DD294673A5

DD294673A5 - Pedal zur messtechnischen erfassung der tretkraft-verlaeufe waehrend der zyklischen tretbewegung im radsport

Info

Publication number: DD294673A5
Application number: DD90340862A
Authority: DD
Inventors: Dietmar Junker; Klaus Kuettner
Original assignee: ��@��@��@��@��k��; ��@��@��@��@��@��k��
Priority date: 1990-05-21
Filing date: 1990-05-21
Publication date: 1991-10-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pedal zur mesztechnischen Erfassung der Tretkraftverlaeufe waehrend der zyklischen Tretbewegung im Radsport. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Pedalkraefte getrennt in eine vertikale und eine horizontale Komponente und die Winkelstellung des Pedals im Tretzyklus als Impulsgroesze jedem Einzelzyklus genau zuordenbar zu messen. Dies wird erfinungsgemaesz dadurch erreicht, dasz zwischen der Pedalachse und der Trittplatte ein oder mehrere Kraftsensoren, ein inkrementaler Drehwinkelgeber sowie ein opto-elektronischer Signalgeber, bestehend aus dem mit der Trittplatte verbundenem Lichtdiodentraeger und mit der Pedalachse verbundener Schlitzscheibe, angeordnet sind.{Radsport; Meszpedal; Tretkraft; Trittplatte; Pedalachse; Pedallager; Kraftsensoren; Einkomponenten; Zweikomponenten; Geber; Zwischenstueck; Dehnungsmeszstreifen; Lichtdiodentraeger; Schlitzscheibe; Leiterplatten}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Pedal zur meßtechnischen Erfassung der Tretkraft-Verläufe während der zyklischen Tretbewegung im Radsport.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die zielgerichtete Beeinflussung der Trettechnik stellt in den Radsportdisziplinen e^!ne wichtige Leisturgsreserve dar, um das im Training physisch erworbene Kraftpotential effektiv in vortriebswirksame Leistung umzusetzen.

Dazu ist das Erfassen der Tretkraft, differenziert in die auf das Pedal in vertikaler und horizontaler Richtung aufgebrachten Kraftkomponenten, sowie deren zyklische Zuordnung zur jeweiligen Kurbelstellung erforderlich. Bekannt sind bisher Kraftmomentmessungen an der Tretkurbel zur Ermittlung eier Antriebsleistung. Bekannt ist auch eine Einkomponenten-Kraftmeßeinrichtung für das Fahrradpedal zur Ermittlung von Maximalkraftwerten für Dimensionierungsaufgaben (Forschungsergebnis TU Dresden).

Mit diesen Meßeinrichtungen ist es nicht möglich, die zur Ermittlung des Tretkraftvektors (Größe und Lage) erforderlichen Meßdaten zu liefern, damit ist es auch nicht möglich, die vortriebwirksamen und Verlustanteile der eingesetzten Tretkraft nachzuweisen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es₍eine Meßeinrichtung zu schaffen, mit welcher die Tretkraft des Sportlers hinsichtlich der Effektivität des Krafteinsatzes meßtechnisch analysiert werden kann, um ihm zielgerichtet eine effektive Trettechnik anzutrainieren.

Daiiogung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Tretkraft auf das Pedal getrennt in die vertikale und horizontale Komponente und die Winkelstellung des Pedals im Tretzyklus als Impulsfolge jedem Einzelzyklus genau zuordenbar zu messen. Dias wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwischen Pedaltrittplatte und Pedalachse ein oder mehrere Kraftsensoren, ein· inkrementaler Drehwinkelgeber sowie ein optoelektronischer Signalgeber, bestehend aus dem mit der Trittplatte verbundenen Lichtdiodenträger und mit der Pedalachse verbundener dcniinscheibe, angeordnet sind. Bei Einsatz eines Zweikomponenten-Kr₁. sensors stützt sich dieser über die Pedallager auf der Pedalachse ab und nimmt die Pedaltrittplatte auf.

