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Dokumentenidentifikation DE3941498A1 21.06.1990
Titel Reitsimulator
Anmelder Meitec Corp., Nagoya, Aichi, JP
Erfinder Yamaguchi, Masaaki;
Kito, Masashi, Nagoya, Aichi, JP;
Iguchi, Nobuhiro, Tokio/Tokyo, JP;
Yoshida, Shinzo, Chigasaki, Kanagawa, JP;
Ishigure, Atushi, Nagoya, Aichi, JP
Vertreter Kramer, R., Dipl.-Ing.; Weser, W., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Hoffmann, E., Dipl.-Ing., 8000 München; Blumbach, P., Dipl.-Ing.; Zwirner, G., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing., Pat.-Anwälte, 6200 Wiesbaden
DE-Anmeldedatum 15.12.1989
DE-Aktenzeichen 3941498
Offenlegungstag 21.06.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.06.1990
IPC-Hauptklasse A63B 69/04
IPC-Nebenklasse H02P 7/00   
Zusammenfassung Durch einen Reitsimulator werden die grundlegenden Bewegungsabläufe eines echten Pferdes naturgetreu simuliert. Der Reitsimulator enthält einen künstlichen Pferdekörper (2), Pferdekörper-Trägermechanismen (7, 8) für das kreisförmig bewegte Lagern der unteren Enden der Vorder- und Hinterbeine (3, 4) des Pferdekörpers, Schwung-Einstelleinrichtungen zum Antreiben der Pferdekörper-Trägermechanismen (7, 8) und zum Bewegen des Pferdekörpers (2) sowohl in vertikaler als auch in Längsrichtung, und Phasen-Einstelleinrichtungen (11, 12) zum Einstellen der Phasendifferenz zwischen der Vertikalbewegung und der Längsbewegung des Pferdekörpers, wenn die Pferdekörper-Trägermechanismen (7, 8) angetrieben werden. Der Reitsimulator enthält außerdem Mittel, mit denen der Reiter dem Pferdekörper Hilfen geben kann, so daß die grundlegenden Bewegungsarten eines echten Pferdes simulierbar sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen einen künstlichen Pferdekörper enthaltenden Reitsimulator, der die grundlegenden Bewegungen eines echten Pferdes zu simulieren vermag.

Es gibt bereits sogenannte Reitmaschinen mit künstlichen Pferdekörpern, und zwar in Karussells in Vergnügungsparks. Wie man bei einem Ritt auf einer solchen Reitmaschine leicht bemerkt, unterscheidet sich deren Bewegung beträchtlich von den Bewegungen eines echten Pferdes. Bei den herkömmlichen Reitmaschinen gibt es auch solche, die eine einigermaßen komplizierte Bewegung des künstlichen Pferdekörpers durchzuführen vermögen, wobei die Bewegung eine Kreisbewegung beinhaltet, die eine synchrone Kombination aus einer Vertikalbewegung und einer Längsbewegung darstellt. Die meisten Reitmaschinen sind jedoch auf eine lediglich lineare Bewegung in vertikaler oder Längsrichtung beschränkt. Selbst bei Reitmaschinen mit einer kreisförmigen Bewegung liegt der Schwingungshub (d.i. der Radius der Kreisbewegung) fest, und unberücksichtigt bleibt jegliche Phasendifferenz zwischen der Vertikalbewegung und der Längsbewegung. Ganz zu schweigen ist bei solchen Beschränkungen von der lediglich linearen Bewegung. Lediglich die Drehzahl eines Antriebsmotors, der den künstlichen Pferdekörper antreibt, ist zur manuellen Steuerung ausgelegt, um das Gefühl einer Beschleunigung zu verstärken.

Weiterhin kann bei herkömmlichen Reitmaschinen der Reiter dem Pferdekörper keinerlei Hilfen vermitteln. So zum Beispiel ist es für den Reiter nicht möglich, den Pferdekörper durch auf den Unterleib des Pferdekörpers einwirkende Zeichen, also durch Schenkelarbeit, zu steuern. Auch ist es nicht möglich, den Kopf des Pferdekörpers durch Zügel zu beeinflussen, um den Pferdekörper in Gang zu setzen, die Gangart zu wechseln oder den Pferdekörper anzuhalten.

Beim tatsächlichen Reiten jedoch gibt es drei Arten von Gangarten: Schritt, Trab und Galopp. Die Gangarten unterscheiden sich voneinander in der Anzahl und der Länge von Schwingungen und in der Phasendifferenz zwischen der Vertikalbewegung und der Längsbewegung des Pferdekörpers. Um also ein Reitgefühl zu erhalten, welches dem Gefühl beim Reiten eines echten Pferdes nahekommt, ist es notwendig, den Pferdekörper mit der Anzahl und der Länge von Schwüngen und der Phasendifferenz anzutreiben, die der jeweiligen Gangart entspricht, und es ist weiterhin notwendig, eine Steuerung des Pferdekörpers zuzulassen, um den Pferdekörper zu starten, die Gangart zu wechseln oder den Pferdekörper anzuhalten, wobei diese Steuerung durch Schenkelarbeit des Reiters oder durch Zügelparade erfolgt.

Man kann sagen, daß die herkömmliche Reitmaschine lediglich als Spielzeug eingesetzt wird und niemals die Funktion haben kann, das wirkliche Reitgefühl zu vermitteln.

Seit einigen Jahren nimmt die Anzahl von Menschen zu, die die Technik des Reitens erlernen wollen. Wenn ein Anfänger auf einem echten Pferd zu reiten beginnt, so sind seine Reithaltung und seine von ihm gegebenen Hilfen durch Gewichtsverlagerung zunächst unkorrekt und instabil. Dies kann eine Störung bei der Ausbildung des echten Pferdes oder eine Zunahme der Belastung des Pferdes mit sich führen, so daß in einigen Fällen das Pferd störrisch wird und möglicherweise den Reiter abwirft. Dies sind die besonders bei Anfängern besonders hervortretenden Schwierigkeiten, sich die Technik des Reitens anzueignen.

Die Bewegung der herkömmlichen Reitmaschine jedoch unterscheidet sich von der Bewegungsart eines echten Pferdes erheblich, wie oben ausgeführt wurde, so daß die herkömmliche Reitmaschine nicht zum Üben des Reitens eingesetzt werden kann. Es besteht demnach ein erheblicher Bedarf an einem künstlichen Pferdekörper, der in der Lage ist, die Bewegungsart eines echten Pferdes möglichst naturgetreu zu simulieren, damit insbesondere für Anfänger die Möglichkeit besteht, die Technik des Reitens richtig und relativ einfach zu erlernen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Reitsimulator des Typs mit künstlichem Pferdekörper zu schaffen, der in der Lage ist, die Bewegungen eines echten Pferdes weitestgehend naturgetreu zu simulieren, und der durch Hilfen, zum Beispiel die Schenkel des Reiters und die die Zügel führenden Hände des Reiters, gesteuert werden kann.

Auch soll die Erfindung eine Reit-Übungsmaschine schaffen, die sich durch Sicherheit im Gebrauch auszeichnet und den Schüler in die Lage versetzt, die Technik des Reitens wirksam zu üben.

Schließlich soll auch durch die Erfindung eine Reitmaschine geschaffen werden, die sich zur Vergnügung eignet, dabei aber im Gebrauch sicher ist und ein sehr komfortables Reitgefühl vermittelt.

Weiterhin schafft die Erfindung eine Reitmaschine für das Fitness-Training, die dem Benutzer ein komfortables Reitgefühl vermittelt und mit der der Kalorienverbrauch seitens des Benutzers heraufgesetzt werden kann, indem eine harte Bewegung simuliert wird, zum Beispiel der Galopp des Pferdekörpers.

Die Lösung der Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm des Gesamt-Aufbaus eines erfindungsgemäßen Reitsimulators;

Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht des Antriebssteuermechanismus des Reitsimulators;

Fig. 3, 4 und 5 schematische Ansichten, die den Weg eines willkürlichen Punkts des künstlichen Pferdekörpers veranschaulichen;

Fig. 6 eine schematische Ansicht des Trägermechanismus für den künstlichen Pferdekörper;

Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII in Fig. 6;

Fig. 8 eine Schnittansicht ähnlich wie Fig. 7, welche die Betriebsweise des Trägermechanismus veranschaulicht;

Fig. 9, 10 und 11 schematische Ansichten, die den Betrieb des Gestänges veranschaulichen;

Fig. 12 eine Seitenansicht der Schwung-Einstelleinrichtung;

Fig. 13 eine Vorderansicht der Schwung-Einstelleinrichtung;

Fig. 14 eine Schnittansicht entlang der Linie XIV-XIV in Fig. 12;

Fig. 15 eine seitliche Schnittansicht der Phasen-Einstelleinrichtung;

Fig. 16 eine Vorder-Schnittansicht der Phasen-Einstelleinrichtung;

Fig. 17 eine schematische Ansicht, die die Lage verschiedener Sensoren des Pferdekörpers verdeutlicht;

Fig. 18 eine Seitenansicht des Sattelaufbaus;

Fig. 19 eine Vertikal-Schnittansicht entlang der Linie XIX- XIX in Fig. 18;

Fig. 20 eine Ansicht der Anordnung nach Fig. 18 gemäß Blickrichtung XX-XX in Fig. 18;

Fig. 21 einen Grundriß der Zügelsteuer-Detektoreinrichtung;

Fig. 22 eine Seitenansicht der Zügelsteuer-Detektoreinrichtung;

Fig. 23 eine Bodenansicht der Zügelsteuer-Detektoreinrichtung;

Fig. 24 eine detaillierte Ansicht eines Abschnitts der Zügelsteuer-Detektoreinrichtung;

Fig. 25 ein Blockdiagramm, welches das Steuersystem des Reitsimulators darstellt;

Fig. 26 ein Flußdiagramm, welches das Auswertesystem für die Reittechnik veranschaulicht; und

Fig. 27 ein Flußdiagramm für die Befehle bei der Reittechnik.

Fig. 1 zeigt ein Steuer-Blockdiagramm für den Gesamtaufbau des Reitsimulators gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Ein künstlicher Pferdekörper 2, der einen Reiter 1 trägt, wird von vier Beinen getragen, die ein linkes Vorderbein 3, ein linkes Hinterbein 4, ein rechtes Vorderbein 5 und ein rechtes Hinterbein 6 umfassen. Diese Beine 3, 4, 5 und 6 sind mit ihren unteren Enden an Schwung-Einstelleinrichtungen 7, 8, 9 und 10 befestigt, die dazu dienen, den Hub des Schwungs des Pferdekörpers 2 zu variieren, wenn sich der Pferdekörper in vertikaler oder Längsrichtung bewegt. Die Schwung-Einstelleinrichtungen 7, 8, 9 und 10 sind mechanisch mit Phasen-Einstelleinrichtungen 11, 12, 13 und 14 verbunden.

Die Phasen-Einstelleinrichtungen 11, 12, 13 und 14 dienen dazu, eine Phasendifferenz zwischen der Vertikalbewegung und der Längsbewegung des Pferdekörpers 2 hervorzurufen, und sie sind an einer Ausgangswelle eines Drehzahluntersetzers 15 in einem Hauptmotor 16 angeschlossen, und werden von diesem Hauptmotor 16 angetrieben.

