DE3150149A1

DE3150149A1 - Durch muskelkraft angetriebenes fahrzeug

Info

Publication number: DE3150149A1
Application number: DE19813150149
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr.-Ing. 8720 Schweinfurt Lutz
Original assignee: Sachs Systemtechnik GmbH
Current assignee: Sachs Systemtechnik GmbH
Priority date: 1981-12-18
Filing date: 1981-12-18
Publication date: 1983-06-30

Description

PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDUNG
Durch Muskelkraft angetriebenes. Fahrzeug Die vorliegende Erfindung betrifft ein durch Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug, insbesondere ein Fahrrad, welches ein Antriebssystem zur Übertragung der Muskelkraft auf ein Antriebsrad aufweist, wobei das Antriebssystem aus einer Pedalanordnung und einer Übertragungseinrichtung besteht, während ein elektronisches Gerät, bestehend aus einem Anzeigeinstrument, einem Rechner und einer Tastatur, mit einer Stromquelle und mit zumindest einem Meßwert aufnehmer für Geschwindigkeit und Wegstrecke in elektrisch leitender Verbindung steht.
Für derartige Fahrzeuge ist es bekannt, die Geschwindigkeit und die Wegstrecke elektronisch zu messen und anzuzeigen. Außerdem ist durch die DE-OS 3 04# 057 eine Einrichtung bekannt geworden, mit welcher während des Fahrens der Puls des Fahrers gemessen wird, wobei das elektronische Gerät für eine vorgegebene Zeit und mit einer eingestelltbn Puls zahl die Durchführung einer Übung ermöglicht. Eine Leistungsmessung ist mit derartigen muskelkraftbetriebenen Fahrzeugen nicht möglich.
Bei stationären Geräten wie Hometrainer, die die Belastung des Benutzers messen, ist es bekannt, die entsprechende Leistung, die Geschwindigkeit, den Puls und die zurückgelegte Wegstrecke sowie die dabei aufgebrachte Arbeit zu messen und entsprechende Trainingsprogramme zu fahren. Einige sehr teuere Geräte ermöglichen es, einen sog. Trainingsfaktor anzugeben, der als Maß für die Änderung der Leistungsfähigkeit anzusehen ist. Bei solchen.#tationären Geräten wird zur Leistungsmessung die vom Fahrer abgegebene Leistung entweder mechanisch oder mit einer Wirbelstrombremse in Wärme umgewandelt. Angezeigt wird somit im wesentlichen die umgewandelte Leistung. Eine weitestgehend verlustlos arbeitende Leistungsmessung ist mit solchen Geräten nicht möglich.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Konstruktionen zu vermeiden und ein durch Muskelkraft angetrlebenes Fahrzeug zu schaffen, welches es ermöglicht, Trainingeprogramme auf der Straße zu fahren, wobei die Umwelteinflüsse wie beispielsweise veränderliche Windverhältnisse erfaßt werden Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem durch Muskelkraft angetriebenen Fahrzeug eine Messung der vom Fahrer abgegebenen Leistung vorgenommen wird. Eine derartige Leistungsmessung ermöglicht es, die wichtigen fahrtechnischen Daten des Fahrens zu erfassen9 zu verarbeiten und anzuzeigen. Außerdem wird es möglich rk ein bestimmtes Trainingsprogramm nach mehrmaliger Übung einen Trainingserfolg aufzuzeigen. Als muskelbetriebene Fahrzeug sind Fahrräder weit verbreitet, jedoch sind für Körperbehinderte als Trainingsgeräte Dreirad- und Vierradfahrzeuge in #ielen Fällen sehr vorteilhaft, Eine weitestgehend verlustlose Leistungsmessung wird erfindngsgemäß dadurch erzielt, daß ein im Antriebssystem angeordneter Kraft und/oder Moment-Meßwertaufnehmer vorgesehen ists der mit dem elektronischen Gerät in Verbindung steht.
Im Antriebssystem kann entsprechend weiteren Merkmalen der Erfindung der Kraft- undloder Moment-Meßwertaufnehmer am Pedal oder an der Kurbel der Pedalanordnung angeordnet werden.
