DE3722728C1 - Work meter for a crank drive - Google Patents

Work meter for a crank drive

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Abstract

The work produced by a person on a bicycle could heretofor only be measured in a stationary manner. To do this, a flywheel disc was driven by the cranks via a drive disc in the form of a chain wheel or pulley by means of a chain or belt, the flywheel disc being braked, for example by a friction or eddy-current brake. The rotational speed of the flywheel disc and the braking force effected on this were a measure for the work produced. This type of work measurement does not enable non-stationary determination of the work done of a person, since no energy is converted into forward movement. In the work measurement proposed according to the present invention, the work produced is measured directly on the bottom bracket bearing of the bicycle. The pedal power is converted into an electrical signal by the deformation of a suitable bending element, on which strain gauges are applied, and transmitted to a receiver connected to the bicycle frame by means of inductive transmission. The pedalling speed is determined by measuring pedalling frequency. Both values, pedal power and pedal speed, are processed in a microcomputer on the bicycle, indicated and stored.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der an einem Kurbelantrieb angreifenden Leistung, bei der die Dreh­ momentübertragung von der Kurbel auf eine Antriebsscheibe, zum Beispiel auf das Kettenblatt eines Fahrrad-Tretlagers, erfolgt, wobei die an der Kurbel auftretenden mechanischen Größen, Drehimpuls und Winkelgeschwindigkeit, in elektrische Signale umgewandelt werden und die elektrischen Signale einem Auswertgerät zugeführt werden.The invention relates to a device for measuring the a crank drive attacking performance where the rotation torque transmission from the crank to a drive pulley, for example on the chainring of a bicycle bottom bracket, takes place, the mechanical occurring on the crank Sizes, angular momentum and angular velocity, in electrical Signals are converted and the electrical signals be fed to an evaluation device.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 25 08 233 bekannt. In dieser Druckschrift wird ein Kurbelantrieb beschrieben, dessen auf eine Antriebsscheibe übertragene Leistung mittels eines Bremsbandes mit einer bestimmten Kraft gebremst wird. Aus dem einstellbaren Bremsmoment und der Winkelgeschwindig­ keit der Antriebsscheibe wird die entsprechende Leistung er­ mittelt. Insbesondere Fig. 8 dieser Druckschrift zeigt einen derartigen Kurbelantrieb bei einem Fahrradergometer. Diese Leistungsmessungsvorrichtung hat jedoch in Verbindung mit Fahrrädern den Nachteil, daß die gesamte, an der Kurbel an­ greifende Leistung in Wärme und nicht in Vorwärtsbewegung um­ gesetzt wird.Such a device is known from DE-OS 25 08 233. In this document, a crank drive is described, the power transmitted to a drive pulley is braked with a certain force by means of a brake band. The corresponding power is determined from the adjustable braking torque and the angular speed of the drive pulley. In particular, FIG. 8 of this document shows such a crank drive in a bicycle ergometer. This power measurement device, however, has the disadvantage in connection with bicycles that the entire, at the crank to gripping power in heat and not in forward movement is implemented.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel betrifft die Erfindung insbesondere die ortsgebundene Leistungsmessung an einem Fahr­ rad mit einem speziell hierfür konstruierten Tretlager und einem am Farrad befindlichen Computer zur Auswertung und Speicherung der gemessenen Werte. Ein Ausdruck der gemessenen Werte kann durch Anschluß des Computers an geeignete Drucker geschehen.In a particular embodiment, the invention relates in particular the local power measurement on a drive bike with a specially designed bottom bracket and a computer located on the bicycle for evaluation and storage of the measured values. The measured values can be printed out done by connecting the computer to suitable printers.

Bisher war die erbrachte Leistung eines Menschen auf einem Fahrrad nur stationär meßbar. Dabei wurde - wie beispielsweise in der obengenannten Deutschen Offenlegungsschrift 25 08 233 beschrieben - mit den Kurbeln über eine Antriebsscheibe in Form des Kettenblattes oder einer Riemenscheibe mittels Kette oder Riemen eine Schwungscheibe angetrieben, die durch eine Bremse, zum Beispiel eine Reibungs- oder Wirbelstrom-Bremse, gebremst wurde. Die Drehgeschwindigkeit der Schwungscheibe und die auf diese wirkende Bremskraft waren ein Maß für die er­ brachte Leistung.So far, a person's performance has been on one Bicycle can only be measured stationary. It was - such as in the above-mentioned German Offenlegungsschrift 25 08 233  described - with the cranks over a drive pulley in Shape of the chainring or a pulley using a chain or belt driven a flywheel by a Brake, for example a friction or eddy current brake, was slowed down. The speed of rotation of the flywheel and the braking force acting on this was a measure of which he performed.

