振动测力计的制作方法

专利名称：振动测力计的制作方法
技术领域：
本发明涉及振动测力计(vibrational ergometer)和其应用。
技术背景为了在康复者和老年病人或者竞技运动员的个体性能结构上 io产生积极和有效的影响，必须将剂量尽可能大的外部训练激励以平 衡好的和调节的方式转换成人类机体的各种结构水平。其中，关于 条件(力量、毅力、速度、灵活性)和协调(神经运动)的要素应 当考虑在训练方式的应用的范围中。根据新的训练替换方式，大量的振动训练装置通过人体结构的15病态退化功能系统的再生或者通过所述人体结构的无损伤的功能 系统的能力的提高产生了最优的生理性能。虽然医疗振动训练(MVT)已经商业应用，但是该方法的科学防护还没有走出基础研 究。基于该项运动的科学的公开文献可以在由Kunnemeyer/ Schmidtbleicher等人撰写的文章("Die rhythmisch neuromuskulare 20 Stimulation" in: Leistungssport, 2/1997, 39-42页)和Weber等人撰 写的文章("Muskelstimulation durch Vibration" in: Leistungssport, 1/1997, pp. 53-56页)中发现。向使用者传递振动能量的装置已经在大量的出版物中公开。例如，US 4 570 927说明了一种装置，其中截瘫病人的腿通过 25 由电动机驱动的曲柄单元移动。NL 102 16 19 C描述了一种装置，其中振动能量通过手杆传递 到上肢(upper extremities )。DE 102 41 340A1公开了一种装置，其中振动器极(vibratode) 选择性地将振动传递到伸展的肌肉组织。另外一种振动装置在DE 102 25 323 B4中公开，其中随机的共 5振通过复杂机械结构传递给使用者。DE 196 39 477 Al说明了一种具有座位、手杆和振动单元的装 置，其中振动施加到使用者的脚部。没有公开例如通过连接到机轴的制动单元将上述五个装置与 测力计结合或作为测力计的申请。io 根据自行车测力条件的振动工具由Samuelson等人在("Influence of Vibration on Work Performance During Ergometer Cycling" in: Uppsala Journal of Medicine Sciences^ 1989)94， 73-79 页)和Treler等人在("Weichteile" in Radmagazin "tour", 2/1999， 26-33页)中公开。在任何一种情况，激励都是通过结构的改进即15 分别通过将完全的结构框架安装到流体脉冲发生器和通过将完全 的测力计固定到板式振动器上实现的。DE 103 13 524B3公开了一种训练装置，其中受振动影响的个 别接触点或者多个这种接触点根据振动通过一个或多个减振元件 与受训者机械隔离，结果引起所有支撑使用者的身体部位的组件振20 动。上面提到的所有的测力计系统基于将使用者和应用的训练装 置定位在板式振动器上的原则。所有用于支撑受训者的组件将振动 能量施加到与所述组件接触的身体部位和相应的体节。这导致全身振动("WBV")，部分振动超出了职业医学允许的 25 DINIS02631中规定的限定值。共振冲突减少了应用时间，从而导
