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Die
Erfindung betrifft eine Laufbandvorrichtung zur Laufbewegung von
Lebewesen, mit einem auf einem Tragelement laufenden Laufband.
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Laufbandvorrichtungen
werden sowohl für Menschen
als auch für
Tiere zu Trainings- und Untersuchungszwecken ihrer Laufbewegung
eingesetzt. Sie weisen in der Regel ein auf einer Unterlage umlaufendes
Band auf, das sich unter dem Benutzer durchbewegt, so dass dieser
darauf eine Laufbewegung vollführen
kann, ohne sich in nennenswerter Weise räumlich fortzubewegen. Durch
diesen Stillstand des Benutzers der Laufbandvorrichtung ist eine
gute Beobachtbarkeit durch einen Trainer oder Mediziner gegeben,
und da weiterhin nunmehr keine komplette Laufbahn mit ihrem enormen
Platzaufwand mehr notwenig ist, ist eine witterungsunabhängige Aufstellmöglichkeit
in geschlossenen Räumen gegeben.
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Eine
derartige Laufbandvorrichtung ist für Pferde in der
DE 202 15 987 beschrieben, die ein Trainingsgerät zum Inhalt
hat, das ein auf Rollen gelagertes, mit regelbarer Geschwindigkeit
motorisch angetriebenes Laufband aufweist.
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Die
DE 295 07 696 beschreibt
ein Laufband für
Haustiere, das in einem Wipp-Rahmen
angeordnet und über
eine mittige Drehachse innerhalb eines Basis-Rahmens mittels Servomotoren sowohl
nach oben als auch nach unten neigbar ist, wodurch eine Steigung
bzw. ein Gefälle
entsteht.
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Bei
derartigen Laufbandvorrichtungen ist die das Laufband tragende Unterlage
durch eine Lagerung mit der Laufbandvorrichtung verbunden, um im wesentlichen
die durch das Gewicht des Benutzers bei dessen Laufbewegung hervorgerufenen
Kräfte aufzunehmen.
Nachteilig bei den bekannten Laufbandvorrichtungen ist hierbei jedoch,
dass diese Lagerung für
alle Benutzer dieselbe ist und nicht individuell auf spezifische
Anforderungen des jeweiligen Benutzers abgestimmt werden kann.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Laufbandvorrichtung derart
weiterzubilden, dass eine derartige individuelle Anpassung möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung dadurch gelöst, dass
das Tragelement eine Lagerung aufweist, deren Steifigkeit regulierbar ist.
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Durch
diese erfinderische Maßnahme
kann in vorteilhafter Art und Weise die Lagerung und somit das Laufband
auf spezifische Anforderungen, insbesondere das Gewicht, des Benutzers
abgestimmt werden und beispielsweise bei Benutzern mit höherem Gewicht
die Steifigkeit der Lagerung erhöht
werden. Durch die – vorzugsweise
variabel – einstellbare Steifigkeit
der Lagerung ist es zudem möglich, unterschiedlich
nachgiebige Lauf-Untergründe
zu simulieren, wobei eine Lagerung mit hoher Steifigkeit einen harten
Lauf-Untergrund und eine Lagerung mit geringer Steifigkeit einen
weichen Lauf-Untergrund nachbildet.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Lagerung
mindestens ein Lager aufweist, bei dem ein erstes Lagerteil und
ein zweites Lagerteil parallel geschaltet sind, wobei vorzugsweise
das erste Lagerteil eine fest vorgegebene Steifigkeit und das zweite
Lagerteil eine einstellbare, vorzugsweise stufenlos variable Steifigkeit
aufweist. Hierdurch ist es in vorteilhafter Art und Weise möglich, durch
eine Veränderung
der Steifigkeit des zweiten, parallel geschalteten Lagerteils die
Gesamtsteifigkeit des Lagers zu verändern.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
das zweite Lagerteil ein erstes Lagerelement hoher Steifigkeit aufweist,
das mit einem zweiten Lagerelement einstellbarer, insbesondere stufenlos
variabler Steifigkeit in Serie geschaltet ist, wobei vorzugsweise
das erste Lagerteil als ein elastisches Element ausgebildet ist
und das zu diesem in Serie geschaltete zweite Lagerelement als eine
Federung, insbesondere als eine Luftfederung, ausgebildet ist. Bei
der Verwendung einer Luftfederung ist es in vorteilhafter Weise
möglich,
durch die gezielte Wahl der Luftmenge und dadurch des Luftdrucks
