[0001] Die Erfindung betrifft ein stationäres Trainingsrad, umfassend einen Tretkurbelmechanismus,
der über eine Übersetzung mit einem Schwungrad gekoppelt ist, eine magnetische Bremseinrichtung,
die mit dem Schwungrad zusammenwirkt und in ihrer Bremswirkung veränderbar ist, sowie
eine Recheneinrichtung mit zugeordneter Anzeigeeinrichtung.
[0002] Derartige stationäre Trainingsräder, auch Indoorcycle genannt, erfreuen sich großer
Beliebtheit sowohl im Bereich von Fitnessstudios als auch im Privatbereich. Der Trainierende
hat die Möglichkeit, aktiv Rad zu fahren, wobei ihm über eine verstellbar magnetische
Bremseinrichtung die Möglichkeit gegeben ist, die Belastung individuell einzustellen.
Diese magnetische Bremseinrichtung wirkt bei bekannten Trainingsrädern mit einem Schwungrad
zusammen, das über den vom Trainierenden betätigten Tretkuppelmechanismus und eine
Übersetzung bewegt wird. Das Übersetzungsverhältnis von Tretkuppelmechanismus zu Schwungrad
kann beispielsweise 1:10 sein. Je nach dem, wie groß der eingestellte Bremswiderstand
ist, wie also die Bremseinrichtung in ihrer Bremswirkung vom Trainierenden eingestellt
ist, gestaltet sich die vom Trainierenden aufzuwendende Leistung, die zu erbringen
ist, um das Schwungrad zu bewegen beziehungsweise eine bestimmte Schwungraddrehzahl
respektive eine entsprechende Tretkurbeldrehzahl zu erreichen. Über eine Recheneinrichtung
mit zugeordneter Anzeigeeinrichtung, üblicherweise einen hinreichend großen Display,
kann nun dem Trainierenden eine Information über die momentan zu erbringende Leistung
gegeben werden, das heißt, dass an der Anzeigeeinrichtung eine Leistungsanzeige in
Watt ausgegeben wird. In die Berechnung dieser Leistungsanzeige geht zum einen der
eingestellte Bremswiderstand ein, der entscheidend für die Höhe des der Schwungraddrehung
entgegengesetzten Widerstands ist, der vom Trainierenden zu überwinden ist, wie auch
die Drehzahl beispielsweise des Tretkurbelmechanismus.
[0003] Mitunter ist jedoch der tatsächliche Bremswiderstand, also der Widerstand, der der
Schwungradbewegung entgegengesetzt wird und den der Trainierende letztlich durch Leistungseintrag
überwinden muss, ein anderer, als er über die entsprechende Bremseinrichtungseinstellung
angezeigt wird. Denn in den realen Bremswiderstand gehen eine Reihe konstruktionsbedingter
Einflussfaktoren ein, die ihn beeinflussen. Zu nennen ist hier beispielsweise die
Verlustleistung des Antriebs durch eine sich über die Zeit variierende Riemenspannung.
Bei bekannten Rädern ist der Tretkurbelmechanismus üblicherweise über einen Riemen
oder eine Kette mit dem Schwungrad gekoppelt. Dieser Riemen oder die Kette unterliegt
im Lauf der Zeit einer gewissen Änderung respektive Verschleiß, es kann zu einer wenngleich
geringen Riemen- oder Kettenlängung kommen, wie auch die Kraftkopplung z.B. zwischen
Riemen und Tretkuppelmechanismus einerseits respektive Schwungrad andererseits aufgrund
einer Riemenmaterialänderung variieren kann. Weiterhin sind Reibwiderstände innerhalb
der beteiligten Gleit- oder Wälzlager zu nennen, die in die Verlustleistung des Antriebs,
die wiederum in einer Änderung der effektiven Bremswirkung resultiert, eingehen. Ferner
sind als mechanischer Einflussfaktoren die Materialbeschaffenheit und Qualität des
verwendeten Schwungscheibenmaterials, üblicherweise Aluminium, zu nennen. Auch etwaige
Toleranzen im Abstand des oder der Bremsmagneten der Bremseinrichtung, welche Bremsmagneten
zur Variation der Bremswirkung radial relativ zum Schwungrad bewegt werden, haben
einen Einfluss auf die effektive Bremswirkung, wie auch etwaige Toleranzen der magnetischen
Feldstärke des oder der Bremsmagneten selbst.
[0004] Hieraus resultiert das Problem, dass der an der Anzeigeeinrichtung angezeigte und
vom Trainierenden gefühlte reale Bremswiderstand bei einer beliebigen Drehzahl und
Bremseinstellung über eine große Anzahl von in Serie produzierten Trainingsrädern
schwankt, mithin also die angezeigte Einstellung der Bremseinrichtung nicht mit dem
realen Bremswiderstand übereinstimmt. Da diese Bremseinstellung jedoch in die Ermittlung
der Leistungsanzeige eingeht, ergibt sich hieraus, dass folglich auch die gegebene
Leistungsanzeige fehlerbehaftet sein kann. Diese Leistungsanzeige darf jedoch gemäß
normativer Vorgaben nur innerhalb gewisser Toleranzen schwanken. Werden diese nicht
eingehalten, sind aufwendige Reparaturen am Antriebs- und Bremssystem erforderlich.
Das heißt, dass folglich im Labor ermittelte Bremswiderstände bezogen auf definierte
Bremseinstellungen bei bestimmten Kurbeldrehzahlen nicht ohne weiteres an den in Serie
produzierten Trainingsrädern reproduzierbar gegeben sind.
[0005] Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein stationäres Trainingsrad anzugeben,
das demgegenüber verbessert ist und eine Möglichkeit für eine korrekte Berücksichtigung
des realen Bremswiderstands innerhalb der Leistungsanzeigeermittlung bietet.
[0006] Zur Lösung dieses Problems ist bei einem stationären Trainingsrad der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass in der Recheneinrichtung eine Kalibriertabelle
hinterlegt ist, enthaltend mehrere definierte Bremseinrichtungseinstellungen, denen
Referenz-Auslaufzeiten des nicht über den Tretkurbelmechanismus belasteten Schwungrads
betreffend die Drehzahlabnahme von einer ersten Drehzahl auf eine zweite Drehzahl
zugeordnet sind, wobei zur Kalibrierung wenigstens einmal mittels einer Messeinrichtung
oder der Recheneinrichtung die Ist-Auslaufzeit des Schwungrads bei einer gegebenen
Soll-Einstellung der Bremseinrichtung ermittelt und anhand der gemessenen Ist-Auslaufzeit
durch Vergleich mit den Referenz-Auslaufzeiten die auslaufzeitspezifische Ist-Einstellung
der Bremseinrichtung bestimmt und bei Nichtübereinstimmung von Ist-Einstellung und
Soll-Einstellung eine Information betreffend die Ist-Einstellung an der Anzeigeeinrichtung
ausgebbar ist.
[0007] Der Erfindung liegt die grundlegende Erkenntnis zugrunde, dass sich sämtliche konstruktionsbedingten
mechanischen respektive antriebs- und bremssystemseitigen Einflussfaktoren in letzter
Konsequenz im Drehverhalten des Schwungrades niederschlagen. Diese Erkenntnis wird
nun genutzt, um eine Kalibriermöglichkeit zu geben, um eine etwaige Nicht-Übereinstimmung
einer vom Benutzer eingestellten Soll-Einstellung der Bremseinrichtung mit einer tatsächlichen
Ist-Einstellung der Bremseinrichtung, also ein Auseinanderfallen des realen Bremswiderstands
mit dem eingestellten Soll-Bremswiderstand zu erfassen und entsprechend ausgleichen
respektive im Rahmen der Leistungsermittlung berücksichtigen zu können.
[0008] Zu diesem Zweck ist in dem erfindungsgemäßen Trainingsrad eine Kalibriertabelle abgelegt.
In dieser sind zu mehreren definierten Bremseinrichtungseinstellungen Referenz-Auslaufzeiten
des Schwungrads abgelegt. Unter einer Referenz-Auslaufzeit wird die Zeit verstanden,
die das zuvor über den Tretkurbelmechanismus angetriebene, mit Beginn der Zeitmessung
jedoch nicht mehr aktiv angetriebene Schwungrad benötigt, bis seine Drehzahl von einer
ersten Drehzahl auf eine zweite Drehzahl abgenommen hat. Diese Referenz-Auslaufzeiten
werden an einem Referenz-Trainingsrad, das als Kalibrierreferenz für alle nachfolgenden
in Serie gebauten Trainingsräder dient, zu den mehreren definierten Bremseinrichtungseinstellungen
ermittelt. Diese Referenzauslaufzeiten sind letztlich das Ergebnis der gegebenen Referenz-Eingangsgrößen
am Referenz-Trainingsrad, also der quasi als Referenz-Einflussfaktoren gegebenen Umstände
innerhalb des Antriebs- und Bremssystems des Referenz-Trainingsrads. Jede ermittelte
Referenz-Auslaufzeit ist also einerseits abhängig von diesen eingehenden Einflussfaktoren,
andererseits aber natürlich aber auch von der konkreten, zugeordneten Bremseinrichtungseinstellung.
[0009] Diese Referenz-Auslaufzeiten dienen nun innerhalb der Kalibriertabelle als Vergleichzeiten
für entsprechende Ist-Auslaufzeiten des Serien-Trainingrads. Hierzu ist es erforderlich,
dass zur Kalibrierung der Trainierende über den Tretkurbelmechanismus das Schwungrad
antreibt. Nach Beendigung des Antriebs wird über eine entsprechende Messeinrichtung
(umfassend einen geeigneten Computer bzw. Prozessor) oder die Recheneinrichtung selbst,
die dann mit einer die Radrotation grundsätzlich erfassenden Messeinrichtung gekoppelt
ist, die Ist-Auslaufzeit des Schwungrads gemessen bzw. ermittelt, also die Auslaufzeit,
die das Schwungrad des Trainingsrads tatsächlich benötigt, dass seine Drehzahl bei
einer gegebenen Soll-Einstellung der Bremseinrichtung wiederum von der ersten Drehzahl
auf die zweite Drehzahl, bezüglich welcher auch die Referenz-Auslaufzeiten ermittelten
wurden, abnimmt.
[0010] Die Recheneinrichtung ist nun in der Lage, über einen reinen Vergleich der IstAuslaufzeit
mit den gegebenen Referenz-Auslaufzeiten zu ermitteln, in wie weit die gegebenen Soll-Einstellung
der Bremseinrichtung am Serien-Trainingsrad korrekt ist, mithin also hierüber ein
korrekter Bremswiderstand eingestellt respektive angezeigt wird, wie er auch am Referenz-Trainingsrad
bezogen auf die ermittelte Ist-Auslaufzeit gegeben war. Stimmt also die Ist-Auslaufzeit
mit einer Referenz-Auslaufzeit, die zur gleichen Referenz-Einstellung der Bremseinrichtung,
wie sie als Soll-Einstellung am Serienrad gegeben ist, innerhalb eines gewissen Toleranz-intervalls
überein, so sind letztlich keine Unterschiede zwischen Serien-Trainingsrad und Referenz-Trainingsrad
gegeben, das heißt, dass die Anzeige der Bremseinstellung und damit auch die Leistungsermittlung
am Serien-Trainingsrad korrekt ist und der am Referenz-Trainingsrad entspricht.
