DE29601409U1

DE29601409U1 - Ergometer

Info

Publication number: DE29601409U1
Application number: DE29601409U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Krueger Sven De
Priority date: 1996-01-27
Filing date: 1996-01-27
Publication date: 1996-04-11
Anticipated expiration: 2006-01-28

Description

Ergometer

Die Erfindung betrifft ein Ergometer mit einer stromgesteuerten Belastungseinrichtung.

Es sind Ergometer mit einer Wirbelstrombremse als Belastungseinrichtung bekannt. Die DE 3315 441 Al zeigt einen Ergometer mit einer Wirbelstrombremse, die ein drehbar gelagertes mittels einer Antriebseinrichtung in Drehung versetzbares Bremsrad mit zylindrischem Ring aus einem elektrisch leitenden Material sowie ein ortsfest angeordnetes Magnetsystem aufweist. Die Antriebseinrichtung ist ein Kettenrad, daß beispielsweise über Tretkurbeln und Kette das Drehmoment auf ein Radpaar überträgt. Von dort wird es über einen Zahnriemen auf das Bremsrad weiter übertragen. Beim Gebrauch des Ergometers wird das Magnetsystem erregt. Hierzu wird der durch die Erregerwicklung des Magnetsytems fließende Erregerstrom so eingestellt, daß sich das vorgesehene Bremsmoment ergibt. Die Verwendung der Wirbelstrombremse beim Ergometer hat den Nachteil, daß zwischen der Krafteinleitung und der Wirbelstrombremse eine oder mehrere mechanische Get riebe stufen zwischengeschaltet sind. Dies erhöht den Bau-, Montage- und Masseaufwand sowie die Kosten für das Ergometer.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Ergometer mit einer stromgesteuerten Belastungseinrichtung zu entwickeln, das bei verringertem Bau-, Montage- und Masseaufwand kostengünstig herstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Belastungseinrichtung eine Magnetpulverbremse verwendet wird, die aus einem Stator mit Spule, die durch steuerungsabhängige Stromimpulse gespeist wird, und einem Rotor besteht, wobei im Luftspalt zwischen Rotor und Stator magnetisierbare Teilchen eingebracht sind, am Rotor mindestens eine Belastungskurbel angeordnet ist und die Magentpulverbremse mit einer Einrichtung für die Bremskraftbestimmung in Wirkverbindung steht.

Von besonderem Vorteil ist, daß mit der erfindungsgemäßen Lösung die medizinsiche Belastung direkt ermittelt wird. Die bisherigen Lösungen verwenden indirekte Meßmethoden, die im medizinischen Anwendungsbereich hohe Meßungenauigkeiten aufweisen.

Zweckmäßig ist es, daß die Einrichtung zur^#Bre^#mskra¥tbe¥timmung aus einem Kraftsensor auf der Angriffsfläche einer jeden Belastungskurbel am Rotor und einem Drehzahlsensor besteht. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Magnetpulverbremse in Gleitlagern befestigt ist und mit einem Arretierungselement mit Kraftsensor zur Bestimmung des übertragenen Kraftmomentes verbunden ist. In einer weiteren Ausgestaltung erfolgt die Bremskraftbestimmung aus der Kennlinie der jeweiligen Magnetpulverbremse in Verbindung mit der Messung der magnetischen Eigenschaften, beispielsweise des Magnetflusses, über magnetfeldabhängige Bauelemente.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 schematische Funktionsdarstellung einer Magnetpulverbremse, Fig. 2 Magnetpulverbremse mit Bremskraftbestimmung und Fig. 3 Gesamtansicht eines Ergometers.

