DE10249804B4

DE10249804B4 - Method and device for determining the performance of ergometers

Info

Publication number: DE10249804B4
Application number: DE2002149804
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl.-Ing. Ziesel; Marcus Hummert
Original assignee: HAT HUMMERT ANTRIEBSTECHNIK GM; HAT HUMMERT ANTRIEBSTECHNIK GmbH
Current assignee: HAT HUMMERT ANTRIEBSTECHNIK GM; HAT HUMMERT ANTRIEBSTECHNIK GmbH
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: DE10249804A1

Abstract

Verfahren zur Leistungsbestimmung bei Ergometern (1), die ein Gestell (2), eine Tretkurbel (7), eine Übertragungseinrichtung (12) und eine Bremse (3), insbesondere eine Wirbelstrombremse, aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Tretkurbel (7), die Übertragungseinrichtung (12) und die Bremse (3) zu einer am Gestell (2) um die Tretkurbelachse (8) drehbar gelagerten Antriebseinheit (4) verbunden werden, wobei zur Leistungsbestimmung das Reaktionsmoment der Antriebseinheit (4) um die Tretkurbelachse (8) und die Drehzahl in der Antriebseinheit (4) gemessen werden.Method for determining the performance of ergometers (1), which have a frame (2), a pedal crank (7), a transmission device (12) and a brake (3), in particular an eddy current brake, characterized in that the pedal crank (7), the transmission device (12) and the brake (3) are connected to a drive unit (4) which is rotatably mounted on the frame (2) about the pedal crank axis (8), the reaction torque of the drive unit (4) about the pedal crank axis (8) and the speed in the drive unit (4) can be measured.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Leistungsbestimmung von Ergometern mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a method and a device for determining the performance of ergometers the features in the preamble of the main claim.

Ein solcher Ergometer ist in Form eines medizinischen Fahrradergometers aus der DE 22 52 491 A1 bekannt. Er besteht aus einem fahrradähnlichen Gestell, einer Tretkurbel, einer Übertragungseinrichtung in Form eines Kettentriebs, einem Schwungrad und einer Bremse, hier einer schleifenden Reibbremse. Die Muskelkräfte des Probanden werden von der Tretkurbel über die Kette auf das Schwungrad und weiter auf die am Schwungrad angreifende Bremse übertragen. Die Tretkurbel und das Schwungrad sind getrennt voneinander und jeweils eigenständig im Gestell drehbar um eine ortsfeste Achse gelagert. Die Bremse ist mittels Anschlägen begrenzt drehbar um die Schwungradachse gelagert und ist mit einem Hebel versehen, der unter Belastung durch eine rückstellende Gegenkraft mit einem Zeiger verbunden ist. An dem Ergometer soll die vom Probanden über die Tretkurbel aufgebrachte Arbeit als Bremsleistung an der Bremse selbst gemessen werden. Dies geschieht über die Drehauslenkung der Bremse und ihres Hebels, wobei die Bremsleistung durch den Zeiger an einer Skala angezeigt wird. Bei dieser Messung bleiben Kraftverluste durch Reibung etc., die zwischen Tretkurbel und Bremse auftreten, unberücksichtigt. Außerdem wird keine Drehzahl gemessen.Such an ergometer is in the form of a medical bicycle ergometer from the DE 22 52 491 A1 known. It consists of a bicycle-like frame, a pedal crank, a transmission device in the form of a chain drive, a flywheel and a brake, here a sliding friction brake. The test person's muscular strength is transferred from the pedal crank to the flywheel via the chain and further to the brake acting on the flywheel. The pedal crank and the flywheel are separate from each other and each independently rotatable in the frame about a fixed axis. The brake is limitedly rotatable about the flywheel axis by means of stops and is provided with a lever which is connected to a pointer under load by a restoring counterforce. The work performed by the test person on the pedal crank is to be measured on the ergometer as braking power on the brake itself. This is done via the rotary deflection of the brake and its lever, with the braking power being indicated by a pointer on a scale. In this measurement, power losses due to friction etc. that occur between the crank and the brake are not taken into account. In addition, no speed is measured.