Ebenso ist es - wie die Erfindung zeigt - ohne weiteres möglich, daß der Kraft undloder Moment-Meßwertaufnehmer mit der Übertragungseinrichtung in Verbindung steht. Als Übertragungseinrichtungen sind beispielsweise Kettengetriebe, Zahnriemengetriebe, Kardangetriebe und Kurbelgetriebe möglich, wobei derzeit das Kettengetriebe die verbreitetste Bauform bei muskelbetriebenen Fahrzeugen ast, Bei einem Ketten- oder Zahnriemengetriebe ist es vorteilhaft D wenn der Kraft- und/oder Moment-Meßwertaunehmer die über die Kette oder den Zahnriemen übertragenen Kräfte mißt, wobei dieser Meßwertaflfnehmer einerseits eine Spannrolle trägt und sich andererseits am Fahrzeugrahmen abstützt. Eine solche Einrichtung eignet sich besonders dann, wenn das muske7betriebene Fahrzeug nachträglich mit einer Leistungsmessung zu kombinieren ist. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird dadurch erhalten, daß der Kraft- und/oder Moment-Meßwertaufnehmer an einem der Getrieberäder der Übertragungseinrichtung angreift.
Damit nur die Antriebskraft vom Meßwertaufnehmer aufgenommen wird, ist merkmalsgemäß das Getrieberad über einen Freilauf mit dem Kraft- und/oder Moment-Meßwertaufnehmer in Verbindung. Zwischen angetriebenem Getrieberad und anzatreibendem Bauteil wird merkmalsgemäß eine elastische Verbindung vorgesehen. Diese elastische Verbindung w£rd, wie ein weiteres Merkmal zeigt, durch eine Drehfeder gebildet, wobei der Drehwinkel als Maß für die übertragene Kraft dient. Dieser Drehwinkel selbst wird, um nachteilige Einwirkungen auf den Fahrer auszuschließen, auch bei der maximal übertragenen Kraft klein gehalten.
Der Kraft- und/oder Moment-Meßwertaufnehmer kann bei einem Kettenrad am vorderen Kettenblatt angeordnet sein oder mit dem mit der Nabe des Antriebsrades in Verbindung stehenden Kettenblatt kombiniert werden. Eine besonders einfache Ausbildung wird merkmalsgemäß dadurch erhalten, daß der Meßwertaufnehmer für Geschwindigkeit und Wegstrecke mit dem Kraft- und/oder Moment-Meßwertaufnehmer eine Baueinheit bildet.
Dadurch, daß erfindungsgemäß das elektronische Gerät mit. Hilfe der Meßwertaufnehmer die bei einem Trainingsprogramm erbrachte Arbeit errechnet, ist es ohne weiteres möglich, über den Rechner auch weitere Daten wie beispielsweise Kalorienverbrauch und Durchschnittsleistung zu ermitteln und anzuzeigen. Das Einspeichern von persönlichen Daten und dem gewünschten Trainingsprogramm und das Abrufen der während des Trainingsprogrammes errechneten Daten ist dadurch sehr einfach, daß erfindungsgemäß die Tastatur des elektronischen Gerätes nur aus wenigen Tasten besteht.
Nachfolgend wird an Hand der Zeichnung die Erfindung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 die Gesamtansicht eines Fahrrades gemäß der Erfindung; Fig. 2 die Anordnung der Meßeinrichtung im Bereich des hinteren Zahnkranzes in scheMatischer Darstellung; Fig. 3 die Anordnung der Meßeinrichtung an der dem Zahnkranz gegenüberliegenden Seite der-Nabe in schematischer Darstellung und Fig. 4 eine Aus£hrungsform in schematischer Darstellung, bei welcher die Meßwert au fnehmer innerhalb der Nabe angeordnet sind.
Das in Fig. 1 gezeigte Fahrrad bestehtRim wesentlichen aus dem Fahrradrahmen 1s dem Vorderrad 2, dem Hinterrad 3 und einem Antriebesystem. Als Antriebssystem ist eine Pedalanordnung, bestehend aus den Pedale 4 und den Kurbeln 5, gezeigt, die drehfest mit dem vorderen Kettenblatt 6 verbunden ist, während die Verbindung zum hinteren Kettenblatt 7 durch die Kette 8 erfolgt.
Die Meßwert aufnehmer 9 stehen mittels der Verbindungsleitung 11 mit dem elektronischen Gerät 10 in Verbindung. Durch den Meßwertaufnehmer 9 werden Impulse über die Verbindungsleitung 11 uem elektronischen Gerät 10 zugeführt. Das elektronische Gerät 10 wird von einer nicht dargestellten Stromquelle, z. Bo einer handelsüblichen Batterie, mit Strom versorgt und besteht aus einem Anzeigeinstrument, einem Rechner und einer Tastatur. Ebenso kann dem elektronischen Gerät 10 die Pulsfrequenz des Fahrers über einen nicht dargestellten Geber zugeführt werden.
Die Geberanordnung zur Aufnahme der für die Leistungsermittlung erforderlichen Impulse ist in den schematisch dargestellten Ausführungsformen nach den Figuren 2» 3 und 4 gezeigt. Hierbei ist mit 12 die Nabe des Antriebsrades bezeichnet, die über einen Freilauf 13 mit dem hinteren Zahnkranz 7 eines Kettengetriebes verbunden ist0 In den Ausführungsbeispielen sind mehrere dieser Zahnkränze angeordnet, wie sie bei Kettenschaltungen üblich sind.
