DE4126106A1 - Widerstandsmechanismus - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wider­ standsmechanismus besonders für ein Trainingsgerät, welcher Widerstandsmechanismus ein Antriebsorgan, mittels dessen der Anwender den Widerstandsmechanis­ mus belastet, einen mit einer von dem Antriebsorgan erzeugten Bewegung rotierenden Teil und einen gegen­ überliegenden Teil aufweist, der in einem Abstand von dem rotierenden Teil angeordnet ist, wobei der eine von diesen Teilen zum Schaffen von der Bewegung des Antriebsorgans widerstehenden Wirbelströmen mit Dau­ ermagneten versehen ist.

Solche Widerstandsmechanismen sind im Fach sehr bekannt. Als Beispiel für aus Trainingsgeräten be­ kannte Widerstandsmechanismen kann die Lösung der FI- Patentschrift 80 214 erwähnt werden. In der obigen, bekannten Lösung bringt der Anwender des Geräts den einen Teil des Mechanismus zum Rotieren, und der an­ dere Teil ist auf den Rahmen des Geräts gestützt, wobei er unbeweglich bleibt. Das Problem besteht dar­ in, wie ein genügender Geschwindigkeitsunterschied zwischen diesen Teilen geschaffen werden kann. Wenn ein genügend großer Geschwindigkeitsunterschied nicht erreicht wird, so bleibt der Bremseffekt des Wider­ standsmechanismus niedrig. Aus diesem Grund fungiert die Lösung gemäß der FI-Patentschrift 80 214 bei einem Heimtrainer, in dem der erwähnte Geschwindigkeits­ unterschied mittels eines ziemlich kleinen Überset­ zungsverhältnisses genügend groß gemacht werden kann, aber zum Beispiel bei einem Muskeltrainingsgerät, in dem die Bewegungen hin- und hergehend und ziemlich langsam sind, wird kein genügender Geschwindigkeits­ unterschied ohne eine komplizierte Struktur erreicht, weshalb ein auf Wirbelströmen basierender Wider­ standsmechanismus sich beispielsweise für ein Muskel­ trainingsgerät nicht gut eignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Widerstandsmechanismus zu schaffen, mittels dessen die Nachteile der vorbekannten Technik eliminiert werden können. Dies ist mittels des erfindungsgemäßen Widerstandsmechanismus erreicht worden, der dadurch gekennzeichnet ist, daß ein auf den rotierenden Teil wirkendes Element des gegenüberliegenden Teils ange­ ordnet ist, mit einer Geschwindigkeit gedreht zu wer­ den, die von der Drehgeschwindigkeit des von dem An­ triebsorgan getriebenen, rotierenden Teils unabhängig ist.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie zu Trainingsgeräten von sehr unterschiedlichen Typen geeignet ist. Ein weiterer Vorteil ist, daß früher herkömmlich verwendete, eine Bewegung zurück­ stellende Federn oder Gewichte nicht nötig sind. Die­ se Tatsache ist ausdrücklich bei einem Muskeltrai­ ningsgerät sehr wesentlich. Ein Vorteil ist ferner die Einfachheit der Erfindung, wobei die Ausnutzung der Erfindung vorteilhaft wird.

Im folgenden wird die Erfindung mittels eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels gemäß der beige­ fügten Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipbild eines erfindungsgemäßen Widerstandsmechanismus,

Fig. 2 den erfindungsgemäßen Widerstandsmecha­ nismus an einem Heimtrainer angeordnet,

Fig. 3 eine prinzipielle Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mecha­ nismus an einem Heimtrainer und

Fig. 4 eine Ansicht der Ausführungsform der Fig. 3 längs der Pfeile IV-IV.

In Fig. 1 wird mittels des Bezugszeichens 1 eine Unterlage gezeigt, auf die ein Mechanismus sich stützt. Mittels des Bezugszeichens 2 ist ein Gehäuse bezeichnet, das den Mechanismus umgibt. Das Bezugs­ zeichen 3 bezeichnet ein Antriebsorgan, mittels des­ sen der Anwender den Widerstandsmechanismus belastet. Das Antriebsorgan 3 kann zum Beispiel ein Zugmittel eines Muskeltrainingsgeräts sein, wie ein Zugseil oder ein Zugriemen, d. h. der Teil, an dem der Anwen­ der des Geräts faßt und an dem er bei Anwendung des Geräts zieht. Das Antriebsorgan kann auch zum Bei­ spiel aus Treten eines Heimtrainers bestehen, wie später beschrieben wird. In der Ausführungsform der Fig. 1 ist das eine Ende des Antriebsorgans 3 mit einem geeigneten Handgriff versehen, an dem der An­ wender in einer festen Weise fassen kann. Der Hand­ griff wird in Fig. 1 nicht gezeigt.

