DE102009024749A1

DE102009024749A1 - Pedal for use in e.g. ergometer, for active bending of legs of person, has shoe retainer supported reciprocally at support at distance to pedal axle, where shoe retainer is supported at support

Info

Publication number: DE102009024749A1
Application number: DE102009024749A
Authority: DE
Inventors: Jörg TÖPFER
Original assignee: BIOCONFORM GmbH
Current assignee: BIOCONFORM GmbH
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-07-01

Abstract

The pedal (11) has a support (13) rotatably arranged at a pedal axle (15), and a shoe retainer (21) supported at the support and arranged as a pivot movable on the support. The shoe retainer is supported reciprocally at the support at a distance to the pedal axle. Two concentric circular arc section-shaped bearings (19) i.e. roller bearing, are formed between the support and the shoe retainer, where a common virtual center point and/or fulcrum lie at a distance to the pedal axle. The bearings are formed by two circular-arc-shaped bearing segments formed at the shoe retainer and at the support.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Tretmechanik eines Fahrrades, Fitness-, Rehabilitationsgerätes oder eines anderen Gerätes, die Anwendung findet bei der aktiven und/oder passiven Beugung und Streckung der Beine gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.The Invention relates to a pedal mechanism of a bicycle, fitness, Rehabilitation device or another device, the application takes place in active and / or passive diffraction and Elongation of the legs according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 3 218 290 ist ein Pedaltrainingsgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt, welches zusätzlich zur Drehbewegung der Pedale eine Pedalbewegung um eine weitere Achse erlaubt, die senkrecht zur Pedalachse des am Ende eine Kurbelarmes sitzenden Pedals verläuft, wodurch eine Schwenkbewegung in einem Winkel zur Längserstreckung der Pedale ermöglicht ist. Das Pedaltrainingsgerät ist in seiner Konstruktion einfach gehalten, ein Drehpunkt des Pedals unterhalb des Fussballens eines Benutzers muss aus ergonomischer Sicht allerdings als belastend für das Kniegelenk des Benutzers betrachtet werden.From the DE 3 218 290 a pedal training apparatus having the features of the preamble of claim 1 is known, which in addition to the rotational movement of the pedals allows a pedal movement about a further axis perpendicular to the pedal axis of the seated at the end of a crank arm pedal, whereby a pivoting movement at an angle to the longitudinal extent of the pedals is possible. The pedal training apparatus is simple in construction, but a pivot point of the pedal beneath a user's football must, from an ergonomic point of view, be considered as loading the user's knee joint.

Die EP 1 761 428 offenbart eine funktionelle Tretmechanik bei welcher die Schuhauflage auf dem Support derart beweglich angeordnet ist, dass eine Schwenkbewegung in einem Winkel zur Längsachse der Schuhaufnehmer ermöglicht ist. Als Langsachse wird jene Achse verstanden, welche in der Längserstreckung eines auf der Schuhauflage angeordneten Fusses verläuft. Gemäss einer Ausführungsvariante ist ein Kegelstumpf mit einer kurvenförmigen Nut in seiner Manteloberfläche an der Pedalachse drehfest angeordnet. Diese Vorrichtung erlaubt, dass die Schuhauflage des Pedals in der von Ihr aufgespannten Ebene eine zwangsgeführte Schwenkbewegung und eine zusätzliche Kippbewegung aus der Ebene der Schwenkbewegung heraus vollführt. Die Schuhauflage stützt sich dabei direkt auf dem Kegelstumpf ab. Die Schuhauflage erstreckt sich über die ganze Länge des Fusses. Im Fersenbereich der Schuhauflage befindet sich ein Drehpunkt, der den Ballenbereich der Schuhauflage in ihrer Schwenkbewegung führt. Nachteilig an der beschriebenen Tretmechanik ist, dass diese relativ sperrig und aufwändig in der Konstruktion ist und dass diese hohe Reibe- und Gleitverluste aufweist. Ein weiterer Nachteil ist deren Gewicht, was deren Einsatz bei den heutzutage am Markt befindlichen Leichtbaurädern nicht begünstigt. Bei der beschriebenen Ausführungsvariante ist es zudem nicht möglich, die Schuhauflage auf den Fussballenbereich zu beschränken. Auch erlaubt es die offenbarte funktionelle Tretmechanik nicht, den Kegelstumpf von Druckkräften zu befreien, die vom Antrieb durch Muskelkraft herrühren.The EP 1 761 428 discloses a functional pedaling mechanism in which the shoe pad is movably mounted on the support so as to allow pivotal movement at an angle to the longitudinal axis of the shoe cups. The longitudinal axis is understood to be that axis which extends in the longitudinal extension of a foot arranged on the shoe support. According to one embodiment variant, a truncated cone with a curved groove is arranged in a rotationally fixed manner in its mantle surface on the pedal axle. This device allows the shoe pad of the pedal in the plane defined by it to perform a positively guided pivoting movement and an additional tilting movement out of the plane of the pivoting movement. The shoe pad is supported directly on the truncated cone. The shoe pad extends over the entire length of the foot. In the heel area of the shoe pad there is a fulcrum that guides the ball area of the shoe pad in its pivotal movement. A disadvantage of the described pedaling mechanism is that it is relatively bulky and expensive in construction and that it has high friction and sliding losses. Another disadvantage is their weight, which does not favor their use in today's market lightweight wheels. In the embodiment described, it is also not possible to limit the shoe pad to the foot ball area. Also, the disclosed functional pedaling mechanism does not allow the truncated cone to be relieved of compressive forces resulting from propulsion by muscular power.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Tretmechanik bereitzustellen, welche die eingangs erwähnten Nachteile nicht aufweist. Insbesondere ist es ein Ziel, ein Funktionspedal vorzuschlagen, bei dem die Schuhaufnehmerfläche auf den Ballen des Fußes beschränkt bleibt und gleichzeitig eine virtuelle Drehachse im Fersenbereich des Fußes erzeugt wird. Der Fersenbereich des Fußes muss nicht materialmäßig abgestützt werden. Noch ein Ziel ist es, dass die Schwenkbewegung möglichst reibungsarm ist und individuelle Einstellbarkeiten durchführbar sind.It is therefore an object of the present invention, a new pedal mechanism to provide, which the aforementioned disadvantages does not have. In particular, it is a goal, a functional pedal to propose, in which the Schuhaufnehmerfläche on the Bale of the foot remains limited and at the same time creates a virtual axis of rotation in the heel area of the foot becomes. The heel area of the foot does not have to be material be supported. Another goal is that the pivoting movement as possible low friction and individual adjustability feasible are.