Die Drehzahl des Hauptmotors 16 ist unter Steuerung eines Wechselrichters 17 veränderbar, welcher eine Antriebsleistung mit variierenden Frequenzen erzeugt. Der Wechselrichter 17 ist an einer Steuereinheit 18 angeschlossen, die den Hauptteil des Systems bildet. Die Steuereinheit 18 erzeugt für den Wechselrichter 17 eine Soll-Drehzahl für die Drehung des Hauptmotors 16. Die Steuereinheit 18 ist außerdem an (weiter unten noch beschriebene) Exzentrizitäts-Einstellmotoren 92 angeschlossen, die in den Schwung-Einstelleinrichtungen 7, 8, 9 und 10 vorgesehen sind, und an Phasen-Einstellmotoren 127 (die ebenfalls weiter unten noch beschrieben werden) angeschlossen, die in den Phasen-Einstelleinrichtungen 11, 12, 13 und 14 vorgesehen sind. Weiterhin ist die Steuereinheit 18 elektrisch an mehrere Zügelsteuer-Detektoren 19 angeschlossen, um die (unten näher erläuterte) Steuerung eines Zügels 33 zu erfassen, wenn dieser gezogen wird, und es sind mehrere Beinbewegungsdetektoren 20 am Unterleib des Pferdekörpers 2 befestigt, welche durch die Schenkel des Reiters 1 auf dem Pferdekörper 2 betätigt werden. Die Zügelsteuer-Detektoren 19 und die Schenkelbewegungsdetektoren 20 dienen zum Erfassen sogenannter Hilfen, die durch den Reiter 1 gegeben werden.

Die Steuereinheit 18 erhält von einer Stromquelle 21 elektrische Energie und ist elektrisch an eine Steuertafel 22 angeschlossen, die zum Einstellen der Betriebsweise des Pferdekörpers 2 dient.

Fig. 2 ist eine schematische, perspektivische Ansicht des mechanischen Aufbaus des Reitsimulators nach Fig. 1, wobei der Pferdekörper 2 schematisch dargestellt ist, und weiterhin die Schwung-Einstelleinrichtungen 7 und 8, die Phasen- Einstelleinrichtungen 11 und 12, der Drehzahluntersetzer 15, der Hauptmotor 16 und andere Bauteile zu sehen sind. Fig. 2 zeigt den Aufbau, der für die linken Beine 3 und 4des Pferdekörpers 2 vorgesehen ist, und selbstverständlich sind für die rechten Beine 5 und 6 des Pferdekörpers 2 die Schwung-Einstelleinrichtungen 9 und 10 und die Phasen- Einstelleinrichtungen 13 und 14 in ähnlicher Weise vorgesehen, wie es oben beschrieben wurde.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, trägt der Pferdekörper 2 einen Sattel 31 und Steigbügel 32, auf denen die Füße des auf dem Sattel 31 sitzenden Reiters 1 ruhen. An den Kopf 2a des Pferdekörpers 2 sind Zügel 33 angebunden, so daß, wenn die Zügel 33 gezogen werden, die Zügelsteuer-Detektoren 19 die Steuerung durch die Zügel 33 erfaßt, um ein Zügelsteuer-Detektorsignal auszugeben. Die Schenkelbewegungsdetektoren 20 sind an dem Unterleib 3b des Pferdekörpers 2 derart befestigt, daß, wenn der Reiter 1 mit seinen Schenkeln ein Zeichen gibt, die Schenkelbewegungsdetektoren 20 ein Schenkelbewegungs-Detektorsignal ausgeben.

Das linke Vorderbein 3 und das linke Hinterbein 4 (im folgenden einfach als Vorderbein 3 oder Vorderhand 3 und Hinterbein bzw. Hinterhand 4 bezeichnet) des Pferdekörpers 2 sind an den Rumpf des Pferdekörpers 2 zur Ausübung einer Drehbewegung um ein Vorderbein-Gelenk 34 bzw. ein Hinterbein-Gelenk 35 angeschlossen. Das Vorderbein 3 ist mit seinem unteren Ende schwenkbar an einer Exzenterwelle 7S befestigt, die an der Schwung-Einstelleinrichtung 7 angebracht ist, was weiter unten noch näher erläutert wird. Das Hinterbein 4 ist fest mit einem Unterbau 40 verbunden, der an der Schwung-Einstelleinrichtung 8 montiert ist, was ebenfalls unten noch erläutert wird. Der Unterbau 40 wird von einem noch näher zu beschreibenden Gestänge 60 horizontal hin- und hergeschwenkt. Damit ist das Hinterbein 4 in einem festen Winkel bezüglich einer horizontalen Ebene beweglich. Die in Fig. 2 eingezeichnete Exzentrizität E läßt sich durch Steuerung seitens eines Exzentritäts-Einstellmotors (nicht dargestellt) einstellen. Je größer die Exzentrizität E ist, desto größer wird der Schwung bei vertikalen und Längsbewegungen.

An die Phasen-Einstelleinrichtung 11 ist eine Drehwelle 43 zum Antreiben der Schwung-Einstelleinrichtung 7 angeschlossen, und eine Drehwelle 44 zum Antreiben der Schwung-Einstelleinrichtung 8 ist an die Phasen-Einstelleinrichtung 12 angeschlossen. Durch eine Riemenscheibe 47 verläuft eine Scheibenwelle 48, und eine Scheibenwelle 50 ist durch eine Riemenscheibe 49 geführt. Die Phasen-Einstelleinrichtung 11 dient dazu, die Phase zwischen der Drehwelle 43 und der Scheibenwelle 48 einzustellen, während die Phasen-Einstelleinrichtung 12 dazu dient, die Phase zwischen der Drehwelle 44 und der Scheibenwelle 50 einzustellen, wie unten noch näher ausgeführt ist.

Das Ausgangsdrehmoment einer sich aus dem Hauptmotor 16 und dem Drehzahluntersetzer 15 zusammensetzenden Antriebseinheit 51 wird über eine Antriebswelle 52 der Antriebseinheit 51 übertragen auf Riemenscheiben 53 und 54, die koaxial auf der Antriebswelle 52 sitzen. Die Riemenscheibe 53 dreht die Riemenscheibe 47 über einen Zeitsteuerriemen 55, während die Riemenscheibe 54 die Riemenscheibe 49 über einen Zeitsteuerriemen 56 dreht. Mit dieser Ausgestaltung empfängt der Hauptmotor 16 von dem Wechselrichter 17 elektrische Antriebsenergie und wird mit einer Drehzahl gedreht, die der Frequenz der Antriebsleistung entspricht. Ein von dem Drehzahluntersetzer 15 reduziertes Drehmoment wird über die Riemenscheibe 53, den Zeitsteuerriemen 55, die Riemenscheibe 47 und die Scheibenwelle 48 an die Phasen-Einstelleinrichtung 11 übertragen. Gleichzeitig wird das Drehmoment über die Riemenscheibe 54, den Zeitsteuerriemen 56, die Riemenscheibe 49 und die Scheibenwelle 50 an die Phasen- Einstelleinrichtung 12 übertragen. Die Phasen-Einstelleinrichtungen 11 und 12 drehen die Schwung-Einstelleinrichtungen 7 und 8 mit jeweiligen Phasenwinkeln, die von den Phaseneinstellmotoren gesetzt werden. Im Ergebnis werden das Vorderbein 3 und das Hinterbein 4 (und auch das rechte Vorderbein 5 und das rechte Hinterbein 6) in den Phasen angetrieben, die von den Phasen-Einstelleinrichtungen 11 und 12 eingestellt sind, und zwar mit der Exzentrizität E, die in den Schwung-Einstelleinrichtungen 7 und 8 eingestellt ist, um den Pferdekörper 2 vertikal und in Längsrichtung zu bewegen.

Fig. 3, 4 und 5 zeigen die Änderung des Wegs eines Punkts G, der dem Schwerpunkt des Pferdekörpers 2 benachbart ist, das heißt, die Phasendifferenz zwischen der Vertikalbewegung und der Längsbewegung des Pferdekörpers 2 und dessen Schwingen, wenn die Phasendifferenz zwischen dem Vorderbein 3 und dem Hinterbein 4 geändert wird.

Fig. 3 zeigt den Weg des Punkts G, wenn zwischen dem Vorderbein 3 und dem Hinterbein 4 keine Phasendifferenz vorhanden ist. In diesem Zustand bewegt sich der Punkt G auf einer Kreisbahn, die etwa gleich ist den Kreisbahnen der Exzenterwelle 7S und des Unterbaus 40. In anderen Worten: Es gibt eine Phasenverzögerung von 90° in der Phase der Längsbewegung des Pferdekörpers 2 bezüglich der Phase der Vertikalbewegung, und der Schwingungshub der Vertikalbewegung ist gleich dem der Längsbewegung.

Fig. 4 zeigt den Weg des Punkts G, wenn eine Phasenverzögerung von 90° des Vorderbeins 3 bezüglich des Hinterbeins 4 vorhanden ist. In diesem Zustand bewegt sich der Punkt G entlang einem abgeflachten elliptischen Weg, der nach rechts geneigt ist. In anderen Worten: Es gibt praktisch keine Phasendifferenz zwischen der Vertikalbewegung und der Längsbewegung, wobei der Hub der Vertikalbewegung im wesentlichen der gleiche ist wie derjenige der Längsbewegung. In diesem Fall bewegt sich der Punkt G in einer Art und Weise, die dem Schritt eines echten Pferdes entspricht.

Fig. 5 zeigt den Weg des Punkts G, wenn die Phase des Vorderbeins 3 derjenigen des Hinterbeins 4 um 90° vorauseilt. In diesem Zustand bewegt sich der Punkt G in einer abgeflachten elliptischen Bahn, die nach links geneigt ist. In anderen Worten: Es gibt im wesentlichen keine Phasendifferenz zwischen der Vertikalbewegung und der Längsbewegung, wobei der Hub der Längsbewegung etwas größer ist als derjenige der vertikalen Schwungbewegung.

Damit ermöglicht die richtige Auswahl der Phasendifferenz zwischen Vorderbein und Hinterbein, daß der Punkt G des Pferdekörpers 2 die Bewegung vollzieht (bezüglich der Phasendifferenz zwischen der Vertikalbewegung und der Längsbewegung und den zugehörigen Hüben), die einer der verschiedenen Gangarten eines echten Pferdes entspricht.

Um die Bewegungen des Reitsimulators gemäß der Erfindung mit denjenigen eines echten Pferdes zu vergleichen, wurden verschiedene Bewegungen eines durchschnittlichen echten Pferdes in verschiedenen Gangarten vermessen. Die Daten sind in der unten stehenden Tabelle angegeben. Man erkennt, daß die Daten verschiedene Bewegungen eines Punkts neben dem Schwerpunkt des echten Pferdes zeigt, die man in der Form einer Grund-Sinuskurve erhält. Die Daten ergeben genau genommen, daß die Bewegung eines echten Pferdes eine Kombination der erwähnten Grund-Sinuswelle und einer Oberwellenkomponente ist, es wurde jedoch aus den Meßdaten herausgefunden, daß der Anteil der Oberwellenkomponenten vergleichsweise klein genug ist, um vernachlässigt werden zu können, so daß die Daten für die praktische Simulation der Bewegung eines echten Pferdes in zufriedenstellender Weise bloß aus der Grund-Sinuswelle abgeleitet werden können. Deshalb ist das Reitsimulationssystem bei dieser Ausführungsform gemäß den Grunddaten nach der Tabelle ausgelegt.

