DE602004007508T2

DE602004007508T2 - Fitness-fahrrad, das die wirkung von stroboscopischer-lichtern für die unmittelbare sehkontrolle der schwungrad-umdrehungsgeschwindigkeit des benutzers gebraucht

Info

Publication number: DE602004007508T2
Application number: DE602004007508T
Authority: DE
Inventors: Rodolfo Panatta
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2024-05-14
Also published as: ES2290711T3; EP1624941B1; EP1624941A1; DE602004007508D1; ITAN20030028A1; ZA200500186B; WO2004101077A1; KR20060002724A; US20050282685A1; RU2005120693A; ATE366606T1

Description

Die vorliegende Patentanmeldung bezieht sich auf ein stationäres Fahrrad, welches die Wirkung von stroboskopischem Licht für die unmittelbare visuelle Kontrolle der Schwungrad-Umdrehungsgeschwindigkeit des Benutzers verwendet.
Wie bereits bekannt, haben stationäre Fahrräder in den vergangenen letzten Jahren eine tief greifende Evolution durchlaufen, wobei sie von einem Rehabilitations- oder Leichttraining-Equipment (d. h. herkömmliche stationäre Fahrräder) umfunktioniert wurden auf ein Fitness- und Schwertraining-Equipment (d. h. moderne Spin-Bikes), wie in den Dokumenten US-B-6 482 130 und DE-A-3 031 313 beschrieben.
Die neue physikalische Aktivität, welche diese neueste Art von Fahrrädern verwendet (bekannt als "Spinning"), ist in Gruppen erstellt: eine bestimmte Anzahl von Athleten – jeder davon auf seinem/ihrem eigenen Fahrrad – arbeitet unter der strikten Überwachung des Trainers, welcher das durchzuführende Training und die Pedalgeschwindigkeit entscheidet.
In dieser Hinsicht erscheint es einleuchtend, dass eine Gruppenarbeit exzellente Ergebnisse lediglich dann garantieren kann, wenn der Trainer die Qualität des Trainings in Echtzeit bei jedem einzelnen Athleten, und genauer gesagt die Fähigkeit der Athleten darin, den Anweisungen zu entsprechen, mit einem speziellen Bezug auf die Pedalfrequenz und daraus folgend der durch den Benutzer erreichten Geschwindigkeit beurteilen kann.
Die unmittelbare Kontrolle durch den Trainer ist ebenfalls wichtig, um die Sicherheit der Athleten während des Trainings zu garantieren, da sie es erlaubt, zu überprüfen, ob die Athleten der durch die Aktivität angeforderten Anstrengung standhalten können.
Insbesondere wäre es für den Trainer sehr wichtig, unmittelbar zu entdecken, ob der Athlet dem Pedal-Rhythmus nicht standhalten kann, um zu erkennen, dass die physikalische Anstrengung höher als seine/ihre physikalischen Fähigkeiten sind, woraus eine Überarbeitung mit möglicherweise gefährlichen Konsequenzen folgt, wie beispielsweise eine anormale Erhöhung von seiner/ihrer Herzrate.
Jedoch erlauben die derzeitigen Modelle von Spin-Bikes nicht diesen Typ von sofortiger und "zentralisierter" Verifikation durch den Trainer.
Sie können den Pedalfrequenzwert (oder die durch den Benutzer erreichte Geschwindigkeit) auf einer Anzeige in Zusammenhang mit der Lenkstange anzeigen. Jedoch erscheint es offensichtlich, dass ein solches Informationsstück vorteilhafterweise lediglich durch den spezifischen Benutzer von dem Spin-Bike und nicht durch den Trainer verwendet werden kann, obwohl er/sie daran interessiert sein könnte, die Pedalfrequenz von mehreren Athleten gleichzeitig zu überprüfen.
Dieser kritischen Bewertung des derzeitigen Standes der Technik folgend, wurde diese Erfindung entwickelt, um ein Kontrollprinzip für Trainingssitzungen von einer Gruppe von Athleten auf Spin-Bikes bereitzustellen, welches dem Trainer die Möglichkeit bereitstellt, unmittelbar zu überprüfen, ob die Athleten den durch den Trainer vorgegebenen Anweisungen standhalten können.