[0011] Ermittelt die Recheneinrichtung jedoch, dass die Ist-Auslaufzeit bezogen auf die
Soll-Einstellung der Bremseinrichtung nicht mit der Referenz-Auslaufzeit bezogen auf
die Referenz-Bremseinrichtungseinstellung übereinstimmt, so prüft die Recheneinrichtung,
mit welcher anderen Referenz-Auslaufzeit die Ist-Auslaufzeit übereinstimmt respektive
welcher sie näherungsweise am nächsten kommt. Ist die Ist-Auslaufzeit länger als die
Referenz-Auslaufzeit bezogen auf die gleiche Bremseinrichtungseinstellung, so ergibt
sich hieraus im Ergebnis, dass der reale Bremswiderstand niedriger ist, als ihn die
Soll-Einstellung der Bremseinrichtung anzeigt. Die Recheneinrichtung zeigt nun als
eigentliche Ist-Einstellung des Bremswiderstands, die also die reale Bremseinstellung
wiedergibt, eine etwas geringere Bremseinrichtungseinstellung an. Im umgekehrten Fall,
wenn die Ist-Auslaufzeit kürzer als die Referenz-Auslaufzeit, so ist der reale Bremswiderstand
und damit die reale Ist-Einstellung der Bremseinrichtung größer als die vom Benutzer
eingestellte Soll-Einstellung, was ebenfalls über die Anzeigeeinrichtung angezeigt
wird.
[0012] Das heißt, dass letztlich allein über einen Vergleich der Ist-Auslaufzeit mit der
Referenz-Auslaufzeit ermittelt werden kann, in wie weit das Bremsverhalten des Serien-Trainingsrads
dem des Referenz-Trainingsrads entspricht, beziehungsweise in welcher Richtung eine
Differenz gegeben ist und in welcher Richtung eine Anpassung erfolgen muss. Diese
Anpassung führt nun dazu, dass eine korrekte, dem realen Verhalten entsprechende Leistungsermittlung
möglich ist. Denn wenn der reale Ist-Bremswiderstand respektive das reale Bremsverhalten
bekannt ist und über die Korrektur hin zur Ist-Einstellung nachgeführt ist, kann auch
der reale Bremswiderstand respektive die reale Ist-Einstellung der Ermittlung der
Leistungswerte zugrunde gelegt werden.
[0013] Diese Leistungswerte können beispielsweise innerhalb der Kalibriertabelle aufgenommen
sein respektive dieser zugeordnet sein, und zwar derart, dass wiederum zu definierten
Bremseinrichtungseinstellungen, die der Anwender also grundsätzlich wählen kann, sowie
zu definierten Drehzahlwerten beispielsweise in Form von Drehzahlen des Tretkurbelmechanismus
entsprechende konkrete Leistungswerte hinterlegt sind. Sind also tabellarisch längs
der Koordinate die definierten Bremseinrichtungseinstellungen aufgetragen, beispielsweise
in Form von definierten Stufen oder Prozent-Angaben bezüglich der Bremswirkung, und
längs der Abszisse Drehzahlwerte der Tretkurbel (Pedale), beispielsweise ansteigend
in Form von 5 U/min- oder 10 U/min-Stufen, so ergibt sich eine umfangreiche Matrix,
die mit konkreten, wiederum am Referenztrainingsrad ermittelten Leistungswerten gefüllt
werden kann. Das heißt, dass zu jedem einstellbaren Bremswiderstand respektive jeder
einstellbaren Bremseinrichtungseinstellung und einer entsprechenden Ist-Drehzahl ein
konkreter Leistungswert ermittelt wird, den der Trainierende bei dem gegebenen Bremswiderstand
und der gegebenen Drehzahl aufwenden muss, um das Schwungrad anzutreiben. Zur Integration
über die Zeit kann nun, selbst wenn die Drehzahl variiert, stets der entsprechende
Leistungswert ermittelt und aufintegriert werden, um zu einer Gesamtleistungsanzeige
zu kommen. Folglich sind in der Kalibriertabelle zu definierten Drehzahlwerten und
definierten Bremseinrichtungseinstellungen Leistungswerte, die der Trainierende bei
einer gegebenen Bremseinrichtungseinstellung und einer gegebenen Drehzahl aufwenden
muss, um das Schwungrad anzutreiben, aufgenommen oder der Kalibriertabelle zugeordnet,
wobei die Recheneinrichtung zur automatischen Ermittlung der Leistung in Abhängigkeit
der gegebenen Bremseinrichtungseinstellung und Drehzahl anhand der hinterlegten Leistungswerte
ausgebildet ist.
[0014] Das heißt, dass aufgrund der erfindungsgemäßen Kalibriermöglichkeit einerseits sichergestellt
wird, dass stets der reale Bremswiderstand erfasst und daraus resultierend auch die
gegebene reale Ist-Einstellung der Bremseinrichtung erfasst und angezeigt wird, andererseits
aber auch im Rahmen der später im Trainingsbetrieb erfolgenden Leistungsermittlung
die entsprechenden Leistungswerte, die diesem realen Bremswiderstand bzw. dem dann
nach der Kalibrierung korrekten Bremswiderstand zugeordnet sind, berücksichtigt werden
und folglich auch eine korrekte Leistungserfassung resultierend aus der Kalibrierung
möglich ist.
[0015] Wie beschrieben hat der Trainierende die Möglichkeit, die Bremseinrichtung definiert
zu verstellen, mithin also den Bremswiderstand gezielt zu ändern. Dies kann entweder
dadurch erfolgen, dass die Bremswirkung in definierten Stufen, vorzugsweise in wenigstens
10 Stufen, zwischen einer maximalen Bremswirkung und keiner Bremswirkung veränderbar
ist. Es sind als, ausgehend von einer Einstellung ohne jedwede Bremswirkung, 10 Stufen
1 - 10 gegeben, die der Trainierende anwählen kann, wobei die maximale Bremswirkung
auf Stufe 10 gegeben wäre. Zu jeder definierten Bremseinstellungsstufe, gegebenenfalls
auch zur Stufe 0, ist eine Referenz-Auslaufzeit in der Kalibriertabelle hinterlegt.
Ist die Ist-Auslaufzeit bekannt, und ergibt der Vergleich eine Differenz zur Referenz-Auslaufzeit,
so sucht die Recheneinrichtung diejenige Referenz-Auslaufzeit, zu welcher die Ist-Auslaufzeit
am nächsten liegt. Die zugeordnete Ist-Einstellung der Bremseinrichtung wird sodann
in das System übernommen. Selbstverständlich sind auch deutlich mehr als 10 Stufen
einstellbar, beispielsweise 20 oder 25 Stufen, worüber die Auflösung hinsichtlich
der Referenz-Auslaufzeiten respektive die Zuordnung der Ist-Auslaufzeit zu einer Referenz-Auslaufzeit
noch genauer erfasst werden kann.
[0016] Alternativ hierzu ist es auch denkbar, die Bremswirkung in 1 %-Schritten zwischen
100 % und 0 % Bremswirkung verändern zu können. Diese Ausgestaltung bietet die maximale
Auflösung der Bremseinstellung in Form von 100 definierten Einstellungen, die anwenderseitig
gewählt werden können. Zu jedem Prozent-Schritt ist eine definierte Referenz-Auslaufzeit
gegeben. Hier kann eine sehr feine und definierte Korrektur hinsichtlich der Bremseinrichtungseinstellung
erfolgen, nachdem die Ist-Auslaufzeit letztlich mit 100 Referenz-Auslaufzeiten verglichen
werden kann und folglich eine sehr genaue Annäherung der Ist-Auslaufzeit an eine gegebene
Referenz-Auslaufzeit aufgrund der feinen Aufgliederung der Referenz-Auslaufzeiten
gefunden werden kann. Sind derart viele Bremseinrichtungseinstellungen möglich, so
existiert auch eine extrem große Anzahl an einstellungsspezifischen Leistungswerten,
die in der Matrix eingetragen sind. Bei einer Aufgliederung der Bremseinstellungen
in 100 Schritten und einer Unterteilung der Drehzahlwerte hinsichtlich des Tretkurbelmechanismus
in 10 U/min-Schritten beginnend von 30 U/min bis 130 U/min ergibt sich folglich eine
Matrix von 100 x 11 = 1100 Leistungswerte. Es liegt auf der Hand, dass hierüber eine
extrem genaue Leistungsermittlung erfolgen kann. Wird die Drehzahl beispielsweise
in 5 U/min-Schritten aufgegliedert, so verdoppeln sich die erfassten Leistungswerte
nahezu, eine noch feinere Aufgliederung ist möglich. Bei einer Aufteilung in 1 U/min-Schritten
ergäbe sich eine Matrix mit 100 x 110 = 11.000 Leistungswerten, die eine höchstgenaue
Leistungsermittlung infolge der feinstufigen Drehzahlaufspaltung zulässt, zumal infolge
der erfindungsgemäß vorgesehenen, hochgenauen Erfassung der Schwungraddrehzahl und
daraus resultierend der Tretkurbeldrehzahl auch sehr exakt erfasst werden kann, wie
lange der Trainierende mit der jeweiligen Tretdrehzahl gefahren ist, so dass über
die Trainingszeit drehzahlbezogenen die jeweiligen Leistungsanteile zeitexakt erfasst
und aufintegriert werden können.
[0017] Zweckmäßigerweise ist die Messeinrichtung oder die Recheneinrichtung zur Ermittlung
einer gemittelten Ist-Auslaufzeit anhand zweier in nacheinander durchgeführten Vorgängen
ermittelten separaten Ist-Auslaufzeiten bei gleicher Soll-Einstellung der Bremseinrichtung
und zur Ermittlung der Ist-Einstellung anhand der gemittelten Ist-Auslaufzeit ausgebildet.
Im Rahmen der Kalibrierung wird gemäß dieser Erfindungsausgestaltung wenigstens zweimal
eine Ist-Auslaufzeit bei gleicher Soll-Einstellung der Bremseinrichtung ermittelt,
anhand beider Ist-Auslaufzeiten wird eine gemittelte Ist-Auslaufzeit bestimmt. Der
Trainierende muss folglich zweimal das Schwungrad auf die erste Drehzahl antreiben,
wonach ohne weiteres Treten zweimal die Ist-Auslaufzeit ermittelt wird. Dies dient
der Genauigkeit, da zwei definierte Ist-Auslaufzeiten vorliegen, die im Rahmen der
Mittelung berücksichtigt werden. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, diesen Vorgang
ein drittes Mal durchzuführen, so dass drei Ist-Auslaufzeiten zur Mittelung berücksichtigt
werden. Bevorzugt wird bei einer ersten Einstellung der Bremseinrichtung zweimal die
Ist-Auslaufzeit ermittelt, und anschließend bei einer geänderten zweiten Einstellung
der Bremseinrichtung nochmals zweimal die spezifische Ist-Auslaufzeit ermittelt. D.h.,
dass die Kalibrierung bezüglich zweier unterschiedlicher Bremseinrichtungseinstellungen
erfolgt.
