EP1518588A1 - Trainingsgerät - Google Patents

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Publication number
EP1518588A1
EP1518588A1 EP03021407A EP03021407A EP1518588A1 EP 1518588 A1 EP1518588 A1 EP 1518588A1 EP 03021407 A EP03021407 A EP 03021407A EP 03021407 A EP03021407 A EP 03021407A EP 1518588 A1 EP1518588 A1 EP 1518588A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
training device
magnet
flywheel
adjusting element
brake disc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03021407A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wilhelm Daum
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daum & Co KG GmbH
Original Assignee
Daum & Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daum & Co KG GmbH filed Critical Daum & Co KG GmbH
Priority to EP03021407A priority Critical patent/EP1518588A1/de
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/005—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters
    • A63B21/0051—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters using eddy currents induced in moved elements, e.g. by permanent magnets
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/22—Resisting devices with rotary bodies
    • A63B21/225—Resisting devices with rotary bodies with flywheels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B22/00—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements
    • A63B22/06—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with support elements performing a rotating cycling movement, i.e. a closed path movement
    • A63B22/0605—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with support elements performing a rotating cycling movement, i.e. a closed path movement performing a circular movement, e.g. ergometers

Definitions

  • the invention is directed to a training device, in particular a stationary bicycle or the like, with a flywheel and one on the Flywheel acting adjustable via an adjustment Braking means.
  • Such training devices conventionally usually have one Eddy current brake, which is formed by a metallic Flywheel and a separate from this via an air gap magnetic coil.
  • the braking power is adjustable via the current in the coil or adjustable.
  • Such eddy current brakes have the disadvantage that they have a relative costly and heavy, metallic flywheel and a Magnetic coil required, which in turn is not insignificant Has weight and is cost-causing.
  • the invention is based on the object under far Maintenance of the setting or control accuracy of conventional Eddy current brakes the applied pedaling power or more generally the training performance in a simple and inexpensive manner adjustable or to make it controllable.
  • This object is achieved in that the adjustment a temperature-dependent displaceable adjusting element, in particular in the form of an expansion element.
  • expansion work elements are standard in considerable Circumference e.g. manufactured and sold as adjusting elements on heating valves. They work that way, depending on temperature changes a working piston is adjusted linearly, which increases in temperature moved out of a housing and on cooling by a return spring is pushed back.
  • the adjusting element preferably in the form of a Dehnstoffarbeitselements, at least indirectly braking effect on the flywheel, which in the case of a training device with an eddy current brake with an at least partially metallic Flywheel and a magnet acting on it and realized thereby with an air gap between flywheel and magnet is that the adjusting element for changing the braking power the width of the air gap between the magnet and the flywheel changes, preferably in the form that the adjustment of the distance of Magnets changed from the flywheel.
  • the braking power must be controllable with an accuracy of +/- 5%.
  • a device for measuring the variation of the width of the air gap between electromagnets and disc for detecting the instantaneous braking power, a device for measuring the variation of the width of the air gap between electromagnets and disc.
  • this air gap is between the pole ends of the electromagnet and the disc of the eddy current brake 0.3 to 0.4 mm.
  • first approximation can be assumed by a proportional connection.
  • the Dependence of air gap width and braking power initially empirical recorded and stored in the form of a table or curve, wherein the controller then uses each of these stored data.
  • a permanent magnet As a magnet, a permanent magnet can be used, today Permanent magnets with high field strength are available.
  • the temperature change on the expansion work element can by electrical heating and / or cooling be accomplished, wherein for the Heating in a conventional manner a heating wire with adjustable or adjustable heating power can be used. Alternatively, for Heating and / or cooling Peltier elements are used, depending on Heat or cool the sign and magnitude of the applied voltage.
  • An illustrated in the drawing exercise device comprises a frame. 1 consisting of metal profiles welded together, the frame 1 via clip elements 2 with a front, transverse Stand part 3 connected to a rear, transverse stand part 4 and is secured accordingly against tipping over.
  • a saddle a rectangular steel tube 5 to the rear top.
  • this steel pipe 5 is a corresponding steel pipe 6 used telescopically.
  • a saddle 7 At the top End of this second steel pipe 6 is a saddle 7 via a in the drawing not shown in detail device 8 forward and backward positionally adjustable replaceable attached.
  • a locking screw 9 can the displacement of the steel pipe 6 relative to the steel pipe 5 is suppressed be, that is, a height adjustment can be made.
  • a measuring display device 16 is arranged. This includes a rotary knob 17, which from the Handlebar 13 from without leaving the driving position is actuated.
  • a holder 18 for two beverage bottles 19 is arranged on the steel pipe 11.
  • a belt transmission 20 is arranged, comprising a crank 21, which with a flywheel 22 in conjunction is and a guided around a pulley 23 drive belt, the order a disc 24 is guided an eddy current brake.
  • Pedals 25 are interchangeably attached to the crank, so that the Racers can attach usual accustomed pedals to it.
  • the frame 1 is laterally covered with transparent cover plates 26 made of acrylic glass, which held by spacer screws 27 at a distance from the frame 1 so that the resulting heat energy can escape.
  • Fig. 2 is schematically the left lower portion within the frame first shown in Fig. 1.
  • This area includes the already mentioned disk 24 of the eddy current brake, which also serves as a flywheel acts, further a permanent magnet 29 of the eddy current brake as well the belt tensioning arrangement (not shown as such in the drawing) with the guide roller 23.
  • the disc 24 is connected via a ball bearing 30th stored.
  • the permanent magnet 29 has a distance ⁇ from the periphery 28 of the Disc 24, wherein the braking effect by reducing the distance ⁇ increases and can be reduced by increasing the distance ⁇ , i.e. over this distance ⁇ is an adjustment or regulation of the braking power possible.
  • the permanent magnet 29 is on a pivot lever 31 mounted around a pivot bearing 32nd is pivotable.
  • a pivot bearing 33 at the bottom is the piston 34 of a Dehnstoffarbeitselements 35 pivotally mounted, which schematically indicated neck windings 36 by default a control circuit 37 is heated.