致(时间受限)效率最低。由于当集中在针对条件的动力部件时对于肌肉协调的相同的神经肌肉运动激励的MVT装置的特征的结构 隔离，所以没有针对条件和协调的宽范围的GKV多功能性。现有 技术的MVT产品仅仅适用训练治疗的选择部分，这些装置不允许 5 实现整体训练观念。而是，它们必须结合守旧的训练装置(例如结 合在加热/冷却模式中的心脏装置和补充机械耐力训练)。发明内容本发明旨在提供一种振动测力计，该振动测力计能够以一体化 io的方式用于训练治疗中，尤其针对康复者和老年病人或者竞技运动 员，对于训练方式，该振动测力计适用尽可能广泛的需求面，而不 需要必须与守旧的训练装置结合，该振动测力计包括低空间需求， 所以它可以用于例如航空学中。上述问题通过提供振动测力计解决，该振动测力计包括座位单 15元20、连接到制动单元4的底部支架/曲柄单元1和振动单元，所 述振动单元包括板式振动器2、振动台18和振动电动机3，其中所 述板式振动器2连接到底部支架/曲柄单元1，所述底部支架/曲柄 单元l与座位单元机械分离。特别地，没有使用减振元件使板式振动器2以机械的或者振动 20工程学的方式与底部支架/曲柄单元1分离。由于根据本发明，座位单元20与振动单元机械分离，所以根 据本发明的必要元件确保不是所有支撑受训者的组件都可操作地 连接到受训者的适当连接的身体部位(到振动单元)。根据本发明，如果底部支架/曲柄单元1由下肢(lower 25 extremities)旋转，则振动总是专门地作用在下肢，而臀部、上肢、 身体躯干和头部则仅受到这种振动较小程度的影响。
这些差异可以通过加速度传感器的方式测量。测试已经显示通过简单的机械分离(例如，通过振动单元的减振元件的方式)，在 这种情况(通过腿的底部支架/曲柄单元的旋转)下，在脚的踝关 节测试的能量仍然超过在板式振动器测试的能量的80%;在膝部 5 测试出小于50%的由板式振动器产生的能量，而在头部测试出小于5%的由板式振动器产生的能量。根据本发明，如果底部支架/曲柄单元1由上肢旋转，则振动 总是专门地作用在上肢，而臀部、下肢、身体躯干和头部则仅受到 这种振动较小程度的影响。10 在这种实施方式中，在传递到受训者(例如手腕和臀部)的振动能量中的可测试的差异也是相当大的。根据本发明，第一次有可能提供一种通过振动能量适用广泛训 练方式需求面的训练装置，振动能量在测力计条件下选择性地传递 到选择的身体部位(或体节)，而不需要结合另外的守旧的训练装15 置。特别地，本发明有助于以下方面，具有最低空间需求的复合训 练方式应用可以通过同时提供特别作用振动单元来实现，该特别作 用振动单元机械地产生阻力并且包括修改的测力计结构。这导致MVT范围内的多功能的训练装置，该训练装置针对协调和条件将20用于旨在改善使用者的个体性能结构的生理调节的激励转换。而且，可以通过使用GFK或者碳加强复合材料显著降低该装置的重 量，而不影响功能性。术语"座位单元"具体解释为车座，与从自行车结构中所得知 的一样。25 第一次，根据本发明的装置允许提供紧凑设计的振动测力计。
在一种优选实施方式中，底部支架/曲柄单元1作为单独的组 件安装到振动单元。在这种方式中，可以确保作用在底部支架/曲柄单元1上的振动有效地从座位单元20分离。
该实施方式另外的优势在于对于不需要传递到受训者身体的 5另外的部分的振动，受训者身体的这些部分与根据本发明的振动测 力计的另外的单元接触并且不受所述振动的影响。
在另外的优选实施方式中，所述振动测力计还包括框架上部结 构17，其中座位单元20连接到所述框架上部结构17。该实施方式 用作自行车测力计。
io 这里和下面，术语"框架上部结构"解释为自行车的部分，其包括链条、后叉支柱(和连接的叉末端)、座管、下面管、头管、 叉(带有连接的叉末端)和顶部管。结果，术语"框架上部结构" 不涵盖具有曲柄单元的底部支架套管(即底部支架/曲柄单元O。
根据本发明，振动单元(即板式振动器2、振动台18和振动 15电动机3)以及减振元件5、 6既不属于振动测力计的自行车组件， 也不属于术语"框架上部结构"。座位单元与框架上部结构之间的连接可以设计成不可拆卸的 方式(例如用于竖直调节)或者可拆卸的方式，例如通过座螺栓。