in der Luftfederung deren Längsausdehnung und
Steifigkeit variabel einzustellen und somit den Anpressdruck des
dazu in Serie geschalteten ersten Lagerelements gegen das Tragelement
zu variieren. Durch Wahl eines geringen Luftdrucks der Luftfederung
ist es damit möglich,
die Steifigkeit des aus diesem Lagerelement und dem dazu in Serie
geschalteten ersten Lagerelement gebildeten zweiten Lagerteils so
zu reduzieren, dass lediglich das zu diesem parallel geschaltete
erste Lagerteil und somit nur dessen vorzugsweise gering gewählte Steifigkeit wirksam
ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Federung eine Begrenzung für
ihre Längsausdehnung
in einer vertikalen Richtung aufweist. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise
möglich,
insbesondere durch Begrenzung der Längsausdehnung der Luftfederung
in vertikaler Richtung ebenfalls eine Begrenzung der Vertikalbewegung
des Tragelements zu erreichen.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
das Tragelement eine Begrenzung der Beweglichkeit in seiner vertikalen
Richtung aufweist. Hierdurch wird auf vorteilhafte Art und Weise
verhindert, dass das Tragelement – beispielsweise, wenn der
Benutzer dieses verlässt – in Folge der
Entlastung eine unkontrollierte Vertikalbewegung ausführt.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Vorrichtung mindestens einen Wegaufnehmer aufweist, der eine
vertikale Position des Tragelements erfasst. Hierdurch kann beispielsweise
in vorteilhafter Art und Weise die beim Betreten der Laufbandvorrichtung
durch den Benutzer auftretende Einfederung des Tragelements gemessen
und deren Lagerung daraufhin angepasst werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
das Tragelement in Leichtbauweise ausgeführt ist. Hierdurch kann insbesondere
bei leichten Benutzern wie Tieren der Einfluss deren Gewichts im
Verhältnis
zu dem des Tragelements erhöht
werden und damit die Möglichkeiten
der flexiblen Lagerung des Tragelements besser ausgenutzt werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
das Tragelement, welches vorzugsweise in einem Gestell gelagert
ist, neigbar in der Laufbandvorrichtung angeordnet ist. Durch diese Maßnahme ist
es möglich,
eine Bergauf- bzw. Bergablaufbewegung zu simulieren. Vorzugsweise
ist hierbei ein erstes Rahmenlagerelement, in dem das Gestell drehbar
gelagert ist, außerhalb
einer Symmetrieachse auf einer einem zweiten Rahmenelement gegenüberliegenden
Seite der Symmetrieachse angeordnet und das Gestell weiterhin über ein
zweites Rahmenlagerelement gelagert, dessen Länge veränderlich ist, dadurch den Abstand
eines Bodenlagerpunktes und eines Gestelllagerpunktes zueinander verändert und
so die Neigung der Laufbandvorrichtung einstellt. Durch diese Art
der Lagerung und insbesondere die außermittige Anordnung des ersten Rahmenlagerelements
wird – im
Gegensatz zu einer mittigen Anordnung – ein Kippen der Vorrichtung
um die Drehachse weitgehend verhindert und eine stabile Lage der
Laufbandvorrichtung erreicht.
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Vorzugsweise
ist hierbei das zweite Rahmenlagerelement an einem stirnseitigen
Ende der Laufbandvorrichtung angeordnet. Hierdurch ergibt sich ein
möglichst
großer
Abstand zwischen erstem und zweitem Rahmenlagerelement, wodurch
ein günstiger
langer Hebelarm und eine stabile Lagerung gegeben ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Neigung des Tragelements bzw. des Gestells der Laufbandvorrichtung durch
mindestens ein Spindelhubgetriebe erfolgt. Dies stellt einen Antrieb
von hoher Steifigkeit sicher und verhindert dadurch nachteilige
Kippbewegungen der Tragplatte bzw. des Gestells.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Laufrichtung des Laufbandes umkehrbar ist. Hierdurch sind sich
insbesondere bei außermittiger
Anordnung des ersten Rahmenlagerelements ergebende Unterschiede
der maximalen Neigung der Tragplatte bei aufwärts bzw. abwärts gerichteter
Position ausgleichbar.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel
zu entnehmen, das im Folgenden anhand der Figuren beschrieben wird.
Es zeigen:
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1:
eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels
einer Lagerung eines Gestells der Laufbandvorrichtung in aufwärts geneigter
Position,
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2:
eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels
der 1 in waagerechter Position,
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3:
eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels
der 1 in abwärts
geneigter Position.
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4:
das Ausführungsbeispiel
der Laufbandvorrichtung in einem Querschnitt senkrecht zu einer
Bewegungsrichtung eines Laufbandes,
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5:
eine vergrößerte Darstellung
eines Ausführungsbeispiels
eines Lagers der Laufbandvorrichtung der 1,
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6:
eine vergrößerte Darstellung
eines weiteren Ausführungsbeispiels
eines Lagers einer Laufbandvorrichtung,
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In
den 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel
einer Laufbandvorrichtung 1 zur Durchführung einer Laufbewegung von
Lebewesen dargestellt. Diese weist – wie in den 4 bis 6 dargestellt – ein Tragelement 2 mit
einem Laufband 3 und einer auf einer Trägerplatte 4 angebrachten
Gleitplatte 5 auf, wobei sich das Laufband 3 in
einer Richtung senkrecht zur Bildebene bewegt, so dass ein Benutzer
durch Ausführen
von Schritten auf dem sich unter ihm hinwegbewegenden Laufband 3 eine
Laufbewegung ausführen
kann, ohne sich in der Regel räumlich
relativ zu seiner Umgebung nennenswert fortzubewegen. Das Laufband 3 ist
hierbei als Endlosband ausgeführt,
so dass über
eine hier nicht dargestellte Bandrückführung eine ununterbrochene
Umlaufbewegung möglich
ist.
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Das
Tragelement 2 ist über
eine Lagerung 6, die in diesem Ausführungsbeispiel aus mehreren, vorzugsweise
vier, Lagern 7 zusammengesetzt ist, von denen in 4 zwei
dargestellt sind, in einem Gestell 8 der Laufbandvorrichtung 1 gelagert.
Die Lagerung 6 nimmt hierbei hauptsächlich die bei der Laufbewegung
auf tretenden Kräfte
entgegen einer Richtung Z auf, die bei horizontaler Ausrichtung
der Laufbandvorrichtung der Wirkungslinie der Schwerkraft entspricht.
Eine Neigung des Gestells 8 zur Simulation einer Bergauf-
oder Bergablaufbewegung ist jedoch ebenfalls vorgesehen.
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Hierzu
weist die Laufbandvorrichtung 1 eine Rahmenlagerung 18 auf,
die sich aus einem ersten Rahmenlagerelement 18a, in dem
das Gestell 8 drehbar um eine Achse A gelagert ist, und
einem zweiten Rahmenlagerelement 18b, das in seiner Länge veränderbar
ist, zusammensetzt. Über
einen Bodenlagerpunkt 19 ist das zweite Rahmenlagerelement 18b mit
dem Boden und über
einen Gestelllagerpunkt 20 mit einem Geländer 21 des
Gestells 8 verbunden. Das erste Rahmanlagerelement 18a liegt hierbei
außerhalb
einer Symmetrieachse B auf der dem zweiten Rahmenlagerelement 18b gegenüberliegenden
Seite der Symmetrieachse B. Hierdurch ist es außermittig am Gestell 8 angeordnet,
sodass eine stabilere Lageranordnung gegeben ist und ein Kippen
des Gestells 8, wie dies bei einem mittig am Gestell 8 angeordneten
ersten Rahmenlagerelement 18a der Fall wäre, vermieden
wird. Die Neigung des Gestells 8 wird nun über das
längenveränderliche zweite
Rahmenlagerelement 18b eingestellt, durch das der Bodenlagerpunkt 19 und
der Gestelllagerpunkt 20 einander angenähert bzw. von einander entfernt
werden können.
Auf diese Weise wird eine Simulation einer Bergauf- bzw. Bergablaufbewegung möglich. Das
zweite Rahmenlagerelement 18b ist hierbei an einem stirnseitigen
Ende der Laufbandvorrichtung 1 angeordnet, so dass sich
ein möglichst großer Abstand
vom ersten Rahmenlagerelement 18a und dadurch sowohl ein
vorteilhafter langer Hebelarm als auch eine stabile Lagerung ergibt.