Tabelle


Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, ist beim Schritt die Anzahl der Schwünge 2, der Hub des Schwungs beträgt 30 mm sowohl in vertikaler als auch in Längsrichtung, und die Phasendifferenz zwischen Vertikal- und Längsbewegungen beträgt 0.

Im Trab beträgt die Anzahl der Schwünge 3, der Hub der Schwünge beträgt 30 mm sowohl bei Vertikalbewegung als auch bei Längsbewegung, wie im Fall des Schritts.

Beim Galopp sinkt die Anzahl von Schwüngen auf 1,7, und es gibt eine geringfügige Differenz in dem Hub des Schwungs in den Richtungen, das heißt: Der Hub der vertikalen Schwungbewegung beträgt 100 mm, und der Hub der Längs-Schwungbewegung beträgt 120 mm.

Es wird angenommen, daß die Phasendifferenz beim Trab und die Phasendifferenz beim Galopp gegenüber der Phasendifferenz beim Schritt unterschiedlich sind.

Der Reitsimulator mit dem oben beschriebenen Aufbau arbeitet wie folgt: Über die Steuertafel 22 wird der Strom eingeschaltet, und mit einem nicht dargestellten Betriebsart- Setzschalter wird die Betriebsweise ausgewählt, die Hilfen seitens des Reiters 1 ermöglicht. Bei der eingestellten Betriebsart reitet der Reiter 1 auf dem Sattel 31, der sich auf dem Pferdekörper 2 befindet, und er stellt den rechten und den linken Fuß in die Steigbügel 32.

Es sei angenommen, daß sich das rechte und das linke Bein des Pferdekörpers 2 in der gleichen Weise bewegen, so daß die folgende Beschreibung sich auf einfache Hilfen wie Anreiten, Gangartwechsel und Anhalten bezieht.

Wenn der Reiter 1 mit seinen Schenkeln Druck auf den Unterleib 2b des Pferdekörpers 2 ausübt, werden die Schenkelbewegungsdetektoren 20 betätigt und geben ein Detektorsignal ab. Das Detektorsignal wird in die Steuereinheit 18 eingegeben, die ihrerseits ein Anfangsdrehzahl-Sollsignal an den Wechselrichter 17 gibt, welches in Übereinstimmung mit der eingestellten Betriebsart steht. Wenn der Wechselrichter 17 das Sollsignal empfängt, gibt er Antriebsleistung mit einer Frequenz, die dem Sollsignal entspricht, an den Hauptmotor 16. Demzufolge beginnt sich der Hauptmotor 16 zu drehen, und das Drehmoment wird in der oben beschriebenen Weise übertragen, so daß sich der Pferdekörper 2 zu bewegen beginnt.

Bei dem oben beschriebenen Startvorgang ist die Gangart zunächst auf "Schritt" eingestellt, bei der der Schwung auf 30 mm mit Hilfe der Schwung-Einstelleinrichtungen 7 und 8 eingestellt ist, während die Phasendifferenz auf -90° eingestellt ist, und der Hauptmotor 16 treibt die Schwung-Einstelleinrichtungen 7 und 8 zweimal.

Nachdem der Pferdekörper 2 in der Gangart "Schritt" eine geeignete Zeitspanne bewegt worden ist, kann der Reiter 1 mit seinen Schenkeln den Unterleib 2b des Pferdekörpers 2 andrücken, um die Schenkelbewegungsdetektoren 20 zu veranlassen, ein Detektorsignal an die Steuereinheit 18 zu geben, so, wie es beim Anreiten geschehen ist. Die steuereinheit 18 treibt bei Empfang des Detektorsignals die Phasen- Einstellmotoren der Phasen-Einstelleinrichtungen 11 und 12 und die Exzentrizitäts-Einstellmotoren der Schwung-Einstelleinrichtungen 7 und 8 an, um automatisch die Phasendifferenz der Phasen-Einstelleinrichtungen 11 und 12 und die Exzentrizität E der Schwung-Einstelleinrichtungen 7 und 8 auf Werte einzustellen, die dem Trab entsprechen, wobei die Schwung-Einstelleinrichtungen 7 und 8 dreimal gedreht werden. Als Folge davon wird der Pferdekörper 2 in der Gangart "Trab" bewegt.

Wenn der Reiter 1 den Unterleib 2b des Pferdekörpers 2 in dem obigen Zustand "Trab" andrückt, stellt die Steuereinheit 18 automatisch die Phasendifferenz der Phasen-Einstelleinrichtungen 11 und 12 sowie die Exzentrizität E der Schwung-Einstelleinrichtungen 7 und 8 auf dem Galopp entsprechende Werte ein, wobei die Schwung-Einstelleinrichtungen 7 und 8 1,7-mal pro Sekunde gedreht werden. Somit wird der Pferdekörper 2 entsprechend der Gangart "Galopp" bewegt.

Um den Pferdekörper 2 anzuhalten, zieht der Reiter 1 die Zügel 33 relativ fest an. Dieses Ziehen der Zügel 33 veranlaßt eine Betätigung der Zügelsteuer-Detektoren 19, und diese geben ein Detektorsignal an die Steuereinheit 18, welche die Ausgabe des Antriebs-Sollsignals an den Wechselrichter 17 stoppt, um die Drehung des Hauptmotors 16 anzuhalten. Gleichzeitig mit dem Anhalten des Hauptmotors 16 bringt die Steuereinheit 18 die Phasendifferenz und die Exzentrizität E auf die mit der Gangart "Schritt" verbundenen Anfangswerte zurück.

Wenngleich der oben beschriebene Arbeitsablauf auf der Annahme beruht, daß das linke und das rechte Vorderbein 3 und 5 sich konform miteinander und sich auch das linke und das rechte Hinterbein 4 und 6 miteinander konform bewegen, so kann über die Steuertafel 22 jedoch eine Betriebsart eingestellt werden, bei der sich zwischen rechten und linken Beinen eine Phasendifferenz ergibt. In diesem Fall schwingt der Pferdekörper 2 drehend um eine Achse in Vorwärtsrichtung oder vollzieht eine Rollbewegung, wobei diese Bewegung derjenigen eines echten Pferdes noch weiter angenähert ist. Eine separate Bewegung jedes der vier Beine gestattet also eine Rollbewegung des Pferdekörpers 2.

Echte Pferde besitzen individuelle Eigenschaften, wodurch sie sich hinsichtlich ihrer Bewegung voneinander unterscheiden. Folglich läßt sich die Anzahl und der Hub der Schwünge und der Phase nach Wunsch ändern, um individuelle, pferdeähnliche Bewegungen zu erreichen.

Wie oben beschrieben ist, gestattet der erfindungsgemäße Reitsimulator dem Reiter 1, Hilfen für die Auswahl einer gewünschten Gangart zu geben, so daß die Freude beim Reiten ähnlich der wie beim Reiten eines richtigen Pferdes ist und darüber hinaus das Erwerben von Reitkenntnissen möglich ist, die auch zum Korrigieren des Reitens eines richtigen Pferdes dienen.

Bei der obigen Beschreibung des Reitsimulators wird davon ausgegangen, daß es sich bei dem Reiter 1 um einen Anfänger handelt, und daß der Pferdekörper 2 durch einfache durch den Reiter 1 gegebene Hilfen angetrieben wird, die wirklichen Hilfen beim Reiten sind jedoch komplizierter. Zusätzlich zu den mit Zügeln und Schenkeln gegebenen Hilfen kann man Hilfen mit den Knien, den Füßen und durch Verschiebung des Schwerpunkts seitens des Reiters vermitteln. Deshalb können verschiedene Detektoren an geeigneten Stellen des Pferdekörpers 2 angebracht werden, um diese zusätzlichen verschiedenen Hilfen zu erfassen. Damit läßt sich ein noch mehr verbesserter Reitsimulator realisieren, wodurch die Änderung der Gehweise, eine Änderung der Richtung und dergleichen möglich sind. Solche Detektoren werden unten näher erläutert.

Der Trägermechanismus für den Pferdekörper 2 soll nun anhand der Fig. 6 bis 8 erläutert werden.

Der in Fig. 2 dargestellte Pferdekörper 2 besitzt eine Rahmenstruktur, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, und die durch einen künstlichen Pferdekörper oder durch das Fell eines echten Pferdes verkleidet ist. Die Rahmenstruktur besteht aus einem Rumpf 2c, einem Kopf 2d, einem Hals 2e, einem linken Vorderbein 3a, einem linken Hinterbein 4a sowie einem rechten Vorderbein 5a und einem rechten Hinterbein 6a, wobei letztere in Fig. 6 jedoch nicht zu sehen sind. Das linke Vorderbein 3a ist schwenkbar mit seinem unteren Ende an der Exzenterwelle 7S gelagert, die an der Schwung- Einstelleinrichtung 7 befestigt ist. Das linke Hinterbein 4a ist mit seinem unteren Ende an dem Unterbau 40 befestigt, der ein Teil des Gestänges 60 ist. Der Unterbau 40 ist schwenkbar an einer Exzenterwelle 8S der Schwung-Einstelleinrichtung 8 gelagert, was unten näher erläutert wird. Das Gestänge 60 setzt sich zusammen aus dem Unterbau 40, Gelenkstücken 61, 62, 63, 64 und 65 und Stiften 66, 67, 68, 69, 70 und 71 zum Verbinden der Gelenkstücke, und ist über Befestigungselemente 72 und 73 auf einer Unterlage 74 montiert.

Ein zylindrisches Verdrehungs-Absorptionselement 76 aus beispielsweise Gummi und mit einer vorbestimmten Federkonstanten ist in eine Verbindung 75 des Rumpfs 2c, an die das obere Ende des linken Vorderbeins 3a angebracht ist, eingepaßt, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist. Ein Drehzapfen 74 ist im Mittelabschnitt des Verdrehungs-Absorptionselements 76 aufgenommen, und das obere Ende des linken Vorderbeins 3a ist drehbar mit dem Drehzapfen 34 verbunden.

Ein ähnliches zylindrisches Verdrehungs-Absorptionselement 78 mit einer vorbestimmten Federkonstanten ist in eine Verbindung 77 des Rumpfs 2c, an der das obere Ende des linken Hinterbeins 4a anzuschließen ist, eingepaßt. Der Drehzapfen 35 ist in dem Mittelabschnitt des Verdrehungs-Absorptionselements 78 aufgenommen, und das obere Ende des linken Hinterbeins 4a ist mit dem Drehzapfen 35 verbunden.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, ist in eine Verbindung 79 des Rumpfs 2c, an der das obere Ende des rechten Vorderbeins 5a anzuschließen ist, ein Verdrehungs-Absorptionselement 80 eingepaßt, und ein Drehzapfen 36 ist in dem Verdrehungs-Absorptionselement 80 aufgenommen. In ähnlicher Weise ist, wie schematisch in Fig. 7 angedeutet, ein Verdrehungs- Absorptionselement 82 sowie ein Drehzapfen 37 in eine Verbindung des Rumpfs 2c eingepaßt, an die das obere Ende des rechten Hinterbeins 6a anzuschließen ist.

Bei dem so aufgebauten Pferdekörper-Trägermechanismus wird der Unterbau 40 von dem Gestänge 60 zu jeder Zeit in horizontaler Richtung bewegt, wie aus den Fig. 9, 10 und 11 hervorgeht, und deshalb ist die Neigung R des linken Hinterbeins 4a bezüglich einer vertikalen Linie VL konstant. Bei einer solchen Bewegung wird, selbst wenn der Drehradius der Exzenterwelle 8S der Schwung-Einstelleinrichtung 8, d.h. die Länge oder der Hub des Schwungs des linken Hinterbeins 4a, geändert wird, die Neigung R des linken Hinterbeins 4a bezüglich der vertikalen Linie VL konstant gehalten.