Nach Figur 1 wird eine Spule 2 im Stator 3 einer Magnetpulverbremse 1 bei Betätigung mit Stromimpulsen gespeist. Im Luftspalt 4 zwischen Rotor 5 und Stator 3 befindet sich ein magnetisierbares Teilchen 6, beispielsweise ferromagnetischer Pulverwerkstoff. Je nach Höhe des durchfließenden Stromes in der Spule 2 formieren sich aufgrund der Magnetisierung die magnetischen Teilchen 6 zu einem kettenförmigen Verbindungselement zwischen Rotor 5 und Stator 3, deren Steifigkeit mit dem magnetischen Feld variiert und direkt proportional zum angelegten Strom ist. Zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 5 entsteht somit ein dem Strom proportionales Bremsmoment, das stufenlos geregelt werden kann. Die mit dem Funktionsprinzip verbundenen Hystereseeigenschaften der Betriebsparameter werden durch geeignete Ansteuerungsprinzipien und Meßverfahren für die Bremskraftbestimmung kompensiert. Dazu zeigt die Figur 2 die Möglichkeit der direkten Messung der erzeugten Kraft durch den Kraftsensor 7 an einer Belastungskurbel 14. Hierzu erfolgt die Messung des übertragenen Kraftmomentes an der in einem Gleitlager befestigten Magnetpulverbremse 1 durch einen als Arretierung wirkenden Kraftsensor 7 mit einem dazu notwendigen Arretierungselement 13. Eine weitere Möglichkeit der Kompensation der Hystereseeigenschaften ist die Messung der magnetischen Eigenschaften des Magnetkreises, beispielsweise des Magnetflusses, durch entsprechende Sensoren, wie beispielsweise magnetfeldabhängige Bauelemente 8. In Verbindung mit der Kennlinie der Magnetpulverbremse

1 ist dann die Bestimmung der entstenenden'KrajSwirkung'möglich. Durch eine entsprechende Controller-Auswertung können die medizinischen Kenngrößen, wie konstantes Drehmoment, Isopower, eingestellt und ausgewertet werden. Figur 3 zeigt die Gesamtansicht eines Ergometers. Über einen Drehzahlsensor 9 und einen Kraftsensor 7 werden nach entssprechender Eingabe über die Tastatur 10 die medizinischen Parameter steuerungsmäßig durch einen Controller 11 in der Magnetpulverbremse 1 realisiert und am Display 12 angezeigt. In der Figur 3 sind die Belastungskurbeln 14 zwei Armkurbeln. Das Ergometer ist auf einem Träger 15 montiert, der an einer Wand 16 befestigt ist. Je nach Anwendungsfall können mehrere verschiedene Sensoren zur Präzisierung für die medizinische Auswertung verwendet werden. Die Lösung ist universell einsetzbar und durch die konstruktive Gestaltung in den Anwendungsbereichen, wie Arm- oder Beinkurbelergometer, variierbar.

• · 9 ·■

Aufstellung der verwendeten Bezü'g'sz'eichen"

1 = Magnetpulverbremse

2 = Spule

3 = Stator

4 = Luftspalt

5 = Rotor

6 = Teilchen

7 = Kraftsensor

8 = Bauelement

9 = Drekzahlsensor

10 = Tastatur

11 = Controller

12 = Display

13 = Arretierungselement

14 = Balastungskurbel

15 = Träger

16 = Wand

Claims

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1. Ergometer mit einer stromgesteuerter Belastungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß als Belastungseinrichtung eine Magnetpulverbremse (1) verwendet wird, die aus einem Stator (3) mit Spule (2), die durch steuerungsabhängige Stromimpulse gespeist wird, und einem Rotor (5) besteht, wobei im Luftspalt (4) zwischen Rotor (5) und Stator (3) magnetisierbare Teilchen (6) eingebracht sind, am Rotor (5) mindestens eine Belastungskurbel (14) angeordnet ist und die Magnetpulverbremse (1) mit einer Einrichtung für die Bremskraftbestimmung in Wirkverbindung steht.

2. Ergometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bremskraftbestimmung aus einem Kraftsensor (7) auf der Angriffsfläche einer jeden Belastungskurbel (14) am Rotor (5) und einem Drehzahlsensor (7) besteht.

3. Ergometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpulverbremse (1) in Gleitlagern befestigt ist und mit einem Arretierungselement (13) mit Kraftsensor (7) zur Bestimmung des übertragenen Kraftmomentes verbunden ist.

4. Ergometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicnet, daß die Bremskraftbestimmung aus der Kennlinie der jeweiligen Magnetpulverbremse (1) in Verbindung mit der Messung der magnetischen Eigenschaften des Magnetkreises, beispielsweise des Magnetflusses, über magnetfeldabhängige Bauelemente (8), erfolgt.