DE3404539A1

DE3404539A1 - Trainingsgeraet fuer ortsfestes koerperliches training

Info

Publication number: DE3404539A1
Application number: DE19843404539
Authority: DE
Inventors: Frans van der 6450 Hanau Stel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-02-09
Filing date: 1984-02-09
Publication date: 1985-08-22

Description

Trainingsgerät für ortsfestes körperliches Training
Die Erfindung betrifft ein Trainingsgerät für ortsfestes körperliches Training, entsprechend einer Bewegung längs einer natürlichen oder imaginären Strecke, bestehend aus einem vom Trainierenden mit willkürlicher Geschwindigkeit proportional zum gleichzeitig zurückgelegten Teil der Strecke bewegbaren Geräteteil sowie einer auf dieses wirkenden, in ihrer Bremslast programmgesteuerten Bremse.
Derartige Trainingsgeräte werden üblicherweise in Verbindung mit Fahrrädern oder fahrradähnlich ausgebildet.
Die Erfindung ist jedoch auch auf andere Trainingsgeräte anwendbar, z.B. Rudergeräte oder Laufbänder, wobei die bekannten mechanischen oder elektrischen Bremsen verwendet werden können.
Übliche Fahrradergometer und Gestelle mit Rollen, auf die ein normales Fahrrad aufgesetzt werden kann (sogen.
Universalrollen) haben eine Bremse mechanischer oder elektrischer Bauart mit willkürlich einstellbarem Bremsmoment (vergleiche z.B. DE-OS 28 18 462 und DE-OS 33 04 707). Es ist auch schon bekannt, eine automatische Steuervorrichtung vorzusehen, die das Bremsmoment zeitabhängig steuert, so daß im Verlauf einer Übung mit zunehmend stärkerer Bremsung trainiert wird (vgl.
DE-OS 23 49 212 und DE-OS 26 01 630). Es ist weiterhin bekannt, in Verbindung mit einem fahrradartigen Ühungsgerät einen Bildschirm vorzusehen, auf dem in Abh.ängigkeit von der Bewegung der Pedale, aber ohne Berücksichtigung unterschiedlicher Schwieriykeitsgrade infolge wechselnder Steigungen ein Film von einer natürlichen Strecke abläuft (DE-OS 29 49 630) oder umgekehrt ein auf dem Bildschirm ablaufender Film in starrer Abhängigkeit die Bremskraft steuert, ungeachtet tlc:;:;cl, mit welcher Geschwindigkeit der Trainierende übt übt (t oS 32 10 899). Schließlich ist es bekannt, auf einem Bildschirm einen durch ein zeitabhängiges Signal bestimmten Bildteil als Sollwert und daneben einen vom Trainierenden beeinflußten Bildteil als Ist-Wert darzustellen, durch den vorgegebenen Soll-Wert eine Bremse zu steuern und je nach Abstand von Soll- und Ist-Wert gegebenenfalls ein Warnsignal auszulösen (DE-OS 28 22 243) In diesem Fall besteht demnach keine technisch zwangsläufige Beziehung zwischen dem Programmablauf des Sollwerts und der zugehörigen Bremsung einerseits sowie dem Ist-Wert andererseits.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trainingsgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich besser als bisher zum Training von Sportlern im Hinblick auf bestimmte natürliche Wettkampf- oder Trainingsstrecken eignet, indem es die natürliche Bewegung längs dieser Strecken genauer als die vorgenannten Trainingsgeräte simuliert. Gleichzeitig wird mit dieser Annäherung an die tatsächlichen Wettkampf- und Trainingsbedingungen in der Natur angestrebt, das Interesse am Üben auf der Stelle länger wachzuhalten.
Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ablauf des Steuerprogramms der Bremse in Abhängigkeit von dem nach dem Start zurückgelegten Weg des bewegbaren Geräteteils steuerbar ist.
Die Erfindung ermöglicht die Vorgabe eines Streckenabschnitts (oder einer Folge von mehreren Abschnitten) und vorzugsweise gleichzeitig dessen Abbildung auf einem Bildschirm. Der Streckenabschnitt ist dargestellt in der Form eines Strecken-Höhen-Profils. Die momentane Position z.B. eines Radfahrers kann in dieses Streckenprofil eingeblendet werden und bewegt sich dann auf dem Bildschirm vorwärts auf Grund einer Positionsrückmeldung, die mittels eines Weggebers z.B. an einer Universal-Trainingsrolle angebracht ist.
Die Position des Radfahrers auf dem Bildschirm verändert sich proportional entsprechend dem vom Radfahrer zurückgelegten Weg. Die relative Geschwindigkeit, mit der die Position des Radfahrers sich verändert, ist proportional zur tatsächlichen Geschwindigkeit des Rades (unter Berücksichtigung des Laufräder-Durchmessers und Drehzahl der Laufräder).