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Abstract

Bei einem Trainingsgerät, insbesondere Standfahrrad oder dergleichen, mit einer Schwungscheibe und einer auf die Schwungscheibe einwirkenden, über eine Einstellanordnung einstellbaren Bremseinrichtung, ist vorgesehen, dass die Einstellanordnung ein temperaturabhängig verlagerbares Einstellelement (35) umfasst.

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Trainingsgerät, insbesondere eine Standfahrrad oder dergleichen, mit einer Schwungscheibe und einer auf die Schwungscheibe einwirkenden, über eine Einstellanordnung einstellbaren Bremseinrichtung.
Derartige Trainingsgeräte weisen herkömmlicherweise in der Regel eine Wirbelstrombremse auf, die gebildet wird durch eine metallische Schwungscheibe und eine von dieser über einen Luftspalt getrennten Magnetspule. Dabei ist die Bremsleistung über den Strom in der Spule einstellbar bzw. regelbar.
Derartige Wirbelstrombremsen weisen den Nachteil auf, dass sie eine relativ kostenaufwändige und schwere, metallische Schwungscheibe und eine Magnetspule erforderlich machen, die ihrerseits ein nicht unerhebliches Gewicht aufweist und kostenverursachend ist.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde unter weitgehender Wahrung der Einstell- bzw. Regelgenauigkeit herkömmlicher Wirbelstrombremsen die aufzubringende Tretleistung bzw. ganz allgemein die Trainingsleistung auf einfache und kostengünstige Weise einstellbar bzw. regelbar zu machen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Einstellanordnung ein temperaturabhängig verlagerbares Einstellelement, insbesondere in Form eines Dehnstoffarbeitselements, umfasst.
Derartige Dehnstoffarbeitselemente werden serienmäßig in erheblichem Umfang z.B. als Einstellelemente an Heizungsventilen hergestellt und vertrieben. Sie arbeiten so, dass in Abhängigkeit von Temperaturänderungen ein Arbeitskolben linear verstellt wird, der sich bei Temperaturerhöhung aus einem Gehäuse herausbewegt und beim Abkühlen durch eine Rückstellfeder zurückgedrückt wird.
Es handelt sich dabei also um eine Art temperaturgesteuerten Hydraulikstellmotor mit sehr großer Betätigungskraft, der sich durch kompakte Abmessungen, hohe Reaktionsgeschwindigkeit, große Stellwege, äußerst präzise Regelung, mechanische Schwingungsunempfindlichkeit, Wartungsfreiheit, lange Lebensdauer und Entbehrlichkeit von Hilfsenergie auszeichnet. Eine genaue Beschreibung eines derartige Dehnstoffarbeitselements findet sich beispielsweise in der Firmenschrift "Dehnstoffarbeitselemente" der BEHR Thermot-tronik GmbH.
Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass das Einstellelement, vorzugsweise in Form eines Dehnstoffarbeitselements, zumindestens mittelbar bremsend auf das Schwungrad einwirkt, was im Falle eines Trainingsgerätes mit einer Wirbelstrombremse mit einer zumindestens teilweise metallischen Schwungscheibe und einem auf diese einwirkenden Magneten und mit einem Luftspalt zwischen Schwungscheibe und Magneten dadurch realisiert wird, dass das Einstellelement zur Veränderung der Bremsleistung die Breite des Luftspaltes zwischen Magneten und Schwungscheibe verändert, vorzugsweise in der Form, dass das Einstellelement des Abstand des Magneten von der Schwungscheibe verändert.
Es sind bereits Versuche bekannt geworden, durch die Veränderung des Luftspaltes eine Einstellung bzw. Regelung der Bremsleistung und damit der aufzubringenden Trainingsleistung zu bewerkstelligen. Dies wurde mit Hilfe eines Getriebestellmotors bewerkstelligt, wobei ein derartiger Motor aber kostenaufwändig und wartungsbedürftig und im Hinblick auf die Stellkraft relativ zur Baugröße nicht konkurrenzfähig ist.
Wenn derartige Geräte für medizinische Zwecke eingesetzt werden sollen, muss die Bremsleistung mit eine Genauigkeit von +/- 5% regelbar sein. Zur Erzielung einer derartigen Regelung ist es aus DE 199 13 415 A 1 bekannt, zur Erfassung der momentanen Bremsleistung eine Einrichtung zur Messung der Veränderung der Breite des Luftspaltes zwischen Elektromagneten und Scheibe vorzusehen. Üblicherweise beträgt dieser Luftspalt zwischen den Polenden des Elektromagneten und der Scheibe der Wirbelstrombremse 0,3 bis 0,4 mm. Je stärker die Bremsleistung ist, desto geringer wird der Spalt, so dass man davon ausgehen kann, dass Bremsleistung und Spaltbreitenänderung direkt korreliert sind. In erste Näherung kann von einem proportionalen Zusammenhang ausgegangen werden. Zur Erzielung einer noch größeren Genauigkeit ist es aber auch vorstellbar, dass die Abhängigkeit von Luftspaltbreite und Bremsleistung zunächst empirisch erfasst und in Form einer Tabelle oder Kurve abgespeichert wird, wobei die Regelung dann jeweils auf diese abgespeicherten Daten zurückgreift.