Durch diese Art der Leistungsmessung ist eine nichtstationäre Erfassung der Leistungswerte des Menschen nicht möglich, denn es wird keine Energie in Vorwärtsbewegung umgesetzt.This type of performance measurement is non-stationary It is not possible to record human performance values because no energy is converted into forward movement.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leistungs­ messungsvorrichtung der obengenannten Art zu erstellen, bei der die Leistungsmessung direkt am Kraftübertragungspunkt zwischen der an der Kurbel angreifenden Kraft und der Antriebs­ scheibe stattfindet, ohne daß vom Probanden erbrachte Leis­ tung nutzlos vernichtet und z. B. in Wärme umgewandelt wird. Vielmehr soll die aufgebrachte Leistung möglichst vollständig in kinetische Energie umgesetzt werden.The object of the present invention is to achieve a performance to create measuring device of the type mentioned above, at the power measurement directly at the power transmission point between the force acting on the crank and the drive disc takes place without any leis provided by the test person tion destroyed uselessly and z. B. is converted into heat. Rather, the service provided should be as complete as possible be converted into kinetic energy.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die an der Kurbel an­ greifende Kraft über ein Verformungselement auf die Antriebs­ scheibe übertragen wird, und die Verformung des Verformungsele­ mentes, die ein Maß für die angreifende Kraft ist, mittels Dehnmeßstreifen in das elektrische Signal umgewandelt wird, und daß die Winkelgeschwindigkeit der Kurbel mittels eines Magnet­ schalter, einer Lichtschranke, einer Induktionsschleife oder eines mechanischen Drehzahlmessers gemessen wird.This object is achieved in that the crank gripping force via a deformation element on the drive disc is transmitted, and the deformation of the deformation element mentes, which is a measure of the attacking force, by means of Strain gauge is converted into the electrical signal, and that the angular velocity of the crank by means of a magnet switch, a light barrier, an induction loop or a mechanical tachometer is measured.

Die Bestimmung von Kräften mittels Verformungselementen und die Bestimmung der Verformung dieser Verformungselemente mittels Dehnmeßstreifen ist an sich bekannt. Beispielsweise ist in der DE-OS 32 09 295 eine Lastmeßeinrichtung für Hebezeuge beschrieben, bei der ein C-förmiges Biegeelement, auf dessen Mittelsteg Dehnmeßstreifen appliziert sind, zur Bestimmung der an der Hakenflasche angreifenden Kraft dient. Ferner ist in der DE-OS 26 57 843 ein Drehmomentmeßsystem beschrieben. Zwar betrifft die Druckschrift keinen Kurbelantrieb wie vorliegende Erfindung, sondern die Übertragung von Drehmomenten mittels einer Welle. Zur Bestimmung der dabei auftretenden Drehmomente sind am Umfang einer Welle Dehnmeßstreifen appliziert, aus deren Meßsignal die Torsionsbeanspruchung der Welle bestimmt wird. Auch diese Welle kann als Verformungselement im Sinne des Anmeldegegenstandes aufgefaßt werden.The determination of forces using deformation elements and the determination of the deformation of these deformation elements by means of strain gauges is known per se. For example is a load measuring device for hoists in DE-OS 32 09 295 described in which a C-shaped bending element, on the Middle web strain gauges are applied to determine the force acting on the hook block. Furthermore, in DE-OS 26 57 843 describes a torque measuring system. Though the document does not concern a crank drive as the present one Invention, but the transmission of torque by means a wave. To determine the torques that occur strain gauges are applied to the circumference of a shaft  whose measurement signal determines the torsional stress on the shaft becomes. This shaft can also be used as a deformation element in the sense of the subject of the application.

Ferner ist in der DE-GM 82 03 421 eine Vorrichtung zur Messung des Energieverbrauches, nicht jedoch der Leistung, beschrie­ ben, bei der aus der Verformung eines elastischen Stellglie­ des, z. B. einer Feder, und der durch die angreifende Kraft bewirkten Auslenkung dieses Stellgliedes, z. B. einer Zahn­ stange, die entsprechende Arbeit bestimmt wird (Arbeit = Kraft × Weg). In dieser Druckschrift ist auch erwähnt, daß schon einmal vorgeschlagen wurde, ein derartiges elastisches Stell­ glied in den Tretkurbelantrieb eines Fahrrades zu integrieren. Jedoch werden weitergehende Einzelheiten dieses Fahrrad-Tret­ kurbelantriebes nicht mitgeteilt.Furthermore, DE-GM 82 03 421 has a device for measurement the energy consumption, but not the performance ben, from the deformation of an elastic actuator of, e.g. B. a spring, and by the attacking force caused deflection of this actuator, for. B. a tooth bar, the corresponding work is determined (work = power × path). This publication also mentions that once proposed such an elastic actuator to integrate into the pedal crank drive of a bicycle. However, further details of this bike pedal will be given crank drive not communicated.