Die DE 196 41 228 A1 zeigt einen anderen Ergometer, der eine Antriebswelle und ein Abtriebselement umfasst, die sowohl gemeinsam um die gemeinsame Tretkurbelachse drehbar sind, als auch um diese Achse relativ zueinander verdreht werden können. Die Antriebswelle und das Abtriebselement sind zur Kraftübertragung mittels mehrerer elastischer Elemente gekoppelt. Außerdem sind hydraulische Dämpfer zur Stabilisierung des Gleichlaufs vorhanden. Weiterhin ist eine optische Messeinrichtung mit Codierstreifen vorhanden, um die Relativ-Drehbewegung zwischen der Antriebswelle und dem Abtriebselement zu messen. Die Messeinrichtung ist mit einer Recheneinheit zur Berechnung des Drehmomentes verbunden.The DE 196 41 228 A1 shows another ergometer, which comprises a drive shaft and an output element, which are both rotatable together about the common pedal crank axis, as well as can be rotated relative to each other about this axis. The drive shaft and the output element are coupled for power transmission by means of several elastic elements. There are also hydraulic dampers to stabilize the synchronization. There is also an optical measuring device with coding strips in order to measure the relative rotary movement between the drive shaft and the driven element. The measuring device is connected to a computing unit for calculating the torque.

Die DE 199 02 699 C2 befasst sich mit einem mobilen Fahrradergometer, bei dem gleichzeitig die Fahrradkettenkraft und die Fahrradkettengeschwindigkeit gemessen werden, wobei durch entsprechende Verknüpfung dieser Werte die momentante mechanische Leistung des Sportlers ermittelt wird.The DE 199 02 699 C2 is concerned with a mobile bicycle ergometer, in which the bicycle chain force and the bicycle chain speed are measured at the same time, the current mechanical performance of the athlete being determined by correspondingly linking these values.

Die DE 200 08 889 U1 zeigt ein Fahrradergometer mit einer Anordnung zur Erfassung eines Drehmomentes. Das Drehmoment der Drehkurbel wird über einen L-förmigen Schlepparm auf eine Bremsscheibe übertragen, die konzentrisch auf der Kurbelachse drehbar gelagert ist und die am Umfang mit einer elektromagnetischen Bremse verbunden ist. Das Bremsmoment wird über Kraftmesser zwischen dem Schlepparm und der Bremsscheibe gemessen.The DE 200 08 889 U1 shows a bicycle ergometer with an arrangement for detecting a torque. The torque of the rotary crank is transmitted via an L-shaped drag arm to a brake disc which is rotatably mounted concentrically on the crank axis and which is connected to an electromagnetic brake on the circumference. The braking torque is measured using a dynamometer between the drag arm and the brake disc.

Die DE 86 20 455 U1 offenbart schließlich noch einen Heimtrainer mit einer Schwungscheibe und einer verstellbaren Bandbremse.The DE 86 20 455 U1 finally reveals an exercise bike with a flywheel and an adjustable band brake.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein besseres Verfahren nebst Vorrichtung zur Leistungsbestimmung bei Ergometern oder anderen derartigen Geräten aufzuzeigen.It is an object of the present invention better method and device for determining performance To show ergometers or other such devices.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch. Das beanspruchte Verfahren und die zugehörige Vorrichtung haben den Vorteil, dass sie über die Messung der Reaktionskraft oder des Reaktionsmoments der zusammengefassten Antriebseinheit die vom Probanden aufgebrachten Kräfte sehr viel besser und genauer ermitteln können. Insbesondere werden hierbei auch die innerhalb der Antriebseinheit auftretenden Verluste vollständig erfasst. In Verbindung mit einer geeigneten Drehzahlmessung kann die vom Probanden aufgebrachte Leistung wesentlich besser und genauer als bisher ermittelt werden. Dies ist vor allem auch mit Hinblick auf eine Steuerung oder Regelung der Leistung bzw. der Bremskraft von Vorteil.The invention solves this problem with the features in the main procedural and device claim. The claimed process and the related one Device have the advantage that they measure the reaction force or the reaction torque of the combined drive unit forces applied by the subject can determine much better and more precisely. In particular, here the losses occurring within the drive unit are also fully recorded. In connection with a suitable speed measurement the from Subjects' performance much better and more accurate than have been determined so far. This is especially with regard to a control or regulation of the power or the braking force of Advantage.

Ferner ergibt sich der Vorteil, dass die Antriebseinheit sehr klein baut und wenig Gewicht hat. Die Antriebseinheit bildet außerdem eine in sich geschlossene Komponente, die zudem in ihrem Gehäuse bei Bedarf vollständig gekapselt sein kann. Diese Komponente lässt sich standardisieren und bei beliebigen Ergometern bzw. Gestellen unterbringen.There is also the advantage that the drive unit is very small and has little weight. The drive unit also educates a self-contained component that also in its housing Complete needs can be encapsulated. This component can be standardized and accommodate any ergometer or frame.

