[0001] Die Erfindung betrifft eine Vibrationsvorrichtung für Trainings- und therapeutische
Anwendungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Vibrationsvorrichtung weist
ein Gestell auf, an dem ein erstes Standflächenelement zum Aufsetzen eines Fußes und
ein zweites Standflächenelement zum Aufsetzen eines weiteren Fußes vorgesehen sind.
Die beiden Standflächenelemente sind dabei über eine erste und zweite Lageranordnung
beweglich am Gestell gehalten. Dabei weist sowohl die erste Lageranordnung am ersten
Standflächenelement als auch die zweite Lageranordnung am zweiten Standflächenelement
jeweils drei Lagereinrichtungen mit jeweils wenigstens zwei Freiheitsgraden auf. Zudem
ist eine von einem Motor angetriebene Bewegungsmechanik vorgesehen, mittels der über
die Lageranordnungen an beiden Standflächenelementen jeweils sowohl um eine Längsachse
als auch um eine Querachse eine wiederkehrende Schwenkbewegung generiert werden kann.
[0002] Derartige Vibrationsvorrichtungen werden für medizinische beziehungsweise physiotherapeutische
Anwendungen oder zu Trainingszwecken verwendet, bei denen insbesondere die Muskeln
des Benutzers angeregt und aufgebaut werden sollen und/oder der Gleichgewichtssinn
verbessert werden soll. Hierzu stellt sich der Benutzer auf die Standflächenelemente,
die im Betrieb über die Bewegungsmechanik vibrierend beziehungsweise taumelnd bewegt
werden, so dass die Bewegungen an die Füße des Benutzers abgegeben werden. Der Muskelapparat
und die Gleichgewichtsorgane des Benutzers reagieren hierbei auf die von der Vibrationsvorrichtung
erzeugten Bewegungen, um diese auszugleichen und damit den aufrechten Stand beizubehalten.
[0003] Aus
EP1447071B1 ist eine Vibrationseinrichtung bekannt, bei der zwei Standflächenelemente jeweils
um eine Längsachse und eine Querachse bewegt werden können. Die beiden Standflächenelemente
sind dabei an zueinander benachbart angeordneten Innenseiten an jeweils einem Kugelgelenk
sowie an einer jeweils von der Innenseite abgewandten Außenseite über zwei paarweise
angeordnete Pleueleinrichtungen gelagert. Die Pleueleinrichtungen werden dabei jeweils
über eine Exzenterwelle versetzt zueinander angetrieben, um an beiden Standflächenelementen
eine taumelnde Vibrationsbewegung zu erzeugen.
[0004] Nachteilig an der bekannten Vibrationseinrichtung ist, dass aufgrund der relativ
weit auseinanderliegenden Exzenterwellen der beiden Standflächenelemente eine relativ
aufwändige Bewegungsmechanik mit einem zweifachen Ketten- oder Riemenantrieb erforderlich
ist. Diese Bewegungsmechanik verursacht relativ hohe Herstellungskosten und ist zudem
störungsanfällig beziehungsweise wartungsintensiv.
[0005] Die Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer gattungsgemäßen Vibrationsvorrichtung
die genannten Nachteile zu vermeiden und eine kostengünstige Herstellung sowie einen
stabilen und kostengünstigen Betrieb zu ermöglichen.
[0006] Diese Aufgabe wird durch eine Vibrationsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Dabei weist die erste Lageranordnung ein erstes Lagerpaar aus zwei Lagereinrichtungen
und die zweite Lageranordnung ein zweites Lagerpaar aus zwei Lagereinrichtungen an
jeweils einer ersten Seite der Standflächenelemente auf. Hierbei sind alle vier Lagereinrichtungen
der beiden Lagerpaare entlang einer gemeinsamen Achse koaxial an der ersten Seite
gelagert und können vom Motor mit einer Antriebskraft beaufschlagt werden. Hierdurch
können beide Standflächenelemente besonders einfach über einen gemeinsamen Motor angetrieben
werden, wodurch die Herstellungskosten der Bewegungsmechanik und der Vibrationsvorrichtung
insgesamt reduziert werden können. Zudem kann durch den einfachen Aufbau der Bewegungsmechanik
ein wartungsarmer und stabiler Betrieb gewährleistet werden.
[0007] Dabei ist es günstig, wenn die gemeinsame Achse durch eine gemeinsame Antriebswelle
gebildet ist. Hierdurch ist es möglich, alle vier Lagereinrichtungen gleichzeitig
über die gemeinsame Antriebswelle mit dem vom Motor erzeugten Drehmoment zu beaufschlagen,
um an den Standflächenelementen eine taumelnde Bewegung beziehungsweise eine Vibration
zu erzeugen.