Wenn das linke Vorderbein 3a, das linke Hinterbein 4a, das rechte Vorderbein 5a und das rechte Hinterbein 6a in getrennten Phasen angetrieben werden, wird der Unterbau 40 auch horizontal gedreht, jedoch befinden sich die Drehzapfen 34, 35, 36 und 37, die an die jeweiligen Beine angeschlossen sind, in verschiedenen Höhen. In anderen Worten: Der Pferdekörper 2 vollzieht eine Rollbewegung (Schwingen um die X-Achse) und eine Stampfbewegung (Schwingen um die Y-Achse). Bei der Stampfbewegung gewährleistet die Schwenkbewegung der Drehzapfen ein glattes Schwingen des Rumpfs 2c des Pferdekörpers 2. Speziell wird bei der Stampfbewegung der Rumpf 2c gemäß Fig. 8 geneigt, was eine mechanische Verdrehung oder Verzerrung verursacht, jedoch wird diese von den Verdrehungs-Absorptionselementen 76, 78, 80 und 82 absorbiert. Die Federkonstante der Verdrehungs-Absorptionselemente 76, 78, 80 und 82 ist vorzugsweise gering, sie muß jedoch so gewählt werden, daß die natürliche Frequenz des Pferdekörper-Trägermechanismus im wesentlichen höher als das Zweifache der Anzahl von Hüben beim Antreiben des Pferdekörpers 2 ist.

Der Pferdekörper-Trägermechanismus gemäß der Erfindung gestattet zusätzlich zu den oben erwähnten Roll- und Stampfbewegungen eine Gierbewegung des Pferdekörpers 2, d.h. ein Schwingen um die Z-Achse, was die Bewegung noch mehr derjenigen eines echten Pferdes annähert.

Es sei zunächst Bezug auf die Fig. 12 bis 14 genommen. Die Schwung-Einstelleinrichtungen 7 und 8 sollen anhand dieser Figuren erläutert werden. Es sei darauf hingewiesen, daß die Schwung-Einstelleinrichtungen 7 und 8 gleichen Aufbau haben.

Gemäß Fig. 12 und 13 wird das Drehmoment über eine (nicht gezeigte) Riemenscheibe übertragen, die auf der Drehwelle 43 montiert ist, sowie einen (nicht gezeigten) Zeitsteuerriemen, der um die Riemenscheibe und eine an der Hauptantriebswelle 87 montierte Haupt-Riemenscheibe 86 geschlungen ist. Die Haupt-Antriebswelle 87 erstreckt sich durch einen an der Unterlage 74 fixierten Lagerkasten 88 und ist in Lagern 89 und 90 innerhalb des Lagerkastens 88 drehbar gelagert. Die Haupt-Antriebswelle 87 ist an ihrem einen Ende mit einem Führungsgehäuse 91 versehen, welches drehbar mit der Haupt-Antriebswelle 87 montiert ist. Ein in Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung drehbarer Motor 92 ist an dem Führungsgehäuse 91 befestigt, und seine Ausgangswelle 93 trägt ein Antriebs-Kettenrad 94. Ein angetriebenes Kettenrad 96 sitzt auf einer Eingangswelle 98 einer in dem Führungsgehäuse 91 aufgenommenen Schraube 97. Wenn von der Steuereinheit 18 dem Motor 92 Antriebsenergie zugeführt wird, wird der Motor 92 angetrieben, so daß sich das antreibende Kettenrad 94 dreht, welches seinerseits das angetriebene Kettenrad 96 über die Kette 95 dreht.

Wie in Fig. 14 gezeigt ist, ist ein von einer Führungsplatte 100 umgebener Gleitblock 99 verschieblich in einer U-förmigen Nut des Führungsgehäuses 91 aufgenommen, und mit dem Gleitblock 99 steht die Schraube 97 in Gewindeeingriff, so daß, wenn das angetriebene Kettenrad 96 von dem Motor 92 gedreht wird, der Gleitblock 99 in axialer Richtung der Schraube 97 linear bewegt wird. Die Schraube 97 ist in einem Schraubenlager 91a in dem Führungsgehäuse 91 zwischen Flanschen 97a und 97b an der Eingangswelle 98 drehbar gelagert.

Eine Exzenterwelle 7S (8S), die das Vorderbein 4 (das Hinterbein 5) trägt, ist an dem Gleitblock 99 befestigt, so daß, wenn der Gleitblock 99 in axialer Richtung der Schraube 97 bewegt wird, die Exzenterwelle 7S (8S) in die gewünschte exzentrische Position bezüglich des Drehmittelpunkts C des Führungsgehäuses 91 um ein Stück H bewegt werden kann.

Wie in Fig. 13 gezeigt ist, ist an dem Führungsgehäuse 91 ein Träger 101 so befestigt, daß er zwei in der Lage einstellbare Grenzschalter 102 und 103 aufnimmt, die dazu dienen, auf elektrischem Wege den Bewegungshub des Gleitblocks 99 zu begrenzen. Der Gleitblock 99 ist mit einem Taster 104 zum Betätigen der Grenzschalter 102 und 103 versehen. Wenn sich bei diesem Aufbau der Gleitblock 99 vom Drehmittelpunkt des Führungsgehäuses 91 in axialer Richtung der Schraube 97 fortbewegt, gelangt der Taster 104 in Anlage an dem Grenzschalter 102, der ein Betätigungssignal erzeugt. In diesem Zustand ist der größtmögliche Schwung erzielbar.

Wenn die Exzenterwelle 7S (8S) in die Stellung bewegt wird, die dem Drehmittelpunkt des Führungsgehäuses 91 am nächsten liegt, betätigt der Taster 104 den Grenzschalter 103, wodurch ein Betätigungssignal erzeugt wird. Dann ist der kleinstmögliche Schwung erzielbar.

Wie aus Fig. 12 hervorgeht, ist die Haupt-Antriebswelle 87 an ihrem anderen Ende mit einem drei Elektroden aufweisenden Schleifring 105 versehen, bei dem eine Elektrode für die Zufuhr von Antriebsstrom von der Steuereinheit 18 zu dem Motor 92 dient, während zwei Elektroden zur Übertragung von Betätigungssignalen von den Grenzschaltern 102 und 103 zu der Steuereinheit 18 dienen. Wie in Fig. 14 zu sehen ist, sind Bürsten 106A, 106B und 106C für die elektrische Verbindung mit den jeweiligen Elektroden des Schleifrings 105 an einem Schleifringgehäuse (nicht dargestellt) befestigt und sind elektrisch mit der Steuereinheit 18 verbunden. Obschon nicht dargestellt, sind Kabel für die Verbindung zwischen den Elektroden des Schleifrings 105, dem Motor 92 und den Grenzschaltern 102 und 103 vorgesehen, die durch einen hohlen Abschnitt der Haupt-Antriebswelle 87 laufen.

Die Schwung-Einstelleinrichtung 7 (8) nach obiger Beschreibung arbeitet wie folgt: Wenn über den Einstellschalter auf der Steuertafel 22 eine Schrittweise des Pferdekörpers 3 ausgewählt ist, wählt die Steuereinheit 18 Anzahl und Hub des Schwungs in vertikaler und Längsrichtung des Pferdekörpers 2 nach Maßgabe der ausgewählten Betriebsart in der elektrischen Schaltung aus.

Nachdem die obige Anfangs-Einstellung fertig ist, veranlaßt das Herabdrücken eines (nicht gezeigten) Startschalters den Hauptmotor 16 zu drehen, so daß sich die Drehwellen 43 (44) drehen und das Drehmoment zu der Haupt-Antriebswelle 87 der Schwung-Einstelleinrichtung 7 (8) übertragen wird.

Wenn das Führungsgehäuse 91 zusammen mit der Haupt-Antriebswelle 87 gedreht wird und wenn der Antriebsstrom von der Steuereinheit 18 durch den Schleifring 105 dem Motor 92 zugeführt wird, wird dieser entsprechend dem Antriebsstrom gedreht und dreht seinerseits über das antreibende Kettenrad 94, die Kette 95 und das angetriebene Kettenrad 96 die Schraube 97. Wenn die Schraube 97 gedreht wird, bewegt sich der Gleitblock 99, der im Gewindeeingriff mit der Schraube 97 steht, in axialer Richtung der Schraube 97, so daß die Exzenterwelle 7S (8S), die an dem Gleitblock 99 befestigt ist, in ihrer Exzentrizität um ein Stück verschoben wird, welches dem Antriebshub seitens des Motors 92 entspricht.

Während dieser Gleitbewegung des Gleitblocks 99 wird der an dem Gleitblock 99 befestigte Taster in Berührung mit den Grenzschaltern 102 und 103 gebracht, die Betätigungssignale erzeugen. Diese wiederum werden in die Steuereinheit 18 eingegeben, um ein Anhalten des Motors oder ein Antreiben des Motors 92 in Rückwärtsrichtung zu veranlassen.

Im Ergebnis wird das Vorderbein 3 (Hinterbein 4) im Verhältnis zu der Exzentrizität der Exzenterwelle 7S (8S) geschwungen, und folglich wird der Pferdekörper 2 in vertikaler Richtung und in Längsrichtung mit einem Schwung-Hub bewegt, der der oben erwähnten Exzentrizität entspricht. Der Hub des Schwungs bestimmt sich durch die eingestellten Positionen der Grenzschalter 102 und 103.

Der Pferdekörper 2 mit dem obigen Aufbau schwingt abhängig von der Drehzahl der Haupt-Antriebswelle 87 und bewegt sich in vertikaler und Längsrichtung abhängig von der Exzentrizität der Exzenterwelle 7S (8S). Damit können Anzahl und Hub des Schwungs bei dem Schreitbetrieb des Pferdekörpers 2 separat eingestellt werden. Während der Bewegung des Pferdekörpers 2 kann der Motor 92 unter der Steuerung der Steuereinheit 18 angetrieben werden, um den Hub des Schwungs des Pferdekörpers 2 nach Wunsch einzustellen, so wie auch die Anzahl der Schwünge nach Wunsch eingestellt werden kann.

Obschon zwei Grenzschalter 102 und 103 bei der obigen Ausführungsform verwendet werden, läßt sich die Anzahl der Grenzschalter erhöhen, und auch die Anzahl der Elektroden an dem Schleifring 105 läßt sich erhöhen, um eine feinere Einstellung des Schwungs zu erreichen.

Die um das antreibende Kettenrad 94 und das angetriebene Kettenrad 96 geführte Kette 95 kann durch einen Riemen ersetzt werden, z.B. einen Flachriemen, einen V-Riemen oder einen Zahnriemen, aber auch durch ein Zahnrad, z.B. ein Spurrad, ein Kegelrad oder ein Schneckenrad.

Als nächstes werden anhand der Fig. 15 und 16 die Phasen- Einstelleinrichtungen 11 und 12 beschrieben. Die Phasen- Einstelleinrichtungen 11 und 12 haben denselben Aufbau, so daß hier stellvertretend lediglich die Phasen-Einstelleinrichtung 11 beschrieben wird.

