[0001] Die Erfindung betrifft ein Gelenk, Herz- und Kreislauftrainingsgerät, das es gestattet,
die beim Treppenaufsteigen und Bergaufsteigen bezw. beim Treppenabsteigen und Bergabsteigen
auftretenden körperlichen Bewegungs-und Belastungsabläufe variabel nachzuahmen.
[0002] Ein Zusatzgerät mit einer Sitzgelegenheit versehen, vor zugsweise aus einem Velosattel
bestehend, kann mit dem Trainingsgerät lösbar zu einer Einheit zusammengekoppelt werden.
Diese Variante erlaubt die Nachahmung des Velofahrens unter Berücksichtigung variabel
einstellbaren Belastungsmomente.
[0003] Das Trainingsgerät enthält zwei um einen gemeisamen Drehpunkt innerhalb eines Oeffnungswinkel
von ca. 30 gegenPhasig auf- und abschwingender nebeneinanderliegender Fussauflagen.
[0004] Zwecks Massage der Fuss-Sohlen, können die Standflächen der Fussauflagen mit einer
in beliebiger Richtung verlaufenden Riffelung versehen werden. Auch eine warzenförmige
Bedeckung der Fussauflagen wäre denkbar.
[0005] Die Länge der Fussauflagen ist so bemessen, dass man sich auf ihnen in der Längsrichtung
innerhalb bestimmter Grenzen vor und rückwärts bewegen kann.
[0006] Jede der beiden Fussauflagen ist über einen Drehpunkt mit der betreffenden Druckstange
eines ihr zugeteilten Hydraulikzylinders mechanisch verbunden. Die beiden hydraulischen
Druckzylinder ihrerseits sind untereinander über eine dazwischen geschaltete mit einem
hydraulischen Timer versehene Steuereinheit verbunden.
[0007] Die sich jeweils in der oberen Endlage befindliche, von der trainierenden Person
belastete und zum niederschwingen bereite Fussauflage lässt sich in Bezug auf die
zeitliche Auslösung ihrer Bewegungen und in Bezug auf die Geschwindigkeit ihrer Bewegungsabläufe
für jede Fussauflage individuell an der hydraulischen Steuereinheit stufenlos regeln.
[0008] Beim niederschwingen der sich in der oberen Endlage befindlichen und durch das Körpergewicht
der trainierenden Person belasteten Fussauflage wird die sich in der unteren Endlage
befindliche und durch das Körpergewicht der trainierenden Person nicht belastete Fussauflage
gleichzeitig und zwangsläufig automatisch via Hydraulikkreislauf in die obere Endlage
zurückgeführt.
[0009] Eine Person, die sich auf die Fussauflagen des Trainingsgerätes mit dem Blick zu
den gemeinsamen Drehpunkten hingewandt aufstellt, dabei abwechselnd ihr Körpergewicht
auf die sich jeweils in der oberen Endlage befindliche Fussauflage anhebt, kann bei
fortgesetzter Betätigung und bei vorangegangener Einstellung der betreffenden Regler
an der Steuereinheit das Treppenauf- bezw. das Bergaufsteigen nachahmen.
[0010] Stellt sich die trainierende Person mit dem Rücken zu den gemeinsamen Drehpunkten
der Fussauflagen, so lösst sich die Bewegung des Treppenabsteigens bezw. des Bergabsteigens
nachahmen.
[0011] Durch die radial aufgehängten Fussauflagen bedingt, lässt sich die Stufenhöhe einer
Treppe innerhalb bestimmter Grenzen variabel nachahmen, indem die das Trainingsgerät
benutzende Person die Auflagepunkte ihrer Füsse auf den Fussauflagen in der Längsrichtung
vor- oder rückwärts verlagert. Bewegt sich die trainierende Person auf den Fussauflagen
in Richtung des gemeinsamen Drehpunktes derselben, so verkleinert sich die Stufenhöhe
und umgekehrt.
