte 178 und 179 übertragen.
Wenn die Arm- und Beinaufbauten sich vorwärts und rückwärts bewegen, bewegt sich die
Nocke 182 vorwärts
und rückwärts. Die
Nocke 182 ist dazu ausgelegt, den Widerstand über ihren
gesamten Bewegungsbereich konstant zu halten und jeglichen hakenden
oder progressiven Widerstand zu Gunsten eines gleichmäßigeren
Betriebs zu entfernen. Die Form der Nocke 182 kompensiert
die Änderung
der mechanischen Last, die auf die Schwenkpunkte 178 und 179 ausgeübt wird
durch die Bewegung der Gelenke 174 und 176, um
den durch den Nutzer gefühlten
Widerstand konstant zu halten. Wenn die Gelenke 174 und 176 durch
den Nutzer bewegt werden, wird der in den Schwenkpunkten 178 und 179 gebildete
mechanische Hebel länger
und kürzer
unter Verändern
der Kraft- bzw. Drehmomenthöhe,
ausgeübt durch
den Nutzer auf die Schwenkpunkte 178 und 179.
Die Nocke 182 kompensiert diese Drehmomentänderung
durch Verändern
des Drehmoments, die sie auf Riemen 184 und 186 ausübt, die
mit einer Widerstandseinrichtung verbunden sind.
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Wie in 3 gezeigt,
ist ein Riemen 184 im Wesentlichen mit dem oberen Abschnitt
des Nockens 182 verbunden und der Riemen 186 ist
im Wesentlichen mit dem Bodenabschnitt der Nocke 182 verbunden,
so dass dann, wenn die Nocke 182 sich dreht, einer der
Riemen 184 bzw. 186 einer Zugkraft ausgesetzt
ist, die auf ihn ausgeübt
wird. Die Riemen 184 und 186 sind außerdem mit
Einwegdrehkupplungen 188a und 188b verbunden,
die der Bewegung der Riemen 184 und 186 folgen.
Die Kupplungen 188a und 188b üben einen Widerstand ausschließlich in einer
Richtung aus und schalten sperrklinkenartig vorwärts und rückwärts zusammen mit den Riemen 184 und 186.
Um die Spannung der Riemen 184 und 186 beizubehalten,
sind Federn 190 und 192 mit einem Ende der Riemen 184 und 196 verbunden
und am Rahmen 12 der Vorrichtung 10 festgelegt.
Die Riemen 184 und 186 können Taktriemen, V-Nutenriemen
oder andere Riemenarten sein, die zur Übertragung von Kraft verwendet
werden.
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Die Kupplungen 188a und 188b drehen
sich und üben
eine Kraft entgegen dem Uhrzeigersinn aus und schalten in eine Bewegung
im Uhrzeigersinn klinkenartig um, wenn die Nocke 182 unter
Ziehen der Riemen 184 und 186 vorwärts und
rückwärts bewegt
wird. Die Kupplungen 188a und 188b sind mit einer
Riemenscheibe 194 verbunden, die einen vergrößerten Durchmesser
ausweist und durch eine Kraft entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht
wird, die durch die Kupplungen 188a und 188b ausgeübt wird. Die
Riemenscheibe 194 ist über
einen Riemen 196 mit einer Wirbelstromscheibe (nachfolgend
als "ECD" bezeichnet; ECD steht
für Eddy
Current Disk) 198 verbunden, die einen Drehwiderstand für den Nutzer
bereit stellt. Der Riemen 196 ist ähnlich zu den vorstehend genannten
Riemen 184 und 186. Eine Riemenspanneinrichtung 199 spannt
den Riemen über
eine Feder 200 auf die Riemenscheibe 194 und die
ECD 198, um Riemendurchrutschen zu unterbinden.
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Wie in 4 gezeigt,
wird der Widerstand der ECD 198 durch eine Magnetgruppierung
bzw. einen einzigen Magneten 101 gesteuert, der mit einer variablen
Halterung verbunden ist. Die Magnetgruppierung 101 kann
linear näher
auf die ECD 198 zu und von dieser weg bewegt werden unter
Veränderung
der Magnetkopplung zwischen der ECD 198 und der Magnetgruppierung 101 und
dadurch unter Veränderung
des Drehwiderstands. Die Magnetgruppierung 101 ist mit
einem hochstehenden Element 104 verbunden, das entlang
den linearen Lagern 103 in Richtung des Pfeils 105 gleitet.
Das hochstehende Element 104 ist außerdem mit einem Drehelement 107 durch
den Schwenkpunkt 108 verbunden. Ein Hebel 110,
der durch einen Nutzer betätigt
wird, dreht das Drehelement 107 auf dem Schwenkpunkt 109, der
seinerseits eine lineare Kraft auf das hochstehende Element 104 ausübt und das
hochstehende Element 104 zwangsweise in Richtung des Pfeils 105 bewegt.
Die Position des hochstehenden Elements 104 ist durch das
Ende 116 des Drehelements 107 festgelegt, wenn
es sich in Richtung des Pfeils 114 dreht, und zwar durch
einen Stift 115, der im Ende 116 angebracht ist,
das mit der Gruppierung von Löchern
in dem Verbindungs- bzw.
Kopplungsmechanismus 112 verbunden ist. Die Einstellung
der Magnetgruppierung 101 kann dadurch unter proportionaler
Vergrößerung linear
erfolgen sowie in diskreten Schritten bei der Positionierung der
Magnetgruppierung 101, was zur Reproduktion und Tabellierung
des Widerstands für
einen Nutzer beiträgt.
Die Position der Magnetgruppierung 101 wird in ein Steuersystem 150 über eine
elektrische Schaltung eingegeben, um Nutzerbelastungsinformation
zu berechnen. Die elektrische Schaltung umfasst ein Wischersystem, das
mit einem Ende 116 verbunden ist, und eine Reihe von leitenden
Abschnitten, die mit dem Rahmen 12 verbunden sind. Wenn
das Ende 116 seine Position verändert, kontaktiert der Wischer
aufeinander folgende leitende Abschnitte, wodurch das Steuersystem 150 über die
Lage der Magnetgruppierung 101 instruiert wird.
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Die erfindungsgemäße Maschine 10 ist
mit einem Anbord-Steuersystem 150 versehen, wie aus 9 hervorgeht, das eine Anzeigetafel 120 umfasst.
Das Steuersystem 150 kann derart programmiert sein, dass
es für
den Nutzer oder den physikalischen Therapeuten Information über die
Belastungshöhe,
die verbrauchten Kalorien, die Drehzahl, die Herzfrequenz, die Belastungsdauer
und dgl. bereitstellt. Zu diesem Zweck ist das Steuersystem derart
angeschlossen, dass es die Drehzahl der ECD 198 ebenso
wie die Schritte bzw. Stufen von den Handgriffen 66 und 67 und
des Pedals 76 und 77 überwacht. Das Steuersystem 150 kann
durch Batterien mit Strom versorgt werden oder direkt ausgehend
vom Widerstandsaufbau bzw. der ECD 198.
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Zusätzlicher Nutzen und Vorteile
der vorliegenden Erfindung erschließen sich dem Fachmann auf diesem
Gebiet der Technik aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
und den anliegenden Ansprüchen
in Verbindungen mit den Zeichnungen.