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Die Erfindung betrifft ein Trainingsgerät für Kitesportarten, das die Zugkraft eines Kites während eines Sprunges nachbildet um den Benutzer senkrecht in die Luft zu heben, und damit das Training von im Kitesport üblichen Tricks ermöglicht.
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Bei den meisten dem Gebiet des Traction-Kiting, das heißt der durch Drachen (Kite) angetriebenen Fortbewegung, untergeordneten Sportarten, wie beispielsweise dem Kitesurfen oder dem Kitelandboarden, besteht ein wesentlicher Teil der ausgeführten Figuren in hohen Sprüngen („big air”), die durch die Zugkraft des Kites unterstützt werden. Während dieser Sprünge, deren Flugphase mehrere Sekunden andauern kann, können Tricks ausgeführt werden wie beispielsweise das Greifen an das Brett („grab”) oder das Von-den-Füßen-Nehmen des Brettes, um es vor der Landung wieder an die Füße zu stecken („board-off”). Das schere Beherrschen solcher Tricks erfordert Kraft und Koordination, die nur durch geeignetes Training erlangt werden können.
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Da die Ausübung des Kitesports nur bei ausreichendem Wind und an dafür geeigneten Plätzen möglich ist, ist für ein effektives Training ein Trainingsgerät vorteilhaft, das den Sprung mit einem Kite möglichst realistisch nachbildet und unabhängig von Wetterbedingungen auch im Inneren von Gebäuden eingesetzt werden kann.
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Der Kite-Sportler (Kiter) ist bei der Ausübung seines Sports über Lastleinen mit dem Kite verbunden, die an einem Trapez eingehangen werden und über den Trapezhaken die Zugkraft des Kites auf den Kiter übertragen wie beispielsweise in der
EP 1569726 B1 beschrieben, die eine Sicherheitseinrichtung für eine solche Verbindung betrifft. Durch Steuerleinen, die an einer Lenkstange, der sogenannten „Bar” angeknüpft sind, kann der Anstellwinkel und somit die Zugkraft des Kites durch Anziehen oder Wegschieben der Bar und dadurch gleichsinniges Verlängern oder Verkürzen der Steuerleinen relativ zu den Lastleinen gesteuert werden. Durch Einschlagen der Bar und dadurch gegensinniges Verkürzen und Verlängern der Steuerleinen kann der Kite gelenkt werden. Die Lastleinen verlaufen mittig durch ein Loch in der Bar und führen damit die Bewegung der Bar auf den Lastleinen.
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Die zuvor beschriebenen Tricks (grab, one-foot, board-off) werden dem Bereich „old-school” zugeordnet und erfolgen eingehakt, also während der Kiter über die im Trapezhaken eingehängten Lastleinen mit dem Kite verbunden ist, wobei der Kite relativ hoch geflogen wird und die Zugkraft dadurch nahezu senkrecht nach oben wirkt. Davon unterschieden wird der sogenannte „wake-style”, bei dem der Kiter ausgehakt ist und den Kite nur über die Bar hält, wobei die gesamte Zugkraft des Kites mit den Armen gehalten wird und der Kite niedrig geflogen wird, so dass die Zugkraft hauptsächlich in horizontaler Richtung wirkt. Die vorliegende Erfindung ist für das Training von old-school Tricks vorgesehen.
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Zum bekannten Stand der Technik für Geräte zum Training von old-school Tricks gehören als einfachste Ausführung eine an einem festen Punkt aufgehängte Bar, die den Nachteil hat dass der Sportler sich zum Einhängen zunächst nach oben ziehen muss und nach Ausführung eines Tricks entweder in der Luft hängen bleibt, oder sich wieder aushängen und herablassen muss. Ist die Bar dagegen so niedrig über dem Boden aufgehängt dass im eingehängten Zustand ein Stehen auf dem Boden möglich ist, so steht nicht genug Platz für die Ausführung der meisten Tricks zur Verfügung. Durch Hin- und Herschwingen an der Bar kann zwar kurzzeitig im Umkehrpunkt der Schwingbewegung genug Abstand zum Boden erreicht werden, jedoch nur für einen kurzen Augenblick.
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Weiterhin sind Trainingsgeräte bekannt, die eine Sprungbewegung zulassen, indem eine Bar über Umlenkrollen mit einem Gegengewicht verbunden ist und es damit erlaubt, den Sportler beim Absprung durch eine konstante Zugkraft nach oben zu unterstützen. Weitere Ausführungen bedienen sich anstelle von Gegengewichten einer Zugfeder oder bestehen aus einer Kombination von Gegengewicht und Zugfeder. Es sind auch Geräte bekannt, bei denen der Absprung durch ein Trampolin unterstützt wird wie in der
FR 2831065 A1 , oder bei denen eine geführte Verbindung zwischen Board und Benutzer besteht wie in der
US 2010/0167882 A1 .
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Den aufgeführten bekannten Geräten liegt das Problem zu Grunde, dass die Hubkraft während der Hubbewegung entweder konstant bleibt (bei Geräten mit Gegengewicht) oder mit zunehmendem Hubweg nachlässt (bei Geräten mit Feder). Bei Sprüngen im Kitesport, die durch die Zugkraft des Kites unterstützt werden, steigt dagegen die durch den Kite erzeugte Zugkraft während des Absprungs an (indem der Kiter die Bar zu sich heranzieht). Der wesentliche Nachteil der genannten Geräte besteht darin, dass bereits bei minimaler Hubhöhe eine hohe oder sogar die maximale Kraft anliegt, was dazu führt, dass der Sportler nicht richtig abspringen kann, die ständige hohe Zugkraft als unangenehm empfindet, schnell ermüdet und sich dadurch nicht auf die Ausführung des Tricks konzentrieren kann, wodurch ein effektives Training unmöglich wird. Desweiteren ist die Zeit zwischen Absprung und Landung, die zur Ausübung des Tricks zur Verfügung steht, bei den bekannten Geräten begrenzt und für einige Tricks zu kurz, so dass diese gar nicht trainiert werden können. Geräte mit Gegengewicht weisen zudem unerwünschte Einflüsse durch Massenträgheit auf, wodurch die Hubkraft während der Beschleunigung beim Absprung nachlässt, wenn die Absprungbeschleunigung größer als die Fallbeschleunigung ist, da das Gewicht dann zunächst Fahrt aufnehmen muss und mit einem Ruck das Zugseil wieder auf Spannung bringt, was unangenehme Kraftstöße erzeugt und verlustbehaftet ist, wodurch sich die erreichbare Hubhöhe verringert und damit die für die Ausführung des Tricks zur Verfügung stehende Zeit verkürzt.
