DE3742513A1

DE3742513A1 - Heimtrainer in fahrradbauweise

Info

Publication number: DE3742513A1
Application number: DE19873742513
Authority: DE
Inventors: Eugene J Szymski
Original assignee: Schwinn Bicycle Co
Current assignee: Schwinn Bicycle Co
Priority date: 1987-04-10
Filing date: 1987-12-15
Publication date: 1988-10-20
Also published as: NO875204D0; JPS63257582A; SE8704966D0; SE8704966L; US4712789A; NO875204L; SE467997B

Description

Die Erfindung betrifft Heimtrainer in Fahrradbauweise und insbesondere einen Ergometer-Heimtrainer, der Muskelgruppen in den Armen, Beinen und im oberen und unteren Rumpf trainiert, so daß der Blut- und Sauerstoffkreislauf im gesamten Körper gleichmäßig stark beansprucht werden.

Gewöhnliche Heimtrainer sind in der Art eines Fahrrads mit einem Rad ortsfest aufgebaut, wobei eine Pedalmechanik Arbeit auf ein Widerstandsrad der einen oder anderen Art aufbringt. Ihr Nachteil ist, daß sie nur die Muskeln der Beine und des unteren Rumpfbereichs trainieren.

Das Laufen und Joggen sind nützlicher, da sie eine größere An zahl von Muskelgruppen beanspruchen und daher das Blut- und das Sauerstoffsystem des Körpers gleichmäßiger und stärker belasten.

Das Lauftraining hat jedoch auch Nachteile. Man absolviert es meistens im Freien auf öffentlichen Straßen, Wegen oder Geh steigen. Der Fahrzeugverkehr stellt dabei eine dauernde Gefahr dar. Bei schlechtem Wetter ist das Lauftraining unangenehm. Es besteht keine Möglichkeit, die geleistete Arbeit zu messen. Einige Jogger verwenden Herzschlagmonitore; zwischen den Anzeigewerten und der geleisteten Muskelarbeit besteht aber kaum ein Zusammenhang. Um Fuß- und Beinschäden zu ver meiden, ist spezielles Schuhwerk erforderlich. Außerdem kön nen zahlreiche Menschen nicht laufen, da sie unter Überge wicht, Arthritis, Fuß- oder Beinschäden oder anderen Beein trächtigungen leiden.

Ein fahrradähnlich aufgebauter stationärer Heimtrainer, der den gesamten Körper über die Arme und Beine durchtrainiert, stellt eine erhebliche Verbesserung gegenüber einem Lauf training dar. Er läßt sich in Innenräumen verwenden, ist vor dem Verkehr sicher und vollständig wetterunabhängig. Die auf gewendete Arbeit ist genau meßbar. Das Problem von Fuß- oder Beinschäden besteht nicht. Außerdem kann ein Heimtrainer von den meisten Menschen unabhängig von Körpergewicht oder -größe oder körperlichen Problemen benutzt werden.

Beispiele von Heimtrainers, die die Muskeln der Arme, Beine und des oberen und unteren Rumpfes gleichzeitig wirksam durcharbeiten, sind in den US-PSn 41 88 030 und 47 12 790 der Anmelderin offenbart.

Der hier vorgeschlagene Ergometer-Heimtrainer in Fahrradbau weise ist in der Lage, Muskelgruppen in den Armen, Beinen und im oberen und unteren Rumpfbereich gleichzeitig durchzuarbei ten, während er die geleistete Arbeit genau mißt.

Der erfindungsgemäße Heimtrainer in Fahrradbauweise weist einen Rahmen, einen auf dem Rahmen angeordneten Sattel, eine auf dem Rahmen drehbar gelagerte energieabsorbierende Ein richtung, eine im wesentlichen waagerechte Hauptantriebswel le, die vom Rahmen drehbar getragen ist, Pedal-Kurbelarme an den beiden Enden der Hauptantriebswelle, ein Paar vom Rahmen getragener Gegenwellen sowie zwei auf dem Rahmen hin- und herschwenkbar gelagerter Lenkstangenhebel auf. Er ist da rüberhinaus dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gegenwel len koaxial sind, daß eine erste Antriebseinrichtung die Hauptantriebswelle über eine der Gegenwellen mit der ener gieabsorbierenden Einrichtung verbindet, um letztere bei einer Drehung der Hauptantriebswelle mitzudrehen, daß ein Paar Antriebskurbelarme an den gegenüberliegenden Endab schnitten der anderen der Gegenwellen befestigt ist und von diesen seitlich in entgegengesetzten Richtungen abstehen, und daß eine zweite Antriebseinrichtung die beiden Lenkstangen hebel jeweils mit einem der Kurbelarme und die andere der Gegenwellen mit der Hauptantriebswelle verbindet, um bei einer Schwingbewegung der Lenkstangenhebel die Hauptan triebswelle in Drehung zu versetzen.