Das andere Ende des Antriebsorgans 3 ist am Um­ fang eines Seilrads 4 befestigt. Das Seilrad 4 ist an einer Achse 5 befestigt. An der Achse 5 ist außerdem eine Riemenscheibe 6 angeordnet. Im Gehäuse 2 ist auch eine zweite Achse 7 angeordnet und daran ent­ sprechend eine zweite Riemenscheibe 8. Die Riemen­ scheiben 6 und 8 sind mittels eines Zahnriemens 9 miteinander verbunden. Das Seilrad 4 und die Achse 5 bilden ein Übersetzungsgetriebe, mittels dessen die geradlinige, hin- und hergehende Bewegung des Zugmit­ tels bei dieser Anwendung in eine Drehbewegung umge­ setzt wird. Mit Hilfe der Riemenscheiben 6 und 8 und des Zahnriemens 9 wird diese Drehbewegung auf die zweite Achse 7 übertragen.

An der zweiten Achse 7 im Gehäuse 2 ist dazu ein Teil 10 angeordnet, der also mit der Drehbewegung des Zugmittels 3 rotiert. In der Ausführungsform ge­ mäß der Figur ist der mit der erwähnten Bewegung des Zugmittels 3 rotierende Teil 10 zum Schaffen von der Bewegung des Zugmittels 3 widerstehenden Wirbelströ­ men mit Magneten, zum Beispiel mit Dauermagneten, versehen. In der Ausführungsform der Figur ist weiter ein gegenüberliegender Teil 11 vorgesehen, der in einem Abstand von dem mit der Drehbewegung des Zug­ mittels 3 rotierenden Teil gelegen ist.

Gemäß der wesentlichen Idee der Erfindung ist der Teil des gegenüberliegenden Teils 11, der auf den mit der Bewegung des Zugmittels rotierenden Teil 10 wirkt, angeordnet, mit einer Geschwindigkeit gedreht zu werden, die von der Drehgeschwindigkeit des von dem Zugmittel getriebenen, rotierenden Teils 10 unab­ hängig ist. Dies bedeutet, daß durch Drehen des ge­ genüberliegenden Teils 11 unabhängig von der Drehge­ schwindigkeit des Teils 10 ein genügender Bremseffekt erzeugt wird, und zwar beinahe unabhängig davon, mit welcher Geschwindigkeit der Anwender am Zugmittel zieht. In der Ausführungsform der Figur besteht der auf den Teil 10 wirkende Teil des gegenüberliegenden Teils 11 aus einer Scheibe aus Metallmaterial. In dieser Ausführungsform bildet also der ganze gegen­ überliegende Teil ein auf den Teil 10 wirkendes Ele­ ment. In der Ausführungsform der Figur wird der ge­ genüberliegende Teil 11, d. h. die Scheibe, mittels einer separaten Kraftquelle, beispielsweise mittels eines Elektromotors 12, gedreht.

Bei einem Muskeltrainingsgerät fungiert das Ausführungsbeispiel der Figur im Prinzip wie folgt. Der Anwender faßt am Zugmittel 3 und zieht in die Richtung des schwarzen Pfeils. Dabei rotiert der mit Magneten versehene Teil 10 entsprechend in der Rich­ tung des schwarzen Pfeils. Diese schwarzen Pfeile sind mittels des Bezugzeichens M in der Figur be­ zeichnet. Während der Anwender am Zugmittel in die Richtung M zieht, wird der gegenüberliegende Teil 11 mit dem Elektromotor 12 in der Richtung des weißen Pfeils gedreht, wobei an dem mit Magneten versehenen Teil 10 ein mit dem weißen Pfeil paralleles Moment entsteht, das in der von dem weißen Pfeil gezeigten Weise auf das Zugmittel 3 übertragen wird. Die weißen Pfeile sind mittels des Bezugszeichens V in der Figur bezeichnet. Der gegenüberliegende Teil 11 wird also mittels des Elektromotors 12 in einer Richtung ge­ dreht, die zu der Drehrichtung des Teils 10 beim Zie­ hen am Zugmittel 3 entgegengesetzt ist. Dabei ent­ steht am Teil 3 ein von Wirbelströmen veranlaßtes, der Bewegung des Zugmittels widerstehendes Moment, das durch Vermittlung der Riemenscheiben und des Zahnriemens in eine der Zugbewegung des Zugmittels widerstehende Kraft übersetzt wird.