Für die Messung der Reaktionskraft bzw. des Reaktionsmoments können unterschiedlichste Vorrichtungen und Messtechniken eingesetzt werden. Die bevorzugte Variante mit dem Biegestab und dem Messstreifen hat den Vorteil, dass sie besonders einfach, betriebssicher und präzise ist. Außerdem lässt sich das Eigengewicht der Antriebseinheit durch eine federnde Aufhängung kompensieren. For the measurement of the reaction force or the reaction moment can be very different Devices and measuring techniques are used. The preferred Variant with the bending rod and the measuring strip has the advantage that it is particularly simple, reliable and precise. Moreover let yourself compensate the dead weight of the drive unit with a spring suspension.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.In the subclaims are further advantageous Embodiments of the invention specified.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:The invention is in the drawings for example and shown schematically. In detail show:

1: einen Ergometer mit einer Antriebseinheit und einer Vorrichtung zur Leistungsbestimmung in Seitenansicht, 1 : an ergometer with a drive unit and a device for performance determination in side view,

2: eine vergrößerte Seitenansicht der Antriebseinheit und der Messeinrichtung von 1 und 2 : an enlarged side view of the drive unit and the measuring device of 1 and

3: eine teilweise abgebrochene und reduzierte Draufsicht auf die Antriebseinheit gemäß Pfeil III von 2. 3 : a partially broken and reduced top view of the drive unit according to arrow III of 2 ,

1 zeigt in der Seitenansicht einen Ergometer (1), der ein fahrradähnliches Gestell (2) mit einer Vorrichtung zur Leistungsbestimmung des Probanden aufweist. Das Gestell (2) hat einen Sitz, einen Lenker und Füße zur Aufstellung am Boden. Abweichend von der gezeigten Ausführungsform kann das Gestell (2) eine beliebige andere Gestaltung haben. Statt eines Fahrradsattels kann ein anderer Sitz oder auch eine Liegefläche vorhanden sein. 1 shows an ergometer in side view ( 1 ), which has a bike-like frame ( 2 ) with a device for determining the subject's performance. The frame ( 2 ) has a seat, a handlebar and feet for installation on the floor. Different from the embodiment shown can the frame ( 2 ) have any other design. Instead of a bicycle saddle, another seat or a lying surface can be provided.

Der Ergometer (1) verfügt über eine Tretkurbel (7), die über eine Übertragungseinrichtung (12), vorzugsweise ein mehrstufiges Getriebe, mit einer Bremse (3), vorzugsweise einer Wirbelstrombremse, verbunden ist. Der Proband muss beim Treten der Kurbel (7) gegen die Kraft der vorzugsweise einstellbaren Bremse (3) arbeiten. In der gezeigten Ausführungsform ist die Kurbel (7) als Tretkurbel ausgebildet, die per Fuß betätigt wird. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einer Tretkurbel (7) auch eine Handkurbel oder ein beliebiges anderes mit einem menschlichen Körperteil zu betätigendes Antriebselement verstanden.The ergometer ( 1 ) has a pedal crank ( 7 ) via a transmission device ( 12 ), preferably a multi-stage gearbox, with a brake ( 3 ), preferably an eddy current brake. The subject must push the crank ( 7 ) against the force of the preferably adjustable brake ( 3 ) work. In the embodiment shown, the crank ( 7 ) designed as a pedal crank that is operated by foot. For the purposes of the present invention, a pedal crank ( 7 ) also understood a hand crank or any other drive element to be actuated with a human body part.

Die Vorrichtung zur Leistungsbestimmung beinhaltet eine Antriebseinheit (4) und eine Messeinrichtung (5), mit der in der nachfolgend näher geschilderten Weise die Reaktionskraft F oder das Reaktionsmoment M der ebenfalls nachfolgend näher beschriebenen Antriebseinheit (4) gemessen wird. Die Reaktionskraft F repräsentiert die an der Tretkurbel (7) aufgebrachte Fußkraft. Außerdem kann die Drehzahl oder Drehgeschwindigkeit in beliebig geeigneter Weise gemessen werden, z.B. durch einen Drehzahlmesser (27). Die Vorrichtung zur Leistungsbestimmung kann ferner eine mit der Messeinrichtung (5) und ggf. auch mit der Antriebseinheit (4) verbundene Steuerung (6) mit Anzeige-, Eingabe- und Bedienelementen aufweisen.The device for determining power includes a drive unit ( 4 ) and a measuring device ( 5 ) with which, in the manner described in more detail below, the reaction force F or the reaction torque M of the drive unit also described in more detail below ( 4 ) is measured. The reaction force F represents that at the pedal crank ( 7 ) applied foot strength. In addition, the speed or rotational speed can be measured in any suitable manner, for example using a tachometer ( 27 ). The device for determining power can also be connected to the measuring device ( 5 ) and possibly also with the drive unit ( 4 ) connected control ( 6 ) with display, input and control elements.