[0008] Vorteilhafterweise weisen die vier Lagereinrichtungen jeweils eine Pleuelstange auf,
die an der Antriebswelle exzentrisch gelagert ist. Hierdurch ist eine stabile Bewegungsübertragung
von der Antriebswelle auf die Lagereinrichtungen und von diesen auf die Standflächenelemente
gewährleistet.
[0009] Zudem ist es günstig, wenn die Pleuelstange an einem wellenseitigen Ende ein Pleuelauge
aufweist, das mit einer Exzenterscheibe der Antriebswelle zusammenwirkt. Durch diese
Anordnung kann die Drehbewegung der Antriebswelle in eine stabile Längsbewegung der
Pleuelstangen umgewandelt werden, die wiederum zur wiederkehrenden Auslenkung des
jeweiligen Standflächenelementes genutzt werden kann. Durch entsprechende Dimensionierung
der Exzentrizität der Exzenterscheibe kann dabei eine gewünschte Amplitude der wiederkehrenden
Hub- und Senkbewegung der Standflächenelemente im Betrieb der Vibrationsvorrichtung
eingestellt werden.
[0010] Vorteilhafterweise sind die Lagereinrichtungen des ersten Lagerpaares und die Lagereinrichtungen
des zweiten Lagerpaares jeweils untereinander in Drehrichtung um einen Lagerversatz
versetzt exzentrisch an der Antriebswelle gehalten. Durch diesen Lagerversatz erzeugen
die beiden Lagereinrichtungen jeweils eines Lagerpaares zueinander versetzte Hub-
und Senkbewegungen, die zu einer taumelnden Bewegung beider Standflächenelemente sowohl
um die Längsachse als auch um die Querachse führt. Auf diese Weise können die Muskulatur
und der Gleichgewichtssinn des Benutzers in besonders effektiver Weise angeregt werden.
[0011] Dabei ist es günstig, wenn der Lagerversatz 10 bis 30° beträgt, wodurch die Anregung
der Muskulatur und des Gleichgewichtssinnes in schonender Weise erfolgt.
[0012] Ferner ist es günstig, wenn die Lagereinrichtungen der beiden Lagerpaare zueinander
in Drehrichtung um einen Lagerpaarversatz versetzt exzentrisch an der Antriebswelle
gehalten sind. Auf diese Weise werden an den beiden Standflächenelementen zueinander
versetzte Taumelbewegungen erzeugt, die die Anregung der Muskulatur und des Gleichgewichtssinnes
des Benutzers noch weiter erhöhen können.
[0013] Vorteilhafterweise ist der Lagerpaarversatz einstellbar, wie beispielsweise durch
eine innerhalb eines Pleuelauges verstellbar gehaltene Exzenterscheibe. Hierdurch
kann die Vibrationsvorrichtung beziehungsweise das Vibrationsverhalten der beiden
Standflächenelemente zueinander je nach Anwendungszweck und Benutzer individuell eingestellt
werden.
[0014] Ferner ist es günstig, wenn der Lagerpaarversatz selbsttätig veränderbar ist, wodurch
sich über eine Anwendungsdauer der Vibrationsvorrichtung hinweg das Schwingungsverhalten
der beiden Standflächenelemente zueinander wiederkehrend verändert, um insbesondere
bei längeren Anwendungen einem Gewöhnungseffekt des Benutzers entgegen zu wirken.
[0015] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen die Lagereinrichtungen der
beiden Lagerpaare hierbei zueinander einen Versatz von 10 bis 30° auf. In diesem Bereich
kann eine effektive Anregung der Muskulatur erzielt werden, während der Benutzer einen
ausreichend stabilen Stand beibehalten kann.
[0016] Hierbei ist es günstig, wenn die vier Lagereinrichtungen an einem standflächenseitigen
Ende der jeweiligen Pleuelstange ein Kugelgelenk aufweisen, an dem das jeweilige Standflächenelement
verdrehbar gelagert ist. Hierdurch weist die Verbindung zwischen den Pleuelstangen
und den Standflächenelementen drei Freiheitsgrade auf, wodurch eine störungsfreie
Bewegungsübertragung von den Pleuelstangen auf die Standflächenelemente gewährleistet
werden kann.
[0017] Vorteilhafterweise ist sowohl das erste Standflächenelement als auch das zweite Standflächenelement
an einer von der ersten Seite abgewandten zweiten Seite über ein Kugellager am Gestell
gehalten, wodurch eine besonders bewegliche Lagerung der Standflächenelemente im Betrieb
erzielt wird.
