DE2524353A1

DE2524353A1 - Muskelarbeitmesser

Info

Publication number: DE2524353A1
Application number: DE19752524353
Authority: DE
Inventors: Einar Tandberg Gjessing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-06-07
Filing date: 1975-06-02
Publication date: 1975-12-18
Also published as: DK254875A; FI751677A; NO134480C; SE7506520L; US4047715A; NO134480B; FR2274034B1; NO742081L; CA1061374A; FR2274034A1

Description

^aTENYANvVÄLTE A. GRÜNECKER

OCHL KG

H. KIMKELDEY

OR-ING

W. STOCKMAIR

A 3 53

DR RER ΜΑΓ D(PL-PHVS

P. H. JAKOB

DIPL-tNG

G. BEZOLD

DR REB. NAT DtPL-CHEM.

MÜNCHEN E. K. WEIL

DR BER OEC ING.

LINDAU

MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

Z Juni 1975

Einar Tandberg Gjessing

Hans Nielsen Hanges vei 22F
Moss / Norwegen

Muskelarbeitmesser

Die Erfindung bezieht sich auf einen Muskelarbeitmesser in Form etwa eines Fahrrad- oder Ruder-Übungsgeräts mit einen Schwungrad, durch Muskelkraft betätigten Einrichtungen für den Antrieb des Schwungrads und einer Bremseinrichtung für das Schwungrad, mit einer reibschlüssig an einer mit dem Schwungrad umlaufenden Umfangsfläche
anliegenden Bremsschnur.

509851/0783

TELEPON (O8Ö) 222362 TELEX O3-S93BO TELEGRAMME MONAPAT

Eine Vorrichtung der vorstehend bezeichneten Art wird einerseits für das Krafttraining von Personen verwendet und dient andererseits dazu, die beim Training geleistete Arbeit möglichst genau zu messen. Die geleistete Arbeit ist proportional der Anzahl der Umdrehungen des Schwungrads und der das Schwungrad abbremsenden Reibungskraft. Während die Anzahl der Umdrehungen des Schwungrads ziemlich einfach zu bestimmen ist, läßt sich die Reibungskraft nur sehr schwer messen, da es insbesondere auch schwierig ist, sie im Gebrauch der Vorrichtung konstant zu halten. Bei Kraftmessern in Form von Fahrrad-Übungsgeräten verwendet man häufig eine um das Schwungrad geschlungene Nylonschnur, welche angespannt wird, um die gewünschte Reibungskraft zu erzielen. Diese ist abhängig vom Reibungskoeffizienten sowie von der ausgeübten Zugspannung. Diese beiden Faktoren sind jedoch in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlich und unterliegen somit dem Einfluß der entstehenden Reibungswärme. Eine vor Inbetriebnahme der Vorrichtung eingestellte Reibungskraft ändert sich deshalb gewöhnlich im Laufe des Betriebs.

Gemäß einem älteren Vorschlag, welcher jedoch bis zum Prioritätstag der vorliegenden Erfindung anscheinend noch nicht veröffentlicht wurde, wird das in der Drehrichtung der umlaufenden Umfangsfläche hintere Ende der Bremsschnur mit einer bestimmten Kraft S belastet und die Schnur so oft um die Umfangsfläche herumgeschlungen, daß die am anderen, vorderen- Ende der Schnur notwendige Haltekraft s vernachlässigbar klein wird, d.h. also, daß die Reibungskraft F als im wesentliehen gleich der Belastung S angenommen werden kann. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich die Haltekraft s am vorderen Ende der Schnur nicht bis auf einen vernachlässigbar kleinen Wert verringern läßt, da dann nämlich Veränderungen des Reibungskoeffizienten dazu führen können, daß die umlaufende Umfangsfläche die Bremsschnur mitnimmt. In praktischen Ausführungen muß die Haltekraft s daher

