Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Leistungsbestimmung von Ergometern mit den Merkmalen im Oberbegriff
des Hauptanspruches.The invention relates to a device
for determining the performance of ergometers with the features in the generic term
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, eine
bessere Vorrichtung zur Leistungsbestimmung bei Ergometern oder
anderen derartigen Geräten aufzuzeigen.It is an object of the present invention
better device for determining the performance of ergometers or
to show other such devices.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen
im Vorrichtungshauptanspruch.The invention solves this problem with the features
in the main device claim.
Die beanspruchte Vorrichtung hat
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 kann. 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 claimed device has
the advantage of being over
the measurement of the reaction force or the reaction moment of the combined
Drive unit the forces applied by the test person very much
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 accurately than before
be determined. This is especially with regard to one
Control or regulation of the power or braking force is an 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. In a departure from the embodiment shown, the frame ( 2 ) have any other design. Instead of a bicycle saddle, another seat can be used or a bed surface.
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 the reaction force in the manner described in more detail below F or the reaction moment M the drive unit also described in more detail below ( 4 ) is measured. The reaction force F represents the on the 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. The braking force can be changed via a variable control of the winding ( 19 ) with varying current ken or tensions possible.
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 from the reaction force F and the given distance to the 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 ) can from the measured reaction force F and the known distance the reaction moment M calculated and used to determine performance. 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 occurs M suppressed. Otherwise, any other measuring devices and measuring techniques can be used with which the reaction force F or the reaction moment M have it measured directly or indirectly.
BEZUGSZEICHENLISTE
- 1
- Ergometer
- 2
- Gestell
- 3
- Bremse,
Wirbelstrombremse
- 4
- Antriebseinheit
- 5
- Messeinrichtung
- 6
- Steuerung
- 7
- Tretkurbel
- 8
- Tretkurbelachse
- 9
- Antriebsgehäuse
- 10
- Kurbellager
im Gestell
- 11
- Kurbellager
im Antriebsgehäuse
- 12
- Übertragungseinrichtung,
Getriebe
- 13
- Riemenscheibe
- 14
- Scheibenachse
- 15
- Riemen
- 16
- Rotor
- 17
- Rotorachse
- 18
- Stator
- 19
- Wicklung
- 20
- Stromversorgung
- 21
- Biegestab
- 22
- Abstützung
- 23
- Kraftmesser,
Dehnmessstreifen
- 24
- Gehäuseansatz
- 25
- Zugfeder
- 26
- Aufhängung
- 27
- Drehzahlmesser
- 28
- Leitung
- F
- Reaktionskraft
- M
- Reaktionsmoment
LIST OF REFERENCE NUMBERS - 1
- ergometer
- 2
- frame
- 3
- Brake, eddy current brake
- 4
- drive unit
- 5
- measuring device
- 6
- control
- 7
- crank
- 8th
- crank axle
- 9
- drive housing
- 10
- Crank bearing in the frame
- 11
- Crank bearing in the drive housing
- 12
- Transmission device, transmission
- 13
- pulley
- 14
- wheel axis
- 15
- belt
- 16
- rotor
- 17
- rotor axis
- 18
- stator
- 19
- winding
- 20
- power supply
- 21
- bending Beam
- 22
- support
- 23
- Dynamometer, strain gauge
- 24
- housing extension
- 25
- mainspring
- 26
- suspension
- 27
- Rev counter
- 28
- management
- F
- reaction force
- M
- Kickback
