EP0560073A1

EP0560073A1 - Trainingsgerät

Info

Publication number: EP0560073A1
Application number: EP93102187A
Authority: EP
Inventors: Dieter Miehlich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1993-02-12
Publication date: 1993-09-15
Anticipated expiration: 2013-02-12
Also published as: EP0560073B1; DE4207992A1; DE59302311D1; DE4207992C2

Abstract

Bei einem Trainingsgerät, insbesondere Fahrradergonometer, mit einem über eine vorzugsweise mittels eines Generators abbremsbare Riemenscheibe (15) umlaufend geführten Riemen (16), dessen von der antreibbaren, gößeren Riemenscheibe (14) ab- und auf die abbremsbare, kleinere Riemenscheibe (15) auflaufendes Leertrumm mittels einer frei drehbar gelagerten Umlenkrolle (20) gegenüber einem tangentialen Verlauf nach innen auslenkbar ist, lassen sich dadurch eine hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit errreichen,daß der Riemen (16) als ein im Querschnitt gezahntes Laufflächenprofil (17) aufweisender Flachriemen ausgebildet ist und wenigstens eine Riemenscheibe (15) ein entsprechendes Umfangprofil (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 Durchmeser der abbremsbaren Riemenscheibe (15) und dem Radius der Umlenkrolle (20) zuzüglich Riemendicke entspricht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Trainingsgerät, insbesondere ein Fahrradergonometer, mit einem über eine vorzugsweise durch Pedale antreibbare Riemenscheibe und eine Vorzugsweise mittels eines Generators abbremsbare Riemenscheibe umlaufend geführten Riemen, dessen von der antreibbaren, größeren Riemenscheibe ab- und auf die abbremsbare, kleinere 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-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 Umschlingungswinkel ergibt. Hierbei ergeben sich zwangsläufig vergleichsweise große Stellwege. Es besteht daher die Gefahr, 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 resultierenden Fehler so auszugleichen, daß die an der der abbremsbaren Riemenscheibe zugeordneten Bremseinrichtung eingestellte Bremslast der von der trainierenden Person aufzubringenden Leistung mit der gewünschten Genauigkeit entspricht. Diese Problematik tritt zwar im Zusammenhang mit in der genannten Vorveröffentlichung als besonders zu bevorzugend herausgestellten Zahnriemen nicht auf, stellt sich aber überall da, wo Zahnriemen infolge der hiermit verbundenen Lärmentwicklung nicht brauchbar sind. In diesem Zusammenhang kann nämlich nicht übersehen werden, daß Zahnriemen eine erhebliche Lärmentwicklung verursachen können.
Die US-A 4 953 850 zeigt ein pedalgetriebenes Trainigsgerät mit einr Antriebskette, deren von einem antreibbaren, gößeren 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 gößeren 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, g gattungsgemäßen Stand der Technik.
Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Anordnungen ein Trainingsgerät gattungsgemäßer Art zu schaffen, das die Einhaltung einer hohen Genauigkeit mit einfachen Mitteln ermöglicht sowie eine hohe Zuverlässigkeit 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 Laufflächenprofil aufweisender Flachriemen ausgebildet ist und wenigstens eine der Riemenscheiben 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 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 ergibt nicht nur einen äußerst geräuscharmen Betrieb, sondern gewährleistet gleichzeitig auch eine zuverlässige Übertragbarkeit einer hohen Leistung. Zudem ergibt das genannte Laufflächenprofil auch eine zuverlässige Riemenführung, so daß dieser auch bei starker Beanspruchung nicht verlaufen kann. Außerdem ermöglicht der erfindungsgemäße Flachriemen die Verwendung eines vergleichsweise kleinen Durchmessers der abbremsbaren Riemenscheibe, womit sich bei kompakter Bauweise eine großes, einstufiges Übersetzungsverhältnis erreichen läßt. Dieser Vorteil wird dadurch noch unterstützt, daß mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung der Umlenkrolle ein großer Umschlingungswinkel erreichbar ist, so daß auch bei kleinem Riemenscheibendurchmesser eine zuverlässige Leistungsübertragung gewährleistet ist. Ein weiterer, ganz besonderer Vorteil der erfindungsgemäß Maßnahmen ist aber darin 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 vorallem bei programmgesteuerter Einstellung vorteilhaft ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen 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 5-fache, vorzugsweise das 6-fache, des Radiusses der Umlenkrolle betragen. Hierbei ist die Krümmung der Bewegungskurve 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 Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung in Verbindung mit den restlichen Unteransprüchen.
In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:

Figur 1: eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrradergonometers und
Figur 2: einen Teilradialschnitt durch eine Riemenscheibe mit aufgelegtem Riemen.

Das der Figur 1 zugrundeliegende Trainingsgerät in Form eines Fahrradergonometers enthält ein hier als Rohrkontruktion ausgebildetes Gestell mit einem unteren, zur Gewährleistung 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 angeordneten Tretlager 5 für eine Pedalanordnung 6 versehen, die von einer auf dem Sitz 3 platznehmenden Person betätigbar 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 Generators, antreibbar, durch welche die Leistung vernichtet wird, die von der trainierenden Person aufgebracht wird. Die so vernichtbare Leistung ist mittels einer im Sichtbereich 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 betätigbaren Einstellorgan 10, hier in Form eines mit einer Skala zusammenwirkenden Einstellknopfes, und einem Anzeigedisplay 11 versehen. Zusätzlich oder alternativ zur manuellen Einstellbarkeit kann die Stell- und Anzeigeeinrichtung 8 auch mit einer integrierten Programmsteuereinrichtung 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, simulierbar sind.
Zur Übertragung des Drehmoments von der Pedaleinrichtung 6 auf die Bremseinrichtung 7 ist ein einstufiger Riementrieb 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 vergleichsweise großen Durchmesser aufweisende Riemenscheibe 14 aufgekeilt. Der Eingangswellenstummel des die Bremseinrichtung 7 bildenden Generators ist als weitere Riemenscheibe 15 vergleichsweise kleinen Durchmessers ausgebildet. Die durch die Pedalanordnung 6 antreibbare Riemenscheibe 14 großen Durchmessers und die durch die Bremseinrichtung 7 abbremsbare Riemenscheibe 15 kleineren Durchmessers sind durch einen endlosen Riemen 16 miteinander verbunden. Der Durchmesser der kleineren Riemenscheibe 15 kann 20mm betragen.
Der Riemen 16 ist, wie am besten aus Figur 2 erkennbar ist, als Flachriemen ausgebildet, der ein im Querschnitt dachförmig gezahntes Laufflächenprofil 17 aufweist. Es ergeben sich hier dementsprechend im Querschnitt dreieckförmige Stege bzw. Rillen. Wenigstens eine der beiden Riemenscheiben 14, 15 ist mit einem an das Laufflächenprofil 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 Riemenscheibe 14 kann eine zylindrische Lauffläche aufweisen. Die genannte Profilierung des Riemens 16 und wenigstens der kleineren Riemenscheibe 15 gewährleistet eine zuverlässige Riemenführung und eine zuverlässige Leistungsübertragung mit geringem Schlupf. Dennoch ergibt sich auch bei kleinem Riemenscheibendurchmesser in der Größenordnung von 20mm ein schonender Riemenumlauf. Der erfindungsgemäße Riemen 16 vereinigt somit in sich die Vorteile von Flach- und Keilriemen und vermeidet die beiderseitigen Nachteile.
Um trotz des kleinen, 20mm 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 auflaufende Leertrumm des Riemens 16 eingreifenden, frei drehbar gelagerten Umlenkrolle 20. Diese kann mit seitlichen Führungsflanschen versehen sein. Die Umlenkrolle 20 wird durch eine zugeordnete Spannfeder 21 so beaufschlagt, daß das Leertrumm des Riemens 16 gegenüber dem durch eine gestrichelte 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 kleinere Riemenscheibe 15 dementsprechend auf einem Winkel von 180° umschlingt. Hierzu kann die Umlenkrolle 20 auf einer etwa parallel zum Arbeitstrumm des Riemens 16 verlaufenden 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 ähnliche Verhältnisse wie bei einer Längsführung zu bewerkstelligen, besitzt der Schwenkhebel 22, d.h. der Abstand zwischen seiner Schwenkachse und der Achse der Umlenkrolle 20, eine bezüglich der Größe der Umlenkrolle 20 vergleichsweise große Länge von mindestens dem 5-fachen, vorzugsweise dem 7- bis 9-fachen wirksamen Umlenkrollen-Radius. Der Durchmesser der Umlenkrolle 20 kann 40-50mm betragen. Zudem ist das Schwenklager 23 des Schwenkhebels 22 so plaziert, daß sich die Schwenkachse des Schwenkhebels 22 und die Achse der Umlenkrolle 20 in einer gemeinsamen 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 Figur 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 vorgespannte Spannfeder 21 an. Diese ist hier als Zugefeder mit vergleichsweise weicher Federcharakteristik, also geringer Federkonstante, ausgebildet, so daß die hiervon ausgeübte Federkraft innerhalb geringer Federwege praktisch konstant ist. Die Spannfeder 21 ist hier so angeordnet, daß die Federachse etwa senkrecht zur Schwenkhebelachse 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 ausgebildet.