Weiterhin ist in der DE-OS 20 24 422 eine Meßkupplung beschrie­ ben, bei der zwischen einer Antriebswelle und dem Kupplungs­ teil eine Torsionsbuchse vorgesehen ist, auf der Dehnmeßstrei­ fen appliziert sind, um mit letzteren die Torsionsspannung und somit das übertragene Drehmoment zu bestimmen. Schließlich ist noch aus der US-PS 41 86 596 ein Verformungselement bekannt, das aus einer Scheibe besteht und beispielsweise ein Autolenkrad oder eine Autofelge sein kann. Diese Scheibe weist eine große Anzahl von Öffnungen auf, die alle den gleichen Abstand vom Scheibenmittelpunkt besitzen. Die zwischen den Öffnungen ste­ henbleibenden Stege dienen als Verformungselemente, auf denen ebenfalls Dehnmeßstreifen appliziert sind.Furthermore, a measuring coupling is described in DE-OS 20 24 422 ben, in the between a drive shaft and the clutch partly a torsion bushing is provided on the strain gauge fen are applied to the torsional stress and thus to determine the transmitted torque. Finally is still known from US-PS 41 86 596 a deformation element that consists of a disc and, for example, a car steering wheel or can be a car rim. This disc has a large one Number of openings, all the same distance from Have the center of the disc. The ste between the openings Steady webs serve as deformation elements on which strain gauges are also applied.

Bei der gemäß vorliegender Erfindung vorgeschlagenen Lei­ stungsmessung wird die erbrachte Leistung direkt am Tretlager eines Fahrrades gemessen. Die Tretkraft wird durch die Ver­ formung eines geeigneten Biegeelementes, auf dem Dehnmeß­ streifen appliziert sind, in ein elektrisches Signal umgewan­ delt und durch induktive Übertragung auf einen mit dem Fahr­ radrahmen verbundenen Empfänger übertragen. Die Tretgeschwin­ digkeit wird durch die Tretfrequenzmessung ermittelt. Beide Werte, Tretkraft und Tretgeschwindigkeit, werden in einem Microcomputer am Fahrrad verarbeitet, zur Anzeige gebracht und abgespeichert. In the Lei proposed according to the present invention The performance is measured directly at the bottom bracket measured on a bicycle. The pedaling force is determined by the ver Formation of a suitable bending element on the strain gauge strips are applied, converted into an electrical signal delt and by inductive transmission to one with the driver transmit frame connected receiver. The pedal speed cadence is determined by the cadence measurement. Both Values, pedaling power and pedaling speed are all in one Microcomputer processed on the bike, displayed and saved.  

Dieser Leistungsmesser soll einerseits für Sportler, insbe­ sondere für Radsportler, eine entscheidende Hilfe bei der Ge­ staltung und Optimierung des Trainings sein. Mit diesem Ge­ rät ist es möglich, die Leistung direkt in bezug zur Herzfre­ quenz zu setzen und aus diesen beiden Fakten Schlüsse über die Effektivität, die Intensität und über den Trainingszu­ stand des Sportlers zu ziehen. Die Herzfrequenz kann schon seit längerer Zeit nichtstationär gemessen werden und ist aus diesem Grund Stand der Technik.This power meter should on the one hand for athletes, esp especially for cyclists, a crucial help with ge organization and optimization of the training. With this Ge advises it is possible to directly compare the performance to the heart rate quenz and to draw conclusions from these two facts the effectiveness, the intensity and the training stood to pull the athlete. The heart rate can have been measured stationary for a long time and is off state of the art for this reason.

