DE3629808C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrrad-Ergometer, das die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist.

Bei einem bekannten Fahrrad-Ergometer dieser Art (DE-OS 34 04 539) werden auswählbare Streckenprofile auf einem im Blickfeld des Benutzers angeordneten Monitor dargestellt. Eine Leuchtanzeige in Form eines Leuchtpunktes oder eines Bildsymbols für einen Radfahrer bewegt sich entsprechend der Anzahl der ausgeführten Tretkurbelumdrehungen längs des Linienzuges. Das an der Tretkurbel wirksame Bremsmoment wird dabei durch das dem Streckenprofil entsprechende Bremsmoment/Weg-Diagramm bestimmt.

Es ist ferner bekannt (DE-OS 32 10 899), auf einem im Blickfeld des Benutzers des Fahrrad-Ergometers stehenden Bildschirm ein Bild zu projezieren, das von einer Straße und der sie umgebenden Landschaft denjenigen Ausschnitt zeigt, den der Benutzer dieser Straße augenblicklich sehen würde. Dieses Bild ändert sich in Abhängigkeit von der Anzahl der ausgeführten Tretkurbelumdrehungen, da dem Benutzer des Ergometers der optische Eindruck vermittelt werden soll, den ein Radfahrer hat, der die dargestellte Straße befährt, um durch die Simulation einer Fahrradausfahrt einen zusätzlichen Anreiz zum Gebrauch des Ergometers zu geben. Wie bei der eingangs genannten Lösung ist auch bei diesem Ergometer der dargestellten Straße ein Bremsmoment/Weg- Programm zugeordnet, welches für jede Stelle der Straße einen Wert des Bremsmomentes festlegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrrad-Ergometer zu schaffen, das mit möglichst einfachen Mitteln in stärkerem Maße als die bekannten Fahrrad-Er­ gometer Personen zur Benutzung zu motivieren vermag. Diese Auf­ gabe löst ein Fahrrad-Ergometer mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Sowohl durch die der Realität sehr nahekommenden Bremsmoment- Sollwert-Programme und ihre bildliche Darstellung in Form von Straßen in einem Landschaftsbild als auch durch die Mehrgang­ schaltung-Simulationseinrichtung, die dem Benutzer die Möglich­ keit gibt, wie bei einem Fahrrad mit Mehrgangschaltung zu jedem Zeitpunkt den bevorzugten Gang auswählen zu können, kommt die Benutzung des erfindungsgemäßen Fahrrad-Ergometers einer Fahrt mit einem Fahrrad sehr nahe, zumal dem Benutzer auch ständig an­ gezeigt wird, an welcher Stelle der gewählten Straße er sich im Augenblick befindet. Das vom Benutzer aufzubringende Antriebs­ moment ist wie in der Realität von der augenblicklichen Steigung der Straße, die auch null oder negativ sein kann, sowie von einem Gewichtswert abhängig, welcher der Summe aus dem Gewicht des Be­ nutzers und dem Gewicht eines Fahrrades entspricht.

Für die Gangauswahl sind bei einer bevorzugten Ausführungsform Wahlschalter vorgesehen, die zweckmäßigerweise mit der Nummer des zugeordneten Ganges gekennzeichnet sind. Mit Hilfe einer Lichtquelle kann angezeigt werden, welcher Gang augenblicklich ausgewählt ist. Eine Anordnung dieser Wahlschalter in einer das Display aufweisenden Frontplatte ergibt eine gute Bedienbarkeit und eine gute optische Kontrolle.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform haben die durch die auswählbaren Straßen festgelegten Routen unterschiedliche Längen und/oder unterschiedliche maximale Steigungen. Für die Auswahl der Routen sind zweckmäßigerweise manuell betägigbare Wahlschal­ ter vorgesehen. Sofern man der Realität noch näherkommen will, als dies der Fall ist, wenn nur eine bestimmte Anzahl von Routen ausgewählt werden kann, kann man zusätzliche manuell betätigbare Schalter vorsehen, mittels deren an jeder Straßengabelung, Straßeneinmündung oder Straßenkreuzung eine Änderung der Route möglich ist. Mittels eines weiteren Schalters kann eine Umkehr der Fahrrichtung auf der augenblicklich ausgewählten Straße simu­ liert werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform leuchten unterhalb einer unteren Grenze der Tretkurbeldrehzahl und beim Stillstand der Tretkurbel in rascher Folge diejenigen Leuchtdioden auf, welche längs der ausgewählten Route angeordnet sind. Der Benutzer hat hierdurch die Möglichkeit, sich zu orientieren, welchen Verlauf die ausgewählte Route hat. Bei dem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel braucht die Tretkurbeldrehzahl nur über den unteren Grenz­ wert erhöht zu werden, um den Start von der festgelegten Start­ stelle aus zu bewirken. Dann leuchtet nur noch diejenige Leucht­ diode auf, welche dem Streckenabschnitt entspricht, in dem sich der Benutzer bei der simulierten Fahrt augenblicklich befindet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein zusätzliches, alphanumerisches Display vorgesehen, das in das das Landschafts­ bild wiedergebende Display intergriert sein kann. Auf diesem alphanumerischen Display erfolgt eine ständige Anzeige der Augen­ blickswerte einer Reihe von bedeutsamen Größen, beispielsweise der momentan vom Benutzer aufgebrachten Leistung in Watt, der Tretkurbeldrehzahl, der Herzpulsfrequenz des Benutzers, der seit Beginn der Fahrtsimulation vergangenen Zeit, der bisher zurückge­ legten Wegstrecke, der augenblicklichen Geschwindigkeit, der seit Fahrtbeginn vom Benutzer verbrauchten Kalorien sowie der augen­ blicklichen Steigung oder des augenblicklichen Gefälles.