[0012] Verbindet man das Trainingsgerät mit dem mit einer Sitzgelegenheit ausgerüsteten
Zusatzgerät, so erlaubt diese Kombination unter Zuhilfenahme des am Trainingsgerät
drehbar und arretierbar angebrachten Haltebügels der in seiner Länge verändert werden
kann, die körperliche Bewegung des Velofahrens unter an der hydraulischen Steuereinheit
einstellbaren variablen Belastungsanforderungen.
[0013] Die jeweilige Widerstandsgrösse, die die von der sitzend trainierenden Person belastete
Fussauflage derselben entgegenstellen kann, lässt sich an der hydraulischen Steuereinheit
stufenlos einregeln.
[0014] Zwecks grösserer Mobilität kann das Trainingsgerät ganz oder teilweise mit feststellbaren
oder losen Lenkrollen ausgerüstet werden. Ebenso das zur Nachahmung des Velofahrens
mitverwendete Zusatzgerät.
[0015] Zum Schutze vor Beschädigungen von Zimmerwänden, Möbeln, usw. ist das Trainingsgerät
auf seinem vollen Umfange mit einem zweckdienlichen Gummiprofil versehen.
[0016] Das Trainingsgerät kann auch so gebaut werden, dass die Fussauflagen über ihren gemeinsamen
Drehpunkt hinaus verlängert werden, d.h. dass das Trainingsgerät in dieser Ausführung
insgesamt vier Fussauflagen aufweist. Auch nur ein vorhandenes Tandempaar ist denkbar.
Bei einem so gebauten Trainingsgerät könnten unter Einhaltung bestimmter Einstellbedingungen
an der hydraulischen Steuereinheit zwei Personen miteinander trainieren.
[0017] Es ist der Zweck des Trainingsgerätes, die beim Treppensteigen bezw. beim Bergaufsteigen
und umgekehrt auftretenden körperlichen Leistungsanforderungen in Bezug auf die Beanspruchung
der Gelenke und Muskeln, den Kreislauf und die Atmung variabel nachzuahmen.
[0018] Damit die das Trainingsgerät betreibende Person ihren körperlichen Leistungsaufwand
einsehen kann, ist es möglich, das Trainingsgerät oder die trainierende Person selbst
mit mechanischen oder elektronischen Messgeräten in Verbindung zu bringen.
[0019] Um die Nachahmung des Treppen- bezw. des Bergsteigens mittels zweier um einen gemeinsamen
Drehpunkt gegenphasig auf- und niederschwingenden Fussauflagen zu ermöglichen, muss
vom Zeitpunkt der Belastung und Trittfassung an bis zur Auslösung der Niederschwingbewegung
die Auslösezeit über einen bestimmten Zeitraum regulierbar sein.
[0020] Auch die Niedergangsgeschwindigkeit der jeweils belasteten und niederschwingenden
Fussauflage muss für jede Fussauflage individuell geregelt werden können.
[0021] Um diese Forderung zu erfüllen, ist zwischen die beiden hydraulischen Druckzylinder
eine zweckdienliche hydraulische Steuereinheit eingebaut. Diese ist neben einer bestimmten
Anzahl Rückschlagventilen und Drosselventilen mit einem hydraulischen Timer ausgerüstet.
[0022] Bei Offenstellung der an der hydraulischen Steuereinheit variablen Regler, sind die
beiden hydraulischen Druckzylinder miteinander hydraulisch direkt verbunden und die
Widerstände der jeweils belasteten und niederschwingenden Fussauflage sind in diesem
Betriebszustand nur noch gering so dass das Trainingsgerät in relativ schneller Folge
betrieben werden kann.
[0023] Durch einfaches verlagern des Körpergewichts der trainierenden Person auf die sich
jeweils in der oberen Endlage befindlichen Fussauflage, wird diese schon bei einer
verhältnismässig nur kleinen Belastung zum abschwingen gezwungen. Durch die Offenstellung
der variablen Drosselventile bedingt, lässt sich das Trainingsgerät somit mit einem
wesentlich kleineren Kraftaufwand betätigen.