Ferner kann dieser Leistungsmesser bei Patienten nach Entlas­ sung aus einer Rehabilitations-Klinik eingesetzt werden, weil die Messung der Belastungsintensität neben der Herzfrequenz­ messung die wichtigsten Daten über den Stand der Genesung liefert. Der Patient kann mit diesem Gerät selbständig ar­ beiten und ist nicht auf einen stationären Standleistungs­ ergometer beim Arzt angewiesen.Furthermore, this power meter can be used in patients after discharge solution from a rehabilitation clinic because the measurement of the exercise intensity in addition to the heart rate measurement the most important data about the state of recovery delivers. The patient can work independently with this device and is not based on a stationary performance ergometer instructed by a doctor.

Das Neue an diesem Gerät ist, daß nicht wie bisher die Lei­ stung anhand der Geschwindigkeit einer gebremsten Schwung­ scheibe bestimmt wird, sondern direkt am Kraftübertragungs­ punkt zwischen der an der Kurbel angreifenden Kraft und der Antriebsscheibe gemessen wird. Durch diese Messung geht keine Energie verloren und Fehler, die aufgrund von Übertragungs­ elementen auftreten, wie zum Beispiel bei Ketten- oder Rie­ menantrieb, als auch Fehler, die aus Reibungsverlusten resul­ tieren, werden vermieden.The new thing about this device is that the Lei is not as before performance based on the speed of a braked swing disc is determined, but directly on the power transmission point between the force acting on the crank and the Drive pulley is measured. This measurement does not work Energy lost and errors due to transmission elements occur, such as in chains or chains menantrieb, as well as errors resulting from friction losses animals are avoided.

Die Kraftmessung kann, beispielsweise bei einem Fahrrad, fol­ gendermaßen durchgeführt werden:The force measurement can, for example on a bicycle, fol be carried out in the following way:

  • a) Tretlagerachse (7) und Kettenblätter (2) werden durch ein Kugellager (8) kraftmäßig getrennt. Die Kraftübertragung von der Kurbel (1) auf das Kettenblatt (2) erfolgt über einen Bie­ gebalken (3), auf dem eine Dehnmeßstreifenbrücke (6) appli­ ziert ist.a) Bottom bracket axle ( 7 ) and chainrings ( 2 ) are separated by a ball bearing ( 8 ). The power transmission from the crank ( 1 ) to the chainring ( 2 ) takes place via a bending beam ( 3 ) on which a strain gauge bridge ( 6 ) is adorned.
  • b) Die Kraftmessung erfolgt direkt mit auf der Kurbel appli­ zierten Dehnmeßstreifen. b) The force is measured directly on the crank appli adorned strain gauges.  
  • c) Die Kraftmessung erfolgt mittels eines als Kraftaufnehmer konstruierten Kettenblattes (2) und darauf applizierten Dehn­ meßstreifen.c) The force is measured using a chainring ( 2 ) designed as a force transducer and strain gauges applied to it.
  • d) Die Kraftmessung erfolgt mittels einer speziell hierfür konstruierten Torsionsbuchse (6) mit darauf applizierten Dehn­ meßstreifen (6).d) the force measurement is carried out by means of a specially constructed Torsionsbuchse (6) having applied thereto Dehn measuring strip (6).

Die Dehnmeßstreifen werden zu einer Wheatstone-Brücke ver­ schaltet.The strain gauges are ver to a Wheatstone bridge switches.

Die Verstärkung der Dehnmeßstreifen-Brückendiagonalspannung und die danach folgende Spannungsfrequenzwandlung, welche für die induktive Signalübertragung notwendig ist, findet direkt auf dem rotierenden Tretlager statt.The amplification of the strain gauge bridge diagonal voltage and the subsequent voltage frequency conversion, which for the inductive signal transmission is necessary takes place directly held on the rotating bottom bracket.

Als Stromquelle dient eine Trockenzelle oder ein Akku.A dry cell or a battery serves as the power source.

Die Signalübertragung vom rotierenden Tretlager auf den Rah­ men ist induktiv.The signal transmission from the rotating bottom bracket to the frame men is inductive.

Die Tretgeschwindigkeitsmessung und damit die Winkelgeschwin­ digkeitsbestimmung erfolgt mittels eines Magnetschalters, zum Beispiel Reedrelais, der am Rahmen angebracht ist. Er wird durch einen umlaufenden Magneten am rotierenden Teil des Tretlagers betätigt.The pedaling speed measurement and thus the angular speed didity is determined by means of a magnetic switch for Example reed relay attached to the frame. He will by a rotating magnet on the rotating part of the Bottom bracket pressed.

Die Tretgeschwindigkeitsmessung kann auch mit einer Licht­ schranke oder einer Induktionsschleife erfolgen.The pedaling speed measurement can also be done with a light barrier or an induction loop.

