DE4207992C2 - Trainingsgerät - Google Patents

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 Verlauf mit gemeinsamer Tangente nach innen auslenkbar ist.

Eine Anordnung dieser Art ist aus der DE-GM 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.

Die US 4 953 850 zeigt ein pedalgetriebenes Trainingsgerät mit einer Antriebskette, deren von einem antreibbaren, größeren Kettenrad ab- auf ein kleineres Kettenrad auflaufendes Leertrumm mittels einer Umlenkrolle gegenüber einem Verlauf mit gemeinsamer Tangente nach innen ausgelenkt wird. Die Umlenkrolle ist hierbei auf einem koaxial zum größeren Kettenrad schwenkbar angeordneten Hebel aufgenommen. Die Auslenkbahn der Umlenkrolle verläuft hierbei somit nicht etwa parallel zum Arbeitstrumm der Kette, sondern quer hierzu. Bei unterschiedlichen Auslenkungen ergeben sich dementsprechend am kleineren Kettenrad unterschiedliche Umschlingungswinkel. Hierbei ergeben sich dementsprechend dieselben Nachteile wie beim oben geschilderten, gattungsgemäßen Stand der Technik.

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 der Riemenscheiben umlaufende Führungs­ rillen 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 Durchmesser 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 eine 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 erfindungsgemäß 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 bezüglich der Bremskräfte zu erreichen, was vor allem bei programmgesteuerter Einstellung vorteilhaft ist.

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 zusammen mit der Achse der Umlenkrolle in der Spannstellung in einer bezüglich des Arbeitstrumms des Riemens etwa senkrecht stehenden Ebene liegt. Die kreisförmige Bewegungskurve der Umlenkrolle tangiert hierbei eine Parallele zum Arbeitstrumm des Riemens. Infolge der großen Länge des Schwenkhebels lassen sich daher trotz der pendelnden Aufhängung der Umlenkrolle ähnliche Verhältnisse erreichen wie im Falle einer Geradführung. Der erzielbare Umschlingungswinkel beträgt hier ebenfalls etwa 180°.

Zweckmäßig kann die Länge des Schwenkhebels zumindest das 5fache, vorzugsweise das 6fache, 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 struktion 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 5fachen, vorzugsweise dem 7- bis 9fachen 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 (11)

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 Verlauf mit gemeinsamer Tangente nach innen auslenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemen (16) als ein im Querschnitt gezahntes Laufflächenprofil (17) aufweisender Flachriemen ausgebildet ist und wenigstens eine der Riemenscheiben (14, 15) ein entsprechendes Umfangsprofil (18) aufweist und daß die Umlenkrolle (20), die mittels wenigstens einer eine geringe Federkonstante aufweisenden Spannfeder (21) in Auslenkrichtung beaufschlagbar ist, mit ihrer Achse entlang einer Umlenkbahn bewegbar ist, deren Abstand vom Arbeitstrumm des Riemens (16) in etwa der Summe aus dem Durchmesser der abbremsbaren Riemenscheibe (15) und dem Radius der Umlenkrolle (20) zuzüglich Riemendicke 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 der Spannstellung in einer bezüglich des Arbeitstrumms des Riemens (16) etwa senkrecht stehenden Ebene liegt.

3. Trainingsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Länge des Schwenkhebels (22) zumindest das 5fache des Radius der Umlenkrolle (20) be­ trägt, vorzugsweise dem 7- bis 9fachen 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 die kleinere Riemenscheibe (15) ein an das Laufflächenprofil (17) des Riemens (16) angepaßtes 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 Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinere Riemenscheibe (15) einen Durchmesser von 20 mm aufweist.

11. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrolle (20) einen Durchmesser von 40 mm aufweist.