Die Belastung, die der Radfahrer überwinden muß, wird von einem Steuerwerk geregelt, und zwar entsprechend dem aufgezeichneten Streckenprofil. Das bedeutet, daß der Belastungswert ermittelt wird auf Grund - der vorprogrammierten und auf dem Bildschirm angezeigten Steigungen, - der Position des Radfahrers im Streckenprofil, die wirklichkeitsgetreu von der Trainings rolle zurückgemeldet wird.
Die Erfindung simuliert wirklichkeitsgetreu die tatsächliche Belastung gemäß dem Streckenverlauf und dem zurückgelegten Weg des Radfahrers.
Die Streckenprofile realer Strecken können aufgenommen und gemäß einem nachfolgend beschriebenen Aufnahme-Verfahren umgesetzt werden in Parameter, die dem Steuerwerk manuell oder über Magnetkassette eingegeben werden können. Es lassen sich beispielsweise berühmte Rennstrecken simulieren, wie z.B Teilabschnitte der Tour de France, das Rennen um den enninger Turm, aber auch "private" Übungsstrecken oder Urlaubs fahrten. Die Streckenprofile können auf Magnetkassette aufgenommen werden und nach Wahl einzeln oder zusammen (Frage der Speichergröße in dem Steuerwerk gespeichert und nach Bedarf abgerufen werden.
In Abhängigkeit von der Leistungsfähigkeit des Steuerwerks (Schaltgeschwindigkeit) können mehrere Trainingsrollen angeschlossen werden und Wettbewerbsrennen über ein vorgegebenes Streckenprofil durchgeführt werden.
Hierbei wird nicht die Strecke als Leistungsnachweis gemessen, sondern, wie unter realen Umständen, die benötigte Zeit. Beide Positionen der Rennfahrer werden dann über dem Streckenprofil auf dem Bildschirm eingeblendet.
Auch kann das Steuerwerk einen Gegner simulieren und darstellen oder eine frühere Übungsfahrt des Trainierenden, die gespeichert worden ist, wiedergeben. Der Puls des Radfahrers kann den Belastungswert ab einem Grenzwert überlagern, um Überlastung zu verhindern.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt einen Radfahrer 1 auf einer Trainings rolle 4 mit einem Herzfrequenz-Aufnehmer 3.
Der Radfahrer 1 bewegt mit einem Rennrad 2 in bekannter Weise die drei Rollen der Trainingsrolle 4. Auf der vorderen Rolle befindet sich ein Metallstreifen 10, der einen Induktiv-Schalter 9 während der Rotation der Rolle schaltet. Jeder Puls entspricht einem zurückgelegten Weg der Rolle bzw. des Fahrrades 2.
Die Puls folgte wird in einen Integrator 11 geführt, der einen Puls pro einer festen Anzahl von Eingangspulsen über Businterface 12 an ein Steuerwerk 13 weitergibt.
Das Steuerwerk 13 wird programmiert (mit Parametern für Streckenprofile versorgt) mit Hilfe von manuellen Eingaben oder Cassettenrecorder 20 und Magnetcassetten 21.
An das Steuerwerk 13 ist ein Bildschirm bzw. Fernsehgerät 15 angeschlossen, auf dem das Streckenprofil und die laufende Position des Radfahrers dargestellt wird. Auch wird das Steuerwerk 13 zusammen mit dem Bildschirm 15 dazu benutzt, im Dialog-Verfahren das Programm zu starten, Streckenprofile aufzurufen, Entfernung und Schwierigkeitsgrad einzugeben.
Insofern es die Leistungsfähigkeit des Steuerwerks 13 erlaubt (Schaltgeschwindigkeit), können folgende Daten zusätzlich angezeigt werden: - Geschwindigkeit (momentan und Durchschnitt) - Zeit - zurückgelegter Weg - Belastungswert - Puls - Leistung in Watt.
Der im Steuerwerk 13 ermittelte Belastungswert (z.B.
von 0 bis 225) wird an einen Digital/Analog-Umwandler 14 geführt, der eine Soll-Spannung für einen Belastungsdiskriminator 16 erzeugt. Ein Signalverstärker 17 regelt über einen Leistungsverstärker 19 den Erregungsstrom aus der Gleichstromversorgung 18 für einen Wechselstrom-Generator 5. Eine Spannung, proportional zum Erregungsstrom, wird in dem Belastungsdiskriminator 16 mit dem Belastungs-Soll-Wert verglichen und eine evtl. Differenz mittels Verstärker 17, 19 ausgeregelt. Diese Schaltung gewährleistet eine proportionale Abhängigkeit des Erregungsstroms von dem Belastungswert.
Die erzeugte Spannung des Wechselstrcnjenerators 5 wird zuerst über eine Diodegleichrichterbrücke zur Gleichspannung umgewandelt und wird belastet mit einem Festwiderstand 7, in dem die erzeugte Energie dissipiert wird. Durch die Veränderung des Erregungsstroms in der Feldwicklung 6 verändert sich auch das erforderliche Drehmoment an der hinteren Rolle 8 der Trainingsrolle 4 und damit die Belastung für den Radfahrer 1.
Die Streckenprofil-AuEnahme erfolgt' inden die Höhenveränderung pro Weginkrement ermittelt wird für die Rennstrecke (z.B. Höhe in Meter pro 100 Meter Wegstrecke). Zu dieser Kurve wird in bekannter Weise die mathematische Funktion berechnet und diese wird mit ihren Parametern auf Magnetkassette 21 gespeichert zur Eingabe in das Steuerwerk 13. Die ermittelten Parameter können auch manuell in das Steuerwerk 13 eingegeben werden, welches sie zur Aufzeichnung des Streckenprofils und zur Ermittlung des Belastungswertes benutzt.