根据本发明另外一种实施方式，座位单元20连接到不带有任 20 何减振元件的底板15，而振动单元通过减振元件5、 6连接到所述 底板。
通过使用简单而自由有效的方式，该实施方式确保了来自振动 单元的振动向座位单元20的传递和/或有效地抑制了框架上部结构
25 根据涉及具有框架上部结构17的上述振动测力计的本发明的
进一步的优选实施方式，其中所述框架上部结构17以可拆卸的方 式连接到底板15。该结构元件使得在一个和相同的装置中容易地设置手动曲柄 测力计和自行车测力计。5 在该实施方式中，例如，可以通过工业的快速断开将框架上部结构17从前叉固定装置拆卸下来一一所述框架上部结构只需旋转 分离，以使自行车测力计能够作为手动曲柄测力计使用。通过旋转 移开自行车测力计框架结构，单一的装置允许上部和下肢的肌肉环的分开训练。10 该目的所需要的座位单元20的修改可以简单地通过用于可拆卸座位单元20的支架来实现，所述支架设置在前叉固定装置上。 只需"改装"可拆卸的自行车座位。此外，底部支架/曲柄单元1可以固定到安装到板式振动器2 的可竖直调节的支柱。15 这保证了根据受训者的人体测量条件的个体的或者训练相关 的适应。在另外的优选实施方式中，振动元件的振动电动机3的频率是 可控的，从而可以通过控制器19根据希望或需要来改变和调节振 动强度。20 在这种方式中，可以改变训练或治疗强度。为了为使用者改变性能需求，底部支架/曲柄单元1可以特别 地通过驱动链连接到制动单元4。根据上述实施方式，制动单元4可以是可手动调节的制动阻力 器4，特别是基于磁感应、涡流或者摩擦制动的制动阻力器。 在另外的实施方式中，本发明涉及作为手动曲柄测力计或者自 行车测力计的上述振动测力计的应用，具体用于康复者和老年病人或竞技运动员的治疗，以通过选择性地将振动传递到使用者的肌肉 环而提高使用者的个体性能结构。5 具体地，这种治疗包括神经病理学症状，例如帕金森氏症、肌萎缩性侧索硬化(ALS)、脊骨麻痹、痉挛状态、不安腿综合症(RLS)、 多发性硬化、外周动静脉疾病、静脉曲张、局部缺血、挛縮、骨质 疏松症、手术后恢复、受伤预防(fall prevention)、协调缺陷补偿、 动脉硬化预防以及心血管疾病的治疗。10 通过不受限制的下面描述的优选典型实施方式，将更加详细地说明本发明。


在附图中-15 图1是根据本发明的装置的侧视图；图2是该装置的正视图； 图3是该装置的俯视图；图4是属于该装置的就地控制器(control pillar)的透视图。20具体实施方式
图1表示自行车振动测力计，该自行车振动测力计包括四个结构部分振动台18 (用于该典型实施方式的材料铝、实心钢材 和不锈钢的方形剖面管)、框架上部结构17 (用于该典型实施方式 的材料铬钼钢合金)、就地控制器19 (用于该典型实施方式的材 25 料铝/钢片)和后轮制动阻力器4 (用于该典型实施方式的材料
金属/塑料)。朝向底部，所述振动台18设置有地板减振元件5，所述地板 减振元件5用于防止或吸收向外界传递的振动。在该典型实施方式 中，这些地板减振元件5由泡沫板或者橡胶一金属减振器组成，所5 述地板减振元件5的数量和/或硬度取决于所需要的吸收量，所述 地板减振元件5布置在两个带金属表面的圆形垫圈之间，所述地板 减振元件5与两个带金属表面的圆形垫圈一起通过螺纹固定方式 安装到振动台18的四个实心材料角柱。为了地板吸收，另外将整 个设备置于橡胶垫14上(在典型实施方式中采用天然橡胶垫)，所io 述橡胶垫14依次置于底板15上(用于该典型实施方式的材料网 模版，screen printing plate)。