Fig. 1 zeigt einen Aufriß des erfindungsgemäßen Heimtrainers von rechts;

Fig. 2 ist ein Teilschnitt aus der Ebene 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform mit einer anderen Kettenrad anordnung;

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform mit einer weiteren Kettenradanordnung;

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Freilauf option, bei der eine Einweg-Kupplung auf einer der Ge genwellen angeordnet ist;

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Freilauf option, bei der eine Einweg-Kupplung auf der Achse der energieabsorbierenden Einrichtung angeordnet ist.

Was nun die in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen der Erfindung anbetrifft, ist der Heimtrainer der Fig. 1 und 2 allgemein mit 20 bezeichnet. Er weist einen Rahmen 22, einen auf dem Rahmen angeordneten Sattel 24, eine drehbar auf dem Rahmen gelagerte energieabsorbierende Einrichtung 26, eine drehbar vom Rahmen getragene waagerechte Hauptantriebswelle 28, Pedal-Kurbelarme 30, 30 an den beiden Enden der vom Rah men getragenen Hauptantriebswelle, zwei Lenkstangenhebel 36, 36, die hin- und herschwenkbar auf dem Rahmen gelagert sind, eine erste Antriebseinrichtung 38 mit Mitteln, die die Hauptantriebswelle 28 mit der energieabsorbierenden Einrich tung 26 über die eine Gegenwelle 32 verbinden, um bei einer Drehung der Hauptantriebswelle die energieabsorbierende Ein richtung mitzudrehen, zwei an den Enden der anderen Gegenwel le 34 und von dieser seitlich in entgegengesetzten Richtungen abstehenden Antriebskurbelarmen 40, 40 sowie eine zweite An triebseinrichtung 42 mit Mitteln, die die beiden Lenkstangen hebel 36, 36 mit jeweils einem der Antriebsarme 40, 40 ver binden, und mit Mitteln auf, die die andere Gegenwelle 34 mit der Hauptantriebswelle 28 verbinden, um letztere bei einer Schwingbewegung der Lenkstangenhebel mitzudrehen. An die energieabsorbierende Einrichtung 26 ist über ein Kabel 31 eine Arbeitsanzeige 29 angeschlossen.

Der Rahmen 22 weist ein Sattelrohr 44, eine hintere Strebe 46, einen Ständer 48 und eine waagerechte Gabel 50 auf, die allesamt an einem Kurbelgehäuse 52 gefestigt sind und radial von diesem abstehen. Der Sattelträger 54 ist teleskopartig in das Sattelrohr 44 eingeschoben und der Sattel 24 läßt sich in einer gewünschten Höhe mit einem Einstellknopf 56 in einer der Öffnungen 58 im Sattelträger festlegen. Eine langge streckte U-Profil-Bodenschiene 60 ist mit verstellbaren Fuß elementen 62, 62 versehen. Zwei rück- und abwärts vorstehen den Sattelstützen 64, 64 sind am Sattelrohr 44, der Strebe 46 und am hinteren Ende der Bodenschiene 60 festgelegt. An sei nem vorderen Ende weist der Rahmen 22 ein Joch 66 aus Rohrma terial auf, das in der Mitte am vorderen Ende der waagerech ten Gabel 50 und mit seinen unteren Enden am vorderen Ende der Bodenschiene 60 befestigt ist. Die Arbeitsanzeige 29 ist auf dem Joch 66 mit zwei aufwärts vorstehenden abgebogenen Stangen 67 gehaltert. An der Bodenschiene 60 sind vier La gerplatten 68, 70, 72 und 74 (Fig. 2) befestigt.

Die energieabsorbierende Einrichtung ist hier vereinfachend als ein Rad mit einem Reifen 76 dargestellt, der über Spei chen 80 mit einer Nabe 78 verbunden ist. Das Rad ist auf einer ortsfesten Achse 82 drehbar gelagert, die am vorderen Rahmenende gelagert ist. Ein Kettenrad 84 ist an der Nabe 78 zwecks Drehung mit dem Rad festgelegt. Haltemuttern 86 und Sicherungsmuttern 88 umgreifen zwei ortsfeste Haltestreben 90, die auf geeignete Weise am Rahmen festgelegt sind. Der Widerstand gegen die Drehung des Rades wird in diesem Fall durch Luftschaufeln 92 ausgeübt, die innerhalb des Reifens an diesem befestigt sind. Andere Mittel wie an den Reifen anleg bare Bremsbacken lassen sich ebenfalls verwenden.