[0024] Figur 3 zeigt das in der hydraulischen Steuereinheit 13 zur Anwendung gelangende
hydraulische Steuerschema. Die Anschlüsse Al und A2 des Steuerschemas korrespondieren
mit den Anschlüssen Al und A2 der beiden Hydraulikzylinder 7 und 14. Durch belasten
der mit der Druckstange des Druckkolbens des Hydraulikzylinders 14 mechanisch gekoppelten
Fussauflage 8, wird die aus dem hydraulischen Druckzylinder 14 austretende Hydraulikflüssigkeit
durch die variablen Drosselventile D3, Dl und dem Rückschlagventil Rl dem Timerkolben
K zugeführt. Gleichzeitig mit der Belastung der Fussauflage 8 wird das Rückschlagventil
R3 geschlossen. Ausgelöst durch den hydraulischen Druck auf die stirnseitige Kolbenfläche
Fl des Timerkolbens K, bewegt sich dieser im Hydraulikzylinder H vorwärts. Die vor
der Kolbenfläche F2 des Timerkolbens K liegende Hydraulikflüssigkeit wird dadurch
verschoben und schliesst das Rückschlagventil R2. Im weiteren Verlauf dieses Vorgangs
durchfliesst die Hydraulikflüssigkeit das variable Drosselventil D2, schliesst das
Rückschlagventil R4 und fliesst über das variable Drosselventil D4 in den hydraulischen
Druckzylinder 7. Der vorbeschriebene Ablauf lässt sich nur dann durchführen, wenn
die variablen Drosselventile D3, D2 und D4 teilweise geöffnet sind. Die Vorschubgeschwindigkeit
des belasteten Timerkolbens K und somit der davon abhängige Zeitpunkt des niederschwingens
der belasteten Fussauflage 8 wird durch die Grösse der geregelten Querschnittsöffnung
des variablen Drosselventils D2 bestimmt.
[0025] Bei fortschreitender Vorwärtsbewegung des Timerkolbens K decken sich die Steuerkanten
Sl des Timerkolbens K und die Steuerkante S2 des Hydraulikzylinders H. Nach Erreichung
dieser Position des Timerkolbens K ist seine Aufgabe als aktives Verzögerungselement
im Hydrauliksystem in dieser Phase abgeschlossen. Die vom Hydraulikzylinder 14 herkommende
und unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit durchfliesst das variable Drosselventil
D3, das Rückschlagventil Rl und über die beiden sich deckenden Steuerkanten Sl und
S2 das Rückschlagventil R4 und gelangt über das variable Drosselventil D4 in den hydraulischen
Druckzylinder 7. Ueber den Druckkolben 5, der seinerseits mit einer zweckdienlichen
Dichtung 6 versehen ist, wird die sich in der unteren Endlage befindliche Fussauflage
9 in ihre obere Endlage zurückgeführt. Die variablen Drosselventile D1 und D2 dienen
zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit des Timerkolbens K. Die variablen Drosselventile
D3 und D4 steuern die Geschwindigkeiten der jeweils abschwingenden Fussauflage.
[0026] Anstelle der vorbeschriebenen Ausführung des hydraulischen Timers sind auch andere
Varianten möglich. Auch könnte ein elektronisch gesteuerter Timer zur Anwendung gelangen.
[0027] Die US - PS 3 979 302 umschreibt ein Treppensteiggeröt, ausgerüstet mit zwei Fussauflagen,
die in schräg angestellten Führungen auf- und niedergleiten. Sie sind untereinander
mittels einem über mehrere Rollen gleitenden Seil verbunden. Die sich jeweils nach
unten bewegende und belastete Fussauflage wird in ihrer Bewegungsgeschwindigkeit durch
einen hydraulischen Stossdämpfer gesteuert.