Sofern man dem Benutzer die Möglichkeit geben will, an beliebigen Stellen der ausgewählten Route die simulierte Fahrt unterbrechen zu können, kann man einen Langzeitspeicher vorsehen, welcher alle diejenigen Daten speichert, welche erforderlich sind, um die si­ mulierte Fahrt nach einer beliebigen Zeit an derjenigen Stelle fortsetzen zu können, an der sie zuvor unterbrochen worden ist.

Die Ausgabe der Daten auf dem alphanumerischen Display sowie de­ ren Ermittlung erfolgt mittels eines Rechners, welcher auch für die Ansteuerung der Leuchtdioden verantwortlich ist und die über die Schalter eingegebenen Befehle verarbeitet. Daher bereitet es keine Schwierigkeiten, anstelle von einem angenommenen Gewichts­ wert für Benutzer und Fahrrad die Bremsmomenteinstellung von ei­ nem Gewichtswert abhängig zu machen, den der Benutzer mittels ei­ ner Tastatur eingeben kann. Da die Steigungswerte für alle aus­ wählbaren Routen in einem Speicher abgelegt sind, erfolgt der Ab­ ruf dieser Werte ebenfalls mit Hilfe des Rechners. Bei einer be­ vorzugten Ausführungsform ist für alle auswählbaren Routen nicht nur jeweils ein einziger Bremsmoment-Sollwert für jede Stelle ge­ speichert, sondern alle diejenigen Sollwerte, welche sich unter Berücksichtigung des gewählten Ganges ergeben. Hierdurch stehen die Bremsmoment-Sollwerte schneller zur Verfügung, als wenn sie unter Berücksichtigung des gewählten Ganges errechnet werden müßte. Die hierdurch erreichbare Reduzierung des Aufwandes für den Rechner führt trotz der Erhöhung des Aufwandes für den Speicher zu einer Kostenreduzierung.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.

Ein als Ganzes mit 1 bezeichnetes Fahrrad-Ergometer enthält in einem Gehäuse 2, welches höhenverstellbar eine Sitzbank 3 trägt, eine Wirbelstrombremse 4, mit der über ein nicht dargestelltes Getriebe eine Tretkurbel 5 in Getriebeverbindung steht. Die Dreh­ zahl der Wirbelstrombremse 4 wird mittels eines Drehzahlgebers 6 in digitaler Form erfaßt. Das Bremsmoment der Wirbelstrombremse 4 wird mit Hilfe des Erregerstromes eingestellt, dessen Istwert ge­ messen und einem Stromregler 7 zugeführt wird. Dieser Stromregler 7 steuert einen elektronisch arbeitenden Steller 8, welcher in der von einer Stromquelle 9 zur Wirbelstrombremse 4 führenden Leitung liegt.

Den dem Bremsmoment-Sollwert entsprechenden Sollwert des Erreger­ stromes wird dem Stromregler 7 von einem Rechner 10 vorgegeben, der seinerseits diese Sollwerte aus einem Speicher 11 abruft. Wie Fig. 3 zeigt, ist der Rechner 10 außerdem mit einem Langzeitspei­ cher 12 verbunden, in dem diejenigen Daten gespeichert werden, welche notwendig sind, um bei einer Unterbrechung der simulierten Fahrt nach einer beliebigen Zeit die Fahrt wieder an der Stelle fortsetzen zu können, an der die Unterbrechung erfolgte.