Die induktiv übertragene Frequenz, die proportional zur Tret­ kraft ist, wird auf eine für einen Mikrocomputer geeignete Form gebracht, und in diesen am Fahrrad eingelesen. Eine geeignete Form ist zum Beispiel Transistor-Transistor- Logik (TTL).The inductively transmitted frequency, which is proportional to the pedaling is suitable for a microcomputer Formed, and read into this on the bike. A suitable form is, for example, transistor-transistor Logic (TTL).

Das Gleiche erfolgt mit den Impulsen vom Magnetschalter, der Induktionsschleife oder von der Lichtschranke.The same happens with the pulses from the magnetic switch, the Induction loop or from the light barrier.

Der Mikrocomputer errechnet aus den eingelesenen Signalen die Leistung des Radfahrers. Sie kann dann direkt angezeigt oder auch zur späteren Auswertung abgespeichert werden. The microcomputer calculates the from the read signals Performance of the cyclist. It can then be displayed directly or can also be saved for later evaluation.  

Neben diesen Daten können auch noch andere Parameter in den Mikrocomputer eingelesen werden, so zum Beispiel: Herzfrequenz, Fahrzeit, gefahrene Strecke und Fahrgeschwindigkeit.In addition to this data, other parameters can also be set in the Microcomputers can be read, for example: heart rate, Driving time, distance traveled and driving speed.

Aus diesen Daten können dann zum Beispiel folgende Werte er­ mittelt werden: Verbrauchte Energie, Durchschnittsleistung, Durchschnittsherzfrequenz und Durchschnittsgeschwindigkeit.The following values can then be obtained from this data, for example be averaged: consumed energy, average power, Average heart rate and average speed.

Der Vorteil gegenüber herkömmlichen Fahrradergometern besteht darin, daß die Leistung direkt und verlustfrei am Tretlager gemessen wird und nicht über die Drehzahl einer durch einen Riemen oder Wirbelstrom gebremsten Schwungscheibe. Dadurch ist dieser Fahrradergometer beim normalen Gebrauch eines Fahrrades einzusetzen.The advantage over conventional bicycle ergometers is in that the performance is direct and lossless on the bottom bracket is measured and not by the speed of one by one Belt or eddy current braked flywheel. This makes this bike ergometer in normal use of a bicycle.

Er ist deshalb nichtstationär und als kontinuierliche Lei­ stungskontrolle beim Fahrradfahren einsetzbar.It is therefore non-stationary and as a continuous lei control can be used when cycling.

Der nichtstationäre Leistungsmesser kann unter anderem bei der Rehabilitation Herz-Kreislaufkranker sowie von Lei­ stungssportlern eingesetzt werden.The non-stationary power meter can be used for cardiovascular rehabilitation and lei athletes are used.

Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbei­ spiel im Detail beschrieben: (Es folgt eine detaillierte Be­ schreibung der Zeichnung).An embodiment will now be made with reference to the drawings game described in detail: (A detailed description follows writing of the drawing).

In den Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung er­ läutert. InEmbodiments of the invention are shown in the figures purifies. In

Fig. 1 ist ein Flußdiagramm für die Auswertung der von den Dehnmeßstreifen und dem Magnetschalter erhaltenen elek­ trischen Signale wiedergegeben (Anordnung zu Fig. 2). Fig. 1 is a flowchart for the evaluation of the electrical signals obtained from the strain gauges and the magnetic switch reproduced (arrangement for Fig. 2).

Fig. 2 zeigt die Übertragung der an der Kurbel (1) angreifen­ den Kraft (K) auf die Antriebsscheibe (2) mittels eines Biege­ balkens (3). Fig. 2 shows the transmission of the crank ( 1 ) attack the force (K) on the drive pulley ( 2 ) by means of a bending beam ( 3 ).

Fig. 3 zeigt ein teilweise im Schnitt gezeichnetes Tretla­ ger, bei dem als kraftübertragendes Verformungselement eine Torsionsbuchse (5) eingesetzt wird. Fig. 3 shows a partially drawn Tretla ger, in which a torsion bushing ( 5 ) is used as a force-transmitting deformation element.

Fig. 4 zeigt eine starr mit der Kurbelachse (7) verbundene Antriebsscheibe (2). Fig. 4 shows a drive pulley ( 2 ) rigidly connected to the crank axis ( 7 ).