[0018] Wesentlich für das erfindungsgemäße Trainingsrad ist einerseits die Ermittlung der
Drehzahl, um das Erreichen der ersten und zweiten Drehzahl genau zu erfassen, wie
natürlich auch insbesondere die Ermittlung der Auslaufzeit. Um dies auf einfache Weise
zu ermöglichen ist erfindungsgemäß am Schwungrad ein bei Schwungradrotation an der
stehenden Messeinrichtung vorbeibewegtes und dabei von der Messeinrichtung berührungslos
erfassbares Element, insbesondere ein Magnetelement vorgesehen, wobei die Messeinrichtung
oder die Recheneinrichtung zur Ermittlung der Drehzahl und damit der ersten und der
zweiten Drehzahl ausgebildet ist. Darüber hinaus kann in derselben Einheit auch, gestützt
auf die Drehzahlerfassung, die Messung der Ist-Auslaufzeit erfolgen, die mit dem Erreichen
der ersten Drehzahl beginnt und mit dem Erreichen der zweiten Drehzahl endet, wozu
in der Messeinrichtung oder der Recheneinrichtung ein entsprechender Timer o.dgl.
vorgesehen ist, der über die erfassten ersten und zweiten Drehzahlen getriggert wird.
Die Messeinrichtung oder die Recheneinrichtung, der in diesem Fall die entsprechenden
Erfassungssignale seitens der Messeinrichtung gegeben werden, erfasst also bevorzugt
sowohl Drehzahl als auch Auslaufzeit. Erfolgt die Erfassung seitens der Messeinrichtung,
wird die Ist-Auslaufzeit zur weiteren Verarbeitung im Rahmen des Vergleichs an die
Recheneinrichtung weitergegeben. Im Rahmen der Kalibrierung muss an die Recheneinrichtung
letztlich lediglich die Ist-Auslaufzeit gegeben werden, da die Ist-Auslaufzeit ja
die Auslaufzeit zwischen zwei definierten Drehzahlen, nämlich der ersten und der zweiten
Drehzahl, ist. Im Rahmen der Kalibrierung ist auch ausschließlich die Ist-Auslaufzeit
wie ausgeführt relevant, sie ist der ausschlaggebende, einzige Parameter, über den
die Kalibrierung erfolgt. Die Recheneinrichtung verarbeitet nun die Ist-Auslaufzeit
in der gegebenen Weise, wobei selbstverständlich, sollte eine Mittelung aus zweien
oder mehreren Ist-Auslaufzeiten erfolgen, dies recheneinrichtungsseitig erfolgt. Im
Rahmen des normalen Trainingsbetriebs, wenn also keine Kalibrierung erforderlich ist,
teilt die Messeinrichtung selbstverständlich die kontinuierlich ermittelte Drehzahl
der Recheneinrichtung mit, die sodann anhand der gegebenen Drehzahl, auf die die hinterlegten
Leistungswerte bezogen sind (also z. B. die Kurbeldrehzahl) in Verbindung mit der
Bremseinrichtungseinstellung die Leistungswerte ermittelt und ausgibt. Infolge der
gegeben Übersetzung zwischen Tretkurbel und Schwungrad sind sehr hohe Schwungraddrehzahlen
von mehreren 100 U/min bis weit über 1000 U/min gegeben. Hieraus resultieren extrem
kurze Zeitintervalle zwischen zwei nacheinander erfassten, eine Umdrehung anzeigenden
Elementdurchläufen, die im Bereich mehrere 10 - 100 Millisekunden liegen, und diese
Zeitintervalle zur Ermittlung der Ist-Drehzahl des Schwungrads erfasst werden, können
folglich auch geringe Drehzahländerungen unmittelbar erfasst werden, da sich jede
Drehzahländerung unmittelbar in einer Änderung des Zeitintervalls abbildet. Dies ermöglichet
eine hochgenaue Drehzahlerfassung und damit eine hochgenaue Erfassung der Ist-Auslaufzeit
als Grundlage für die erfindungsgemäße Kalibrierung.
[0019] Wie beschrieben, kann als schwungradseitig angeordnetes Element ein Magnetelement
vorgesehen sein. Als Sensor kann dann z.B. ein Hall-Sensor oder ein Reed-Sensor verwendet
werden. Alternativ ist auch z.B. eine optische Erfassung denkbar. Als Element wäre
dann z.B. ein reflektierendes Element an dem Schwungrad angeordnet, als Sensor wäre
ein Reflexionslichtsensor, also ein optischer Sensor vorzusehen, die Einrichtung wäre
also nach Art einer Lichtschranke konzipiert. Grundsätzlich ist jede Messeinrichtung
verwendbar, die die berührungslose Erfassung der Schwungradrotation und die Ermittlung
der sehr kurzen Zeitintervalle ermöglicht.
[0020] Zweckmäßigerweise ist seitens der Recheneinrichtung ein entsprechender Kalibriermodus
anwählbar, in welchem die Recheneinrichtung über die Anzeigeeinrichtung Handlungsanweisungen
an den Benutzer zum Antreiben des Schwungrads auf mindestens die erste Drehzahl sowie
zur Beendigung der weiteren Betätigung des Tretkurbelmechanismus ausgebbar sind. Der
Anwender hat also von sich aus die Möglichkeit, diesen Kalibriermodus anzuwählen,
wobei selbstverständlich, sollte der Anwender den Modus nicht innerhalb bestimmter
Zeitintervalle von sich aus anwählen, die Recheneinrichtung die Kalibrierung auch
innerhalb definierter Zeitintervalle fordern, also selbsttätig erwirken kann und den
Anwender hierzu auffordern kann. Er erhält über die Recheneinrichtung entsprechende
Handlungsanweisungen, das heißt, dass die Durchführung der Kalibrierung quasi geführt
erfolgt, indem ihm konkret mitgeteilt wird, was er zu unternehmen hat.
[0021] Neben dem stationären Trainingsrad selbst betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren
zum Kalibrieren der mittels einer Recheneinrichtung ermittelbaren Leistungsanzeige
eines stationären Trainingsrads, wobei in der Recheneinrichtung eine Kalibriertabelle
hinterlegt ist, enthaltend mehrere definierte Bremseinrichtungseinstellungen, denen
Referenz-Auslaufzeiten des nicht über den Tretkurbelmechanismus belasteten Schwungrads
betreffend die Drehzahlabnahme von einer definierten ersten Drehzahl auf eine definierte
zweite Drehzahl zugeordnet sind, bei welchem Verfahren wenigstens einmal der Benutzer
bei einer gegebenen, vom Benutzer eingestellten Soll-Einstellung der Bremseinrichtung
das Schwungrad über den Tretkurbelmechanismus des Trainingsrads unter kontinuierlicher
Drehzahlermittlung auf eine Drehzahl, die mindestens der ersten Drehzahl entspricht,
antreibt, wonach die Betätigung des Tretkurbelmechanismus beendet wird und mittels
einer Messeinrichtung oder der Recheneinrichtung die Ist-Auslaufzeit, die das Schwungrad
für einen Abfall von der ersten Drehzahl auf die zweite Drehzahl benötigt, gemessen
wird, wonach anhand der gemessenen Ist-Auslaufzeit durch Vergleich mit den Referenz-Auslaufzeiten
die Ist-Einstellung der Bremseinrichtung ermittelt wird und bei Nichtübereinstimmung
von Ist-Einstellung und Soll-Einstellung eine Information betreffend die Ist-Einstellung
an der Anzeigeeinrichtung ausgebbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht folglich
die Verwendung eines zuvor beschriebenen Trainingsrads mit einer entsprechenden Kalibriertabelle
vor. Im den Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens muss der Trainierende das Schwungrad
mindestens auf die erste Drehzahl antreiben, anschließend beendet er das weitere Treten.
Die Messeinrichtung ermittelt nun die Ist-Auslaufzeit für den Drehzahlabfall von der
ersten auf die zweite Drehzahl. Die Recheneinrichtung, der die Ist-Auslaufzeit mitgeteilt
wird, vergleicht nun die Ist-Auslaufzeit mit den in der Kalibriertabelle hinterlegten
Referenz-Auslaufzeiten und ermittelt so die Ist-Einstellung der Bremseinrichtung.
Bei Übereinstimmung der Ist-Auslaufzeit mit einer Referenz-Auslaufzeit oder einer
näherungsweisen Übereinstimmung bleibt es bei der angezeigten Bremseinrichtungseinstellung,
das heißt, dass die vom Benutzer eingestellte Soll-Einstellung letztlich der realen
Ist-Einstellung entspricht. Im Falle einer Nichtübereinstimmung, wenn also die Ist-Auslaufzeit
näher an einer anderen Referenz-Auslaufzeit liegt als an der, die zur entsprechenden
benutzerseitig gewählten Bremseinrichtungseinstellung hinterlegt ist, wird die Anzeige
entsprechend geändert und die Ist-Einstellung angezeigt. Das heißt, dass die Anzeige
auf die wahre Bremseinstellung geändert wird. Diese wahre Bremseinstellung wird sodann
in die weitere Ermittlung der Leistungswerte übernommen respektive die dieser tatsächlichen
Bremseinstellung zugeordneten Leistungswerte werden bei der Integration zur Bestimmung
der Leistung im Rahmen des späteren Trainings berücksichtigt. Infolge der Kalibrierung
stimmen im späteren Training natürlich die dann vom Benutzer gewählten Soll-Einstellungen
korrekt mit den realen Einstellungen überein, so dass die korrekten Leistungswerte
berücksichtigt werden. In der Kalibriertabelle sind zu definierten Drehzahlwerten
und definierten Bremseinrichtungseinstellungen Leistungswerte, die der Trainierende
bei einer gegebenen Bremseinrichtungseinstellung und einer gegebenen Drehzahl aufwenden
muss, um das Schwungrad anzutreiben, aufgenommen oder der Kalibriertabelle zugeordnet,
wobei die Recheneinrichtung automatisch die Leistung in Abhängigkeit der gegebenen
Bremseinrichtungseinstellung und Drehzahl anhand der hinterlegten Leistungswerte ermittelt.
[0022] Zweckmäßigerweise wird die Drehzahl des Schwungrads auf einen Wert oberhalb der ersten
Drehzahl gebracht, wonach die Betätigung des Tretkurbelmechanismus beendet wird und
unter kontinuierlicher Drehzahlerfassung die Zeitmessung mit Erreichen der ersten
Drehzahl beginnt. Diese erste Drehzahl sollte wenigstens 100 U/min bezogen auf die
tatsächliche Tretkurbeldrehzahl betragen, die Differenz zur zweiten Drehzahl sollte
wenigstens 30 U/min, vorzugsweise wenigstens 50 U/min Tretkurbeldrehzahl betragen.