Die Hauptantriebswelle 28 kann in für Fahrräder üblichen La gern (nicht gezeigt) im Kurbelgehäuse 52 drehbar gelagert sein. Zwei Kettenräder 94, 96 sind an der Hauptantriebswelle 28 und mit dieser drehbar befestigt. Die Pedal-Kurbelarme 30, 30 sind auf beliebige geeignete Weise an den Enden der Welle befestigt und tragen an ihren äußeren Enden die Fahrrad-Peda le 98.

Die eine Gegenwelle 32 ist eine Hohlwelle und in den Lagern 100, 102 in den beiden inneren Lagerplatten 70, 72 gelagert. In der in den Fig. 1 & 2 gezeigten Ausführungsform sind an den beiden Enden der Welle 32 mit ihr drehbar ein kleines und ein großes Kettenrad 104 bzw. 106 befestigt.

Die beiden Lenkstangenhebel 36, 36 sind jeweils um eine Schwenkachse bei 108 schwenkbar am Rahmen festgelegt. Jeder Lenkstangenhebel ist allgemein aufrecht ausgeführt und so schwenkgelagert, daß über der Achse ein verhältnismäßig lan ger Teil 110 und unter ihr ein verhältnismäßig kurzer Teil 112 verlaufen. Was nun die erste Antriebseinrichtung 38 anbe trifft, die die Hauptantriebswelle 28 mit dem energieabsor bierenden Rad 26 über die Gegenwelle 32 verbindet, weist diese eine Haupt-Endloskette 114 zwischen den Kettenrädern 94, 104 und eine Neben-Endloskette 116 zwischen den Ketten rädern 106, 84 auf. Im vorliegenden Fall sind die Kettenräder 94, 106 größer als die Kettenräder 104, 84, so daß das Rad 26 erheblich schneller dreht als die Hauptantriebswelle 28.

Es ist einzusehen, daß anstelle der hier speziell dargestell ten Ketten und Kettenräder auch andere flexible umlaufende Endlos-Antriebseinrichtungen verwendet werden können - bspw. Keil-, Flach- oder Zahnriemen mit den entsprechenden Riemen scheiben anstelle der Kettenräder.

Die Antriebskurbelarme 40, 40 stehen in entgegengesetzten Richtungen seitlich von den Enden der anderen Gegenwelle 34 ab, die koaxial mit der Gegenwelle 32 und konzentrisch in ihr angeordnet ist und in den Lagern 118, 120 in den Lagerplatten 68, 74 läuft.

Die zweite Antriebseinrichtung 42 versetzt die Lenkstangen hebel 36, 36 in die Lage, die Hauptantriebswelle 28 zu dre hen. Diese zweite Antriebseinrichtung weist zwei Schwingen 122 auf, die bei 124, 126 mit den entsprechenden Enden der Kurbelarme 40 und der Lenkstangenhebel 36 schwenkbar verbun den sind. Diese zweite Antriebseinrichtung weist auch ein Kettenrad 128 auf, das mit einer Kette 130 mit dem Kettenrad 96 auf der Hauptantriebswelle 28 verbunden ist.

Um den oberen und unteren Rumpfbereich am wirkungsvollsten durchzuarbeiten, arbeiten vorzugsweise die Pedal-Kurbelarme 30, 30 und die Lenkstangenhebel 36, 36 mit der gleichen Peri odizität. Hierzu sollten die Kettenräder 96, 128 gleichgroß sein, so daß die Hauptantriebswelle 28 und die andere Gegen welle 34 mit der gleichen Geschwindigkeit drehen. Die relati ve Winkelstellung der Kettenräder 96, 128 läßt sich verstel len, um die Pedal- mit der Lenkstangenbewegung beliebig zu koordinieren. Bspw. können die Lenkstangenhebel nach Wunsch gleich- oder gegenläufig mit den Pedalen bewegt werden.

Zur Erleichterung der Fertigung und Lagerhaltung können die Kettenräder 94, 96, 106 und 128 die gleiche große Größe und die Kettenräder 84, 104 die gleiche kleine Größe aufweisen. Nach einem speziellen Beispiel können die großen Kettenräder etwa 3,8-mal größer als die kleinen Kettenräder sein; dann dreht das Rad 26 etwa 14,5-mal schneller als die Hauptan triebswelle 28.