[0018] In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Kugellager hierbei an einer
Seite starr mit dem Gestell verbunden, so dass an diesem lediglich Drehbewegungen
und insbesondere keine translatorischen Bewegungen auftreten. Auf diese Weise wird
an den Kugellagern ein Bereich mit einer Amplitude von annähernd null vorgehalten.
Hierdurch kann ein Benutzer, beispielsweise zu Beginn einer Anwendung, sich zunächst
an der zweiten Seite im Bereich mit geringer Amplitude auf die Standflächenelemente
stellen. Sobald er einen sicheren Stand beziehungsweise ein sicheres Standgefühl hat,
kann er seine Füße dann in Richtung der ersten Seite der Standflächenelemente bewegen,
um seinen Körper einer zunehmend größeren Amplitude auszusetzen. Die vorgesehenen
Kugellager erzeugen somit an der zweiten Seite eine Zone mit größerer Standfestigkeit,
die vom Benutzer zum leichteren Einstieg oder für eine zwischenzeitliche Erholung
von der Taumelbewegung genutzt werden kann.
[0019] Es wird darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Merkmale des erfindungsgemäßen
Gegenstandes untereinander austauschbar beziehungsweise kombinierbar sind, sofern
ein Austausch oder eine Kombination derselben aus technischen Gründen nicht ausgeschlossen
ist.
[0020] In den Figuren ist eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:
- Figur 1
- eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vibrationsvorrichtung,
- Figur 2
- eine Seitenansicht der Vibrationsvorrichtung in Richtung II aus Fig. 1,
- Figur 3A
- eine Vorderansicht der Vibrationsvorrichtung in Richtung III aus Fig. 2,
- Figur 3B
- die Vorderansicht der Vibrationsvorrichtung in Richtung III aus Fig. 2 bei einem vorgesehenen
Versatz zwischen zwei Lagerpaaren von bis zu 90° und
- Figur 3C
- die Vorderansicht der Vibrationsvorrichtung in Richtung III aus Fig. 2 bei einem vorgesehenen
Versatz zwischen den Lagerpaaren von 180°.
[0021] Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Vibrationsvorrichtung 2 zur Erzeugung von wiederkehrenden
Schwenkbewegungen beziehungsweise Taumelbewegungen an einem ersten Standflächenelement
4 und einem zweiten Standflächenelement 6. Auf diesen kann ein Benutzer seine Füße
F aufsetzen, um seine Muskulatur und seine Gleichgewichtsorgane durch die Bewegung
der Vibrationsvorrichtung 2 zu Trainings- oder therapeutischen Zwecken anzuregen.
[0022] Das erste Standflächenelement 4 ist hierbei über eine erste Lageranordnung 8 und
das zweite Standflächenelement 6 über eine zweite Lageranordnung 10 an einem Gestell
12 gehalten, das auf einem Boden abstellbar ist.
[0023] Beide Lageranordnungen 8, 10 weisen jeweils drei Lagereinrichtungen L auf. Zwei der
jeweils drei Lagereinrichtungen L bilden dabei ein erstes Lagerpaar 14 und ein zweites
Lagerpaar 16 an einer ersten Seite S1 der beiden Standflächenelemente 4, 6. Die jeweils
dritte Lagereinrichtung L bildet zudem ein erstes Kugellager 18 beziehungsweise ein
zweites Kugellager 20, das an einer von der ersten Seite S1 abgewandten zweiten Seite
S2 des jeweiligen Standflächenelementes 4, 6 vorgesehen ist.
[0024] Beide Kugellager 18, 20 an der zweiten Seite S2 verbinden das jeweilige Standflächenelement
4, 6 direkt mit dem Gestell 12, wobei eine starre Verbindung einer Seite des Kugellagers
18, 20 mit dem Gestell 12 und eine ebenfalls starre Verbindung einer anderen Seite
des Kugellagers 18, 20 mit dem jeweiligen Standflächenelement 4, 6 ausgebildet ist.
Auf diese Weise geht im Betrieb der Vibrationsvorrichtung 2 die Amplitude am Kugellager
18, 20 gegen null.
[0025] Die beiden Lagerpaare 14 und 16 sind Teil einer Bewegungsmechanik, die von einem
Motor 22 antreibbar ist und mittels der die beiden Standflächenelemente 4, 6 in die
gewünschte Taumelbewegung versetzt werden können, in der diese sowohl um eine Querachse
AQ als auch um eine jeweilige Längsachse AL herum wiederkehrend verschwenkbar sind.
Sowohl die Querachse AQ als auch die beiden Längsachsen AL erstrecken sich hierbei
durch die Kugellager 18, 20 erstrecken.
