DE2255178A1

DE2255178A1 - Pedaltrainer oder leistungsmesser

Info

Publication number: DE2255178A1
Application number: DE2255178A
Authority: DE
Inventors: Folke Ivar Blomberg; Marten Engerstam
Original assignee: Monark Crescent AB
Current assignee: Monark Crescent AB
Priority date: 1971-11-11
Filing date: 1972-11-10
Publication date: 1973-06-20
Also published as: NO132024B; GB1372149A; US3845663A; FR2160230A5; CA964295A; IT973472B; AT315707B; SE357888B; JPS4862146A; NO132024C

Description

Anwaltsakten-Nr. 23 084

10. Nov. 1972

Monark-Crescent AB Varberg / Schweden

Pedaltrainer oder Leistungsmesser

Die Erfindung bezieht sich auf einen Pedältrainer oder Leistungsmesser mit einem mittels einer Pedalkurbelwelle antreibbaren und von einer veränderlichen Bremskraft beaufschlagbaren Teil.

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Die Erfindung schafft ein verbessertes Trainings- oder Übungsgerät der genannten Art, bei dem es möglich ist, eine momentan daran aufgewendete Kraft, die über einen bestimmten Zeitraum aufgewendete Energie sowie die momentan von den Pedalen aufgenommene Leistung oder die am Schwungrad des Geräts einwirkende Bremsleistung direkt abzulesen, wobei die Ablesung kontinuierlich und unabhängig von Veränderungen der Belastung und/oder der Tretgeschwindigkeit erfolgen kann. Bekannte Fahrrad Übungsgeräte mit Ausnahme von für aufwendige medizinische Zwecke verwendeten Modellen, welche mit komplizierten elektrischen Einrichtungen versehen und dementsprechend teuer sind, weisen solche Möglichkeiten für die Ablesung nicht auf. Andere und gegenüber den elektrischen Einrichtungen billigere Anordnungen wurden bisher für die Messung von Leistung und/oder Kraft nicht verwendet, da die verläßliche Lösung dieser Aufgabe mit nicht-elektrischen Mitteln große Schwierigkeiten bietet.

Es besteht Bedarf an einem einfachen Übungsgerät mit wohlfeilen Einrichtungen zum Anzeigen von Leistung, Arbeit und Kraft. Ein wichtiger Markt dafür besteht bei Privatpersonen. Diese bedürfen einer Anzeige eier geleisteten Arbeit bei Schlankheitskuren bzw. einer Anzeige der Leistung

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bei der Leibesertüchtigung, bei der Rehabilitation-nach Herzkrankheiten und bei Schlankheitskuren in den Fällen, in denen die aufgewendete Leistung wegen einer Erkrankung niedriger gehalten werden muß, als anderweitig möglich, und schließlich einer Anzeige der Kraft z.B. bei kraftsportlichen Übungen. Außer bei Privatpersonen ergibt sich ein weites Verwendungsgebiet bei sportlichen Organisationen und bei Einrichtungen für medizinische Versorgung, Rehabilitation und Gesundheitswesen, wo eine bessere Anpassung an die Leistungsfähigkeit jedes einzelnen Benutzers des Übungsgeräts dadurch erzielbar wird, daß die Übungsintensität kontinuierlich und unabhängig von der Tretgeschwindigkeit und der Pedalkraft des Einzelnen abgelesen werden kann.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist eine mechanische, unbegrenzt variable Antriebsübertragung und die Verwendung derselben als in bezug auf die jeweilige Stellung integrierende Meßeinrichtung, sowie die Verwendung einer.Zähl- und zeitbezogenen Anzeigevorrichtung von der Art, wie sie in Fahrzeugen als Geschwindigkeits- und Streckenmesser Verwendung findet und daher in großen Serien billig hergestellt wird. Der Aufbau und die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Pedaltrainers ist nachstehend in Ausführungsbeispielen -anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

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Pig. 1 eine Teil-Seitenansicht eines Pedaltrainers mit Anzeige- bzw. Meßeinrichtungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Vorderansicht des in Fig. 1 dargestellten Teils des Pedaltrainers,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der in einem Pedaltrainer verwendeten integrierenden Meßeinrichtung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig. 3 und

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der integrierenden Meßeinrichtung.