Die Auswahl des neuen Kontrollprinzips wurde durch die Notwendigkeit bedingt, eine Zunahme des Gewichts von Spin-Bikes durch komplizierte Vorrichtungen zu vermeiden, da dieser Typ von Fahrrädern stets klein, leicht und einfach zu verwenden sein muss.
Insbesondere macht die Erfindung eine Verwendung des Spin-Bike Schwungrades, um eine Information über den Benutzer-Pedalrhythmus in Echtzeit zu erlangen, da das Schwungrad von einer bestimmten Distanz aus angesichts des wesentlichen Aufbaus, welcher für moderne Spin-Bikes typisch ist, gut sichtbar ist.
Das Spin-Bike von der Erfindung ist darin gekennzeichnet, dass das Schwungrad geeigneterweise mit einigen radialen Rasten (engl. marks) bereitgestellt ist, und das stroboskopische Licht, welches von einer Folge von LEDs emittiert wird, welche sich in einen Kreis vor dem Schwungrad befinden, und welches auf die reflektierenden Rasten durch ein optisches Prisma gerichtet wird, empfängt.
Das Spin-Bike von der Erfindung muss mit einer elektronischen Steuereinheit ausgestattet sein, welche dazu verwendet wird, um die Schwungrad-Geschwindigkeit zu überprüfen und die Einschaltfrequenz von den LEDs zu erzeugen, um die stroboskopische Wirkung zu erlangen.
Vor einem Verwenden eines Spin-Bikes muss der Athlet die Steuereinheit bei der gewünschten Geschwindigkeit einstellen, welche einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit von dem Schwungrad entspricht.
Sobald der Athlet mit einer Pedalbetätigung beginnt, beginnt die Steuereinheit mit einer Überwachung der Schwungrad-Geschwindigkeit und erzeugt simultan eine Umschaltung der Frequenz von den LEDs gleich der Winkelgeschwindigkeit von dem Schwungrad, sollte der Athlet den Anweisungen entsprechen, welche vom Trainer über die beizubehaltende Geschwindigkeit vorgegeben sind.
Sollte diese Bedingung auftreten (d. h., dass es der Athlet schafft die vorbestimmte Schwungrad-Umdrehungsfrequenz beizubehalten), kann das menschliche Auge aufgrund eines visuellen Effektes die Rasten auf dem Schwungrad gerade so unterscheiden, als ob das Schwungrad still steht.
Es erscheint offensichtlich, dass der Trainer dazu in der Lage sein wird, den Trainingsmodus von dem durch die Athleten durchgeführten Training unter seiner/ihrer Überwachung in Echtzeit zu überprüfen, indem lediglich auf das Schwungrad geschaut wird, um zu sehen, ob sie die vorbestimmte Geschwindigkeit beibehalten.
Insbesondere kann der Trainer sicher sein, dass alle Athleten die vorbestimmte Winkelgeschwindigkeit im Falle von einer "virtuellen Immobilität" von den Schwungrädern von den Spin-Bikes beibehalten.
Sollte der Athlet den Pedalrhythmus reduzieren, wird die Winkelgeschwindigkeit vom Schwungrad niedriger als die Einschaltfrequenz von den LEDs, wobei in diesem Fall der erzeugte optische Effekt eine inverse Umdrehung von den reflektierenden Rasten von dem Schwungrad mit Bezug auf die Pedalumdrehung sein wird, gerade so als ob sich das Schwungrad zurückdreht.
Im Gegensatz dazu, sollte der Athlet einen Pedalrhythmus beibehalten, welcher höher als der vorbestimmte ist, werden, aufgrund des erzeugten optischen Effektes, die reflektierenden Rasten in die gleiche Drehrichtung wie die Pedale drehen, gerade so als ob sich das gesamte Schwungrad nach vorne dreht.