Beschreibungdescription

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch ein Pedal gemäss Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der Schuhaufnehmer beidseitig in Abstand von der Pedalachse am Support gelagert ist. Diese Lagerungsanordnung hat den Vorteil, dass auf den Schuhaufnehmer wirkende Druck- und Zugkräfte materialschonend, sicher und verlustarm auf einen Support übertragen werden.According to the invention is the task by a pedal according to the preamble of Claim 1 achieved in that the shoe holder on both sides is mounted at a distance from the pedal axle on the support. This storage arrangement has the advantage that acting on the shoe holder pressure and Tensile forces material-saving, safe and low-loss transferred to a support become.

Vorteilhaft ist der Support als Rahmen ausgeführt. Der Schuhaufnehmer ist dadurch platzsparend innerhalb des Supports aufgenommen. Die Rahmenkonstruktion besitzt ein geringes Gewicht und kann einer individuellen, bedarfsgerechten Form angepasst werden.Advantageous the support is executed as a frame. The shoe picker This saves space within the support. The frame construction has a low weight and can be tailored to individual needs Shape to be customized.

Zweckmässigerweise weist der Rahmen eine kreisbogenabschnittförmige Aussparung auf. Dadurch wird funktionsgerechter Bewegungsraum für den Schuhaufnehmer geschaffen.Conveniently, the frame has a circular arc section-shaped recess on. As a result, functional movement space for created the shoe holder.

Die kreisbogenabschnittförmige Ausbildung der Lager hat den Vorteil, dass der Schuhaufnehmer eine kreisbogenförmige Bewegung ausführen kann, so dass ein virtueller Drehpunkt im Abstand zur Pedalachse erzeugt wird, ohne dass ein körperlicher Drehpunkt gegeben sein muss, d. h. im montierten Zustand liegt der virtuelle Drehpunkt hinter der Pedalachse in Fahrtrichtung gesehen, vorzugsweise liegt der virtuelle Drehpunkt im Fersenbereich des Benutzers.The circular arc section-shaped training of the camp has the Advantage that the Schuhaufnehmer a circular arc Can perform movement, making a virtual pivot is generated at a distance to the pedal axis, without a physical fulcrum must be given, d. H. in the mounted state is the virtual Fulcrum seen behind the pedal axis in the direction of travel, preferably the virtual pivot lies in the heel area of the user.

Die Lager lassen sich im Support und im geführten Element, resp. im Schuhaufnehmer, integrieren. Dadurch sind sie besonders platzsparend untergebracht.The Bearings can be found in the support and in the guided element, respectively. in the shoe holder, integrate. This makes them special space saving housed.

Um einen möglichst geringen Reibungswiderstand bei ausreichender Kraftaufnahmekapazität während der Schwenkbewegung zu erzielen, sind zwischen dem Schuhaufnehmer und dem Support spezielle Lager integriert.Around the lowest possible frictional resistance with sufficient Power capacity during the pivoting movement To achieve, between the shoe holder and the support are special Integrated warehouse.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich z. B. die Wälzkörper in je zwei Lagersegmenten am Support und an dem Schuhaufnehmer entlang der beiden Kreisbögen der kreissegmentförmigen Aussparung. Dadurch wird die Kraftaufnahme über die gesamte Länge der beiden Kreisbögen verteilt.According to a preferred embodiment extend z. B. the rolling elements in two bearing segments on the support and on the Schuhaufnehmer along the two circular arcs the circular segment-shaped recess. This will over force the entire length of the two circular arcs distributed.

Mit Vorteil weist der Schuhaufnehmer die Form eines Kreisringabschnittes auf, welcher sich in die Aussparung des Supports fügt und diesen vorne und hinten überkragend abdeckt. Dies hat den Vorteil, dass auf engstem Raum eine Schwenkbewegung des Schuhaufnehmers im Support erreicht wird und so Pedale realisiert werden können, die sich nicht über den gesamten Sohlenbereich sondern nur über den Fussballenbereich erstrecken. Die Überkragung dient dem Schutz der Lager vor Verschmutzungen.With Advantage, the Schuhaufnehmer the shape of a circular ring section on, which fits into the recess of the support and covering this front and back overhanging. This has the Advantage that in a confined space pivotal movement of the Schuhaufnehmers in the support is achieved and so pedals can be realized not over the entire sole area but extend only over the foot ball area. The overhang serves to protect the bearings from contamination.