In der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführung weist ein Pedaltrainer oder Leistungsmesser einen Rahmen 1 mit einem drehbar darin gelagerten Schwungrad 2 auf. Um dieses und um eine Führungsrolle 3 ist ein Bremsband 4 geschlungen. Zum Verändern des Anlagedrucks des Bremsbandes ¹J am Schwungrad 2 und damit zum Steuern der Bremskraft ist eine Spannvorrichtung mit einer Spannrolle 5» über welche das Bremsband gelegt ist, und einem die Spannrolle 5 tragenden Hebel 6 vorgesehen. Der Hebel 6 ist mittels eines Zapfens 7 schwenkbar am Rahmen 1 angebracht. Zum Verstellen kann der Hebel 6 einen Handgriff 8 haben, oder er kann über ein Zugseil oder

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eine andere Einrichtung mit einem an der Griffstange des Pedaltrainers oder an anderer Stelle angebrachten Betätigungsteil zum Einstellen der Bremskraft verbunden sein.

An einem vom Bremsband 4 abgezweigten Band 9- ist mittels Schrauben 10 ein abgewinkeltes Verbindungsglied 11 befestigt. Es ist von der Führungsrolle 3 und wie diese drehbar am Rahmen 1 gelagerten Rollen 12, 13 und 14 in Längsrichtung beweglich geführt. An seinem unteren Ende ist das Verbindungsglied 11 schwenkbar an einem Pendelhebel 15 gelagert, wozu dieser ein Langloch 16 aufweist. Der Pendelhebel 15 ist an seinem oberen Ende mittels eines Zapfens 17 schwenkbar am Rahmen 1 angebracht und hat an seinem unteren Ende einen Klauenkäfig 18, welcher eine Kugel 19 mit einigem Spiel und daher frei darin drehbar umgibt. Die Kugel 19 befindet sich in bewegungsübertragender Anlage an einer seitlich davon angeordneten Scheibe 20, welche vom Schwungrad 2 über einen Riemen 23, eine Riemenscheibe 21 und eine Welle 22 antreibbar ist, und an der anderen Seite an einer Walze 24 mit waagerechter Achse und feststehendem Drehmittelpunkt. Die Achse der Walze 24 verläuft parallel zur Ebene der Scheibe Die Stellung der Walze,24 und der Scheibe 20 zueinander sowie der Durchmesser der Kugel 19 sind so gewählt, daß sich die unter ihrem Eigengewicht in dem im wesentlichen V-formi-

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gen Spalt zwischen der Scheibe und der Walze ruhende und mittels des Pendelhebels 15 entlang der Oberfläche der Walze 24 bewegbare Kugel derart verschieben läßt, daß sich ihr Berührungspunkt mit der Scheibe 20 entlang einer in der Ebene der Scheibe und durch deren Mittelpunkt verlaufenden Geraden fortbewegt. Zwischen der Scheibe 20 und der Walze 24 besteht ein solcher Abstand, daß sich bei der Bewegungsübertragung von der Scheibe 2 über die Kugel 19 auf die Walze 24 eine die Antriebsübertragung verbessernde Servowirkung ergibt.

An einer Seite der Walze 24 ist eine biegsame Welle 25 für den Antrieb eines am Pedaltrainer angeordneten Anzeiginstruments nach Art eines Fahrzeug-Geschwindigkeitsund Streckenmessers befestigt. Das einem Streckenmesser entsprechende Teil des Instruments zeigt dauernd und nach anfänglicher Nulleinstellung in Form geeigneter Arbeitseinheiten die am Trainer geleistete Arbeit an, und das einem Geschwindigkeitsmesser entsprechende Teil des Instruments zeigt kontinuierlich und in Form geeigneter Leistungseinheiten die jeweils am Trainer aufgewendete Leistung an.

Anstelle eines Geschwindigkeitsmessers herkömmlicher Art kann auch ein Kraftfahrzeug-Drehzahlmesser verwendet werden,

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welcher eine Anzeige der Motordrehzahl aus der Impulsfrequenz der ZündspannungsstSße ableitet.

Bei Verwendung eines Instruments der letzteren Art an dem Pedaltrainer ist die biegsame Welle 25 überflüssig. Dafür muß dann an der Walze 24 ein Kontakt 26 angeordnet, sein, welcher derart mit einem (nicht gezeigten) Spannungskreis zusammenwirkt, daß dieser jeweils in einer bestimmten Stellung des Kontakts 2:6, z.B. einmal bei jeder Umdrehung der Walze 24, geschlossen wird. Das Schließen des Spannungskreises oewirkt dann jedesmal die Abgabe eines Impulses an den Drehzahlmesser.Außerdem können die Impulse an ein Zählerinstrument gelegt werden, dessen Anzeige ein Maß für die in einem bestimmten Zeitraum am übungsgerät geleistete Arbeit angibt.