Wie aus Fig. 15 hervorgeht, ist die durch die Riemenscheibe 47 gesteckte Scheibenwelle (oder Antriebswelle) 48 drehbar in einem Lager 111 gelagert, das in einem an der Unterlage 74 befestigten Lagerhalter 110 vorgesehen ist. Die Scheibenwelle 48 ist außerdem in einem in einem Zahnradgehäuse 112 vorgesehenen Lager 113A drehbar gelagert. Das Zahnradgehäuse 112 umschließt ein mit der Scheibenwelle 48 verbundenes Antriebszahnrad 114, ein mit der Drehwelle (oder Abtriebswelle) 43 verbundenes Abtriebszahnrad 115 und Zwischenräder 116 und 117, die mit dem Antriebszahnrad 114 und dem Abtriebszahnrad 115 kämmen. Die Zwischenräder 116 und 117 sind drehbar in in dem Getriebegehäuse 112 befindlichen Lagern 118 und 119 gelagert, so daß die Zwischenräder 116 und 117 um ihre gemeinsame Achse drehbar sind und um die gemeinsame Achse der Scheibenwelle 48 und der Drehwelle 43 umlaufen können. Damit dient das Zahnradgehäuse 112 als Lager für die Zwischenräder 116 und 117 sowie das Antriebszahnrad 114 und das Abtriebszahnrad 115, wobei die Zwischenräder 116 und 117 zusammenwirkend ein Differentialgetriebe bilden.

Die Drehwelle 43 ist in einem in dem Zahnradgehäuse 112 vorhandenen Lager 113B drehbar gelagert und ist weiterhin drehbar in einem Lager 122 gelagert, welches in einem an der Unterlage 74 in der Nähe des Zahnradgehäuses 112 fixierten Lagerhalter 121 vorgesehen ist.

An einer Stirnseite des Zahnradgehäuses 112 ist benachbart zu dem Lagerhalter 121 ein Kettenrad 123 befestigt, und wie aus Fig. 16 hervorgeht, ist um das Kettenrad 123 eine Kette 124 geführt. Die Kette 124 ist auch um ein Kettenrad 126 einer Getriebegehäuse-Antriebseinheit geführt (Zwischenradlager-Antriebseinheit 125), die auf der Unterlage 74 montiert ist. Die Getriebegehäuse-Antriebseinheit 125 beinhaltet einen mit einer Bremse ausgestatteten Umkehrmotor 127 und einen (nicht gezeigten) Drehzahluntersetzer. Der Motor 127 ist elektrisch an die Steuereinheit 18 angeschlossen. Wenn bei dieser Anordnung Antriebsstrom von der Steuereinheit 16 an den Motor 127 geführt wird, wird das Kettenrad 126 über den Drehzahluntersetzer gedreht, und das über die Kette 124 übertragene Drehmoment dreht das Kettenrad 123 und folglich das Getriebegehäuse 112. Wenn dieses Getriebegehäuse 112 gedreht wird, drehen sich die Zwischenräder 116 und 117 auf ihrer gemeinsamen Achse und laufen um die gemeinsame Achse der Scheibenwelle 48 und der Drehwelle 43 um, wobei sie eine Differenz im Drehwinkel oder eine Phasendifferenz zwischen der Scheibenwelle 48 und der Drehwelle 43 hervorrufen.

Um den Drehwinkel des Getriebegehäuses 112 einzustellen, sind an einem (nicht gezeigten) Grenzschalter-Tragarm zwei Grenzschalter 130 und 131 befestigt, und zwei Schaltklauen 132 und 133 sind in ihrer Stellung verstellbar am Außenumfang des anderen Endes des Getriebegehäuses 112 angebracht, um die Grenzschalter 130 und 131 zu betätigen, wie aus Fig. 15 ersichtlich ist. Die Grenzschalter 130 und 131 sind elektrisch mit der Steuereinheit 18 verbunden, und wenn das Getriebegehäuse 112 gedreht wird, gelangen sie in Berührung mit den Schaltklauen 132 und 133, um an die Steuereinheit 18 ein Signal zu geben, durch das die Zufuhr von Strom zu dem Motor der Getriebegehäuse-Antriebseinheit 125 gestoppt wird. In anderen Worten: Der Drehwinkel des Getriebegehäuses 112 wird abhängig von der eingestellten Position der Schaltklauen 132 und 133 festgelegt, und diesmal wird die Bremse betätigt, um die Drehung des Motors zu begrenzen, so daß sich die Drehposition des Getriebegehäuses 112 festlegen läßt.

Die Phasen-Einstelleinrichtung 11 arbeitet wie folgt: Wenn der Reiter 1 auf dem Pferdekörper 2 reitet und eine Hilfe gibt, z.B. eine Schenkelhilfe, generiert die Steuereinheit 18 ein Phasen-Einstellsignal, um Antriebsstrom von der Steuereinheit 18 an den Motor der Getriebegehäuse-Antriebseinheit 125 zu geben. Als Folge wird der Motor gedreht und veranlaßt ein Drehen des Kettenrads 126 über den Drehzahluntersetzer, und es wird ein Drehmoment über die Kette 124 auf das Kettenrad 123 übertragen, beispielsweise im Uhrzeigersinn, so daß das Getriebegehäuse 112 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Wenn sich das Getriebegehäuse 112 in der genannten Richtung dreht, wird die Schaltklaue 133 in Anlage mit dem Grenzschalter 131 gebracht, der für die Steuereinheit 18 ein Signal erzeugt, aufgrund dessen die Steuereinheit die Stromzufuhr zu dem Motor der Antriebseinheit 18 stoppt. Im Ergebnis wird der Motor von der Bremse blockiert, und die Drehung des Getriebegehäuses 112 wird in dieser Stellung angehalten.

Wenn die eingestellte Position der Schaltklaue 132 bezüglich des Grenzschalters 130 sich im Ursprung befindet, wo die Phasendifferenz zwischen der Scheibenwelle 48 und der Drehwelle 43 Null beträgt, und die eingestellte Position der Schaltklaue 133 bezüglich des Grenzschalters 131 vom Ursprung um 30 Grad versetzt ist, wobei das Zahnverhältnis des Antriebszahnrads 114 zu dem Abtriebszahnrad 115 des sich aus den Zahnrädern 114 und 115 und den Zwischenrädern 116 und 117 zusammensetzenden Differentialgetriebemechanismus 1:1 besteht, wird das Getriebegehäuse 112 an einer Stelle angehalten, die gegenüber dem Ursprung um 30 Grad verdreht ist, und die Differenz des Drehwinkels oder die Phasendifferenz der Drehwelle 43 gegenüber der Scheibenwelle 48 beträgt 30 Grad, wobei die Drehwelle 43 der Scheibenwelle 48 um 60 Grad im Uhrzeigersinn vorläuft. Dies resultiert aus der Kombination der Drehung der Zwischenräder 116 und 117 auf ihrer gemeinsamen Achse und deren Umdrehung um die gemeinsame Achse von Scheibenwelle 48 und Drehwelle 43. Das Getriebegehäuse 112 kann gedreht werden, wenn die Scheibenwelle 48 sich dreht oder wenn sie stillsteht.

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, kann die Phasen-Einstelleinrichtung 11 die Phasendifferenz der Drehwelle 43 gegenüber der Scheibenwelle 48 nach Wunsch verstellen, und zwar in Übereinstimmung mit der Lage der Schaltklaue 133. Damit lassen sich Phasendifferenzen der Phasen-Einstelleinrichtungen für die jeweiligen Beine des Pferdekörpers 2 in Übereinstimmung mit den Bewegungen eines echten Pferdes einstellen, so daß sich der Pferdekörper 2 wie ein echtes Pferd bewegt.

Obschon bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel zwei Grenzschalter 130 und 131 und zwei Schaltklauen 132 und 133 zum Einstellen des Drehwinkels des Getriebegehäuses 112 vorgesehen sind, kann man die Anzahl von Grenzschaltern und Schaltklauen erhöhen, um eine feinere Einstellung der Differenz des Drehwinkels der Drehwelle 43 bezüglich der Scheibenwelle 48 zu erreichen.

Weiterhin kann anstelle der Kette 124 zur Übertragung des Drehmoments zwischen den Kettenrädern 126 und 123 ein Riemen, z.B. ein Flachriemen, ein V-Riemen oder ein Zahnriemen, oder aber ein Zahnrad, z.B. ein Spurrad, ein Kegelrad oder ein Schneckenrad, verwendet werden. Die Energiequelle für die Getriebegehäuse-Antriebseinheit 125 kann ein pneumatischer oder hydraulischer Zylinder anstelle des Elektromotors sein.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 17 das System zum Reittraining beschrieben.

Wie in Fig. 17 gezeigt ist, trägt der Pferdekörper 2 auf dem Rücken einen Sattel 31 und rechts und links jeweils einen Steigbügel 32, auf denen der auf dem Sattel 31 sitzende Reiter seine Füße abstützt. In dem Rücken des Pferdekörpers 2 befinden sich Sattellast-Sensoren 25a, 25b und 25c zum Ermitteln der Last des Sattels 31, des Gewichts des Reiters 1 und einer Belastung, die durch Gewichtsverlagerung des Reiters 1 verursacht wird. Die Detektoren geben abhängig von der ermittelten Last oder Belastung Detektorsignale aus. Die Sattellast-Sensoren 25a, 25b und 25c bestehen aus piezoelektrischen Elementen oder Dehnungsstreifen. Anstatt drei Sattellast-Sensoren 25a, 25b und 25c kann man auch eine erhöhte Anzahl von Sensoren vorsehen, um ein feineres Erfassen der Lasten oder Belastungen zu ermöglichen. Der linke und der rechte Steigbügel 32 sind mit Steigbügellast-Sensoren 26a und 26b in Form piezoelektrischer Elemente versehen, um durch die Beine des Reiters 1 aufgebrachte Lasten zu erfassen.

Der Zügel 33 ist am Kopf 2a des Pferdekörpers 2 angebunden, und der Kopf 2a besitzt Kopfsensoren 27a, 27b, 27c, 27d und 27e in Form von Grenzschaltern. Die Kopfsensoren 27a bis 27e entsprechen den Zügelsteuer-Detektoren 19, die eingangs beschrieben wurden, und sie dienen zum Feststellen der Kraft, die auf die Zügel 33 an mehreren Stellen aufgebracht werden, wenn die Zügel 33 angezogen werden. Die Detektoren liefern Detektorsignale, die Betrag und Richtung der Kraft entsprechen. Der Pferdekörper 2 besitzt eine Verbindung zwischen dem Kopf 2a und dem Hals, die derart ausgebildet ist, daß sie ansprechend auf die bei Anziehen der Zügel 33 entstehende Kraft beweglich ist. Hals-Sensoren 28a und 28b in Form von Grenzschaltern befinden sich rechts und links von der Verbindung und dienen zum feststellen der Kraft, die auf die Verbindung ausgeübt wird. Sie geben Sensorsignale entsprechend der ermittelten Kraft aus.

Der Pferdekörper 2 ist darüber hinaus auf der rechten und auf der linken Seite des Unterleibs 2b mit Unterleibssensoren 29a, 29b, 29c und 29d in Form von Grenzschaltern ausgestattet. Diese Unterleibssensoren 29a bis 29d entsprechen den eingangs erwähnten Schenkelbewegungsdetektoren 20 und dienen zum Erfassen von durch Schenkeldruck des Reiters 1 gegebenen Hilfen an den Fersen und an den Innenseiten der Knie, ungeachtet des Körperbaus des Reiters 1.