Als Magnet kann ein Permanentmagnet verwendet werden, wobei heute Permanentmagneten mit hoher Feldstärke verfügbar sind.
Zur Vermeidung einer Beeinflussung des Dehnstoffarbeitselements durch Temperaturänderungen im Raumtemperaturbereich kann mit einem Arbeitstemperaturbereich deutlich oberhalb der Raumtemperatur gearbeitet werden.
Die Temperaturveränderung an dem Dehnstoffarbeitselement kann durch elektrisches Heizen und/oder Kühlen bewerkstelligt werden, wobei für das Heizen in an sich bekannter Weise ein Heizdraht mit einstellbarer bzw. regelbarer Heizleistung verwendet werden kann. Alternativ können zum Heizen und/oder Kühlen Peltier-Elemente eingesetzt werden, die je nach Vorzeichen und Höhe der angelegten Spannung heizen oder kühlen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1
eine Ansicht eines gattungsgemäßen Trainingsgerätes,
Fig. 2
eine schematische Darstellung des Bereiches um das erfindungsgemäße Einstellelement.
Ein in der Zeichnung dargestelltes Trainingsgerät umfasst einen Rahmen 1 bestehend aus miteinander verschweißten Metallprofilen, wobei der Rahmen 1 über Klammerelemente 2 mit einem vorderen, quer verlaufenden Ständerteil 3 zu einem hinteren, quer verlaufenden Ständerteil 4 verbunden und dementsprechend gegen seitliches Umkippen gesichert ist.
Von dem hinteren Ende des Rahmens 1 erstreckt sich als Sattelaufnahme ein rechteckiges Stahlrohr 5 nach hinten oben. In dieses Stahlrohr 5 ist ein korrespondierendes Stahlrohr 6 teleskopartig eingesetzt. An dem oberen Ende dieses zweiten Stahlrohres 6 ist ein Sattel 7 über eine in der Zeichnung im einzelnen nicht dargestellte Einrichtung 8 nach vorne und hinten positionseinstellbar auswechselbar befestigt. Über eine Feststellschraube 9 kann die Verschiebbarkeit des Stahlrohrs 6 relativ zum Stahlrohr 5 unterbunden werden, das heißt eine Höheneinstellung vorgenommen werden.
Ausgehend von einem oberen, schräg nach vorne verlaufenden Rahmenteil 10 des Rahmens 1 erstreckt sich nach oben ein als Lenkeraufnahme dienendes Stahlrohr 11, welches über Haltewinkel 12 abgestützt ist.
In dem Stahlrohr 11 ist ein handelsüblicher Triathlonlenker 13 über eine Schraube 14 höhenverstellbar festgelegt.
Von dem unteren Abschnitt des Stahlrohrs 11 erstreckt sich schräg nach oben ein Träger 15, an dessen oberem Ende eine Messanzeigeeinrichtung 16 angeordnet ist. Diese umfasst einen Dreh-Einstellknopf 17, der vom Lenker 13 aus ohne Verlassen der Fahrposition betätigbar ist.
An dem Stahlrohr 11 ist ein Halter 18 für zwei Getränkeflaschen 19 angeordnet.
Im Inneren des Rahmens 1 ist ein Riemengetriebe 20 angeordnet, umfassend eine Tretkurbel 21, welche mit einem Schwungrad 22 in Verbindung steht und einen um eine Umlenkrolle 23 geführten Treibriemen, der um eine Scheibe 24 einer Wirbelstrombremse geführt ist.
An der Tretkurbel sind Pedale 25 auswechselbar derart befestigt, dass der Rennfahrer ihm gewohnte übliche Fahrpedale anbringen kann. Der Rahmen 1 ist seitlich mit transparenten Abdeckplatten 26 aus Acrylglas abgedeckt, welche über Distanzschrauben 27 auf Abstand zum Rahmen 1 gehalten werden, so dass entstehende Wärmeenergie entweichen kann.
In Fig. 2 ist schematisch der linke untere Bereich innerhalb des Rahmens 1 in Fig. 1 dargestellt. Dieser Bereich umfasst die bereits erwähnte Scheibe 24 der Wirbelstrombremse, die gleichzeitig auch als Schwungscheibe wirkt, weiterhin einen Permanentmagneten 29 der Wirbelstrombremse sowie die Riemenspannanordnung (als solche in der Zeichnung nicht dargestellt) mit der Umlenkrolle 23. Die Scheibe 24 ist über ein Kugellager 30 gelagert.
Der Permanentmagnet 29 induziert in der Scheibe 24 Wirbelströme, welche wiederum ein Magnetfeld erzeugen, welches in der Wechselwirkung mit dem Permanentmagneten 29 eine Bremswirkung verursachen.
Der Permanentmagnet 29 weist einen Abstand Δ von der Peripherie 28 der Scheibe 24 auf, wobei die Bremswirkung durch Verringerung des Abstands Δ erhöht und durch Vergrößerung des Abstands Δ vermindert werden kann, d.h. über diesen Abstand Δ ist eine Einstellung bzw. Regelung der Bremsleistung möglich.
Um den Abstand Δ einstellbar zu machen, ist der Permanentmagnet 29 an einem Schwenkhebel 31 gelagert, der um ein Schwenklager 32 verschwenkbar ist. Über ein weiteres Schwenklager 33 an der Unterseite ist der Kolben 34 eines Dehnstoffarbeitselements 35 schwenkbar gelagert, welches über schematisch angedeutete Halswicklungen 36 nach Vorgabe einer Regelungsschaltung 37 beheizbar ist.
Beim Erwärmen fährt der Kolben 34 des Dehnstoffelements 35 in der Zeichnung nach links heraus, wodurch der Schwenkhebel 31 um das Lager 32 geschwenkt und der Permanentmagnet 29 unter Verkleinerung des Abstandes Δ näher an die Peripherie 31 der Scheibe 24 verschwenkt wird, so dass die Bremswirkung und damit die Bremsleistung erhöht wird.

