FI106431B - Bromsarrangemang för magnetisk eller elektronisk ergometer - Google Patents

Description

106431

Bromsarrangemang för magnetisk eller elektronisk ergometer

Tekniskt omrade

Den föreliggande uppfinningen gäller ett bromsarrangemang för magnetisk eller elektronisk ergometer enligt ingressen av patentkrav 1. En 5 dylik ergometer kan exempelvis utgöras av en ergometercykel.

Äldre teknik

Olika ergometrar och särskilt ergometercyklar har sedan länge värit det bästa sättet att mätä en persons kondition och syreupptagningsförmäga. Dylika anordningar omfattar vanligtvis en stomme, tvä pedaler, ett 10 kraftöverföringssystem, ett roterande organ och ett bromsarrangemang. Det av ergometercykeln uppvisade bromsarrangemanget omfattar fördelaktigt ett mekaniskt friktionsarrangemang eller en magnetisk eller elektronisk virvelströmsbroms.

Dylika kända bromsarrangemang är sälunda anordnade att päverka 15 det roterande organet, exempelvis ett svänghjul, drivet av kraftöverföringssystemet. Svänghjulets rotation är härvid anordnat att bromsas upp exempelvis mekaniskt genom att en bromsrem arrangeras mot svänghjulets yttre periferi. Genom att spinna bromsremmen mera eller mindre mot svänghjulets yttre periferi varieras friktionskraften mellan svänghjulet och 20 bromsremmen, varvid även bromskraften och därigenom ocksä kraften som krävs att driva kraftöverföringssystemet varieras.

En virvelströmsbroms i sin tur omfattar likaledes ett roterande organ som ätminstone delvis är framställt av eller belagt med ett elledande material • · < eller magnetiska organ. Andra magnetiska organ är anordnade exempelvis tili 25 stommen, varvid deras avständ tili det roterande organet kan regleras. De tili stommen anordnade magnetorganen astadkommer i samverkan med det roterande organet virvelströmmar, varvid dessa virvelströmmar bromsar det roterande organets hastighet. Genom att öka eller minska avständet mellan de tili stommen anordnade magnetiska organen och det roterande organet kan 30 bromskraften och därigenom ocksä kraften som krävs att driva kraftöverföringssystemet varieras. En dylik lösning beskrivs exempelvis i den finska patentskriften FI80214.

En ergometercykel som används för att testa personer bör förutom ett bromsarrangemang även vara utrustad med mätdon som gör det lätt att 35 avläsa bromskraften och därmed belastningen. Vidare bör anordningen vara 2 106431 säväl noggrann, pälitlig som lätt att kalibrerbar. Endast pa detta sett kan man erhalla tillförlitliga och med varandra jämförbara testresultat.

Vid en ergometercykel, som uppvisar ett bromsarrangemanget av friktionstyp kan bromsremmens motständ regleras exempelvis genom att förse 5 den med en motvikt av pendeltyp. En dylik motvikt är vanligtvis anordnad sälunda att bromsremmens ökade spänning mot svänghjulets yttre periferi direkt kan utläsas i motviktens pendelrörelse, vanligtvis sälunda att en ökad belastning höjer pendeln fran dess viloläge. En dylik lösning utnyttjas bland annat i ergometercyklar tillverkade av Monark.

10 En nackdel med denna ovan beskrivna lösning ärr dock svärigheten att tillräckligt noggrant kunna ställa in svänghjulets friktionsmotständ. Vidare kan friktionskoefficienten mellan svänghjulet och bromsremmen förändras saväl pa grund av bromsremmens förhöjda temperatur som av svänghjulets hastighet under testet. Detta betyder att ett bromsarrangemang försett med en 15 friktionsbroms med motvikt kontinuerligt maste justeras under en testprocedurs gang. En dylik kontinuerlig justering paverkar naturligtvis avsevärt testresultatets noggrannhet.

En ytterligare nackdel med ett friktionsbaserat bromsarrangemang kan hänföras tili användarväniigheten av en ergometercykel. Sälunda är ett 20 dylikt bromsarrangemang relativt högljutt vilket är irriterande för saväl personen som skall testas som för testningspersonalen. Dessutom uppvisar ett friktionsbaserat bromsarrangemang även en ojämn och ryckig gang.