所述振动台18通过固定装置12 (在 该典型实施方式中六个U形环支架，每个设置有两个杯状方颈螺 栓和自动锁定螺母，其中两个U形环支架布置在每个前/后方形管 上， 一个U形环支架布置在较低高度的每个侧面方形管上)固定于15 底板15。朝向顶部，进一步的吸收通过橡胶一金属减振器6实现， 用于限定安装的板式振动器2的振动。由振动电动机3产生不平衡 传递，所述振动电动机3通过就地控制器19控制。为此，具有控 制面板的变频器用于该典型实施方式中，所述变频器的设计基于振 动电动机3的工作参数。增强筋7 (在典型实施方式中铝合金)20 在板式振动器2 (在典型实施方式中铝合金)的底侧上延伸，所述振动电动机3固定于所述加强筋7。作为叉固定装置8安装的连 接件，与振动台的框架的前侧分离，并且通过作为固定装置的两个 U形环支架和两个杯状方颈螺栓可分离地安装到底板，所述叉固定 装置8用作用于框架上部结构17 (在该典型实施方式中不锈钢25 的方形管)的叉片的叉末端的倾斜连接和可竖直调节的引导和支撑装置的可调节长度的支架。该支撑装置在安装的连接件和在底板上 支撑的下部结构的方形管之间设置有泡沫垫，所述泡沫垫用于吸收 传递到框架上部结构的手杆的振动(这种效果可以通过安装弹簧叉 加强)。用于包括踏板(在该典型实施方式中不锈钢的方形管) 的底部支架/曲柄单元1的可进一步竖直调节的支架安装在板式振 5 动器2的表面上。隔离的驱动单元在框架上部结构17下面自由振 动。所述框架上部结构17包括改进的结构框架。将在车座和向下 管以及链条的节点处的底部支架套管拆下，并由具有向下开口的半 个壳替换。所述节点在向下管和车座管以及链条和车座管之间设置有框架加固元件9。框架上部结构17—方面固定到叉片的叉末端， 10另一方面固定到后轮制动阻力器4的挤压螺栓接头的后轮悬架。所 述框架上部结构17设置有车座、手杆组件、变速机构、与底部支 架/曲柄单元的链轮相连接的链驱动器、具有后链轮(换档选择)的后轮、变速机构和后轮制动器。在该典型实施方式中，所述后轮 制动阻力器4的机械阻力器单元在具有可控制的磁感应制动器(一15种称作训练辊的商业应用辊)的圆筒形辊上引导框架上部结构18 的后轮。所述制动阻力器可以用于改变使用者的性能需求。为此， 电缆引导件通过振动台18的下面，从磁感应制动器供应到手杆， 所述电缆引导件连接到手杆处的杆单元。所述阻力也可以由作用在 移动旋转物体上而不是后轮上的涡流制动器或者摩擦机构产生。所20述阻力器单元置于形成基底和支撑装置的平台下部结构10 (在该典型实施方式中网模版材料)上。在平台下部结构10的四个角上的角形元件定位训练辊并且防止在负载条件下的位移。朝向振动台18布置的止停板11连接到所述平台下部结构10的前侧。这防 止了在由于链力和两个减振器高度的水平挠性使得包括底部支架25 套筒的板式振动器2容易移动的这种完全负载条件下，底部支架凹槽撞击半壳(half shdl)。为了在底部支架套筒和半壳(其是椭圆
形的)之间实现增大的水平游隙，可以以不对称方式朝向链条拉出 底部支架的节点的切口。图2和图3是各种透视图，表示空间中的上述结构细节的结构。 为了便于活动的自行车振动测力计的运输，运输把手13安装到所 5 述底板15的前侧，而运输辊16安装到该结构的后侧。所述板式振 动器2、包括振动电动机3的振动台18以及减振元件5和8表示 全部的振动元件。在一方面，所述底部支架/曲柄单元1连接到所 述振动单元，在另一方面，它可以针对振动的传递机械地与所述框 架上部结构17分离。10 图4表示就地控制器19,所述就地控制器19 一方面用作用于振动电动机3和电子控制组件之间的供应线路的电缆引导件，另一 方面用作用于控制单元的支架。后者由变频器形成，所述变频器产 生振动电动机3的速度调节和得到的板式振动器2的振动频率。控 制单元的显示器显示振动和电动机速度参数，而手动调节通过小键15 盘实现。各种材料可以用于自行车振动测力计的组件，提供的这些材料 的特性不限制功能性。为了节省重量，金属/木质组件可以由碳化 纤维或GFK材料制成。底板下面的泡沫垫作为整个结构的支撑提 供，防止朝向平滑底部侧的地板的不平坦并且阻止共振传递到外 20 界。照片1、 2、 3a、 3b、 4、 5和6表示根据本发明的自行车振动 测力计。参考数字列表1、底部支架/曲柄单元25 2、板式振动器3、 振动电动机4、 后轮制动阻力器5、 地板减振元件6、 橡胶金属减振器7、 加强筋8、 叉固定装置9、 框架加固元件10、 平台下部结构11、止停板12、固定装置13、运输把手14、橡胶垫15、底板16、运输辊17、框架上部结构18、振动台19、就地控制器20、座位单元
权利要求
1、 一种振动测力计，包括座位单元(20)、连接到制动单元 (4)的底部支架/曲柄单元(1)，以及振动单元，所述振动单元包5 括板式振动器(2)、振动台(18)和振动电动机(3)，其特征在 于，板式振动器(2)连接到底部支架/曲柄单元(1)，所述底部支 架/曲柄单元(1)与所述座位单元(20)机械分离。
2、 根据权利要求1所述的振动测力计，其中所述座位单元(20) 为车座。
3、根据权利要求1或2所述的振动测力计，其中所述制动单元(4)为后轮制动阻力器。
4、 根据上述权利要求中任意一项所述的振动测力计，其中所 述底部支架/曲柄单元(1)作为单独的组件安装到所述振动单元。
5、 根据上述权利要求中任意一项所述的振动测力计，其中该 15振动测力计还包括框架上部结构(17)，所述座位单元(20)连接到所述框架上部结构(17)。
6、 根据上述权利要求中任意一项所述的振动测力计，其中所 述座位单元(20)连接到没有减振元件的底板(15)，所述振动单 元通过减振元件(5、 6)连接到所述底板(15)。
7、根据权利要求5或6所述的振动测力计，其中所述框架上部结构(17)以可拆卸的方式连接到底板(15)。
8、根据上述权利要求中任意一项所述的振动测力计，其中所 述底部支架/曲柄单元(1)安装到可竖直调节的支柱，该支柱连接 到所述板式振动器(2)。
9、 根据上述权利要求中任意一项所述的振动测力计，其中所 述振动单元的振动电动机(3)是可控制频率的，从而可以通过控制器(19)根据希望或需要改变和调节振动强度。
10、 根据上述权利要求中任意一项所述的振动测力计，其中 5为了为使用者改变性能需求，所述底部支架/曲柄单元(1)通过驱动链连接到制动单元(4)。
11、 根据上述权利要求中任意一项所述的振动测力计，其中 所述制动单元(4)为可手动调节的制动阻力器(4)，尤其是基于 磁感应、涡流或摩擦制动的制动阻力器。10
12、根据权利要求1至11中任意一项所述的振动测力计作为手动曲柄测力计的应用。
13、 根据权利要求1至11中任意一项所述的振动测力计作为 自行车测力计的应用。
14、 用于康复者/老年病人或竞技运动员的治疗的根据权利要 15求1至11中任意一项所述的振动测力计的应用，以通过将振动选择性地传递到使用者的肌肉环而提高其个体性能结构。
全文摘要
一种振动测力计，该振动测力计包括座位单元(20)、连接到制动单元(4)和振动单元的底部支架/曲柄单元(1)，所述振动单元包括板式振动器(2)、振动台(18)和振动电动机(3)，其中所述板式振动器(2)连接到底部支架/曲柄单元(1)，所述底部支架/曲柄单元(1)与所述座位单元机械分离。
文档编号A63B22/06GK101123934SQ200580048374
公开日2008年2月13日 申请日期2005年12月24日 优先权日2004年12月30日
发明者D·考尔兹 申请人:D·考尔兹