Die Steuerung (6) ist an geeigneter Stelle am Gestell (2) oder an der Antriebseinheit (4) plaziert und über Leitungen (28) mit der Messeinrichtung (5) und dem Drehzahlmesser (27) verbunden. In der Steuerung (6) wird die Leistung berechnet und über geeignete Anzeigemittel, z.B. einen Monitor, LCD-Displays oder dgl. dem Probanden zur Anzeige gebracht. Außer der Leistung können auch andere relevante Parameter, wie die Reaktionskraft oder das Reaktionsmoment, die Drehzahl oder dergleichen angezeigt werden.The control ( 6 ) is at a suitable place on the frame ( 2 ) or on the drive unit ( 4 ) placed and over lines ( 28 ) with the measuring device ( 5 ) and the tachometer ( 27 ) connected. In the control ( 6 ) the performance is calculated and displayed to the test person via suitable display means, for example a monitor, LCD displays or the like. In addition to the power, other relevant parameters such as the reaction force or the reaction torque, the speed or the like can also be displayed.

Ferner kann die Steuerung (6) über Leitungen (28) mit der verstellbar ausgebildeten Bremse (3) verbunden sein. Die Verstellung der Bremskraft kann über geeignete Eingabemittel, z.B. eine Tastatur am Steuerungsgehäuse, vom Probanden selbst vorgenommen werden. Die Bremskraft kann alternativ auch automatisch von der Steuerung (6) im Rahmen eines Steuer- oder Regelprozesses oder -programms eingestellt werden. Insbesondere kann die Bremskraft geregelt werden, um in Abhängigkeit von der aktuellen Drehzahl eine konstante Probandenleistung zu erreichen.The controller ( 6 ) via lines ( 28 ) with the adjustable brake ( 3 ) be connected. The braking force can be adjusted by the test subject himself using suitable input means, for example a keyboard on the control housing. Alternatively, the braking force can also be set automatically by the control 6 ) are set as part of a control or regulation process or program. In particular, the braking force can be regulated in order to achieve a constant subject performance depending on the current speed.

Die Tretkurbel (7), die Übertragungseinrichtung (12) und die Bremse (3) sind zu einer gemeinsamen Antriebseinheit (4) zusammengefasst und besitzen ein gemeinsames Antriebsgehäuse (9). Im Antriebsgehäuse (9) ist die Tretkurbel (7) über geeignete leichtgängige Kurbellager (11) drehbar gelagert. Im Antriebsgehäuse (9) sind auch die Komponenten der Übertragungseinrichtung (12) und die Bremse (3) gelagert. Die Tretkurbel (7) ist über ihre Kurbelachse (8) an den beidseits vom Antriebsgehäuse (9) nach außen vortretenden Wellenzapfen in zwei seitlichen Lagerschilden des Gestells (2) über beidseitige leichtgängige Kurbellager (10) drehbar und relativ ortsfest gelagert. Aufgrund dieser Tretkurbellagerung kann die Antriebseinheit (4) mit ihrem Antriebsgehäuse (9) in der Art einer Schwinge um die Tretkurbelachse (8) schwenken.The crank ( 7 ), the transmission device ( 12 ) and the brake ( 3 ) form a common drive unit ( 4 ) and have a common drive housing ( 9 ). In the drive housing ( 9 ) is the pedal crank ( 7 ) via suitable smooth-running crank bearings ( 11 ) rotatably mounted. In the drive housing ( 9 ) are also the components of the transmission device ( 12 ) and the brake ( 3 ) stored. The crank ( 7 ) is about their crank axis ( 8th ) on both sides of the drive housing ( 9 ) outwardly projecting shaft journals in two side bearing plates of the frame ( 2 ) via smooth-running crank bearings on both sides ( 10 ) rotatable and relatively stationary. Due to this pedal crank bearing, the drive unit ( 4 ) with their drive housing ( 9 ) in the manner of a rocker around the pedal crank axis ( 8th ) swivel.

Die Übertragungseinrichtung (12) ist in der bevorzugten Ausführungsform als mehrstufiges Riemengetriebe ausgebildet. Alternativ kann es sich um ein Planetenradgetriebe, Stirnradgetriebe, Kettengetriebe oder um ein beliebiges anderes Getriebe handeln. In weiterer Variante ist eine andere einfache und direkte Übertragung zwischen der Tretkurbel (7) und der Bremse (3) möglich.The transmission device ( 12 ) is designed in the preferred embodiment as a multi-stage belt transmission. Alternatively, it can be a planetary gear, spur gear, chain gear or any other gear. In another variant, another simple and direct transmission between the pedal crank ( 7 ) and the brake ( 3 ) possible.