Die Anwendung und die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Heimtrainers sind aus der obigen Beschreibung unmittelbar ersichtlich. Bei der dargestellten Ausführungsform und mit den angegebenen Übersetzungsverhältnissen ergibt eine Um drehung der Hauptantriebswelle 28 etwa 3,8 Umdrehungen der einen Gegenwelle 32 und 14,5 Umdrehungen des energieabsor bierenden Rades 26. Wie oben beschrieben, ist die Hin- und Herschwingperiode der Lenkstangenhebel gleich der Drehge schwindigkeit der Hauptantriebswelle 28. Die Schwingbewegung der Lenkstangenhebel treibt über die Stangen 122, die andere Gegenwelle 34, die Kettenräder 128, 96 und die Kette 130 das Rad 26. Damit erfolgt dann der Antrieb des Rades über die Hauptantriebswelle 28, wie oben beschrieben.

Der Antrieb des Rades 26 kann auf dreierlei Art erfolgen. Zunächst kann es nur mit den Kurbelpedalen 30 angetrieben werden, weiterhin auch nur mit den Lenkstangenhebel 36. Schließlich lassen sich zum Antrieb die Pedal-Kurbelarme 30 und beide Lenkstangenhebel 36 gleichzeitig betätigen.

Diese Kettenräder und Ketten lassen sich auf einer oder der anderen Seite des Rahmens unterschiedlich anordnen. Die Fig. 3 und 4 zeigen alternative Anordnungsformen. In der Fig. 3 befinden die großen Kettenräder 94, 96 sich auf gegenüberlie genden Rahmenseiten und die großen Kettenräder 106, 128 eben falls auf gegenüberliegenden Rahmenseiten, aber bezüglich der Fig. 2 umgekehrt angeordnet. Beide kleine Kettenräder 84, 104 liegen auf der rechten Seite. In der Fig. 4 liegen die großen Kettenräder 94, 96 auf gegenüberliegenden Rahmenseiten wie in der Fig. 3, die großen Kettenräder 106, 128 aber beide auf der linken Rahmenseite, während die kleinen Kettenräder 84, 104 auf gegenüberliegenden Rahmenseiten angeordnet sind.

Es kann sinnvoll sein, eine Freilaufanordnung vorzusehen, die gestattet, die Pedale und die Lenkstangenhebel in den Still stand zu bringen, während das energieabsorbierende Rad 26 unter seiner eigenen Trägheit weiterdreht. Zu diesem Zweck kann eine Einweg- bzw. Freilaufkupplung 132 mit herkömm lichen, nicht kreisförmigen Klemmelementen 134 zwischen dem inneren und dem äußeren Laufring 136, 138 in das angetriebene kleine Kettenrad 104 aufgenommen werden. Eine solche Modifi kation ist in Fig. 5 bei 104 A gezeigt. Auf diese Weise können die eine Gegenwelle 32 und die mit ihr verbundenen Teile mit dem Rad 26 unter dessen Trägheit weiterdrehen, während die Pedale und die Lenkstangenhebel sich langsamer bewegen oder stillstehen.

Als weiteres Beispiel zeigt die Fig. 6 ein alternatives Ket tenrad 84 A mit einer Einweg- bzw. Freilaufkupplung 140, die einen an der Nabe 78 festgelegten oder mit ihr einteiligen inneren Laufring 142, einen äußeren Laufring 144 mit Zähnen 145, die mit der Kette 38 in Eingriff stehen, sowie zwischen den Laufringen befindliche Klemmelemente 134 aufweist.

Claims

1. Heimtrainer in Fahrradbauweise mit einem Rahmen, einem auf dem Rahmen angeordneten Sattel, einer auf dem Rahmen drehbar gelagerten energieabsorbierenden Einrichtung, einer im wesentlichen waagerechten Hauptantriebswelle, die der Rahmen drehbar trägt, Pedal-Kurbelarme an den beiden Enden der Hauptantriebswelle, einem Paar von drehbar auf dem Rahmen gelagerten Gegenwellen sowie zwei Lenkstangenhebeln, die hin und herschwenkbar auf dem Rahmen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gegenwellen koaxial angeordnet sind, daß eine erste Antriebseinrichtung die Hauptantriebswelle über eine der Gegenwellen mit der energieabsorbierenden Einrichtung verbindet, damit letztere mit der Hauptantriebswelle dreht, daß an den entgegengesetzten Enden der anderen Gegenwelle zwei Antriebskurbelarme befestigt sind, die seitlich von dieser in entgegengesetzten Richtungen abstehen, und daß eine zweite Antriebseinrichtung die Lenkstangenhebel jeweils mit einem der Antriebskurbelarme und die andere Gegenwelle mit der Hauptantriebswelle verbindet, um bei der Hin- und Her- Schwingbewegung der Lenkstangenhebel die Hauptantriebswelle zu drehen.

