Тренажер - RU2609392C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к тренажеру для тренировки по меньшей мере одной конечности, в частности, для использования в области реабилитации и/или фитнеса, с несущим каркасом и генератором кругового движения, который с возможностью вращения установлен на вращающемся вале, которым снабжен несущий каркас, а также с опорой для конечности для осуществления постановки или опоры по меньшей мере одной конечности.

Для систематической тренировки отдельных групп мышц конечностей зачастую требуются различные модели движения. Например, в случае велосипедного эргометра для укрепления мышц ног осуществляются круговые движения. Напротив, на эллиптическом тренажере моделируется типичное беговое движение, и движение ног осуществляется по эллиптической траектории. Наоборот, на гребном эргометре ноги осуществляют линейное движение. Устройства, которые предусмотрены для осуществления отдельных типов движения в целом, являются в достаточной степени известными из уровня техники. Проблема, тем не менее, состоит в том, что для осуществления отдельных типов движения должно иметься, соответственно, отдельное устройство, что наряду с занимаемым местом требует также большого количества потребляемых ресурсов. Сверх того, в случае чисто линейного движения часто возникает проблема, состоящая в том, что модель движения не является плавной, и точка поворота всегда представляет собой мертвую точку. Также в указанных тренажерах не может быть осуществлено направленное изменение ориентации траектории движения.

В основе изобретения лежит задача, состоящая в том, чтобы разработать тренажер, который обеспечил бы возможность проведения разноплановых тренировок.

Эта задача, согласно изобретению, в случае тренажера указанного выше типа решается за счет того, что генератор кругового движения снабжен смещенной в радиальном направлении по отношению к оси вращения вала генератора кругового движения вращающейся осью для поворотной установки ротатора, ротатор снабжен опорой для конечности, расположенной предпочтительно со смещением по отношению к вращающейся оси, и траекторией опоры для конечности является эллипс, который образуется путем наложения круговых движений генератора кругового движения и ротатора.

Благодаря описанному устройству удается добиться очень компактной конструкции тренажера. Кроме того, опора для конечности может быть по-разному установлена на ротаторе, за счет чего могут осуществляться различные модели движения, в частности, может быть изменено положение и величины полуосей эллипса, что обеспечивает возможность тренировки различных групп мышц. Кроме того, предлагаемый в изобретении тренажер заменяет собой несколько традиционных тренажеров, что, наряду с уменьшением занимаемого пространства, обеспечивает также преимущества в издержках.

Кроме того, для изобретения является выгодным, если предусмотрено соединение ротатора с несущим каркасом для приведения во вращение ротатора от кругового движения генератора кругового движения. За счет этого обеспечивается, что при вращении генератора кругового движения осуществляется вращение ротатора вокруг вращающейся оси, за счет чего осуществляется наложение двух круговых движений с образованием эллиптической траектории.

Кроме того, для изобретения является выгодным, если несущий каркас снабжен установленной без возможности вращения отводящей шестерней, а ротатор снабжен установленной без возможности вращения ведущей шестерней, и если отводящая шестерня и ведущая шестерня соединены друг с другом посредством цепи, ремня или подобного элемента. Это имеет преимущество, состоящее в том, что соединение является очень нечувствительным к помехам, что является полезным для надежности и безопасности эксплуатации предлагаемого в изобретении тренажера.

Кроме того, для удобства в эксплуатации предлагаемого в изобретении тренажера является выгодным, если для обеспечения передаточного числа с понижением или повышением числа оборотов отводящая шестерня и ведущая шестерня имеют различные радиусы. Этим обеспечивается то, что тренажер может быть целенаправленно отрегулирован для спортсмена или пациента.