509851/0783

etwa sieben bis acht Prozent der Belastung S betragen. Eine solche Größe der Haltekraft s kann jedoch nicht mehr vernachlässigt v/erden, wenn die Kraftmessung mit befriedigender Genauigkeit erfolgen soll. Es wurde auch schon vorgeschlagen, daß der durch Vernachlässigung der Haltekraft s in die Kraft- bzx*. Arbeitsmessung eingeführte Fehler den Reibungsverlusten in den Antriebs-Übertragungseinrichtungen entsprechen könnte. Diese Annahme ist jedoch viel zu unbestimmt, als daß sie für eine genaue Messung der geleisteten Arbeit befriedigen könnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftmesser der genannten Art zu schaffen, bei welcher sich die Kraftübertragung von einer die Vorrichtung benutzenden Person zum Schwungrad unterschiedlichen Arbeitsbedingungen anpassen läßt und bei welchem die Messung der geleisteten Arbeit dadurch auf äußerst einfache und sichere Weise durchführen läßt, daß die ausgeübte Reibungskraft im wesentliehen konstant gehalten wird. Vorzugsv/eise ist eine solche Vorrichtung einfach und robust gebaut, so daß sie nur wenig Wartung erfordert und nicht von der Einhaltung enger Toleranzen abhängig ist.

Gemäß der Erfindung ist die genannte Aufgabe bei einem Kraftmesser der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß die Belastung S des in der UmIaufrichtung der Umfangsfläche hinteren Endes der Bremsschnur mittels dafür vorgesehener Einrichtungen in Abhängigkeit von Veränderungen einer am vorderen Ende der Bremsschnur angreifenden Haltekraft s variierbar ist, wobei sich die Belastung S aus einer konstanten Kraft entsprechend der auszuübenden Reibungskraft P und einer der indizierten Haltekraft s entsprechenden Kraft zusammensetzt und die Differenz der an den beiden Enden der Schnur angreifenden Kräfte durch Verändern der zusätzlichen

509851/0783

Kraft in Übereinstimmung mit der indizierten Haltekraft s im wesentlichen konstant gehalten werden kann.

Die Haltekraft s kann sichtbar angezeigt und die zusätzlich am hinteren Ende der Schnur angreifende Kraft in Abhängigkeit von der Sichtanzeige eingestellt werden. Dabei braucht die Haltekraft s jedoch nicht in irgendwelchen gebräuchlichen Maßeinheiten angezeigt zu werden, da der indizierte Wert nicht für irgend welche Berechnungen herangezogen wird. Die Haltekraft kann somit in willkürlich bestimmten Einheiten angezeigt werden, welche einen Ausgleich der Haltekraft s durch entsprechende zusätzliche Belastung des anderen Endes der Schnur ermöglichen. So kann die Zur Anzeige der Haltekraft s verwendete Einheit beispielsweise dem Gewicht von bestimmten Belastungselementen entsprechen. Andererseits braucht die Haltekraft s jedoch überhaupt nicht so angezeigt zu werden, daß eine Bedienungsperson sie ablesen und die zusätzliche Belastung entsprechend einstellen kann. Es ist vielmehr möglich, den Ausgleich für die Haltekraft s automatisch herbeizuführen, also ohne daß ihr indizierter Wert abgelesen werden müßte oder sonst eine Überwachung notwendig wäre.

Wie man aus vorstehender Erläuterung ersieht, wendet die Erfindung das gleiche Prinzip für das Abbremsen des Schwungrads oder einer Trommel an wie der vorstehend angeführte Vorschlag.. Gemäß der Erfindung wird die Haltekraft s jedoch in einer solchen Weise kompensiert, daß eine im wesentlichen konstante Reibungskraft mit großer Genauigkeit erzielbar ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung in einer Ausführung, in welcher die Antriebseinrichtung für das Schwungrad einen Handgriff aufweist, welcher entlang einer dem Bewegungsablauf einer zu messenden Arbeit