[0028] Aus der Offenlegungsschrift DE 27 56 195 Al ist ein Uebungsgerät zur Nachahmung des
Treppensteigens bekannt, das auf einer schräg liegenden Schienenanordnung zwei auf-
und niedergehende Fussauflagen aufweist, die ihrerseits über einen Gurt miteinander
verbunden sind. Die Betätigung des Gerätes wird durch die Verlagerung des Körpergewichts
der übenden Person von einem Fuss auf den anderen Fuss vorgenommen. Die im Verbindungsgurt
auftretenden Zugkräfte werden durch geeignete Vorrichtungen in Reibungswärme übergeführt.
[0029] Die DT - PS 523 174 beschreibt einen Gymnastikapparat zum Nachahmen des Bergsteigens.
Er besitzt zwei Trittstufen, die sich in zwei schräg angestellten in einem Holzbrett
befindlichen Führungen auf- und nieder bewegen. Die Trittstufen sind untereinander
mittels einem Seil verbunden, das seinerseits über eine Seilrolle abläuft. Zusätzlich
besitzt der Apparat für die abwärts zu betätigende Trittstufe eine Verriegelungsvorrichtung.
Diese kann entweder von Hand oder mit den Füssen ausgelöst werden.
[0030] Unter der Patentgesuchnummer 2 391 / 80 - 1 wurde beim Eidgenössichen Amt für geistiges
Eigentum in Bern am 27.3.1980 vom Antragsteller ein Patentgesuch mit dem folgenden
Titel eingereicht: - Treppensteig- bezw. Bergsteig Trainingsgerät, ausgerüstet mit
hydraulischen Druckzylinder, das die Nachahmung des Besteigens einer Treppe oder eines
Berges gestattet.- Dieses Trainingsgerät besitzt zwei um einen gemeinsamen Drehpunkt
gegenphasig auf- und abschwingende Fussauflagen die ihrerseits mit je einem hydraulischen
Druckzylinder mechanisch verbunden sind. Um die sich in der oberen Endlage befindliche
und belastete Fussauflage zum niederschwingen zu veranlassen, muss ein entsprechendes
Sperrventil geöffnet werden. Die Oeffnung dieses Sperrventils kann über ein verstellbares
Gestänge entweder mit dem unbelasteten Fuss oder von Hand veranlasst werden.
[0031] Die vorliegende Erfindung zeigt ein Trainingsgerät, das die Nachahmung des Treppen-
und Bergsteigens erlaubt, ohne dass für jede einzelne Bewegungsphase der beiden Fussauflagen
von der trainierenden Person eine Auslösevorrichtung für die geschlossenen Sperrventile
mittels Händen oder Füssen betätigt werden muss. Das vorliegende Trainingsgerät erlaubt
der trainierenden Person unter gleichzeitiger Benutzung des um seinen Drehpunkt verstellbaren
Haltebügels eine feste Trittfassung auf den beiden nebeneinanderliegenden Fussauflagen.
[0032] Es ist ferner der trainierenden Person möglich, das volle Körpergewicht auf die sich
jeweils in der oberen Endlage befindliche Fussauflage zu bringen, ohne dass sich diese
infolge der Belastung sofort und unkontrolliert nach unten bewegt.
[0033] Der Zeitpunkt der Auslösung der Abwärtsbewegung der voll belasteten Fussauflage und
die Absinkgeschwindigkeit derselben kann von der trainierenden Person an der hydraulischen
Steuereinheit mittels der variablen Drosselventile für jede der beiden Fussauflagen
einzeln nach freiem Ermessen geregelt werden.
[0034] Mit Hilfe des in der hydraulischen Steuereinheit vorhandenen hydraulischen Timers,
können die beim Treppensteigen oder Bergsteigen auftretenden körperlichen Leistungsanforderungen
praxisnah nachgeahmt werden.
[0035] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt.
[0036] Figur 1 zeigt eine Draufsicht des Trainingsgerätes während Figur 2 einen Seitenriss
desselben darstellt. Figur 3 zeigt das Steuerschema der hydraulischen Steuereinheit
13 und aus Figur 4 ist das zur Nachahmung des Velofahrens benötigte Zusatzgerät ersichtlich.