Der Trainer wird dazu in der Lage sein, diese zwei "optischen Effekte" dazu zu verwenden, um die Benutzer in der Gruppe zu identifizieren, welche nicht dazu in der Lage sind, den vorbestimmten Pedalrhythmus beizubehalten oder die Pedale bei einem höheren Rhythmus betätigen.
Zur größeren Klarheit fährt die Beschreibung von der Erfindung mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen fort, welche lediglich aus Gründen der Darstellung und nicht im beschränkenden Sinne vorgesehen sind, wobei:
1 das Blockdiagramm von der Installation ist, welche das stationäre Fahrrad von der Erfindung mit einer entfernten optischen Überwachung, wie oben erwähnt, bereitstellt;
2 und 3 jeweils eine Vorder- und Seitenansicht von dem Schwungrad von dem Fahrrad von der Erfindung sind.
Mit Bezug auf 1 ist das stationäre Fahrrad von der Erfindung mit einer elektronischen Steuereinheit (I) ausgestattet, welches dazu verwendet wird, um die Geschwindigkeit von dem Schwungrad (D) zu überprüfen, und die Umschaltfrequenz von den LEDs erzeugt, um den stroboskopischen Effekt zu erlangen.
Die elektronische Steuereinheit (I) ist mit der Geschwindigkeit des Schwungrades (D) des Spin-Bikes gemäß dem Trainingstyp programmiert, welcher durch die Athleten unter der Überwachung des Trainers durchgeführt werden muss.
Dieser Parameter kann an der elektronischen Steuereinheit durch den Benutzer im manuellen Modus mittels einer Tastatur (M), welche am Spin-Bike bereitgestellt ist, oder im automatischen Modus eingestellt werden, wenn das Informationsstück durch einen zentralisierten Computer (N), welcher durch den Trainer verwendet wird, an alle Spin-Bikes unter seiner/ihrer Überwachung übertragen wird.
Der Athlet kann die Parameter und Ausführungsmodi des Trainings mittels einer standardisierten Anzeige (R) überprüfen, welche mit der Tastatur (M) in Zusammenhang steht und mit der Steuereinheit (I) verbunden ist.
Die Übertragung der Information von dem zentralisierten Computer (N) des Trainers an jedes Spin-Bike von den Athleten wird vorzugsweise in einem drahtlosen Modus durchgeführt, d. h. mittels geeigneter Zweiwege-Funkübertrager, von welchen einer (Q) an jedem Spin-Bike installiert ist und der weitere (P) am zentralisierten Computer (N) des Trainers installiert ist.
Nach einem Empfang des Parameters von der Geschwindigkeit des Schwungrades (D) beginnt die elektronische Steuereinheit (I) mit einer Überwachung der Geschwindigkeit dank eines Sensors (L), welcher geeigneterweise eine Schnittstelle mit dem Schwungrad bildet. Mittels seiner/ihrer eigenen Anzeige (R) kann der Benutzer unmittelbar die derzeitige Geschwindigkeit des Schwungrades (D) und die Geschwindigkeit, welche das Schwungrad beibehalten sollte, um den Anweisungen des Trainers zu entsprechen, überprüfen.
Zur gleichen Zeit erlaubt sie eine Erzeugung einer Umschaltfrequenz für die LEDs (F), welche für den stroboskopischen Effekt verwendet werden, deren Leuchtemissionen auf die Fläche des Schwungrades (D) mit reflektierenden Rasten (H) am Außenrand dank des Vorliegens eines geeigneten optischen Prismas gerichtet werden.
Wie zuvor erwähnt, werden die stroboskopischen Effekte unmittelbar auf dem Schwungrad (D) sichtbar, indem lediglich auf die Bewegungen von den Rasten (H) auf dem Schwungrad (D) geschaut wird. Tatsächlich erscheint es, dass die Rasten stillstehen, wenn die Winkelgeschwindigkeit von dem Schwungrad (D) gleich der elektronisch bestimmten Einschaltfrequenz von den LEDs (F) ist. Im Gegensatz dazu erscheint es, dass sich die Rasten rückwärts oder vorwärts drehen, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Schwungrades (D) jeweils niedriger oder höher als die Umschaltfrequenz von den LEDs (F) ist.