In der gezeigten Ausführungsform besitzt das Riemengetriebe drei Getriebestufen mit im Durchmesser abgestuften Riemenscheiben (13) und Riemen (15) in Form von Reibriemen oder Zahnriemen. Diese Übersetzung ins Schnelle ist vor allem für eine Wirbelstrombremse (3) von Vorteil, weil deren Bremskräfte geschwindigkeitsabhängig sind und mit der Geschwindigkeit steigen.In the embodiment shown, the belt transmission has three gear stages with pulleys graduated in diameter ( 13 ) and straps ( 15 ) in the form of friction belts or toothed belts. This quick translation is especially for an eddy current brake ( 3 ) advantageous because their braking forces are speed-dependent and increase with speed.

In der gezeigten Ausführungsform ist die erste große Riemenscheibe (13) auf der Tretkurbelachse (8) drehschlüssig montiert und wird direkt von der Tretkurbel (7) angetrieben. Die Scheibenachse (14) fällt hierbei mit der Tretkurbelachse (8) zusammen. Die beiden nachfolgenden Riemenscheiben (13) sind über eigene Riemenachsen (14) im Antriebsgehäuse (9) frei drehbar gelagert. Bei der letzten Riemenscheibe (13) kann hierbei eine Verstelleinrichtung zum Nachstellen und Spannen der Riemen (15) vorhanden sein. Diese kann gegebenenfalls auch bei der mittleren Riemenscheibe (13) vorhanden sein. Ferner kann die Bremse (3) verstellbar gelagert sein.In the embodiment shown, the first large pulley ( 13 ) on the pedal crank axle ( 8th ) mounted in a rotational fit and is directly from the pedal crank ( 7 ) driven. The disc axis ( 14 ) coincides with the pedal crank axis ( 8th ) together. The two following pulleys ( 13 ) have their own belt axes ( 14 ) in the drive housing ( 9 ) freely rotatable. At the last pulley ( 13 ) an adjustment device for adjusting and tensioning the belts ( 15 ) to be available. If necessary, this can also be done for the middle pulley ( 13 ) to be available. The brake ( 3 ) be adjustable.

Die Bremse (3) ist vorzugsweise als Wirbelstrombremse ausgebildet und ebenfalls im Antriebsgehäuse (9) gelagert. Die Wirbelstrombremse (3) kann von beliebig geeigneter Bauart sein. Beispielsweise besteht sie aus einem Stator (18) mit einer umfangseitigen elektrischen Wicklung (19), die über eine Stromversorgung (20) und eine Signalleitung (28) mit der Steuerung (6) bzw. einer externen Stromversorgung verbunden ist. Der Stator (18) ist von einem Rotor (16) umgeben, der vom letzten Riemen (15) drehend um eine Rotorachse (17) angetrieben wird. Der Rotor (16) besteht aus einem elektrisch und magnetisch leitenden Material. Er umgibt umfangseitig den Stator (18) mit der Wicklung (19) mit Abstand bzw. einem Luftspalt. In der elektrischen Wicklung werden mittels Gleichstrom magnetische Felder erzeugt, die im Rotor (16) bei Relativdrehzahl Wirbelströme induzieren, die wiederum entgegengerichtete magnetische Felder zur Generierung der magnetischen Bremskraft verursachen. Eine Veränderung der Bremskraft ist über eine veränderliche Ansteuerung der Wicklung (19) mit variierenden Stromstärken bzw. Spannungen möglich.The brake ( 3 ) is preferably designed as an eddy current brake and also in the drive housing ( 9 ) stored. The eddy current brake ( 3 ) can be of any suitable type. For example, it consists of a stator ( 18 ) with an electrical winding on the circumference ( 19 ) that have a power supply ( 20 ) and a signal line ( 28 ) with the control ( 6 ) or an external power supply is connected. The stator ( 18 ) is from a rotor ( 16 ) surrounded by the last belt ( 15 ) rotating around a rotor axis ( 17 ) is driven. The rotor ( 16 ) consists of an electrically and magnetically conductive material. It surrounds the stator on the circumference ( 18 ) with the winding ( 19 ) with a gap or an air gap. Magnetic fields are generated in the electrical winding by means of direct current. 16 ) induce eddy currents at relative speed, which in turn cause opposing magnetic fields to generate the magnetic braking force. A change the braking force is controlled by changing the winding ( 19 ) possible with varying currents or voltages.