Для предлагаемого в изобретении тренажера оказалось выгодным, если на несущем каркасе расположена установленная концентрически с вращающимся валом корпусная втулка, и вращающаяся ось снабжена ведущим шкивом, который предпочтительно составляет единое целое с ротатором для соединения ротатора с несущим каркасом за счет установки ведущего шкива в корпусную втулку. Этот имеющий низкий уровень износа способ соединения между ротатором и несущим каркасом позволяет снизить расходы на техническое обслуживание и, таким образом, повышает удобство эксплуатации предлагаемого в изобретении тренажера.

Оказалось особенно выгодным, если расстояние между вращающейся осью и опорой для конечности может быть отрегулировано для задания величин полуосей эллипса, а величина угла между вращающимся валом/вращающейся осью и вращающейся осью/опорой для конечности может быть отрегулирована для задания ориентации полуосей эллипса. Благодаря этому, тренажер может быть отрегулирован в соответствии с нуждами и желаниями тренирующихся или пациентов, что обеспечивает универсальность и повышает удобство эксплуатации тренажера.

Кроме того, для использования в области реабилитации, в частности, пациентами, у которых диагностировано поперечное поражение спинного мозга, оказалось выгодным, если предусмотрен двигатель для осуществления привода вращающегося вала. Это имеет преимущество, состоящее в том, что в том числе и пациенты с ограниченными или отсутствующими двигательными способностями могут направленно тренировать мускулы своих конечностей.

Для удобства в эксплуатации тренажера оказалось особенно выгодным, если расположенный на вращающемся вале узел является сдвоенным и объединен в первую пару для использования первой парой конечностей. Благодаря этому обеспечивается, что тренировка пары конечностей может быть осуществлена вместе, что повышает эффект от тренировки и, кроме того, имеет преимущества с точки зрения физиологии.

Кроме того, для изобретения является выгодным, если фазовый сдвиг между двумя генераторами кругового движения может быть отрегулирован. Это обеспечивает разносторонние возможности для тренировки пациентов или тренирующихся.

Кроме того, для следующей области использования оказалось полезным, если имеется вторая пара узлов для использования второй парой конечностей. За счет этого обеспечивается, что, например, наряду с тренировкой рук, может одновременно осуществляться тренировка ног.

Кроме того, оказалось полезным, если первая пара и вторая пара соединены между собой. За счет этого, например, в случае пациента с травмой спинного мозга в шейном отделе позвоночника и возникшей из-за этого неподвижности всех четырех конечностей, их тренировка может осуществляться при помощи лишь одного двигателя. С другой стороны, движение одной пары конечностей может осуществляться с поддержкой движения другой пары конечностей.

Кроме того, для тренажера оказалось особенно выгодным, если угол и расстояние между первой парой и второй парой являются изменяемыми. Благодаря этому, тренажер может быть отрегулирован в соответствии с физиологическими параметрами пациента или тренирующегося.

Кроме того, оказалось особенно полезным, если ротатор выполнен в виде шкива, который снабжен несколькими расположенными на концентрических окружностях отверстиями для установки опоры для конечности, для изменения полуосей эллипса и/или их ориентации. За счет расположения отверстий на концентрических окружностях, которые имеют различные радиусы, могут осуществляться различные модели движения. Если опора для конечности установлена как продолжение вращающейся оси, то траектория из эллиптической становится круговой. Чем больше удалена опора для конечности от вращающейся оси, тем больше эллиптическая траектория становится похожа на линейное движение. Поскольку, тем не менее, речь всегда идет об эллипсе, модель движения всегда сохраняется округлой, что повышает удобство в эксплуатации.

Кроме того, для удобства в эксплуатации оказалось выгодным, если в шкиве выполнены продольные отверстия для установки опоры для конечности. За счет использования продольных отверстий форма эллипса и его ориентация могут изменяться с очень высокой точностью.

Для предлагаемого в изобретении тренажера является особенно полезным, если расстояние между опорой для конечности и вращающейся осью и ориентация ротатора по отношению к генератору кругового движения могут быть независимо выбраны за счет стопорных и/или винтовых соединительных элементов, которыми снабжен ротатор. Это позволяет регулировать форму и ориентацию (траекторий) движений в соответствии с нуждами пациента.