Vorzugsweise weist die Schwenkbewegung des Schuhaufnehmers im Support einen Schwenkumfang von 0 bis 30 Grad und vorzugsweise einen Schwenkumfang zwischen 0 und 15 Grad auf. Der Schwenkumfang kann individuell variieren. Die Amplitudenlage, resp. die Ausgangs – und Endposition des Schuhaufnehmers, bezüglich einer sagittalen, rechtwinkelig zur Pedalachse stehenden Ebene, kann ebenso variieren.Preferably has the pivoting movement of the shoe holder in the support a swing circumference from 0 to 30 degrees, and preferably a swinging circumference between 0 and 15 degrees. The swing range can vary individually. The amplitude position, resp. the starting and ending position of the Shoe receptacle, with respect to a sagittal, rectangular to the pedal axis level, may vary as well.

In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Amplitudenbereich der Schwenkbewegung des Schuhaufnehmers im Support zwischen –10 Grad und 20 Grad bezüglich einer sagittalen, rechtwinkelig zur Pedalachse stehenden Ebene.In In a preferred embodiment, the amplitude range is the swinging motion of the shoe picker in the support between -10 Degrees and 20 degrees with respect to a sagittal, perpendicular to Pedal axis standing plane.

Durch die Vorgabe des Schwenkwinkelumfanges und die Vorgabe der Amplitudenlage wird mit Vorteil der funktionellen Anatomie und Morphologie des menschlichen Körpers entsprochen. Durch die variable Auswahl des Schwenkumfanges und der Amplitudenlage des Schuhaufnehmers ist es möglich, der Biomechanik des menschlichen Beines, dessen Tibia resp. Unterschenkel sich beim Beugen des Kniegelenks nach innen und beim Strecken nach außen dreht, individuell Rechnung zu tragen.By the specification of the Schwenkwinkelumfanges and the specification of the amplitude position will benefit the functional anatomy and morphology of the human body. Due to the variable selection the Schwenkumfanges and the amplitude position of the Schuhaufnehmers is it is possible the biomechanics of the human leg, its tibia respectively. Lower leg flexing the knee joint inwards and when stretched out turns individually to wear.

Dadurch, dass ein mit der Pedalachse mitdrehendes Führungselement vorgesehen ist, welches mit dem Schuhaufnehmer zur Erzeugung einer zwangsgeführten Schwenkbewegung des Schuhaufnehmers relativ zum Support zusammenwirkt, ist die Auslenkung des Fusses eines Pedalbenutzers gezielt geführt.Thereby, a guide member co-rotating with the pedal axle is provided, which with the Schuhaufnehmer to produce a positively driven Pivoting movement of the shoe holder cooperates relative to the support, the deflection of the foot of a pedal user is purposefully guided.

Das Führungselement weist mit Vorteil die Form eines Drehkörpers auf, wobei der Mantel des Drehkörpers eine geradlinige, konvexe kreisbogenförmige oder elliptische Erzeugende zeigt. Durch letztgenannte Formgebungen bleibt bei einer Rotation des Drehkörpers um die Pedalachse der Abstand zwischen dem Mantel des Drehkörpers und dem vorderen Kreisbogen des Supports konstant.The Guide element advantageously has the shape of a rotating body on, wherein the mantle of the rotary body a rectilinear, convex circular or elliptical generatrix shows. By the latter shapes remains at a rotation of the rotating body about the pedal axis the distance between the jacket of the rotating body and the front arc of the support constant.

Eine Nocke, die auf einem Fortsatz des Schuhaufnehmers montiert ist, bewegt sich durch diese einfache und zweckmässige Formgebung des Führungselementes fortlaufend in einer sich im Drehkörper befindenden Führungsnut.A Cam mounted on an extension of the shoe holder, moves through this simple and expedient design of the guide element continuously in a in the rotary body located guide groove.

Damit der Schuhaufnehmer den vollen Schwenkradius in dem Supportrahmen abdeckt und kontinuierlich geführt werden kann, weist die Führungsnut mit Vorteil die Form einer geschlossenen Kurvenbahn entlang der Drehkörperoberfläche auf.In order to the shoe picker the full swing radius in the support frame covers and can be performed continuously, the Guide groove with advantage the shape of a closed curved path along the rotating body surface.

Die Kurvenbahn besitzt mit Vorteil einen diskontinuierlichen Verlauf. Durch diese zweckmässige Form der Kurvenbahn folgt der Schuhaufnehmer durch die Nockenverbindung als Auslenkungsbewegung und in Abhängigkeit zur Stellung der Pedalkurbel dem Verlauf der Führungsnut.The Curved track advantageously has a discontinuous course. By this convenient form of the curved path follows the Shoe holder through the cam connection as a deflection movement and depending on the position of the pedal crank the course the guide groove.

Um die Ausgangsposition des Schuhaufnehmers zu einer Tretkurbel justieren zu können ist der Schuhaufnehmer mit Vorteil zweiteilig ausgeführt. Der Schuhaufnehmer besitzt ein am Support angeordnetes beweglich geführtes Element und eine auf diesem geführten Element angeordneten Schuhauflage. Die Schuhauflage ist in unterschiedlichen relativen Lagen am Element feststellbar.Around adjust the starting position of the shoe holder to a pedal crank to be able to shoe is the advantage of two parts executed. The shoe holder has a support arranged on the movably guided element and one guided on this Element arranged shoe pad. The shoe pad is in different relative positions on the element detectable.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beispielhaft beschrieben. Es zeigt schematisch:The Invention will be exemplified below with reference to the figures described. It shows schematically:

1 Eine Draufsicht der erfindungsgemässen Tretmechanik; 1 A plan view of the inventive pedal mechanism;

2 die Tretmechanik von 1 in einer Unteransicht; 2 the pedal mechanism of 1 in a bottom view;

3 die Tretmechanik von 1 in einer Seitenansicht; 3 the pedal mechanism of 1 in a side view;

4 Querschnitt entlang der Linie A-A in 3; 4 Cross section along the line AA in 3 ;

5 die Tretmechanik von 1 in einer perspektivischen Ansicht; 5 the pedal mechanism of 1 in a perspective view;

6 grafische Darstellung des beispielhaften Zusammenspieles zwischen den Positionen der Pedale und der Auslenkung der Fußlängsachse; 6 graphical representation of the exemplary interaction between the positions of the pedals and the deflection of the Fußlängsachse;

7 Einen Querschnitt durch eine Ausführungsform mit einem zweiteiligen Schuhaufnehmer 7 A cross section through an embodiment with a two-part shoe holder

8 einen Viertelschnitt durch die Ausführungsform aus 7. 8th a quarter section through the embodiment 7 ,

Das in den 1 bis 5 dargestellte erfindungsgemässe Pedal 11 ist für die Montage an einem Tretkurbelarm oder einem anderen Tretorgan z. B. einem Fahrrad, Ergometer, etc. gedacht. Das Pedal 11 besitzt einen Support 13, welcher beispielsweise an einer Pedalachse 15 drehbar gelagert ist. Der Support 13 ist ein Rahmen, wobei dessen Längen Lager tragen, die die Form von Kreisbögen aufweisen (1). Der Support 13 weist eine Aussparung 17 in der Form eines Kreisringabschnittes auf, welcher denselben virtuellen Kreismittelpunkt wie die kreisbogenförmigen Längen des Supports 13 besitzt. In die kreisbogenförmigen Längsseiten des Supports 13 werden einzelne Drahtsegmente als Lagersegmente 18a, 18b eingelegt, welches der Aufnahme einer entsprechenden Anzahl von gehärteten Wälzlagern, vorzugsweise Kugeln dient. Diese Anordnung aus Drahtsegmenten und Kugeln wird gesamthaft als Vierpunktlagersegment 19 bezeichnet (4).That in the 1 to 5 illustrated inventive pedal 11 is for mounting on a pedal arm or other treadle z. B. a bicycle, ergometers, etc. thought. The pedal 11 has a support 13 , which, for example, on a pedal axle 15 is rotatably mounted. The support 13 is a frame, the lengths of which bear bearings that are in the form of circular arcs ( 1 ). The support 13 has a recess 17 in the form of a circular ring section, which has the same virtual circle center as the arcuate lengths of the support 13 has. In the circular arc-shaped longitudinal sides of the support 13 become individual wire segments as bearing segments 18a . 18b inserted, which serves to receive a corresponding number of hardened bearings, preferably balls. This arrangement of wire segments and balls is collectively called a four-point bearing segment 19 designated ( 4 ).

In dem Support 13 wird ein Schuhaufnehmer 21 aufgenommen (1). Der Schuhaufnehmer 21 kann dabei die Form eines Kreisringabschnittes haben und an seinen kreislinienförmigen Langen werden ebenfalls jeweils einzelne Drahtsegment als Lagersegmente 20a, 20b für die Wälzkörper eingelegt.In the support 13 becomes a shoe collector 21 recorded ( 1 ). The shoe picker 21 can in this case have the shape of a circular ring section and at its circular Langen are also each individual wire segment as bearing segments 20a . 20b inserted for the rolling elements.

Durch diesen Aufbau bewegt sich der Schuhaufnehmer 21 innerhalb des Supports 13 an den Vierpunktlagersegment 19 entlang eines Kreisbahnsegmentes. Dabei ist der Schwenkbereich des Schuhaufnehmers 21 im Support 13 vorzugsweise 15 Grad (1). Gemäss 1 dreht sich der Schuhaufnehmer 21 bei seiner Auslenkung innerhalb des Supports 13 um den virtuellen Drehpunkt 33. Durch die Auslenkung des Schuhaufnehmers 21 um den virtuellen Drehpunkt 33 wird dem Rotationsbedarf im menschlichen Kniegelenk in dessen longitudinaler Drehachse Rechnung getragen. Zum Schutz vor Verschmutzungen und Beschädigungen sind die Bereiche der Aussparung 17, welche nicht von dem Schuhaufnehmer 21 abgedeckt sind, durch Abdeckungen, vorzugsweise elastische Elemente, verschlossen (in den Figuren nicht dargestellt.). Es ist vorgesehen, dass verschiedene Schuhaufnehmer gegeneinander austauschbar sind. Dadurch kann das Pedal 11 an verschieden sich am Markt befindliche Fahrradschuhe mit Pedalfixierungseinrichtungen angepasst werden. Auf der Pedalachse 15 ist ein Führungselement bevorzugt in der Form eines Kegelstumpfes 23 mittels einer justierbaren Einrichtung 25, beispielsweise einer Stiftschraube, drehfest montiert (2). Dabei ist der Kegelstumpf 23 am. äusseren Ende der Pedalachse 15 montiert und die Manteloberfläche des Kegelstumpfes 23 ist derart konvex gekrümmt, dass der Mantel des Kegelstumpfes 23 bei einer Drehbewegung der Pedalachse 15 einen konstanten Abstand zum längeren Kreisbogen des Supports 13 aufweist (2). Als Führungselement 23 wäre auch ein tonnenförmiger Körper mit konvexen Erzeugenden möglich, welche dem längeren Kreisbogens des Supports 13 angepasst sind. Das tonnenförmige Führungselement muss aus oben ausgeführten Gründen allerdings mittig an der Pedalachse 15 fixiert sein. Denkbar wäre es auch, dass das Führungselement eine zylindrische Form aufweist.By this construction, the shoe holder moves 21 within the support 13 to the four-point bearing segment 19 along a circular path segment. Here is the pivoting range of Schuhaufnehmers 21 in support 13 preferably 15 degrees ( 1 ). According to 1 the shoe holder turns 21 at its deflection within the support 13 around the virtual pivot 33 , By the deflection of the shoe holder 21 around the virtual pivot 33 is taken into account the need for rotation in the human knee joint in its longitudinal axis of rotation. To protect against dirt and damage are the areas of the recess 17 which is not from the shoe taker 21 are covered by covers, preferably elastic elements, closed (not shown in the figures.). It is envisaged that various shoe holders are interchangeable. This can cause the pedal 11 adapted to different on the market cycling shoes with Pedalfixierungseinrichtungen. On the pedal axle 15 a guide element is preferably in the form of a truncated cone 23 by means of an adjustable device 25 , For example, a stud, rotatably mounted ( 2 ). Here is the truncated cone 23 at the outer end of the pedal axle 15 mounted and the mantle surface of the truncated cone 23 is so convexly curved that the mantle of the truncated cone 23 during a rotational movement of the pedal axle 15 a constant distance to the longer arc of the support 13 having ( 2 ). As a guide element 23 It would also be possible to have a barrel-shaped body with convex generators which correspond to the longer arc of the support 13 are adjusted. The barrel-shaped guide element must, however, from the above reasons, centered on the pedal axle 15 be fixed. It would also be conceivable that the guide element has a cylindrical shape.

Soll eine negative Amplitude im Bewegungsanfang und Ende, resp. im Bewegungsverlauf erreicht werden, kann das jeweilige Führungselement 23 in Richtung Zahnkranz justiert werden.If a negative amplitude in the beginning and end, resp. can be achieved in the course of movement, the respective guide element 23 be adjusted in the direction of sprocket.

Gemäss der 1, 2 und 5 ist in den Kegelstumpf 23 eine Führungsnut 27 in Form einer geschlossenen Kurvenbahn eingebracht. In die Führungsnut 27 greift eine Nocke 29, welche über einen Fortsatz 31 an dem Schuhaufnehmer 21 befestigt ist. Dadurch, dass sich der Fortsatz 31 auf der Seite des Schuhaufnehmers 21 befindet, die sich in Fahrtrichtung befindet, ist der Abstand des Fortsatzes 31 zum Mantel des Kegelstumpfes 23 immer konstant und dem zu Folge unabhängig vom Schwenkbereich. Die Nocke 29 weist durch dieses Konstruktionsmerkmal eine konstante Eindringtiefe in die Führungsnut 27 auf. In einer Ausführungsvariante (nicht dargestellt) laufen zwei an dem Schuhaufnehmer 21 befestigte Nocken entlang einer kurvenbahnförmigen erhabenen Rille entlang des Kegelstumpfes.According to the 1 . 2 and 5 is in the truncated cone 23 a guide groove 27 introduced in the form of a closed curved path. In the guide groove 27 grab a cam 29 which have an extension 31 on the shoe holder 21 is attached. Because of that the extension 31 on the side of the shoe holder 21 located in the direction of travel is the distance of the extension 31 to the cloak of the truncated cone 23 always constant and consequently independent of the swivel range. The cam 29 has by this design feature a constant depth of penetration into the guide 27 on. In an embodiment variant (not shown) two run on the shoe holder 21 fixed cams along a curved groove-shaped groove along the truncated cone.

7 und 8 zeigen eine Ausführungsform, bei welcher die Schuhauflage zweiteilig ausgeführt ist. Ein geführtes Element 22 ist unterhalb der in Fahrtrichtung orientierten Längsseite einer Schuhauflage 24 befestigt. Im geführten Element 22 ist das Lagersegment 20a aufgenommen. Die Zweiteilung zwischen geführtem Element 22 und Schuhauflage 24 bietet den Vorteil, dass die Schuhauflage 24 in ihrer Position relativ zum geführten Element 22 und folglich auch zur Nocke 29 bzw. dem Drehkörper 23 justierbar ist. In einer Grundposition, die das Pedal 11 beispielsweise einnimmt, wenn sich die Tretkurbel am höchsten Punkt befindet, wird die Schuhauflage 24 um beispielsweise –5 Grad gegenüber dem geführten Element 22 ausgelenkt und anschliessend an diesem lösbar fixiert. Eine Feinjustierung des Pedals, die den biometrischen Messdaten des Benutzers Rechnung trägt, ist durch dieses Konstruktionsmerkmal gegeben. An dem Fortsatz 31 des geführten Elements 22 ist die Nocke 29 wälzkörpergelagert befestigt. Reibungskräfte, die zwischen der Nocke 29 und der Führungsnut 27 zwangsläufig auftreten, können durch dieses Konstruktionsmerkmal reduziert werden. Denkbar wäre es auch, die Nocke 29 und das Führungselement 23 keramisch zu beschichten. Bei Anwendung dieser Variante kann auf eine oben beschriebene Lagerung der Nocke 29 im Fortsatz 31 verzichtet werden. 7 and 8th show an embodiment in which the shoe pad is made in two parts. A guided element 22 is below the oriented in the direction of travel long side of a shoe pad 24 attached. In the guided element 22 is the storage segment 20a added. The division between guided element 22 and shoe pad 24 offers the advantage of having the shoe pad 24 in their position relative to the guided element 22 and therefore also to the cam 29 or the rotary body 23 is adjustable. In a basic position, the pedal 11 For example, assuming the crank is at the highest point, the shoe pad becomes 24 for example -5 degrees from the guided element 22 deflected and then fixed to this releasably. A fine adjustment of the pedal, which takes into account the biometric measurement data of the user, is given by this design feature. At the extension 31 of the guided element 22 is the cam 29 mounted roller bearing. Frictional forces between the cam 29 and the guide groove 27 inevitably occur can be reduced by this design feature. It would also be conceivable, the Nocke 29 and the guide element 23 ceramic coating. When using this variant can on a bearing described above, the cam 29 in the extension 31 be waived.

Das erfindungsgemässe Funktionspedal funktioniert wie folgt:
Beim Fahrradfahren wird der Tretkurbelarm angetrieben, wobei die drehfest mit dem Tretkurbelarm verbundene Pedalachse 15 ebenfalls gedreht wird. Durch die Drehbewegung der Pedalachse 15 dreht sich auch der mit der Pedalachse 15 fest verbundene Kegelstumpf 23. Dabei erzwingt die Führungsnut 27 über die in der Führungsnut 27 geführte Nocke 29 eine seitliche Schwenkbewegung des Schuhaufnehmers 21 im Support 13 entsprechend dem Verlauf der Führungsnut 27.The functional pedal according to the invention functions as follows:
When riding a bicycle, the pedal crank arm is driven, with the pedal shaft connected non-rotatably to the pedal crank arm 15 is also rotated. By the rotation of the pedal axle 15 also rotates with the pedal axle 15 tightly connected truncated cone 23 , The guide groove forces 27 about in the guide groove 27 guided cam 29 a lateral pivoting movement of the shoe holder 21 in support 13 according to the course of the guide groove 27 ,

Infolgedessen lässt sich für den Fuss eine kontinuierliche Positionsänderung erzielen. Bei nach oben positioniertem Tretkurbelarm zeigt die Fusslängsachse – bei gebeugtem Knie – zum Beispiel um 5 Grad nach innen. In Folge der Streckbewegung des Beines zeigt die Fusslängsachse dann, bei nach unten positioniertem Tretkurbelarm – bei gestrecktem Knie – nach aussen, zum Beispiel um 15 Grad.Consequently can be a continuous change of position for the foot achieve. When the crank arm is positioned upwards, the foot longitudinal axis indicates - at bent knee - for example, 5 degrees inwards. In Consequence of the stretching movement of the leg shows the Fußlängsachse then, with downwardly positioned pedal arm - at Elongated knee - outwards, for example, 15 degrees.

Dadurch wird eine kombinierte Achsenbewegung zwischen der waagerecht ausgerichteten Drehachse des Pedals, die die Beugeachse des Kniegelenkes vermittelt, und der virtuell erzeugten longitudinalen Drehachse des Kniegelenkes, die rechtwinkelig zur Beugeachse steht, realisiert.Thereby becomes a combined axis movement between the level Axis of rotation of the pedal, which conveys the flexion axis of the knee joint, and the virtually generated longitudinal axis of rotation of the knee joint, which is perpendicular to the flexion axis realized.

Die auf den Schuhaufnehmer 21 aufgebrachten Zug- und Druckkräfte werden dabei von den Vierpunktlagersegmenten 19 aufgenommen.The on the shoe holder 21 applied tensile and compressive forces are thereby from the four-point bearing segments 19 added.

Im Ausführungsbeispiel gemäss 6 wird ein kontinuierliches Schwenken gezeigt. Der Schuhaufnehmer 21 resp. der Fuß steht an der obersten Position des Tretkurbelarmes um –10 Grad gegenüber der sagittalen, rechtwinkelig zur Pedalachse stehenden Ebene (35) nach innen ausgelenkt.In the embodiment according to 6 a continuous panning is shown. The shoe picker 21 respectively. the foot is at the topmost position of the pedal arm -10 degrees with respect to the sagittal plane perpendicular to the pedal axis ( 35 ) deflected inwards.