Es kann ermöglicht werden, dass die elektronische Steuereinheit (I) die erlangten Daten über die Ausführungsmodi von jedem Spin-Bike an den Zentralcomputer (M) sendet, welcher das Bild (in digitalem Format) von den Rasten (H) von den Schwungrädern (D) von allen Trainingsparametern mittels eines Videoprojektorsystems (O) auf einen Großbildschirm projizieren wird.
Auf diese Weise wird der Pedalrhythmus von jedem Athlet für jedermann sichtbar, welcher die Trainingssitzung von der Gruppe überwacht (Trainer, Öffentlichkeit, weitere Athleten, welche darauf warten ihre Trainingssitzung zu beginnen).
Wie zuvor erwähnt, stellen 2 und 3 den Aufbau des Spin-Bikes dar, welches mit der "visuellen" Überwachungsfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist.
Das Fahrrad hat einen herkömmlichen röhrenförmigen Rahmen (1), welcher ein Schwungrad (D) lagert, welches durch den Benutzer mittels von Pedalen und einer herkömmlichen Kette (2) in Umdrehung angetrieben wird.
Das Schwungrad (D) umdreht sich zusammen mit einer Welle mit horizontaler Achse (3), welche durch den röhrenförmigen Rahmen (1) gelagert wird, wobei das Ritzel (4) – mit welchem die Kette (2) in Eingriff steht – in Verbindung steht.
Der Rahmen (1) ist ebenfalls mit einer Auslage (1a) bereitgestellt, welche dazu verwendet wird, um einen Sensor (L) in einer angebrachten Position zu lagern, um die Umdrehung von dem Außenrand des Schwungrades (D) zu erfassen.
Ein fixiertes optisches Prisma (E) mit einer kreisförmigen Ebene ist in einer entgegengesetzten Position zur externen Seite von dem Schwungrad (D) befestigt, und eine fixierte Scheibe (4) ist in einer externen Position befestigt, wobei sie mit LEDs (F) mit einer elektronischen Schaltung an ihrem Umfang bereitgestellt ist, wobei sie derart bereitgestellt ist, dass sowohl das Prisma (E) als auch die Scheibe (4) eine parallele konzentrische Position mit Bezug auf das Schwungrad (1) haben.
Die gleiche externe Seite des Schwungrades (D) ist mit einigen Rasten (H) bereitgestellt, welche sich am Außenrand befinden und dazu in der Lage sind, dass durch die LEDs (F) erzeugte Licht zu reflektieren.
Der Aufbau und die Position des optischen Prismas (E) zwischen dem Schwungrad (D) und der Scheibe (4), welche die LEDs (F) hält, müssen derart sein, dass, wenn die LEDs (F) eingeschaltet werden, das durch die LEDs emittierte Licht auf die reflektierenden Rasten (H) des Schwungrades (D) gerichtet werden kann.
Insbesondere ist das Modell des in 2 gezeigten Schwungrades mit vier Rasten (H) bereitgestellt, welches ich bei Intervallen von 90° befinden, obwohl eine unterschiedliche Anzahl von Rasten bei regelmäßigen Intervallen verwendet werden kann, da die Anzahl von sichtbaren Rasten auf dem Schwungrad in einer virtuellen Immobilitäts-Bedingung von der elektronisch bestimmten Abtastfrequenz abhängt.
Wenn beispielsweise die vorbestimmte Winkelgeschwindigkeit des Schwungrades (D) bei 60 U/min eingestellt ist, kann das menschliche Auge, wenn sich das Schwungrad bei der eingestellten Geschwindigkeit umdreht und die durch die LEDs (F) erzeugten Lichtimpulse eine Frequenz haben, welche gleich der vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit von dem Schwungrad (D) ist, eine Anzahl von Rasten (H) gleich der Anzahl von Rasten auf dem Schwungrad (D) unterscheiden.
