DE4207992A1 - Trainingsgeraet - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Trainingsgerät, insbesondere
ein Fahrradergonometer, mit einem über eine vorzugsweise
durch Pedale antreibbare Riemenscheibe und eine vorzugs
weise mittels eines Generators abbremsbare Riemenscheibe
umlaufend geführten Riemen, dessen von der antreibbaren,
größeren Riemenscheibe ab- und auf die abbremsbare, klei
nere Riemenscheibe auflaufendes Leertrumm mittels einer
frei drehbar gelagerten Umlenkrolle gegenüber einem tan
gentialen Verlauf nach innen auslenkbar ist.
Eine Anordnung dieser Art ist aus der DE-U 90 14 326
bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung sind zwei dem
Leertrumm und dem Arbeitstrumm des Riemens zugeordnete
Umlenkrollen vorgesehen, die auf einer gemeinsamen Wippe
angeordnet sind, die sich bei jeder Last selbsttätig so
einstellt, daß sich ein hierzu gehörender Umschlingungs
winkel ergibt. Hierbei ergeben sich zwangsläufig ver
gleichsweise große Stellwege. Es besteht daher die Ge
fahr, daß der Riemen verläuft. Zudem liegt hier infolge
der Änderung des Umschlingungswinkels in Abhängigkeit von
der Last eine sehr komplexe Beziehung zwischen
Riemenschlupf und übertragbarer Last vor. Dasselbe gilt
für die Verlustleistung der Lager etc. Es ist daher ein
hoher Aufwand erforderlich, um einen hieraus resultieren
den Fehler so auszugleichen, daß die an der der abbrems
baren Riemenscheibe zugeordneten Bremseinrichtung einge
stellte Bremslast der von der trainierenden Person aufzu
bringenden Leistung mit der gewünschten Genauigkeit ent
spricht. Diese Problematik tritt zwar im Zusammenhang mit
in der genannten Vorveröffentlichung als besonders zu be
vorzugend herausgestellten Zahnriemen nicht auf, stellt
sich aber überall da, wo Zahnriemen infolge der hiermit
verbundenen Lärmentwicklung nicht brauchbar sind. In die
sem Zusammenhang kann nämlich nicht übersehen werden, daß
Zahnriemen eine erhebliche Lärmentwicklung verursachen
können.
Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegen
den Erfindung, unter Vermeidung der Nachteile der bekann
ten Anordnungen ein Trainingsgerät gattungsgemäßer Art zu
schaffen, das die Einhaltung einer hohen Genauigkeit mit
einfachen Mitteln ermöglicht sowie eine hohe Zuverlässig
keit und geringe Lärmentwicklung gewährleistet und bei
dem gleichzeitig ein hohes Übersetzungsverhältnis des
Riementriebs und damit eine einfache Bauweise erreichbar
sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
der Riemen als ein im Querschnitt gezahntes Laufflächen
profil aufweisender Flachriemen ausgebildet ist und we
nigstens eine Riemenscheibe umlaufende Führungsrillen
aufweist und daß die Umlenkrolle, die mittels wenigstens
einer eine geringe Federkonstante aufweisenden Spannfeder
in Auslenkrichtung beaufschlagbar ist, mit ihrer Achse
entlang einer Auslenkbahn bewegbar ist, deren Abstand vom
Arbeitstrumm des Riemens in etwa der Summe aus dem Durch
messer der abbremsbaren Riemenscheibe und dem Radius der
Umlenkrolle zuzüglich Riemendicke entspricht.
Diese Maßnahmen ergeben in vorteilhafter Weise eine
höchst einfache und kostengünstige Bauweise. Das gezahnte
Laufflächenprofil des erfindungsgemäßen Flachriemens er
gibt nicht nur einen äußerst geräuscharmen Betrieb,
sondern gewährleistet gleichzeitig auch eine zuverlässige
Übertragbarkeit einer hohen Leistung. Zudem ergibt das
genannte Laufflächenprofil auch eine zuverlässige Riemen
führung, so daß dieser auch bei starker Beanspruchung
nicht verlaufen kann. Außerdem ermöglicht der erfindungs
gemäße Flachriemen die Verwendung eines vergleichsweise
kleinen Durchmessers der abbremsbaren Riemenscheibe, wo
mit sich bei kompakter Bauweise ein großes, einstufiges
Übersetzungsverhältnis erreichen läßt. Dieser Vorteil
wird dadurch noch unterstützt, daß mit Hilfe der erfin
dungsgemäßen Anordnung der Umlenkrolle ein großer Um
schlingungswinkel erreichbar ist, so daß auch bei kleinem
Riemenscheibendurchmesser eine zuverlässige Leistungs
übertragung gewährleistet ist. Ein weiterer, ganz beson
derer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist aber dar
in zu sehen, daß der nicht zu vermeidende Riemenschlupf
nicht nur vergleichsweise klein ausfällt, sondern in
einer praktisch linearen Abhängigkeit zur Leistung steht.
