TRAINING APPLIANCE

Abstract: 1. Training apparatus having a lever (3) which is attached to a swivelling shaft and, to produce a moment of reaction, is connected to the double-acting piston (5, 6) of a hydraulic cylinder (2), and having a channel (11), which has a restriction device (12) and connects the cylinder chambers (9, 10) separated by the piston (5, 6) and filled with fluid to one another, characterized in that the lever (3) is connected to the piston (5, 6) in such a way that an alternating rotary movement of the lever (3) is converted to a translational to and fro movement of the piston (5, 6), in that the swivelling shaft penetrates the cylinder (2) transversely and is mounted in opposite regions of the cylinder wall, and in that inside the cylinder (2) the swivelling shaft is connected to the piston (5, 6) by a mechanism (7, 8).

Description: Unter Kern, 8240 Berchtesgaden Rainer Kranz 8261 Tyrlaching Trainingsgerät Die Erfindung betrifft ein Trainingsgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei einem aus der EP-OS 135 346 bekannten Trainingsgerät dieser Art ist an einer vertikalen Stütze ein mit zwei Handgriffen versehener Hebel um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert. An den Hebel ist zwischen den Handgriffen und der Anlenkstelle an der Stütze die Kolbenstange der hydraulischen Kclben-Zylinder Einheit angelenkt, deren Zylinder unterhalb der gelenkigen Verbindung des Hebels mit der Stütze mit dieser gelenkig verbunden ist. Bei dem bekannten Trainingsgerät lässt sich der mit Handgriffen versehene Hebel zu Ubungszwecken lediglich herabdrücken oder anheben, so dass dieses nur einen beschränkten Anwendungsbereich aufweist. Die Einsatzmöglichkeiten des bekannten Trainingsgeräts lassen sich ohne weiteres auch nicht erweitern, weil der Hebel mit dem Hydraulikzylinder und der Stütze eine viel Raum beanspruchende Konstruktion darstellt, die sich nur schwierig anderen Bewegungsabläufen zur Erreichung anderer Trainingseffekte anpassen lässt. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Trainingsgerät der eingangs angegebenen Art zu schaffen, dessen das-Reaktionsmoment erzeugende und aus dem Hebel und dem Hydraulikzylinder bestehende Einheit eine stabile raumsparende Konstruktion aufweist, so dass sich dieses in einfacher Weise unterschiedlichen Ubungen anpassen lässt. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe bei einem Trainingsgerät der gattungsgemässen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Bei dem erfindungsgemässen Trainingsgerät wird das Reaktionsmoment bei einem Verschwenken des Hebels in an sich bekannter Weise dadurch erzeugt, dass die hydraulische Flüssigkeit durch den Kolben je nach dessen Bewegungsrichtung von einer Zylinderkammer in die andere verdrängt wird, wobei die Grösse des Reaktionsmoments von der Drosselung der hydraulischen Flüssigkeit in dem Kanal und der Drosseleinrichtung abhängt. Da das Reaktionsmoment etwa mit dem Quadrat der Winkelgeschwindigkeit der Schwenkbewegung des Hebels zunimmt, kann der Patient oder Ubende den gewünschten Widerstand durch die Geschwindigkeit der angeführten Bewegung wählen. Wird das Reaktionsmoment zu gross, kann die übende Person jederzeit die Bewegung unterbrechen, womit auch das Reaktionsmoment null wird. Bei einer Unterbrechung wirken also auf die zu trainierenden Glieder oder Körperteile keine Kräfte mehr ein. Nimmt die übende Person die Bewegung wieder auf, kann sie praktisch das Reaktionsmoment bei null beginnend steigern, da nahezu kein Haftreibungswiderstand zu überwinden ist. Das erfindungsgemässe Trainingsgerät lässt sich somit in idealer Weise bei schonender Behandlung einsetzen, wobei auch hohe Belastungsstufen möglich sind. Da bei dem erfindungsgemässen Trainingsgerät die das Reaktionsmoment für die übende Person erzeugende Einheit