509851/0783

entsprechenden Bahn bewegbar ist, und mit einer Anordnung von Zugdrähten, welche mit dem Handgriff verbunden und um eine antriebsübertragend mit dem Schwungrad verbundene Schnurscheibe geschlungen sind, hat die Schnur— scheibe eine sich in mehreren nebeneinanderliegenden Windungen um sie herum erstreckende Schnurrille, deren Radialabstand von der Drehachse der Scheibe sich nach einem vorbestimmten Muster stetig ändert, so daß eine Bewegung des Handgriffs mit einer in bestimmter V/eise variablen Geschwindigkeit eine im wesentlichen konstante Drehzahl des Schwungrads bewirkt.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines Euder-Übungsgeräts anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 und 3 eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht eines in der Vorrichtung verwendeten Schwungrads mit einer darum geschlungenen Bremsschnur sowie Einrichtungen zum Belasten der Schnur an- beiden Enden,

Fig. 4 eine andere Anordnung der Bremsschnur,

Fig. 5 eine Anordnung für den selbsttätigen Ausgleich einer am vorderen Ende der Schnur angreifenden Haltekraft s,

Fig. 6 eine grafische Darstellung des Geschwindigkeitsverlaufs einer Ruderbewegung, bezogen auf die Zeit, und

509851/0783

Fig. 7 eine Schrägansicht einer Schnurscheibe zum Umwandeln einer Arbeitsbewegung mit variabler Geschwindigkeit in eine Drehung der Schv/ungscheibe mit im we s ent liehen konstanter Drehzahl.

Das dargestellte Ruder-Übungsgerät hat einen auf einer Standfläche stehenden Rahmen 1 und ein an einem Ende desselben angeordnetes Gestell 2, welches ein trommelförmiges Schwungrad 3* eine Betätigungseinrichtung 4 mit einem Handgriff 5 und Einrichtungen für die antriebsübertragende Verbindung der Betätigungseinrichtung 4 mit dem Schwungrad 3 trägt. Entlang dem übrigen Teil seiner Länge hat der Rahmen 1 ein Paar Schienen 6 für einen Rollsitz 8. Zwischen den Schienen 6 ist ein verstellbares Fußbrett 7 angeordnet. Eine die Vorrichtung benutzende Person 9 kann also den Handgriff 5 in. der gleichen Weise wie den Riemen eines Sportboots zurückziehen und ihn dann für den nächsten Schlag wieder vorwärts stoßen.

Die Betätigungseinrichtung 4 weist eine Stange 10 auf, welche längsverschieblich in Führungsrollen 11 gehalten ist. Diese sitzen an einem Rahmen 12, welcher kippbar an einem oberen Teil des Gestells 2 gelagert ist. Die Kippbewegung des Rahmens 12 kann mittels sich zwischen ihm und dem Gestell 2 und/oder dem Rahmen 1 erstreckender Halteseile 13 begrenzt werden. Für die Längenverstellung der Seile 13 sind Spannschlösser 14 vorgesehen. Diese Anordnung ermöglicht es, den Handgriff 5 am Ende eines Schlags in der gleichen Weise abwärts zu drücken wie den Riemen eines Sportboots. Der Schlag selbst verläuft im wesentlichen waagerecht in einer Höhe, welche der eines Riemengriffs bei eintauchendem Riemenblatt entspricht. Ein mit dem Handgriff 5 verbundener Zugdraht 15 od. dergl. verläuft zu einer Schnurscheibe 16, welche eine in mehreren Windungen um ihren Umfang ver-