Als nächstes soll anhand der Fig. 18 bis 20 der Mechanismus zum Tragen des Sattels 31 und zum Übertragen der Sattellast an die Sattellast-Sensoren 25a, 25b und 25c und zum Abtasten der Sattelbelastung beschrieben werden.

Wie in Fig. 18 gezeigt ist, wird der auf dem Rücken des Pferdekörpers 2 aufliegende Sattel 31 individuell an drei Punkten eines vorderen Sattelträgers 164 abgestützt, der an ein Paar Wirbelsäulen-Platten 163A und 163B des Pferdekörpers 2 über eine Rückenplatte 161 befestigt ist, wobei die Rückenplatte in ihrer Kontur etwa dem Rücken eines echten Pferdes entspricht. Weiterhin wird der Sattel abgestützt durch ein Paar hintere Sattelträger 165 und 166, die symmetrisch bezüglich der Wirbelsäulen-Platten 163A und 163B über ein Paar Rückenplatten 162A und 162B angeordnet sind. Der vordere Sattelträger 164 und die hinteren Sattelträger 165 und 166 sind so konstruiert, daß sie sich lediglich in vertikaler Richtung frei bewegen können. Um ein Herabfallen des Sattels 31 vom Rücken des Pferdekörpers 2 während der Körperbewegung zu verhindern, ist ein (nicht gezeigter) Sattelgurt ähnlich wie bei einem echten Pferd vorhanden, durch den der Sattel 31 an einem Sattelgurtträger 167 fixiert wird, der mit den Wirbelsäulenplatten 163A und 163B verbunden ist.

Wie aus Fig. 19 hervorgeht, umfaßt der vordere Sattelträger 164 drei Führungsstangen 168, 169 und 170, von denen jede lediglich in vertikaler Richtung frei beweglich ist, um die vertikal über den Sattel 31 auf den Sattellast-Sensor 25a aufgebrachte Belastung korrekt zu übertragen. Die linke und die rechte Führungsstange 168 und 169 dienen dazu, die Neigung in Richtung links und in Richtung rechts zu Null zu machen. Die mittlere Führungsstange 170 ist an ihrem unteren Abschnitt mit einer Lasteinstelleinrichtung 171 ausgestattet, die es erlaubt, die Länge der Führungsstange 170 und somit die darauf aufgebrachte Last einzustellen. Unterhalb der Lasteinstelleinrichtung 171 der mittleren Führungsstange 170 befindet sich ein Lastsensorträger 172, der fest zwischen den Wirbelsäulenplatten 163A und 163B gehalten wird, und an der Oberseite des Lastsensorträgers 172 ist der Sattellast-Sensor 25a montiert. Damit läßt sich die Vertikallast, die auf den vorderen Abschnitt des Sattels 31 einwirkt, mit Hilfe des Sattellast-Sensors 25a über die Rückenplatte 161 erfassen.

Fig. 20 zeigt die hinteren Sattelträger 165 und 166 im Detail. Ein Paar vertikaler Führungsstangen 173 und 174 sind symmetrisch bezüglich der Wirbelsäulenplatten 163A und 163B an den Rückenplatten 162A bzw. 162B montiert. Diese Führungsstangen 173 und 174 sind lediglich in vertikaler Richtung frei beweglich. Ein Verdrehungspuffer 175 findet sich zwischen den Rückenplatten 162A und 162B, um die Verdrehung in Querrichtung zu absorbieren und so ein gegenseitiges Stören der Führungsstangen 173 und 174 zu verhindern. Die Führungsstange 173 besitzt in ihrem unteren Abschnitt eine Lasteinstelleinrichtung 176, die genauso aufgebaut ist, wie die Lasteinstelleinrichtung 171. Sie dient zur Einstellung der Länge der Führungsstange 173 und damit der auf sie einwirkenden Last. Die Führungsstange 174 ist ebenfalls in ihrem unteren Abschnitt mit einer Lasteinstelleinrichtung 177 ähnlich der obengenannten Lasteinstelleinrichtung 176 ausgestattet. Unter diesen Lasteinstelleinrichtungen 176 und 177 befinden sich Lastsensorträger 178 und 179, die an den Wirbelsäulenplatten 163A und 163B fixiert sind, um auf sich die Sattellast-Sensoren 25b und 25c aufzunehmen. Damit kann eine auf den hinteren Abschnitt des Sattels 31 einwirkende vertikale Belastung von den Sattellast-Sensoren 25b und 25c über die Rückenplatten 162A und 162B erfaßt werden.

Mit dieser Sattellast-Erfassungsanordnung wird, wenn die periodische Belastung in vertikaler Richtung, einschließlich des Gewichts des Reiters, auf die Sattellast-Sensoren 25a, 25b und 25c entsprechend der Anzahl von Schwüngen, mit denen der Pferdekörper 2 angetrieben wird, einwirkt, die Belastung durch die Sattellast-Sensoren 25a, 25b und 25c erfaßt und in Form von elektrischen Signalen in die Steuereinheit 18 eingegeben.

Im folgenden wird die Zügelsteuer-Detektoreinrichtung anhand der Fig. 21, 22, 23 und 24 beschrieben.

Wie in den Fig. 21 und 22 gezeigt ist, ist ein Paar von Kopfplatten 181 und 182 entsprechend der Kopfform eines echten Pferdes vorgesehen, wobei jede Platte einen Maulabschnitt 183 aufweist. Horizontal in und zwischen den Maulabschnitten 183 befindet sich ein stabförmiges Element 184, durch dessen Enden Ringe 185 und 186 geführt sind. Die Ringe 185 und 186 sind mit den Enden des rechten und des linken Zügelabschnitts 33R und 33L verbunden, wobei die anderen Zügelenden miteinander über eine Schnalle oder dergleichen verbunden sind, so daß gemäß Fig. 2 ein durchgehender Zügel 33 gebildet ist. Eine dicke plattenähnliche Unterlage 187 befindet sich in horizontaler Lage zwischen den Kopfplatten 181 und 182. Vertikal befestigt an der Unterlage 183 ist ein zylindrischer Drehzapfen 188 mit einem Schaftabschnitt 189, der drehbar in der Unterlage 187 aufgenommen ist. Damit ist der Drehzapfen 188 von der Unterlage 187 drehbar um den Schaftabschnitt 189 aufgenommen.

An dem Mittelabschnitt des Gebißstücks 184 ist eine Welle 190 befestigt, die sich von dem Stück 184 aus horizontal in einem rechten Winkel dazu erstreckt. Die Welle 190 erstreckt sich verschieblich durch den Drehzapfen 188 und besitzt einen Abschnitt, der sich über den Drehzapfen 188 hinaus nach außen erstreckt und auf dem eine Hülse 191 sitzt. Die Welle 190 ist von einer Feder 192 umgeben, die mit einem Ende an dem Teil 184 befestigt und mit dem anderen Ende an dem Drehzapfen 188 festgemacht ist, um zwischen diesen Teilen in zusammengepreßtem Zustand gehalten zu werden. Deshalb übt die Feder 192 normalerweise eine Druckkraft aus, durch die das Teil 184 von dem Drehzapfen 188 fortgedrückt wird, und wenn die Zügelabschnitte 33R und 33L von dem Reiter 1 gleichzeitig angezogen werden, kann das Teil 184 in Richtung auf den Drehzapfen 188 gegen die Kraft der Feder 192 versetzt werden. Die Hülse 191 dient als Anschlag für die Versetzung des Teils 184 in Vorwärtsrichtung des Pferdekörpers 2, veranlaßt durch die Druckkraft der Feder 192.

Gemäß Fig. 24 ist ein Träger 193 mit einem konvexen Abschnitt an der oberen Stirnfläche des Drehzapfens 188montiert, und die Sensoren 27a, 27b und 27c in Form von Grenzschaltern sind in ihrer Stellung einstellbar von dem Träger 193 getragen, wie in Fig. 21 zu sehen ist. Die Hülse 191 ist mit einem Stift 194 ausgestattet, der sich im rechten Winkel bezüglich der Achse der Hülse 191 nach außen erstreckt, um als Betätigungselement für die Sensoren 27a und 27c zu fungieren. Die äußere Umfangsfläche der Hülse 191 dient als Betätigungselement für den Sensor 27b.

Wenn bei dieser Ausgestaltung beide Zügelabschnitte 33R und 33L gelockert sind, befindet sich die Stirnseite der Hülse 191 in Anlage mit dem Drehzapfen 188, und das Teil 186 befindet sich in seiner vordersten Stellung. Zu dieser Zeit befindet sich der Stift 194 an der Hülse 191 in Berührung mit dem Sensor 27a, der an die Steuereinheit 18 ein Signal gibt, so daß die Steuereinheit 18 den gelockerten Zustand der Zügelabschnitte 33R und 33L feststellen kann. Wenn der Reiter 1 beide Zügelabschnitte 33R und 33L gleichzeitig mit mäßiger Kraft anzieht, verlagert sich die Welle 190 geringfügig nach hinten, so daß der Stift 194 von dem Fühlbereich des Sensors 27a fortbewegt wird. Wenn dies geschieht, wird die Signalausgabe durch den Sensor 27a unterbrochen, so daß die Steuereinheit 18 den Pferdekörper 2 so steuern kann, daß eine Bewegung veranlaßt wird, z.B. eine Bewegung konstanter Geschwindigkeit. Wenn anschließend die beiden Zügelabschnitte 33R und 33L gleichzeitig kräftiger angezogen werden, wird der Sensor 27b von der Hülse 191 betätigt und gibt an die Steuereinheit 18 ein Signal, so daß diese das straffere Anziehen der Zügelabschnitte 33R und 33L feststellt. Bei Erhalt dieses Signals steuert die Steuereinheit 18 die Bewegung des Pferdekörpers 2 zum Beispiel so, daß eine Verzögerung erfolgt. Wenn beide Zügelabschnitte 33R und 33L noch stärker gleichzeitig angezogen werden, als es zum Einleiten der genannten Verzögerung erforderlich ist, wird der Stift 194 in Berührung mit dem Sensor 27cgebracht, so daß dieser an die Steuereinheit 18 ein Signal gibt, aufgrund dessen die Steuereinheit 18 die Bewegung des Pferdekörpers 2 abbremst.

Wenn der Reiter 1 erneut die Zügelabschnitte 33R und 33L losläßt, veranlaßt die Druckkraft der Feder 192, daß das Teil 184 in die vorderste Stellung versetzt wird, wobei die Hülse 191 in Anlage mit dem Drehzapfen 188 kommt, der als Anschlag dient.

Wenn der Sensorträger 193 an dem Drehzapfen 188 befestigt ist, veranlaßt eine Drehung des Drehzapfens 88 keine Änderung der Lagebeziehung der Sensoren 27a, 27b und 27c bezüglich der Hülse 191 und des Stift 194, und es wird lediglich die lineare Bewegung in Längsrichtung durch die Welle 190 wirksam.