Die Nabe 12 ist auf der Nabenachse 15 gelagert und steht über die elastische Verbindung 14 mit dem über das hintere Kei,tenblatt 7 und den Freilauf 13 angetriebenen Bauteil 18 in Verbindung. Sowohl das angetriebene Bauteil 18 als auch das mittels der elastischen Verbindung 14 mit diesem verbundene Teil der Nabe 12 sind mit mindestens einem entsprechenden Vorsprung versehen. Wird keine Kraft vom angetriebenen Bauteil 18 auf die Nabe 12 übertragen, so sind die Vorsprünge - in Achsrichtung gesehen - dekkungsgleich. Das angetriebene Bauteil 18 gibt dementsprechend an den Meßwertaufnehmer 17 für Geschwindigkeit und Wegstrecke zur selben Zeit die Impulse als das mit der Nabe 12 verbundene und dem Kraft- und/oder Moment-Meßwertaufnehmer 16 zugeordnete Bauteil ab. Bei Kraftübertragung auf die Nabe 12 verdreht sich das angetriebene Bauteil 18 gegenüber der Nabe entsprechend der aufgebrachten Kraft, so daß der Verdrehwinkel als Maß für die Kraft verwendet wird. Entsprechend der jeweiligen Geschwindigkeit ist somit der zeitliche Abstand zwischen den Impulsen an den Meßwertaufnehmern 16 und 17 das Maß für die übertragene Kraft. Mit Hilfe des im elektronischen Gerät angeordneten Rechners kann durch die Meßwertaufnehmer 16 Und 17 sowohl die Geschwindigkeit als auch der Weg und die Leistung ermittelt werden, da der Rechner eine elektronische Uhr beihhaltet.
In Fig. 2 ist die elastische Verbindung 14 zwischen dem angetriebenen Bauteil 18 und der Nabe 12 auf der Seite des hinteren Kettenblattes 7 vorgesehen, während Fig. 3 die elastische Verbindung 14 zwischen dem angetriebenen Bauteil 18 und der Nabe 12 auf der dem hinteren Kettenblatt 7 abgewandten Seite#zeigt. Eine geringe axiale Baulänge und einen guten Schutz gegen Beschädigung und gegen Schmutz zeigt die Ausführungsform nach Fig. #> bei welcher sowohl die Meßwert aufnehmer 16 und 17 als auch der Freilauf 13 das an'getriebene Bauteil 18 und die elastische Verbindung 14 im Innern der Nabe angeordnet sind.
Nicht dargestellt ist eine Ausführungsform, wobei der Meßwertaufnehmer für Geschwindigkeit und Wegstrecke mit dem Kraft-und/oder Moment-Meßwertaufnehmer eine Baueinheit bildet. Dies ist ohne weiteres möglich, wenn das angetriebene Bauteil 18 mit dem anzutreibenden - hier mit der Nabe 12 verbundenen Bauteil -so ausgeführt ist, daß die Vorsprünge in einer Ebene liegen und entsprechend der aufgebrachten Kraft die Abstände zwischen den Vorsprüngen variieren können. Durch die unterschiedlichen Abstände der vom Meßwert aufnehmer aufgenommenen Impulse kann vom Rechner nicht nur die Geschwindigkeit uñd die Wegstrecke, sondern auch die vom Fahrer abgegebene Leistung errechnet werden.
Über das im elektronischen Gerät integrierte Anzeigegerät und die Tastatur können verschiedene Fahrparameter, die bei einem mobilen Fahrradtrainer von Interesse sind, ausgegeben werden. Diese Fahrparameter sind Geschwindigkeit, Kilometerzähler, Streckenkilometer, z Bo Start-Ziel"EntSernung, Durchschnittsgeschwindigkeit auf Teilstreckens Digitaluhr, Stoppuhr, augenblickliche Leistungsabgabeg Durchschnittsleistungsabgabe für eine bestimmte Fahrstrecke Ebenso kann von Interesse sein, wie hoch die beim Trainingsprogramm aufgewendete Arbeit, umgerechnet in Wärmeeinheizen, Pst, Insbesondere bei weiterer Eingabe der Pulsfrequenz in den Rechner ist eine Oberwachung der momentanen Pulsfrequenz durch das Anzeigegerät erwünscht. Die Anzeige kann dabei automatisch in einer bestimmten Zeit frequenz erfolgen oder über entsprechende Tasten abrufbar sein.
Um eine schrittweise Eingabe von persönlichen Daten zu ermöglichen und ebenfalls schrittweise die gewünschten Daten abzurufen, wird eine aus wenigen Tasten, vorzugsweise drei Tasten, bestehende Tastatur verwendet.
Durch die Messung der vom Fahrer abgegebenen Leistung bei einem muskelbetriebenen Fahrzeug wird es möglich, Trainingsprogramme entsprechend den stationären Trainern mit einem Fahrzeug durchzuführen.
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Claims