aus dem unmittelbar aus dem Hydraulikzylinder angelenkten Hebel besteht, lässt sich diese in raumsparender Weise derart anordnen, dass eine Vielzahl unterschiedlicher Ubungen ausgeführt werden kann. Aus der DE-OS 28 39 300 ist ein Trainingsgerät bekannt, bei dem ein Hebel mit einer Schwenkwelle verbunden ist, deren Drehbewegung durch einen Kettentrieb auf eine zweite Schwenkwelle übertragen wird, mit der ein Hebel verbunden ist, an den ein Ende einer Gasfeder angelenkt ist, deren anderes Ende im Gestell schwenkbar gelagert ist. Dieses bekannte Trainingsgerät ist mit einem sehr aufwendigen und Raum beanspruchenden Getriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine translatorische Bewegung verstehen, so dass die Anpassung dieses Geräts an unterschiedliche Übungen einen zusätzlichen erheblichen Konstruktionsaufwand erfordert. Zweckmässigerweise besteht die Drosseleinrichtung aus einem einstellbaren Drosselventil. Durch die Einstellung des Drosselquerschnitts lässt sich der erreichbare Widerstand bzw. das jeweils gewünschte Reaktionsmoment den jeweiligen Trainingsbedingungen anpassen. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in den Endbereichen des in der Zylinderwandung angeordneten oder durch diese hindurchgeführten Kanals je ein einstellbares Drosselventil angeordnet ist, dass der Kolben aus zwei starr miteinander verbundenen Kolbenscheiben besteht, die zwischen sich eine Kolbenkammer begrenzen, dass in jeder Kolbenscheibe ein einen Durchfluss in die angrenzende Zylinderkammer gestattendes Rückschlagventil angeordnet ist und dass der Kanal zwischen den Drosselventilen mit einer durch die Zylinderwandung hindurch in die Kolbenkammer mündenden Leitung versehen ist. Diese Ausgestaltung gestattet es, die Drosselventile auf unterschiedliche Querschnitte einzustellen, so dass die Hinbewegung bei gleicher Geschwindigkeit mit einem anderen Reaktionsmoment als die Rückbewegung erfolgt. Dies kann entsprechend den zu trainierenden und zu bewegenden Gliedern oder Körperteilen und entsprechend dem gewählten Trainingsprogramm zweckmässig sein. Die aus einer Zylinderkammer verdrängte hydraulische Flüssigkeit wird im wesentlichen nur durch das angrenzende Drosselventil gedrosselt und kann sodann durch die Kolbenkammer und das gegenüberliegende Rückschlagventil unter Umgehung des anderen Drosselventils in die andere Zylinderkammer strömen. Das Getriebe lässt sich in vorteilhafter und einfacher Weise dadurch bilden, dass die Schwenkwelle den Zylinder zwischen den Kolbenscheiben quer durchsetzt und in gegenüberliegenden Bereichen der Zylinderwandung gelagert ist und dass der Kolben zwischen den Kolbenscheiben mit einer achsparallelen Zahnstange versehen ist, mit der ein mit der Schwenkwelle fest verbundenes Ritzel kämmt. Das Getriebe kann auch durch eine Kurbel und eine Pleuelstange oder Exzenter gebildet werden. Zwec.h erY.zeise ist der 7ylisrr :ait dem aus einem Stahl, einer Liege oder dergleichen bestehenden Trainingsgerät derart verbunden, dass die Schwenkwelle im wesentlichen mit der Achse des Gelenks oder Beugungszentrums des zu trainierenden Gliedes oder Körperteils fluchtet. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Zylinder derart mit der Schwenkwelle eines zweiten gleichartigen, an dem Trainingsgerät befestigten Zylinders verbunden, dass diese mit der Längsachse des ersten Zylinders fluchtet. Diese Ausgestaltung ermöglicht gleichsam kardanische räumliche Bewegungen, wie sie beispielsweise zum Trainieren von Hüft- oder Schultergelenken zweckmässig sind. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Zylinder mit mindestens einem den Druck der hydraulischen Flüssigkeit in einer Zylinderkammer messenden Einrichtung versehen sein. Diese Einrichtung kann dem Patienten oder dem Arzt das jeweilige Reaktionsmoment anzeigen. Zusätzlich kann eine Einrichtung vorgesehen sein, die den gemessenen Druck anzeigt und/oder aus diesem die Arbeit und/oder die Leistung ermittelt und diese anzeigt und/oder registriert. Die von dem Patienten geleistete Arbeit lÅabt sich aus dem jeweiligen Widerstand und den Schwenkwinkeln errechnen, wobei zur Ermittlung der Leistung noch die Winkelge- schwindigkeit zu messen ist. Um zu grobe Bewegungen zu verhindern, kann der Schwenkwinkel des Hebels durch Anschläge einstellbar sein. Weiterhin ist die Länge des Hebelarms des Hebels zweckmässigerweise einstellbar. Besteht das erfindungsgemässe gymnastische Gerät beispielsweise aus einem Trainingsstuhl, kann der Unterschenkel des Patienten mittels gepolsterter Andrückschalen und Fixierbändern an dem Hebel befestigt werden. Dabei liegt der Oberschenkel fest auf der Stuhlsitzfläche auf und wird ebenfalls durch Haltrburte fixiert. Zusätzlich kann ein Beckengurt zur Stabilisierung von Hüfte und Rumpf vorgesehen werden. Die Andrückschale ist zweck massigerweise in ihrem Ansatzpunkt an dem längenverstellbaren Hebelarm drehbar gelagert und kann auch selbst auf die erforderliche Schienenbeinlänge des Patienten eingestellt werden, so dass eine Schubladenbelastung der Kniegelenksbänder möglichst gering gehalten wird. Das erfindungsgemässe Trainingsgerät ermöglichst es, das Belastungsrisiko am Gelenkapparat des Patienten möglichst gering zu halten. Daher sollten an den erforderlichen Stellen Justier-, Stütz- und Stabilisierungseinrichtungen vorgesehen werden. Die zu trainierenden Muskeln können von dem Patienten so stark bewegt werden, wie es ihm möglich ist, um bei geringstem Zeitaufwand die grösstmöglichen Trainingserfolge zu erzielen. Kontrollierende Messeinrichtungen können dem Patienten odr Trainierenden und auch dem Therapeuten einen ständigen Uberblick über die Belastung und den Erfolg der Ubungsprogramme vermitteln. Auch ist eine Datenspeicherung zur Statistik und Programmgestaltung möglich. Beim Beugen und Strecken eines Gelenkes mit dem erfindungsge massen Trainingsgerät kann ein Drehpunkt ermittelt werden, der der gedachten Mitte des Gelenks entspricht. Bei einem Scharniergelenk ergibt sich dabei eine Drehlinie. Sie ist das gedachte Lot durch alle zur Längsrichtung der beiden Schenkel liegenden Ebenen. Dabei schneiden sich zwei senkrecht zueinander stehende Ebenen in dem Drehpunkt. Die Drehachse bzw. der Drehpunkt des Hebels soll räumlich der gedachten Gelenkmitte nachgeführt und fixiert werden können. Die Kreisbewegung der beiden Schenkel ¯kann dabei in einen gleichgerichteten Vorwärts- und RückwÅarts- schub des haydraulischen Arbeitskolbens umgewandelt werden. Die Drosseleinrichtung kann aus einem Arbeitsausgleichskanal bestehen, dessen Uberströmbohrungen so angeordnet sind, dass er für die Bewegungsrichtungen benutzt werden kann, und zwar mit tels zweier Drosselschrauben. Es kann auch ein Mehrkanalsystem mit mehreren Drosselschrauben angewendet werden. Die Drehbewegung kann mittels Drehgeber registriert und auf einer Digital- oder Analoganzeige sichtbar gemacht werden, die von jeder beliebigen Position auf Ausgangs- oder Endstellung gestellt werden kann. Der Öldruck kann von Drucksensoren erfasst und entweder digital oder analog sichtbar gemacht werden. Die erfassten Messwerte können direkt einer Datenverarbeitungsanlage zugeführt, gespeichert, ausgewertet und ausgedruckt werden. -Durch feststellbare Anschläge kann der Bewegungsbereich des zu trainierenden Gelenks eingegrenzt werden. Mit Hilfe eines speziell erarbeiteten Programms lassen sich die medizinischen Daten des Patienten eingeben, beispielsweise das Gewicht des aus der Streckung völlig entspannt zurückfallenden Unterschenkels. Je nach beanspruchter Muskelgruppe lÅabt sich sowohl die agoni stiscne als auch die antagonistische Seite trainieren. Das erfindungsgernässe