Der Trainierende wird beispielsweise aufgefordert, zu treten, wobei er den Hinweis
zur Beendigung des Tretens erst dann erhält, wenn er beispielsweise eine Tretkurbeldrehzahl
von 110 U/min gegeben ist, was aus der Schwungraddrehzahl und der Übersetzung ermittelbar
ist. Die Drehzahl wird kontinuierlich über die Messeinrichtung erfasst. Infolge des
fehlenden Leistungseintrags nimmt die Schwungrad- und damit die theoretische Tretkurbeldrehzahl
ab. Mit Erreichen der ersten Drehzahl von 100 U/min beginnt die Zeitmessung, sie endet
beispielsweise mit Erreichen der zweiten Drehzahl von 50 U/min. Damit steht die Ist-Auslaufzeit
fest, sie wird an die Recheneinrichtung gegeben oder von Haus aus direkt in der Recheneinrichtung,
die dann von der Messeinrichtung die entsprechenden Messsignale betreffend die Erfassung
des schwungradseitigen Elements erhält, erfasst, wobei die Recheneinrichtung sodann
die Kalibrierung fortsetzt.
[0023] In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Erfassung der Drehzahl des
Schwungrads eine Messeinrichtung verwendet wird, umfassend ein am Schwungrad angeordnetes
Element, insbesondere ein Magnetelement und ein stationäres Messelement, das bei jeder
Umdrehung des Schwungrads einmal das dadurch an ihm vorbeibewegte Messelement erfasst
und ein dies anzeigendes Signal erzeugt, wobei zur Drehzahlermittlung die Zeit zwischen
zwei nacheinander gegebenen Signalen erfasst wird, wobei die ermittelte Zeit oder
die daraus ermittelte Drehzahl der die Messung der Ist-Auslaufzeit anstoßende und
beendende Parameter ist. Die Drehzahlerfassung beruht demgemäß auf einer hochaufgelösten
Zeiterfassung, indem mit hoher Genauigkeit die Zeit ermittelt wird, die das Schwungrad
für genau eine Umdrehung benötigt. Hierzu wird eine Messeinrichtung verwendet, die
nur ein am Schwungrad angeordnete Element, z.B. ein Magnetelement und eine stationäre
Messeinrichtung, also einen geeigneten Sensor, z.B. einen Hall-Sensor umfasst. Der
Sensor erzeugt jedes Mal, wenn das Element an ihm vorbeidreht, ein Signal. Da nur
ein Element, also z.B. nur ein Magnetelement vorgesehen ist, ist folglich die Zeit,
die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen verstrichen ist, exakt die Zeit, die
das Schwungrad für diese eine Umdrehung benötigt hat (sind z.B. zwei Elemente um genau
180° versetzt am Schwungrad vorgesehen, so entspräche ein Zeitintervall zwischen zwei
Signalen einer halben Umdrehung, woraus sich ohne weiteres wiederum die Drehzahl errechnen
lässt). Diese gemessene Zeit steht synonym für die Ist-Drehzahl. Da kontinuierlich
die Signale erzeugt werden und folglich kontinuierlich die zwischen zwei Signalen
liegenden Zeiten erfasst werden, kann folglich sehr genau die Ist-Drehzahl bestimmt
werden, damit aber auch der zeitliche Drehzahlverlauf, und damit konkret das Erreichen
der ersten Drehzahl, bei der die Messung der Ist-Auslaufzeit beginnt, wie auch das
Erreichen der zweiten Drehzahl, bei der die Messung der Ist-Auslaufzeit gestoppt wird.
Da wie ausgeführt die Tretkurbeldrehzahl übersetzt wird, liegt folglich eine hohe
Schwungraddrehzahl vor. Folglich sind bei höherer Kurbeldrehzahl sehr hohe Schwungraddrehzahlen
gegeben, die im Bereich mehreren 100 U/min bis weit über 1000U/min, je nach konkreter
Übersetzung, liegen. Daraus resultiert, dass sehr geringe Zeitintervalle zwischen
zwei aufeinander folgenden Signalen liegen, sie liegen üblicherweise im Bereich weniger
Millisekunden. Dies ist grundlegend für eine extrem genaue Drehzahlerfassung. Denn
infolge der hoch aufgelösten Zeiterfassung mit Änderungen der Zeitintervalle im Millisekundenbereich
können auch minimale sich ergebende Drehzahländerungen erfasst werden. Folglich kann
auch höchst genau das Erreichen der ersten wie auch der zweiten Drehzahl erfasst werden,
woraus wiederum eine hochgenaue Ermittlung der Ist-Auslaufzeit resultiert.
[0024] Ist beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis von 1:10 gegeben, so stellt sich bei
einer Kurbeldrehzahl von z.B. 70 U/min eine Schwungraddrehzahl von 700 U/min ein.
Beispielsweise sei die erste Schwungraddrehzahl, bei der die Messung der Ist-Auslaufzeit
beginnen soll, 600 U/min. Bei 600 U/min liegen zwischen zwei sensorseitig erzeugten
Erfassungssignalen 100 ms. Sobald dieses Zeitintervall oder ein Zeitintervall, das
auch nur minimal größer ist als 100 ms, z.B. 101 ms, erfasst wird, wird die Ist-Auslaufzeitmessung
angestoßen, d.h. das gemessene Zeitintervall dien als Trigger. Mit zunehmendem Auslauf
des Schwungrads nimmt seine Drehzahl immer weiter ab, folglich die gemessenen Zeitintervalle
immer weiter zu. Ist z.B. als zweite Drehzahl, bei der die Messung der Ist-Auslaufzeit
beendet wird, eine Drehzahl von 60 U/min definiert, so entspricht dies einem Zeitintervall
von 1000 ms zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sensorsignalen. Sobald dieses Zeitintervall
oder ein auch nur minimal größeres Zeitintervall gemessen wird, z.B. von 1001 ms,
zeigt dies an, dass die die Messung beendende untere zweite Drehzahl erreicht ist,
die Messung der Ist-Auslaufzeit wird gestoppt. Bei unterschiedlichen Einstellungen
der Bremseinrichtung ändern sich die Ist-Auslaufzeiten zwangsläufig, je größer die
Bremsleistung, desto kürzer die Ist-Auslaufzeit. Unabhängig von der gewählten Einstellung
aber kann in jedem Fall die Ist-Auslaufzeit hochgenau erfasst werden, resultierend
aus der zeitlich hochaufgelösten, hochgenauen Drehzahlerfassung. Obige Werte sind
nur beispielhaft, natürlich kann die Übersetzung beliebig anders sein, woraus sich
andere Drehzahlen ergeben, wie auch die ersten und zweiten Drehzahlen beliebig sein
können. Bei dem erfindungsgemäßen Trainingsrad ist folglich eine derartig arbeitende
bzw. ausgebildete Messeinrichtung bzw. Recheneinrichtung vorgesehen, die in der oben
beschriebenen Weise die Zeitintervallerfassung und damit Drehzahlerfassung vornimmt
und darauf gestützt die Bestimmung der Ist-Auslaufzeit vornimmt.
[0025] Dabei kann der Vorgang wenigstens einmal bei gleicher Soll-Einstellung wiederholt
und anhand der zwei gemessenen Ist-Auslaufzeiten eine gemittelte Ist-Auslaufzeit bestimmt
werden, anhand welcher die Bestimmung der Ist-Einstellung durch Vergleichen mit den
Referenz-Auslaufzeiten vorgenommen wird. Das heißt, dass die Kalibrierung auf zwei
separaten Ist-Auslaufzeiten gestützt ist. Selbstverständlich wäre es denkbar, auch
drei oder mehr solche Ist-Auslaufzeiten zu ermitteln, um eine noch breitere Mittelungsbasis
zu haben.
[0026] Alternativ oder auch zusätzlich hierzu kann der Vorgang wenigstens einmal bei einer
geänderten zweiten Soll-Einstellung der Bremseinrichtung wiederholt werden, wobei
anhand jeder gemessenen Ist-Auslaufzeit oder jeder bestimmten gemittelten Ist-Auslaufzeit
die Bestimmung der jeweiligen Ist-Einstellung erfolgt. Hier wird also bei einer ersten
Soll-Einstellung ein erstes Mal der Kalibrierdurchlauf vorgenommen und eine etwaige
neue Ist-Einstellung angezeigt. Sodann wird der Trainierende aufgefordert, die Kalibrierung
zu wiederholen, wobei zuvor eine zweite Soll-Einstellung zu wählen ist, die von der
ersten Soll-Einstellung abweicht. Die zu dieser zweiten Soll-Einstellung ermittelte
Ist-Auslaufzeit müsste nun, sofern die erste Kalibrierung erfolgreich war, näherungsweise
exakt der zugeordneten Referenz-Auslaufzeit entsprechen. Das heißt, dass über diesen
zweiten Durchgang überprüft werden kann, ob die erste Kalibrierung erfolgreich war.
Sollte dies nicht so sein, und sollte im Rahmen dieses zweiten Kalibriervorgangs erneut
eine Auslaufzeitdifferenz festgestellt werden, so kann nochmals korrigiert werden.
Denkbar ist es, diesen Vorgang, sollte im zweiten Durchgang nochmals korrigiert werden,
ein drittes Mal zu wiederholen, um sicherzustellen, dass nunmehr die Kalibrierung
korrekt war.
[0027] Dabei kann die erste Ist-Einstellung diejenige Einstellung sein, bei der keine Bremswirkung
gegeben ist, und die zweite Ist-Einstellung diejenige sein, bei der die maximale Bremswirkung
gegeben ist. Hier wird bei der ersten Ist-Einstellung nur der Einfluss des Antriebsstrangs
berücksichtigt, da die Bremse nicht wirksam ist. Im zweiten Durchgang wird der Einfluss
sowohl des Antriebsstrangs als auch der dann wirksamen Bremseinrichtung berücksichtigt.
Auch dies dient der Erhöhung der Messgenauigkeit.
[0028] Schließlich kann mittels der Messeinrichtung erfindungsgemäß sowohl die Drehzahl
des Schwungrads, und gegebenenfalls daraus errechnet die Tretkurbeldrehzahl, als auch
die Ist-Auslaufzeit ermittelt werden, das heißt, dass mit einer Messeinrichtung beide
Parameter bestimmt werden können. Dies setzt voraus, dass die Messeinrichtung selbst
mit einem geeigneten Prozessor versehen ist, also als eigenständiger Computer ausgelegt
ist. Alternativ kann die Messeinrichtung auch nur als reine Sensoreinrichtung ausgelegt
sein, die die schwungraddrehungsspezifischen Signals an die Recheneinrichtung liefert,
die sodann alle Datenverarbeitungsvorgänge und Zeitermittlungen und Vergleiche etc.
vornimmt.