Wie Fig. 1 zeigt, weist der die Sitzbank 3 bildende Teil des Fahr­ rad-Ergometers 1 an seine einen Ende einen schräg nach oben ver­ laufenden Träger auf, an dem einstellbar ein Haltegriff 13 be­ festigt ist, welcher dem Lenker eines Fahrrades entspricht. Mit diesem Träger ist ferner ein Gehäuse 14 verbunden, dessen Frontplatte dem Gesicht des Benutzers zugekehrt ist. Diese Front­ platte enthält ein Display 15, auf dem eine Landschaft mit sowohl ebenen als auch bergigen Gebieten und mit durch diese Landschaft führenden Straßen 16 dargestellt ist. Im Bereich dieser Straßen 16 ist das Display 15 durchsichtig, weil längs der Straßen 16 auf der Rückseite des Displsys 15 Leuchtdioden angeordnet sind, und zwar in Abständen voneinander, welche jeweils einer Strecke von 100 m in der Natur entsprechen.

Längs des linken Randes des Displays 15 ist eine Reihe von zehn Drucktastenschaltern 17 angeordnet, mittels deren analog zu einem Fahrrad mit einer Zehngangschaltung die Gangwahl erfolgen kann. Die Drucktastenschalter 17 tragen deshalb die Ziffern 1 bis 10. Neben jedem Drucktastenschalter 17 ist eine Leuchtdiode 18 ange­ ordnet, die leuchet, solange der zugeordnete Schalter aktiviert ist, um dem Benutzer anzuzeigen, welchen Gang er augenblicklich benutzt.

Längs des unteren Randes des Displays 15 sind mehrere, im Aus­ führungsbeispiel sechs, Routenwahlschalter 19 angeordnet, die ebenfalls als Drucktastenschalter ausgebildet sind. Sie tragen die Angabe über die Länge der zugeordneten Route sowie die maxi­ male Steigung dieser Route. jedem Routenwahlschalter 19 ist eine Leuchtdiode 20 zugeordnet, welche leuchtet, solange der zugeord­ nete Schalter aktiviert ist.

Sofern die Möglichkeit besteht, für die Festlegung des Bremsmo­ ment-Sollwertes ein wählbares Gesamtgewicht vorzugeben, das dem Gewicht des Benutzers plus dem Gewicht eines Fahrrades ent­ spricht, ist neben dem rechten Rand des Displays 15 in der Front­ platte des Gehäuses 14 eine Zifferntastatur 21 angeordnet, mit­ tels deren der Benutzer den Zahlenwert des Gewichtes eingibt. In dieser Randzone sind ferner im Ausführungsbeispiel vier manuell betätigbare Schalter 22 angeordnet, welche Symbole, beispielswei­ se Pfeile tragen, welche nach vorne, nach rückwärts, nach links beziehungsweise nach rechts weisen. Mittels dieser Schalter 22 kann der Benutzer an einer Straßengabelung, Straßeneinmündung oder Straßenkreuzung von der vorgewählten Fahrtroute abweichen und auf eine andere Route überwechseln.

Durch eine Betätigung desjenigen Schalters 22, welcher das nach rückwärts weisende Symbol trägt, kann eine Fahrtumkehr simuliert werden.

Im Ausführungsbeispiel ist im rechten oberen Eckbereich des Dis­ plays 15 ein alphanumerisches, zweizeiliges Display 23 angeord­ net. In dessen oberer Zeile werden ständig die momentanen Werte der vom Benutzer abgegebenen Leistung in Watt, die Drehzahl der Tretkurbel 15 in Umdrehungen pro Minute, die Herzpulsfrequenz so­ wie die seit Beginn der simulierten Fahrt vergangene Zeit in Mi­ nuten angezeigt. In der unteren Zeile erfolgt ständig die Anzeige des momentanen Wertes der Geschwindigkeit in Kilometern pro Stun­ de, die seit Beginn der simulierten Fahrt zurückgelegten Kilome­ ter, der Kalorienverbrauch des Benutzers seit Fahrtbeginn und die Steigung beziehungsweise das Gefälle in Prozent angegeben.