PATENTANSPRÜCHE Durch Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug, insbesondere Fahrrads welches ein Antriebssystem zur Übertragung der Muskelkraft auf ein-Antriebsrad aufweist, wobei das Antriebssystem aus einer Ped-alanordnung und einer Übertragungseinrichtung besteht während ein elektronisches Gerbt, bestehend aus einem Anzeigeinstrument, einem Rechner und einer Tastatur, mit einer Stromquelle und mit mindestens einem Meßwertaufnehmer für Geschwindigkeit und Wegstrecke in elektrisch leitender Verbindung steht, dad. gek., daß eine Messung der vom Fahrer abgegebenen Leistung vorgenommen wird.

2 Durch Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug nach Anspruch 1, dad. gek,, daß zur Leistungsmessung ein im Antriebssystem angeordneter Kraft und/oder Moment-Meßwertaufnehmer (16) vorgesehen ist, der mit dem elektronischen Gerät (10) in Verbindung steht, 3 Durch Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug nach Anspruch 1, dad gek., daß der Kraft- und/oder Moment-Meßwertaufnehmer (16) am Pedal (#) angeordnet ist.

40 Durch Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug nach Anspruch 1, dad. gek., daß der Kraft und/oder Moment-Meßwertaufnehmer (16) an der Kurbel (5) der Pedalanordnung angeordnet ist.

5 Durch Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug nach Anspruch 1, dad geks daß der Kraft- undloder Moment-Meßwertaufnehmer (16) mit der Ubertragungseinrichtung (Kette 8) in Verbindung steht.

6 Durch Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 und 5 dad. gek., daß der mit der Übertragungseinrichtung (Kette 8) in Verbindung stehende Kraft« undßoder Moment-Neßwertaufnehmer (16) einerseits eine Spannrolle trägt und sich andererseits am Fahrzeugrahmen (1) abstutzt 7. Durch Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug nach Anspruch 1, dad. gek., daß der Kraft- und/oder Moment-Meßwertaufnehmer (16) an einem der Getrieberäder (vorderes Kettenblatt 6, hinteres Kettenblatt 7) der Übertragungseinrichtung angreift.

8. Durch Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 und 7, dad. gek., daß das Getrieberad (hinteres Kettenblatt (7) über#einen Freilauf (13) mit dem Kraft- und/oder Moment-Meßwertaufnehmer (16) in Verbindung steht.

9. Durch Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug nach den Ansprüchen 1, 7 und 8, dad. gek., daß eine elastische Verbindung (14) zwischen dem angetriebenen Getrieberad (hinteres Kettenblatt 7) und dem anzutreibenden Bauteil (Radnabe 12) angeordnet ist.

10. Durch Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 und 7 bis 9, dad. gek., daß der Kraft- und/oder Moment-Meßwertaufnehmer (16) an oder in der Nabe (12) des Antriebsrades angeordnet ist.

11. Durch Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 10, dad. gek. daß der Meßwertaufnehmer t17) für Geschwindigkeit und Wegstrecke mit dem Kraft- und/oder Moment-Meßwertaufnehmer (16) eine Baueinheit bildet.

12. Durch Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 11> dad. gek, daß der Kraft- undloder Moment-Meßwertaufnehmer C16) ein angetriebenes Bauteil (18) und ein anzutreibendes Bauteil CRadnahe 12) aufweist, die über eine Drehfeder (elastische Verbindung 14) miteinander in Verbindung stehen und der Drehwinkel zwischen den Bauteilen (18, 12) als Maß für die übertragene Kraft dient.

13. Durch Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 12, dad. gek.# daß das elektronische Gerät (10) mit Hilfe der Meßwertaufnehmer (9, 16, 17) die bei einem Trainingsprogramm erbrachte Arbeit errechnet.

14 Durch Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 139 dad. gek daß die mit dem Rechner und den Meßwertau£-nehmern (9, 16 17) verbundene Anzeigeeinrichtung des elektronischen Gerätes (10) mit einer aus wenigen Tasten bestehenden Tastatur zusammenwirkt und durch die wenigen Tasten die für ein Trainingsprogramm erforderlichen persönlichen Daten abspeicherbår sind sowie die während des Trainingsprogrammes errechneten Daten wahlweise angezeigt werden.