509851/0783

laufende Schnurrille 17 aufweist. Der Radialabstand der Rille 17 von der Drehachse der Scheibe ist stetig veränderlich (Fig. 7), d.h. die Rille 17 verläuft in Form etwa einer Schnecke, weshalb die Scheibe 16 im folgenden als Schneckenscheibe bezeichnet ist. Wie man in Fig. \ erkennt, verläuft der Zugdraht 15 in der Rille 17 entlang und ist an einem Ende derselben befestigt. Ein zweiter Zugdraht 18 ist am anderen Ende der Rille 17 befestigt und verläuft in entgegengesetzter Richtung um die Scheibe 16 herum bis zu der Stelle, an welcher der Zugdraht 15 auf diese aufläuft. In dieser Stelle läuft der zweite Zugdraht 18 von der Scheibe 16 ab in einer der des ersten Zugdrahts 15 entgegengesetzten Richtung. Das andere Ende des zweiten Zugdrahts 18 ist über eine Zugfeder 18' mit dem dem Handgriff 5 gegenüberliegenden Ende der Stange 10 verbunden. Die die Stange 10 mit der Schneckenscheibe 16 verbindenden Zugdrähte 15 und 18 bev/irken eine Drehung der Scheibe bei Längsverschiebung der Stange. Anstelle der Zugdrähte 15? 18 und der Scheibe 16 mit der Rille 17 kann auch eine andere Antriebsübertragung zwischen dem Handgriff 5 und der Scheibe 16 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Stange 10 gezahnt sein und mit einer schneckenförmigen Verzahnung der Scheibe 16 zusammenwirken.

Die Schneckenscheibe 16 ist auf einer im Gestell 2 gelagerten Welle 19 befestigt. Diese trägt ein gemeinsam mit ihr und den Scheibe 16 drehbares Kettenrad 20, welches über eine Kette 21 antriebsübertragend mit einem kleineren Kettenrad 23 verbunden ist. Dieses treibt über einen nicht im einzelnen beschriebenen Freilauf etwa entsprechend dem eines Fahrrads eine Welle 22, auf welcher das Schwungrad 3 gemeinsam mit dieser drehbar befestigt ist. Gegebenenfalls kann der Freilauf ein verstellbares Übersetzungsverhältnis aufweisen bzw. mit einem mittels eines Hebels 2Pc schaltbaren Getriebe verbunden sein.

509851/0783

Durch Zug am Handgriff 5 wird das Schwungrad 3 in Drehung versetzt. Der Freilauf ermöglicht die Bewegung des Handgriffs in entgegengesetzter Richtung ohne dabei die Drehung des Schwungrads zu beeinflussen. Der Radialabstand der Rille 17 in cLer Scheibe 16 von deren Drehachse ändert sich in der Weise, daß eine Bewegung des Handgriffs 5 rait in einem vorbestimmten Muster veränderlichem Geschwindigkeitsverlauf oder Rhytmus in eine im wesentlichen konstante Drehung der Schneckenscheibe umgewandelt wird. Fig. 6 zeigt ein Beispiel für den Geschwindigkeitsverlauf der Bewegung des Handgriffs 5 beim Rudern eines bestimmten Boots. Damit der Ruderer 9 in der mittleren Phase eines Schlags eine Antriebskraft auf das Schwungrad ausüben kann, muß er einen Geschwindigkeit sverlauf einhalten, auf welchen die Form der Rille 17 an der Scheibe 16 abgestimmt ist. Die dabei an dem Übungsgerät geleistete Arbeit entspricht dann der Arbeit, welche der Ruderer in einem Boot zu leisten vermag, welches in dem betreffenden Rhytmus gerudert wird. Dies ermöglicht die Auswahl von Ruderern für ganz bestimmte Boote und darüber hinaus die Auswahl des jeweils besten Ersatzmanns für eine auf einen bestimmten Rhytmus eingeübte Mannschaft. Mittels des Übungsgeräts läßt sich also das Verhalten jedes einzelnen Prüflings unabhängig von dem der übrigen Mannschaft untersuchen, wobei sich der Prüfling gleichwohl dem Ruderstil und Rhytmus der Mannschaft anzupassen hat. Das während des Betriebs schaltbare Getriebe erlaubt eine schrittweise Änderung der Kraftaufnahme des Geräts, so daß beispielsweise ein leichter Ruderschlag, zügiges Rudern über eine Rennstrecke, ein Rennschlag und/oder Rudern gegen den Vind simuliert v/erden können.