Im Gegensatz dazu, wenn die Steuereinheit (I) derart eingestellt ist, um eine Einschaltfrequenz von den LEDs (F) zu ermöglichen, welche doppelt so hoch ist wie die vorbestimmte Winkelgeschwindigkeit von dem Schwungrad (D), kann das menschliche Auge eine Anzahl von Rasten, welche doppelt so hoch ist wie die Anzahl von Rasten auf dem Schwungrad (D) und halb so groß ist wie die Rasten, unterscheiden, wenn die Steuereinheit (I) mit einer Einschaltfrequenz von den LEDs (F) eingestellt ist, welche gleich oder halb so groß ist wie die Winkelgeschwindigkeit von dem Schwungrad.
Es muss jedoch erwähnt werden, dass diese letzten zwei Möglichkeiten von der Möglichkeit abhängen, dass die Steuereinheit (I) eine Einschaltfrequenz der LEDs (F) ermöglicht, welche einem Mehrfachen oder einem Teil der gesamten Anzahl von der Winkelgeschwindigkeit des Schwungrades (D), von Zeit zu Zeit eingestellt, entspricht.

Claims

Stationäres Fahrrad des Typs, der mit einem durch Pedale bewegten Schwungrad (D) sowie einem elektronischen Steuergehäuse (1) ausgestattet ist, das mit einer dazugehörigen Tastatur (M) und einem dazugehörigen Display (R) verbunden ist und dazu dient, mittels eines entsprechenden Sensors (L) die Geschwindigkeit des Schwungrads (D) abzutasten und diese auf dem Display (R) anzuzeigen, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergehäuse (I) nach der hiermit vorgenommenen Einstellung einer bestimmten, vom Benutzer während des Trainings einzuhaltenden Geschwindigkeit in der Lage ist, den Betrieb eines stroboskopischen Lichtes entsprechend einer Einschaltfrequenz freizugeben, die der Winkelgeschwindigkeit oder einem Vielfachen bzw. einem geradzahligen Teil der Winkelgeschwindigkeit entspricht, die das Schwungrad (D) einhalten müsste, um sich an die zuvor eingestellte Trainingsgeschwindigkeit anzupassen, wobei vorgesehen ist, dass das stroboskopische Licht auf eine oder mehrere reflektierende Rasten (H) auftrifft, die auf der Fläche des Schwungrads (D) montiert sind.
Stationäres Fahrrad gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das stroboskopische Licht durch eine Reihe rund angeordneter Leds (F) erzeugt wird, die auf einer festen Scheibe (4) angebracht sind, die parallel und konzentrisch gegenüber dem Schwungrad (D) unter Einfügung eines optischen Prismas (E) montiert ist, das dazu dient, das Licht der Leds (F) zum Außenrand des Schwungrads (D) hin abzulenken, auf dem die reflektierenden Rasten (H) angebracht sind.
Stationäres Fahrrad gemäß dem ersten oder beiden vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Benutzer beim Pedalieren einzuhaltende Geschwindigkeit auf dem elektronischen Steuergehäuse (I) mit Hilfe der dazugehörigen Tastatur (M) eingestellt wird.
Stationäres Fahrrad gemäß dem ersten oder beiden vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Benutzer beim Pedalieren einzuhaltende Geschwindigkeit auf dem Steuergehäuse (I) ausgehend von einem Zentralcomputer (N) eingestellt wird, mit dem das Fahrrad mittels entsprechender Sendeempfangsapparate mit Funkfrequenz (Q, P) drahtlos verbunden ist.
Stationäres Fahrrad gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergehäuse (1) mit Hilfe des Sendempfangsapparats (Q) in der Lage ist, Informationen über den Betriebsmodus des Fahrrads an einen Zentralcomputer (N) zu senden, der mit Hilfe eines Videoprojektionssystems (O) das (in digitaler Grafik gewonnene) Bild der Rasten (H) des Schwungrads (D) des stationären Fahrrads auf einen Großbildschirm projiziert.