I samband med normala konditionscyklar har de magnetiska och elektroniska bromssystemen för länge sedan ersatt friktionsbaserade 25 bromsarrangemang. Dylika friktionsbaserade konditionscyklar kvarstar dock tillsvidare kvar i form av testapparaturer eftersom deras kalibrering är relativt lätt att utföra och eftersom belastning kan avläsas med tillfredsställande noggrannhet fran motviktens position.

Bromsarrangemang av virvelströmstyp uppvisar i motsats tili 30 bromsremsarrangemangen en mycket jämn gang och är dessutom väsentligen Ijudlösa. Nackdelen med dessa arrangemang dock svärigheten att utföra en tillräckligt noggrann kalibrering av kraftöverföringens belastning. Karaktären av det elektroniska och magnetiska motständet som utnyttjas i arrangemangen kan ocksä förändras med tiden. Eftersom ett bromsarrangemang av denna typ 35 dessutom vanligtvis är inbyggda i ergometercykelns stomme, kan arrangemanget endast kalibreras med speciella verktyg utvecklad för detta specielia ändamäl.

3 106431

Pa grund av svärigheterna att utföra en kalibrering och de Stora kostnader den medför, görs kalibreringen vanligtvis endast en gang i äret. Om man saledes upptäcker ett kalibreringsfel vid utförandet av en kalibrering, kan man pa inget sätt veta när felet uppstätt. I värsta fall kan saledes 5 testresultaten under en tid allt frän den tidigare utförda kalibreringen var helt värdelösa.

Eftersom man vid vetenskapliga undersökningar vanligtvis är tvungen att kontrollera utrustningens kalibrering varje dag, har användningen av elektroniska och magnetiska bromssystem ej blivit vanligare, utan mänga 10 test och testserier utförs fortsättningsvis med ergometercyklar utrustade med bromsarrangemang av friktionstyp, trots deras brister visavi användarvänlighet.

Problemställning

Med den föreliggande uppfinningen undviks de problem, som 15 kända lösningar är befattade med och som hänför sig tili användarvänlighet, tili noggrannheten vid avläsning av belastningskraften, samt tili kalibreringen av elektroniska eller magnetiska bromsarrangemang hos ergometrar.

Den föreliggande uppfinningens ändamal är sälunda att göra det möjligt att kontrollera ergometerns kalibrering tili och med varje dag. Med den 20 föreliggande uppfinningen erhäller man saledes en ergometer som uppvisar de elektroniska och magnetiska bromsarrangemangens användarvänlighet samtidigt som bromsarrangemangets kalibrering är lika enkel som kalibreringen av friktionsbaserade bromsarrangemang.

Lösningen pä ovannämnda problem har erhallits genom att 25 föreliggande uppfinning har de kännetecken som beskrivs i patentkraven. Härvid är det kännetecknande för ett arrangemang enligt föreliggande uppfinning, vad som definierats i den kännetecknande delen av patentkrav 1.

Uppfinningens föredragna utföringsformer beskrivs i de osjälvständiga patentkraven.

30 Med en ergometer förstäs i samband med föreliggande uppfinning ett system med hjälp av vilket man mäter och bedömer en försökspersons kondition. En ergometer kan härvid anordnas i samband med säväl en cykel, en handdriven handcykel, en roddmaskin eller en sa kallad stepper.

Med det arrangemanget uppnäs flera betydande fördelar framom 35 den äldre tekniken. Sälunda kan ergometerns belastningskraft utläsas betydligt noggrannare med en uppfinningsenlig anordning. Vid ergometrar 4 106431 med elektroniska bromsarrangemang mäts belastningskraften oftast direkt med nagon typ av kraftsensor vilken kräver nagon form av förstärkare för att möjliggöra en avläsning. Vid ett bromsarrangemang enligt uppfinningen erhalles däremot ett stort utslag med arrangemangets pendel redan vid en 5 liten kraftförändring.

Vid användningen av en kraftsensor för mätning av belastningskraften avläses mätsignalen i millivolt. Detta medför en mycket lag störningströskel. Användningen av exempelvis en mobiltelefon i kraftsensorns närhet kan medföra tillräckliga störningar för att päverka mätresultatet och 10 sälunda medföra en onödiga repetition av det utförda testet. Med ett bromsarrangemang omfattande ett pendelsystem kan pendelns vinkelförändringar exempelvis mätäs med en normal potentiometer, varvid mätsignalen alltid är i voit och därmed gör systemet praktiskt taget immunt mot yttre störningar.