In Abwandlung der gezeigten Ausführungsform kann die Wirbelstrombremse (3) mit Dauermagneten arbeiten, wobei die Bremskraft über eine Änderung des Abstands zwischen den Magneten und dem Rotor variiert werden kann. In weiterer Abwandlung kann die Bremse (3) in beliebig anderer Weise ausgebildet sein, z.B. als Reibbremse oder dgl. In diesen Varianten sind zur Veränderung der Bremskraft entsprechende mechanische oder elektrische Stellmittel vorhanden. In einer besonders einfachen Ausführungsform kann auf die Bremskraftverstellung auch verzichtet werden.In a modification of the embodiment shown, the eddy current brake ( 3 ) work with permanent magnets, whereby the braking force can be varied by changing the distance between the magnets and the rotor. In a further modification, the brake ( 3 ) can be designed in any other way, for example as a friction brake or the like. In these variants, appropriate mechanical or electrical actuating means are provided for changing the braking force. In a particularly simple embodiment, the braking force adjustment can also be dispensed with.

Das Antriebsgehäuse (9) kann in der einfachsten und in 3 gezeigten Ausführungsform aus zwei plan parallelen Gehäuseplatten bestehen, an denen die Komponenten der Antriebseinheit (4) mit geeigneten Lagern starr oder beweglich befestigt sind. Bei dieser Gestaltung kann das Antriebsgehäuse (9) an den Seiten offen sein. Alternativ kann das Antriebsgehäuse (9) auch allseitig oder zumindest an mehreren Seiten geschlossen sein.The drive housing ( 9 ) can be in the simplest and in 3 shown embodiment consist of two plane parallel housing plates on which the components of the drive unit ( 4 ) are fixed rigidly or movably with suitable bearings. With this design, the drive housing ( 9 ) be open on the sides. Alternatively, the drive housing ( 9 ) also be closed on all sides or at least on several sides.

Die Messeinrichtung (5) besteht in der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform aus einem Biegestab (21) mit einem daran angebrachten Kraftmesser (23), z.B. einer Anordnung von mehreren elektrischen Dehnmessstreifen, die über die Leitung (28) mit der Steuerung (6) verbunden sind. Der Biegestab (21) ist mittels einer Abstützung (22) ortsfest am Gestell (2) gelagert und hat einen definierten bzw, bekannten Abstand zur Tretkurbelachse (8). In der gezeigten Ausführungsform ist der Biegestab (21) am rückwärtigen Endbereich und unterhalb des Antriebsgehäuses (9) positioniert. Am rückwärtigen Ende des Antriebsgehäuses (9) befindet sich ein nach unten ragender Gehäuseansatz (24), der mit einem Vorsprung an der Unterseite des freien Endes des Biegestabs (21) anliegt. Zur genauen Lagedefinition kann der Biegestab (21) an dieser Stelle eine Schneide tragen.The measuring device ( 5 ) consists in the shown and preferred embodiment of a bending rod ( 21 ) with a dynamometer attached to it ( 23 ), e.g. an arrangement of several electrical strain gauges that are connected via the cable ( 28 ) with the control ( 6 ) are connected. The bending bar ( 21 ) is by means of a support ( 22 ) stationary on the frame ( 2 ) and has a defined or known distance from the pedal crank axis ( 8th ). In the embodiment shown, the bending bar ( 21 ) at the rear end area and below the drive housing ( 9 ) positioned. At the rear end of the drive housing ( 9 ) there is a housing extension that projects downwards ( 24 ), which has a projection on the underside of the free end of the bending rod ( 21 ) is present. The bending rod ( 21 ) wear a cutting edge at this point.

Das Antriebsgehäuse (9) ist von der aus Freiganggründen relativ hoch liegende Tretkurbelachse (8) vorzugsweise etwas schräg abwärts gerichtet und ist am rückwärtigen Ende über eine Feder (25) und eine Aufhängung (26) am Gestell (2) bzw. dessen Lagerschilden hängend abgestützt. Die Feder (25) kompensiert das Eigengewicht der Antriebseinheit (4) und ihrer um die Tretkurbelachse (8) schwenkbaren Massen. Über die Feder (25), die vorzugsweise als Zugfeder ausgebildet ist, wird der Gehäuseansatz (24) außerdem in Kontakt mit dem Biegestab (21) gehalten.The drive housing ( 9 ) is from the pedal crank axis, which is relatively high for reasons of clearance ( 8th ) preferably directed somewhat obliquely downwards and is at the rear end via a spring ( 25 ) and a suspension ( 26 ) on the frame ( 2 ) or its end shields supported. The feather ( 25 ) compensates for the weight of the drive unit ( 4 ) and their around the crank axis ( 8th ) swiveling masses. About the spring ( 25 ), which is preferably designed as a tension spring, the housing extension ( 24 ) also in contact with the bending rod ( 21 ) held.