Кроме того, для изобретения оказалось выгодным, если ротатор выполнен в виде штекерного соединительного элемента, который за счет заданных закрепленных положений может быть с различной ориентацией закреплен на вращающейся оси, и который снабжен по меньшей мере тремя установочными положениями для установки опоры для конечности, расстояние от которых до вращающейся оси является различным для изменения полуосей эллипса. Это положительно влияет на удобство в эксплуатации предлагаемого в изобретении тренажера.

Ниже изобретение детально разъясняется на представленных на чертежах примерах его осуществления. На чертежах представлено:

фиг. 1 - перспективное изображение тренажера с выполненным в виде шкива ротатором и соединением между несущим каркасом и ротатором, обеспеченным комбинацией барабана и ведущего шкива;

фиг. 2 - перспективное подробное изображение соединения между выполненным в виде рамки ротатором и несущим каркасом, обеспеченным комбинацией ведущих шестерен и соответствующих ремней;

фиг. 3 - перспективное изображение тренажера с выполненным в виде шкива ротатором;

фиг. 4 - перспективное изображение тренажера с выполненным в виде штекерного соединительного элемента ротатором.

На фиг. 1 представлен первый вариант осуществления предлагаемого в изобретении тренажера 1. В представленном варианте осуществления изобретения показан несущий каркас 2 тренажера 1 и крепление генератора 3 кругового движения на вращающемся вале 4. Со смещением по отношению к оси вращения вала 4 на генераторе 3 кругового движения на вращающейся оси 6 установлен ротатор 5. В этом варианте осуществления изобретения соединение между несущим каркасом 2 и ротатором 5 осуществляется посредством ведущего шкива 7, который при вращении генератора 3 кругового движения катится по корпусной втулке 8. В этом отношении корпусная втулка 8 закреплена на несущем каркасе 2 без возможности вращения коаксиально с вращающимся валом 4. Для лучшего соединения в показанном примере осуществления изобретения на внешнюю окружность ведущего шкива 7 надето резиновое кольцо 9, которое предусмотрено для контакта с корпусной втулкой 8. Разумеется, также возможно, что соединение осуществляется без этого резинового кольца. Кроме того, в рамках предлагаемого в изобретении тренажера 1 является возможным, что ведущий шкив 7 составляет единое целое с ротатором 5. В показанном примере осуществления изобретения ротатор 5 выполнен в виде шкива 10, который имеет продольные отверстия 11 для установки опоры 12 для конечности. Благодаря наличию продольных отверстий 11, количество и конкретная конструктивная форма которых могут отличаться от показанного примера осуществления изобретения, могут обеспечиваться разнообразные модели движения. Кроме того, следует отметить, что опора 12 для конечности также может быть установлена как продолжение вращающейся оси 6. В этом случае, который не показан на чертежах, опора 12 для конечности описывала бы чистую окружность (круговую траекторию).