Wie aus den Fig. 22, 23 und 24 ersichtlich ist, ist an der unteren Stirnseite des Drehzapfens 188 in der Unterlage 187 eine Scheibe 195 geeigneter Dicke befestigt. Die Scheibe 195 besitzt in ihrer Bodenfläche ein sich in Längsrichtung des Pferdekörpers 2 erstreckende Nut 196. Eine Stabfeder 197 ist mit einem Ende in die Nut 196 eingesetzt. Ein Federhalter 198, der das andere Ende der Feder 197 hält, ist an der Bodenfläche der Unterlage 187 befestigt. Der Federhalter 198 ist mit seinem distalen Ende 198a rechtwinklig nach unten gebogen, und das andere Ende der Feder 197 ist an dem gebogenen Abschnitt 198a fixiert. Wenn beide Zügelabschnitte 33R und 33L gelockert sind, hat die Feder 197 die Wirkung, eine Druckkraft auszuüben, welche den Drehzapfen 188 in einer vorbestimmten Winkelstellung hält, um das Teil 184 in der neutralen Stellung zu halten, wobei keine Schwenkbewegung nach rechts oder nach links erfolgt.

Wenn einer der Zügelabschnitte 33R und 33L betätigt wird, um den Drehzapfen 188 zu drehen und folglich die Feder 197 auszulenken, gelangt der ausgelenkte Abschnitt der Feder 197 in Berührung mit den als Grenzschalter ausgebildeten Sensoren 27d und 27e, die lagegerecht an der Bodenfläche der Unterlage 187 montiert sind.

Wenn bei dieser Ausgestaltung einer der Zügelabschnitte 33R und 33L betätigt wird, um eine Zügel-Steuerkraft auf das Teil 184 auszuüben, wird der Drehzapfen 188 entweder nach rechts oder nach links gedreht, und folglich wird auch die Scheibe 195 gedreht und veranlaßt eine Auslenkung der Feder 197, während dann, wenn beide Zügelabschnitte 33R und 33L gelockert sind, die Druckkraft der Feder 197 veranlaßt, daß der Drehzapfen 188 in einer vorbestimmten neutralen Stellung verharrt.

Wenn bei der oben erläuterten Anordnung der Zügelabschnitt 33R stark angezogen wird, dreht sich der Drehzapfen 188 im Uhrzeigersinn gegen die Druckkraft der Feder 197, was ein Auslenken der Feder 197 zur Folge hat, und der ausgelenkte Abschnitt der Feder gelangt in Berührung mit dem Sensor 27d, so daß dieser ein Signal an die Steuereinheit 18 liefert. Die Steuereinheit 18 empfängt dieses Signal und stellt dadurch den angezogenen Zustand des Zügelabschnitts 33R fest, um das Niveau der Reittechnik des Reiters anhand eines Reittechnik-Auswertungssystems zu berechnen, welches unten näher erläutert wird. Wenn der andere Zügelabschnitt 33L stark angezogen wird, wird der Drehzapfen 188 im Gegenuhrzeigersinn gegen die Kraft der Feder 197 verdreht, was ein Auslenken der Feder 197 zur Folge hat, so daß der ausgelenkte Abschnitt der Feder in Berührung mit dem Sensor 27e gelangt und dieser ein Ausgangssignal an die Steuereinheit 18 liefert, die somit den angezogenen Zustand des Zügelabschnitts 33L feststellt. Wenn die Zügelabschnitte 33Rund 33L losgelassen werden, veranlaßt die Druckkraft der Feder 197 den Drehzapfen 188, in die neutrale Stellung zurückzukehren.

Da die Sensoren 27a, 27b und 27c in ihrer Stellung justierbar sind, können sie an Stellen angeordnet werden, die sich für die Zügel-Steuerkraft des Reiters 1 eignet.

Fig. 25 zeigt anhand eines Blockdiagramms das Trainingssystem für das Reiten. Wie oben erwähnt, erfassen die Sattellast-Sensoren 25a, 25b und 25c die Last des Sattels 31, das Gewicht des Reiters 1 und diejenige Belastung, die durch Gewichtsverlagerung des Reiters 1 hervorgerufen wird, und sie geben Detektorsignale abhängig von der ermittelten Last oder Belastung ab. Diese Signale sind analogsignale und müssen, um für einen Mikrocomputer 201 akzeptierbar zu sein, in digitale Signale umgesetzt werden, damit der Mikrocomputer das Niveau der Reittechnik ermitteln kann. Deshalb sind die Sattellast-Sensoren 25a, 25b und 25c über einen Analog/Digital-Umsetzer (ADU) 202 mit dem Mikrocomputer 201 verbunden.

Die Steigbügellast-Sensoren 26a und 26b, die die von den Beinen des Reiters 1 auf die Steigbügel aufgebrachte Last erfassen, liefern ebenfalls Analogsignale, so daß die Steigbügellast-Sensoren 26a und 26b über einen ADU 203 an den Mikrocomputer 201 angeschlossen sind. Da die Kopfsensoren 27a bis 27e digitale Signale liefern, können sie direkt an den Mikrocomputer 201 gegeben werden. Die Halssensoren 28a und 28b sowie die Unterleibssensoren 29a bis 29d liefern ebenfalls digitale Signale, die direkt an den Mikrocomputer 201 gegeben werden können.

Der Mikrocomputer 201 enthält einen RAM zur Speicherung verschiedener Daten und eine CPU zur Eingabe von Detektorsignalen von verschiedenen Sensoren und zur Berechnung und Auswertung des Niveaus der Reittechnik des Reiters 1 in Abhängigkeit dieser Signale. Die CPU ist mit einer Anzeigeeinheit verbunden, zum Beispiel einem Bildprozessor in Verbindung mit einer Bildröhre, einem Sprachumsetzer 205 und einem Drucker 206 zur Darstellung des ermittelten Leistungsniveaus beim Reiten des Reiters 1.

Anhand der Fig. 26 soll nun das Trainingssystem für das Reiten beschrieben werden.

Bevor der Ablauf beim Berechnen des Leistungsniveaus beim Reiten gemäß Fig. 26 gestartet wird, wird ein zusammengesetzter Wert der Ausgangssignale von den Sattellast-Sensoren 25a, 25b und 25c ohne den Reiter 1 auf dem Sattel 31 in dem RAM gespeichert, so daß das Leergewicht des Sattels 31 ermittelt wird.

Im Schritt S1 des Flußdiagramms in Fig. 26 wird die Gangart des Pferdekörpers 2 beispielsweise auf "Schritt" eingestellt, was über einen Einstellschalter auf der Steuertafel 22 geschieht. Dann sitzt der Reiter 1 auf dem Sattel 31 auf, wobei seine Füße auf dem linken und dem rechten Steigbügel 32 ruhen. Wenn in diesem Zustand der Reiter 1 über seine Schenkel eine Hilfe gibt, liefert die Steuereinheit 18 ein Antriebs-Befehlssignal entsprechend der Gangart "Schritt" an den Wechselrichter 17, um den Pferdekörper 2 in Gang zu setzen. Wenn im Schritt S2 die Zügel 33 betätigt werden, werden abhängig vom Betrieb der Zügel 33 Detektorsignale von den Kopfsensoren 27a bis 27e und von den Halssensoren 28a und 28b eingegeben. Im Schritt S3 werden Detektorsignale von den Unterleibssensoren 29a bis 29d abhängig von der dem Pferdekörper 2 über die Schenkel des Reiters 1 gegebenen Hilfen eingegeben. Im Schritt S4 werden die Last des Sattels 31, das Gewicht des Reiters 1 und die durch Gewichtsverlagerung des Reiters 1 bewirkten Belastungen erfaßt, und die Sattellast-Sensoren 25a, 25b und 25c liefern abhängig von der ermittelten Last und den ermittelten Belastungen Detektorsignale. Im Schritt S5 wird die von den Füßen des Reiters 1 aufgebrachte Last erfaßt, und von den Steigbügellast-Sensoren 26a und 26b kommende Detektorsignale werden abhängig von der ermittelten Last eingegeben.

Im Schritt S6 werden die Detektorsignale, die von den Kopfsensoren 27a bis 27e und von den Halssensoren 28a und 28b abhängig von der Zügelparade gelieferten Detektorsignale und die von den Unterleibssensoren 29a bis 29d gelieferten Detektorsignale kombiniert, und Daten bezüglich der Kombination der verschiedenen Hilfen für das Starten, das Beschleunigen, das Verzögern und das Anhalten des Pferdekörpers 2, die über die Zügelparade und Schenkelhilfen des Reiters 1 geliefert werden, werden verarbeitet. Im Schritt S7 bestimmt das Programm, ob die Hilfe richtig ausgeführt ist oder nicht. Wenn im Schritt S7 die Antwort "Nein" lautet, ist die Hilfe ungeeignet, und es wird im Schritt S8 ein Zählerstand für ungeeignete Hilfen aktualisiert.

Im Schritt S9 werden die Detektorsignale von den Sattellast-Sensoren 25a, 25b und 25c und die Detektorsignale von den Steigbügellast-Sensoren 26a und 26b von den ADU 202 und 203 in digitale Signale umgesetzt und in einem Zeitintervall von weniger als 1 Hz in dem RAM gespeichert. Nun werden die Detektorsignale von den obigen Sensoren kombiniert, und es wird die Tageszeit gespeichert.

Im Schritt S10 werden die Detektorsignale von den Sattellast-Sensoren 25a, 25b und 25c in einem Zeitintervall von weniger als 1 Hz überwacht, und wenn die Eingabe der Detektorsignale durchgehend kleiner ist als der zusammengesetzte Wert innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, so wird entschieden, daß der Reiter 1 entweder vom Pferd gefallen ist oder den Pferdekörper 2 verlassen hat. Im Schritt S11 wird die Zufuhr von Strom von der Steuereinheit 18 zum Wechselrichter 17 gestoppt. Wenn die Detektorsignale von den Sattellast-Sensoren 25a, 25b und 25c und die Detektorsignale von den Steigbügellast-Sensoren 26a und 26b kontinuierlich eingegeben werden, werden im Schritt S12 die Detektorsignale innerhalb des RAM gespeichert. Im Schritt S13 werden Daten der Kombinationen der verschiedenen Hilfen für das Starten, Beschleunigen, Verzögern, Wenden und Anhalten des Pferdekörpers 2, gegeben durch den Reiter 1 über den Sattel 31 und die Steigbügel 32, verarbeitet, um die Gangart zu prüfen, wenn die Hilfen gegeben werden.

Im Schritt S14 wird die Leistungsstufe oder das Niveau beim Reiten für den Reiter 1 abhängig von den im Schritt S8 aufgezeichneten Daten und abhängig von den Daten bezüglich der im Schritt S13 geprüften Gangart ermittelt, um die Marken zu berechnen. Im Schritt S15 werden Daten über die Reitbefehle entsprechend dem Leistungsniveau des Reiters 1 oder dergleichen abgerufen, und im Schritt S16 werden die berechneten Marken und die Daten bezüglich der Befehle ausgedruckt. Diese Daten können eine Art Barometer für das Trainingsniveau für den Reiter 1 und für einen Lehrer des Reiters 1 sein.

Fig. 27 zeigt ein Flußdiagramm, durch das der Reiter 1 in die Lage versetzt wird, richtige Hilfen bei einem echten Pferd zu geben. Die richtigen Hilfen erhält man abhängig von den grundlegenden Bewegungen des Pferdekörpers 2, und sie werden durch Bilder oder durch Sprache angegeben, wenn dies von dem Reiter 1 oder dem Reitlehrer gewünscht wird.