[0037] Im Grundrahmen 1, der auf seinem vollen Umfange von einer Schutzleiste 2 aus Gummi
oder einem anderen zweckdienlichen Material umgeben ist, bewegen sich zwei um den
gemeinsamen Drehpunkt 4 gegenphasig auf- und niederschwingende Fussauflagen 8 und
9. Jede der beiden Fussauflagen 8 und 9 ist mit einem in ihrer Bauart gleichartigen
Druckzylinder über die einen Drehpunkt aufweisende Kolbenstange mit dem Druckkolben
des entsprechenden Hydraulikzylinders mechanisch verbunden.
[0038] Zwischen die beiden hydraulischen Druckzylinder 7 und 14 ist eine hydraulische Steuereinheit
13 eingebaut, die es gestattet mit Hilfe von Rückschlagventilen, variablen Drosselventilen
und einem Timerkolben die jeweilige Auslösezeit und Niedergangsgeschwindigkeit der
belasteten Fusspedale zu programmieren.
[0039] An dem variablen Drosselventil Dl der hydraulischen Steuereinheit 13 lässt sich die
Zeitspanne programmieren die vom Zeitpunkt der Belastung der Fussauflage 9 an bis
zum auslösen des Abschwingvorganges derselben von der trainierenden Person gewünscht
wird.
[0040] Mittels der Varierung des variablen Drosselventils Dl lässt sich somit ein schnelles
oder ein langsames begehen einer Treppe simulieren.
[0041] An dem variablen Drosselventil D2 lassen sich die gleichen zeitlich bedingten Abläufe
programmieren mit dem Unterschied, dass diese für die Fussauflage 8 bestimmt sind.
[0042] Am variablen Drosselventil D3 lassen sich die Niedergangsgeschwindigkeiten für die
belastete Fussauflage 8 regulieren, während an dem variablen Drosselventil D4 die
Niedergangsgeschwindigkeiten für die belastete Fussauflage 9 reguliert werden.
[0043] Zur Wahrung des körperlichen Gleichgewichts beim betreiben des Trainingsgeräts, kann
der um den Drehpunkt 4 drehende Haltebügel 11 ergriffen werden, der sich mit dem Arretierknopf
10 in jeder Lage arretieren lässt.
[0044] Damit der Haltebügel 11 den unterschiedlichen Körpergrössen der trainierenden Personen
angepasst werden kann, ist dieser in seiner Länge ausziehbar gestaltet und der ausgezogene
Teil 15 des Haltebügels 11 kann mit dem Arretierknopf 12 in seiner Länge in jeder
gewünschten Lage arretiert werden.
[0045] Um einen leichten Transport des Trainingsgerätes zu ermöglichen, sind im Grundrahmen
1 zwei lose Laufrollen 3 eingebaut, die im Betriebszustαnd des Trainingsgerätes vom
Boden abgehoben sind und diesen nicht berühren.
[0046] Beim abheben des Trainingsgerätes vom Boden auf der den losen Laufrollen 3 gegenüberliegenden
Seite, bekommen diese Bodenberührung und das Trainingsgerät kann so leicht verschoben
werden.
[0047] Um aus dem Hydrauliksystem eventuell ungewollt austretende Hydraulikflüssigkeit aufzufangen,
ist der Boden des Grundrahmens 1 als Auffangwanne ausgebildet.
[0048] Am Grundrahmen 1 kann auf der den losen Laufrollen 3 gegenüberliegenden Umrandung
des Trainingsgerätes ein Zusatzgerät nach Figur 4 so eingehängt werden, dass sich
die bezeichnete Umrandung mit der Längsnut 18 des Zusatzgerätes deckt.
[0049] Das Zusatzgerät nach Figur 4 aus dem Rahmen 17 bestehend, beinhaltet eine in ihrer
Höhe verstellbare und mit dem Arretierknopf 19 arretierbare Sitzgelegenheit 20, vorzugsweise
aus einem Velosattel bestehend.