15 Ett bromsarrangemang enligt föreliggande uppfinning kan även göras mycket billigt, eftersom pendelns utslag kan mätäs direkt med ett enkelt mekaniskt mätdon, en enkel potentiometer eller en accelerometer vilka är avsevärt förmanligare vid anskaffning än en kraftsensor som krävs vid övriga elektroniska bromsarrangemang.

20 Dessutom kan kalibreringen av en ergometer enligt föreliggande uppfinning kontrolleras enkelt och utan egentliga kostnader närhelst man sa önskar, till och med flera ganger dagligen. För att kalibrera ergometern krävs inga speciell kalibreringsutrustning utan det räcker med att en vikt av känd storlek hängs pa bromsarrangemangets pendel f6r att granska pendelns 25 utslag.

Med den i föreliggande uppfinning beskrivna ergometern uppnas även en väsentlig förbättring av användarvanligheten vid användningen av uppfinningen vid olika test. Ergometern är säväl väsentligen Ijudlös som mycket angenäm att trampa pa grund av sin mycket jämna gang.

30 Sammanställning över ritningsfigurer I det följande beskrivs uppfinningen närmare med hänvisning tili ritningen, där figur 1 visar en schematisk framställning av de viktigaste delarna vid en ergometercykel av äldre teknik, 35 figur 2 visar en schematisk framställning av de viktigaste delarna av ett broms- och kalibreringsarrangemang enligt föreliggande uppfinning, 5 106431 figur 3 visar ett tvärsnitt av ett broms- och kalibreringsarrangemang enligt figur 2, och figur 4 visar ett broms- och kalibreringsarrangemang enligt figur 1 i drift med därtill anordnat mätinstrument.

5 Föredragen utföringsform

En ergometer enligt föreliggande uppfinningen har i det följande exemplifierats med en ergometercykel, varvid figur 1 visar de väsentliga delarna av en dylik i och för sig känd ergometercykel i en schematisk framställning. En dylik anordning omfattar härvid en stomme tili vilken 10 anordnats tva pedaler 1. Genom ett kraftöverföringssystem 2 bringas ett roterande organ 3, exempelvis ett svänghjul, att rotera i förhällande tili stommen. Tili svänghjulet är anordnat ett bromsarrangemang 4 för att paverka svänghjulet. Svänghjulets rotation är härvid anordnat att bromsas upp mekaniskt genom att en bromsrem 5 arrangeras mot svänghjulets yttre periferi 15 6.

Vid en ergometer enligt föreliggande uppfinning omfattar bromsarrangemanget 4 fördelaktigt en magnetisk eller elektronisk virvelströmsbroms enligt figurerna 2 - 4. En dylik virvelströmsbroms uppvisar ett roterande organ, ett svänghjul, 3 som ätminstone delvis ar framställt av 20 eller belagt med ett elledande material eller magnetiska organ 7. Salunda kan svänghjulet uppvisa ett aluminium- eller kopparskikt, eller sa kan svänghjulet vara försett med permanent magneter av samma typ som hos magnetiska ergometrar. För att paverka det roterande organets rörelser är ätminstone ett magnetiskt bromsorgan 8 anordnat vid det roterande organet salunda att dess 25 avständ tili det roterande organet kan regleras. Genom att öka eller minska avständet mellan det magnetiska bromsorganet och det roterande organet kan bromskraften och därigenom ocksä kraften som krävs att driva kraftöverföringssystemet varieras.

Det magnetiska bromsorganet 8 är av känd vikt och är enligt 30 föreliggande uppfinnings i figurerna 2-4 visade fördelaktiga utföringsform * anordnat tili en pendel 9 ocksa den av känd vikt. En dylik pendel är anordnad att fritt rotera i ett vertikalplan väsentligen parallellt med det roterande organets tvärsnittsplan, det vill säga svänghjulet, 3. Härvid är bromsorganet 8 dessutom förflyttbart längs pendeln i en riktning som väsentligen 35 sammanfaller med svänghjulets radie sa att bromsorganet alternativt flyttas närmare eller längre bort frän svänghjulet längs en axel som sträcker sig 6 106431 väsentligen genom en centrumaxel 10 uppvisad av det roterande organet. Exempelvis är pendeln koncentriskt ledad med svänghjulet sälunda att pendelns rotationsaxel fördelaktigt ligger pä svänghjulets centrumaxel.