Mit dem Pendelhebel 15 ist ein Zeiger 27 oder eine andere' Einrichtung verbunden, welcher bzw. welche mit einer (nicht gezeigten) Skala zusammenwirkt und auf dieser die Größe der Pedalkraft oder der am Schwungrad 2 angreifenden Bremskraft in geeigneten Maßeinheiten anzeigt.

Die Welle 22 ist die Eingangswelle eines aus der Scheibe 20, der Kugel 19 und der Walze 24 gebildeten Untersetzungsgetriebes j dessen Ausgangswelle die biegsame Welle 25 ist.

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Die Kugel 19, die Scheibe 20 und die Walze 24 bilden zusammen einen mechanischen Kelvin-Integrator. Beim Treten der Pedale wird die Scheibe 20 über den Riemen 23 vom Schwungrad 2 angetrieben. Die Scheibe 20 kann auch durch das Schwungrad 2 selbst ersetzt sein, wozu dieses dann einseitig gelagert sein muß, damit die Kugel 19 bis an den Mittelpunkt oder in dessen unmittelbare Nähe bewegt werden kann. Dies ist dann notwendig, wenn die Vorrichtung auch noch richtige Meßergebnisse liefern soll, wenn die mittels des Bremsbandes H ausgeübte Bremskraft auf nahezu Null eingestellt ist. Sofern jedoch die kleinsten Belastungswerte außer Betracht bleiben können, die Kugel 19 also nicht bis zur Mittelachse des Schwungrades bewegt zu werden breucht, kann dieses beiderseits gelagert sein.

Bei einer Bremskraft gleich Null befinden sich die einzeln nen Teile in der in Pig. I gezeigten Stellung. Dabei befindet sich die Kugel 19 in der Mitte der Scheibe 20, so daß deren Drehung nicht auf die Walze 24 übertragen wird und die Meßinstrumente für Arbeit, Leistung und Kraft keine Anzeige abgeben.

Wird das Bremsband 4 mittels der Spanneinrichtung 5 bis 8 angezogen und das Schwungrad 2 dann durch Treten der Peda-

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le in Drehung versetzt, so übt das Bremsband 4 eine Bremskraft auf das Schwungrad 2 aus. Eine der Größe der Bremskraft entsprechende Reaktionskraft ergibt sich an einem Punkt 28, an welchem das Bremsband 4 mit einer somit auf die Bremskraft' ansprechenden Feder 29 verbünden ist. Mit dem dem Anschlußpunkt 28 gegenüberliegenden Ende ist die Feder 29 am Rahmen· 1 befestigt. Unter Einwirkung der Bremskraft wird die Feder 29 um einen dieser proportionalen Betrag gestreckt. Die Streckung der Feder 29 ermöglicht die Verschiebung des Verbindungsgliedes 11 um eine entsprechende Strecke nach links. Dadurch wird der Pendelhebel 15 im Uhrzeigersinn verschwenkt, wobei der Klauenkäfig 18 die Kugel parallel zur Achse der Walze 24 nach links bewegt. Die Kugel 19 kommt dabei in eine Stellung, in der ihr Berührungspunkt mit der Scheibe· 20 um eine der Streckung der Feder proportionale Strecke vom Mittelpunkt der Scheibe 20 entfernt ist. In dieser Stellung überträgt die Kugel 19 die Drehung der Scheibe 20 auf die Walze 24, woraus sich eine Anzeige der über die biegsame Welle 25 mit der Walze 24 verbundenen Meßinstrumente für Arbeit und Leistung ergibt. Gleichzeitig zeigt der Ausschlag des Geigers 27 aufgrund der verschwenkten Lage des Pendelhebels 15 die ausgeübte Bremskraft an.

Somit ermöglicht die Vorrichtung die direkte Able'sung der

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am Übungsgerät in einer bestimmten Zeit geleisteten Arbeit sowie der jeweils aufGenommenen Leistung, unabhängig davon, ob der Benutzer die Leistung mit großer Pedalkraft und geringer Tretgeschwindigkeit oder umgekehrt aufbringt. Außerdem kann noch die Pedalkraft bzw. die auf das Schwungrad 2 einwirkende Bremskraft abgelesen werden. Die einzelnen Teile der Vorrichtung müssen natürlich so bemessen sein, daß die genannten Werte in den richtigen Einheiten an den Meßinstrumenten angezeigt werden. Die Ausführung der Erfindung nach Fig. 1 und 2 hat den Vorteil, daß sie sehr einfach und daher billig herstellbar ist. Will man eine gewisse Erhöhung der Kosten in Kauf nehmen, so läßt sich die Vorrichtung dahingehend verbessern, daß die Hysterese beim Verschieben des bewegungsübertragenden Teils, also der Kugel 19, verringert wird, woraus sich eine größere Meßgenauigkeit ergibt.