Es ist daher mit einfachen Mitteln möglich, den genannten
Schlupf rechnerisch auszugleichen und damit eine hohe
Einstellgenauigkeit zu erreichen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildun
gen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprü
chen angegeben. So kann die Umlenkrolle auf einem
Schwenkhebel großer Länge aufgenommen sein, dessen zu den
Achsen der Riemenscheibe parallele Schwenkachse in einer
bezüglich des Arbeitstrumms des Riemens etwa senkrecht
stehenden Ebene liegt. Die kreisförmige Bewegungskurve
der Umlenkrolle tangiert hierbei eine Parallele zum Ar
beitstrumm des Riemens. Infolge der großen Länge des
Schwenkhebels lassen sich daher trotz der pendelnden Auf
hängung der Umlenkrolle ähnliche Verhältnisse erreichen
wie im Falle einer Geradführung. Der erzielbare Umschlin
gungswinkel beträgt hier ebenfalls etwa 180°.
Zweckmäßig kann die Länge des Schwenkhebels zumindest das
5-fache, vorzugsweise das 6-fache, des Radius der Um
lenkrolle betragen. Hierbei ist die Krümmung der Bewe
gungskurve der Umlenkrolle praktisch nicht mehr spürbar.
Der lange Schwenkhebel ist vorteilhaft an einem stehenden
Holm des Gerätegestells gelagert, was auch bei pendelnder
Aufhängung des Schwenkhebels eine große Schwenkhebellänge
ermöglicht.
Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen,
daß die vorzugsweise als Zugfeder ausgebildete Spannfeder
etwa rechtwinklig zum Schwenkhebel angeordnet ist, womit
sich übersichtliche Kraftverhältnisse ergeben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige
Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen ergeben sich
aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbei
spiels anhand der Zeichnung in Verbindung mit den rest
lichen Unteransprüchen.
In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines erfin
dungsgemäßen Fahrradergonometers und
Fig. 2 einen Teilradialschnitt durch eine Riemen
scheibe mit aufgelegtem Riemen.
Das der Fig. 1 zugrundeliegende Trainingsgerät in Form
eines Fahrradergonometers enthält ein hier als Rohrkon
truktion ausgebildetes Gestell mit einem unteren, zur Ge
währleistung einer ausreichenden Standsicherheit seitlich
ausladenden Standbalken 1 und einem hierauf befestigten
Aufbau 2, der einen Sitz 3 und einen Haltebügel 4 trägt.
Der Aufbau 2 ist mit einem unterhalb des Sitzes 3 ange
ordneten Tretlager 5 für eine Pedalanordnung 6 versehen,
die von einer auf dem Sitz 3 platznehmenden Person betä
tigbar ist.
Mit Hilfe der Pedalanordnung 6 ist eine auf dem Gestell
angeordnete Bremseinrichtung 7, hier in Form eines auf
den Standbalken 1 vor dem Aufbau 2 aufgesetzten Genera
tors, antreibbar, durch welche die Leistung vernichtet
wird, die von der trainierenden Person aufgebracht wird.
Die so vernichtbare Leistung ist mittels einer im Sicht
bereich der trainierenden Person angeordneten, hier am
Haltebügel 4 befestigten Stell- und Anzeigeeinrichtung 8
einstellbar und anzeigbar. Hierzu ist die mittels einer
Signalleitung 9 mit der Bremseinrichtung 7 verbundene
Stell- und Anzeigeeinrichtung 8 mit einem manuell betä
tigbaren Einstellorgan 10, hier in Form eines mit einer
Skala zusammenwirkenden Einstellknopfes, und einem Anzei
gedisplay 11 versehen. Zusätzlich oder alternativ zur ma
nuellen Einstellbarkeit kann die Stell- und Anzeigeein
richtung 8 auch mit einer integrierten Programmsteuerein
richtung versehen sein, die einen erwünschten Verlauf der
mittels der Bremseinrichtung 7 vernichtbaren Leistung
vorgibt, wodurch beispielsweise natürliche Verhältnisse
in Form von Berg- und Talfahrt und dergleichen, simulier
bar sind.