Da det magnetiska bromsorganet 8 förflyttas närmare svänghjulet 3, 5 ökas ergometerns belastningskraft det vill säga bromskraften som päverkar svänghjulet och dä bromsorganet flyttas längre ifran svänghjulet minskas ergometerns belastningskraft. Eftersom bromsorganet är anordnat tili pendeln 9, och ej tili ergometerns stomme, kommer hela den kraft som päverkar svänghjulet saledes även att päverka bromsarrangemanget 4 som helhet det 10 vill säga pendeln med därtill anordnat bromsorgan 8. Detta medför att man genom att bringa svänghjulet i rörelse päverkar pendeln sälunda att den förflyttas frän sin ursprungsposition i svänghjulets rotationsriktning eniigt figur 4.

Pendelns placering i förhällande tili sitt viloläge under svänghjulets 15 pägäende rotationsrörelse är alltid i direkt förhällande tili svänghjulets och bromsorganets 8 inbördes bromskraft. Genom att förse pendeln med ett pekdon 11 och ergometerns stomme med en belastningsskala 12 kan bromsarrangemangets belastningskraft utläsas. Pendelns läge i förhällande tili sitt viloläge kan även avläsas med hjälp av exempelvis en pulsmätare, en 20 potentiometer eller en accelerometer. Detta medför att ett arrangemang för att bromsa svänghjulet eniigt föreliggande uppfinning är mycket noggrann samtidigt som den magnetiska eller elektroniska ergometern lätt kan kalibreras och kalibreringen kontrolleras när som heist.

För att kalibrera ett bromsarrangemang eniigt föreliggande 25 uppfinning krävs inga särskilda mätdon. Det räcker med att förse pendeln med en kalibreringstyngd av känd vikt och kontrollerar att pendelns förändrade utslag motsvarar det beräknade värdet för pendeln med sin nya totalvikt. Vid en eventuell korrigering av utslaget justeras endast bromsorganets 8 placering pä pendeln med nagra enkla handgrepp.

30 Beskrivningen ovan samt däri anförda figurer är endast ämnade att äskädliggöra föreliggande uppfinning. Sälunda är uppfinningen ej begränsad endast tili den ovan eller i de bifogade patentkraven beskrivna framföringsformen, utan ett flertal variationer eller alternativa framföringsformer är möjliga inom den ide för uppfinningen, som beskrivs i de 35 bifogade patentkraven.

Claims (6)

106431

1. Bromsarrangemang (4) för magnetisk eller elektronisk ergometer, vilken omfattar en stomme, ett kraftöverföringssystem (2), ett roterande organ (3) drivet av kraftöverföringssystemet och arrangerat runt en 5 av stommen uppvisad centrumaxel (10) vilket roterande organ atminstone delvis är framställt av eller belagt med ett elledande material eller magnetiska organ, vilket bromsarrangemang utgörs av atminstone ett magnetiskt bromsorgan (8) anordnat reglerbart i förhallande till det roterande organet pä ett avstand fran detsamma, kännetecknat därav, att det magnetiska 10 bromsorganet (8) uppvisar en fastställd massa och är anordnat förflyttbart i väsentligen det roterande organets (3) tvärsnittsplan eller parallellt med detsamma samt säväl i en riktning parallell med det roterande organets radie som i en riktning parallell med det roterande organets yttre periferi (6).

2. Bromsarrangemang (4) enligt krav 1, kännetecknat 15 därav, bromsarrangemanget uppvisar pekdon (11) för att samverka med en belastningsskala (12) uppvisad av stommen vilket pekdon och belastningsskala är anordnade att i samverkan uppge det roterande organets (3) föreliggande bromseffekt.

3. Bromsarrangemang (4) enligt krav 1 eller 2, kännetecknat 20 därav, det roterande organet (3) och bromsorganet (8) är koncentriskt anordnade.

4. Bromsarrangemang (4) enligt krav 3, kännetecknat därav, att bromsorganet (8) är anordnat till en mot det roterande organets (3) centrumaxel (1 0) sig sträckande axel. ·· 25 5. Bromsarrangemang (4) enligt krav 4, kännetecknat därav, att den mot det roterande organets (3) centrumaxel (10) sig sträckande axeln omfattar en pendel (9) av förutbestämd massa, varvid bromsorganet (8) är anordnat att förskjutas längs denna pendel.

6. Bromsarrangemang (4) enligt krav 5, kännetecknat därav, 30 att pendeln (9) är ledad till samma axel som det roterande organet (3). 106431