Genaue Beschreibung der einzelnen FigurenExact description of the individual figures

Fig. 1: Die Wheatstone'sche Brücke aus Dehnmeßstreifen, die auf dem Biegebalken appliziert ist, wird durch eine Konstantstrom­ quelle gespeist. Alle vier Dehnmeßstreifen sind aktiv. Die Brückendiagonalspannung wird verstärkt und spannungs­ frequenzgewandelt. Diese, zur Tretkraft proportionale Fre­ quenz, wird mittels zweier Spulen auf den feststehenden Fahr­ radrahmen übertragen. Dabei fungiert eine Spule als Sender und die andere Spule als Empfänger. Beide Spulen liegen sich stirnseitig gegenüber. Die Tretlagerachse dient als Spulen­ kern. Die so, durch Gegeninduktion, übertragene Frequenz wird verstärkt, getriggert, durch den Faktor 2 geteilt und in ei­ nen Computer eingelesen. Fig. 1: The Wheatstone bridge made of strain gauges, which is applied to the bending beam, is fed by a constant current source. All four strain gauges are active. The bridge diagonal voltage is amplified and voltage converted. This frequency, which is proportional to the pedaling force, is transmitted to the stationary bicycle frame by means of two coils. One coil acts as a transmitter and the other coil as a receiver. Both coils face each other. The bottom bracket axis serves as a coil core. The frequency transmitted by mutual induction is amplified, triggered, divided by a factor of 2 and read into a computer.

Die Signale vom Magnetschalter, der durch einen auf dem ro­ tierenden Teil des Tretlagers befindlichen Magnet betätigt wird, werden getriggert, durch den Faktor 2 geteilt und auch in den am Fahrrad befindlichen Computer eingelesen.The signals from the magnetic switch, which are transmitted to the ro Acting part of the bottom bracket located magnet operated will be triggered, divided by the factor 2 and also read into the computer on the bike.

In dem Computer wird die restliche Signalverarbeitung durch­ geführt und die erhaltenen Werte abgespeichert.The rest of the signal processing is done in the computer managed and the values obtained saved.

Fig. 2: Die im Punkt (1 a) angreifende Tretkraft (K) vom rechten Pedal und die vom linken Pedal über die linke Kurbel und Tretlager­ achse (7) kommende Tretkraft werden in (V) vereint. Von dieser Stelle aus wird die Gesamttretkraft über Kettenglieder (4) und einen Biegebalken (3) auf die Antriebsscheibe (2) übertragen. Antriebsscheibe (2) und Tretlagerachse (7) sind durch ein Kuegel­ lager (8) entkoppelt, so daß die gesamte Tretkraft über den Biegebalken (3) geleitet wird. Auf diesem Biegebalken (3) ist eine Vollbrücke aus Dehnmeßstreifen (6) appliziert. Die signalverarbeitende elektronische Schaltung nach Fig. 1 befindet sich unterhalb des Biegebalkens (3) auf der Antriebs­ scheibe (2) S. Die Kettenglieder (4) übertragen nur Kräfte in einer Richtung, so daß auf den Biegebalken (3) keine unerwün­ schten Nebenkräfte einwirken, zum Beispiel eine seitliche Verbiegung. Die Kettenblätter für den Antrieb werden auf die Antriebsscheibe geschraubt. Fig. 2: The pedaling force (K ) attacking in point ( 1 a) from the right pedal and the pedaling force coming from the left pedal via the left crank and bottom bracket axis ( 7 ) are combined in (V) . From this point, the total pedal force is transmitted to the drive pulley ( 2 ) via chain links ( 4 ) and a bending beam ( 3 ). Drive pulley ( 2 ) and bottom bracket axle ( 7 ) are decoupled by a ball bearing ( 8 ), so that the entire pedal force is guided over the bending beam ( 3 ). A full bridge made of strain gauges ( 6 ) is applied to this bending beam ( 3 ). The signal processing electronic circuit shown in FIG. 1 is located below the bending beam (3) on the drive pulley (2) S. The chain links ( 4 ) only transmit forces in one direction, so that no undesired secondary forces act on the bending beam ( 3 ), for example a lateral deflection. The chainrings for the drive are screwed onto the drive pulley.