Zur Übertragung des Drehmoments von der Pedaleinrichtung
6 auf die Bremseinrichtung 7 ist ein einstufiger Riemen
trieb 12 vorgesehen, der so ausgebildet ist, daß sich
trotz seiner einstufigen Bauart eine hohe Übersetzung von
1:15 bis 1:25, vorzugsweise 1:20 bis 1:22, ergibt. Hierzu
ist auf die Welle 13 der Pedalanordnung 6 eine einen ver
gleichsweise großen Durchmesser aufweisende Riemenscheibe
14 aufgekeilt. Der Eingangswellenstummel des die Brems
einrichtung 7 bildenden Generators ist als weitere Rie
menscheibe 15 vergleichsweise kleinen Durchmessers ausge
bildet. Die durch die Pedalanordnung 6 antreibbare Rie
menscheibe 14 großen Durchmessers und die durch die
Bremseinrichtung 7 abbremsbare Riemenscheibe 15 kleineren
Durchmessers sind durch einen endlosen Riemen 16 mitein
ander verbunden. Der Durchmesser der kleineren Riemen
scheibe 15 kann 20 mm betragen.
Der Riemen 16 ist, wie am besten aus Fig. 2 erkennbar
ist, als Flachriemen ausgebildet, der ein im Querschnitt
dachförmig gezahntes Laufflächenprofil 17 aufweist. Es
ergeben sich hier dementsprechend im Querschnitt dreieck
förmige Stege bzw. Rillen. Wenigstens eine der beiden
Riemenscheiben 14, 15 ist mit einem an das Laufflächen
profil 17 des Riemens 16 angepaßten Umfangsprofil 18 mit
entsprechenden Rillen und Stegen versehen. In der Regel
genügt es, wenn wenigstens die kleinere Riemenscheibe 15
das genannte Umfangsprofil 18 aufweist. Die größere Rie
menscheibe 14 kann eine zylindrische Lauffläche aufwei
sen. Die genannte Profilierung des Riemens 16 und wenig
stens der kleineren Riemenscheibe 15 gewährleistet eine
zuverlässige Riemenführung und eine zuverlässige Lei
stungsübertragung mit geringem Schlupf. Dennoch ergibt
sich auch bei kleinem Riemenscheibendurchmesser in der
Größenordnung von 20 mm ein schonender Riemenumlauf. Der
erfindungsgemäße Riemen 16 vereinigt somit in sich die
Vorteile von Flach- und Keilriemen und vermeidet die bei
derseitigen Nachteile.
Um trotz des kleinen, 20 mm betragenden Durchmessers der
Riemenscheibe 15 genügend Angriffsfläche für den Riemen
16 zu schaffen und damit die Leistungsübertragung weiter
zu verbessern, ist der kleineren Riemenscheibe 15 eine
Einrichtung 19 zur Vergrößerung des Umschlingungswinkels
des Riemens 16 zugeordnet. Diese besteht aus einer in das
von der antreibenden, größeren Riemenscheibe 14 ab- und
auf die abbremsbare, kleinere Riemenscheibe 15 auflaufen
de Leertrumm des Riemens 16 eingreifenden, frei drehbar
gelagerten Umlenkrolle 20. Diese kann mit seitlichen Füh
rungsflanschen versehen sein. Die Umlenkrolle 20 wird
durch eine zugeordnete Spannfeder 21 so beaufschlagt, daß
das Leertrumm des Riemens 16 gegenüber dem durch eine ge
strichelte Linie angedeuteten tangentialen Verlauf nach
innen ausgelenkt wird. Die Umlenkrolle 20 ist dabei so
angeordnet, daß der auf die kleinere Riemenscheibe 15
auflaufende Abschnitt des Riemen-Leertrumms etwa parallel
zum von der Riemenscheibe 15 ablaufenden Abschnitt des
Riemen-Arbeitstrumms verläuft und der Riemen 16 die klei
nere Riemenscheibe 15 dementsprechend auf einem Winkel
von 180° umschlingt. Hierzu kann die Umlenkrolle 20 auf
einer etwa parallel zum Arbeitstrumm des Riemens 16 ver
laufenden Längsführung verschiebbar gelagert sein. Im
dargestellten Beispiel ist die Umlenkrolle 20 auf einem
Schwenkhebel 22 aufgenommen, der an einem stehenden Holm
des Aufbaus 2 pendelnd aufgehängt ist. Um dennoch ähnli
che Verhältnisse wie bei einer Längsführung zu bewerk
stelligen, besitzt der Schwenkhebel 22, d. h. der Abstand
zwischen seiner Schwenkachse und der Achse der Umlenkrol
le 20, eine bezüglich der Größe der Umlenkrolle 20 ver
gleichsweise große Länge von mindestens dem 5-fachen,
vorzugsweise dem 7- bis 9-fachen wirksamen Umlenkrollen-
Radius. Der Durchmesser der Umlenkrolle 20 kann 40-50 mm
betragen. Zudem ist das Schwenklager 23 des Schwenkhebels
22 so plaziert, daß sich die Schwenkachse des Schwenkhe
bels 22 und die Achse der Umlenkrolle 20 in einer gemein
samen Ebene befinden, die bezüglich des Arbeitstrumms des
Riemens 16 senkrecht steht. Die Länge des Riemens 16 ist
dementsprechend so bemessen, daß sich in der der Fig. 1
zugrundeliegenden Spannstellung eine gegenüber dem
gestrichelt angedeuteten, tangentialen Verlauf
rechtwinklige Riemenauslenkung nach innen ergeben kann.