На фиг. 2 представлено подробное изображение другого варианта осуществления предлагаемого в изобретении тренажера 1 с альтернативным соединением между ротатором 5 и несущим каркасом 2. При этом показано, что соединение между ротатором 5 и несущим каркасом 2 осуществляется за счет использования отводящей шестерни 13, которая без возможности вращения соединена с несущим каркасом 2, и ведущей шестерни 14, которая без возможности вращения соединена с ротатором 5 посредством вращающейся оси 6. При этом для обеспечения соединения отводящая шестерня 13 и ведущая шестерня 14 соединены друг с другом ремнем 15. При этом ремень 15, в зависимости от способа осуществления отводящей шестерни 13 и ведущей шестерни 14, может быть выполнен по-другому. Так, например, может быть также использована комбинация зубчатых шестерен и цепи. Генератор 3 кругового движения в представленном примере осуществления изобретения выполнен состоящим из двух частей. Это имеет преимущество, состоящее в том, что две части генератора 3 кругового движения могут быть смещены по отношению друг к другу, чтобы обеспечить натяжение ремня 15, который соединяет друг с другом отводящую шестерню 13 и ведущую шестерню 14. Ротатор 5 в представленном примере осуществления изобретения выполнен в виде рамки 16 и имеет продольное отверстие 17 в рамке, в котором при помощи соответствующего стопорного и/или винтового соединительного элемента 18 могут быть закреплены вращающаяся ось 6 и опора 12 для конечности. Это закрепление осуществляется таким образом, что полярные координаты и, следовательно, траектория опоры 12 для конечности могут быть установлены произвольно. В представленном примере осуществления изобретения тренажер 1 снабжен двумя закрепленными на вращающемся вале 4 узлами 19, которые, соответственно, образованы генератором 3 кругового движения с соединенным с несущим каркасом 2 ротатором 5 и опорой 12 для конечности. Фазовый сдвиг между двумя показанными генераторами 3 кругового движения составляет 0°, однако он может быть отрегулирован. Поскольку в показанном примере осуществления изобретения углы между вращающимся валом 4/вращающейся осью 6 и вращающейся осью 6/опорой 12 для конечности для двух узлов 19 являются различными, то ориентация соответствующих эллиптических траекторий опор 12 для конечности также является различной. Кроме того, в рамках предлагаемого в изобретении тренажера 1 является возможным, что предусмотрен двигатель 22 для осуществления привода вращающегося вала 4. Он предпочтительно располагается в несущем каркасе 2 и не виден на изображении.

На фиг. 3 представлен другой вариант осуществления ротатора 5, предлагаемого в изобретении тренажера 1. При этом ротатор 5 выполнен в виде шкива 10, который закреплен на вращающейся оси 6. Шкив 10 имеет отверстия 20 для установки опоры 12 для конечности. Необходимо отметить, что отверстия 20 расположены на различном радиальном удалении от вращающейся оси 6. За счет этого может быть задана форма траектории опоры 12 для конечности. Если опора 12 для конечности располагается коаксиально с вращающейся осью 6, то опора 12 для конечности, как в случае велосипедного эргометра, осуществляет чисто круговое движение. Если опора 12 для конечности радиально смещена наружу по отношению к вращающейся оси 6, то траектория опоры 12 для конечности принимает эллиптическую форму, которая с увеличением расстояния от опоры 12 для конечности до вращающейся оси 6 переходит в линейную форму, тем не менее, всегда сохраняя характер эллиптической. Это имеет преимущество, состоящее в том, что траектория движения в целом всегда является округлой. В представленном примере осуществления изобретения отверстия 20 для установки опоры 12 для конечности расположены на концентрических окружностях. За счет этого ориентация траектории опоры 12 для конечности может быть изменена без изменения формы эллипса. В рамках предлагаемого в изобретении тренажера 1 также возможно вместо отверстий 20 использовать продольные отверстия 11. В представленном примере осуществления изобретения фазовый сдвиг между двумя генераторами 3 кругового движения составляет 180°, однако также может быть изменен.

На фиг. 4 представлен следующий вариант осуществления ротатора 5 предлагаемого в изобретении тренажера 1. Показано, что ротатор 5 выполнен в виде штекерного соединительного элемента 21, который может быть с различной ориентацией надет на вращающуюся ось 6. За счет этого осуществляются различные ориентации эллиптических траекторий опоры 12 для конечности. Длины полуосей эллипсов могут быть изменены за счет того, что опора 12 для конечности может быть закреплена на штекерном соединительном элементе 21 в различных заданных положениях, расстояние от которых до вращающейся оси 6 определяет окончательную траекторию опоры 12 для конечности. Как и в описанных выше примерах осуществления изобретения, окончательная траектория опоры 12 для конечности определяется ее расстоянием до вращающейся оси 6. При этом необходимо также обратить внимание на то, что при движении, независимо от расстояния между вращающейся осью 6 и опорой 12 для конечности, речь всегда идет об эллипсе, что всегда обеспечивает округлую траекторию движения в целом и предотвращает возникновение мертвой точки в точках поворота. В представленном примере осуществления изобретения два генератора 3 кругового движения имеют относительный фазовый сдвиг 180°. Также показано, что ориентация и расстояния до соответствующей вращающейся оси 6 для двух показанных опор 12 для конечностей являются различными. Хотя в повседневном использовании это и не является особо рациональным, тем не менее, это наглядно демонстрирует разнообразные возможности в отношении регулировки предлагаемого в изобретении тренажера 1.