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Es ist weiterhin bekannt, dass nahezu beliebige Hubkraftverläufe und Hubwege mit elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Systemen erreicht werden können, indem beispielsweise ein Zugseil von einer Elektrowinde aufgerollt oder von einem Zylinder betätigt wird. Diese Systeme sind jedoch aufgrund der notwendigen Komponenten (Steuerungstechnik, Elektronik, Zylinder, Ventile) mit erheblichen Kosten verbunden, sind abhängig von externer Energiezufuhr und erzeugen im Betrieb Störgeräusche.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach ausgebildetes Trainingsgerät anzugeben, das den Sprung mit einem Kite nachbildet und einen diesbezüglich realistisch nachempfundenen Hubkraftverlauf über der Hubhöhe aufweist, wobei störende Massen- sowie Reibungskräfte gering gehalten werden. Das Trainingsgerät soll aus wenigen kostengünstigen und leicht verfügbaren Teilen bestehen und ohne spezielles Werkzeug sowohl im Freien als auch in Wohnungen aufgebaut und betrieben werden können, wobei außer der durch den Benutzer aufgebrachten Sprungkraft keine weitere Energiezufuhr zum Betrieb benötigt werden soll.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Trainingsgerät gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung betrifft ein Trainingsgerät für Kitesportarten, bestehend aus einem mit dem Benutzer verbundenen Zugseil, das über an Fixpunkten befestigte optionale Führungsrollen, sowie schließlich über eine an einem Fixpunkt befestigte Umlenkrolle geführt ist, und an einem einseitig in einem Gelenk um eine Achse drehbar gelagerten Hebel befestigt ist. Die optionalen Führungsrollen können dazu dienen, das Zugseil an einen beliebigen Punkt zu führen, von dem aus sich der Benutzer an das Zugseil hängen kann. Dies ermöglicht, den Mechanismus zur Erzeugung der Zugkraft im Zugseil an einer frei wählbaren Stelle zu platzieren, so dass dieser platzsparend, beispielsweise in einer Wohnung unsichtbar hinter einer Schrankwand, untergebracht werden kann. Bei geeigneter Anordnung der Elemente des Trainingsgeräts ist es auch möglich, ganz auf die optionalen Führungsrollen zu verzichten, so dass das Zugseil nur über eine Umlenkrolle zum drehbaren Hebel geführt ist. Für die Verbindung des Benutzers mit dem Zugseil ist es zur Erzielung möglichst realistischer Trainingsbedingungen zweckmäßig, das Gleiche zur Ausübung des Kitesports verwendete Trapez zu benutzen, um sich mittels dessen Trapezhaken auf im Kitesport übliche Weise in eine im Kitesport übliche und am Zugseil befestigte Schlaufe, den sogenannten „Chickenloop”, einzuhängen.
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Der drehbar gelagerte Hebel erfährt durch ein auf der Länge des Hebels frei bewegliches Stützelement, an dem eine Feder mit einem Ende befestigt ist, deren anderes Ende an einem Fixpunkt befestigt ist, ein Drehmoment, das durch den Hebel in eine Zugkraft in das am Hebel befestigte Zugseil übertragen wird. Das Stützelement bewegt sich gleitend oder rollend auf einer dafür geeigneten und im Hebel integrierten oder an den Hebel angebrachten Bahn, wobei dessen Bewegungsbereich auf dem Hebel durch verstellbare oder fest im Hebel integrierte Anschläge begrenzt ist. Die Feder, die ihre Kraft über das Stützelement mit einem variablen Hebelarm auf den Hebel überträgt, kann ein beliebiges Bauelement zur Erzeugung einer Dehnungsabhängigen Zug- oder Druckkraft sein und ist zweckmäßig als elastisches Seil ausgebildet.
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Der Fixpunkt der Feder ist dabei relativ zum Hebel so angeordnet, dass sich das Stützelement, bedingt durch die Kraft der Feder, während der Drehbewegung des Hebels auf diesem bewegt und dadurch den effektiven Hebelarm, mit dem die Kraft der Feder über das Stützelement auf dem Hebel angreift, über einen bestimmten Drehbereich des Hebels variiert. Die Bewegung des Stützelements auf der Bewegungsbahn des Hebels kommt dabei dadurch zustande, dass der Hebel, abhängig vom Drehwinkel um seine Drehachse, für das durch die Federkraft beaufschlagte Stützelement eine schiefe Ebene darstellt, auf der das Stützelement sich solange in Richtung seiner Bewegungsbahn wirkenden Kraftkomponente der Federkraft bewegt, bis entweder diese Kraftkomponente sich durch einen nahezu rechten Winkel α, der zwischen der durch die Feder auf das Stützelement wirkenden Kraft und der Bewegungsbahn des Stützelements gebildet wird, soweit reduziert hat, dass das Stützelement die Reibungskräfte nicht mehr überwinden kann, oder bis das Stützelement an einem Anschlag zum liegen kommt und dann von der Federkraft in dieser Position gehalten wird.
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Der variable Hebelarm der auf den Hebel wirkenden Federkraft bewirkt in Kombination mit der durch die Feder aufgebrachten Kraft, sowie der durch die Anordnung der Umlenkrolle des Zugseils relativ zum Hebel bestimmten Variation des Winkels β, der zwischen Zugseil und Hebel gebildet wird und in Abhängigkeit der Drehung des Hebels variiert, eine mit der Hubhöhe ansteigende Kraft im Zugseil, die unter Vernachlässigung von Massenkräften und unter Annahme eines reibungsfreien Hebelgelenks immer so groß ist, dass das am Zugseil abgesetzte Drehmoment mit dem von der Feder erzeugten Drehmoment ein Drehmomentengleichgewicht am Hebel bildet. Das Zustandekommen des im Zugseil erzeugten und über der Hubhöhe auf den Benutzer wirkenden variablen Hubkraftverlaufs wird im Folgenden in Schritten zunehmender Hubhöhe beschrieben.
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Bei geringer Hubhöhe, wenn der Benutzer vor dem Absprung auf dem Boden steht, befindet sich das Stützelement, durch die Federkraft am Anschlag gehalten, in der Position minimalen Hebelarms auf dem Hebel und erzeugt dadurch, obwohl die Feder bei geringer Hubhöhe maximal gespannt ist, aufgrund des kleinen Hebelarms nur ein geringes Drehmoment im Hebel, auf das sich weiter reduzierend der bei geringer Hubhöhe spitze Winkel α auswirkt, indem die zum Drehmoment beitragende und auf den Hebel senkrecht stehende Kraftkomponente der Federkraft dadurch gering ausfällt. Zudem ist die in das Zugseil übertragene Kraft durch den bei geringer Hubhöhe vorliegenden nahezu rechten Winkel β minimiert, da die Zugkraft im Zugseil, bestimmt durch die Kräftezerlegung mit dem Winkel β, nicht wesentlich größer ist, als die auf den Hebel senkrecht stehende Kraftkomponente des Zugseils, die zur Erhaltung des Drehmomentengleichgewichts beiträgt.
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Bei während und nach dem Absprung des Benutzers zunehmender Hubhöhe steigt die durch das Zugseil auf den Benutzer übertragene Hubkraft zunächst leicht an, da die durch Nachlassen des Zugseils bedingte Drehung des Hebels den zwischen Hebel und Federkraft gebildeten Winkel größer werden lässt, wodurch mit zunehmender Hubhöhe ein größerer Teil der Federkraft zum Drehmoment des Hebels beiträgt, indem sich die senkrecht auf den Hebel wirkende Kraftkomponente der Federkraft relativ zur gesamten Federkraft vergrößert. Bei Erreichen eines rechten Winkels des Winkels α setzt die zuvor beschriebene Bewegung des Stützelements auf dem Hebel hin zu größerem Hebelarm der Federkraft ein, die jetzt auch in vollem Umfang zum Drehmoment beiträgt, da der Winkel α während der Bewegung des Stützelements auf dem Hebel nahezu ein rechter Winkel ist. Durch Vergrößern des Hebelarms wird ein starker Anstieg der durch das Zugseil auf den Benutzer ausgeübten Hubkraft erreicht, bis das Stützelement schließlich am Anschlag in der Position maximalen Hebelarms angekommen ist und dort bei der weiteren Drehung des Hebels von der Federkraft gehalten wird.
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Bei weiter zunehmender Hubhöhe verkürzt sich die Feder durch deren jetzt weit außen am Hebel befindlichen Befestigungspunkt auf dem in der Position maximalen Hebelarms gehaltenen Stützelement, wodurch die Federkraft abnimmt. Diese Abnahme der Federkraft wird jedoch durch den bei zunehmender Hubhöhe spitzer werdenden Winkel β kompensiert, da, bedingt durch die Kräftezerlegung der Kraft des Zugseils in die senkrecht auf den Hebel stehenden Kraftkomponente, die weiterhin den Hebel im Drehmomentengleichgewicht hält, die Kraft im Zugseil relativ zu dieser Kraftkomponente stark ansteigt und somit die zuvor stark zunehmende Hubkraft in eine nahezu konstante Hubkraft übergehen lässt.
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Hat der Benutzer den Umkehrpunkt der Hubbewegung, der sich idealerweise nahe der maximalen Hubhöhe befindet, erreicht, wird er automatisch wieder herabgelassen, da die maximale Hubkraft des Trainingsgeräts durch die Federvorspannung so auf das Gewicht des Benutzers abgestimmt ist, dass sie bei jeder Hubhöhe und unter Berücksichtigung von Reibung geringfügig unter der Gewichtskraft des Benutzers bleibt. Bei der durch die Gewichtskraft des Benutzers bedingten Abwärtsbewegung laufen die zuvor beschriebenen Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge und Richtung ab, bis der Benutzer wieder in der Ausgangsposition angekommen ist, wobei das Trainingsgerät dann sofort für den nächsten Sprung bereit ist.
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Der vom Trainingsgerät erzeugte Hubkraftverlauf, gekennzeichnet durch eine geringe Hubkraft vor dem Absprung, die zu Beginn mit zunehmender Sprunghöhe stark zunimmt und bei weiter zunehmender Sprunghöhe in eine nahezu konstante Hubkraft übergeht, ähnelt der während eines Sprunges mit einem Kite durch den Kite auf den Benutzer aufgebrachten Zugkraft und stellt somit realistische Trainingsbedingungen dar. Durch die geringe Hubkraft in Bodennähe kann der Benutzer sich auf den zu trainierenden Trick konzentrieren und seine Kraft gezielt auf die Ausführung des Tricks verwenden, wodurch ein effektives Training erreicht wird. Desweiteren bietet die in Bodennähe geringe Hubkraft dem Benutzer, ohne sich vom Zugseil aushängen zu müssen, einen Bewegungsspielraum, der beispielsweise das Erreichen eines in der Nähe abgestellten Getränks ermöglicht. Durch die bei geringer Hubhöhe während und kurz nach dem Absprung stark ansteigende Hubkraft, die bei weiter zunehmender Hubhöhe bis zum Umkehrpunkt der Hubbewegung nahezu konstant bleibt, kann eine höhere Sprunghöhe erzielt werden als durch einen Mechanismus, der den Benutzer lediglich auf der erreichten Sprunghöhe festhalten würde, so dass genug, und zur Ausführung einiger Tricks erforderlicher, Abstand zum Boden erreicht wird.
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Bei Nichtbenutzung befindet sich das Trainingsgerät in der Position maximaler Hubhöhe, da die Federkraft den drehbaren Hebel entweder bis zu einem den Hebeldrehweg begrenzenden Anschlag, oder in die gestreckte Lage des Hebels zieht. Damit nimmt das Trainingsgerät bei Nichtbenutzung nur wenig Platz in Anspruch, da der Hebel und die daran befestigten Elemente platzsparend an die Befestigungsstruktur des Hebels angeklappt sind und sich die Bar in maximaler Hubhöhe befindet und somit den Raum nur minimal versperrt. Zu Beginn des Trainings mit dem Trainingsgerät kann der Benutzer das Zugseil durch einen kurzen Ruck herunterziehen, um sich bei der dann geringen Hubkraft leicht ins Zugseil einhängen zu können. Da die Hubkraft während der Abwärtsbewegung nach einem Sprung stark nachlässt wenn das Stützelement sich auf dem Hebel zurück in die Position minimalen Hebelarms bewegt, muss der Benutzer in diesem Moment bereits den während des Sprunges ausgeführten Trick abgeschlossen haben und für die Landung auf dem Boden bereit sein, da ansonsten ein nahezu ungebremster Fall droht. Es empfiehlt sich daher das Trainingsgerät mit einem Steuerseil auszustatten, das dem Benutzer Kontrolle über die Abwärtsbewegung verleiht und Gegenstand einer der Unteransprüche ist.
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In weiterer Ausgestaltung des Trainingsgeräts ist an dem Zugseil ein Halteelement angebracht, an dem sich der Benutzer wie im Kitesport üblich festhalten kann. Zweckmäßig ist dafür eine im Kitesport übliche Bar (Lenkstange) zu verwenden, die mittig ein Loch aufweist durch das das Zugseil geführt ist und die an beiden Enden mit kurzen Seilen an einem Punkt auf dem Zugseil befestigt ist, so dass die Bar sich nur um das Zugseil drehen, jedoch bei einseitiger Belastung nicht zur Seite wegkippen kann.
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In weiterer Ausgestaltung des Trainingsgeräts ist die Feder mit einem Ende an einem frei wählbaren Fixpunkt befestigt und über ein Kraftseil, das über eine an einem Fixpunkt befestigte Umlenkrolle geführt ist, mit dem Stützelement verbunden, wobei die Umlenkrolle des Kraftseils so angeordnet ist, dass die Kraft der Feder über den gesamten Drehbereich des Hebels mit gleichem Winkel α wie zuvor beschrieben am Stützelement angreift, wobei durch Einsatz einer längeren Feder der Verlust an Federkraft, bedingt durch die Verkürzung der Feder während der Drehung des Hebels, zur Optimierung der Hubkraft reduziert ist. Dadurch wird das Erreichen einer nahezu konstanten Hubkraft im Bereich der maximalen Hubhöhe begünstigt, was eine größere Hubhöhe ermöglicht.
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In weiterer Ausgestaltung des Trainingsgeräts ist das Stützelement über ein Steuerseil, das über ein auf dem Hebel befestigtes Umlenkelement sowie über eine der Umlenkrolle des Zugseils zugeordnete Umlenkrolle sowie über den Führungsrollen des Zugseils zugeordnete Führungsrollen parallel zum Zugseil geführt ist, und mit einem auf dem Zugseil beweglich geführten Steuerelement verbunden ist, so dass die Bewegung des Stützelements auf dem Hebel und damit die Kraft im Zugseil durch den Benutzer beeinflusst werden kann. Das auf dem Hebel befestigte Umlenkelement des Steuerseils ist dabei so angeordnet, dass sich, relativ zum Drehpunkt des Hebels, das Steuerseil im Bereich gleichen Hebelarms wie das Zugseil befindet, so dass die Bewegung des Steuerseils relativ zum Zugseil, von der Drehung des Hebels unbeeinflusst, einzig von der Bewegung des Stützelements auf dem Hebel abhängig ist.
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Durch eine vom Benutzer über das Steuerelement auf das Steuerseil aufgebrachte Kraft kann die Bewegung des Stützelements auf dem Hebel während der Abwärtsbewegung des Benutzers daran gehindert werden, sich in Richtung des Hebelgelenks zu bewegen und damit den Hebelarm der Federkraft zu verringern. Wird das Stützelement vom Benutzer in der Position maximalen Hebelarms gehalten, erhöht sich die Dehnung der Feder während der Abwärtsbewegung des Benutzers so weit, bis diese gestoppt wird und der Benutzer nahe der maximalen Hubhöhe in der Luft gehalten wird. Durch ein Nachlassen des auf dem Zugseil geführten Steuerelements kann die Bewegung des Stützelements auf dem Hebel dosiert freigegeben werden und damit die Hubkraft dosiert reduziert werden, so dass der Benutzer die Abwärtsbewegung fortsetzen, und den Sprung kontrolliert beenden kann. Dabei ist darauf zu achten, das Steuerelement während der Abwärtsbewegung kontinuierlich nachzulassen, da ansonsten ab einem kritischen Punkt das Stützelement von der Federkraft schlagartig in die Position minimalen Hebelarms gezogen werden kann, wodurch die Hubkraft unvermittelt nachlassen würde.
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Durch die beschriebene Einflussnahme auf die Hubkraft kann die Dauer des Sprunges durch eine beim Kiten übliche Bewegung des Steuerelements beliebig gesteuert werden, so dass der Benutzer nicht vorzeitig nach unten fällt, wenn der Trick bei ansonsten automatisch nachlassender Hubkraft noch nicht beendet ist. Das Steuerelement ist dabei zweckmäßig als eine im Kitesport übliche Bar ausgebildet, die mittig ein Loch aufweist durch das das Zugseil geführt ist und die an beiden Enden mit kurzen Seilen am Steuerseil befestigt ist, so dass die Bar sich, am Steuerseil hängend, um das Zugseil drehen, jedoch bei einseitiger Belastung nicht zur Seite wegkippen kann. Bei geeigneter Wahl des Bewegungsbereichs des Stützelements auf dem Hebel entspricht der Steuerweg am Steuerelement dem im Kitesport üblichen Steuerweg zur Dosierung der Hubkraft eines Kites, sowie, bei geeigneter Ausgestaltung der Komponenten des Trainingsgeräts, auch die dafür erforderliche Kraft dem im Kitesport erforderlichen Kraftaufwand entspricht. Somit wird eine realistische Simulation eines Kites während eines Sprunges und damit realistische Übungsbedingungen für das Training eingehakter Tricks erreicht.
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Durch Ziehen am Steuerelement kann bei geringer Hubhöhe außerdem das Zugseil komplett entlastet werden, da bei geringer Hubhöhe das Stützelement von der Federkraft fest in der Position minimalen Hebelarms gehalten wird und das Steuerseil somit wie das fest mit dem Hebel verbundene Zugseil wirkt. Das vollständige Entlasten des Zugseils bei geringer Hubhöhe ermöglicht dem Benutzer das bequeme Zurechtrücken des zum Einhängen in das Zugseil verwendeten und zweckmäßig aus dem Kitesport stammenden Trapezes. Desweiteren kann das Trainingsgerät in dieser Ausbildung auch direkt, also ohne ein ansonsten notwendiges Blockieren des Mechanismus oder Verstellen der Federkraft, zum Training von ausgehakten Tricks genutzt werden, da bei Einleitung der Gewichtskraft des Benutzers in das Steuerelement anstatt in das Zugseil der Hebel in der Position maximalen Hebelarms gehalten wird, und das Trainingsgerät somit in seiner Funktion einer an einer Feder aufgehängten Bar entspricht.
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In weiterer Ausgestaltung des Trainingsgeräts ist das Stützelement auf einem mit beiden Enden am Hebel befestigten Führungsseil geführt, wobei das Führungsseil länger ist als der Abstand zwischen seinen Befestigungspunkten, so dass sich das ansonsten durchhängende Führungsseil automatisch, bedingt durch die über das Stützelement ausgeübte Kraft der Feder, relativ zum Hebel ausrichtet und damit eine abgerundete Bewegungsbahn für das Stützelement vorgibt. Das idealisiert als biegeweich angenommene Führungsseil richtet sich dabei, unter Vernachlässigung von Reibung, immer so aus, dass die gedachte Verlängerung der auf das Stützelement wirkenden Federkraft eine Winkelhalbierende des Winkels bildet, der von dem zu beiden Seiten des Stützelements verlaufenden Führungsseils eingeschlossen wird. Das Führungsseil kann dabei auch als Band, Riemen oder Kette ausgebildet sein, sowie das Stützelement dann entsprechend als Rolle, Riemenrad oder Zahnrad ausgebildet ist, wobei darauf zu achten ist, ein möglichst biegeweiches Führungsseil zu verwenden, das seiner durch die Bewegung des Stützelements bedingten Verformung einen möglichst geringen Widerstand entgegensetzt um damit unerwünschte Hysterese zwischen der Auf- und Abwärtsbewegung des Benutzers zu minimieren. Die durch das Führungsseil vorgegebene abgerundete Bewegungsbahn des Stützelements verhindert, dass das Stützelement bei Erreichen des minimalen oder maximalen Hebelarms mit hoher Geschwindigkeit gegen harte Anschläge stößt, sondern stattdessen sanft abgebremst wird, bevor es in der Endlage im Führungsseil hängt, wobei die Endlage dann auch durch Anliegen des Stützelements am Hebel gebildet werden kann. Somit wird eine gleichmäßigere und ruckfreie Hubkraft erreicht, sowie die Belastung des Hebelgelenks, durch Vermeidung der beim schnellen Anschlag gegen feste Endlagen wirkenden Trägheitskräfte, signifikant verringert und dadurch die Lebensdauer des Trainingsgeräts verlängert.
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Das Führungsseil kann auch in seiner Länge verstellbar ausgeführt sein, so dass ein Recken des Führungsseils nachgestellt, sowie die durch das Führungsseil vorgegebene Bewegungsbahn des Stützelements eingestellt werden kann. Die Befestigungspunkte des Führungsseils können auch variabel auf dem Hebel verstellbar ausgeführt sein, um den Bewegungsbereich des Stützelements auf dem Führungsseil und damit den Steuerweg des Steuerelements anzupassen, wobei das Führungsseil dann zweckmäßig so über die variablen Befestigungspunkte am Hebel geführt ist, dass seine Länge zwischen den Befestigungspunkten sich relativ zum Abstand der Befestigungspunkte bei deren Verstellung nicht verändert, so dass das Führungsseil bei Einstellung der Befestigungspunkte nicht nachgestellt werden muss.
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In weiterer Ausgestaltung des Trainingsgeräts kann sich das Stützelement auf einer starren konturierten Bahn auf dem Hebel bewegen, die zu den Enden hin abgerundet ist und deren Gestalt zur Optimierung der von der Drehung des Hebels abhängigen im Zugseil erzeugten Hubkraft konturiert ist. Dabei werden die gleichen wie zuvor bei Einsatz eines Führungsseils beschriebenen Vorteile erzielt, wobei der durch die Verformung des Führungsseils bedinge Widerstand entfällt, wodurch sich die unerwünschte Hysterese der Hubkraft zwischen Auf- und Abwärtsbewegung des Benutzers verringert. Im Gegensatz zu einem Führungsseil kann die Bewegungsbahn der konturierten Bahn frei gestaltet werden, um die Charakteristik der Hubkraft über der Hubhöhe zu verfeinern und individuell anzupassen, indem die Bewegung des Stützelements auf dem Hebel optimiert wird. Die konturierte Bahn kann auch aus auf dem Hebel verschiebbaren Elementen gebildet werden, die ein Einstellen des Hebelwegs ermöglichen.
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In weiterer Ausgestaltung des Trainingsgeräts ist an der Feder ein Fixierungselement befestigt, mit dem die Feder an einem Fixierungspunkt fixiert werden kann, um den Hebel vorübergehend von der durch die Feder erzeugten Kraft zu entlasten und damit Wartungsarbeiten am Trainingsgerät zu erleichtern. Das Fixierungselement kann vom Benutzer selbst in den Fixierungspunkt eingehängt werden, wenn das Fixierungselement so angebracht ist, das es sich im Bewegungsbereich des Benutzers befindet, während dieser das in Bodennähe unter geringer Zugkraft stehende Zugseil in einer Hand hält um mit der anderen Hand das Fixierungselement mit dem Fixierungspunkt zu verbinden. Das Fixierungselement kann dabei zweckmäßig als Haken und der Fixierungspunkt als Schlaufe ausgebildet sein. Ist der Hebel durch das Fixierungselement von der Federkraft entlastet, kann das Stützelement zu Wartungszwecken leicht von der Bewegungsbahn abgenommen werden sowie der Hebel frei im Hebelgelenk hin- und herbewegt werden, um ein Schmieren des Hebelgelenks zu erleichtern.
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In weiterer Ausgestaltung des Trainingsgeräts ist im Bereich der Verbindung zwischen dem Stützelement und der Feder ein Sicherungsseil mit einem Ende befestigt ist, dessen anderes Ende an einem Fixpunkt befestigt ist, so dass es im normalen Betrieb des Trainingsgeräts durchhängt und diesen somit nicht beeinflusst, jedoch im Falle des Versagens eines dem Hebel zugeordneten Elementes oder des Stützelements, sowie beim ungewollten Abspringen des Stützelements von seiner Bewegungsbahn verhindert, dass Teile unkontrolliert durch die Kraft der Feder weggeschleudert werden. Dadurch werden mögliche Schäden durch den Einschlag der ansonsten durch die hohe Federkraft stark beschleunigten Teile verhindert. Der Fixpunkt des Sicherungsseils ist dabei zweckmäßig so gewählt, dass das Sicherungsseil so kurz wie möglich ist, ohne jedoch dabei den normalen Betrieb des Trainingsgeräts zu beeinflussen.
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In weiterer Ausgestaltung des Trainingsgeräts kann die Vorspannung der Feder durch ein Einstellelement verändert werden, um die Hubkraft des Trainingsgeräts auf das Gewicht des Benutzers abzustimmen. Das Einstellelement ist auch unter maximaler Federspannung leicht verstellbar und zweckmäßig als Spannschloss ausgebildet. Die Hubkraft des Trainingsgeräts wird so eingestellt, dass der Benutzer durch sein Eigengewicht automatisch wieder in die Ausgangsposition zurückgelangt, sofern die Hubkraft nicht durch ein in weiterer Ausgestaltung des Trainingsgeräts vorhandenes Steuerelement vom Benutzer vorübergehend erhöht wird, um die Dauer des Sprunges zu verlängern. Weitere Einstellelemente dienen zur Anpassung der Länge des Zugseils sowie des Steuerseils auf die Körpergröße des Benutzers. Die Einstellelemente ermöglicht bei wechselnder Benutzung des Trainingsgeräts durch mehrere Personen, die Hubkraft schnell auf den jeweiligen Benutzer einstellen zu können, wobei Markierungen an Einstellpositionen für bestimmte Benutzergewichte und Körpergrößen die Einstellung erleichtern können.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren schematisch dargestellt sind. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche Elemente. Es zeigen:
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1 ein Trainingsgerät für Kitesportarten dargestellt in einem Raum;
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2 eine weitere Ausgestaltung eines Trainingsgeräts an einer ausgesteiften Rahmenstruktur montiert dargestellt; und
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3 einen vergrößerten Ausschnitt des in 2 dargestellten Trainingsgeräts in weiterer Ausgestaltung mit einer konturierten Bahn, einem Sicherungsseil, einer Fixiereinrichtung, sowie Einstellelementen ausgestattet.
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Alle Elemente der in 1 bis 3 dargestellten Trainingsgeräte sind in einer Ebene angeordnet und alle Bewegungen der beweglichen Elemente spielen sich einzig in der zweidimensionalen Zeichenebene ab. Die Anordnung aller Elemente des Trainingsgeräts in einer Ebene stellt eine zweckmäßige Ausführung des Trainingsgeräts dar, da so Querkräfte vermieden werden. Allerdings kann es, wie später noch beispielhaft erwähnt, aus Platzgründen auch vorteilhaft sein, einzelne Elemente des Trainingsgeräts in andere Richtungen des Raumes zu orientieren.
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In 1 ist ein Trainingsgerät für Kitesportarten in einem Raum dargestellt, wobei einzelne Elemente des Trainingsgeräts an der Wand und an der Decke des Raumes befestigt sind. Ein Benutzer, dargestellt mit einem Kitesurfboard an den Füßen, ist fest mit einem Zugseil 4 verbunden und hält sich an einem Halteelement 9 fest, das als im Kitesport übliche Bar (Lenkstange) ausgebildet ist, mittig ein Loch aufweist durch das das Zugseil geführt ist, und mit zwei kurzen Seilstücken, die zu beiden Seiten außen an der Bar angebracht sind, am Zugseil befestigt ist, so dass die Seilstücke zusammen mit der Bar ein Dreieck bilden. Dadurch kann sich die Bar nur um das Zugseil drehen, jedoch bei einseitiger Belastung nicht zur Seite wegkippen.
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Das Zugseil 4 ist über eine Führungsrolle 8 sowie über die Umlenkrolle 7 geführt und fest am einen Ende eines am anderen Ende im Hebelgelenk 5 um eine Achse drehbar gelagerten Hebels 1 verbunden, so dass die Hubbewegung des Benutzers an die Drehbewegung des Hebels 1 gekoppelt ist. Das Hebelgelenk 5 kann als einfaches Scharnier ausgebildet sein und beispielsweise auch so angeordnet sein, dass seine Drehachse senkrecht zur Wand des Raumes steht, so dass sich der Hebel 1 parallel neben der Wand dreht und somit über seinen gesamten Drehbereich platzsparend dicht an der Wand bleibt anstatt wie in 1 dargestellt in den Raum hineinzuragen.
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Der Hebel 1 ist in 1 so ausgeformt, dass er eine durch Anschläge begrenzte Führungsbahn in seiner Längsrichtung bildet, auf der sich ein als Rolle ausgebildetes Stützelement 3 frei bewegen kann. Der Hebel kann dabei zweckmäßig als nach oben offenes U-Profil ausgebildet sein, so dass das Stützelement 3 auf dem Hebel seitlich geführt ist. Am Stützelement 3 ist eine Zugfeder 2 befestigt, die an ihrem anderen Ende an einem Fixpunkt 6 befestigt ist. Die Feder 2 kann dabei konstruktiv über ein den Hebel umgreifendes Element mit der Achse des Stützelements 3 verbunden sein, wobei die Seitenwände des U-Profils dann niedrig genug sind, dass die Achse des Stützelements 3 zu beiden Seiten über die Breite des Hebels 1 hinausragt um die Verbindung zur Feder 2 zu ermöglichen. Das Stützelement 3 stützt die Kraft der Feder 2 auf dem Hebel 1 ab, und erzeugt dadurch ein Drehmoment des Hebels 1 um die Drehachse des Hebelgelenks 5. Das so erzeugte Drehmoment wird vom Hebel 1 als Kraft in das Zugseil 4 übertragen und wirkt als Hubkraft auf den Benutzer.
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Der Fixpunkt 6 der Feder 2 ist relativ zum Hebel 1 so angeordnet, dass sich das Stützelement 3, bedingt durch die Kraft der Feder 2, während der Drehbewegung des Hebels 1 wie in der erfindungsgemäßen Lösung bereits ausführlicher beschrieben auf diesem bewegt, und dadurch den effektiven Hebelarm der Kraft der Feder 2 auf dem Hebel 1 über einen begrenzten Drehbereich des Hebels 1 variiert, so dass während der Aufwärtsbewegung A des Benutzers durch Abwärtsdrehen des Hebels 1 in Richtung B das Stützelement 3 auf dem Hebel 1 in Richtung C hin zu größerem Hebelarm verfährt und damit die auf den Benutzer wirkende Hubkraft stark ansteigen lässt.
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Die Umlenkrolle 7 ist relativ zum Hebel 1 so angeordnet, dass die dadurch bestimmte Variation des Winkels β in Abhängigkeit der Drehung des Hebels 1 die, ebenfalls durch die Drehung des Hebels 1 bedingte, Verkürzung der Feder und die damit verbundene Abnahme der Federkraft, wie zuvor in der erfindungsgemäßen Lösung bereits ausführlicher beschrieben, kompensiert. Somit wird, während sich bei großer Hubhöhe das Stützelement 3 in der Position maximalen Hebelarms auf dem Hebel 1 befindet, eine nahezu konstante Hubkraft bis zum Erreichen der maximalen Hubhöhe aufrechterhalten, die jedoch immer unter der Gewichtskraft des Benutzers bleibt, so dass dieser automatisch wieder in die Ausgangsposition zurückgelangt. Die maximale Hubhöhe ist durch den begrenzten Drehbereich des Hebels 1 festgelegt, der bei maximaler Hubhöhe an der Wand des Raumes anliegt und sich in dieser Position mit der Kraft der Feder 2 nahezu in gestreckter Lage befindet. Diese Position des Hebels ist gleichzeitig auch die platzsparende Ruhestellung des Trainingsgeräts bei Nichtbenutzung.
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In 2 ist eine weitere Ausgestaltung des Trainingsgeräts dargestellt, wobei die einzelnen Elemente des Trainingsgeräts an einer ausgesteiften Rahmenstruktur befestigt dargestellt sind. Die anhand von 1 beschriebene Funktionsweise des Trainingsgeräts bleibt in 2 unverändert erhalten, jedoch überträgt eine verlängerte Feder 2 ihre Zugkraft jetzt mittels eines Kraftseils 11 über eine Umlenkrolle 10 so auf den Hebel 1, dass die Winkelverhältnisse der Federkraft relativ zum Hebel 1 wie nach 1 beibehalten werden, indem die Umlenkrolle 10 in der Nähe des in 1 dargestellten Fixpunktes 6 positioniert ist. Durch die längere Feder 2 nimmt bei gleicher Verkürzung des Federwegs durch die Abwärtsdrehung des Hebels 1 die Federkraft in geringerem Maße ab, was das Erreichen einer nahezu konstanten Hubkraft im Bereich der maximalen Hubhöhe begünstigt.
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Desweiteren bewegt sich in 2 das als Rolle ausgebildete Stützelement 3 im Gegensatz zu 1 auf einem am Hebel befestigten Führungsseil 13, wodurch ein sanftes Abbremsen des Stützelements 3 bei Erreichen der Endlagen, die zuvor in 1 als im Hebel integrierte Anschläge dargestellt waren, erzielt wird, indem sich das Führungsseil 13 durch die über das Stützelement 3 wirkende Kraft der Feder 2 automatisch ausrichtet, und so eine zu den Enden des Bewegungsbereichs hin abgerundete Bewegungsbahn für das Stützelement 3 vorgibt, so dass dieses abgebremst wird, bevor es in der Endlage minimalen oder maximalen Hebelarms, im Führungsseil 13 hängend, am Hebel 1 anliegt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in 2 das in 1 gezeigte Halteelement 9 durch ein auf dem Zugseil 4 beweglich geführtes Steuerelement 15 ersetzt, das wie das in 1 dargestellte Halteelement 9 ausgebildet ist, jedoch an einem Steuerseil 14 befestigt ist. Das Steuerseil 14 ist parallel zum Zugseil 4 über eine der Führungsrolle 8 des Zugseils 4 zugeordnete Führungsrolle 18 sowie über eine der Umlenkrolle 7 des Zugseils 4 zugeordnete Umlenkrolle 17 zum Hebel 1 geführt, wo es über ein am Hebel 1 befestigtes Umlenkelement 16, das als Umlenkrolle ausgebildet ist, zum Stützelement 3 geführt und mit diesem verbunden ist. Das Steuerseil 14 kann dabei konstruktiv vor dem Umlenkelement 16 in zwei nebeneinanderliegende Seile aufgeteilt sein, die über zwei zu beiden Seiten des Hebels 1 montierte Umlenkrollen, die mit gemeinsamer Drehachse als Umlenkelement 16 fungieren, am Führungsseil 13 vorbeigeführt, auf je einer Seite der Achse des Stützelements 3 mit diesem verbunden sind.
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Das Umlenkelement 16 ist so auf dem drehbaren Hebel 1 angeordnet, dass sich, relativ zum Drehpunkt des Hebels 1, das Steuerseil 14 nahezu im Bereich gleichen Hebelarms wie das Zugseil 4 befindet, so dass die Bewegung des Steuerseils 14 relativ zum Zugseil 4, von der Drehung des Hebels 1 unbeeinflusst, einzig von der Bewegung des Stützelements 3 auf dem Hebel 1 abhängig ist, wodurch die Steuerbewegung des Steuerelements unabhängig von der Hubhöhe erfolgen kann und somit der von der Sprunghöhe unabhängigen Bewegung der Bar an einem Kite entspricht.
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Wie in der erfindungsgemäßen Lösung bereits ausführlicher beschrieben, kann der Benutzer während der Abwärtsbewegung D und der damit verbundenen Drehbewegung E des Hebels 1 das Stützelement 3 mit Hilfe des Steuerelements 15 in der Position maximalen Hebelarms halten, wodurch die Abwärtsbewegung gestoppt wird und der Benutzer beliebig lange in der Luft gehalten wird. Durch dosiertes Nachlassen des Steuerelements 15 in Richtung F relativ zum Zugseil 4 kann die Bewegung G des Stützelements 3 hin zu kleinerem Hebelarm der durch die Feder 2 auf den Hebel 1 wirkenden Kraft dosiert freigegeben werden und damit die Hubkraft dosiert reduziert werden, so dass der Benutzer die Abwärtsbewegung fortsetzen, und den Sprung kontrolliert beenden kann.