Gerät lässt sich in Form eines Trainingsstahls beispielsweise zur Kräftigung und allgemeinen Nachbehandlung postoperativer Kniegelenks- und Muskelverletzungen einsetzen. Weiterhin kann das erfindungsgemasse Trainingsgerät zur Kräftigung der gesamten Sprunggelenksmuskulatur in dem Bewegungsbereich Pronation-Supination und Dorsal-Plantarflektion verwendet werden. Mit besonderem Vorteil lässt sich das erfindungsgemässe Trainingsgerät auch zur allgemeinen und speziellen KrSftigung der Rum?fmuskulatur unter Schonhaltung des Wirbelsäulenbereiches einsetzen. Mit dem Gerät lässt sich zur Kräftigung der gesamte Hüftbereich einschliesslich der Gruteal-Muskulatur trainieren. Mit ihm lassen sich zur Kräftigung der verschiedenen Bewegungsbereiche beispielsweise auch die Muskelteile des Schultergelenks bewegen. Es kann auch zur speziellen Kräftigung der Unterarmund Handgelenksmuskulatur eingesetzt werden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 das aus einem Stuhl bestehende Trainingsgerät in perspektischer, schematischer Darstelluna, Fig. 2 eine schematische Darstellung des mit dem Hebel versehenen Hydraulikzylinders, Fig. 3 bis 5 den Hydraulikzylinder in zwei Seitenansichten und in Draufsicht und Fig. 6 bis 8 den Kolben in zwei Seitenansichten und in Draufsicht. Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besteht das Trainingsgerät aus einem Stuhl 1, der nur durch Sitzfläche, Rückenlehne und Beine angedeutet ist. An der Sitzfläche ist der Hydraulikzylinder 2 mit dem Schwenkhebel 3 in der Weise befestigt, dass die Schwenkachse in etwa mit der durch die beiden Kniegelenke des Patienten gezogenen Linie fluchtet. An dem Schwenkhebel 3, der in-nicht dargestellter- Weise längenverstellbar ist, ist endseitig ein Querstück 4 angesetzt, das Bandagen zur Befestigung an dem Unterschenkel des Patienten trägt. Der Stuhl 1 ist weiterhin mit nicht dargestellten Befestigungs -gurten für den nur durch Striche dargestellten Patienten ver -sehen. Der Hydraulikzylinder ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. In dem Hydraulikzylinder 2 ist ein beidseitig wirkender Kolben angeordnet, der aus den beiden Kolbenscheiben 5, 6 besteht, die durch die Zahnstange 7 starr miteinander verbunden sind. In gegenüberliegenden Bereichen der Zylinderwandung ist eine Schwenkwelle gelagert, auf die das Ritzel 8 aufgekeilt ist. Das Ritzel 8 kämmt mit der Zahnstange 7. Ausserhalb des Zylinders 2 ist auf die Schwenkwelle der Schwenkhebel 3 aufgekeilt. Die durch die Kolbenscheiben 5, 6 abgeteilten Zylinderkammern 9, 10 sind durch einen Kanal 11 miteinander verbunden, in dem ein Drosselventil 12 angeordnet ist. Bei dem aus den Fig. 3 bis 5 ersichtlichen Zylinder 2 ist der Drosselkanal 11 in der Zylinderwandung angeordnet. In den Endbereichen ist der Kanal mit Bohrungen 12, 13 versehen, die in die Zylinderkammern i, l() münden. Der Zylinder weist in seinem mittleren Bereich eine Querbohrung 14 auf, in der die Schwenkwelle mit dem Ritzel gelagert ist, das mit der Zahnstange kämmt. Weiterhin weist der Kanal 11 in seinem mittleren Bereich neben der Querbohrung 14 eine Querbohrung 15 auf, die in die Kolbenkammer zwischen den Kolbenscheiben 5, 6 mündet-. In seinen Endbereichen ist der Kanal von Gewindebotrungen 16, 17 durchsetzt, in die Drosselschrauben einsrhraubbar sind, durch die sich der jeweilige Drosselquerschnitt einstellen lässt. Die Ausgestaltung des Kolbens ist aus den Fig. 6 bis 8 näher ersichtlich. Der Kolben besteht aus den endseitigen Kolbenscheiben 5, 6, die durch die Zahnstange 7 miteinander verbunden sind. -Die Kolbenscheiben 5, 6 sind mit abgesetzten Axialbohrungen 19, 20 verstehen, in die Rückschlagventile bildende Stahlkugeln 21, 22 eingesetzt sind. Diese Stahlkugeln sind durch aufgeschraubte Sicherungsbleche in der dargestellten Weise gegen ein Herausfallen gesichert.