[0026] Wie insbesondere aus Figur 3A zu entnehmen ist, weisen die Lagereinrichtungen L der
beiden Lagerpaare 14, 16 hierzu jeweils eine Pleuelstange 24 auf, die an einem wellenseitigen
Ende ein Pleuelauge 26 bildet, das mit einer Exzenterscheibe 28 zusammenwirkt. Die
vier Exzenterscheiben 28 sind hierbei mit einer Antriebswelle 30 verbunden, die vom
Motor 22 angetrieben wird, wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist. Dadurch bildet die Antriebswelle
30 eine Achse A an der die vier Lagereinrichtungen L der beiden Lagerpaare 14, 16
gemeinsam und koaxial gelagert sind und über die sie mit einer Antriebskraft beziehungsweise
mit einem Antriebsmoment M des Motors beaufschlagt werden können.
[0027] An einem standflächenseitigen Ende der Pleuelstangen 24 sind jeweils Kugellager 32
vorgesehen, die im Betrieb durch ihre drei Freiheitsgrade eine ungestörte Taumelbewegung
zwischen den Standflächenelementen 4, 6 und der Bewegungsmechanik der Vibrationsvorrichtung
2 ermöglichen.
[0028] Wie aus Fig. 3A ferner zu entnehmen ist, weisen die Lagereinrichtungen L der beiden
Lagerpaare 14, 16 untereinander jeweils einen Lagerversatz auf, der beispielsweise
zwischen 10 und 30° beträgt und durch den bei beiden Standflächenelementen 4, 6 die
Pleuelstange 24 der jeweils linken Lagereinrichtung L im dargestellten Zeitpunkt höher
ausgelenkt ist als die Pleuelstange 24 der jeweils rechten Lagereinrichtung. Durch
diesen Lagerversatz zwischen den Lagereinrichtungen L beider Lagerpaare 14, 16 wird
beim Antrieb der Bewegungsmechanik eine wiederkehrende Schwenkbewegung der beiden
Standflächenelemente 4, 6 um die jeweilige Längsachse AL erzeugt. Hierbei sind die
beiden Standflächenelemente 4, 6 bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3A zu jedem
Zeitpunkt parallel zueinander angeordnet.
[0029] Alternativ hierzu ist es möglich, dass zudem auch das erste Lagerpaar 14 gegenüber
dem zweiten Lagerpaar 16 insgesamt einen Lagerpaarversatz in Drehrichtung D um die
Achse A aufweist. Hierdurch werden die beiden Standflächenelemente 4, 6, wie in Fig.
3 B dargestellt, im Betrieb der Vibrationsvorrichtung 2 versetzt zueinander verschwenkt.
Auf diese Weise können die von der Muskulatur und den Gleichgewichtsorganen des Benutzers
zu erbringenden Reaktionen zum Ausgleich der Vibrations- beziehungsweise Taumelbewegungen
der beiden Standflächenelemente 4, 6 noch weiter erhöht werden, wodurch auch der Trainingseffekt
gesteigert werden kann.
[0030] Hierbei kann beispielsweise auch eine Verstellbarkeit des Lagerpaarversatzes vorgesehen
werden, wie beispielsweise durch eine gegenüber dem Pleuelauge verstellbare Exzenterscheibe
28 (nicht dargestellt). Auf diese Weise kann die Intensität der vom Benutzer auszugleichenden
Bewegung der Vibrationsvorrichtung 2 je nach Anwendungszweck und Benutzer individuell
eingestellt werden. Hierbei ist es ferner möglich, den Lagerpaarversatz während einer
Anwendung selbsttätig zu verändern, wie beispielsweise durch einen elektrischen Stellantrieb
an der verstellbaren Exzenterscheibe 28, der nach einem vorgegebenen Steuerungsprofil
oder nach einem Zufallsprinzip arbeitet (nicht dargestellt). Auf diese Weise kann
insbesondere bei längeren Anwendungen oder häufiger Verwendung der Vibrationsvorrichtung
durch den gleichen Benutzer ein Gewöhnungseffekt verhindert werden, durch den der
Trainingseffekt beziehungsweise der Muskelaufbau verringert werden könnte.
[0031] In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Vibrationsvorrichtung 2 gemäß
dem in Figur 3C dargestellten Zeitpunkt während einer Anwendung ist das erste Lagerpaar
14 gegenüber dem zweiten Lagerpaar 16 spiegelbildlich angeordnet. Auf diese Weise
bewegen sich beide Standflächenelemente 4, 6 während des Betriebs der Vibrationsvorrichtung
2 genau entgegengesetzt.