Die zum Start des Programmablaufs erforderlichen Eingaben erfolgen durch die Tastatur des Steuerwerks 13.
Auf dem Bildschirm erscheint dann zunächst die Frage nach der Entfernung. Eine beliebige Entfernung in km kann eingegeben werden und bestimmt die Dauer der Übung sowie die Anzahl der nacheinander aufgerufenen Streckenprofile. Außerdem erscheint auf dem Bildschirm die Frage nach den gewünschten Streckenprofilen, die mit einer Nummer identifiziert werden. Die Anzahl der geforderten Profile hängt ab von der Km-Eingabe und der Streckenlänge der gewählten Streckenprofile.
Schließlich erscheint auf dem Bildschirm auch noch die Frage nach dem gewünschten Schwierigkeitsgrad. Eingegeben wird eine Zahl zwischen 0 und 100 %, entsprechend z.B. Gegenwind, Fahrbahnbeschaffenheit, Art und Gewicht des Fahrrads.
Damit hat das Steuerwerk 13 alle erforderliche Information, um die Strecke zu simulieren und die Belastungswertkurve zu ermitteln. Es zeichnet das erste Streckenprofil auf den Bildschirm. Zusätzlich wird für jeden Wegstreckenimpuls vom Integrator 11 ein Punkt oder z.B. eine graphische Darstellung des Rades auf das Streckenprofil eingeblendet und so die Position des Fahrers dargestellt.
Zu jedem Wegstreckenimpuls vom Integrator 11 wird außerdem die erste Differential-Ableitung von der Streckenkurve gebildet. Sie ist proportional zur Steigung und die Steigung ist wiederum proportional zur Belastung. Der ermittelte relative Wert wird im Beispielsfall normiert auf einen Wert zwischen 0 und 255 und dann noch der eingegebene Schwierigkeitsgrad (0 bis 100 %) auf den Belastungswert angewandt. Das Ergebnis ist der Belastungswert in binärer Form, der dem Digital/Analog-Wandler 14 zugeführt wird.
Wenn das erste Streckenprofil abgefahren ist, wird geprüft, ob damit die eingegebene Strecke zu Ende ist.
Wenn nicht, dann wird das zweite Streckenprofil aufgezeichnet und der Vorgang wiederholt sich. Wenn das letzte Streckenprofil abgefahren ist und die eingegebene Strecke zurückgelegt, dann wird der Bildschirm gelöscht und die zurückgelegte Strecke angezeigt.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche: 1. Trainingsgerät für ortsfestes körperliches Training, entsprechend einer Bewegung längs einer natürlichen oder imaginären Strecke, bestehend aus einem vom Trainierenden mit willkürlicher Geschwindigkeit proportional zum gleichzeitig zurückgelegten Teil der Strecke bewegbaren Geräteteil sowie einer auf dieses wirkenden, in ihrer Bremslast programmgesteuerten Bremse, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Ablauf des Steuerprogramms der Bremse (5) in Abhängigkeit von dem nach dem Start zurückgelegten Weg des bewegbaren Geräte teils (8) steuerbar ist.
2. Trainingsgerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die vom Steuerprogramm gesteuerte Bremslast wahlweise mit unterschiedlichen Faktoren proportional veränderbar ist
3. Trainingsgerät nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß es in an sich bekannter Weise mit einem Bildschirm (15) verbunden ist, wobei dieser die dem Steuerprogramm entsprechende natürliche Strecke während der Bewegung und/oder ein natürliches oder imaginäres Streckenprofil mit Steigungen und der momentanen Position und/oder die momentane Steigung oder Bremslast in Zahlen anzeigt.
4. Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Bildschirm (15) außer der momentanen Position des Trainierenden auf der Strecke auch die momentane Position eines gleichzeitig mit ihm gestarteten Vergleichssportlers anzeigt
5. Trainingsgerät nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Vergleichssportler der Trainierende selbst während einer früher absolvierten Übung ist, deren Leistungsdaten gespeichert wurden.
6. Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine an sich bekannte Meß- und Anzeigeeinrichtung zur Messung und Anzeige körperlicher Zustände und Funktionen, z.B. der Pulsfrequenz.
7. Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß es drehbare Rollen (8, 10) aufweist, auf welche ein Fahrrad (2) aufsetzbar ist, wobei eine direkt oder indirekt über das Hinterrad des Fahrrads (2) antreibbare Rolle (8) in Abhängigkeit von der Anzahl ihrer nach dem Start zurückgelegten Umdrehungen und dem Steuerprogramm mehr oder weniger stark bremsbar ist.