2. Heimtrainer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die eine Gegenwelle eine Hohl welle und die andere Gegenwelle konzentrisch in ihr drehge lagert ist.

3. Heimtrainer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die erste Antriebseinrichtung separate umlaufende Endlos-Antriebseinrichtungen zwischen der Hauptantriebswelle und der einen Gegenwelle sowie zwischen der einen Gegenwelle und der energieabsorbierenden Einrich tung aufweist.

4. Heimtrainer nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß es sich bei mindestens einer der umlaufenden Endlos-Antriebseinrichtungen um eine Kettenradan ordnung mit Kette handelt.

5. Heimtrainer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die die andere Gegenwellen mit der Hauptantriebswelle verbindende Einrichtung bewirkt, daß beide mit der gleichen Geschwindigkeit drehen.

6. Heimtrainer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die zweite Antriebseinrichtung Antriebsschwingen, die jeweils schwenkbar zwischen die Lenk stangenhebel und die entsprechenden Antriebskurbelarme gelegt sind, so wie einen Kettentrieb zwischen der anderen Gegenwel le und der Hauptantriebswelle aufweist.

7. Heimtrainer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die drehbar gelagerten Gegen wellen von der Hauptantriebswelle getrennt sind, eine der Gegenwellen eine Hohlwelle und die andere Gegenwelle koaxial in der Hohlwelle angeordnet ist, daß die erste An triebseinrichtung (a) ein erstes Kettenrad auf der Hauptan triebswelle und ein zweites kleineres Kettenrad auf einer der Gegenwellen aufweist, (b) ein drittes Kettenrad auf der einen Gegenwelle und ein viertes Kettenrad, das kleiner als das dritte ist, in Antriebszuordnung zu energieabsorbierenden Einrichtung aufweist, sowie (c) Kettenanordnungen aufweist, die das erste mit dem zweiten und das dritte mit dem vierten Kettenrad verbinden, und daß die zweite Antriebseinrichtung (a) zwei Antriebskurbelarme, die an gegenüberliegenden Enden der anderen Gegenwelle befestigt sind und in entgegengesetz ten Richtung seitlich von dieser abstehen, (b) zwei jeweils zwischen die Lenkstangenhebel und einen der Antriebskurbel arme gelegte Antriebsschwingen und (c) Mittel aufweist, die die andere Gegenwelle und die Hauptantriebswelle verbinden, damit diese mit der gleichen Geschwindigkeit drehen.

8. Heimtrainer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die die andere Gegenwelle mit der Hauptantriebswelle zwecks gleichschneller Drehung verbin dende Einrichtung eine Kette aufweist, die ein fünftes und ein sechstes Kettenrad miteinander verbindet, die gleichgroß sind und auf der anderen Gegenwelle bzw. auf der Hauptan triebswelle sitzen.

9. Heimtrainer nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß das erste, zweite, fünfte und sechste Kettenrad sich auf der einen und das dritte und vierte Kettenrad auf der anderen Seite des Rahmens befinden.

10. Heimtrainer nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß das erste, zweite, dritte und vierte Kettenrad sich auf der einen und das fünfte und das sechste Kettenrad auf der anderen Seite des Rahmens befinden.

11. Heimtrainer nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß das erste und das zweite Ket tenrad sich auf der einen und das dritte, vierte, fünfte und sechste Kettenrad auf der anderen Seite des Rahmens befinden.

12. Heimtrainer nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß das erste, dritte, fünfte und sechste Kettenrad gleichgroß sind.

13. Heimtrainer nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß das zweite und das vierte Ket tenrad gleichgroß sind.

14. Heimtrainer nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Einwegkupplung im zweiten oder dritten oder vierten Kettenrad vorgesehen ist, um einen Stillstand der Pedale und der Lenkstangenhebel zuzulassen, während die drehbare energieabsorbierende Einrichtung unter ihrer Eigenträgheit weiterdreht.