[0032] Unabhängig von der Ausrichtung der beiden Lagerpaare 14, 16 zueinander tritt an der
ersten Seite 1 der beiden Standflächenelemente 4, 6 im Betrieb der Vibrationsvorrichtung
in jedem Fall eine maximale Amplitude auf, während an der in den Figuren 1 und 2 dargestellten
zweiten Seite S2 an den Kugellagern 18, 20 die Amplitude null beträgt.
[0033] Der Benutzer hat dadurch die Möglichkeit eine Anwendung beispielsweise durch Aufsetzen
der Füße an der zweiten Seite S2 zu starten, um seine Muskulatur und seinen Gleichgewichtssinn
zunächst nur einer geringeren Amplitude auszusetzen. Durch Verlagerung seiner Füße
F in Richtung der ersten Seite S1 kann er dann die Intensität der Anwendung in Abhängigkeit
vom eigenen Empfinden selbsttätig erhöhen.
[0034] Es wird darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Elemente und Merkmale der
verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes untereinander austauschbar
beziehungsweise kombinierbar sind, sofern ein Austausch oder eine Kombination derselben
aus technischen Gründen nicht ausgeschlossen ist.
1. Vibrationsvorrichtung (2) für Trainings- und therapeutische Anwendungen
mit einem Gestell (12),
einem ersten Standflächenelement (4) zum Aufsetzen eines Fußes (F), das über eine
erste Lageranordnung (8) beweglich am Gestell (12) gehalten ist, einem zweiten Standflächenelement
(6) zum Aufsetzen eines weiteren Fußes (F), das über eine zweite Lageranordnung (10)
beweglich am Gestell (12) gehalten ist,
wobei sowohl die erste Lageranordnung (8) am ersten Standflächenelement (4) als auch
die zweite Lageranordnung (10) am zweiten Standflächenelement (6) jeweils drei Lagereinrichtungen
(L) mit jeweils wenigstens zwei Freiheitsgraden aufweist,
und einer von einem Motor (22) angetriebenen Bewegungsmechanik, mittels der über die
Lageranordnungen (8, 10) an beiden Standflächenelementen (4, 6) jeweils sowohl um
eine Längsachse (AL) als auch um eine Querachse (AQ) eine wiederkehrende Schwenkbewegung
generierbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lageranordnung (8) ein erstes Lagerpaar (14) aus zwei Lagereinrichtungen
(L) und die zweite Lageranordnung (10) ein zweites Lagerpaar (16) aus zwei Lagereinrichtungen
(L) an jeweils einer ersten Seite (S1) der Standflächenelemente (4, 6) aufweist und
dabei alle vier Lagereinrichtungen (L) entlang einer gemeinsamen Achse (A) koaxial
gelagert und mit einer Antriebskraft des Motors (22) beaufschlagbar sind.
2. Vibrationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Achse (A) durch eine gemeinsame Antriebswelle (30) gebildet ist.
3. Vibrationsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Lagereinrichtungen (L) der beiden Lagerpaare (14, 16) jeweils eine Pleuelstange
(24) aufweisen, die an der Antriebswelle (30) exzentrisch gelagert ist.
4. Vibrationsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuelstange (24) an einem wellenseitigen Ende ein Pleuelauge (26) aufweist,
das mit einer Exzenterscheibe (28) der Antriebswelle (30) zusammenwirkt.
5. Vibrationsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtungen (L) des ersten Lagerpaares (14) und die Lagereinrichtungen
(L) des zweiten Lagerpaares (16) jeweils untereinander in Drehrichtung um einen Lagerversatz
versetzt exzentrisch an der Antriebswelle (30) gehalten sind.
6. Vibrationsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerversatz 10 bis 30° beträgt.
7. Vibrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lagerpaare (14, 16) zueinander in Drehrichtung um einen Lagerpaarversatz
versetzt exzentrisch an der Antriebswelle (30) gehalten sind.
8. Vibrationsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerpaarversatz einstellbar ist.
9. Vibrationsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerpaarversatz selbsttätig veränderbar ist.
10. Vibrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Lagereinrichtungen (L) der beiden Lagerpaare (14, 16) an einem standflächenseitigen
Ende der jeweiligen Pleuelstange (24) ein Kugelgelenk (32) aufweisen, an dem das jeweilige
Standflächenelement (4, 6) verdrehbar gelagert ist.
11. Vibrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das erste Standflächenelement (4) als auch das zweite Standflächenelement
(6) jeweils an einer von der ersten Seite (S1) abgewandten zweiten Seite (S2) über
ein Kugellager (18, 20) am Gestell (12) gehalten sind.
12. Vibrationsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugellager (18, 20) starr mit dem Gestell (12) verbunden ist.