Необходимо также отметить, что предлагаемый в изобретении тренажер 1 предоставляет широкие возможности в отношении регулировки. Ниже следует еще раз разъяснить принцип функционирования с опорой на представленный на фиг.2 вариант осуществления изобретения. При этом парой установлены два узла 19. Фазовый сдвиг между двумя генераторами 3 кругового движения, который в представленном примере осуществления изобретения составляет 0°, может быть задан за счет различного закрепления генераторов 3 кругового движения на вращающемся вале 4. Траектория отдельных опор 12 для конечности также может быть изменена по отдельности. По этой причине опора 12 для конечности закрепляется на стопорном и/или винтовом соединительном элементе 18, который устанавливается в продольное отверстие 17 в рамке 16 с возможностью свободного перемещения. Чем ближе к вращающейся оси 6 закреплена опора 12 для конечности, тем больше его траектория приближается к окружности. Для получения чистой окружности (чистого кругового движения) опора 12 для конечности может быть закреплена на ротаторе 5 как продолжение вращающейся оси 6. В представленном примере осуществления изобретения траектории обеих опор 12 для конечности имеют приблизительно одинаковую форму. Поскольку расстояние от опор 12 для конечности до соответствующей вращающейся оси 6 является достаточно большим, то их движение имеет характер почти линейного движения, однако по-прежнему является эллиптическим. Кроме того, две эллиптические траектории смещены по отношению друг к другу приблизительно на 90°. Эта ориентация определяется углом между вращающимся валом 4/вращающейся осью 6 и вращающейся осью 6/опорой 12 для конечности, который в представленном примере осуществления изобретения может быть свободно изменен.

Перечень ссылочных позиций

1 - тренажер

2 - несущий каркас

3 - генератор кругового движения

4 - вращающийся вал (иногда в контексте переводится как «ось вращения» этого вала)

5 - ротатор

6 - вращающаяся ось

7 - ведущий шкив

8 - корпусная втулка

9 - резиновое кольцо

10 - шкив

11 - продольное отверстие

12 - опора для конечности

13 - отводящая шестерня

14 - ведущая шестерня

15 - ремень

16 - рамка

17 - продольное отверстие в рамке

18 - стопорный и/или винтовой соединительный элемент

19 - узел

20 - отверстие

21 - штекерный соединительный элемент

22 – двигатель.

Реферат

Изобретение относится к тренажеру для тренировки по меньшей мере одной конечности, в частности, для использования в области реабилитации и/или фитнеса, с несущим каркасом (2) и генератором (3) кругового движения, который с возможностью вращения установлен на вращающемся вале (4), которым снабжен несущий каркас (2), а также с опорой (12) для конечности для осуществления постановки или опоры по меньшей мере одной конечности. Генератор (3) кругового движения снабжен смещенной в радиальном направлении по отношению к оси вращения вала (4) генератора (3) кругового движения вращающейся осью (6) для поворотной установки ротатора (5). Ротатор (5) снабжен опорой (12) для конечности, расположенной предпочтительно со смещением по отношению к вращающейся оси (6), причем траекторией опоры (12) для конечности является эллипс, который образован путем наложения круговых движений генератора (3) кругового движения и ротатора (5). Обеспечивается улучшенная тренировочная способность, а также уменьшается травмоопасность пациентов. 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула