DE102016209860A1 - Training station for mobile and stationary operation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine mobil und stationär betreibbare Trainingsstation in Form eines Fahrrades. Das Fahrrad weist einen Elektromotor (3), einen Akkumulator (4), einen Stromgenerator (5), ein elektronisches Steuergerät mit Speicherfunktion, das die Interaktion von Elektromotor (3), Akkumulator (4) und Stromgenerator (5) in Abhängigkeit von einem vorgewählten Trainingsprogramm und aktuellen Belastungsdaten steuert, ein Display (7) mit Bedienfunktion zur Vorwahl und Anzeige von Parametern des Trainingsprograms und einen stabilen, das Fahrrad beidseitig unterstützenden Ständer (2) auf.The invention relates to a mobile and stationary operable training station in the form of a bicycle. The bicycle has an electric motor (3), an accumulator (4), a power generator (5), a memory electronic control unit that controls the interaction of the electric motor (3), accumulator (4) and power generator (5) in response to a preselected one Training program and current load data controls, a display (7) with operating function for preselection and display of parameters of the training program and a stable, the bicycle support on both sides stand (2).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mobil und stationär betreibbare Trainingsstation in Form eines Fahrrades.The present invention relates to a mobile and stationary operable training station in the form of a bicycle.
Fahrräder sind als Fitness fördernde Fortbewegungsmittel oder als stationäre Trainingsstationen vielfach in Gebrauch. Die Nutzung des Fahrrads als mobiles Fitnessgeräte ist vielfach an entsprechende Wetterbedingungen gebunden, so dass die Nutzung bei Regen, Gewitter, Sturm, extremer Kälte, Schnee, vereister Straße, extremer Hitze usw. eingeschränkt, wenn nicht gar gefährlich ist. Ferner ist es regelmäßig nicht möglich, ein vorgewähltes Trainingsprogramm mit vorgewählten und entsprechend gesteuerten Belastungsparametern für den Körper des Trainierenden zu verfolgen.Bicycles are frequently used as fitness-promoting means of transportation or as stationary training stations. The use of the bicycle as a mobile fitness equipment is often tied to appropriate weather conditions, so that the use of rain, thunderstorms, storms, extreme cold, snow, icy road, extreme heat, etc. restricted, if not dangerous. Furthermore, it is usually not possible to follow a preselected exercise program with preselected and appropriately controlled exercise parameters for the body of the exerciser.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Trainingsstation zur Verfügung zu stellen, die sowohl an einem gewählten Ort stationär als auch mobil als Fortbewegungsmittel betrieben werden kann.It is therefore an object of the invention to provide a training station which can be operated both stationary and mobile at a selected location as a means of transportation.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine derartige Trainingsstation zur Verfügung zu stellen, bei der ein vorgewähltes Trainingsprogramm mit vorgewählten Belastungsparametern, auch Intervall-Belastungsparametern, insbesondere des Pedalwiderstandes, unabhängig von der Weg- bzw. Straßenbeschaffenheit, insbesondere Steigungen, Gefällen, auch von Wetterbedingungen wie Gegenwind oder Rückenwind, eingehalten werden kann.Another object is to provide such a training station, in which a preselected training program with preselected load parameters, including interval load parameters, in particular the pedal resistance, regardless of the road or road condition, especially gradients, inclines, even of weather conditions such Headwind or tailwind, can be maintained.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch eine mobil und stationär betreibbare Trainingsstation in Form eines Fahrrades gelöst, wobei das Fahrrad einen Elektromotor, einen Akkumulator, einen Stromgenerator, ein elektronisches Steuergerät mit Speicherfunktion, das die Interaktion von Elektromotor, Akkumulator und Stromgenerator in Abhängigkeit von einem vorgewählten Trainingsprogramm und aktuellen Belastungsdaten steuert, ein Display mit Bedienfunktion (Mensch-Maschine-Schnittstelle, „MMS“) zur Vorwahl von Parametern des Trainingsprogramms und einen stabilen Ständer mit beidseitig zum Fahrrad ausfahrbaren bzw. ausklappbaren Standbeinen aufweist.These and other objects of the invention are achieved by a mobile and stationary exercise station in the form of a bicycle, the bicycle having an electric motor, an accumulator, a power generator, a memory electronic control unit that controls the interaction of the electric motor, accumulator and power generator a pre-selected training program and current load data controls, a display with operating function (human-machine interface, "MMS") for preselecting parameters of the training program and a stable stand with both sides extendable to the bicycle or fold legs has.
Ein Sensor detektiert, ob das Trainingsgerät für stationären Betrieb auf dem Ständer aufgebockt ist, und schaltet, wenn der Ständer aktiv ist, den Elektromotor durch das Steuergerät ab. Ebenso ist aus Sicherheitsgründen ein Sensor vorgesehen, über den der Elektromotor abgeschaltet wird, wenn die Pedale nicht in Bewegung sind.A sensor detects whether the stationary exercise exerciser is jacked up on the stand and, when the stand is active, shuts off the electric motor through the controller. Likewise, for safety reasons, a sensor is provided, via which the electric motor is switched off when the pedals are not in motion.
Vorzugsweise kann die Geschwindigkeit des Fahrrads bei mobilem Betrieb durch Handbedienung, vorzugswiese einen an der Lenkstange angeordneten Drehgriff verändert werden, wobei die Handbedienung die automatische Geschwindigkeitsteuerung dominiert.Preferably, the speed of the bicycle in mobile operation by manual operation, preferably a arranged on the handlebar rotary handle can be changed, the hand control dominates the automatic speed control.
Vorzugsweise kann bei mobilem Betrieb über das MMS vor Beginn eine gewünschte Trainingsleistung P, z.B. durch Vorgabe einer virtuellen Wegsteigung, und/oder eine gewünschte Fahrgeschwindigkeit v gewählt werden, die in der Steuereinheit gespeichert werden. Die aktuelle Trainingsleistung kann über Sensoren, die den Pedalwiderstand PW und gegebenenfalls die Rotationsgeschwindigkeit der Pedalachse messen, registriert und mit der vorgewählten Trainingsleistung im Steuergerät verglichen werden. Die aktuelle Fahrgeschwindigkeit kann über Sensoren, die die Rotationsgeschwindigkeit der Räder messen, mit der vorgewählten Fahrgeschwindigkeit verglichen werden. Abweichungen von Ist- und Sollwerten können über die vom Steuergerät gesteuerte Leistung des Elektromotors automatisch kompensiert werden. Übersteigt die aktuelle Leistung die Soll-Leistung bei Null-Leistung des Elektromotors, wird überschüssige Leistung über den Generator in den Akkumulator eingespeist, z.B. bei negativer Straßenneigung.Preferably, in mobile operation, via the MMS, prior to beginning, a desired exercise power P, e.g. by presetting a virtual path gradient, and / or a desired vehicle speed v are selected, which are stored in the control unit. The current training performance can be registered via sensors measuring the pedal resistance PW and, if applicable, the rotational speed of the pedal axle, and compared with the preselected training power in the control unit. The current driving speed can be compared with the preselected driving speed via sensors that measure the rotational speed of the wheels. Deviations from actual and desired values can be automatically compensated for by the power of the electric motor controlled by the control unit. If the actual power exceeds the target power at zero power of the electric motor, excess power is fed via the generator into the battery, e.g. with negative road inclination.
Bei stationärem Betrieb, d.h. wenn das Fahrrad mittels des aktivierten Ständers aufgebockt ist, bleibt eine eventuell vorgewählte Geschwindigkeit außer Betracht. Das Steuergerät steuert zur Kompensation der Abweichung von Soll- und Ist-Leistung über die Leistungsaufnahme des Generators oder durch Messung des Pedalwiderstandes und der Rotationsgeschwindigkeit der Pedale. Die Leistungssteuerung kann über eine Regelung des Pedalwiderstandes erfolgen. Die vom Generator erzeugte elektrische Energie wird in den Akkumulator zu dessen Aufladung eingespeist.In steady state operation, i. if the bike is jacked up by means of the activated stand, any preselected speed is disregarded. The controller controls to compensate for the deviation of target and actual power on the power of the generator or by measuring the pedal resistance and the rotational speed of the pedals. The power control can be done via a control of the pedal resistance. The electrical energy generated by the generator is fed into the accumulator to charge it.
Vorzugsweise kann die Pedalachse von der Achse des Antriebsrades entkoppelt werden, z.B. das Getriebe eine Leerlauffunktion aufweisen, die bei aufgebocktem Trainingsgerät automatisch aktiv geschaltet wird. Insbesondere bevorzugt weist die mobile Trainingsstation keine Kette zur Übertragung der Antriebsleistung von der Pedalachse auf die Antriebsachse auf, wobei die durch die Pedaldrehung erzeugte Energie durch elektrische Leitungen vom Generator, der auf der Pedalachse angeordnet ist, auf den Elektromotor, der auf der Achse des angetriebenen Rades angeordnet ist, übertragen wird. Dies hat den Vorteil, dass bei stationärem Betrieb, wenn der Elektromotor abgeschaltet oder der Leerlauf aktiv ist, das Antriebsrad des Fahrrads nicht dreht, also beide Räder in Bodenkontakt sind, so dass ein klappbarer Ständer ohne aufwendigen Bock für den stationären Betrieb ausreicht.Preferably, the pedal axle can be decoupled from the axis of the drive wheel, e.g. the transmission have an idling function, which is automatically activated when the training device is jacked up. Particularly preferably, the mobile training station has no chain for transmitting the drive power from the pedal axle to the drive axle, wherein the energy generated by the pedal rotation by electrical lines from the generator, which is arranged on the pedal axle, on the electric motor, on the axis of the driven Rades is arranged is transmitted. This has the advantage that in steady-state operation, when the electric motor is switched off or the idling is active, the drive wheel of the bicycle does not rotate, so both wheels are in contact with the ground, so that a hinged stand is sufficient for stationary operation without complex buck.
Reicht die durch Pedaldrehung erzeugte Leistung nicht für die vorgewählte Sollleistung oder die vorgewählte Soll-Geschwindigkeit aus, wird durch das Steuergerät zusätzliche Leistung aus dem Akkumulator zur Verfügung gestellt oder überschüssige Leistung in diesen eingespeist.The power generated by pedal rotation is not sufficient for the preselected nominal power or the preselected desired speed is provided by the controller additional power from the accumulator or excess power is fed into this.
Weiter bevorzugt ist, dass die Trainingsstation eine mit dem Steuergerät verbundene Schnittstelle für die Einspeisung von physiologischen Zustandsdaten wie Herz- und Atemfrequenz, elektrischen Hautwiderstand, elektrisch messbare Muskelaktivität und/oder Blutzuckerwerte, insbesondere der Herzfrequenz, des Trainierenden aufweist. Der Trainierende kann an seinem Körper entsprechende Sensoren tragen, deren Messwerte auf das Steuergerät übertragen werden, die mit im Steuergerät vorgegebenen physiologischen Soll-Daten verglichen werden, und die auf dem Display des MMS darstellbar sind, so dass bei Abweichung von den voreingestellten physiologischen Soll-Daten entweder automatisch Korrekturen der Ist-Leistung oder durch den Trainierenden Korrekturen der Soll-Leistung mit automatischer Korrektur der Ist-Leistung durch Änderung der Elektromotor-Unterstützung vorgenommen werden können. Insbesondere, wenn die Ist-Daten einen Toleranzbereichs der Solldaten überschreiten, kann eine automatische Reduktion der Solldaten vorgesehen sein, so dass eine automatische Anpassung der Ist-Daten durch Erhöhung der Elektromotor-Unterstützung bzw. im stationären Betrieb eine Reduktion des Pedalwiderstandes erfolgt.It is further preferred that the training station has an interface connected to the control unit for the supply of physiological state data such as cardiac and respiratory rate, electrical skin resistance, electrically measurable muscle activity and / or blood glucose levels, in particular the heart rate, of the exerciser. The trainee can carry on his body corresponding sensors, whose measured values are transmitted to the control unit, which are compared with predetermined physiological target data in the control unit, and which can be displayed on the display of the MMS, so that in deviation from the preset physiological target Data either automatic corrections of the actual performance or by the trainee corrections of the target power with automatic correction of the actual power by changing the electric motor support can be made. In particular, if the actual data exceed a tolerance range of the target data, an automatic reduction of the target data may be provided so that an automatic adjustment of the actual data by increasing the electric motor support or in stationary operation, a reduction of the pedal resistance.
Die Bedienschnittstelle (MMS) ist vorzugsweise als Touchscreen ausgebildet. Ferner kann ein Navigationssystem integriert sein, das über den Touchscreen aufrufbar ist.The operator interface (MMS) is preferably designed as a touchscreen. Furthermore, a navigation system can be integrated, which can be called up via the touchscreen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert:The invention is explained below by way of example with reference to the attached figures:
In
In
Die Steuerung durch das Steuergerät erfolgt nun durch zyklische Abfragen des Zustands der Trainingsstation und der Trainingsdaten sowie deren Anpassung.The control by the control unit is now carried out by cyclic queries of the state of the training station and the training data and their adaptation.
Die Sicherheitsabfrage, ob die Pedale getreten werden (
Die Ist-Leistung des Trainierenden wird mit der Soll-Leistung verglichen (
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Anpassung von Ist-Geschwindigkeit an die Sollgeschwindigkeit nicht zu schnell erfolgt, indem entweder die Beschleunigung gemessen und begrenzt wird, eine Anpassung nach vorgegebenen zeitlich gestaffelten Stufen erfolgt oder bei einem zu großen Unterschied von v-Ist zu v-Soll die automatische Anpassung ausgeschaltet ist.Preferably, it is provided that the adaptation of the actual speed to the desired speed is not too fast, either by measuring and limiting the acceleration, by adapting according to predetermined staggered stages, or by too great a difference from v-actual to v-desired the automatic adjustment is switched off.
Der Steuerzyklus wird auf der linken Seite von
Die mittlere Zeile informiert über die Ist-Geschwindigkeit, die bisher gefahrene Strecke und den Ladezustand des Akkumulators (51% – Reichweite noch 48 km).The middle row informs about the actual speed, the distance traveled so far and the state of charge of the accumulator (51% - range still 48 km).
Die untere Zeile informiert über die eingestellte Soll-Geschwindigkeit (18 km/h) und den Soll-Pedalwiderstand (vorgewählte Wegsteigung 5%). Ferner sind für die manuelle Veränderung der Soll-Werte Touchscreen-Regler + und – vorgesehen.The lower line informs about the set speed (18 km / h) and the set pedal resistance (preselected
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Trainingsgerät exerciser
- 22
- Stützen / Ständer Supports / stands
- 33
- Elektromotor electric motor
- 44
- Akkumulator accumulator
- 55
- Generator generator
- 66
- Steuereinheit / Steuergerät Control unit / control unit
- 77
- Display / Anzeige- und Bedieneinheit (MMS) Display / display and control unit (MMS)
- 88th
- Drehgriff rotary handle
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