Eine Ausführung, in der die Hysterese beim Verschieben der Kugel in der integrierenden Einrichtung besonders niedrig ist, zeigen Fig. 3 und k. Anstelle der in dem Klauenkäfig geführten einzigen Kugel 19 der Anordnung nach Fig. 1 und finden in dieser Ausführung zwei Kugeln 31, 32 Verwendung. Diese sind zwischen acht drehbar auf vier Wellen 3^ in einem Kugelkäfig 35 gelagerten Rollen 33 geführt. Durch Anlage untereinander und an einer Scheibe 36 sowie einer Walze 37, welche

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der Scheibe 20 und der Walze 2k der ersten Ausführung entsprechen, übertragen die Kugeln 31, 32 die Drehung der Scheibe auf die Walze. Die Veränderung des Abstandes zwisehen dem Berührungspunkt der Kugel 31 mit der Scheibe 36 und deren Mittelpunkt, welche durch Verschieben des Kugelkäfigs 35 parallel zur Achse der Walze 37 erfolgt, geht mit sehr geringer Hysterese vor sich, da die bei der Verschiebung des Kugelkäfigs in Querrichtung auf die. Kugeln 31, 32 einwirkenden Kräfte von den drehbaren Rollen 33 ausgeübt' werden, und nicht, wie in der Ausführung nach Fig. 1 und 2, von feststehenden Klauen 18. Die geradlinige Bewegung des Berührungspunktes zwischen, der Kugel 31 und der Scheibe 36 ist durch eine Geradführung nach dem Wattschen Prinzip gewährleistet. .In Gelenken 38 am Rahmen 1 angelenkte Glieder entsprechen dabei den Kurbelarmen einer solchen Geradführung, deren Koppelstange durch den Kugelkäfig 35 mit daran sitzenden Tragleisten 40 gebildet ist. Die Ausbildung des Kugelkäfigs mit seinen Tragleisten als Teil einer Wattschen Geradführung ergibt eine sehr einfache Bauweise. Eine solche Geradführung ist auch hinsichtlich der Reibung günstiger als normale Anordnungen mit Rollen- oder GIeitführungen, mittels welcher eine. geradlinige. Bewegung direkt hervorgebracht werden kann.

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Die Veränderung des Abstandes zwischen dem Kontaktpunkt der Kugel 31 mit der Scheibe 36 und deren Mittelpunkt als Funktion der mittels des Bremsbandes kl ausgeübten Bremskraft geschieht dadurch, daß sich der Kugelkäfig unter dem Einfluß der Brems-Reaktionskraft um eine der Streckung einer Feder k2 gleiche Strecke bewegt. Dazu ist ein Ende des Bremsbandes Ml über eine Befestigungslasche k3 am Kugelkäfig befestigt, und die Feder k2 ist einerseits über eine weitere Befestigungslasche kk am Kugelkäfig 35 und andererseits am Rahmen 1 befestigt. In anderer Hinsicht besteht zwischen dieser Ausführung und der nach Fig. 1 und 2 kein Unterschied als der, daß in der zuletzt beschriebenen Ausführung das Verbindungsglied 11 und die Rollen 12, 13 und Ik weggelassen sind.

Ohne Beeinträchtigung der vorstehend anhand der Ausführung nach Fig. 3 und k erläuterten günstigen Hysterese-Eigenschaften läßt sich der Kugelkäfig 35 derart abwandeln, daß er wesentlich billiger herstellbar ist.

In dieser in Fig. 5 gezeigten Abwandlung des Kugelkäfigs erfolgt die Führung der darin enthaltenen Kugeln nach Art einer Gleitführung anstelle von einer Rollenlagerung. Der Käfig besteht hier aus einem Rohrstück 45, welches zwischen der Scheibe kB und der Walze kl angeordnet und so bemessen ist,

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daß zwei hintereinander liegende, gleich große Kugeln
48, 49 frei darin drehbar sind. Die Länge des Rohrstücks ist etwas kürzer als der Durchmesser beider Kugeln zu- , ■ samraen. An der Innenseite ist es gegenbenfalls mit einem reibungsmindernden Belag versehen. An der Außenseite des Rohrstücks 45 sitzen Befestigungslaschen und Tragleisten entsprechend den Teilen 40 bzw. 43, 44 in Fig. 3 und 4,
mit denen es in der gleichen Weise in der Vorrichtung gehalten ist.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern erstreckt sich
auf zahlreiche mögliche Abwandlungen derselben.