Der Schuhaufnehmer 21 schwenkt nun kontinuierlich nach außen und erreicht an der unteren Tretkurbelarmposition eine Ausschwenkstellung des Schuhaufnehmers 21 um 20 Grad gegenüber der sagittalen, rechtwinkelig zur Pedalachse stehenden Ebene (35). Im Drehbereich des Tretkurbelarmes von 180 Grad bis 360 Grad wird der Schuhaufnehmer 21 genau gegenläufig im beschriebenen Auslenkbereich kontinuierlich auf die –10 Grad Position des Fußes bei 360 Grad zurück bewegt.The shoe picker 21 now pivots continuously outwards and reaches at the lower Tretkurbelarmposition a swing position of the shoe holder 21 20 degrees from the sagittal plane perpendicular to the pedal axis ( 35 ). In the range of rotation of the pedal arm from 180 degrees to 360 degrees, the Schuhaufnehmer 21 exactly opposite in the deflection range described continuously moved to the -10 degrees position of the foot at 360 degrees back.

Die Führungsnut 27 kann auch eine Kurvenbahn aufweisen, welche den Schuhaufnehmer 21 in Abhängigkeit von der Auslenkung des Tretkurbelarmes, an der das Pedal 11 befestigt ist, individuell diskontinuierlich im Support 13 auslenkt.The guide groove 27 may also have a curved path, which the Schuhaufnehmer 21 depending on the deflection of the pedal arm, on which the pedal 11 is fixed, individually discontinuous in support 13 deflects.

Dadurch wird ein diskontinuierlicher Schwenkvorgang erzeugt (in 6 nicht dargestellt). Dabei kann der Schuhaufnehmer 21 an der obersten Position des Tretkurbelarmes auch um –10 Grad gegenüber der sagittalen, rechtwinkelig zur Pedalachse stehenden Ebene ausgelenkt stehen. Durch die spezielle Form der Führungsnut 27 wird nun aber der Schuhaufnehmer 21 im Support 13 bis zu einer Drehung des Tretkurbelarmes von 150 Grad im Uhrzeigersinn zunächst nur um 5 Grad nach aussen ausgelenkt. Im Bereich von 150 Grad bis 180 Grad Drehung des Tretkurbelarmes wird der Schuhaufnehmer 21 dann jedoch von 5 Grad auf 20 Grad ausgelenkt.This creates a discontinuous panning action (in 6 not shown). In this case, the shoe holder 21 at the uppermost position of the pedal arm are also -10 degrees with respect to the sagittal, perpendicular to the pedal axis plane deflected. Due to the special shape of the guide groove 27 but now becomes the Schuhaufnehmer 21 in support 13 up to a rotation of the pedal arm of 150 degrees clockwise initially only 5 degrees outwards deflected. In the range of 150 degrees to 180 degrees rotation of the pedal crank shoe becomes 21 but then deflected from 5 degrees to 20 degrees.

Im Drehbereich des Tretkurbelarmes von 180 Grad bis 360 Grad wird der Schuhaufnehmer 21 genau gegenläufig im beschriebenen Auslenkbereich urkontinuierlich nach innen bewegt. Denkbar ist es auch, die Kurvenbahn 27 individuell, nach vorheriger Aufnahme von den dem Probanden eigenen biometrischen Messdaten, zu gestalten und in das Führungselement 23 einzubringen. Auch eine interaktive, sensorische Kopplung/Steuerung für die Übersendung von biometrischen Daten an eine elektronische Auswerte-/Steuereinrichtung ist denkbar.In the range of rotation of the pedal arm from 180 degrees to 360 degrees, the Schuhaufnehmer 21 moved exactly in opposite directions in the described deflection urontinuous inward. It is also conceivable, the curved path 27 individually, after previous recording of the subject's own biometric measurement data, and in the management element 23 contribute. An interactive, sensory coupling / control for the transmission of biometric data to an electronic evaluation / control device is also conceivable.

Lässt man den Kegelstumpf 23 und/oder die Nocke 29 weg, erhält man ein Pedal 11 respektive eine Tretmechanik, welche es ermöglicht, dass die Füsse des Benutzers selbsttätig in die am besten geeignete Winkelstellung zum Körper geführt werden. Denkbar ist es auch die Nocke 29 derartig zu verschwenken, dass diese nicht mehr in die Führungsnut 27 greift. Dieses konstruktive Merkmal kann dazu benutzt werden, dass nach einer therapeutischen Lernphase auf die Zwangsführung des Schuhaufnehmers 21 verzichtet wird, sobald die Drehbewegung in der longitudinalen Achse des Knies vom Benutzer des Funktionspedals 11 erlernt und automatisiert wurde.Leave the truncated cone 23 and / or the cam 29 away, you get a pedal 11 respectively, a pedal mechanism, which allows the user's feet are automatically guided in the most appropriate angular position to the body. It is also conceivable the Nocke 29 to pivot such that these are no longer in the guide 27 attacks. This constructive feature can be used so that after a therapeutic learning phase on the forced operation of the shoe holder 21 is waived as soon as the rotational movement in the longitudinal axis of the knee by the user of the functional pedal 11 learned and automated.