Selbstverständlich könnte die Anordnung der Schalter 17, 19 und 22, der ihnen zugeordneten Leuchtdioden, der Tastatur 21 und des alphanumerischen Displays 23 auch anders getroffen sein, weil es nur darauf ankommt, sie so anzuordnen, daß sie der Benutzer des Fahrrad-Ergometers gut erreichen kann.

Wie Fig. 3 zeigt, sind sowohl eine Steuerung 24 für die Ansteue­ rung des alphanumerischen Displays 23 als auch eine Steuerung 25 für die Ansteuerung aller Leuchtdioden an den Rechner 10 ange­ schlossen. Ferner sind an den Rechner 10 die die Gangwechsel­ schaltung bildenden Drucktastenschalter 17, die Routenwahl­ schalter 19, die der Routenänderng dienenden Schalter 22 sowie die der Gewichtseingabe dienende Tastatur 21 angeschlossen. Wei­ terhin ist mit dem Rechner ein Zeitgeber 26 sowie der Drehzahl­ geber 6 verbunden. Schließlich ist für die Ermittlung der Puls­ frequenz mit dem Rechner 10 ein Pulsaufnehmer 27 verbindbar, wel­ cher beispielsweise durch eine an das Ohr des Benutzers ansetz­ bare Lichtschranke gebildet sein kann.

Für die Benutzung des Fahrrad-Ergometers 10 schaltet der Sitzbe­ nutzer, nachdem er die Sitzbank 3 auf die richtige Höhe einge­ stellt und den Haltegriff 13 in die richtige Lage eingestellt hat, die Energieversorgung ein, die im Ausführungsbeispiel vom Netz her erfolgt. Als nächstes wählt der Benutzer durch die Betä­ tigung eines der Routenwahlschalter 19 eine Route aus. Hierdurch erfolgt eine Initialisierung, die zunächst bewirkt, daß der Rech­ ner 10 einen Schnelldurchlauf der längs der ausgewählten Route angeordneten Leuchtdioden veranlaßt, bei dem diese Leuchtdioden in rascher Folge zum Leuchten gebracht werden und dadurch die­ jenige Straße erkennbar machen, welche die ausgewählte Route bil­ det. Ferner wählt der Rechner 10 diejenige Betriebsweise, die ei­ ner Fahrt mit dem kleinsten Gang, also dem ersten Gang, ent­ spricht. Der Benutzer kann jedoch schon jetzt oder während der simulierten Fahrt jeden anderen Gang wählen.

Sobald die Drehzahl der Tretkurbel 5 den unteren Grenzwert von 20 Umdrehungen pro Minute überschreitet, erhält der Rechner 10 den Befehl, den zu der gewählten Route und der gewählten Gangstufe gehörenden Programmablauf zu starten sowie mit der ständigen Be­ rechnung und Ausgabe der auf dem alphanumerischen Display 23 ab­ lesbaren Werte zu beginnen. Der Rechner 10 gibt nun ständig dem Stromregler 7 denjenigen Sollwert vor, welcher zu der gewählten Gangstufe und zu demjenigen Punkt der gewählten Route gehört, an dem sich bei der simulierten Fahrt der Benutzer augenblicklich befindet. Die seit Beginn der simulierten Fahrt zurückgelegte Strecke bestimmt der Rechner 10 aufgrund der Anzahl der vom Dreh­ zahlgeber 6 erzeugten Impulse, die ein Maß für die Anzahl der Umdrehungen der Tretkurbel 5 sind, sowie der gewählten Gangstufe, für welche im Speicher 11 diejenigen Streckenwerte abgelegt sind, die bei einer Umdrehung der Tretkurbel 5 zurückgelegt werden.

Wenn bei der simulierten Fahrt das Ende der gewählten Route er­ reicht ist, das im Ausführungsbeispiel mit dem Anfangspunkt zu­ sammenfällt, dann beginnen alle längs der gefahrenen Route ange­ ordneten Leuchtdioden zu blinken. Setzt der Benutzer die simu­ lierte Fahrt fort, das heißt, betätigt er die Tretkurbel 5 wei­ terhin mit einer über der unteren Grenze liegenden Drehzahl, dann hört das Blinken auf und die gleiche Route wird nochmals gefah­ ren, es sei denn, daß der Benutzer eine andere Route auswählt.