■ (Patentansprüche)

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Claims

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Patentansprüche

r l.JPedaltrainer oder Leistungsmesser mit einem mittels einer Pedalkurbelwelle antreibbaren und von einer veränderlichen Bremskraft beaufschlagbaren Teil, dadurch gekennzeichnet, daß die Pedalkurbelwelle oder eine andere, in einem bekannten Übertragungsverhältnis mit dieser verbundene Welle oder Scheibe (2,20) mit der Eingangswelle (22) eines mit einem Einstellglied (15) zum stufenlosen Verändern des Übertragungsverhältnisses versehenen Getriebes verbunden ist, daß das Einstellglied mit einer die ausgeübte Bremskraft fühlenden Einrichtung (29) gekoppelt ist und daß eine Ausgangswelle (25) des stufenlos verstellbaren Getriebes mit einem < Instrument verbunden ist, welches die momentane Leistung einer die Pedale tretenden Person und/oder die von ihr über einen gewissen Zeitraum geleistete Arbeit anzeigt und/ oder aufzeichnet.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verstellbare Getriebe einen mechanischen Kelvin-Integrator beinhaltet.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das mittels der Pedalkurbelwelle antreibbare Teil ein mit einer Bremsein-

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einrichtung, deren Bremskraft verstellbar ist, zusammenwirkendes Schwungrad ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung (3 bis 14) ein Teil (11) aufweist, dessen jeweilige Stellung eine Punktion der aufgewendeten Bremskraft ist und welches auf ein das Einsteilglied des verstellbaren Getriebes wirkendes Führungsteil (15, l8) einwirkt, daß mittels des Einstellgliedes ein oder mehrere Drehkörper (I9) bewegbar ist bzw. sind, welcher bzw. welche als Bewegungsübertragende Elemente zwischen einer ebenen Seite oder einer zylindrischen Fläche eines über die Pedalkurbelwelle antreibbaren ebenen, konischen oder sonstwie geformten scheinbenformigen Körper (20) und einer zylindrischen, konischen oder sonstwie geformten Walze (24), deren Drehung auf das Instrument übertragbar ist, angeordnet ist bzw. sind, und daß die Drehkörper mittels des Einstellgliedes mit ihrem Berührungspunkt an dem scheibenförmigen Körper entlang einer dessen Drehachse durchsetzenden Geraden bewegbar sind, wobei der Abstand des Berührungspunkts zwischen den Drehkörpern und dem scheibenförmigen Körper von der Drehachse des scheibenförmigen Körpers eine Funktion der vorhandenen Bremskraft ist.
4. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Drehkörper eine Kugel (19) ist bzw. Kugeln (31 _s 32 bzw. 48, 49) sind.

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5. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Kugel (19) vorhanden ist und daß das Führungsteil aus einem an einer Seite um einen festen Punkt (17) schwenkbaren Pendelhebel (15) besteht, dessen Schwenkstellung von der vorhandenen Bremskraft abhängig ist und welcher an einer anderen Seite einen die Kugel umgebenden Klauenkäfig (18) trägt, in dem die Kugel frei drehbar ist.
6. Gerät nach wenisgstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil aus einem Rohrstück (45) mit kreisförmigem oder anderem Querschnitt besteht, in welchem eine Kugel oder mehrere in einer Reihe angeordnete Kugeln (48,49) drehbar angeordnet sind, wobei die Länge des Rohrstücks geringer ist, als die Durchmesser, aller Kugeln zusammengenommen und das Rohrstück mit seiner Längs-Symmetrieachse im rechten oder einem anderen geeigneten Winkel zu dem scheibenförmigen Körper (46) angeordnet ist.
7. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Pührungsteil aus einem Kugelkäfig (35) besteht, mit Rollen (33) zwischen denen die Kugel(n) drehbar gehalten sind.

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8. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis J₃ dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem scheibenförmigen Körper (20 bzw. 36 bzw. 46) und der Walze (24 bzw. 37 bzw. 47) so gewählt ist, daß die Bewegungsübertragung von ersterem auf letztere durch Servowirkung verbessert ist.
9. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Körper durch das Schwungrad (2) gebildet ist.

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