Diese tiefe Riemenauslenkung erleichtert auch die zum
Arbeitstrumm und zum hierzu parallelen Abschnitt des
Leertrumms des Riemens 16 etwa senkrechte Anordnung des
Schwenkhebels 22 ohne zu einer unerwünscht großen Länge
des Schwenkhebels 22 zu führen.
Am Schwenkhebel 22 greift die in Auslenkrichtung vorge
spannte Spannfeder 21 an. Diese ist hier als Zugefeder
mit vergleichsweise weicher Federcharakteristik, also ge
ringer Federkonstante, ausgebildet, so daß die hiervon
ausgeübte Federkraft innerhalb geringer Federwege prak
tisch konstant ist. Die Spannfeder 21 ist hier so ange
ordnet, daß die Federachse etwa senkrecht zur Schwenkhe
belachse verläuft, wodurch die Schwankung der Federlänge
minimiert wird. Die Spannfeder 21 greift einerseits an
der Achse 24 der Umlenkrolle 20 und andererseits an einem
am Standbalken 1 befestigten Haltebolzen 25 an. Hierzu
sind die Enden der Spannfeder 21 als Einhängklauen ausge
bildet.
Claims (12)
1. Trainingsgerät, insbesondere Fahrradergonometer, mit
einem über eine vorzugsweise durch Pedale antreib
bare Riemenscheibe (14) und eine vorzugsweise mit
tels eines Generators abbremsbare Riemenscheibe (15)
umlaufend geführten Riemen (16), dessen von der
antreibbaren, größeren Riemenscheibe (14) ab- und
auf die abbremsbare, kleinere Riemenscheibe (15)
auflaufendes Leertrumm mittels einer frei drehbar
gelagerten Umlenkrolle (20) gegenüber einem tangen
tialen Verlauf nach innen auslenkbar ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Riemen (16) als ein im Quer
schnitt gezahntes Laufflächenprofil (17) aufweisen
der Flachriemen ausgebildet ist und wenigstens die
Riemenscheibe (15) ein entsprechendes Umfangsprofil
(18) aufweist und daß die Umlenkrolle (20), die mit
tels wenigstens einer eine geringe Federkonstante
aufweisenden Spannfeder (21) in Auslenkrichtung be
aufschlagbar ist, mit ihrer Achse entlang einer Um
lenkbahn bewegbar ist, deren Abstand vom Arbeits
trumm des Riemens (16) in etwa der Summe aus dem
Durchmesser der abbremsbaren Riemenscheibe (15) und
dem Radius der Umlenkrolle (20) zuzüglich Riemen
dicke entspricht.
2. Trainingsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Umlenkrolle (20) auf einem Schwenkhebel
(22) großer Länge aufgenommen ist, dessen zu den
Achsen der Riemenscheiben (14, 15) parallele
Schwenkachse zusammen mit der Achse der Umlenkrolle
(20) in einer bezüglich des Arbeitstrumms des Rie
mens (16) etwa senkrecht stehenden Ebene liegt.
3. Trainingsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Länge des Schwenkhebels (22) zumindest
das 5-fache des Radius der Umlenkrolle (20) be
trägt, vorzugsweise dem 7- bis 9-fachen Radius ent
spricht.
4. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schwenkhebel (22) an einem stehenden Holm des Gerä
tegestells (1, 2) gelagert ist.
5. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spann
feder (21) etwa rechtwinklig zum Schwenkhebel (22)
angeordnet ist.
6. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfeder (21)
als Zugfeder ausgebildet ist.
7. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfeder (21)
einerseits an der Achse (24) der Umlenkrolle (20)
und andererseits an einem gestellseitigen Haltebol
zen (25) angelenkt ist.
8. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die klei
nere Riemenscheibe (15), vorzugsweise nur diese, ein
an das Laufflächenprofil (17) des Riemens (16) an
gepaßtes Umfangsprofil (18) aufweist.
9. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrolle
(20) seitliche Führungsflansche aufweist.
10. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremseinrich
tung (7) eine vorzugsweise mit einer Programmsteuer
einrichtung versehene Stell- und Anzeigeeinrichtung
(8) zugeordnet ist.
11. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinere Rie
menscheibe (15) einen Durchmesser von 20 mm aufweist.
12. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrolle
(20) einen Durchmesser von 40 mm aufweist.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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