Wenn im Schritt 1 in Fig. 27 ein beispielsweise an dem Pferdekörper 2 oder an der Steuertafel 22 befindlicher Befehlsschalter von dem Reiter 1 oder dem Reitlehrer betätigt wird, bestimmt der Mikrocomputer 201 im Schritt S2, ob der Pferdekörper 2 in der eingestellten Bewegungsart angetrieben wird oder nicht. Wenn die Bestimmung "OK" ist, werden geeignete Hilfen, die einem echten Pferd entsprechend dem Antriebszustand des Pferdekörpers 2 zu geben wären, über die Anzeigevorrichtung, beispielsweise den Bildprozessor 204, an den Reiter 1 übertragen (Schritt S3), oder es erfolgt eine Übertragung mit Hilfe des Sprachumsetzers 205 über den Lautsprecher (Schritt S4). Im Schritt S5 erkennt der Reiter 1 oder der Reitlehrer die gesendeten richtigen Hilfen, die einem echten Pferd zu geben wären, abhängig vom Antriebszustand des Pferdekörpers 2.

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, ermöglicht die Steuerung von Anzahl und Hub der Schwingungen und der Phase des Pferdekörpers in Verbindung mit den verschiedenen Gangarten eine naturgetreue Simulierung der Bewegung eines echten Pferdes, und der Reiter kann Hilfen für das Anreiten, den Gangartwechsel und das Anhalten geben. Deshalb werden durch das Reitsimulatorsystem folgende Wirkungen erzielt:

  • 1) Die Erfindung kann angewendet werden bei einer Reitübungsmaschine, die sich durch einen sicheren Gebrauch auszeichnet und eine effektive und wirksame Aneignung von Reittechniken ermöglicht. Bei dem erfindungsgemäßen Reitsimulator können grundlegende Reitkenntnisse sicher erworben werden, da der Pferdekörper vollständig frei von unerwarteten und gefährlichen Aktionen bewegt wird. Da weiterhin eine zu einer bestimmten zu erlernenden Technik gehörige Aktion exakt wiederholbar ist, lassen sich korrekte Reittechniken in kurzer Zeitspanne erlernen.
  • 2) Die Erfindung kann angewendet werden bei einer Vergnügungs-Reitmaschine in einem Vergnügungspark oder dergleichen, wobei die Maschine dann dem Benutzer ein komfortables und echtes Reitgefühl vermittelt.
  • 3) Die Erfindung kann auch angewendet werden in Form einer Reitmaschine für Fitness-Übungen, wozu ein erhöhter Kalorienverbrauch seitens des Benutzers durch eine harte Bewegung verursacht wird, zum Beispiel durch den Galopp des Pferdekörpers.


Anspruch[de]
  1. 1. Reitsimulator, umfassend:

    einen künstlichen Pferdekörper (2) mit einem Rumpf, auf dem ein Reiter (1) reiten kann, einem Hals, der schwenkbar an dem Rumpf montiert ist, einem Kopf, der schwenkbar an dem Hals montiert ist und an dem Zügel (33) befestigt sind, einem an dem Rücken des Rumpfs montierten Sattel (31), an welchem Steigbügel (32) befestigt sind, ein rechtes und ein linkes Vorderbein (3, 5), die gelenkig an dem Rumpf montiert sind, und ein rechtes und ein linkes Hinterbein (4, 6), die gelenkig an dem Rumpf montiert sind;

    einen ersten Pferdekörper-Trägermechanismus zum kreisförmig beweglichen Tragen der unteren Enden des rechten und des linken Vorderbeins (3, 5) des Pferdekörpers (2) und zum gelenkigen Abstützen der Kopplungspunkte (34, 36) der oberen Enden des rechten und des linken Vorderbeins (3, 5) mit dem Rumpf des Pferdekörpers (2);

    einen zweiten Pferdekörper-Trägermechanismus zum kreisförmig beweglichen Tragen der unteren Enden des rechten und des linken Hinterbeins (4, 6) des Pferdekörpers (2), wobei dieselben Enden in einer horizontalen Ebene gehalten werden, und zum gelenkigen Lagern der Kopplungspunkte (35, 37) der oberen Enden des rechten und des linken Hinterbeins (4, 6) mit dem Rumpf des Pferdekörpers (2) ;

    Schwung-Einstelleinrichtungen (7, 8) zum Antreiben des ersten und des zweiten Pferdekörper-Trägermechanismus und zum Bewegen des Pferdekörpers (2) sowohl in vertikaler als auch in Längsrichtung derart, daß der Schwung des Pferdekörpers (2) sowohl in vertikaler als auch in Längsrichtung einstellbar ist;

    Phasen-Einstelleinrichtungen (11, 12) zum Einstellen der Phasendifferenz zwischen vertikaler Bewegung und Längsbewegung des Pferdekörpers (2), wenn der erste und der zweite Pferdekörper-Trägermechanismus angetrieben werden, um den Pferdekörper in vertikaler und in Längsrichtung anzutreiben;

    einen Antriebskraft-Übertragungsmechanismus (43, 44) zum Übertragen von Antriebskraft auf die Schwung-Einstelleinrichtungen (7, 8) über die Phasen-Einstelleinrichtungen (11, 12);

    eine Hauptmotoranordnung (16), die die Antriebskraft an den Antriebskraft-Übertragungsmechanismus liefert;

    eine Steuereinheit (18), die Antriebsleistung an die Hauptmotoranordnung (16) liefert, um die Drehzahl der Hauptmotoranordnung einzustellen, und die elektrische Leistung an die Phasen-Einstelleinrichtungen (11, 12) liefert, um deren Phase einzustellen; und

    eine Einrichtung (22) zum Einstellen von Betriebsarten von Schrittbewegungen entsprechend einer Mehrzahl von Grund-Bewegungen des Pferdekörpers (2) auf der Grundlage des von den Schwung-Einstelleinrichtungen (7, 8) hervorgerufenen Schwungs, der Phasendifferenz, die durch die Phasen-Einstelleinrichtungen (11, 12) hervorgerufen wird, und der Drehzahl der Hauptmotoranordnung, und zum Ausgeben von Einstellsignalen, die kennzeichnend sind für die eingestellten Betriebsarten der Steuereinrichtung (18).
  2. 2. Reitsimulator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:

    Sattellast-Sensoren (25a, 25b, 25c) zum Ermitteln einer Last, wenn der Reiter (1) auf dem Sattel (31) des Pferdekörpers reitet, und zur Ausgabe eines für die Last kennzeichnenden Detektorsignals;

    Steigbügellast-Sensoren (26a, 26b) zum Ermitteln einer von dem Fuß des Reiters auf die Steigbügel des Sattels aufgebrachten Kraft und zur Ausgabe eines für die Last kennzeichnenden Detektorsignals;

    Kopfsensoren (27a bis 27e) zum Erfassen von Richtung und Stärke, wenn der an dem Kopf des Pferdekörpers (2) befestigte Zügel angezogen wird, und zur Ausgabe eines Detektorsignals, welches kennzeichnend ist für Richtung und Stärke;

    Halssensoren (28a, 28b) zum Erfassen einer Kraft, die auf den Hals aufgebracht wird, der passiv beweglich ist, wenn die Zügel (33) angezogen werden, und zur Ausgabe eines für die Kraft kennzeichnenden Detektorsignals;

    Unterleibssensoren (29a bis 29d), die am Unterleib des Pferdekörpers (2) befestigt sind, um mittels der Schenkel des auf dem Sattel befindlichen Reiters gegebene Hilfen zu erfassen und ein Detektorsignal zu liefern, welchen kennzeichnend für die Hilfen ist;

    eine Reitniveau-Berechnungseinrichtung, die die von den Sattellast-Sensoren, den Steigbügellast-Sensoren, den Kopfsensoren, den Halssensoren und den Unterleibssensoren gelieferten Detektorsignale empfängt, um ein Reitniveau für den Reiter (1) zu berechnen und Daten auszugeben, die kennzeichnend für das berechnete Niveau sind; und

    Anzeigemittel (205, 206, 204), welche das von der Berechnungseinrichtung berechnete Reitniveau empfängt und das berechnete Niveau in Form eines Bildes, über Sprachausgabe oder mittels Druck angibt.
  3. 3. Reitsimulator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem jeder der Pferdekörper-Trägermechanismen enthält:

    eine Vorderbein-Trägereinrichtung zur kreisförmig bewegten Lagerung der unteren Enden des rechten und des linken Vorderbeins (3, 5) des Pferdekörpers (2); und

    eine Kopplungseinrichtung (75, 79) für die schwenkbare Kopplung der oberen Enden des rechten und des linken Vorderbeins (3, 5) mit dem Rumpf des Pferdekörpers (2) über ein Verdrehungs-Absorptionselement (76, 80).
  4. 4. Reitsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die zweiten Pferdekörper-Trägermechanismen aufweisen:

    eine Hinterbein-Lagereinrichtung (8) zum kreisförmig beweglichen Lagern der unteren Enden des rechten und des linken Hinterbeins (4, 6) des Pferdekörpers (2);

    ein Gestänge (60) zum kreisförmigen Bewegen der Hinterbein-Lagereinrichtung, während die unteren Enden des rechten und des linken Hinterbeins in einer horizontalen Ebene gehalten werden; und

    Kopplungsmittel zum schwenkbaren Verbinden der oberen Enden des rechten und des linken Hinterbeins mit dem Rumpf des Pferdekörpers über ein Verdrehungs-Absorptionselement.
  5. 5. Reitsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem jede der Schwung-Einstelleinrichtungen (7, 8) aufweist:

    eine Haupt-Antriebswelle (87), die von einem externen Antriebsmotor antreibbar ist;

    ein Führungsgehäuse (91), welches ansprechend auf die Drehung der Haupt-Antriebswelle (87) drehbar ist;

    eine Exzenterwelle (7S; 8S), die in ihrer Position einstellbar an dem Führungsgehäuse (91) an einer Stelle montiert ist, die von dem Drehmittelpunkt des Führungsgehäuses (91) radial versetzt ist, und zum gelenkigen Lagern der unteren Enden des rechten und des linken Vorderbeins und des rechten und des linken Hinterbeins; und

    eine Einrichtung (94, 95, 96, 97, 99) zum exzentrischen Bewegen der Exzenterwelle (7S, 8S) in radialer Richtung des Führungsgehäuses (91).
  6. 6. Reitsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasen-Einstelleinrichtungen (11, 12) jeweils aufweisen:

    eine durch das Drehmoment der Hauptmotoranordnung (16) gedrehte Antriebswelle (48);

    ein an der Antriebswelle (48) montiertes Antriebszahnrad (114);

    eine Abtriebswelle (43) zum Drehen der Schwung-Einstelleinrichtung;

    ein Abtriebszahnrad (115), das an der Abtriebswelle (43) montiert ist;

    Zwischenräder (116, 117), die mit dem Antriebszahnrad (114) und dem Abtriebszahnrad (115) zur Drehung um ihre gemeinsame Achse und zum Umlauf um die Achse von Antriebszahnrad und Abtriebszahnrad in Eingriff stehen;

    eine Lagerungsanordnung (112, 118, 119), in der die Zwischenräder (116, 117) drehbar gelagert sind;

    einen Phasenerzeugungsmechanismus (123, 124, 125, 126, 127) zum Drehen der Lagerungsanordnung und zum Erzeugen einer relativen Drehwinkeldifferenz zwischen der Antriebswelle (48) und der Abtriebswelle (43); und

    einen Drehwinkelsensor (130, 131, 132, 133) zum Erfassen eines Drehwinkels der Lagerungsanordnung, die von dem Phasenerzeugungsmechanismus gedreht wird und zur Ausgabe eines Detektorsignals, welches kennzeichnend ist für den Drehwinkel der Lagerungsanordnung.






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