WO2024115574A1

WO2024115574A1 - Antriebseinheit für ein trainingsgerät und trainingsgerät mit einer solchen

Info

Publication number: WO2024115574A1
Application number: PCT/EP2023/083558
Authority: WO
Inventors: Daniel Ackermann; Jan SCHENKER
Original assignee: Daniel Ackermann
Priority date: 2022-12-01
Filing date: 2023-11-29
Publication date: 2024-06-06
Also published as: EP4378548A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit (4) zum Antreiben eines Rads (31) eines Trainingsgeräts (3a; 3b) mittels einer Tretkraft eines Benutzers (P) des Trainingsgeräts, wobei die Antriebseinheit derart ausgestaltet ist, dass sie eine vom menschlichen Fuss beschriebene Bahn beim Gehen oder beim Laufen in eine elliptische Bahn (55) für den Fuss übersetzt, wobei die Antriebseinheit einen linken und einen rechten L-förmigen oder V-förmigen Antriebsarm (9, 10), ein linkes und ein rechtes Rollensystem die jeweils mindestens eine Rolle (12) umfassen, wobei die Rollensysteme mit den Antriebsarmen drehbar verbunden sind, wobei die Rollen in Führungsschienen (2a) der Antriebseinheit oder eines Rahmens (2) des Trainingsgeräts hin und her linear verschieblich aufnehmbar ist, eine Kupplung (50) zur Übertragung der Tretkraft des Benutzers an das Rad, und ein linkes und ein rechtes Fusspedal (17, 18) zum Eintragen der Tretkraft in die Antriebseinheit. Weiter betrifft die Erfindung ein als Ellipsentrainer ausgestaltetes Trainingsgerät (3a, 3b) mit einer erfindungsgemässen Antriebseinheit (4).

Description

Antriebseinheit für ein Trainingsgerät und Trainingsgerät mit einer solchen

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betri f ft eine Antriebseinheit zum Antreiben eines Rads eines Trainingsgeräts mittels einer Tretkraft eines Benutzers und ein Trainingsgerät mit einer solchen, gemäss dem j ewei ligen unabhängigen Anspruch .

Hintergrund

Trainingsgeräte für die körperliche Ertüchtigung sind allgemein bekannt und in unzähligen Varianten abhängig von der zu trainierenden Körperpartie verfügbar . Eine Sparte der Trainingsgeräte hat das Training u . a . der Beinmuskulatur zum Ziel . Dabei gibt es Trainingsgeräte die z . B . zusätzlich auch die Kondition trainieren . Solche Trainingsgeräte können wiederum unterteilt werden, wobei einige davon fahrradähnlich sind und als stationäre Geräte lediglich ein Hinterrad besitzen, das auf der Stelle mit Beinmuskelkraft angetrieben wird, und als mobile Geräte zwei Räder benutzen . Eine Unterart der letztgenannten Geräte sind sog . Ellipsentrainer die als mobile Geräte ausgestaltet sind . Diese verfügen in der Regel über ein Hinterrad, ein Vorderrad, einen Rahmen, eine Lenkeinheit und eine Antriebseinheit . Sie unterscheiden sich von herkömmlichen, fahrradähnlichen Trainingsgeräten vor allem durch die geänderte Bahn die von den Pedalen während einer vollen Umdrehung beschrieben wird . Während die Pedale bei herkömmlichen fahrradähnlichen Geräten eine kreis förmige Bahn beschreiben, sind Ellipsentrainer durch eine modi fi zierte Bahn gekennzeichnet , die sich vor allem aufgrund einer modi fi zierten Antriebseinheit ergibt . Es wurde festgestellt , dass eine elliptische Bahn für die Gelenke schonender ist , da die Fuss- und Beinbewegung fliessender abläuft und einen sanfteren Übergang zwischen der höchsten und der niedrigsten Stellung der Pedale ermöglicht .

Die Antriebseinheit eines aus W02008063499 bekannten Ellipsentrainers mit elliptischer Bahn umfasst zwei längliche Pedalplattformen als Antriebsarme , welche hinten mit einer Kurbeleinheit verbunden und vorne an im Rahmen des Ellipsentrainers vorgesehenen Führungsschienen mittels Rollen angebracht sind . Aufgrund der kreis förmigen Bewegung an der Kurbeleinheit hinten und einer linearen Bewegung der Rollen vorne in den Führungsschienen ergibt sich beim Gebrauch eine elliptische Bahn der Pedale . Beim Gebrauch steht die Person auf diesen Pedalplattformen und überträgt die Beinkraft auf die Kurbeleinheit , welche diese Kraft auf das Hinterrad zur Fortbewegung überträgt .

Bei einer aus W02013120126 bekannten Lösung wird versucht die natürliche Bahn der Füsse beim Laufen oder Joggen nachzubilden, welche Bahn nicht einer Ellipse entspricht sondern eine Art von Tropfenform hat , wobei der Tropfen nach oben gebogen ist . Bei dieser Lösung wird expli zit von der elliptischen Bahn Abstand genommen . Die hier verwendete tropfenförmige Bahn ergibt sich durch die spezielle Ausgestaltung der Antriebsarme in einer U-Form . Ziel ist auch hier eine Schonung der Gelenke j edoch wird die typische Bahn des Fusses beim Gehen nachgebildet .

Einige Nachteile dieser Lösung werden nachfolgend am Beispiel des mobilen Ellipsentrainers mit elliptischer Bahn erläutert . Bei diesem mobilen Ellipsentrainer sind diese Pedalplattformen im Allgemeinen relativ lang und sperrig da sich die Verbindung zum Kurbelantrieb typischerweise entweder hinter oder über dem Hinterrad befindet . Das ergibt für den Benutzer eine hohe Aufstiegshöhe mit einem relativ hohen Körperschwerpunkt , was das Fahren bei langsamen Geschwindigkeiten und Start/Stopps erschwert . Die langen Pedalplattformen erfordern auch lange Führungsschienen was wiederum zu einem langen Radstand führt . Der lange Radstand hat weiter zur Folge , dass meistens nur noch eher kleine Räder mit 20 Zoll Durchmesser zur Anwendung kommen und ist darum schlecht geeignet für den Einsatz im Gelände . Aufgrund der hohen und langen Bauweise ist es daher auch nicht mögl ich die herkömmliche Art eines solchen Ellipsentrainers für eine sitzende Position aus zulegen . Ein Gerät dieser Bauart ist dadurch auch sperrig und schwer und schwierig zu transportieren . Weiter ist aufgrund des hohen Stands des Benutzers auf dem Ellipsentrainer auch die Balance anspruchsvoller .

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Trainingsgeräts das kompakt , vielseitig einsetzbar und für die Gelenke schonend ist .

Diese Aufgabe wird in einem ersten Aspekt der Erfindung mit einer Antriebseinheit zum Antreiben eines Rads eines Trainingsgeräts mittel s einer Tretkraft eines Benutzers des Trainingsgeräts gelöst . Die Antriebseinheit ist derart ausgestaltet , dass sie eine vom menschlichen Fuss beschriebene Bahn beim Gehen oder beim Laufen in eine elliptische Bahn für den Fuss übersetzt . Die Antriebseinheit umfasst folgendes :

- einen linken und einen rechten L- förmigen oder V- förmigen Antriebsarm,

- ein linkes und ein rechtes Rollensystem die j eweils mindestens eine Rolle umfassen, wobei das linke Rollensystem mit dem linken Antriebsarm und das rechte Rollensystem mit dem rechten Antriebsarm j eweils im Bereich einer vorderen Extremität des j eweiligen Antriebsarms drehbar verbunden sind, wobei die mindestens eine Rolle j edes Antriebsarms j eweils in mindestens eine Führungsschiene der Antriebseinheit oder in mindestens eine Führungsschiene eines Rahmens des Trainingsgeräts hin und her linear verschieblich aufnehmbar ist , - eine Kupplung mit einer linken und einer rechten Kurbel zur Übertragung der Tretkraft des Benutzers an das Rad, wobei die Kupplung mit der linken und der rechten Kurbel in einem j eweiligen Kurbelpunkt starr verbunden ist , wobei die linke Kurbel mit dem linken Antriebsarm und die rechte Kurbel mit dem rechten Antriebsarm j eweils im Bereich einer hinteren Extremität des j eweiligen Antriebsarms drehbar verbunden sind,

- ein linkes und ein rechtes Fusspedal zum Einträgen der Tretkraft in die Antriebseinheit , wobei das linke und das rechte Fusspedal am linken bzw . am rechten Antriebsarm drehbar befestigt sind .

Die Aufgabe wird in einem zweiten Aspekt der Erfindung mit einem Trainingsgerät gelöst . Das Trainingsgerät umfasst einen Rahmen mit mindestens einer Kettenstrebe und einem Rahmensegment , wobei ein vorderes Ende der Kettenstrebe an einem unteren Ende des Rahmensegments befestigt ist , ein an einem hinteren Ende der Kettenstrebe befestigtes Hinterrad, eine an einem oberen Ende des Rahmensegments befestige Lenkeinheit oder Halteeinheit , und eine Antriebseinheit nach dem ersten Aspekt der Erfindung .

Das Rahmensegment weist seitlich links und rechts j eweils mindestens eine Führungsschiene auf , in den j eweils die mindestens eine Führungsrolle des linken bzw . des rechten Antriebsarms der Antriebseinheit parallel zu einer Längsachse des Unterrohrs hin und her linear verschieblich aufnehmbar sind . Die Kupplung der Antriebseinheit ist zwischen dem Rahmensegment und dem Hinterrad am Rahmen drehbar befestigt . Weiter umfasst das Trainingsgerät ein Kraftübertragungselement , mittels welchem eine Tretkraft eines Benutzers des Trainingsgeräts auf das Hinterrad übertragbar ist und dieses in Drehung versetzt . Das Kraftübertragungselement ist in Aus führungs formen vorzugsweise eine Kette oder ein Riemen .

Aufgrund der L- förmigen oder V- förmigen Ausgestaltung der Antriebsarme in Kombination mit den nicht in den Antriebsarmen integrierten sondern seitlich davon angeordneten Pedale ist es möglich eine Antriebseinheit bereitzustellen, die eine kompakte Bauweise des Trainingsgeräts erlaubt und dadurch eine verbesserte Einsatzmöglichkeit stationär sowie auch auf der Strasse und im Gelände ermöglicht . Aufgrund des kürzeren Radstands ist das Trainingsgerät leicht zu transportieren und kann nicht nur in einer Aus führungs form hergestellt werden, bei der der Benutzer stehen muss , wie im Falle eines Ellipsentrainers mit in den Arm integrierten Pedalen, sondern auch in einer sitzenden Aus führung hergestellt werden .

In Aus führungs formen umfassen das l inke und das rechte Rollensystem der erfindungsgemässen Antriebseinheit j eweils einen Absenkarm . Der Absenkarm ist an einem oberen Ende an der mindestens einen Rolle drehbar befestigt und am unteren Ende im Bereich einer vorderen Extremität des j eweiligen Antriebsarms starr an diesem befestigt , so dass die vordere Extremität des j eweiligen Antriebsarms bezogen auf die mindestens eine Rolle stets abgesenkt ist . Mit Vorteil wird dadurch der hori zontale elliptische Weg des Pedals verlängert ohne die Länge der Kurbeln verändern zu müssen . Die auf diese Weise verlängerte elliptische Bahn bewirkt eine sanftere Tretbewegung des Benutzers im Allgemeinen und trägt damit zur Schonung der Gelenke bei . Es ist bevorzugt wenn die Befestigung zwischen j edem Absenkarm und dem j eweiligen Antriebsarm derart verstellbar ist , das s ein Abstand zwischen der vorderen Extremität des Antriebsarms und der mindestens einen Rolle vom Benutzer änderbar ist . Dieser längere Hori zontalhub der elliptischen Bahn ermöglicht einen optimaleren Kraftfluss des Benutzers auf dem Gerät . Damit kann der Benutzer ausserdem die Höhe der Pedale vom Boden aus gesehen in Abhängigkeit von seinen Körpermassen und Präferenzen anpassen .

Alternativ dazu kann ein unten beschriebener rollenseitiger Schenkel des Antriebsarms selbst als Absenkarm dienen . Es ist also kein eigenständiger Absenkarm vorhanden, so dass die Konstruktion vereinfacht wird . Die Befestigung ist aber analog wie oben beschrieben .

In Aus führungs formen ist die Befestigung zwischen j eder Kurbel und dem j eweil igen Antriebsarm derart verstellbar, dass ein Abstand zwischen der hinteren Extremität des Antriebsarms , also dem j eweiligen Kupplungspunkt , und dem j eweiligen Kurbelpunkt vom Benutzer änderbar ist . Zusätzlich zur Verlängerung des hori zontalen elliptischen Wegs der sich durch die o . g . Absenkung der vorderen Extremität des Antriebsarms ergibt , trägt eine Verlängerung des Antriebsarms ( grösserer Abstand zwischen der hinteren Extremität des Antriebsarms und dem Kurbelpunkt ) auch zum längeren hori zontalen elliptischen Weg für die Pedale . Mit anderen Worten hat die Veränderung der Länge des Antriebsarmes folgende Auswirkungen : Zusammen mit der Absenkung und der Verkürzung des Antriebsarmes verlängert sich der elliptische Weg und umgekehrt . Beim Verkürzen des Antriebsarms ( kleinerer Abstand zwischen der hinteren Extremität des Antriebsarms und dem Kurbelpunkt ) ergibt sich ein Vorteil bei einem mobilen Trainingsgerät , und zwar die Möglichkeit ein Vorderrad mit Geländeausstattung wie Geländeberei fung und entsprechende Federgabel einzusetzen, da durch die Verkürzung mehr Abstand des Antriebsarms zum Vorderrad entsteht .

Es ist bevorzugt wenn die Kupplung als Zahnrad für einen Kettenantrieb oder als Riemenscheibe für einen Riemenantrieb ausgestaltet und an einem Rahmen des Trainingsgeräts montierbar ist . Die erfindungsgemässe Antriebseinheit kann damit leicht an bestehenden Rahmen und Hinterrädern angepasst werden . Dabei ist es bevorzugt wenn die Kupplung vor dem anzutreibenden Rad des Trainingsgeräts montierbar ist . In Aus führungs formen umfassen der l inke und der rechte Antriebsarm j eweils einen kupplungsseitigen Schenkel , an welchem die j eweilige linke bzw . rechte Kurbel drehbar befestigt ist , und einen rollenseitigen Schenkel , an welchem das j eweilige linke bzw . rechte Rollensystem drehbar befestigt ist . Damit wird die o . g . L-Form oder V- Form des Antriebsarms realisiert . Es ist bevorzugt wenn der rollenseitige Schenkel länger als der kupplungsseitige Schenkel ist . Das trägt zur Kompaktheit des Trainingsgeräts bei indem die Führungsschiene kürzer dimensioniert werden kann und somit die Gesamtlänge des Trainingsgeräts verkürzt wird . Dabei können beispielsweise der kupplungsseitige Schenkel und der rollenseitige Schenkel starr miteinander verbunden oder einstückig sein . Um die L-Form oder V-Form zu realisieren sind die Schenkel entsprechend der j eweiligen Form zueinander angewinkelt . Diese Aus führungs form hat den Vorteil , dass die beiden Schenkel unabhängig voneinander hergestellt werden können und der Antriebsarm dann durch entsprechende Variation des Verbindungswinkels an verschiedenen Rahmen für verschiedene Trainingsgeräte und Bedürfnisse des Benutzers anpassbar ist . Alternativ können der kupplungsseitige Schenkel und der rollenseitige Schenkel gebogen ineinander übergehen und einstückig sein . Das hat den Vorteil , dass der Antriebsarm starrer und dadurch stabiler ist . Ausserdem werden dadurch der Montageaufwand und die Anzahl von Verbindungen wie z . B . Schweisspunkte reduziert .

In Aus führungs formen weisen der l inke und der rechte Antriebsarm j eweils einen Verstärkungsschenkel auf , der zusätzlich den kupplungsseitigen Schenkel mit dem rollenseitigen Schenkel starr verbindet . Der Verstärkungsschenkel bildet somit mit dem kupplungsseitigen Schenkel und dem rollenseitigen Schenkel ein Dreieck und erhöht die Stabilität des Antriebsarms . Er kann gerade oder gebogen sein . Er kann an der j eweiligen freien Extremität des kupplungsseitigen Schenkels und des rollenseitigen Schenkels befestigt werden, oder er kann an beliebiger Stelle entlang des einen oder des anderen oder beider Schenkel befestigt werden . Er kann auch einstückig mit den beiden Schenkeln hergestellt werden . Alternativ ist kein Verstärkungsschenkel vorgesehen, was die Konstruktion vereinfacht .

Die Pedale sind vorzugsweise j eweils am kupplungsseitigen Schenkel des zugeordneten Antriebsarms drehbar befestigt . Das hat den Vorteil , dass ihre Lage näher am Hinterrad auch den Einsatz eines Sitzes für das Trainingsgerät ermöglicht , da die Druckfläche für die Pedale im Wesentlichen unter dem Körperschwerpunkt ist , was insbesondere bei einem mobilen Trainingsgerät von Vorteil ist , da der Sitz auch eine Möglichkeit zum Ausruhen bei längeren Strecken bietet . Das ist beispielsweise bei dem anfangs genannten Ellipsentrainer mit im Antriebsarm integrierten Pedalen aufgrund der zum Vorderrad hin angeordneten Pedalflächen nicht möglich und entsprechend weist dieses gerät auch keinen Sitz auf . Aufgrund der Drehbarkeit der Pedale am Antriebsarm ergibt sich weiter auch eine bessere Ergonomie beim Treten . Schliesslich ist die Konstruktion kompakter, da die Pedale vergleichsweise nah am Kupplungspunkt montiert werden . Alternativ sind die Pedale im Tref fpunkt des rollenseitigen Schenkels mit dem kupplungsseitigen Schenkel angebracht .

In Aus führungs formen ist die Lage der Pedale hori zontal und vertikal verstellbar, was dem Benutzer einen weiteren Freiheitsgrad für die Anpassung an seinen Körpermassen und Präferenzen bietet :

- hori zontal wird dies durch Verstellung des Befestigungspunkts der Pedale entlang der Längsachse des j eweiligen kupplungsseitigen Schenkels erreicht .

- vertikal wird dies dadurch bewerkstelligt , dass die Antriebseinheit weiter ein zusätzliches Verbindungsstück zwischen dem kupplungsseitigen Schenkel und dem zugeordneten Pedal umfasst . Mittels diesen Verbindungsstücken ist eine vom Benutzer vornehmbare Verstellung eines Abstands des Pedals zum kupplungsseitigen Schenkel bewirkbar . Zur Implementierung dieser Funktion ist es besonders bevorzugt wenn das Verbindungsstück einen am kupplungsseitigen Schenkel befestigten und im Wesentlichen parallel zu diesem verlaufenden Bügel mit Befestigungsmittel für das Pedal ist . Der Bügel ist bevorzugt an beiden Enden des kupplungsseitigen Schenkels befestigt , wobei er aber auch an anderen Stellen entlang dem kupplungsseitigen Schenkel befestigbar ist . Er könnte aber auch einstückig als Teil des kupplungsseitigen Verstärkungsschenkels ausgebildet sein . Alternativ kann auch ein vertikales Verbindungsteil verwendet werden, welches nur in einem Punkt am kupplungsseitigen Schenkel befestigbar ist . Diese Lösung ist zwar einfacher, bietet j edoch im Gegensatz zum Bügel nur eine verminderte Stabilität . Alternativ ist keine Verstellung des Befestigungspunkts der Pedale vorgesehen, was die Konstruktion vereinfacht . Es hat sich gezeigt , dass die oben beschriebenen Verstellungsmöglichkeiten an den Extremitäten des Antriebsarms ( rollenseitiger Schenkel und kupplungsseitiger Schenkel ) ausreichend sind um eine gute Anpassung an die Körpermasse des Benutzers zu erreichen .

In Aus führungs formen haben die Rollensysteme j eweils mindestens eine Führungsrolle und mindestens eine Gegenrolle , welche derart zueinander versetzt sind, das s j ede Rolle j eweils in eine eigene Führungsschiene des Rahmens des Trainingsgeräts hin und her linear verschieblich aufnehmbar ist . Die Führungsrolle am Antriebsarm nimmt das Hauptgewicht des Benutzers auf und gleitet auf der Führungsschiene hin und her . Die Gegenrolle nimmt die Gegenkräfte auf , und dient zur Stabilisierung des Antriebsarms und verhindert , dass der Antriebsarm von der Führungsschiene abrutscht . Es ist bevorzugt wenn die Führungsrolle und die Gegenrolle eines Rollensystems unterschiedliche Durchmesser aufweisen, wobei besonders bevorzugt der Durchmesser der Führungsrolle grösser als der Durchmesser der Gegenrolle ist , da die Führungsrolle das Hauptgewicht trägt . Damit wird Material gespart und die Führungsschiene kann kleiner dimensioniert werden . Besonders bevorzugt sind zwei Führungsrollen vorgesehen und das linke und das rechte Rollensystem umfassen weiter j eweils mindestens eine hin und her verschieblich aufnehmbare Sicherheitsrolle , welche bezogen auf eine Lage der Führungsrolle (n) derart angeordnet ist , dass sie ein Herausspringen bzw . ein unbeabsichtigtes Entfernen des Rollensystems von der Führungsschiene verhindert . Besonders bevorzugt ist die Sicherheitsrolle auf einer entgegengesetzten Seite der Führungsschiene bezogen auf die Führungsrolle vorgesehen .

Die bevorzugten Aus führungs formen des erfindungsgemässen Trainingsgeräts mit einer Antriebseinheit gemässen einem oder mehreren der oben beschriebenen Merkmale werden im Rahmen der Figurenbeschreibung erläutert .

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren . Dabei zeigen :

Fig . 1 die typische Bahn des menschlichen Fusses beim Gehen,

Fig . 2 die typische Bahn des Fusses beim Fahrradfahren,

Fig . 3 die Bahn des Fusses bei der vorliegenden Erfindung,

Fig . 4 eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen mobilen Trainingsgeräts in einer ersten Stellung der Pedale ,

Fig . 5 eine Seitenansicht des mobilen Trainingsgeräts nach Fig . 4 in einer zweiten Stellung der Pedale ,

Fig . 6 eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen stationären Trainingsgeräts ,

Fig . 7 eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Antriebseinheit ,

Fig . 8- 11 , drei Aus führungs formen des Antriebsarms der Antriebseinheit aus Fig . 7 , und Fig. 12 eine Kupplung mit Kurbeln der Antriebseinheit nach Fig. 7,

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Aus führungs form der erfindungsgemässen Antriebseinheit an einer Führungsschiene,

Fig. 14 eine Seitenansicht der Aus führungs form aus Fig. 13,

Fig. 15 eine Querschnittsansicht eines Rollensystems der Antriebseinheit aus Fig. 13 an der Führungsschiene, und

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht des Rollensystems aus Fig. 15 ohne Führungsschiene.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Lagebegriffe wie links und rechts bzw. oben und unten beziehen sich auf die übliche Bedeutung in Zusammenhang mit einem Fahrrad.

Begriffe in Zusammenhang mit der elliptischen Bahn beziehen sich auf die mathematischen Definitionen einer Ellipse.

Der Begriff „Bahn" bezieht sich auf eine tatsächlich vom Pedal beschriebene Bahn, z.B. die Kontur einer Ellipse. Hingegen bezieht sich der Begriff „Weg" auf die horizontale oder vertikale Projektion der Bahn oder allgemein auf einen linearen Weg.

Eine Kupplung ist im vorliegenden Kontext lediglich als antriebsseitiger Teil definiert, z.B. als Zahn- stange/Kettenblatt der Antriebseinheit, um zwischen der Baueinheit Antriebseinheit und dem restlichen Trainingsgerät zu unterscheiden, das das am Hinterrad angeordnete Gegenstück (Rit zel/Nabe ) umfasst.

Im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung schliesst „verschieblich" bezogen auf Rollen ein, dass diese in der Führungsnut hin und her rollen und sich dabei das Lager der jeweiligen Rolle eine Linearverschiebung erfährt . Fig . 1 zeigt in schematischer Darstellung die typische Bahn die ein menschlicher Fuss beim Gehen beschreibt . Dabei bezeichnet x die Gehrichtung und y die Hubhöhe des Fusses bezogen auf die Ferse . Die Beinstellung des rechten Beins der Person P ist schematisch dargestellt und soll ungefähr die Stellung il lustrieren, insbesondere bezogen auf eine Bodenmittellinie b zwischen den Füssen . Die Bewegung bzw . die Bahn fängt mit einem sog . Anfangsschwung IS an, bei dem das Bein für den Schritt angehoben wird . Danach folgt ein sog . Mittelschwung MS bei dem das Bein bis zum sog . Endschwung TS nach vorne bewegt wird . Unmittelbar danach folgt ein sog . Fersenauftritt HS wonach der Fuss für den Zeitraum der bereits beschriebenen Bewegungen beim anderen Fuss auf dem Boden ist . Anschliessend folgt ein sog . Zehenabstoss TO während der andere Fuss nun Bodenkontakt hat , gefolgt von einem sog . Vorschwung PS während der andere Fuss komplett auf dem Boden liegt . Beim Vorschwung wird der Fuss angehoben bis er in der Anfangsschwung-Position gelangt , wonach sich der Vorgang wiederholt . Die in Fig . 1 gezeichnete Bahn wird im vorliegenden Zusammenhang als nach oben gebogene tropfenähnliche Bahn bezeichnet und wurde bereits anfangs im Kontext eines Stand der Technik Dokuments erwähnt .

Fig . 2 zeigt schematisch die typische Bahn die ein menschlicher Fuss beim Fahrradfahren beschreibt . Diese Bahn ist eine einfache Kreisbahn, die durch das Zahnrad des Fahrrads , auch Kettenblatt genannt , vorgegeben ist .

Fig . 3 zeigt eine elliptische Bahn die ein menschlicher Fuss beim Verwenden des erfindungsgemässen Trainingsgeräts beschreibt . Das Trainingsgerät wird nachfolgend auch als Ellipsentrainer bezeichnet . Es ist also dadurch gekennzeichnet , dass ein Pedal während einer kompletten Pedalumdrehung eine elliptische Bahn beschreibt , bei der im Falle der vorliegenden Erfindung ( siehe Fig . 5 ) ein vorderer Scheitelpunkt der Ellipse höher als ein hinterer Scheitelpunkt der Ellipse ist ( schwarze Punkte in der Figur ) . Dabei ist es generell bevorzugt und die Dimensionen der Elemente des Antriebsarms und der Führungsschiene sind derart gewählt , dass die Hauptachse der Ellipse , die die zwei eingezeichneten Scheitelpunkte verbindet , länger als die doppelte Länge der Kurbeln und/oder länger als ein kupplungsseitiger Schenkel des Antriebsarms . Die Hauptachse der Ellipse entspricht einem linearen Weg den der Antriebsarm auf der Führungsschiene bei der kompletten Pedalumdrehung zurücklegt . Dies ermöglicht trotz kleinstem Raum einen ergonomischen elliptischen Bewegungsablauf .

Aus der Zusammenschau von Fig . 1 bis 3 kann leicht hergeleitet werden, dass aufgrund der unterschiedlichen Bahn die Belastung der Füsse bzw . der Fuss- und Beingelenke unterschiedlich ist . Beim Gangbild aus Fig . 1 ist es zwar allgemein bekannt , das s diese Bahn eine natürliche Bahn der Füsse ist , j edoch kann die Belastung bekanntlich aufgrund unterschiedlichster Fehlstellungen der Füsse , etc . stark variieren und ist somit nicht in j edem Fall die für die Gelenke schonendste Alternative beim Trainieren . Bei der Kreisbahn aus Fig . 2 ist die „Fallhöhe" zwischen dem obersten Punkt der Bahn und dem untersten Punkt der Bahn sehr gross und hat eine entsprechend hohe Bremskraft bei der Transition zwischen der obersten Stellung und er untersten Stellung zufolge , was u . U . eine hohe Belastung der Knie bewirkt . Die elliptische Bahn aus Fig . 3 bewirkt einen sanfteren Übergang zwischen der obersten Stellung und der untersten Stellung und somit einen kleineren Kraftgradienten, was sich schonend auf die Gelenke auswirkt . Gerade beim Trainieren ist dieser Aspekt von grosser Bedeutung .

Fig . 4 und Fig . 5 zeigen eine Seitenansicht eines mobilen Trainingsgeräts , wobei in Fig . 4 eine erste Stellung der Pedale und in Fig . 5 eine zweite Stellung der Pedale dargestellt sind . Die erste Stellung entspricht der Position in der vordersten Stellung des rechten Pedals 18 und die zweite Stellung entspricht einer Zwischenstellung der Pedale . Weiter ist in Fig . 4 ein Sattel 53 eingezeichnet , um beispielhaft diese Option zu illustrieren . Der Sattel kann auch für ein stationäres Trainingsgerät vorgesehene werden .

Das Trainingsgerät 3a umfasst einen Rahmen 1 mit einem Rahmensegment 2 und zwei Kettenstreben 2b links und rechts von einem an beiden Kettenstreben befestigten Hinterrad 31 . Ein vorderes Ende der Kettenstreben 2b ist an einem unteren Ende des Rahmensegments 2 befestigt . Das Rahmensegment 2 kann j e nach Aus führung des mobilen Trainingsgeräts 3a z . B . einem Unterrohr oder einem Oberrohr des Rahmens entsprechen, wobei die Bezeichnungen Fachbegri f fen für ein Fahrrad entsprechen . Im vorliegenden Fall sind die Kettenstreben über eine Querstrebe am unteren Ende des Rahmensegments befestigt . Eine direkte Befestigung ist selbstverständlich auch möglich, wenn der Rahmen entsprechend ausgestaltet ist , z . B . in der Bauform eines Monoco- que-Rahmens .

Weiter ist eine an einem oberen Ende des Rahmensegments 2 befestigte Lenkeinheit oder Halteeinheit vorgesehen, die eine Lenkstange 40 und einen Lenker 41 umfasst , die mit einem Vorderrad 30 verbunden sind .

Das Trainingsgerät umfasst weiter eine Antriebseinheit 4 ( Fig . 7 ) . Die Antriebseinheit 4 umfasst eine Kupplung 50 an der in einem Kurbelpunkt Z ( Fig . 7 ) eine linke und eine rechte Kurbel 20 , 21 befestigt sind . An den Kurbeln 20 , 21 sind j eweils ein linker und ein rechter Antriebsarm 9 , 10 in einem Kupplungspunkt 16 , 19 befestigt . Jeder Antriebsarm weist an seiner vorderen Extremität j eweils eine über einen Absenkarm 8 in einem Absenkarmbefestigungspunkt 11 befestigte Führungsrolle 12 und eine Gegenrolle 13 auf . Jede Rolle ist in einer eigenen zugeordneten Führungsschiene 2a gehalten und kann darin linear entlang der Längsachse des nach vorne schräg nach oben verlaufenden Rahmensegments hin und her bewegt werden . Grundsätzlich gilt für alle Aus führungs formen der Erfindung, dass sich alle vorhandenen Rollen in zugeordneten Führungsnuten hin und her bewegen, was exemplarisch am Beispiel der Aus führungs form aus Fig . 13- 16 beschrieben ist . Die Antriebsarme weisen j ewei ls einen kupplungsseitigen Schenkel 22 und einen rollenseitigen Schenkel 23 auf , die in dieser Aus führungs form einstückig und L- förmig sind . Links und rechts sind Pedale 17 , 18 vorgesehen, die j eweils in Pedalbefestigungspunkten 14 oder 15 am zugeordneten Antriebsarm befestigt sind . Die von den Pedalen beschriebene elliptische Bahn 55 ist in Fig . 5 mit der gestrichelten Ellipse dargestellt . Details der einzelnen Elemente der Antriebseinheit 4 für die in den Figuren gezeigten spezifischen Aus führungs formen sind im Kontext von Fig . 7- 11 beschrieben .

Das Rahmensegment 2 weist also seitlich links und rechts j eweils zwei Führungs schienen 2a auf , in den j eweils eine Führungsrolle 12 und eine Gegenrolle 13 des linken bzw . des rechten Antriebsarms 3b der Antriebseinheit parallel zu einer Längsachse des Rahmensegments 2 hin und her linear verschieblich aufgenommen sind . Es könnte j edoch auch nur eine Führungsschiene für die Führungsrolle pro Seite des Rahmensegments vorgesehen sein, was in Zusammenhang mit der Aus führungs form der Fig . 13- 16 im Detail beschrieben ist . Die mindestens eine Führungsschiene 2a ist in einer Variante der Erfindung Teil der Antriebseinheit 4 . In diesem Fall ist das Rahmensegment 2 des Trainingsgeräts derart ausgestaltet , dass die Führungsschiene 2a daran befestigbar ist , so dass das Rahmensegment 2 und die Führungsschiene 2a eine feste Baueinheit bilden . Dafür sind entsprechende Befestigungsmittel vorgesehen . Mit Vorteil kann die Antriebseinheit dadurch mit kleinerem Aufwand an einem herkömmlichen Rahmensegment 2 angepasst werden . In einer anderen Variante der Erfindung ist die mindestens eine Führungsschiene 2a Teil des Trainingsgeräts und nicht Teil der Antriebseinheit 4 . In diesem Fall könnte die Führungsschiene entweder fest am Rahmensegment 2 montiert sein oder sie könnte im Rahmen selbst ge formt sein, so dass z . B . Führungsnuten für die Rollen der Antriebseinheit im Rahmensegment selbst geformt sind . Mit Vorteil entfallen damit all fällige Verbindungsvorrichtungen und die Konstruktion des Rahmens 1 mit den Führungsschienen ist stabiler .

Die als Zahnrad ausgestaltete Kupplung 50 der Antriebseinheit 4 ist zwischen dem Rahmensegment 2 und dem Hinterrad 31 am Rahmen 1 drehbar befestigt und zum Antreiben des Hinterrads 31 über eine Kette 52 als Kraftübertragungselement mit einem Ritzel 51 und einer Nabe des Hinterrads verbunden . Anstatt eines Kettenantriebs könnte auch ein Riemenantrieb vorgesehen sein . Mit dieser Konstruktion wird die Tretkraft des Benutzers des Trainingsgeräts auf das Hinterrad übertragen und dieses in Drehung versetzt .

Fig . 6 zeigt eine Seitenansicht eines stationären Trainingsgeräts 3b . Diese Figur zeigt eine weitere dritte Stellung der Pedale , in der sich das rechte Pedal 18 in der hintersten Stellung be findet und die auch für das mobile Trainingsgerät gilt . Mit anderen Worten beschreiben die Rollen 12 , 13 eine lineare Bewegung zwischen der obersten Extremität der Führungsschienen ( Fig . 4 ) und der untersten Extremität der Führungsschienen ( Fig . 6 ) . Das stationäre Trainingsgerät 3b unterscheidet sich vom mobilen Trainingsgerät dadurch, dass es kein Vorderrad hat . Anstatt dessen ist eine Abstützvorrichtung für den Boden vorgesehen . Weiter ist keine Lenkeinheit vorgesehen sondern lediglich eine Halteeinheit mit einer Stützstange und einer Haltestange (nicht gezeigt ) zum Abstützen der Hände des Benutzers . Schliesslich ist eine Haltevorrichtung 6 für das Hinterrad vorgesehen, welches dieses vom Boden angehoben trägt , so dass das Hinterrad ohne Bodenkontakt auf der Stelle drehbar ist . Fig . 7 zeigt eine Seitenansicht einer Antriebseinheit 4 mit den bereits beschriebenen Elementen . In dieser Figur ist gut sichtbar, dass die Antriebseinheit viele Verstellmöglichkeiten hat . Sie sind mit Vorteil dazu bestimmt , dem Benutzer die für seine spezi fischen Präferenzen und Körpermasse optimale Einstellung zu bieten . Die hier gezeigte Antriebseinheit stellt die Version ohne eigene Führungsschienen dar . Die Führungsschienen sind in diesem Fall Teil des Trainingsgeräts .

Eine erste Möglichkeit ist die Verstellung des Kupplungspunkts 16 , 19 zur Anpassung der Trittlänge . Im gesamten Dokument wurden die Löcher im Antriebsarm mit 16 und die Löcher in der Kurben mit 19 gekennzeichnet , wobei 16/ 19 in den Figuren illustrieren soll , dass j eweils ein Loch der zwei Elemente zur Verbindung beiträgt . Eine zweite Möglichkeit ist die Verstellung der Pedalhöhe indem entweder Pedalbefestigungspunkte 15 auf dem kupplungsseitigen Schenkel des Antriebsarms oder Pedalbefestigungspunkte 14 auf dem Verstärkungsarm 5 (Bügel ) gewählt werden . Die Pedalposition kann zudem in hori zontaler Richtung eingestellt werden, indem eines der verschiedenen Befestigungspunkte auf dem j eweiligen Schenkel gewählt wird . Schliesslich kann die Absenkhöhe des Antriebsarms 8 verstellt werden, indem eines der Absenkarmbe festigungspunkte 11 gewählt wird . Es wird angemerkt , dass der Absenkarm 8 optional ist und insbesondere zwar mitgeliefert wird j edoch j ederzeit anbringbar und wieder entfernbar ist . Die verschiedenen Stufen der Absenkung des Antriebsarms mittels dem Absenkarm 8 dienen der Höheneinstellung für unterschiedliche Körpergrössen und auch für die Anpassung in steilem Gelände für mehr Bodenfreiheit . Ausserdem wird der elliptische Weg für das Fusspedal verlängert , was in Zusammenhang mit Fig . 12 anhand eines Beispiels angegeben wird .

Wie bereits erwähnt haben die Schenkel 22 , 23 der Antriebsarme bei den gezeigten Aus führungs formen eine L-Form, was mit dem 90 ° Winkel aus Fig . 7 illustriert ist . Andere Winkel , bei den die Schenkel eine V-Form bilden sind aber auch möglich .

Fig . 8-10 zeigen beispielhaft drei verschiedene Aus führungs formen eines rechten Antriebsarms der Antriebseinheit 4 aus Fig . 7 . Wie erwähnt kann eine Führungsrolle 12 und eine Gegenrolle 13 verwendet werden . Die Gegenrolle ist zum Rahmensegment hin nach innen versetzt , wie aus den Figuren entnehmbar ist . Dabei kann sie auf derselben Achse wie die Führungsrolle nach innen versetzt sein oder, wie in den Figuren gezeigt , auf einer eigenen Achse nach innen versetzt sein . Das Rahmensegment weist entsprechend seitlich links und rechts j eweils zwei Führungsschienen auf , wobei in einer der Führungsschienen die mindestens eine Führungsrolle des linken bzw . des rechten Antriebsarms der Antriebseinheit parallel zu einer Längsachse des Rahmensegments hin und her linear verschieblich aufnehmbar sind, und in der anderen Führungsschiene mindestens eine zur Führungsrolle axial versetzte Gegenrolle des linken bzw . des rechten Antriebsarms der Antriebseinheit parallel zu einer Längsachse des Rahmensegments hin und her linear verschieblich aufnehmbar sind . Fig . 8 und 10 zeigen eine solche Konfiguration, während Fig . 9 eine weitere Variante zeigt , bei der zwei Führungsrollen und eine Gegenrolle vorgesehen sind . Dabei laufen die beiden Führungsrollen 12 in derselben Führungsschiene .

Selbstverständlich ist es aber auch möglich nur eine oder mehrere Führungsrollen und keine Gegenrolle zu verwenden . Um in diesem Fall ein eventuelles Abrutschen der Führungsrolle von der Führungsschien zu verhindern könnte die Führungsschiene beispielsweise als U-Profil ausgestaltet sein, so dass der äussere U-Schenkel dies verhindert . Bevorzugt wird aber eine Sicherheitsrolle vorgesehen, die beispielhaft in Zusammenhang mit der Aus führungs form nach Fig . 13- 16 beschrieben wird und für alle Aus führungs formen gelten soll . Die Rollen sind vorzugsweise aus Polyoxymethylen ( POM) , Gummi oder Polyurethan mit oder ohne Nylon Kern hergestellt, wobei unterschiedliche Shore-Härten verwendet werden können, je nach dem zu tragenden Gewicht des Benutzers. Gummihärten sind bekannt und werden hier nicht weiter beschrieben. Polyoxymethylen ist besonders bevorzugt da es eine hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit aufweist, sich aber leicht verarbeiten lässt, indem die Rollen massgeschneidert gefräst werden können. Im Gegensatz dazu müssen PU-Rollen, Nylon- Rollen, etc. in aufwändigen Verfahren hergestellt werden.

Fig. 8-10 zeigen auch verschiedene beispielhafte Aus führungs formen des Verstärkungsschenkels 7, der gerade sein kann (Fig. 10) oder gebogen sein kann (Fig. 8, 9) . Weiter zeigen Fig. 8, 10 Antriebsarme mit kupplungsseitigem Schenkel 22 und rollenseitigem Schenken 23 die eine L-Form bilden, während sie in Fig. 9 eine V-Form bilden. Weiter ist bei der Aus führungs form aus Fig. 8 ein Absenkarm 8 vorgesehen, während bei den Aus führungs formen aus Fig. 9 und 10 kein solcher Arm vorgesehen ist.

In Fig. 11 ist eine weitere Variante der Anordnung der Rollen dargestellt. Hier sind zwei Gegenrollen 13 und eine mittig oberhalb der zwei Gegenrollen angeordnete und nach innen vertikal nach oben versetzte Führungsrolle 12 vorgesehen. Die drei Rollen sind hier am Absenkarm 8 befestigt. Damit werden die entstehenden Torsionskräfte auf zwei Ebenen verteilt.

Selbstverständlich können Merkmale der Ausführungsformen aus Fig. 8-11 im Rahmen des technisch sinnvollen kombiniert werden.

Fig. 12 zeigt eine Kupplung mit Kurbeln 20, 21 der Antriebseinheit nach Fig. 7. Die Kurbeln sind im Kurbelpunkt Z am Kettenblatt befestigt. Die Ankupplung der Kurbeln am jeweiligen kupplungsseitigen Antriebsarm kann in den Kupplungspunkten 16, 19 variiert werden, deren Anzahl selbstverständlich auch grösser als abgebildet sein kann. In der Aus führungs form nach dieser Figur ist auch die Verstellung an der Kurbel mögl ich, indem in der Kurbel mehrere Löcher 19 vorgesehen sind, im Gegensatz zur Ausführungs form nach Fig . 7 , bei der nur ein Loch in der Kurbel vorgesehen ist . Beispielsweise kann hier der Abstand zwischen den Kupplungspunkten 16 , 19 und dem Kurbelpunkt Z in einem Bereich zwischen 20cm und 25cm variiert werden . Je näher der kupplungsseitige Schenkel am Kurbelpunkt Z befestigt wird, desto „kürzer" wird er, d . h . der Hebel bi s zum Punkt Z wird kürzer . Das bewirkt , dass der Abstand des rollenseitigen Schenkels zum Vorderrad grösser ist ( in der Variante des mobilen Trainingsgeräts ) . Umgekehrt wird der kupplungsseitige Schenkel länger wenn er weiter weg vom Punkt Z befestigt wird . Das bewirkt , dass der Abstand des rollenseitigen Schenkels zum Vorderrad kleiner ist ( in der Variante des mobilen Trainingsgeräts ) . Dadurch kann eine Verlängerung von ca . 5- 10% erreicht werden . Wenn die Länge des kupplungsseitigen Schenkels z . B . 46 cm und die Kurbellänge 25 cm beträgt , wird bei einer Verkürzung des kupplungsseitigen Schenkels um 6 cm von 46 cm auf 40 cm und einer Absenkung der vorderseitigen Extremität des rollenseitigen Schenkels von 10 cm der Pedalweg auf der elliptischen Bahn um 5%- 10% verlängert . Eine solche Verkürzung ist für grössere Benutzer vorteilhaft .

Bei den bisherigen Aus führungs formen war der kupplungsseitige Schenkel 22 länger als der rollenseitige Schenkel 23 . Wie anfangs erwähnt ist es aber bevorzugt wenn der rollenseitige Schenkel länger als der kupplungsseitige Schenkel ist , was in der nachfolgenden Aus führungs form realisiert ist . Dieses bevorzugte Längenverhältnis könnte aber auch bei den bisherigen Aus führungs formen zum Tragen kommen und umgekehrt . Dazu müsste lediglich allenfalls der bevorzugte Winkel von 90 ° zwischen den zwei Schenkeln geändert werden .

Fig . 13 zeigt eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Aus führungs form der erfindungsgemässen Antriebseinheit an einer Führungsschiene und Fig . 14 eine Seitenansicht der Aus führungs form aus Fig . 13 . Die Aus führungen zu den bisherigen Aus führungs formen der Antriebseinheit gelten auch für die nachfolgend beschriebene Ausführungs form, äusser für die expl i zit nachfolgend erläuterten Merkmale .

Bei dieser Aus führungs form haben das linke und das rechte Rollensystem j eweils zwei Führungsrollen 12 welche beide in einer gemeinsamen ersten Führungsnut 12a der Führungsschiene hin und her linear verschieblich aufgenommen sind . Die Gegenrolle 13 ist in einer zweiten Führungsnut 13a hin und her linear verschieblich aufgenommen . Weiter ist für j edes Rollensystem eine in einer dritten Führungsnut 60a der Führungsschiene hin und her verschieblich aufnehmbare Sicherheitsrolle 60 vorgesehen . Sie ist bezogen auf eine Lage der Führungsrollen derart angeordnet , dass sie ein Herausspringen bzw . ein unbeabsichtigtes Entfernen des Rollensystems von der Führungsschiene verhindert . Dies ist besonders bei der mobilen Variante des Trainingsgeräts mit der Antriebseinheit vorteilhaft um sicherzustellen, dass z . B . im Falle eines Schlaglochs in der Strasse das Rollensystem nicht aus der Führungsschiene springt .

Ein weiterer Unterschied, z . B . zu Fig . 7 , ist , dass der Antriebsarm hier vereinfacht ist . Zum Beispiel ist nur ein einziger Pedalbefestigungspunkt 15 vorgesehen und kein Verstärkungsschenkel . Es hat sich gezeigt , das s die Absenkarmbefestigungspunkte 11 und die Kupplungspunkte 16 , 19 völlig ausreichend für eine Anpassung auf verschiedene Benutzer sind . Mit Bezug auf Fig . 3 bewirkt die Verstellung des Absenkarmbefestigungspunkts 11 eine Änderung der Ellipsenhöhe , wobei derj enige Punkt 11 der dem freien Ende des rollenseitigen Schenkel am nächsten ist der tiefsten Absenkung des Antriebsarms und der grössten Ellipsenhöhe H entspricht . Diese Verstellungsmöglichkeit erlaubt eine Anpassung auf die Grösse des Benutzers . Die Verstellung verändert vor allem die „Dicke" , also die Höhe H der Ellipse bezogen auf die y Achse . Durch das Absenken entsteht auch noch eine leichte Drehung der Ellipse nach vorne bei unverändertem Kupplungspunkt 16/ 19 . Das Absenken ist vor allem für grössere Benutzer von Vorteil . Die Verstellung des Kupplungspunkts 16/ 19 bewirkt eine Anpassung der Ellipsenlänge L ( Fig . 3 ) und damit der Schrittlänge , wobei der Befestigungspunkt der dem Kurbelpunkt Z am nächsten ist der kürzesten Schrittlänge entspricht . Es wird angemerkt , dass für alle Aus führungs formen der erfindungsgemässen Antriebseinheit gilt , dass auch nur genau ein Loch 19/ 16 in der Kurbel 20 und/oder dem kupplungsseitigen Schenkel 22 vorgesehen sein können . Insbesondere kann nur ein einziger Kupplungspunkt 16/ 19 ohne Verstellmöglichkeiten vorgesehen sein . In diesem Fall können z . B . j e nach Körpergrösse bzw . Körpergrössenverhältnisse von verschiedenen Benutzern unterschiedlich lange Kurbeln bereitgestellt werden .

Eine weitere Vereinfachung ist , das s bei dieser Aus führungs form kein separater Absenkarm vorgesehen ist , sondern der rollenseitige Schenkel 23 des Antriebsarms ist gleichzeitig der Absenkarm und umfasst die Absenkarmbefestigungspunkte .

Fig . 15 zeigt eine Querschnittsansicht eines Rollensystems der Antriebseinheit aus Fig . 13 an der Führungsschiene und Fig . 16 eine perspektivische Ansicht des Rollensystems aus Fig . 15 ohne Führungsschiene .

In Fig . 15 ist eine bevorzugte Lage der oben beschriebenen Sicherheitsrolle in Bezug auf die Führungsrollen am besten sichtbar . Sie ist auf einer entgegengesetzten Seite der Führungsschiene bezogen auf die Führungsrolle vorgesehen . Im vorliegenden Fall sind die Führungsrollen auf der Oberseite der Führungsschiene und die Si- cherheitsrolle auf der Unterseite der Führungsschiene angeordnet . Andere Konfigurationen sind aber auch denkbar .

Alle Rollen sind bevorzugt von einem gemeinsamen Trägerkörper 61 getragen . Fig . 16 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des Trägerkörpers , welches ein Rollenlager 61c mit einem Bol zen 61a umfasst . Der Bol zen dient zur Befestigung des Absenkarms bzw . des rollenseitigen Schenkels des Antriebsarms im Punkt 11 , wobei wie vorgängig beschrieben der Absenkarm bzw . der rollenseitige Schenkel des Antriebsarms mehrere Löcher aufweist , die vom Benutzer für die Befestigung des Rollensystems beliebig ausgewählt werden können . Es ist bevorzugt wenn die Gegenrolle 13 direkt im Trägerkörper 61 gelagert ist , was die Abmessungen des Trägerkörpers 61 verringert . Hingegen sind die Führungsrollen und die Sicherheitsrolle j eweils von einem Arm 61b des Rollenlagers ( Doppelarm) getragen . Im Gegensat z zur Anordnung nach Fig . 11 , welche die Führungsrolle 12 am Absenkarm und die Gegenrollen 13 an einem daran befestigten Querprofil zeigt , ist bei dieser Aus führungs form der Trägerkörper aus einem Stück, vorzugsweise in einem Stück gegossen, was die Stabilität und Langlebigkeit erhöht . Im Trägerkörper ist das Rollenlager angeordnet , welches die gesamte Last trägt .

Wie am besten in Fig . 15 sichtbar, sind bevorzugt die Führungsrollen 12 bezogen auf die Hori zontale zur Führungsschiene hin geneigt . Bevorzugt bildet eine Rollenachse xl der Führungsrolle zur Hori zontalen einen ersten Winkel al , wie in der Figur eingezeichnet . Dieser Winkel ist bevorzugt zwischen 25 ° und 55 °und am meisten bevorzugt beträgt er 40 ° . Allgemein ist in diesem Zusammenhang zu sagen, dass die Rollengrössen, die Form der Führungsschiene und der Winkel al so gewählt werden, dass eine möglichst gleichmässige Kräfteverteilung auf die Führungsschiene erreicht ist . Es hat sich z . B . bei Simulationen gezeigt , dass eine senkrechte Anordnung der Führungsrolle auf der Führungsschiene eine erhöhte Abnutzung der Führungsrolle al s Folge hat . Daher wird ein Winkel al von 0 ° bevorzugt ausgeschlossen . Der oben angegebene Winkelbereich für al hat sich als diesbezüglich vorteilhaft gezeigt . Auch das Vorsehen zweier Führungsrollen trägt äusser zur erhöhten Sta- bilität auch zu einer verminderten Abnutzung j eder Führungsrolle bei . Hingegen sind bevorzugt nur eine Gegenrolle und eine Sicherheitsrolle vorgesehen, da diese nicht die Hauptlast des Benutzers tragen . Es könnten aber auch mehrere Sicherheitsrollen und/oder Gegenrollen vorgesehen sein .

Es ist weiter bei dieser Aus führungs form (wie in Fig . 15 eingezeichnet ) bevorzugt wenn die Rollenachse x2 der Sicherheitsrolle zur Hori zontalen einen zweiten Winkel a2 zwischen 25 ° und 55 ° bildet , wobei am meisten bevorzugt der zweite Winkel 40 ° beträgt . Grundsätzlich ist in diesem Dokument der Begri f f „Rollenachse" als die Drehachse der Rolle zu verstehen .

Bei j edem Trägerkörper ist der j eweilige zweite Winkel a2 der Sicherungsrolle bevorzugt betragsmässig gleich wie der j eweilige erste Winkel al der Führungsrolle und bezogen auf die Orientierung spiegelt er den Winkel al an der Hori zontalen .

Die Führungsrollen nehmen die Hauptlast auf , welche auf das Rollenlager übertragen wird . Wenn die Kraft vom Peda- lieren genau unter den Führungsrollen eingeleitet würde , gibt es kein Moment , welches abgestützt werden muss und die ideale Ausrichtung wäre senkrecht . Je weiter aussen die Kraft vom Pedallieren eingeleitet wird, desto grösser wird das Moment und umso flacher der Winkel al der Führungsrollen . Die Führungsrollen tragen immer noch die komplette vertikale Kraft vom Pedal ieren . Zusätzlich kommt j edoch noch eine hori zontale Kraft für die Momentabstützung hinzu und diese muss mit der Gegenrolle ausgeglichen werden . Daraus folgt : Pedalkraft weiter aussen -> Winkel der Führungsrollen flacher (Rollenachse wird steiler, Winkel al wird grösser ) . Pedalkraft weiter innen -> Winkel der Führungsrollen steiler (Rollenachse wird flacher, Winkel al wird kleiner ) Zusätzlich dazu hat auch noch die relative Position der Gegenrolle zur Führungsrolle einen Einfluss auf den Winkel . Vereinfacht gesagt , wenn der Abstand zwischen den Rollen grösser ist , wird die hori zontale Kraft auf den Führungsrollen kleiner und somit der Winkel steiler . Hier geht es um einen Kompromiss zwischen wie kompakt das Rollensystem ist und wie gross die Lasten auf den Rollen sind . Die Gegenrolle kann nur hori zontale Kräfte aufnehmen . Bei vertikalen Kräften würde sie auf der Oberfläche wegrutschen . Querkräfte sind bei den Führungsrollen und bei der Sicherheitsrolle möglich .

Die geometrische Anordnung und Ausrichtung der Führungsschienen im Rahmen, die Positionierung des Kurbelantriebs und die flexiblen Antriebsarme welche so ausgestaltet sind, dass sich die Tiefe der Absenkung, die Länge des Antriebsarmes und die Pedalbe festigung flexibel einstellen lässt ermöglichen den Einbau kürzerer Führungsschienen, Antriebsarmen und Kurbeln . Trotzdem wird ein optimal langer hori zontaler ellipti scher Weg des Fusspedal s erreicht und somit ein optimaler Kraftfluss für den Benutzer möglich .

Mit Vorteil erlaubt der Einbau der Antriebseinheit in einen mobilen Ellipsentrainer eine erhöhte Kompaktheit , leichte Transportierbarkeit , Einsteilbarkeit individuell auf verschiedene Körpergrössen und Möglichkeit des Einsatzes sowohl auf der Strasse wie auch im Gelände . Ausserdem kann dieses Konzept für eine stehende oder auch eine sitzende Aus führung verwendet werden .

Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Aus führungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann . Dabei beziehen sich in der Beschreibung verwendete Begri f fe wie „bevorzugt" , „insbesondere" , „vorteilhaft" , etc . nur auf optionale und beispielhafte Aus führungs formen . Bezugs zeichenliste :

1 = Rahmen

2 = Rahmensegment

2a = Führungsschiene

3a = mobiles Trainingsgerät

3b = stationäres Trainingsgerät

4 = Antriebseinheit

5 = Bügel

6 = Haltevorrichtung für das Hinterrad

7 = Verstärkungsschenkel

8 = Absenkarm

9 = linker Antriebsarm

10 = rechter Antriebsarm

11 = Absenkarmbefestigungspunkt

12 = Führungsrolle

12a = erste Führungsnut

13 = Gegenrolle

13a = zweite Führungsnut

14 = Pedalbefestigungspunkte auf Verstärkungsschenkel

15 = Pedalbef estigungspunkt ( e ) auf Antriebsarm

16/ 19= Kupplungspunkte

17 / 18= linkes/rechtes Pedal

20/21= Linke/rechte Kurbel

22 = kupplungsseitiger Schenkel des Antriebsarms

23 = rollenseitiger Schenkel des Antriebsarms

30 = Vorderrad

31 = Hinterrad

40 = Lenkstrange/Stüt zstange

41 = Lenker/Haltestange

50 = Kupplung

51 = Übersetzung

52 = Kette oder Zahnriemen

55 = Ellipse der Pedalbahn

60 = Sicherheitsrolle

60a = dritte Führungsnut

61 = Trägerkörper

61a = Bol zen

61b = Arme des Trägerkörpers

61c = Rollenlager

IS = Anfangsschwung

MS = Mittelschwung TS = Endschwung

HS = Fersenauftritt

TO = Zehenabstoss

PS = Vorschwung b = Bodenmittellinie

P = Person/Benut zer

Z = Kurbelpunkt

53 = Sattel al = erster Winkel a2 = zweiter Winkel

L = Ellipsenlänge

H = Ellipsenhöhe

Claims

Patentansprüche

1. Antriebseinheit (4) zum Antreiben eines Rads (31) eines Trainingsgeräts (3a; 3b) mittels einer Tretkraft eines Benutzers (P) des Trainingsgeräts, wobei die Antriebseinheit derart ausgestaltet ist, dass sie eine vom menschlichen Fuss beschriebene Bahn beim Gehen oder beim Laufen in eine elliptische Bahn (55) für den Fuss übersetzt, wobei die Antriebseinheit folgendes umfasst:

- einen linken und einen rechten L-förmigen oder V-förmigen Antriebsarm (9, 10) ,

- ein linkes und ein rechtes Rollensystem die jeweils mindestens eine Rolle (12) umfassen, wobei das linke Rollensystem mit dem linken Antriebsarm und das rechte Rollensystem mit dem rechten Antriebsarm jeweils im Bereich einer vorderen Extremität des jeweiligen Antriebsarms drehbar verbunden sind, wobei die mindestens eine Rolle jedes Antriebsarms jeweils in mindestens eine Führungsschiene (2a) der Antriebseinheit oder in mindestens eine Führungsschiene eines Rahmens (2) des Trainingsgeräts hin und her linear verschieblich aufnehmbar ist,

- eine Kupplung (50) mit einer linken und einer rechten Kurbel (20, 21) zur Übertragung der Tretkraft des Benutzers an das Rad, wobei die Kupplung mit der linken und der rechten Kurbel in einem jeweiligen Kurbelpunkt (Z) starr verbunden ist, wobei die linke Kurbel mit dem linken Antriebsarm und die rechte Kurbel mit dem rechten Antriebsarm jeweils im Bereich einer hinteren Extremität des jeweiligen Antriebsarms drehbar verbunden sind,

- ein linkes und ein rechtes Fusspedal (17, 18) zum Einträgen der Tretkraft in die Antriebseinheit, wobei das linke und das rechte Fusspedal am linken bzw. am rechten Antriebsarm drehbar befestigt sind.

2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, wobei das linke und das rechte Rollensystem jeweils einen Absenkarm (8) umfassen, wobei der Absenkarm an einem oberen Ende an der mindestens einen Rolle drehbar befestigt ist und am unteren Ende im Bereich einer vorderen Extremität des jeweiligen Antriebsarms starr an diesem befestigt ist oder wobei der Absenkarm von einer vorderen Extremität des jeweiligen Antriebsarms selbst gebildet ist und an einem oberen Ende an der mindestens einen Rolle drehbar befestigt ist, so dass die vordere Extremität des jeweiligen Antriebsarms bezogen auf die mindestens eine Rolle stets abgesenkt ist.

3. Antriebseinheit nach Anspruch 2, wobei die Befestigung zwischen jedem Absenkarm und dem jeweiligen Antriebsarm derart verstellbar ist, dass ein Abstand zwischen der vorderen Extremität des Antriebsarms und der mindestens einen Rolle vom Benutzer änderbar ist.

4. Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Befestigung zwischen jeder Kurbel und dem jeweiligen Antriebsarm derart verstellbar ist, dass ein Abstand zwischen dem Kurbelpunkt (Z) und dem jeweiligen Kupplungspunkt (16; 19) vom Benutzer änderbar ist.

5. Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kupplung als Zahnrad für einen Kettenantrieb oder als Riemenscheibe für einen Riemenantrieb ausgestaltet und an einem Rahmen des Trainingsgeräts montierbar ist, insbesondere vor dem anzutreibenden Rad des

Trainingsgeräts montierbar ist.

6. Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der linke und der rechte Antriebsarm jeweils einen kupplungsseitigen Schenkel (22) umfassen, an welchem die j eweilige linke bzw . rechte Kurbel drehbar befestigt ist , und einen rollenseitigen Schenkel ( 23 ) umfassen, an welchem das j eweilige linke bzw . rechte Rollensystem drehbar befestigt ist , insbesondere wobei der rollenseitige Schenkel länger als der kupplungsseitige Schenkel ist , wobei entweder der kupplungsseitige Schenkel und der rollenseitige Schenkel starr miteinander verbunden oder einstückig sind, und angewinkelt zueinander sind, oder der kupplungsseitige Schenkel und der rollenseitige Schenkel einstückig sind und gebogen ineinander übergehen .

7 . Antriebseinheit nach Anspruch 6 , wobei die Pedale j eweils am kupplungsseitigen Schenkel des zugeordneten Antriebsarms drehbar befestigt sind, insbesondere wobei eine Lage der Pedale entlang der Längsachse des j eweiligen kupplungsseitigen Schenkels vom Benutzer verstellbar ist .

8 . Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche , wobei das linke und das rechte Rollensystem j eweils mindestens eine Führungsrolle ( 12 ) und mindestens eine Gegenrolle ( 13 ) hat , welche derart zueinander versetzt sind, dass die Führungsrolle ( 12 ) in einer ersten Führungsnut ( 12a ) der Führungsschiene und die Gegenrolle ( 13 ) in einer zweiten Führungsnut ( 13a ) hin und her linear verschieblich aufnehmbar ist , insbesondere wobei die Führungsrolle und die Gegenrolle der Rollensysteme unterschiedliche Durchmesser aufweisen, wobei insbesondere der Durchmesser der Führungsrolle grösser als der Durchmesser der Gegenrolle ist .

9 . Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche , wobei das linke und das rechte Rollensystem j eweils mindestens eine in einer dritten Führungsnut (60a) der Führungsschiene hin und her verschieblich aufnehmbare Sicherheitsrolle (60) umfassen, welche bezogen auf eine Lage der Führungsrolle derart angeordnet ist, dass sie ein Herausspringen bzw. ein unbeabsichtigtes Entfernen des Rollensystems von der Führungsschiene verhindert, insbesondere wobei die Sicherheitsrolle auf einer entgegengesetzten Seite der Führungsschiene bezogen auf die Führungsrolle vorgesehen ist.

10. Antriebseinheit nach Anspruch 8 und 9, wobei die Führungsrolle bezogen auf die Horizontale zur Führungsschiene hin geneigt ist, wobei bevorzugt eine Rollenachse (xl) der Führungsrolle zur Horizontalen einen ersten Winkel (al) zwischen 25° und 55°, am meisten bevorzugt einen ersten Winkel von 40°, bildet, wobei eine Rollenachse (x2) der Sicherheitsrolle zur Horizontalen einen zweiten Winkel (a2) zwischen 25° und 55°, am meisten bevorzugt einen zweiten Winkel von 40°, bildet, insbesondere wobei der erste Winkel und der zweite Winkel betragsmässig gleich sind und zur Horizontalen zueinander gespiegelt sind.

11. Trainingsgerät (3a, 3b) , umfassend einen Rahmen (1) mit mindestens einer Kettenstrebe und einem Rahmensegment (2) , wobei ein vorderes Ende der Kettenstrebe (2a, 2b) an einem unteren Ende des Rahmensegments befestigt ist, ein an einem hinteren Ende der Kettenstrebe befestigtes Hinterrad (31) , eine an einem oberen Ende des Rahmensegments befestige Lenkeinheit 40, 41) oder Halteeinheit, und eine Antriebseinheit (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Rahmensegment seitlich links und rechts jeweils mindestens eine Führungsschiene (2a) aufweist, in den jeweils die mindestens eine Führungsrolle (12) des linken bzw. des rechten Antriebsarms der Antriebseinheit parallel zu einer Längsachse des Rahmensegments hin und her linear verschieblich aufnehmbar sind, wobei die Kupplung (50) der Antriebseinheit zwischen dem Rahmensegment und dem Hinterrad am Rahmen drehbar befestigt ist, weiter umfassend ein Kraftübertragungselement, insbesondere eine Kette (52) oder einen Riemen, mittels welchem eine Tretkraft eines Benutzers des Trainingsgeräts auf das Hinterrad übertragbar ist und dieses in Drehung versetzt.

12. Trainingsgerät nach Anspruch 11, wobei das Trainingsgerät (3a) mobil ist und weiter ein Vorderrad (30) umfasst, welches mit der Lenkeinheit lenkbar ist, oder wobei das Trainingsgerät (3b) stationär ist und die Halteeinheit zum Abstützen der Hände des Benutzers umfasst, und weiter eine Haltevorrichtung (6) für das Hinterrad umfasst, so dass dieses ohne Bodenkontakt drehbar ist.

13. Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Länge des kupplungsseitigen Schenkels kleiner als die Länge der mindestens einen Führungsschiene ist.

14. Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Kupplung der Antriebseinheit am Rahmen des Trainingsgeräts vor dem anzutreibenden Hinterrad des Trainingsgeräts und oberhalb der Drehachse des Hinterrads angeordnet ist.

15. Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei, im Falle dass die mindestens eine Führungsschiene Teil der Antriebseinheit ist, das Rahmensegment derart ausgestaltet ist, dass die Führungsschiene daran befestigbar ist , so dass das Rahmensegment und die Führungsschiene eine feste Baueinheit bilden .