In der Ausführungsform der Figur kann die Größe der Widerstandskraft zum Beispiel durch Änderung der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors oder durch Än­ derung des Abstands zwischen dem gegenüberliegenden Teil 11 und dem Teil 10 geregelt werden.

Wie oben schon festgestellt wurde, gibt es Trainingsgeräte, die früher zum Schaffen einer Rück­ stellbewegung zum Beispiel Federn nötig hatten. Bei Anwendung der Erfindung werden keine Federn oder der­ gleichen mehr benötigt. Während einer Rückstellbewe­ gung weist zum Beispiel der von dem Elektromotor 12 gedrehte, gegenüberliegende Teil 11 dieselbe Dreh­ richtung auf, wie der Teil 10. Es soll jedoch bemerkt werden, daß die vom Elektromotor erzeugte Drehge­ schwindigkeit des gegenüberliegenden Teils 11 im Ver­ gleich zu der Drehgeschwindigkeit des Teils 10 so groß ist, daß das am Teil 10 entstehende Moment und somit die auf das Zugmittel übertragbare Kraft keinen wesentlichen Unterschied im Vergleich zu der obenbe­ schriebenen Zugbewegungsituation aufweisen. Während der Rückstellbewegung ist es wesentlich, daß der mit­ tels des Elektromotors 12 gedrehte, gegenüberliegende Teil mit Hilfe des Wirbelstromsprinzips am Teil 10 ein Moment erzeugt, das das Zugmittel in einer Weise in die Anfangslage auf das Seilrad 4 zurückzieht.

In Fig. 2 wird der erfindungsgemäße Wider­ standsmechanismus an einem Heimtrainer angeordnet ge­ zeigt. Mittels des Bezugszeichens 21 wird ein Rahmen des Heimtrainers bezeichnet. Mittels des Bezugszei­ chens 22 sind wiederum als Antriebsorgane dieser An­ wendung fungierende Treten bezeichnet. Das Bezugszei­ chen 23 bezeichnet ein Schwungrad, das in dieser Aus­ führungsform als mit der Bewegung des Antriebsorgans beweglicher Teil fungiert. Mittels des Bezugszeichens 24 wird ein gegenüberliegender Teil, der in einem Ab­ stand von dem Schwungrad 23 angeordnet ist, und mit­ tels des Bezugszeichens 25 der Elektromotor bezeich­ net, der angeordnet ist, den gegenüberliegenden Teil 24 zu drehen.

In der Ausführungsform der Fig. 2 rotiert das Schwungrad 23 beim Treten der Treten 22 in der von dem Pfeil gezeigten Richtung. Die Drehrichtung ist entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Elektromotors 25. An der Achse des Elektromotors 25 ist ein gegen­ überliegender Teil 24 befestigt, der in dieser Aus­ führungsform eine Magnetscheibe ist. An der Magnet­ scheibe 24 sind Dauermagnete befestigt und das Schwungrad 23 besteht aus einem elektrisch leitenden Material. Die Magnetscheibe 24 und das Schwungrad 23 überlappen einander teilweise, und der Abstand zwi­ schen den einander überlappenden Oberflächen ist klein. Die Magnetscheibe 24 veranlaßt am Schwungrad 23 Wirbelströme, die seine Drehbewegung bremsen. Weil der Elektromotor 25 die Magnetscheibe 24 dreht, so wird ein großer Geschwindigkeitsunterschied zwischen den einander überlappenden Oberflächen erreicht. So­ mit ist es nicht nötig, die Drehgeschwindigkeit des Schwungrads 23 mit lauten Übersetzungen zu erhöhen, damit ein genügender Geschwindigkeitsunterschied zwi­ schen den Magneten und dem Schwungrad geschaffen wer­ den kann.

In Fig. 3 und 4 wird eine zweite Ausfüh­ rungsform der Erfindung an einem Heimtrainer gezeigt. In den Fig. 3 und 4 wird ein Rahmen des Heimtrai­ ners mittels des Bezugszeichens 31 bezeichnet. Mit­ tels des Bezugszeichens 32 werden Treten bezeichnet, die in dieser Ausführungsform als Antriebsorgan fun­ gieren. Das Bezugszeichen 33 bezeichnet einen mit der Bewegung des Antriebsorgans rotierenden Teil. Das Bezugszeichen 34 bezeichnet einen gegenüberliegenden Teil und das Bezugszeichen 35 einen Elektromotor, der angeordnet ist, den gegenüberliegenden Teil 34 zu drehen. Die Bewegung des Antriebsorgans, d. h. der Treten 32, wird mittels einer Kettenübersetzung 36 auf den rotierenden Teil 33 geleitet.