Claims

Trainingsgerät, insbesondere Fahrradergonometer, mit einem über eine vorzugsweise durch Pedale antreibbare Riemenscheibe (14) und eine vorzugsweise mittels eines Geneartors abbremsbare Riemenscheibe (15) umlaufend geführten Riemen (16), dessen von der antreibbaren, gößeren Riemenscheibe (14) ab- und auf die abbremsbare, kleinere Riemenscheibe (15) auflaufendes Leertrumm mittels einer frei drehbar gelagerten Umlenkrolle (20) gegenüber einem tangentialen Verlauf nach innen auslenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemen (16) als ein im Querschnitt gezahntes Laufflächenprofil (17) aufweisender Flachriemen ausgebildet ist und wenigstens eine Riemenscheibe (15) ein entsprechendes Umfangprofil (18) aufweist und daß die Umlenkrolle (20), die mittels wenigstens einer eine geringe Federkonstante aufweisenden Spannfeder (21) in Auslenkrichtung beaufschlagbar ist, mit ihrer Achse 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.
Trainingsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrolle (20) auf einem Schwenkhebel (22) großer Länge augenommen ist, dessen zu den Achsen der Riemenscheiben (14, 15) parallele Schwenkachse zusammen mit der Achse der Umlenkrolle (20) in einer bezüglich des Arbeitstrumms des Riemens (16) etwa senkrecht stehenden Ebene liegt.
Trainingsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekenzeichnet, daß die Länge des Schwenkhebels (22) zumindest das 5-fache des Radiusses der Umlenkrolle (20) beträgt, vorzugsweise dem 7- bis 9-fachen Radius entspricht.
Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel (22) an einem stehenden Holm des Gerätegestells (1, 2) gelagert ist.
Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfeder (21) etwa rechtwinklig zum Schwenkhebel (22) angeordnet ist.
Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise als Zugfeder ausgebildete Spannfeder (21) einerseits an der Achse (24) der Umlenkrolle (20) und andererseits an einem gestellseitigen Haltebolzen (25) angelenkt ist.
Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die kleinere Riemenscheibe (15), vorzugsweise nur diese, ein an das Laufflächenprofil (17) des Riemens (16) angepaßtes Umfangsprofil (18) aufweist.
Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremseinrichtung (7) einen vorzugsweise mit einer Programmsteuereinrichtung versehene Stell- und Anzeigeeinrichtung (8) zugeordnet ist.
Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinere Riemenscheibe (15) einen Durchmesser von 20mm aufweist.
Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise mit seitlichen Führungsflanschen versehene Umlenkrolle (20) einen Durchmesser von 40mm aufweist.