Wenn der Proband die Tretkurbel (7) in den gezeigten Darstellungen entgegen des Uhrzeigersinns bewegt, wird durch die drehschlüssige Verbindung der ersten Getriebestufe bzw. Riemenscheibe (13) die gesamte Antriebseinheit (4) mit Antriebsgehäuse (9), Getriebe (12) und Bremse (3) in Tretrichtung gegen den Uhrzeigersinn mitgenommen und um die Tretkurbelachse (14) geschwenkt. Bei der gezeigten Anordnung entsteht hierdurch an der Kontaktstelle oder Schneide zwischen dem Gehäuseansatz (24) und dem vorzugsweise biegesteifen Biegestab (21) eine im wesentlichen senkrechte Reaktionskraft F bzw. ein aus der Reaktionskraft F und dem gegebenen Abstand zur Tretkurbelachse (8) resultierendes Reaktionsmoment M. Das Reaktionsmoment M repräsentiert im wesentlichen das gesamte vom Probanden an der Tretkurbel (7) aufgebrachte Tretmoment. Hierbei sind außer der Bremskraft der Bremse (3) auch alle im Getriebe (12) auftretenden Verluste durch Reibung oder sonstige Einflüsse im Reaktionsmoment enthalten. Lediglich das sehr kleine Reibmoment in den leichtgängigen gestellseitigen Kurbellagern (10) ist nicht erfasst.If the test person pulls the pedal crank ( 7 ) moves counterclockwise in the illustrations shown, is by the rotational connection of the first gear stage or pulley ( 13 ) the entire drive unit ( 4 ) with drive housing ( 9 ), Transmission ( 12 ) and brake ( 3 ) counterclockwise in the pedaling direction and around the pedal crank axis ( 14 ) pivoted. In the arrangement shown, this creates at the contact point or cutting edge between the housing attachment ( 24 ) and the preferably rigid bending rod ( 21 ) an essentially vertical reaction force F or one of the reaction force F and the given distance to the pedal crank axis ( 8th ) resulting reaction moment M. The reaction moment M essentially represents the whole of the test person on the pedal crank ( 7 ) applied pedaling moment. In addition to the braking force of the brake ( 3 ) also all in the gearbox ( 12 ) occurring losses due to friction or other influences in the reaction moment. Only the very small friction torque in the smooth-running crank bearings on the frame ( 10 ) is not recorded.

In der Steuerung (6) kann aus der gemessenen Reaktionskraft F und dem bekannten Abstand das Reaktionsmoment M berechnet und zur Leistungsbestimmung herangezogen werden. Der Drehzahlmesser (27) sitzt an einer beliebig geeigneten Stelle der Antriebseinheit (4). Aus Gründen der Messsicherheit wird eine Platzierung am schnell drehenden Rotor (16) der Wirbelstrombremse (3) bevorzugt. Aus dem Produkt von Drehzahl und Reaktionsmoment kann die tatsächliche Tretleistung des Probanden direkt und sehr genau berechnet werden.In the control ( 6 ) the reaction moment M can be calculated from the measured reaction force F and the known distance and used to determine the power. The tachometer ( 27 ) sits at any suitable location on the drive unit ( 4 ). For reasons of measurement reliability, a placement on the fast rotating rotor ( 16 ) the eddy current brake ( 3 ) prefers. The actual pedaling power of the test person can be calculated directly and very precisely from the product of speed and reaction torque.

Die Messeinrichtung (5) lässt sich ebenfalls in unterschiedlichster Weise abwandeln. Zum einen kann ein anderer Montageort gewählt werden. Ferner können statt Dehnmessstreifen andere geeignete Kraft oder Druck messende Sensoren eingesetzt werden. Z.B. kann ein Drucksensor direkt an der entsprechend abgewandelten und platzierten Abstützung (22) angebracht sein, gegen den der Gehäuseansatz (24) bei Auftreten des Reaktionsmomentes M drückt. Ansonsten sind beliebige andere Messeinrichtungen und Messtechniken einsetzbar, mit denen sich die Reaktionskraft F oder das Reaktionsmoment M direkt oder mittelbar messen lassen.The measuring device ( 5 ) can also be modified in many different ways. On the one hand, another installation location can be selected. Furthermore, other suitable force or pressure measuring sensors can be used instead of strain gauges. For example, a pressure sensor can be attached directly to the correspondingly modified and placed support ( 22 ) against which the housing attachment ( 24 ) when the reaction torque M occurs. Otherwise, any other measuring devices and measuring techniques can be used with which the reaction force F or the reaction moment M can be measured directly or indirectly.