[0050] Die beim durchtreten der Fussauflagen 8 und 9 von der das velofahren nachahmenden
Person aufzuwendenden Kräfte, können an den variablen Drosselventilen D3 bezw. D4
geregelt werden.
[0051] Von der Regelung der variablen Drosselventile D3 und D4 hängt es somit ab, ob sich
die Fussauflagen 8 und 9 bei Belastung leichter oder schwerer durchtreten lassen.
1. Mit Haltebügei (11) ausgerüstetes Gelenk, Herz- und Kreislauftrainingsgerät für
Medizin und Sport, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines Grundrahmens (1) zwei
um den Drehpunkt (4) gegenphasig auf- und abschwingende, mit einem Hautfreundlichen
und rutschsicheren Belag versehene Fussauflagen (8,9) angeordnet sind.
2. Gelenk, Herz- und Kreislauftrainingsgerät für Medizin und Sport nach Patentanspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Fussauflagen (8,9) mit je einem im
Grundrahmen (1) einerseits und in den Fussauflagen (8,9) andererseits um einen Drehpunkt
schwingend aufgehängten hydraulischen Druckzylinder (7,14) mechanisch gekoppelt ist.
3. Gelenk, Herz- und Kreislauftrainingsgerät für Medizin und Sport nach Patentanspruch
2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden hydraulischen Druckzylinder (7,14) durch
eine dazwischengeschaltete hydraulische Steuereinheit (13) hydraulisch verbunden sind.
4. Gelenk, Herz- und Kreislauftrainingsgerät für Medizin und Sport nach Patentanspruch
3, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Steuereinheit (13) nebst den Rückschlagventilen
(R1,R2,R3,R4) und den variablen Drosselventilen (D1,D2,D3,D4) einen im Hydraulikzylinder
(H) gleitenden Timerkolben (K) aufweist, dessen Vorschubgeschwindigkeit im unter Belastung
stehenden hydraulischen System durch die Einstellung des Drosselventils (D1) bezw.
durch die Einstellung des Drosselventils (D2) bestimmt wird.
5. Gelenk, Herz- und Kreislauftrainingsgerät für Medizin und Sport nach Patentanspruch
4, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Steuereinheit (13) mit variablen
Drosselventilen (D3,D4) ausgerüstet ist, die es ermöglichen, die Absinkgeschwindigkeit
der jeweils belasteten Fussauflage (8,9) individuell zu regulieren.
6. Gelenk, Herz- und Kreislauftrainingsgerät für Medizin und Sport nach Patentanspruch
1, versehen mit einem um den Drehpunkt (4) drehenden und mittels dem Arretierknopf
(10) in der gewählten Stellung arretierbaren Haltebügel (11), dadurch gekennzeichnet,
dass dieser mit einem mit Handgriffen versehenen und mit dem Arretierknopf (12) arretierbaren
Auszugteil (15) ausgerüstet ist.
7. Gelenk, Herz- und Kreislauftrainingsgerät für Medizin und Sport nach Patentanspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Grundrahmen (1) desselben ein mit einer in
seiner Sitzhöhe verstellbaren und mit dem Arretierknopf (19) arretierbaren Sitzgelegenheit
(20) ausgerüstetes Zusatzgerät gemäss Figur 4 lösbar angekoppelt werden kann.
8. Gelenk, Herz- und Kreislauftrainingsgerät für Medizin und Sport, gemäss den Patentansprüchen
1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden aus Kunsstoff, Metall oder aus einem
anderen Werkstoff bestehenden Fussauflagen (8,9) mit einer Riffelung versehen sind.
9. Gelenk, Herz- und Kreislauftrainingsgerät für Medizin und Sport gemäss den Patentansprüchen
1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit einer Auffangschale bestückt ist, die
das Auffangen von ungewollt aus dem Hydrauliksystem austretenden Hydraulikflussigkeit
ermöglicht.
10. Gelenk, Herz- und Kreislauftrainingsgerät für Medizin und Sport nach den Patentansprüchen
1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit mechanischen oder elektronischen
Leistungsmessvorrichtungen bestückt wird.