Zusammenfassend kann folgendes festgehalten werden:
Das Pedal 11 ist zur Verwendung an einem Fahrrad, Ergometer, oder sonstigen Therapie-, Rehabilitation- oder Fitnessgerät zur aktiven und/oder passiven Beugung und Streckung der Beine bzw. diese Bewegung beinhaltenden kombinierten Bewegungsabläufe vorgesehen. Das Pedal 11 besteht im Wesentlichen aus einem Support 13 und einem auf dem Support 13 beweglich angeordneten Schuhaufnehmer 21. Zur Ausführung einer Schwenkbewegung ist der Schuhaufnehmer 21 beidseitig in Abstand von und parallel zur Pedalachse 15 am Support 13 gelagert. Der Support 13 ist drehbar an einer Pedalachse 15 angeordnet. Die Pedalachse 15 ist drehfest mit dem Drehkörper 23 verbunden, der als Führungselement dient.In summary, the following can be stated:
The pedal 11 is intended for use on a bicycle, ergometer, or other therapeutic, rehabilitation or fitness device for active and / or passive flexion and extension of the legs or motion-containing combined movements. The pedal 11 consists essentially of a support 13 and one on the support 13 movably arranged shoe holder 21 , To execute a pivoting movement of the shoe holder 21 on both sides at a distance from and parallel to the pedal axle 15 at the support 13 stored. The support 13 is rotatable on a pedal axle 15 arranged. The pedal axle 15 is non-rotatable with the rotary body 23 connected, which serves as a guide element.

1111: Pedalpedal
1313: SupportSupport
1515: Pedalachsepedal axle
1717: Aussparungrecess
18a, 18b18a, 18b: Lagersegmente am Supportbearing segments at the support
1919: VierpunktlagersegmentFour point contact bearing segment
20a, 20b20a, 20b: Lagersegmente an dem Schuhaufnehmerbearing segments on the shoe holder
2121: SchuhaufnehmerSchuhaufnehmer
2222: Geführtes Elementrun element
2323: Führungselement/DrehkörperGuide element / rotating body
2424: Schuhauflageshoe pad
2525: Justiervorrichtungadjusting
2727: Führungsnutguide
2929: Nockecam
3131: Fortsatzextension
3333: Virtueller Drehpunkt der longitudinalen Achse des Kniegelenkes resp. der Tibiavirtual Fulcrum of the longitudinal axis of the knee joint resp. the tibia
3535: Sagittale, rechtwinkelig zur Pedalachse stehende Ebenesagittal, plane perpendicular to the pedal axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 3218290 [0002]
- EP 1761428 [0003]

Claims

Pedal - with a pedal axle ( 15 ), - one on the pedal axle ( 15 ) rotatably arranged support ( 13 ), - one at the support ( 13 ) mounted shoe holder ( 21 ), which is pivotable on the support ( 13 ), characterized in that the shoe holder ( 21 ) on both sides at a distance from the pedal axle ( 15 ) on the support ( 13 ) is stored.

Pedal according to claim 1, characterized in that between support ( 13 ) and shoe pickers ( 21 ) two concentric circular arc-shaped bearings ( 19 ) whose common virtual center or pivot point at a distance to the pedal axis ( 15 ) lies.

Pedal according to one of claims 1 to 2, characterized in that the bearing two rolling bearings ( 19 ) are.

Pedal according to claim 3, characterized in that the rolling bearings ( 19 ) are formed by two each on the support ( 13 ) and two on the shoe cups ( 21 ) formed circular arc-shaped bearing segments ( 18a . 18b . 20a . 20b ), which extend along concentric circular arcs, and at the bearing segments ( 18a . 18b . 20a . 20b ) positioned rolling elements ( 19 ).

Pedal according to one of claims 1 to 4, characterized in that the support ( 13 ) at least one recess ( 17 ) in the form of a circular ring section.

Pedal according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pivoting movement of the Schuhaufnehmers ( 21 ) in support ( 13 ) has a range of 0 to 30 degrees and preferably a range of 0 to 15 degrees with respect to a sagittal plane perpendicular to the pedal axis.

Pedal according to one of claims 1 to 6, characterized in that the amplitude range of the pivoting movement of the shoe holder ( 21 ) in support ( 13 ) between -10 degrees and 20 degrees with respect to the sagittal plane perpendicular to the pedal axis ( 35 ) lies.

Pedal according to one of claims 1 to 7, characterized in that one with the pedal axle ( 15 ) co-rotating guide element ( 23 ) is provided, which with the Schuhaufnehmer ( 21 ) for producing a positively guided pivoting movement of the shoe holder ( 21 ) relative to the support ( 13 ) cooperates.

Pedal according to claim 8, characterized in that the guide element formed as a rotary body which is the shape of a cylinder, a barrel or a Kegels has.

Pedal according to one of claims 8 to 9, characterized in that the guide element ( 23 ) a guide groove ( 27 ) having a closed curved path along the surface of the guide member

Pedal according to claim 10, characterized that the curved path is a continuous or discontinuous History has.

Pedal according to one of claims 1 to 11, characterized in that the shoe holder ( 21 ) an extension ( 31 ) on which a cam ( 29 ) is attached or molded.

Pedal according to one of claims 8 to 12, characterized in that the guide element ( 23 ) detachable and adjustable with the pedal axle ( 15 ) connected is.

Pedal according to one of claims 8 to 13, characterized in that the shoe holder ( 21 ) is made in two parts with an element movably guided on the support ( 22 ) and an element guided on it ( 22 ) arranged shoe pad ( 24 ), which in different relative positions on the element ( 22 ) is detectable.

Pedal according to one of claims 1 to 14, characterized in that the shoe pad ( 24 ) is interchangeable.