Ee ist möglich eine Kombination aus mehreren Einzelsensoren einzusetzen, wobei den beiden Kraftkomponenten zugeordnete Kraftaufnehmerzu einem System gekoppelt sind und sich so ebenfalls einerseits auf die Pedalachse abstützen und andererseits die Pedaltrittplatte aufnehmen.

Der inkrementale Geber dient zur Messung der Drehbewegung zwischen Pedaltrittplatte und Pedalachse. Zur Erfassung der Nullstellung für jeden Drehzyklus ist der optoelektronische Signalgeber angeordnet. Damit ist es möglich, jedem Winkelimpuls die entsprechenden Kraftwerte eindeutig zuzuordnen. Die Winkelmeßeinrichtung wird noch durch eine in das Pedal eingebaute Leiterplatte komplettiert, die der Erfassung und Formung der Wegsignale dient.

Ausführungsbeispiel

Anhand zweier Ausführungsbeispiele soll nachstehend die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen für Beispiel 1

Fig. 1: das Meßpedal im Axialschnitt zur Darstellung der Pedallagerung Fig. 2: das Meßpedal in der Seitenschnittdarstellung zur Kennzeichnung der Kraftsensoranordnung Fig. 3: das Meßpedal in der Draufsicht zur Darstellung der optoelektronischen Signalgeber

für Beispiel 2

Fig.4: das Meßpedal in der Seitenschnittdarstellung Fig.5: das Meßpedal in der Draufsicht. Beispiel 1 Das Meßpedal besteht aus der Trittplatte 1, unter welcher der Kraftsensor 2 mit den Dehnmeßstreifen 3 angeordnet ist. An der Trittplatte 1 ist der Pedalbügel 4 befestigt. Die Trittplatte 1 weist Arretierstege 5 und die Pedalriemenführung 14 auf. Der Kraftsensor 2 umschließ! die Pedalachse 6, aufweicher die Pedallager 7 mit der Pedallagernabe 8 angeordnet sind. Am Ende

der Pedalachso 6 ist der inkrementale Geber 10 befestigt. Auf der Pedalachse 6 ist die Schlitzscheibe 11 angeordnet, die in einen

Lichtdiodenträger 12 eingreift. Am Lichtdiodenträger 12 ist die Leiterplatte 13 angeordnet. Die Meßeinrichtung wird von einer Schutzkappe 9 umschlossen. Der Kraftsensor 2 setzt sich aus zwei Meßbügeln zusammen, an

denen die Dehnmeßstreifen 3 so appliziert und verschaltet sind, daß damit eine Zweikomponenten-Kraftmessung möglich ist.

Der Kraftsensor 2 ist geometrisch so ausgebildet, daß er die Pedallagernabe 8 mit den Pedallagern 7 aufnimmt und sich auf die Pedalachse 6 abstützt. Zur Messung der Drehbewegung zwischen Trittplatte 1 und Pedalachse 6 ist ein tnkrementaler Geber 10

so angeordnet, daß sein Gehäuse über die Pedallagernabe 8 mit der Trittplatte 1 verbunden und die Geberantriebswelle mit der

Pedalachse 6 gekoppelt ist. Die Nullstellung zwischen Pe. 'altrittplatte 1 und Pedalachse 6 wird nach jeder vollen Umdrehung optoelektronisch signalisiert. Hierzu besitzt die Pedalachse 6 bine mit ihr fest verbundene Schlitzscheibe 11, die in den Lichtdiodenträger 12 eingreift, weither

mit der Trittplatte 1 fest verbunden ist.

Zur Erfassung und Formung der Drehbewegungssignale ist eine elektronische Leiterplatte 13 am Lichtdiodenträger 12

angeordnet. Alle Teile der meßtechnischen Ausrüstung und die Pedallagerung sind durch die Schutzkappe 9 abgedeckt.

Der Pedalbügel 4, die Arretierstege 5 für den Sportschuh und die Pedalriemenführung 14 komplettieren die Meßpsdale und

gewährleisten eine bestmögliche sportarttypische Nutzung.