Claims (11)

  1. Trainingsgerät, insbesondere Standfahrrad oder dergleichen, mit einer Schwungscheibe und einer auf die Schwungscheibe einwirkenden, über eine Einstellanordnung einstellbaren Bremseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellanordnung ein temperaturabhängig verlagerbares Einstellelement (35) umfasst.
  2. Trainingsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (35) ein Dehnstoffarbeitselement ist.
  3. Trainingsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (35) zumindest mittelbar bremsend auf die Brems-Scheibe (24) einwirkt.
  4. Trainingsgerät nach Anspruch 3, umfassend eine Wirbelstrombremse mit einer zumindestens teilweise metallischen Brems-Scheibe und einem auf diese einwirkenden Magneten, wobei zwischen Magneten und Schwungscheibe ein Luftspalt ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (35) zur Veränderung der Bremsleistung die Breite (Δ) des Luftspaltes zwischen Magneten (29) und Brems-Scheibe (24) verändert.
  5. Trainingsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (35) den Abstand (Δ) des Magneten (29) von der Brems-Scheibe (24) verändert.
  6. Trainingsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (29) ein Permanentmagnet ist.
  7. Trainingsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dehnstoffarbeitselement (35) in einem Temperaturbereich deutlich oberhalb der Raumtemperatur betrieben wird.
  8. Trainingsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturveränderung an dem Dehnstoffarbeitselement (35) durch elektrisches Heizen und/oder Kühlen bewerkstelligt wird.
  9. Trainingsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizen durch einen Heizdraht (36) bewerkstelligt wird.
  10. Trainingsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizen und/oder Kühlen durch Peltier-Elemente bewerkstelligt wird.
  11. Trainingsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dehnstoffarbeitselement (35) und damit die Luftspaltbreite (Δ) über eine Temperaturregelung regelbar ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7762931B2 (en) 2007-04-18 2010-07-27 Interactive Fitness Holdings, LLC Seat for cardio-fitness equipment

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