[0029] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im
Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- Fig. 1
- eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Trainingsrads,
- Fig. 2
- ein Diagramm zur Darstellung des Verhältnisses von Verlustleistung zur Auslaufzeit,
- Fig. 3
- ein Diagramm zur Darstellung des Verhältnisses von Bremseinrichtungseinstellung zu
Auslaufzeit, und
- Fig. 4
- eine Prinzipdarstellung einer Kalibriertabelle mit zugeordneten Leistungswerten.
[0030] Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen stationären Trainingsrads,
wobei hier nur die wesentlichen Komponenten gezeigt sind. Vorgesehen ist zum einen
ein Tretkurbelmechanismus 2 umfassend zwei Pedale 3, die vom Trainierenden zu betätigen
sind. Der Tretkurbelmechanismus 2 ist über einen Riemen 4 mit einem Schwungrad 5 gekoppelt.
Da die am Tretkurbelmechanismus 2 vorgesehene Riemenscheibe 6 deutlich größer ist
als die Riemenscheibe 7 an dem Schwungrad 5, ist folglich eine Übersetzung gegeben.
Eine Umdrehung der Riemenscheibe 6, mithin also ein vollständiger 360°-Drehzyklus,
führt zu mehreren Umdrehungen der Schwungscheibe 7. Je nach Verhältnis der Durchmesser
der Riemenscheiben 6, 7 kann ein definiertes Übersetzungsverhältnis eingestellt werden,
beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis von 1:10. Das heißt, dass eine Drehung der
Riemenscheibe 6 zu zehn Drehungen der Riemenscheibe 7 und damit eine 360°-Tretbewegung
zu zehn Drehungen der Schwungscheibe 5 führen.
[0031] Der Schwungscheibe 5 zugeordnet ist eine Bremseinrichtung 8 umfassend hier exemplarisch
gezeigt einen Magneten 9, wobei üblicherweise zwei solcher Magnete 9, die beidseits
der Riemenscheibe 5 positioniert und synchron in ihrem Abstand respektive Überdeckungsverhältnis
zur Schwungscheibe 5 durch Radialbewegung verstellt werden können, vorgesehen sind.
Als Magnet wird üblicherweise ein Permanentmagnet verwendet. Im gezeigten Beispiel
ist der Bremsmagnet 9 radial relativ zur Schwungscheibe 5 beweglich, wie durch den
Doppelpfeil dargestellt ist. Hierüber ist der Abstand S des Magneten 9 zur Schwungscheibe
5 veränderbar. Je weiter entfernt der Magnet 9 zur Schwungscheibe 5 positioniert ist,
umso geringer ist seine Bremswirkung, je näher er an der Schwungscheibe 5 ist und
folglich je kleiner S ist, umso größer ist die Bremswirkung. Sind z.B. zwei Magnete
seitlich der Schwungscheibe angeordnet und radial seitlich dazu verschiebbar, so ändert
sich die seitliche Überdeckung z.B. zwischen 0% (also keiner Überdeckung) und 100%
(also voller Überdeckung). Je höher der Überdeckungsgrad, umso größer der Wirbelstrombremseffekt,
und umgekehrt.
[0032] Vorgesehen ist ferner eine Messeinrichtung 10, die einerseits der Erfassung der Drehzahl
der Schwungscheibe 5 dient, andererseits zur Erfassung der Ist-Auslaufzeit. Zu diesem
Zweck ist an der Schwungscheibe 5 ein Magnetelement 11 vorgesehen, an der Messeinrichtung
10 ist ein entsprechender Sensor 12, beispielsweise ein Hall-Sensor, vorgesehen. Jedes
mal, wenn das mit der Schwungscheibe 5 rotierende Magnetelement 11 an dem Sensor 12
vorbei bewegt wird, erfasst der Sensor 12 ein entsprechendes Signal. Aus dem zeitlichen
Abstand zwei nacheinander aufgenommener Signale, also der Dauer einer einzelnen Umdrehung,
kann die Messeinrichtung 10 folglich exakt die Drehzahl des Schwungrads 5 bestimmen.
Dabei kann die eigentliche Zeit- und damit Drehzahl- wie aus Auslaufzeitermittlung
entweder direkt seitens der schwungradnahen Messeinrichtung erfolgen, wenn diese eine
hierzu ausgelegte Recheneinrichtung bzw. Prozessor umfasst. Alternativ kann die Zeit-
und damit Drehzahl- wie auch Auslaufzeitermittlung auch in der nachfolgend noch beschriebenen
Recheneinrichtung 13 erfolgen, wenn diese den eigentlichen datenverarbeitenden Prozessor
aufweist, die Recheneinrichtung 13 wäre dann also Teil der Messeinrichtung zur Drehzahlund
Auslaufzeitermittlung; die schwungscheibennahe Messeinrichtung dient in diesem Fall
nur als reiner Sensor, der bei jedem Durchlauf des Magnetelements und damit jeder
Scheibenumdrehung einen Signalpuls an die Recheneinrichtung gibt, die die eingehenden
Signalpulse dann entsprechend verarbeitet. Da die Schwungscheibe aufgrund der gegebenen
Übersetzung von der Tretkurbel auf die Schwungscheibe bei höherer Tretzahl sehr schnell,
also mit hoher Drehzahl (üblicherweise von mehreren 100 U/min bis z.T. weit über 1000
U/min) dreht, sind die Messeinrichtung und/oder die Recheneinrichtung zur entsprechenden
hochfrequenten Signalerfassung bzw. Datenverarbeitung ausgelegt.
[0033] Des weiteren kann wie ausgeführt die Messeinrichtung 10 auch die Ist-Auslaufzeit
bestimmen, also die Zeit, die das nicht weiter über den Tretkurbelmechanismus 2 angetriebene
Schwungrad 5 benötigt, um von einer ersten, z. B. auf den Tretkurbelmechanismus bezogenen
Drehzahl, beispielsweise 100 U/min auf eine zweite Drehzahl, beispielsweise 50 U/min,
abzufallen. Da die Messeinrichtung 10 hochgenau die Drehzahl erfasst, kann folglich
auch die Ist-Auslaufzeit genauestens erfasst werden.
[0034] Vorgesehen ist ferner eine Recheneinrichtung 13, der einerseits von der Messeinrichtung
10 die erfassten Drehzahlwerte wie auch die erfasste Ist-Auslaufzeit im Kalibrierfall
gegeben werden. Andererseits ist recheneinrichtungsseitig auch die vom Anwender z.
B. über eine als Touchscreen ausgebildete Anzeigeeinrichtung 14 gewählte Einstellung
der Bremseinrichtung 8 bekannt, die in entsprechenden definierten Schritten verstellt
werden kann. Beispielsweise kann die Bremseinrichtung 8 in zehn definierte Positionen
gebracht werden, so dass sich mithin zehn unterschiedliche Abstände S ergeben. Denkbar
ist aber auch eine noch feinere Auflösung, beispielsweise, indem die Bremseinrichtung
prozentual zwischen 0 % - 100 % Bremswirkung, gleichbedeutend mit 100 definierten,
sehr fein aufgegliederten Abstandswerten S durch Eingabe des gewünschten %-Werts über
die Anzeigeeinrichtung 14 eingestellt werden kann. Die mechanische Einstellung erfolgt
über eine entsprechende, über einen geeigneten, hier nicht näher gezeigten Antrieb
in Verbindung mit einer genauen Positionserfassung.
[0035] In jedem Fall liegen seitens der Recheneinrichtung 13 einerseits Informationen über
die gewählte Soll-Einstellung der Bremseinrichtung 8 vor, andererseits Informationen
über die gemessene Ist-Auslaufzeit, wenn die Kalibrierung erfolgt, wie auch im Normalbetrieb
die Drehzahl.
[0036] Zugeordnet ist der Recheneinrichtung 13 ferner die Anzeigeeinrichtung 14, beispielsweise
ein Farbdisplay, das am Lenker des Trainingsrads 1 befestigt ist. An dieser Anzeigeeinrichtung
14 werden entsprechende Informationen visualisiert, unter anderem eine Leistungsanzeige,
wie auch die gegebene Soll-Bremseinrichtungseinstellung. Diese kann der Trainierende
wie beschrieben durch entsprechende Betätigung eines mechanischen Betätigungsglieds
oder Eingabe einer gewünschten Bremseinstellung über die Anzeigeeinrichtung 14, z.
B. einen Touchscreen, eingeben, woraufhin die entsprechende Position der Bremseinrichtung
8 respektive die relative Position des Magneten 9 zur Schwungscheibe eingestellt wird.
Die Leistungswerte ermittelt die Recheneinrichtung 13 im normalen Betrieb anhand der
gegebenen Drehzahl, erfasst über die Messeinrichtung 10, wie natürlich auch anhand
der gegebenen Trainingsdauer respektive der Zeit, wie lange die entsprechende Drehzahl
gefahren wird, und natürlich unter Berücksichtigung der gegebenen Soll-Einstellung
der Bremseinrichtung 8, da diese natürlich ein wesentliches Element die aufzubringende
Leistung ist. Denn über die Bremseinrichtung 8 wird der Bremswiderstand, also der
Widerstand, der der Rotation des Schwungrads 5 entgegengesetzt wird und der vom Trainierenden
über den Tretkurbelmechanismus 2 zu überwinden ist, definiert. In der Recheneinrichtung
13 sind hierzu eine Vielzahl von Leistungswerten, die den unterschiedlichen Bremseinrichtungseinstellungen
zugeordnet sind, in Form einer entsprechenden Tabelle abgelegt. Diese Leistungswerte,
worauf nachfolgend noch im Detail eingegangen wird, sind einerseits hinsichtlich der
definierten Bremseinrichtungseinstellung ermittelt, andererseits aber auch zu definierten
Drehzahlstufen z. B. bezogen auf den Tretkurbelmechanismus 2, so dass folglich eine
Vielzahl separater Leistungswerte vorliegen, die die Recheneinrichtung 13 erfasst
und über die Trainingszeit aufintegriert, um einen entsprechenden Leistungswert zu
ermitteln.
[0037] Im Rahmen des erfindungsgemäßen Kalibrierungsverfahrens wurden zunächst bei einem
Referenztrainingsrad zu den definierten Einstellungen der Bremseinrichtung 8 entsprechende
Referenz-Auslaufzeiten für die Abnahme der Schwungraddrehzahl oder der Tretkurbeldrehzahl
(die in einem festen Verhältnis zur direkt erfassten Schwungraddrehzahl steht) von
der ersten auf die zweite Drehzahl ermittelt. Ferner wurden zu sämtlichen Bremseinrichtungseinstellungen
bezogen auf definierte Drehzahlen z. B. am Kurbelmechanismus entsprechende Leistungswerte
ermittelt. Diese gesamten Werte werden in Form einer Kalibrier- respektive Leistungswertetabelle
in der Recheneinrichtung 13 abgelegt. Die ReferenzAuslaufzeiten werden nun in Verbindung
mit den zugeordneten Bremseinrichtungseinstellungen im Rahmen der Kalibrierung verwendet.