Die Kraftaufnahme des Geräts oder die bei einem Schlag innerhalb einer bestimmten Zeit geleistete Arbeit kann auch durch Variieren der am Schwungrad 3 angreifenden

509851/0783

Bremskräfte verändert werden. Dies geschieht mühelos mittels der vorhandenen Bremseinrichtung, welche eine um den zylindrischen Umfang des Schwungrads 3 geschlungene und an dem in der Drehrichtung des Schwungrads 3 hinteren Ende mit einem Gewicht von beispielsweise etwa 5 kg belastete Bremsschnur 25 aufweist. Das Gewicht übt auf das hintere Ende der Schnur eine Kraft S aus. Eine am in Drehrichtung des Schwungrads vorderen Ende der Schnur erforderliche Haltekraft s, welche zusammen mit der von der Schnur auf das Schwungrad ausgeübten Reibungskraft F die Kraft S kompensiert, bestimmt sich nach der folgenden Gleichung:

S - s . ef*

worinf der Reibungskoeffizient und οζ der Umschlingungswinkel ist. Dementsprechend ist die Reibungskraft F gleich S-s. Bei einem Reibungskoeffizienten von 0,3 und 1 1/2 Windungen der Schnur entsprechend der Darstellung in !Pig»' 2 und 3 ist S = 16,90 · s. Ist also S in einem bestimmten Falle gleich 50 N, so muß s etwa gleich 2,96 N sein, die Haltekraft s kann beispielsweise von einer Federwaage, einer Neigungswaage od. dergl. angezeigt werden, welche das vordere Ende der Schnur mit dem Gestell 2 oder einem anderen feststehenden Teil verbindet. Bei einer Zunahme von S zu S^f = 50 + s = 52,96 N, wird s¹ gleich 3,12 TT, so daß dann s'- s' = 49,8A- N wird, also sehr nahe bei 50 N liegt. Zur Ausübung einer geeigneten Haltekraft am vorderen Ende der Schnur kann anstelle einer Waage ein U-förmig aufgehängtes, flexibles Element von relativ hohem Gewicht, etwa eine Gliederkette 26' vorgesehen sein. Ist das Gewicht der jeweils von dem vorderen Ende der Schnur 25 getragenen Kettenglieder zu gering zum Ausüben der notwendigen Haltekraft s, so zieht das Gewicht 26 die Schnur 25 entgegen der Drehrichtung des Schwungrads

509851/0783

rückwärts, so daß sich die Anzahl der am vorderen Ende der Schnur hängenden Kettenglieder vergrößert, bis die erforderliche Haltekraft s erreicht ist. Die Anzahl der zwischen der Schnur und dem tiefsten Punkt des U hängenden Kettenglieder zeigt somit die jeweils ausgeübte Haltekraft s an. Zur Erzielung einer vorbestimmten Reibungskraft wird die Kraft S vergrößert, indem das hintere Ende der Schnur zusätzlich zu dem Gewicht 26 mit kleineren Gewichten 27 belastet wird, deren Gesamtgewicht dem der am vorderen Ende der Schnur hängenden Glieder der Kette 26' entspricht. Die zusätzlichen Gewichte 27 bestehen beispielsweise aus Kettengliedern gleich denen der Kette 26'.

Fig. 4- zeigt eine der in Fig. 2 und 3 dargestellten ähnliche Anordnung, bei welcher die Bremsschnur jedoch in mehreren, beispielsweise zwei vollen Windungen um das Schwungrad 3 geschlungen ist.