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3 zeigt den wesentlichen Teil des in 2 dargestellten Trainingsgeräts in vergrößerter Darstellung, wobei in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Stützelement 3 auf einer in den Hebel integrierten konturierten Bahn 19 geführt ist, die wie das in 2 dargestellte Führungsseil 13 ein sanftes Erreichen der Endlagen minimalen und maximalen Hebelarms des Stützelements 3 auf dem Hebel 1 ermöglicht, jedoch weniger Reibungswiderstand bietet, frei gestaltet ist um den Hubkraftverlauf zu optimieren, sowie den Aufbau des Trainingsgeräts vereinfacht. Das Stützelement 3 ist dabei als Rolle dargestellt, die zur seitlichen Führung auf dem Hebel 1 einen beidseitigen Bund aufweist.
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In weiterer Ausgestaltung des Trainingsgeräts ist in 3 ein als Haken ausgebildetes Fixierungselement 20 in Verlängerung der Feder 2 am Kraftseil 11 befestigt, mit dem die Feder 2 an einem Fixierungspunkt 21, der als am steifen Rahmen befestigte Schlaufe ausgebildet ist, fixiert werden kann, um den Hebel 1 vorübergehend von der durch die Feder 2 erzeugten Kraft zu entlasten und damit Wartungsarbeiten am Trainingsgerät zu ermöglichen. Der Benutzer zieht dazu das Zugseil wie zur normalen Verwendung des Trainingsgeräts mit einem Ruck zu sich herunter und kann dann, da die Feder dann maximal gespannt ist aber nur eine geringe Hubkraft auf den Benutzer wirkt, das Fixierungselement 20 während langsamem Nachlassen des Zugseils in den Fixierungspunkt 21 einhängen.
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In weiterer Ausgestaltung des Trainingsgeräts ist in 3 ein Sicherungsseil 22 mit einem Ende kurz unterhalb der Verbindung des Kraftseils 11 mit dem Stützelement 3 auf dem Kraftseil 11 befestigt, dessen anderes Ende am steifen Rahmen befestigt ist, so dass es im normalen Betrieb des Trainingsgeräts durchhängt und diesen somit nicht beeinflusst, jedoch im Falle des ungewollten Abspringens des Stützelements 3 von seiner Bewegungsbahn, oder beim Versagen der Verbindung zwischen Kraftseil 11 und Stützelement 3 verhindert, dass das Stützelement 3 oder das Kraftseil 11 von der Federkraft weggeschleudert wird und dadurch Schäden verursacht.
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In weiterer Ausgestaltung des Trainingsgeräts ist in 3 ein Einstellelement 23 zwischen Feder 2 und Kraftseil 11 angeordnet, mit dem die Vorspannung der Feder 2 eingestellt werden kann, um die Hubkraft des Trainingsgeräts auf das Gewicht des Benutzers abzustimmen. Weitere Einstellelemente 24 und 25 dienen zur Anpassung der Länge des Zugseils 4 sowie des Steuerseils 14 auf die Körpergröße des Benutzers. Die Einstellelemente sind als Spannschloss ausgebildet und vereinfacht dargestellt, wobei ein Innenstück über ein Gewinde in einem zylindrischen und als längliches Rechteck dargestellten Gehäuse durch dessen Drehung in seiner Länge verstellt werden kann.
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Abschließend sei noch bemerkt dass es, um eine einwandfreie Funktion des Trainingsgeräts zu gewährleisten, entscheidend ist, Reibung am Stützelement 3 sowie an den hochbelasteten Umlenkpunkten des Zugseils 4 und des Kraftseils 11 zu minimieren, da ansonsten eine ausgeprägte Hysterese der Hubkraft zwischen Auf- und Abwärtsbewegung auftritt. Diese Hysterese wirkt sich insofern nachteilig auf die Funktion des Trainingsgeräts aus, als dass sich die erreichbare Hubhöhe reduziert, sowie die Gewichtskraft des Benutzers nicht mehr ausreichend sein kann, die Reibung während der Abwärtsbewegung zu überwinden, so dass der Benutzer in der Luft hängen bleibt. Deshalb sollten zumindest die Umlenkrollen 7 und 10 sowie die Führungsrolle(n) 8 und das Stützelement 3 mit Wälzlagern ausgestattet sein, sowie deren Durchmesser auf den verwendeten Seiltyp und die Seilstärke abgestimmt sein, so dass der Energieverlust durch die Verformungsarbeit der Seile gering gehalten wird. Aus diesem Grund ist das Führungsseil 13 auch vorzugsweise als breites flaches Band oder als Kette auszugestalten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hebel
- 2
- Feder
- 3
- Stützelement
- 4
- Zugseil
- 5
- Hebelgelenk
- 6
- Fixpunkt (von 2)
- 7
- Umlenkrolle (von 4)
- 8
- Führungsrolle(n) (von 4)
- 9
- Halteelement
- 10
- Umlenkrolle (von 11)
- 11
- Kraftseil
- 12
- Fixpunkt (von 2, frei wählbar)
- 13
- Führungsseil
- 14
- Steuerseil
- 15
- Steuerelement
- 16
- Umlenkelement
- 17
- Umlenkrolle (von 14)
- 18
- Führungsrolle(n) (von 14)
- 19
- Konturierte Bahn
- 20
- Fixierungselement
- 21
- Fixierungspunkt
- 22
- Sicherungsseil
- 23
- Einstellelement (von 2)
- 24
- Einstellelement (von 4)
- 25
- Einstellelement (von 14)
- α
- Winkel von Kraft von 2 auf Bewegungsbahn von 3
- β
- Winkel zwischen 4 und 1
- A
- Aufwärtsbewegung des Benutzers
- B
- A zugeordnete Drehrichtung von 1
- C
- A zugeordnete Bewegung von 3 auf 1
- D
- Abwärtsbewegung des Benutzers
- E
- D zugeordnete Drehrichtung von 1
- F
- Steuerbewegung von 15 (relativ zu 4)
- G
- F zugeordnete Bewegung von 3 relativ zu 1