Die entsprechenden Werte können alternativ auch in Form spezifischer errechneter Datenalgorithmen,
die bezogen auf einen Bezugswert den Werteverlauf definieren, in der jeweiligen Tabelle
hinterlegt sein.
[0038] Die Rotationsarbeit wird über den Tretkurbelmechanismus 2 sowie das Schwungrad 5
in das Gesamtsystem eingeleitet beziehungsweise durch Treten des Kurbelmechanismus
2 wird das Schwungrad 5 auf eine bestimmte Winkelgeschwindigkeit beziehungsweise Drehzahl
beschleunigt. Die Änderung der Rotationsarbeit eines physikalischen Systems mit Massenträgheit
wird wie folgt beschrieben:
[0039] Hierbei sind:
- ΔWrot
- = Änderung der Rotationsarbeit
- J
- = Massenträgheitsmoment des Antriebssystems aus Tretkurbelmechanismus 2 und Schwungrad
5
- ω
- = Winkelgeschwindigkeit des Schwungrads
[0040] Nachdem eine bestimmte Drehzahl beziehungsweise Winkelgeschwindigkeit ω
2 erreicht ist, wird die Einleitung der Rotationsarbeit gestoppt, es wird also nicht
mehr weitergetreten. Das in Rotation befindliche Gesamtsystem respektive insbesondere
das Schwungrad 5 verringert nun aufgrund von Reibungsverlusten in Verbindung mit der
Wirkung der Bremseinrichtung 8 seine Drehzahl beziehungsweise seine Winkelgeschwindigkeit
auf einen bestimmten Wert ω
1, wofür eine bestimmte Auslaufzeit, nämlich die Ist-Auslaufzeit, benötigt wird. Diese
Ist-Auslaufzeit wird also als zeitliche Differenz zwischen den Drehzahlen U
2 und U
1 beziehungsweise, bezogen auf obige Formel, den Winkelgeschwindigkeiten ω
2 und ω
1 mittels der hochauflösenden Messeinrichtung 10 bestimmt.
[0041] Durch den physikalischen Zusammenhang der Rotationsarbeit gemäß
mit der Rotationsleistung, die sich ermittelt zu
mit
- Prot
- = Rotationsleistung
- t
- = Zeit
kann nun mittels eines Referenz-Prüfstandes das Referenztrainingsrad komplett vermessen
und kalibriert werden. Hierbei werden folgende Daten ermittelt:
- SBremse
- = Einstellung der Bremseinrichtung (Position des Bremsmagneten relativ zur Schwungscheibe)
Ist-Auslaufzeit = zeitliche Differenz zwischen erster Drehzahl und zweiter Drehzahl
- P
- = momentane Verlustleistung in Watt bezogen auf eine bestimmte Drehzahl des Tretkurbelmechanismus
2
[0042] Diese Werte können in eine entsprechende Tabelle eingetragen werden, wie sie in Fig.
4 gezeigt ist und wie sie nachfolgend im Detail beschrieben wird. Diese Tabelle kann
sodann der Kalibrierung von Serien-Trainingsrädern zugrunde gelegt werden.
[0043] Die Figuren 2 und 3 zeigen in Form von Diagrammen, an einem Referenz-Trainingsrad
ermittelt, die entsprechenden Zusammenhänge zwischen der Verlustleistung, die gleichbedeutend
mit der Leistung ist, die der Trainierende zum Antreiben des Schwungrads 5 bezogen
auf eine bestimmte Drehzahl bei einer bestimmten Bremseinrichtungseinstellung aufzubringen
hat, bezogen auf die Referenz-Auslaufzeit (Fig. 2) sowie das Verhältnis der Einstellung
der Bremseinrichtung bezogen auf die Referenz-Auslaufzeit (Fig. 3) dar.
[0044] In Fig. 2 ist längs der Abszisse die Referenz-Auslaufzeit in [s] dargestellt, längs
der Ordinate die Verlustleistung in [W]. Die Leistung ist für drei verschiedene Drehzahlniveaus
dargestellt. Die Kurve I zeigt den Leistungsverlauf über die Auslaufzeit bei einer
Pedaldrehzahl von 40 U/min, die Kurve II den Verlauf der Verlustleistung bei einer
Pedaldrehzahl von 80 U/min und die Kurve III den Verlauf der Leistung bei einer Pedaldrehzahl
von 120 U/min, jeweils bei gleicher, unveränderter Position des Magneten zur Schwungscheibe.
[0045] Ersichtlich nimmt die Verlustleistung, also die Leistung, die über das Antriebs-
und Bremssystem beim Auslaufen abgebaut wird, jeweils ab, je größer die Auslaufzeit
ist.
[0046] Fig. 3 zeigt den Zusammenhang der Referenz-Auslaufzeit, die wiederum längs der Abszisse
in [s] dargestellt ist, bezogen auf die Bremseinrichtungseinstellung, die hier lediglich
in Form von insgesamt zehn Einstellstufen dargestellt ist, wobei die Stufe 0 keine
Bremswirkung bedeutet und die Stufe 10 maximale Bremswirkung, das heißt, dass hier
der Bremsmagnet 9 in der nähest möglichen Position zum Schwungrad 5 positioniert ist.
[0047] Ersichtlich nimmt die Auslaufzeit immer mehr zu, je weiter der Bremsmagnet 9 vom
Schwungrad 5 entfernt ist, mithin je geringer die Bremswirkung ist.
[0048] In den Figuren 2 und 3 ist jeweils zu einer Referenz-Auslaufzeit von 9 s die jeweilige
Verlustleistung sowie die jeweilige Bremseinrichtungseinstellung angegeben. Beträgt
die Auslaufzeit 9 s so befindet sich die Bremseinrichtung bei der Einstellung 4. Die
Verlustleistung, die hier beispielsweise bei einer Umdrehung von 120 U/min zugeordnet
ist, beträgt beispielsweise ca. 67 Watt.
[0049] Eine bezüglich des Referenz-Trainingsrads ermittelte, als Kalibriertabelle für nachfolgende
Standard-Trainingsräder zu verwendende Tabelle, wie sie in den Figuren 2 und 3 dargestellt
ist, sieht demnach beispielhaft wie folgt aus:
SBremse |
Ref.-Auslauf [s] |
P (40 U/min) [W] |
P (80 U/min) [W] |
P(120U/min) [W] |
0 |
15,62 |
8 |
23 |
41 |
1 |
14,36 |
9 |
24,5 |
45 |
2 |
12,62 |
10 |
28 |
51 |
3 |
10,78 |
11 |
31,5 |
58 |
4 |
8,97 |
13 |
36,5 |
67,5 |
5 |
7,27 |
16 |
44,5 |
82 |
6 |
5,89 |
19 |
54,5 |
99 |
7 |
4,73 |
23 |
68,5 |
125 |
8 |
3,79 |
29 |
83,5 |
150 |
9 |
3,13 |
36 |
101,5 |
178 |
10 |
2,66 |
43 |
123,5 |
221 |
[0050] Ersichtlich korrespondiert die in den Figuren 2 und 3 hervorgehobene Referenz-Auslaufzeit
von 9 s mit der in der Tabelle angegebenen Verlustleistung von 67,5 W, wobei dort
exemplarisch als gemessene Referenz-Auslaufzeit 8,97 angegeben sind. Die mit der Referenz-Auslaufzeit
von 9 s korrespondierenden Bremseinstellung ist Stufe 4, wie sich aus der Kalibriertabelle
ergibt.
[0051] Fig. 4 zeigt schließlich eine ausführlichere Tabelle, in der einerseits die Kalibriertabelle
umfassend die Bremseinrichtungseinstellungen mit zugeordneten Referenz-Auslaufzeiten
umfasst ist, zum anderen in Ergänzung dazu die auf die Drehzahl der Tretkurbel bezogenen
Leistungswerte eingetragen sind. Während in der zuvor angegebenen exemplarischen Kalibriertabelle
die Bremseinstellungen in den Stufen 0 - 10 angegeben sind, wobei jede Stufe beispielsweise
den jeweiligen Abstand des Bremsmagneten angibt und die Stufe 10 den minimalen Abstand
in Millimetern und die Stufe 0 den maximalen Abstand in Millimetern definiert, sind
in der in Fig. 4 gezeigten Tabelle als Bremseinrichtungseinstellungen Prozentstufen
bezogen auf die jeweilige maximale Bremswirkung angegeben. Diese Bremseinstellungen
reichen im gezeigten Beispiel von 10 % - 100 % in jeweils 10 %-Schritten. 10 % bedeuten
also 10 % der maximalen Bremsleistung, mithin ist also der Bremsmagnet 9 noch relativ
weit von der Schwungscheibe 5 entfernt, 100 % bedeuten maximale Bremsleistung, also
maximale Annäherung bzw. Überlappung des Bremsmagneten 9 an die Schwungscheibe 5.
[0052] In der nächstfolgenden Spalte sind zu jeder definierten Bremseinrichtungseinstellung
die am Referenz-Trainingsrad gemessenen Referenz-Auslaufzeiten in [s] angegeben. Ersichtlich
nehmen die Referenz-Auslaufzeiten mit zunehmender Bremsleistung ab. Die Referenz-Auslaufzeit
bei minimaler Bremswirkung von 10 % beträgt exemplarisch 19,54 s, die bei maximaler
Bremsleistung von 100 % beträgt 6,11 s. Dieser Verlauf korrespondiert letztlich mit
dem in Fig. 3 gezeigten Verlauf.
[0053] Im nachfolgenden Matrixfeld sind als Abszisse die definierten Drehzahlstufen an der
Tretkurbel in [U/min] angegeben, und zwar jeweils in 10-Schritten beginnend mit 30
U/min bis 130 U/min. Diese Tretkurbeldrehzahlen entsprechen aufgrund des Übersetzungsverhältnisses
weit höheren Rotationszahlen der Schwungscheibe. Ist eine Übersetzung von 1:10 realisiert,
so entspricht eine Tretkurbeldrehzahl von 30 U/min einer Schwungraddrehzahl von 300
U/min, eine Tretkurbeldrehzahl von 130 U/min entspricht einer Schwungraddrehzahl von
1300 U/min. Da die Schwungraddrehzahl in einem festen Verhältnis zur Tretkurbeldrehzahl
steht, kann folglich aus der über die Messeinrichtung 10 erfassten Raddrehzahl genau
die Tretkurbeldrehzahl ermittelt werden.
[0054] Zu jeder Drehzahlstufe sind, wiederum zugeordnet zu jeder Bremseinrichtungseinstellung,
also jeder Prozentstufe, entsprechende am Referenz-Trainingsrad gemessene Leistungswerte
eingetragen, also Wattwerte, die der Trainierende aufwenden muss, wenn er die Schwungscheibe
bei der entsprechenden Bremseinrichtungseinstellung mit der jeweiligen Drehzahl bewegt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese Leistungswert-Matrix 10 x 11 groß, mithin
sind also insgesamt 110 dezidierte Leistungswerte über den entsprechenden ReferenzLeistungsmessplatz
am Referenz-Trainingsrad ermittelt worden und in die Matrix eingetragen worden.