Im Ausführungsbeispiel werden bei einer Wiederholung der Fahrt auf der gleichen Route nur die verbrauchten Kalorien aufaddiert. Bei allen anderen im alphanumerischen Display 23 angezeigten Wer­ ten wird die vorher ausgeführte Fahrt nicht berücksichtigt. Selbstverständlich könnte das Rechnerprogramm aber auch so ge­ wählt werden, daß auch die zuvor zurückgelegte Strecke bei der Angabe der Kilometerzahl berücksichtigt wird.

Claims (12)

1. Fahrrad-Ergometer mit wenigstens einem auswählbaren Bremsmoment/Sollwert-Programm, gemäß dem in Abhängigkeit von der Anzahl der Tretkurbelumdrehungen das Bremsmoment einer steuerbaren Bremse automatisch eingestellt wird, sowie einem im Blickfeld des Benutzers angeordneten Bildfeld, auf dem jedes wählbare Bremsmoment/Sollwert-Programm in Form eines Linienzuges dargestellt wird und längs dessen eine Leuchtanzeige diejenige Stelle markiert, deren längs des Linienzuges gemessener Abstand von einer Anfangstelle der Anzahl der ausgeführten Tretkurbelumdrehungen entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) jeder Linienzug durch eine Straße (16) in einem Landschaftsbild gebildet ist, welches ein das Bildfeld bildendes Display (15) wiedergibt,
• b) längs jedes Linienzuges Leuchtdioden (30) als Leuchtanzeige angeordnet sind,
• c) eine Mehrgangschaltung-Simulationseinrichtung mit einer manuell betätigbaren Gangauswahlvorrichtung vorgesehen ist, welche sowohl das durch den Sollwert des Bremsmomentes festgelegte, an der Tretkurbel (5) aufzubringende Moment als auch die für eine bestimmte Strecke notwendige Anzahl von Umdrehungen der Tretkurbel (5) entsprechend der von der gewählten Gangstufe simulierten Übersetzung ändert.

2. Fahrrad-Ergometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder wählbaren Gangstufe je ein Gangauswahlschalter (17) zugeordnet ist.

3. Fahrrad-Ergometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gangauswahlschalter (17) der Gangauswahlvorrichtung nebeneinander in einer das Display (15) aufweisenden Frontplatte angeordnet sind und jedem Gangauswahlschalter (17) eine dessen Aktivierung kennzeichnende Leuchtdiode (18) zugeordnet ist.

4. Fahrrad-Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die auswählbaren Straßen (14) festgelegten Routen unterschiedliche Längen und unterschiedliche maximale Steigungen haben.

5. Fahrrad-Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder wählbaren Route ein manuell betätigbarer Wählschalter (19) zugeordnet ist.

6. Fahrrad-Ergometer nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch manuell betätigbare Schalter (22) für einen Übergang von einer auswählbaren Route zu anderen an Straßengabelungen, Straßeneinmündungen oder Straßenkreuzungen und/oder für eine simulierte Fahrtrichtungsumkehr.

7. Fahrrad-Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb einer unteren Grenze der Tretkurbeldrehzahl die längs der ausgewählten Route angeordneten Leuchtdioden mit einer vorgegebenen Folgefrequenz kurzzeitig aufleuchten.

8. Fahrrad-Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine ständige Anzeige auf einem zusätzlichen, alphanumerischen Display (23), die die Augenblickswerte der vom Benutzer aufgebrachten Leistung, der Tretkurbeldrehzahl, der Pulzfrequenz des Benutzers der seit Beginn der simulierten Fahrt vergangenen Zeit, der simulierten Fahrgeschwindigkeit, der zurückgelegten Strecke, der seit Fahrtbeginn verbrauchten Kalorien des Benutzers und der Steigung oder des Gefälles der Straße als Einzelanzeige oder gemeinsam darstellt.

9. Fahrrad-Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Langzeitspeicher (12) für eine Speicherung von zu beliebigen Stellen der wählbaren Routen gehörenden Daten bei einer Abschaltung des Ergometers (1) vor Erreichen des Zielpunktes der ausgewählten Route.

10. Fahrrad-Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede auswählbare Route durch eine den einzelnen Stellen dieser Route zugeordneten Folge von Daten gekennzeichnet ist, die in einem Speicher (11) abgelegt sind.

11. Fahrrad-Ergometer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zu jeder Stelle jeder auswählbaren Route die zu den einzelnen wählbaren Gangstufen gehörigen unterschiedlichen Daten abgelegt sind.

12. Fahrrad-Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen Rechner (10), welcher aufgrund der im Speicher (11) abgelegten Daten ständig den augenblicklich geltenden Sollwert des Bremsmomentes vorgibt.