Claims: Günter Kern, 8240 Berchtesgaden Rainer Kranz, 8261 Tyrlaching Trainingsgerät Patentansprüche; 1. Trainingsgerät mit einem Hebel, der zur Erzeugung eines Reaktionsmomentes mit dem Kolben eines Hydraulikzylinders verbunden ist, und mit einem mit einer Drosseleinrichtung versehenen Kanal, der die durch den Kolben getrennten und mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllten Zylinderkammern miteinander verbindet, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Hebel (3) an einer Schwenkwelle befestigt ist, die den Zylinder (2) quer durchsetzt und in gegenüber liegenden Bereichen der Zylinderwandung gelagert ist, und dass die Schwenkwelle (3) im Innern des Zylinders (2) mit dem Kolben durch ein Getriebe verbunden ist, das die hin und hergehende translatorische Bewegung des Kolbens (5,6) in eine Drehbewegung umwandelt. 2. Trainingsgerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass in Endbereichen eines in der Zylin derwandung angeordneten oder durch diese hindurchgeführ ten Kanals (11) der jeweils in die äusseren Bereiche der Zylinderkammern (9,10) des Zylinders (2) mündet, je ein einstellbares Drosselventil (16,17) angeordnet ist, dass der Kolben aus zwei starr miteinander verbundenen Kolben scheiben (5,6) besteht, die zwischen sich eine Kolbenkam mer begrenzen, dass in jeder Kolbenscheibe (5,6) ein einen Durchfluss in die angrenzende Zylinderkammer (9,10) gestat tendes Rückschlagventil (21, 22) angeordnet ist und dass der Kanal (11) zwischen den Drosselventilen (16,17) mit einer durch die Zylinderwandung hindurch in die Kolbenkam mer mündenden Leitung (15) versehen ist. 3. Trainingsgerät nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Kolben zwischen den Kolbenschei ben (5,6) mit einer achsparallelen Zahnstange (7) versehen ist, mit der ein mit der Schwenkwelle fest verbundenes Ritzel (8) kämmt. 4. Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h ne t, dass der Zylinder (2) mit dem aus einem Stuhl (1), einer Liege oder dergleichen beste henden Trainingsgerät derart verbunden ist, dass die Schwenkwelle im wesentlichen mit der Achse des Gelenks oder Beugungszentrums des zu trainierenden Gliedes oder Körperteils fluchtet. 5. Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Zylinder derart mit der Schwenkwelle eines zweiten gleichartigen, an dem Trai ningsgerät befestigten Zylinders verbunden ist, dass diese mit der Längsachse des ersten Zylinders fluchtet. 6. Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h ne t, dass der Zylinder (2) mit mindestens einem den Druck der hydraulischen Flüssigkeit in einer Zylinderkammer messenden Einrichtung versehen ist. 7. Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Einrichtung vorge sehen ist, die den gemessenen Druck anzeigt und/oder aus diesem die Arbeit und/oder Leistung ermittelt und diese anzeigt und/oder registriert. 8. Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schwenkwinkel des Hebels (3) durch Anschläge einstellbar ist. 9. Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Länge des Hebelarms des Hebels (3) einstellbar ist.

Inventors: KERN, GUENTER, KRANZ, RAINER, Kern, Günter
Applicants: KERN, GUENTER, KRANZ, RAINER
Application year: 1986
Main classification: A63B21
IPC codes: A63B21