[0055] Soll nun der Trainierende eine Kalibrierung vornehmen, so wird von ihm zunächst am
zu kalibrierenden Serien-Trainingsrad der Kalibriermodus seitens der Recheneinrichtung
13 über die Anzeigeeinrichtung 14 angewählt, sofern die Recheneinrichtung 13 nicht
beispielsweise aufgrund einer definierten zeitlichen Vorgabe von selbst die Durchführung
des Kalibrierens verlangt. Dem Trainierenden wird zunächst über die Recheneinrichtung
13 an der Anzeigeeinrichtung 14 angezeigt, dass er das Schwungrad 5 zunächst antreiben
soll, und hierbei eine Mindest-Drehzahl an der Tretkurbel von mindestens 100 U/min
zu erreichen ist, vorzugsweise von wenigstens 110 U/min. Dem kommt der Trainierende
nun nach, er tritt solange, bis beispielsweise die geforderten 110 U/min an Tretkurbeldrehzahl
erreicht ist. Die Messeinrichtung 10 (oder die Recheneinrichtung 13, je nachdem, wer
über den entsprechenden Prozessor verfügt) erfasst kontinuierlich die Drehzahl des
Schwungrads 5 und rechnet hierüber die entsprechende Tretkurbeldrehzahl aus, nachdem
ihr ja das Übersetzungsverhältnis zwischen Tretkurbelmechanismus 2 und Schwungrad
5 bekannt ist. Mit Erreichen der geforderten Drehzahl von 110 U/min wird dem Trainierenden
über die Anzeigeeinrichtung 14 angezeigt, dass er den Tretvorgang beenden soll. Das
Schwungrad 5 läuft nun aus. Es wird hierbei über die Bremseinrichtung 8 gebremst,
wobei der (theoretische) Bremswirkungsgrad der entsprechenden, vom Trainierenden zuvor
gewählten SollBremseinstellung entspricht. Wurde der Trainierende beispielsweise aufgefordert,
die Bremseinstellung "70 %" einzustellen, so würde also die Bremseinrichtung 8 mit
70 % der maximalen Bremsleistung das leer auslaufende Schwungrad 5 verzögern. Die
Messeinrichtung 10 misst kontinuierlich die Ist-Drehzahl des Schwungrads 5 und daraus
resultierend die dazu korrespondierende Tretkurbeldrehzahl. Mit Erreichen beispielsweise
einer Tretkurbeldrehzahl von 100 U/min beginnt die Zeitmessung, das Erreichen dieser
Drehzahlschwelle wirkt also als Trigger. Mit fortgesetztem Auslaufen des Schwungrads
5 nimmt seine Drehzahl und damit auch die korrespondierende Tretkurbeldrehzahl kontinuierlich
ab. Die Abnahme wird kontinuierlich über die Messeinrichtung 10 gemessen. Sobald eine
zweite Drehzahl, beispielsweise von entsprechenden 50 U/min Tretkurbeldrehzahl erreicht
wird, wird die Messung der Ist-Auslaufzeit über die Messeinrichtung 10 gestoppt. Damit
ist die Ist-Auslaufzeit des Serien-Trainingsrads in Bezug auf die vorher eingestellte
Bremseinstellung von 70 % erfasst worden. Im Idealfall, wenn also das Serien-Trainingsrad
dem Referenz-Trainingsrad entsprechen würde, müsste als Ist-Auslaufzeit 11,07 s gemessen
werden.
[0056] Ergibt sich jedoch beispielsweise eine Ist-Auslaufzeit von 12,56 s, so ist eine Zeitdifferenz
gegeben. Die Recheneinrichtung 13 überprüft nun, inwieweit die gemessene Ist-Auslaufzeit
von 12,56 noch der zur Bremseinstellung von 70 % gegebenen Referenz-Auslaufzeit von
11,07 s zugeordnet werden kann, oder ob eine Zuordnung zu einer anderen Bremseinstellung
und damit einer anderen Referenzzeit erforderlich ist. Nachdem hier im gezeigten Beispiel
nur 10 Referenz-Auslaufzeiten gegeben sind, ist selbstverständlich um jede Referenz-Auslaufzeit
ein gewisses Zeitintervall gelegt, innerhalb welchem eine Ist-Auslaufzeit noch liegen
darf, um der entsprechenden Referenz-Auslaufzeit zugeordnet werden zu können. Ausgehend
vom Beispiel einer Ist-Auslaufzeit von 12,56 s würde die Recheneinrichtung nun erkennen,
dass diese Ist-Auslaufzeit, die gegebenenfalls noch etwas gerundet wird, beispielsweise
auf eine Kommastelle zu 12,6 s, näher der Referenz-Auslaufzeit von 13,12 s für die
Bremseinrichtungseinstellung von "60 %" liegt als an der Referenz-Auslaufzeit von
11,07 s für die eingestellte Bremseinrichtungseinstellung von "70 %". In diesem Fall
wird folglich seitens der Recheneinrichtung 13 sofort über die Anzeigeeinrichtung
14 eine Anzeigeänderung veranlasst, der Gestalt, dass von der bis dato gegebenen Anzeige
der Soll-Bremseinrichtungseinstellung von "70 %" auf die Ist-Einstellung von "60 %"
gewechselt wird. Denn tatsächlich liegt ja letztlich eine Bremswirkung in Folge der
realen Bremseinstellung von nur ca. 60 % an, nicht aber von den zuvor gegebenen 70
%. Die Recheneinrichtung 13 korrigiert nun fortan die entsprechende Bremseinstellungsanzeige
der Art, dass auch bei Änderung der Einstellung stets die nunmehr korrekte weil kalibrierte
Bremseinstellung angezeigt wird, auch wenn die Einstellung nachfolgend vom Trainierenden
geändert wird.
[0057] In entsprechender Weise werden fortan auch die entsprechenden, der kalibrierten Bremseinrichtungseinstellung
zugeordneten Leistungswerte im Rahmen der Leistungsermittlung berücksichtigt. Ausgehend
vom zuvor beschriebenen Beispiel, bei dem der Trainierende zuvor 70 % eingestellt
hat, tatsächlich aber eine Bremseinstellung von nur 60 % gegeben war, würden, wenn
er das Training nunmehr mit der korrekten 60 %-Einstellung fortsetzt, die in dieser
Zeile gegebenen Leistungswerte zugrunde gelegt werden, abhängig davon, welche konkrete
Tretkurbeldrehzahl er im nachfolgenden Trainingsbetrieb fährt.
[0058] Selbstverständlich kann die Kalibrierung in beide Richtungen erfolgen. Hätte sich
im Rahmen der Kalibrierung als Ist-Auslaufzeit eine Zeit von beispielsweise 10,2 s
ergeben, so hätte die Recheneinrichtung die Soll-Einstellung von "80 %" an die Anzeigeeinrichtung
14 ausgegeben, mithin also ermittelt, dass die reale Bremswirkung nicht 70 % wie eingestellt,
sondern tatsächlich 80 % (genähert) beträgt.
[0059] Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind lediglich 10 Bremseinstellungen angegeben.
Selbstverständlich ist es möglich, die Bremseinstellungen noch wesentlich feiner aufzugliedern,
beispielsweise in 1 %-Schritten, beginnend von 1 % bis maximal 100 % Bremswirkung.
Das heißt, dass insgesamt 100 Einstellungen gegeben sind. Zu jeder Bremseinstellung
ist eine korrespondierende Referenz-Auslaufzeit am Referenz-Trainingsrad ermittelt
worden, so dass auch 100 Referenz-Auslaufzeiten vorliegen. Wird nun eine Ist-Auslaufzeit
ermittelt, so kann diese wesentlich exakter einer 1 %-Stufe zugeordnet werden, so
dass beispielsweise eine Verschiebung von einer eingestellten Bremseinstellung von
70 % bei einer Ermittlung einer Ist-Auslaufzeit von 12,56 s beispielsweise auf 64
% erfolgt. Die Kalibrierung kann also noch wesentlich genauer vorgenommen werden,
da um die einzelnen Referenz-Auslaufzeiten der 100 Positionsstufen wesentlich kleinere
Zeitintervalle zu legen sind, als bei nur zehn Referenz-Auslaufzeiten. In entsprechender
Weise sind natürlich auch wesentlich mehr Leistungswerte gegeben, wobei natürlich
auch diese nicht nur in 10er-Schritten, sondern beispielsweise in 5er-Schritten hinsichtlich
der Drehzahl aufgespaltet werden können.
[0060] Selbstverständlich ist es denkbar, das geschilderte Prozedere nicht nur einmal durchzuführen,
sondern beispielsweise 2- oder 3 Mal, mithin also zwei oder drei Ist-Auslaufzeiten
zu ermitteln, jeweils zur identischen Bremseinrichtungseinstellung. Aus diesen mehreren
Ist-Auslaufzeiten ermittelt die Recheneinrichtung 13 nun eine gemittelte Ist-Auslaufzeit,
die sodann mit den Referenz-Auslaufzeiten verglichen wird. Die Ist-Auslaufzeit wird
hier also auf einer breiteren Basis ermittelt.
[0061] Nach einer erfolgten Kalibrierung kann ein zweiter Testlauf durchgeführt werden.
Beispielsweise wird der Anwender über die Anzeigeeinrichtung 14 aufgefordert, anstelle
der exemplarisch auf 60 % korrigierten Bremseinrichtungseinstellung diese auf 40 %
zu ändern. Sodann wird erneut die Aufforderung gegeben, zu treten, bis eine Tretkurbeldrehzahl
beispielsweise von 110 U/min ermittelt wird, wonach der Tretbetrieb beendet wird und
mit Erreichen von 100 U/min die Zeitmessung beginnt, die beispielsweise bei 50 U/min
endet. Es wird also bezüglich der Bremseinrichtungseinstellung von 40 % erneut eine
Ist-Auslaufzeit ermittelt. Diese Ist-Auslaufzeit müsste nun im gezeigten Beispiel
im Bereich der Referenz-Auslaufzeit von 16,23 s liegen, respektive im zugeordneten
Zeitintervall. Ist dies der Fall, war die erste Kalibrierung erfolgreich.