Fig. 3: Das Drehmoment, das von beiden Kurbeln rechts und links der Tretlagerachse (7) kommt, wird in (13) vereint. Von dort wird es über eine Torsionsbuchse (5) auf die Antriebsscheibe (2) geleitet. Auf der Torsionsbuchse (5) und auf der Tretla­ gerachse (7) befinden sich Dehnmeßstreifen (6). Die Dehnung der Drehmeßstreifen auf der Torsionsbuchse (5) ist proportional zur Gesamttretkraft, die Dehnung der Dehnmeßstreifen auf der Tretlagerachse (7) ist proportional zur Tretkraft des rechten Beines. Durch diese Anordnung lassen sich unterschiedliche Belastungen der Beine feststellen. Die Tretlagerachse (7) wird durch die beiden Kugellager (10) und die Nadellager (9) gelagert. An der Stelle (13) ist die Torsionsbuchse (5) auf die Tretla­ gerachse (7) geschraubt. (11) ist das Tretlagergehäuse im Rahmen. Die signalverarbeitende Schaltung und die Übertra­ gungseinheit befinden sich im Freiraum (12). Fig. 3: The torque that comes from both cranks on the right and left of the bottom bracket axle ( 7 ) is combined in ( 13 ). From there it is directed to the drive pulley ( 2 ) via a torsion bush ( 5 ). On the torsion bush ( 5 ) and on the pedal axle ( 7 ) there are strain gauges ( 6 ). The stretch of the torsion gauges on the torsion bush ( 5 ) is proportional to the total pedal force, the stretch of the strain gauges on the bottom bracket axis ( 7 ) is proportional to the pedaling force of the right leg. With this arrangement, different loads on the legs can be determined. The bottom bracket axle ( 7 ) is supported by the two ball bearings ( 10 ) and the needle bearings ( 9 ). At the point ( 13 ) the torsion bush ( 5 ) on the pedal axle ( 7 ) is screwed. ( 11 ) is the bottom bracket shell in the frame. The signal processing circuit and the transmission unit are in the free space ( 12 ).

Der obere Teil der Figur ist geschnitten.The upper part of the figure is cut.

Fig. 4: Bei dieser Ausführung befinden sich in der Antriebsscheibe (2) Aussparungen (13). Die Stege (3) zwischen den Aussparungen (13) dienen als Biegeelemente, auf die die Dehnmeßstreifen (6) ap­ pliziert sind. Tretlagerachse (7), Kurbel (1) und Antriebs­ scheibe (2) sind starr verbunden. Die signalverarbeitende elektronische Schaltung und die Stromversorgung, zum Beispiel ein Akku, befinden sich in den Aussparungen (13) der Antriebs­ scheibe. Fig. 4: In this embodiment there are recesses ( 13 ) in the drive pulley ( 2 ). The webs ( 3 ) between the recesses ( 13 ) serve as bending elements onto which the strain gauges ( 6 ) are applied. Bottom bracket axle ( 7 ), crank ( 1 ) and drive disc ( 2 ) are rigidly connected. The signal processing electronic circuit and the power supply, for example a battery, are located in the recesses ( 13 ) of the drive disc.

Die Aussparungen können auch anderen als kreisförmigen Quer­ schnitt haben.The recesses can also be other than circular cross have cut.

