DE3113242C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Heim-Trainer mit einem aus vier gelenkig miteinander verbundenen Teilen bestehenden Rahmen, von denen der untere Rahmenteil über ein zwischen seinem vorderen und hinteren Ende angeordnetes Gelenk und der vordere Rahmenteil horizontal beweglich an einem Stativ gelagert sind, der obere Rahmenteil einen Sattel und der vordere Rahmenteil einen Handgriff trägt, am unteren Rahmenteil Fußstützen angebracht sind und die Bewegung eines Rahmenteils relativ zu einem anderen Rahmenteil oder dem Stativ über ein Pleuel und eine Kurbel auf ein drehfest mit dieser verbundenes Antriebsrad übertragbar ist, welches über eine Transmission mit einer Übersetzungsstufe eine Schwungscheibe treibt.

Ein derartiger Heim-Trainer ist in der DE 29 32 041 A1 beschrieben. Er unterscheidet sich von den bisher üblichen Heim-Trainern in Form stationärer Fahrräder oder Rudergeräte im wesentlichen dadurch, daß Sattel, Fußstützen und Handgriffe koordinierte gekoppelte Bewegungen ausführen, die durch abwechselnde Gewichtsverlagerung des Übenden auf Sattel und Fußstützen sowie durch Armarbeit erzeugt werden, wobei sich das Niveau des Schwerpunktes ändert und an den Umkehrpunkten der Bewegung Hilfsmaßnahmen erforderlich sind, um die Totpunktsituationen zu überwinden.

Für das dem bezeichneten Heim-Trainer entsprechende Zweirad gemäß DE 29 27 896 A1 kommen als derartige Hilfsmaßnahmen zur Totpunktüberwindung wahlweise im wesentlichen zwei verschiedene Energiespeicher in Frage: Entweder eine Feder, welche die gelenkig verbundenen Rahmenteile durch die Totpunktlagen zieht, oder die Ausnutzung der Energie der fahrenden Massen, wozu eine drehfeste Verbindung zwischen dem angetriebenen Hinterrad und dem Kurbelgetriebe des Gelenkrahmens erforderlich ist. Die erstgenannte Konstruktion mit Feder kommt dann zur Anwendung, wenn das Zweirad wie üblich, einen Freilauf haben soll. Eine drehfeste Verbindung zwischen dem angetriebenen Hinterrad und dem Kurbelgetriebe ist die einfachste Lösung, wenn kein Wert auf den Freilauf gelegt wird und die Gangschaltung entbehrlich ist, denn die üblichen Fahrradgangschaltungen setzen einen Freilauf voraus.

Auch bei dem eingangs bezeichneten Heim-Trainer könnte zur Überwindung der Totpunkte der Gelenkrahmenbewegung eine Feder Verwendung finden. Für den Übenden angenehmer ist jedoch der Einsatz der Schwungscheibe als Energiespeicher mit drehfester Bewegung zum Kugelgetriebe, weil dadurch zusätzlich eine Vergleichmäßigung des gesamten Bewegungsablaufs erzielt wird. Außerdem besteht bei einem Heim-Trainer, anders als bei einem Zweirad, keine Veranlassung, einen Freilauf oder eine Gangschaltung vorzusehen. Es bedarf lediglich einer Bremse, um die vom Übenden gewünschte Belastung einzustellen.

Der in der DE 29 32 041 A1 beschriebene Heim-Trainer stellt eine erste, besonders einfache Ausführung dar, die, wie sich inzwischen gezeigt hat, noch wesentlich verbessert werden kann. Vor allem folgende Probleme müssen gelöst werden:

• 1. Wenn man wie bisher, nur daran denkt, die Schwungscheibe anstelle des Hinterrades eines Zweirades einzusetzen ist und entsprechend wie diese anzutreiben, muß die Schwungscheibe verhältnismäßig groß und/oder schwer sein.
• 2. Weil der Achsenabstand zwischen dem mit dem Kurbeltrieb verbundenen treibenden Kettenrad und dem mit der Schwungscheibe verbundenen getriebenen Kettenrad trotz der Bewegung der Rahmenteile relativ zueinander und zum Stativ konstant sein muß, müssen bei der Ausführung gemäß DE 29 32 041 A1 beide am unteren Rahmenteil gelagert sein. Da jedoch die Schwungscheibe verhältnismäßig schwer ist, kommt als Lagerstelle für sie praktisch nur die feste Achse in Frage, auf welcher der untere Rahmenteil am Stativ gelagert ist. Eine Lagerung der schweren Schwungscheibe mit Zwischenabstand zur Drehachse des unteren Rahmenteils würde das statische Gleichgewicht des Gelenkrahmens stören und als unangenehm empfunden werden. Andererseits kann bei einer auf der festen Drehachse des unteren Rahmenteils gelagerten Schwungscheibe nur deren Rotationsenergie als Energiespeicher ausgenutzt werden, nicht jedoch die Bewegungsenergie einer zusätzlichen Bewegung zusammen mit deren Rahmenteil.
• 3. Es ist bei Heim-Trainern üblich, als Bremse eine Reibungsbremse zu verwenden. Dabei bereitet es Schwierigkeiten und erfordert einen verhältnismäßig großen Aufwand, die Reibungs-Bremsenergie, welche der vom Übenden geleisteten körperlichen Arbeit entspricht, genau zu messen und anzuzeigen. Es ist zwar aus der DE-PS 8 80 871 ein Heim-Trainer mit einem Generator als Bremseinrichtung bekannt, aber solch ein elektrischer Bremsgenerator ist wesentlich schwerer als eine Reibungsbremse und deshalb bei dem bekannten Heim-Trainer auf dem Boden gelagert.

Der Erfindung liegt eine Aufgabe zugrunde, einen Heim-Trainer der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, bei welchem mit einer kleineren Schwungscheibe ein gleichmäßiger, harmonischer Bewegungsablauf und eine bessere Totpunktüberwindung erzielt werden können.

Die Erfindungsaufgabe wird nach einen ersten Vorschlag dadurch gelöst, daß in der Transmission zwischen dem Abtriebsrad und der Schwungscheibe wenigstens eine weitere Übersetzungsstufe angeordnet ist und die Schwungscheibe über eine Antriebsverbindung mit einem elektrischen Generator verbunden ist, wobei die Schwungscheibe und der Generator auf entgegengesetzten Seiten des Gelenks zwischen dem Stativ und dem unteren Rahmenteil an diesem gelagert sind.

Die durch die Erfindung vorgeschlagene Drehzahlerhöhung der Schwungscheibe in Verbindung mit dem dann ebenfalls mit hoher Drehzahl rotierenden Generator ergibt einerseits schon bei einem verhältnismäßig kleinen Generator eine ausreichende Bremsleitung, und andererseits wirkt sein Rotor ebenfalls als Schwungmasse, so daß die Schwungscheibe entsprechend kleiner und leichter sein kann. Da beide Einheiten am unteren Rahmenteil mit Zwischenabstand zu dessen Drehachse gelagert sind braucht kein störendes statisches Ungleichgewicht zu entstehen, weil sich die beiden Gewichte rechts und links der Drehachse gegenseitig ausgleichen. Indem nunmehr diese Gewichte zusammen mit dem unteren Rahmenteil schwingen, ergibt sich eine weitere Energiespeicherung durch bewegte Masse zur Totpunktüberwindung und Vergleichmäßigung des Bewegungsablaufes, so daß die Masse der Schwungscheibe weiter reduziert werden kann.

Nach einem zweiten Vorschlag wird die Erfindungsaufgabe dadurch gelöst, daß in der Transmission zwischen dem Antriebsrad und der Schwungscheibe wenigstens eine weitere Übersetzungsstufe angeordnet ist und die Schwungscheibe über eine Antriebsverbindung mit einem elektrischen Generator verbunden ist, wobei das Antriebsrad, die weitere Übersetzungsstufe, die Schwungscheibe und der Generator am Stativ angeordnet sind und das Pleuel am unteren oder vorderen Rahmenteil gelagert ist. Man erreicht damit im wesentlichen dieselben Vorteile, wie bei dem ersten Vorschlag, wobei vor allem das ortsfest gelagerte Antriebsrad einen sehr harmonischen Bewegungsablauf bewirkt.

Vorzugsweise sind die Schwungscheibe und der Generator durch eine Transmission in Form einer Kette oder eines Riemens mit Drehzahlübersetzung verbunden. Die beiden getrennten Einheiten lassen sich räumlich günstig plazieren, z. B. in einem sehr schmalen und auch nicht zu hohen Gehäuse.

Als Generator kann ein Elektromotor dienen, wie er z. B. in großen Serien hergestellt wird, um das Lüftergebläse in Personenkraftwagen anzuteiben. Je nach Wahl bzw. Einstellung des elektrischen Widerstands im Stromkreis des Generators kann entsprechend der jeweiligen Körperkraft ein gewünschtes Bremsmoment eingestellt werden. Die vom Generator erzeugte, leicht zu messende Leistung und Arbeit ist unmittelbar ein Maß für die momentane Trainingsleistung bzw. die innerhalb einer bestimmten Zeit geleistete körperliche Arbeit.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Asuführungsbeispieles näher erläutert. Sie zeigt in Fig. 1 und Fig. 2 einen Heim-Trainer jeweils in einer vereinfachten Seitenansicht.

Bei beiden gezeigten Ausführungsbeispielen hat der Heim-Trainer einen Rahmen 10, der aus einem oberen Rahmenteil 12, einem unteren Rahmenteil 14, einem vorderen Rahmenteil 16 und einem hinteren Rahmenteil 18 besteht. Der obere Rahmenteil 12 ist durch ein Gelenk 20 mit dem vorderen Rahmenteil 16 und durch ein Gelenk 22 mit dem hinteren Rahmenteil 18 verbunden. Der gesamte Rahmen 10 wird von einem Stativ 28 getragen, wobei der untere Rahmenteil 14 mittels eines Drehlagers 30 am Stativ abgestützt ist, während der vordere Rahmenteil 16 über ein Gelenk 32 auf einer Stange 34 abgestützt ist, die ihrerseits wiederum über ein unteres Gelenk 36 am Stativ 28 gelagert ist. Der obere Rahmenteil 12 trägt einen Sattel 38. Am unteren Rahmenteil 14 sind Fußstützen 40 angebracht, und der vordere Rahmenteil 16 trägt Handgriffe 42, welche im wesentlichen wie an einer Fahrradlenkstange ausgebildet sind. Außerdem trägt im Beispielsfall der vordere Rahmenteil 16 Meß- und Anzeigeinstrumente 44 zur Leistungskontrolle.

In Verbindung mit dem Rahmen 10 kommen bei beiden Ausführungsbeispielen auch dieselben Getriebeteile zur Anwendung, und zwar sind dies ein drehfest mit einer Kurbel 46 verbundenes Antriebsrad 48, ein über eine Kette 50 mit dem Antriebsrad 48 verbundenes kleines Kettenrad 52, ein koaxial und drehfest mit dem letzteren verbundenes großes Kettenrad 54, ein mit diesem über eine weitere Kette 56 verbundenes kleines Kettenrad 58, eine mit diesem in koaxialer Lage drehfest verbundene Schwungscheibe 60 und ein Generator 62, auf dessen Drehachse eine kleine Rundscheibe 64 sitzt, die über einen Riemen 66 angetrieben wird, welcher in einer äußeren Umfangsnut der Schwungscheibe geführt ist. Es versteht sich, daß der erwähnte Riementrieb zwischen der Schwungscheibe 60 und dem Antriebsrad 64 des Generators 62 durch einen Kettentrieb ersetzt werden kann, wie auch umgekehrt statt der Ketten 50 und 56 Riemen Verwendung finden können.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist die Schwungscheibe 60 am linken Arm des unteren Rahmenteils 14 gelagert, während das Antriebsrad 48, die aus den beiden Kettenrädern 52 und 54 bestehende Übersetzungsstufe und der Generator 62 am rechten Arm des unteren Rahmenteils 14 gelagert sind. Durch die Lagerung dieser Teile auf gegenüberliegenden Seiten der Drehachse 30 des unteren Rahmenteils 14 findet ein Gewichtsausgleich statt.

Ebenso wie bei Fig. 1 wirkt auch bei Fig. 2 die Kurbel 46 über ein Gelenk 68 mit einem Pleuel 70 zusammen, welches über ein Glenk 72 mit dem oberen Rahmenteil 12 verbunden ist. Abweichend von Fig. 1 sind jedoch bei der Ausführung nach Fig. 2 die Schwungscheibe 60 und der Generator 62 am Stativ 28 gelagert. Die aus den Kettenrädern 52 und 54 bestehende Übersetzungsstufe ist auf der festen Drehachse 30 des unteren Rahmenteils 14 gelagert. Durch die niedrige Anordnung der Schwungscheibe und des Generators wird die Standfestigkeit des Gerätes verbessert.

Es genügt bei beiden Ausführungen ein einziges, am unteren Rahmenteil 14 befestigtes Gehäuse für die Abdeckung der rotierenden Räder und Scheiben.

Bei den Ausführungsbeispielen beträgt das Übersetzungsverhältnis vom Antriebsrad 48 auf das kleine Zahnrad 52 46 : 13, das Übersetzungsverhältnis vom Zahnrad 54 auf das mit der Schwungscheibe 60 und der kleinen Riemenschiebe 64 auf der Welle des Generators 62 190 : 45. Dies sind jedoch nur beispielhafte Maßangaben. Es versteht sich, daß ohne weiteres auch andere Übersetzungsstufen gewählt werden können, wobei statt der Ketten- und Riementriebe ggf. auch Zahnradübersetzungen oder andere Getriebe zur Drehmomentübertragung und Drehzahlvervielfachung verwendet werden können.

Der Generator ist im Beispielfall ein Gleichstromgenerator, der bei 50 Hz eine Spannung von 12 Volt und eine Leistung von ca. 120 Watt liefert.

Claims (4)

1. Heim-Trainer mit einem aus vier gelenkig miteinander verbundenen Teilen bestehenden Rahmen, von denen der untere Rahmenteil über ein zwischen seinem vorderen und hinteren Ende angeordnetes Gelenk und der vordere Rahmenteil horizontal beweglich an einem Stativ gelagert sind, der obere Rahmenteil einen Sattel und der vordere Rahmenteil einen Handgriff trägt, am unteren Rahmenteil Fußstützen angebracht sind und die Bewegung eines Rahmenteils relativ zu einem anderen Rahmenteil oder dem Stativ über ein Pleuel und eine Kurbel auf ein drehfest mit dieser verbundenes Antriebsrad übertragbar ist, welches über eine Transmission mit einer Übersetzungsstufe eine Schwungscheibe treibt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Transmission (50, 56) zwischen dem Antriebsrad (48) und der Schwungscheibe (60) wenigstens eine weitere Übersetzungsstufe (52, 54) angeordnet ist und die Schwungscheibe (60) über eine Antriebsverbindung (64, 66) mit einem elektrischen Generator (62) verbunden ist, wobei die Schwungscheibe (60) und der Generator (62) auf entgegengesetzten Seiten des Gelenks (30) zwischen dem Stativ (28) und dem unteren Rahmenteil (30) an diesem gelagert sind.

2. Heim-Trainer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pleuel (70) am oberen Rahmenteil (12) gelagert ist.

3. Heim-Trainer mit einem aus vier gelenkig miteinander verbundenen Teilen bestehenden Rahmen, von denen der untere Rahmenteil über ein zwischen seinem vorderen und hinteren Ende angeordnetes Gelenk und der vordere Rahmenteil horizontal beweglich an einem Stativ gelagert sind, der obere Rahmenteil einen Sattel und der vordere Rahmenteil einen Handgriff trägt, am unteren Rahmenteil Fußstützen angebracht sind und die Bewegung eines Rahmenteils relativ zu einem anderen Rahmenteil oder dem Stativ über ein Pleuel und eine Kurbel auf ein drehfest mit dieser verbundenes Antriebsrad übertragbar ist, welches über eine Transmission mit einer Übersetzungsstufe eine Schwungscheibe treibt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Transmission (50, 56) zwischen dem Antriebsrad (48) und der Schwungscheibe (60) wenigstens eine weitere Übersetzungsstufe (52, 54) angeordnet ist und die Schwungscheibe (60) über eine Antriebsverbindung (64, 66) mit einem elektrischen Generator (62) verbunden ist, wobei das Antriebsrad (48), die weitere Übersetzungsstufe (52, 54), die Schwungscheibe (60) und der Generator (62) am Stativ (28) angeordnet sind und das Pleuel am unteren oder vorderen Rahmenteil gelagert ist.

4. Heim-Trainer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsverbindung (64, 66) zwischen der Schwungscheibe (60) und dem Generator eine Übersetzung enthält.