[0062] Wenngleich im zuvor beschriebenen Beispiel als erste und zweite Drehzahl 100 U/min
bzw. 50 U/min bezogen auf den Tretkurbelmechanismus bzw. die Pedale angegeben sind,
wäre es natürlich denkbar, unmittelbar die Schwungraddrehzahlen, die über die Messeinrichtung
10 unmittelbar gemessen werden, zugrunde zu legen. Bei einem Übersetzungsverhältnis
z.B. von 1:10 würde dann als erste Schwungraddrehzahl 1000 U/min und als zweite Schwungraddrehzahl
500U/min angesetzt werden, also die Ist-Auslaufzeit zwischen diesen beiden Drehzahlwerten
gemessen werden. Ferner können auch die Leistungswerte bei bekanntem Übersetzungsverhältnis
entsprechenden Schwungraddrehzahlen zugeordnet werden, im Beispiel also Schwungraddrehzahlen
von 300 - 1300 U/min. Die ermittelten Ergebnisse wären naturgemäß die gleichen.
[0063] Entscheidend für die Ist-Auslaufzeitmessung ist die genaue Erfassung der die Messung
auslösenden ersten und der sie beendenden zweiten Drehzahl. Dies ist mit dem erfindungsgemäßen
Trainingsrad möglich, da eine hochaufgelöste Erfassung der Dauer einer Umdrehung des
schnell rotierenden Schwungrads 5 erfolgt. Hierzu wird eine Messeinrichtung verwendet,
die nur ein am Schwungrad 5 angeordnete Magnetelement 11 und eine stationäre Messeinrichtung
12, also einen geeigneten Sensor, z.B. einen Hall-Sensor umfasst. Der Sensor erzeugt
jedes Mal, wenn das Magnetelement an ihm vorbeidreht, ein Signal. Da nur ein Magnetelement
vorgesehen ist, ist folglich die Zeit, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen
verstrichen ist, exakt die Zeit, die das Schwungrad für diese eine Umdrehung benötigt
hat. Diese gemessene Zeit steht synonym für die Ist-Drehzahl. Da kontinuierlich die
Signale erzeugt werden und folglich kontinuierlich die zwischen zwei Signalen liegenden
Zeitintervalle entweder seitens der Messeinrichtung selbst oder seitens der Recheneinrichtung,
die für die Erfassung von Zeitintervallen im Millisekundenbereich ausgelegt sind,
erfasst werden, kann folglich sehr genau die Ist-Drehzahl bestimmt werden. Damit ist
aber auch der zeitliche Drehzahlverlauf, und damit konkret das Erreichen der ersten
Drehzahl, bei der die Messung der Ist-Auslaufzeit beginnt, wie auch das Erreichen
der zweiten Drehzahl, bei der die Messung der Ist-Auslaufzeit gestoppt wird, hoch
genau erfassbar. Da wie ausgeführt die Tretkurbeldrehzahl übersetzt wird, liegt folglich
eine hohe Schwungraddrehzahl vor. Folglich sind bei höherer Kurbeldrehzahl sehr hohe
Schwungraddrehzahlen gegeben, die im Bereich mehreren 100 U/min bis weit über 1000U/min,
je nach konkreter Übersetzung, liegen. Daraus resultiert, dass sehr geringe Zeitintervalle
zwischen zwei aufeinander folgenden Signalen liegen, sie liegen insbesondere bei höheren
Drehzahlen im Bereich mehrere 10 - 100 Millisekunden (bei einer Drehzahl von z.B.
1000 U/min beträgt das Zeitintervall nur 60 ms, bei einer Drehzahl von 600 U/min beträgt
das Zeitintervall 100 ms). Dies ist grundlegend für eine extrem genaue Drehzahlerfassung.
Denn infolge der hoch aufgelösten Zeiterfassung mit Änderungen der Zeitintervalle
im Millisekundenbereich können auch minimale sich ergebende Drehzahländerungen erfasst
werden. Folglich kann auch höchst genau das Erreichen der ersten wie auch der zweiten
Drehzahl erfasst werden, woraus wiederum eine hochgenaue Ermittlung der Ist-Auslaufzeit
resultiert.
1. Stationäres Trainingsrad, umfassend einen Tretkurbelmechanismus, der über eine Übersetzung
mit einem Schwungrad gekoppelt ist, eine magnetische Bremseinrichtung, die mit dem
Schwungrad zusammenwirkt und in ihrer Bremswirkung veränderbar ist, sowie eine Recheneinrichtung
mit zugeordneter Anzeigeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass in der Recheneinrichtung (13) eine Kalibriertabelle hinterlegt ist, enthaltend mehrere
definierte Bremseinrichtungseinstellungen, denen Referenz-Auslaufzeiten des nicht
über den Tretkurbelmechanismus (2) belasteten Schwungrads (5) betreffend die Drehzahlabnahme
von einer ersten Drehzahl auf eine zweite Drehzahl zugeordnet sind, wobei zur Kalibrierung
wenigstens einmal mittels einer Messeinrichtung (10) oder der Recheneinrichtung (13)
die Ist-Auslaufzeit des Schwungrads (5) bei einer gegebenen Soll-Einstellung der Bremseinrichtung
(8) ermittelt und anhand der gemessenen Ist-Auslaufzeit durch Vergleich mit den Referenz-Auslaufzeiten
die auslaufzeitspezifische Ist-Einstellung der Bremseinrichtung (8) bestimmt und bei
Nichtübereinstimmung von Ist-Einstellung und Soll-Einstellung eine Information betreffend
die Ist-Einstellung an der Anzeigeeinrichtung (14) ausgebbar ist.
2. Trainingsrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremswirkung in definierten Stufen, vorzugsweise in wenigstens 10 Stufen, zwischen
einer maximalen Bremswirkung und keiner Bremswirkung veränderbar ist.
3. Trainingsrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremswirkung in 1 %-Schritten zwischen 100% und 0% Bremswirkung veränderbar ist.
4. Trainingsrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (10) oder die Recheneinrichtung (13) zur Ermittlung einer gemittelten
Ist-Auslaufzeit anhand zweier in nacheinander durchgeführten Vorgängen ermittelten
separaten Ist-Auslaufzeiten bei gleicher Soll-Einstellung der Bremseinrichtung (8)
und zur Ermittlung der Ist-Einstellung anhand der gemittelten Ist-Auslaufzeit ausgebildet
ist.
5. Trainingsrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Schwungrad (5) ein bei Schwungradrotation an der stehenden Messeinrichtung (10)
vorbeibewegtes und dabei von der Messeinrichtung (10) berührungslos erfassbares Element
(11), insbesondere ein Magnetelement vorgesehen ist, wobei die Messeinrichtung (10)
oder die Recheneinrichtung (13) anhand der zwischen zwei aufeinanderfolgenden erfassten
Durchläufen des Elements gegebenen Zeitintervalle zur Ermittlung der Drehzahl und
damit der ersten und der zweiten Drehzahl ausgebildet ist.
6. Trainingsrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (10) oder die Recheneinrichtung (13) auch zur Ermittlung der
Ist-Auslaufzeit zwischen dem Erreichen der ersten Drehzahl und dem Erreichen der zweiten
Drehzahl
7. Trainingsrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seitens der Recheneinrichtung (13) ein Kalibriermodus anwählbar ist, in welchem die
Recheneinrichtung (13) über die Anzeigeeinrichtung Handlungsanweisungen an den Benutzer
zum Antreiben des Schwungrads (5) auf mindestens die erste Drehzahl und zur Beendigung
der weiteren Betätigung des Tretkurbelmechanismus (2) ausgebbar sind.
8. Verfahren zum Kalibrieren der mittels einer Recheneinrichtung (13) ermittelbaren Leistungsanzeige
eines stationären Trainingsrads (1), wobei in der Recheneinrichtung (13) eine Kalibriertabelle
hinterlegt ist, enthaltend mehrere definierte Bremseinrichtungseinstellungen, denen
Referenz-Auslaufzeiten des nicht über den Tretkurbelmechanismus (2) belasteten Schwungrads
(5) betreffend die Drehzahlabnahme von einer definierten ersten Drehzahl auf eine
definierte zweite Drehzahl zugeordnet sind, bei welchem Verfahren wenigstens einmal
der Benutzer bei einer gegebenen Soll-Einstellung der Bremseinrichtung (8) das Schwungrad
(5) über den Tretkurbelmechanismus (2) des Trainingsrads (1) unter kontinuierlicher
Drehzahlermittlung auf eine Drehzahl, die mindestens der ersten Drehzahl entspricht,
antreibt, wonach die Betätigung des Tretkurbelmechanismus (2) beendet wird und mittels
einer Messeinrichtung (10) oder der Recheneinrichtung (13) die Ist-Auslaufzeit, die
das Schwungrad (5) für einen Abfall von der ersten Drehzahl auf die zweite Drehzahl
benötigt, gemessen wird, wonach anhand der gemessenen Ist-Auslaufzeit durch Vergleich
mit den Referenz-Auslaufzeiten die Ist-Einstellung der Bremseinrichtung (8) ermittelt
wird und bei Nichtübereinstimmung von Ist-Einstellung und Soll-Einstellung eine Information
betreffend die Ist-Einstellung an der Anzeigeeinrichtung (14) ausgebbar ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Schwungrads (5) auf einen Wert oberhalb der ersten Drehzahl gebracht
wird, wonach die Betätigung des Tretkurbelmechanismus (2) beendet wird und unter kontinuierlicher
Drehzahlerfassung die Zeitmessung mit Erreichen der ersten Drehzahl beginnt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Drehzahl des Schwungrads (5) eine Messeinrichtung verwendet wird,
umfassend ein am Schwungrad (5) angeordnetes Element, insbesondere ein Magnetelement
(11) und ein stationäres Messelement (12), das bei jeder Umdrehung des Schwungrads
einmal das dadurch an ihm vorbeibewegte Messelement erfasst und ein dies anzeigendes
Signal erzeugt, wobei zur Drehzahlermittlung die Zeit zwischen zwei nacheinander gegebenen
Signalen erfasst wird, wobei die ermittelte Zeit oder die daraus ermittelte Drehzahl
der die Messung der Ist-Auslaufzeit anstoßende und beendende Parameter ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Drehzahlen und der Ist-Auslaufzeit seitens der Messeinrichtung
(10) oder seitens der Recheneinrichtung (13) erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehzahl bezogen auf eine Tretkurbeldrehzahl von wenigstens 100 U/min ist
und die Differenz zur zweiten Drehzahl bezogen auf die Tretkurbeldrehzahl wenigstens
30 U/min, vorzugsweise wenigstens 50 U/min beträgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorgang wenigstens einmal bei gleicher Ist-Einstellung wiederholt und anhand
der zwei gemessenen Ist-Auslaufzeiten eine gemittelte Ist-Auslaufzeit bestimmt wird,
anhand welcher die Bestimmung der Soll-Einstellung vorgenommen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorgang wenigstens einmal bei einer geänderten zweiten Soll-Einstellung der Bremseinrichtung
(8) wiederholt wird, wobei anhand jeder gemessenen Ist-Auslaufzeit oder jeder bestimmten
gemittelten Ist-Auslaufzeit die Bestimmung der jeweiligen Ist-Einstellung erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ist-Einstellung diejenige Einstellung ist, bei der keine Bremswirkung gegeben
ist, und die zweite Ist-Einstellung diejenige ist, bei der die maximale Bremswirkung
gegeben ist.