Fig. 5 zeigt in schematisierter Darstellung eine Anordnung, mittels welcher sich die zusätzliche Belastung am hinteren Ende der Bremsachnur selbsttätig in Abhängigkeit von der Haltekraft s bzw. von der das vordere Ende der Schnur belastenden Länge der Gliederkette 26' variieren läßt. lit i^ies^r Ausführung ist das hintere Ende der Bremsssctaaur an einem gleich schweren, flexiblen Element in Form einer Gliederkette 27' befestigt, welche über eine Rolle 28 geführt ist und deren Enden mittels eines über eine weitere Rolle 30 geführten, leichteren flexiblen Elements 29 zu einer geschlossenen Schlaufe miteinander verbunden sind. Tritt bei einer Bewegung der Schnur 25 eine erhöhte Belastung an deren vorderem Ende auf, so wird ein größeres Stück der Kette .27' über die Rolle 28 gezogen, um somit das hintere Ende der Schnur 25 über die Schleufe 27', 29 stärker zu belasten. Durch entsprechende Bemessung der Kette 27"

5 09851/0783

bzw. ihres Gerichts pro Längeneinheit läßt sich die Zunahme der Belastung am hinteren Ende der Schnur gleich der Zunahme der von der Gliederkette 26' ausgeübten Haltekraft s am vorderen Ende der Schnur halten.

509851/0783

Claims

Patentansprüche:

Λ.J Muskelarbeitaesser in Form etwa eines Fahrradoder Buder-Übungsgeräts mit einem Schwungrad, durch Muskelkraft betätigbaren Einrichtungen für den Antrieb des Schwungrads und einer Bremseinrichtung für das Schwungrad, mit einer reibschlüssig an einer mit dem Schwungrad umlaufenden Umfangsfläche anliegenden Bremsschnur, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung S des in der Umlaufrichtung der Umfangsfläche hinteren Endes der Bremsschnur (25) mittels dafür vorgesehener Einrichtungen (26, 27» 27') in Abhängigkeit von Veränderungen einer am vorderen Ende der Bremsschnur angreifenden Haltekraft s variierbar ist, wobei sich die Belastung S aus einer konstanten Kraft entsprechend der gewünschten Reibungskraft 3? und einer der indizierten Haltekraft s entsprechenden zusätzlichen Kraft zusammensetzt und die Differenz der an den beiden Enden der Schnur angreifenden Kräfte durch Verändern der zusätzlichen Kraft in Übereinstimmung mit der indizierten Haltekraft s im wesentlichen konstant gehalten werden kann.
2. Muskelarbeit messer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende der Bremsschnur (25) in einer die Größe der Haltekraft s anzeigenden Weise belastet ist.
3. Muskelarbeitmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennz e i chnet, daß die am vorderen Ende der Bremsschnur (25) angreifende Haltekraft s von einem U-förmig aufgehängten, schweren flexiblen Element, etwa einer Gliederkette (26') ausgeübt wird, welches bzw. welche mit einem Ende an der Schnur und mit dem anderen an einem feststehenden Teil der Vorrichtung befestigt ist, so daß die

509851/0783

Länge des jeweils zwischen der Schnur und dem untersten Punkt des U verlaufenden Teils des flexiblen Elements
die Größe der Haltekraft s anzeigt.
4. ■ Muskelarbeitaesser nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3j bei welchem die Antriebseinrichtung
für das Schwungrad einen Handgriff aufweist, welcher
in einer dem Bewegungsablauf einer zu messenden Arbeit entsprechenden Bahn bewegbar ist, sowie eine Anordnung von straff gespannten Zugdrähten, welche mit dem Handgriff verbunden und um eine antriebsübertragend mit dem Schwungrad verbundene Scheibe geschlungen sind, dadurch gekennzei chnet, daß die Scheibe (16) eine sich in mehreren nebeneinanderliegenden Windungen um

sie herum erstreckende Rille (17) aufweist, deren Radialabstand zur Drehachse der Scheibe sich entsprechend einem bestimmten Muster stetig ändert, so daß einer Bewegung des Handgriffs (5) mit einem vorbestimmten Geschwindigkeitsmuster eine im wesentlichen gleichförmige Drehung der Schwungscheibe entspricht.
5. Muskelarbeitmesser nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Scheibe (16) und dem Schx-rangrad (3)

ein Getriebe mit stufenweise oder stufenlos veränderbarem Übertragungsverhältnis angeordnet ist.

509851/0783