Die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise auf die Anwen­ dung gemäß den Ausführungsbeispielen beschränkt, sondern läßt sich bei jeder Art von Kurbelantrieb anwenden.The present invention is in no way applicable to the applicants limited according to the embodiments, but lets apply to any type of crank drive.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Messung der an einem Kurbelantrieb angrei­ fenden Leistung, bei der die Drehmomentübertragung von der Kurbel auf eine Antriebsscheibe, zum Beispiel auf das Ket­ tenblatt eines Fahrrad-Tretlagers, erfolgt, wobei die an der Kurbel auftretenden mechanischen Größen, Drehimpuls und Winkelgeschwindigkeit, in elektrische Signale umgewandelt werden und die elektrischen Signale einem Auswertgerät zu­ geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Kurbel angreifende Kraft über ein Verfor­ mungselement auf die Antriebsscheibe übertragen wird und die Verformung des Verformungselementes, die ein Maß für die angreifende Kraft ist, mittels Dehnmeßstreifen in das elektrische Signal umgewandelt wird, und daß die Winkel­ geschwindigkeit der Kurbel mittels eines Magnetschalters, einer Lichtschranke, einer Induktionsschleife oder eines mechanischen Drehzahlmessers gemessen wird.1.Device for measuring the power acting on a crank drive, in which the torque is transmitted from the crank to a drive pulley, for example to the chainring of a bicycle bottom bracket, the mechanical variables, angular momentum and angular velocity occurring on the crank, are converted into electrical signals and the electrical signals are fed to an evaluation device, characterized in that the force acting on the crank is transmitted via a deformation element to the drive disk and the deformation of the deformation element, which is a measure of the force acting, by means of Strain gauge is converted into the electrical signal, and that the angular speed of the crank is measured by means of a magnetic switch, a light barrier, an induction loop or a mechanical tachometer. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbel und die Antriebsscheibe als Tretlagerkurbel (1) und Kettenblatt (2) eines Fahrradtretlagers ausgebildet sind. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the crank and the drive disc are designed as a bottom bracket crank ( 1 ) and chainring ( 2 ) of a bicycle bottom bracket. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungselement ein Biegeelement (3) ist, wel­ ches mit der Kurbel (1) einerseits und der Antriebsscheibe (2) andrerseits jeweils starr verbunden ist, und daß die Dehnmeßstreifen (6) auf dem Biegeelement appliziert sind.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the deformation element is a bending element ( 3 ), which is rigidly connected to the crank ( 1 ) on the one hand and the drive pulley ( 2 ) on the other hand, and that the strain gauges ( 6 ) are applied to the bending element. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungselement ein Biegeelement (3) ist, wel­ ches mit der Kurbel (1) einerseits und der Antriebsscheibe (2) andrerseits jeweils flexibel, zum Beispiel duch Ket­ tenglieder (4), verbunden ist, und daß die Dehnmeßstreifen (6) auf dem Biegeelement appliziert sind.4. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the deformation element is a bending element ( 3 ) which wel ches with the crank ( 1 ) on the one hand and the drive pulley ( 2 ) on the other hand each flexible, for example by chain links ( 4 ), is connected, and that the strain gauges ( 6 ) are applied to the bending element. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungselement eine Torsionsbuchse (5) ist, mittels der das Drehmoment von der Kurbel über die Kurbel­ achse (7) und die Torsionsbuchse (5) auf die Antriebs­ scheibe (2) übertragen wird, und daß die Dehnmeßstreifen (6) auf der Torsionsbuchse (5) oder auf der Torsionsbuchse (5) und Kurbelachse (7) appliziert sind.5. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the deformation element is a torsion bush ( 5 ), by means of which the torque from the crank via the crank axis ( 7 ) and the torsion bush ( 5 ) to the drive disc ( 2 ) is, and that the strain gauges ( 6 ) on the torsion bush ( 5 ) or on the torsion bush ( 5 ) and crank axis ( 7 ) are applied. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich der Kurbel selbst als Biegeelement ausge­ bildet ist, auf dem die Dehnmeßstreifen appliziert sind.6. The device according to claim 3, characterized, that an area of the crank itself out as a bending element is formed, on which the strain gauges are applied. 7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Antriebsscheibe (2), zum Beispiel des Ket­ tenblattes, als Biegeelement (3) ausgebildet sind zum Bei­ spiel durch Ausnehmungen in der Antriebsscheibe, wobei die stehenbleibenden Stege die Biegeelemente darstellen, und daß die Dehnmeßstreifen (6) auf diesen Teilen appliziert sind. 7. The device according to claim 3, characterized in that parts of the drive pulley ( 2 ), for example the Ket tenblattes, are designed as a bending element ( 3 ) for example through recesses in the drive pulley, the standing webs representing the bending elements, and that the strain gauges ( 6 ) are applied to these parts. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die von sich drehenden Teilen abgeleiteten Größen, zum Beispiel eine der Tretkraft proportionale Frequenz, durch indukive Kopplung auf den Fahrradrahmen übertragen wer­ den.8. Device according to one of claims 2 to 7, characterized, that the sizes derived from rotating parts to Example of a frequency proportional to the pedaling force inductive coupling to the bicycle frame the. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitung der elektrischen Signale mittels eines am Fahrrad befestigten Mikroprozessors erfolgt, der sowohl die erbrachte Momentanleistung direkt anzeigt als auch die Meßdaten für eine spätere Auswertung abspeichert.9. Device according to one of claims 2 to 8, characterized, that the processing of the electrical signals by means of a microprocessor attached to the bike, the both shows the instantaneous performance directly as also saves the measurement data for later evaluation. 10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den von Kurbelachse (7), Torsionsbuchse (5) und den zugehörigen Lagern (9, 10) nicht benötigten Raumbereichen des Tretlagergehäuses (12) die für die Aufbereitung und Übertragung der Meßwere erforderlichen elektrischen und elektronischen Bauelemente untergebracht sind.10. The device according to claim 5, characterized in that in the crank axis ( 7 ), torsion bushing ( 5 ) and the associated bearings ( 9, 10 ) not required space areas of the bottom bracket housing ( 12 ) the electrical required for the preparation and transmission of the measured values and electronic components are housed.
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