11: Ergometerergometer
22: Gestellframe
33: Bremse, WirbelstrombremseBrake, Eddy current brake
44: Antriebseinheitdrive unit
55: Messeinrichtungmeasuring device
66: Steuerungcontrol
77: Tretkurbelcrank
88th: Tretkurbelachsecrank axle
99: Antriebsgehäusedrive housing
1010: Kurbellager im Gestellcrank bearing in the frame
1111: Kurbellager im Antriebsgehäusecrank bearing in the drive housing
1212: Übertragungseinrichtung, GetriebeTransmitting device, transmission
1313: Riemenscheibepulley
1414: Scheibenachsewheel axis
1515: Riemenbelt
1616: Rotorrotor
1717: Rotorachserotor axis
1818: Statorstator
1919: Wicklungwinding
2020: Stromversorgungpower supply
2121: Biegestabbending Beam
2222: Abstützungsupport
2323: Kraftmesser, DehnmessstreifenDynamometer, Strain
2424: Gehäuseansatzhousing extension
2525: Zugfedermainspring
2626: Aufhängungsuspension
2727: DrehzahlmesserRev counter
2828: Leitungmanagement
FF: Reaktionskraftreaction force
MM: ReaktionsmomentKickback

Claims

Procedure for determining the performance of ergometers ( 1 ) which is a frame ( 2 ), a pedal crank ( 7 ), a transmission device ( 12 ) and a brake ( 3 ), in particular an eddy current brake, characterized in that the pedal crank ( 7 ), the transmission device ( 12 ) and the brake ( 3 ) to one on the frame ( 2 ) around the pedal crank axis ( 8th ) rotatably mounted drive unit ( 4 ) are connected, the reaction torque of the drive unit ( 4 ) around the pedal crank axis ( 8th ) and the speed in the drive unit ( 4 ) can be measured.

Device for determining the performance of ergometers ( 1 ) which is a frame ( 2 ), a pedal crank ( 7 ), a transmission device ( 12 ) and a brake ( 3 ), in particular an eddy current brake, characterized in that the pedal crank ( 7 ), the transmission device ( 12 ) and the brake ( 3 ) to one on the frame ( 2 ) around the pedal crank axis ( 8th ) rotatably mounted drive unit ( 4 ) are connected, whereby a measuring device ( 5 ) for measuring the reaction torque of the drive unit ( 4 ) is provided and the drive unit ( 4 ) a tachometer ( 27 ) on one of its rotating parts.

Apparatus according to claim 2, characterized in that the pedal crank ( 7 ), the transmission device ( 12 ) and the brake ( 3 ) in a drive housing ( 9 ) are arranged around the in the frame ( 2 ) stored ( 10 ) Pedal crank axle ( 8th ) is pivotable, the measuring device ( 5 ) between the drive housing ( 9 ) and the frame ( 2 ) is arranged.

Device according to claim 2 or 3, characterized in that the measuring device ( 5 ) one with distance to the pedal crank axis ( 8th ) on the frame ( 2 ) supported bending rod ( 21 ) with a dynamometer ( 23 ), especially strain gauges, and one on the bending rod ( 21 ) acting housing attachment ( 24 ) on the drive housing ( 9 ) having.

Device according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the measuring device ( 5 ) and the tachometer ( 27 ) with a control ( 6 ) is connected to the calculation and display of the performance.

Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the drive housing ( 9 ) with a crank bearing ( 11 ) swiveling on the pedal crank axle ( 8th ) is stored.

Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the drive unit ( 4 ) with a distance to the pedal crank axis ( 8th ) arranged spring ( 25 ) with the frame ( 2 ) connected is.

Device according to one of claims 2 to 7, characterized in that the transmission device ( 12 ) designed as a transmission, preferably as a multi-stage belt transmission, and in the drive housing ( 9 ) is stored.

Device according to one of claims 2 to 8, characterized in that the eddy current brake ( 3 ) adjustable and with the control ( 6 ) is connected to the adjustment of the braking force.

Device according to one of claims 2 to 9, characterized in that the eddy current brake ( 3 ) a rotor ( 16 ), a stator ( 18 ) and an electrical winding ( 19 ) having.