In dieser Ausführungsform dreht die Kettenüber­ setzung 36 den rotierenden Teil 33 beim Treten in einer anderen Richtung als der vom Elektromotor 35 gedrehte, gegenüberliegende Teil, d. h. die Magnet­ scheibe 34, rotiert. Es soll jedoch bemerkt werden, daß der gegenüberliegende Teil und die Magnetscheibe den Platz miteinander tauschen können. Eine dem Tre­ ten widerstehende Kraft entsteht in der Weise, wie im Zusammenhang mit den vorigen Beispielen beschrieben wurde.

Die obenangeführte Ausführungsform ist keines­ wegs beabsichtigt, die Erfindung zu beschränken, son­ dern die Erfindung kann in vielen verschiedenen Wei­ sen im Rahmen der Patentansprüche variiert werden. Somit ist es klar, daß der erfindungsgemäße Mechanis­ mus oder die Teile davon unbedingt nicht genau so sein brauchen, wie in der Figur gezeigt wird, sondern auch andersartige Lösungen sind möglich. Der gegen­ überliegende Teil braucht zum Beispiel nicht unbe­ dingt die in der Figur gezeigte Scheibe sein. Der ge­ genüberliegende Teil kann beispielsweise so ausge­ formt sein, daß nur ein Teil davon das auf den rotie­ renden Teil wirkende Element bildet. Ferner ist es möglich, daß der gegenüberliegende Teil aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt wird, so daß diesem Teil Strom in der Weise zugeführt werden kann, daß ein elektrisches Feld in diesem Teil ro­ tiert, d. h. daß das auf den rotierenden Teil wirkende Element des gegenüberliegenden Teils ein rotierendes, elektrisches Feld ist, usw. Außer den obenangeführten Weisen kann das mittels der Erfindung zu schaffende Widerstandsmoment, bzw. die Widerstandskraft, auch durch Anwendung verschiedener, mechanischer Überset­ zungsverhältnisse geregelt werden, in welcher Weise geeignete Widerstände für verschiedenartige Trai­ ningsgeräte erhalten werden. In einigen Ausführungs­ formen ist gar keine Übersetzung notwendig. Als sepa­ rate Kraftquelle kann natürlich, außer dem obener­ wähnten Elektromotor, auch irgendein anderer, geeig­ neter Motor verwendet werden.

Claims (4)

1. Widerstandsmechanismus besonders für ein Trainingsgerät, welcher Widerstandsmechanismus ein Antriebsorgan (3, 22, 32), mittels dessen der An­ wender den Widerstandsmechanismus belastet, einen mit einer von dem Antriebsorgan (3, 22, 32) erzeugten Be­ wegung rotierenden Teil (10, 23, 33) und einen gegen­ überliegenden Teil (11, 24, 34) aufweist, der in einem Abstand von dem rotierenden Teil (10, 23, 33) angeordnet ist, wobei der eine von diesen Teilen zum Schaffen von der Bewegung des Antriebsorgans wider­ stehenden Wirbelströmen mit Dauermagneten versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf den rotierenden Teil (10, 23, 33) wirkendes Ele­ ment des gegenüberliegenden Teils (11, 24, 34) ange­ ordnet ist, mit einer Geschwindigkeit gedreht zu wer­ den, die von der Drehgeschwindigkeit des von dem An­ triebsorgan (3, 22, 32) getriebenen, rotierenden Teils (10, 23, 33) unabhängig ist.

2. Widerstandsmechanismus nach Patentanspruch 1, in dem der mit dem Antriebsorgan (3, 22, 32) ro­ tierende Teil (10, 23, 33) der mit Dauermagneten ver­ sehene Teil ist und das auf den rotierenden Teil (10, 23, 33) wirkende Element des gegenüberliegenden Teils (11, 24, 34) eine aus Metallmaterial hergestellte Scheibe ist, dadurch gekennzeichnet daß die Scheibe angeordnet ist, mittels einer separa­ ten Kraftquelle (12, 25, 35) gedreht zu werden.

3. Widerstandsmechanismus nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die separate Kraftquelle (12, 25, 35) ein Elektromotor ist.

4. Widerstandsmechanismus nach Patentanspruch 1, in dem der mit dem Antriebsorgan (3, 22, 32) ro­ tierende Teil (10, 23, 33) der mit Dauermagneten ver­ sehene Teil ist und der gegenüberliegende Teil (11, 24, 34) ein stationärer, aus einem elektrisch leiten­ den Material hergestellter Teil ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das auf den rotierenden Teil (10, 23, 33) wirkende Element des gegenüberlie­ genden Teils (11, 24, 34) ein im stationären Teil ro­ tierendes, elektrisches Feld ist.