Beispiel 2 Das Meßpedal bestehtaus der Trittplatte 1,anwelcherdie4 Biegestege 15 befestigt sind. An den Biegestegen 15 sind die beiden Doppel-Biegebalken 16 befestigt. Die Doppel-Biegebalken 16 besitzen je einen zentrischen Flansch 17, welche die Pedallager 7

aufnehmen, die sich auf die Pedalachse 6 abctützen.

Zwischen den beiden Flanschen 17 ist zur Distanzhaltung die Lagernabe 8 angeordnet. An den Biegestegen 15 und an den Doppel-Biegebalken 16 sind Dehnmeßstreifen 3 appliziert und zu elektronischen Meßbrücken

verschaltet.

Die einwirkende vertikale Tretkraftkomponente erzeugt dabei an den Doppel-Biegebalken 16 und die liorizontale Tretkraftkomponente an den Biegestegen 15 eine Biegung, die durch die Dehnmeßstreifen 3 in ein elektrisches Meßsignal

umgewandelt wird. So ist es möglich, die auf die Pedale wirkende Tretkraft getrennt in die vertikale und horizontale

Kraftkomponente, unabhängig voneinander, meßtechnisch zu erfassen. Die Drehbewegung zwischen Trittplatte 1 und Pedalachse 6 sowie die Signalisierung der jeweiligen Nullstellung dieser Drehbewegung erfolgt mit der Geberanordnung analog zu Beispiel 1. Das gleiche betrifft die Anordnung der Schutzkappe 9 und die Komplettierungsteile 4,5,14. Vorteile der Erfindung

- Ermittlung des Tretkraftvektors in den Koordinaten der Fahrtrichtungsebene ist möglich.

- Meßtechnische Trennung der Tretkraft in vörtriebwirksame - und Verlustanteile.

- Kraftmessung erfolgt unabhängig vom Kraftansatzpunkt auf dem Pedal.

- Jedem zyklischen Drehwinkelwert kann ein Kraftwertepaar zugeordnet werden.

- Die geometrische Gestaltung gestattet eine sportarttypische Nutzung.

- Der Meßeinsatz ist auch bei ungünstigen Einsatzbedingungen (Staub, Spritzwasser! möglich.

- Zum Meßeinsatz wird das Meßpedal wie ein übliches Fahrradpsdal in die Tretkurbel geschraubt.

Claims

1. Pedal zur meßtechnischen Erfassung der Tretkraftverläufe während der zyklischen Tretbewegung im Radsport, wobei sich eine Trittplatte über ein Kraftmeßelement, welches die Pedallagernabe und die Pedallager aufnimmt, auf eine Pedalachse abstützt, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der Trittplatte (1) und der Pedalachse (6) ein oder mehrere Kraftsensoren (2), ein mit seinem Gehäuse an der Lagernabe (8) befestigter und mit seiner Welle mit der Pedalachse (6) gekoppelter inkrementaler Geber (10) sowie eine mit der Pedalachse (6) fest verbundene in einen an der Trittplatte befestigten Lichtdiodenträger (12) eingreifende Schlitzscheibe (11), angeordnet sind.

2. Pedal nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Kraftsensor (2) mit Dehnmeßstreifen (3) bestückt ist und die Pedallagernaben (8) aufnimmt.

3. Pedal nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Kraftsensor (2) als Zweikomponenten-Kompaktsensor geometrisch so ausgebildet ist, daß er sich auf der Pedalachse (6) abstützen kann.

4. Pedal nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der K^raftsensor (2) als Gebersystem aus mehreren Einkomponentensensoren, die miteinander lösbar verbunden sind, gestaltet ist.

5. Pedal nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß am Lichtdiodenträger (12) eine Leiterplatte (13) angeordnet ist.

6. Pedal nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß an der Unterseite der Trittplatte (1)eine die Meßeinrichtung umschließende Schutzkappe (9) angeordnet ist.

7. Pedal nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Trittplatte (1) Arretierstege (5) für den Sportschuh und eine Führung für den Pedalriemen (14) aufweist sowie an ihr ein Pedalbügel (4) angeordnet ist.