Vorzugsweise erfolgt hierbei der Antrieb der Längenveränderung des zweiten Rahmenlagerelements 18b durch
ein hier nicht dargestelltes Spindelhubgetriebe, das beispielsweise über einen
Elektromotor antreibbar ist. Hierdurch ergibt sich eine möglichst
hohe Steifigkeit des Antriebs, so dass ein unerwünschtes Kippen des Tragelementes 2 verhindert
wird. Die Zahl der ersten und zweiten Rahmenlagerelemente 18a bzw. 18b ist
hierbei selbstverständlich
nicht auf jeweils eines beschränkt.
Vorzugsweise weist die Laufbandvorrichtung 1 zwei jeweils
die Achse A einschließende
erste Rahmenlagerelemente 18a sowie zwei in dieser Darstellung
hintereinander liegende zweite Rahmenlagerelemente 18b auf.
Bei der Verwendung von zwei Rahmenlagerelementen 18b und insbesondere
deren Antrieb durch Spindelhubgetriebe wird bevorzugt, dass beide
Spindelhubgetriebe von einem einzigen Elektromotor antreibbar sind,
wobei beispielsweise beide Spindelhubgetriebe durch eine Verbindungswelle
verbunden werden.
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Zur
Erfassung der Neigung des Tragelements 2 weist die Laufbandvorrichtung 1 vorzugsweise
eine Einrichtung wie beispielsweise einen hier nicht dargestellten
Wegaufnehmer oder einen in der Nähe
der Achse A angebrachten Winkelsensor auf.
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Im
Gegensatz zu bisherigen bekannten Laufbandvorrichtungen, bei denen
die Steifigkeit der Lagerung unveränderlich war, ist es nun bei
der Laufbandvorrichtung 1 möglich, die Steifigkeit der
Lagerung 6 – vorzugsweise
variabel – zu
regulieren.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist
hierzu jedes Lager 7 der Lagerung 6 wie in 5 dargestellt
als Parallelschaltung eines elastisch ausgeführten ersten Lagerteils 9,
beispielsweise eines Gummielements, und eines – bei dem hier beschriebenen
Ausführungsbeispiel – aus einem
ersten Lagerelement 10a und einem zweiten Lagerelement 10b zusammengesetzten
zweiten Lagerteils 10 ausgebildet. Das zweite Lagerteil 10 stellt
hierbei eine Serienschaltung des ersten Lagerelements 10a und
des zweiten Lagerelements 10b dar.
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Das
zweite Lagerelement 10b ist hier als Luftfederung 11 ausgebildet,
die durch einen Luftbalg 11' realisiert
ist. Es ist aber auch möglich,
anstelle der Luftfederung 11 eine andere pneumatische Federung oder
auch eine hydraulische, mechanische oder elektromagnetische Federung
einzusetzen.
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Während das
erste Lagerteil 9 und ebenso das erste Lagerelement 10a des
zweiten Lagerteils 10 eine vorgegebene, vorzugsweise konstante
Steifigkeit aufweisen, ist die Längsausdehnung
der Luftfederung 11 und damit über den Anpressdruck des ersten
Lagerelements 10a gegen das Tragelement 2 die
Steifigkeit des zweiten Lagerteils 10 dadurch variierbar,
dass die Luftmenge und dadurch der Luftdruck in der Luftfederung 11 regulierbar
ist. Auf diese Weise stellt jedes der Lager 7 eine Parallelschaltung aus
erstem Lagerteil 9 mit vorgegebener Steifigkeit und zweitem
Lagerteil 10 mit regulierbarer Steifigkeit dar. Dabei weist
das erste Lagerteil 9 vorzugsweise eine geringe Steifigkeit
und das zweite Lagerteil 10 eine einstellbare Steifigkeit
innerhalb eines Bereichs auf, dessen Obergrenze die Steifigkeit
des ersten Lagerteils 9 überschreitet. Eine umgekehrte
Ausbildung, das heißt,
dass das erste Lagerteil 9 eine größere Steifigkeit aufweist als
das zweite Lagerteil 10, ist aber ebenfalls möglich.
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In
einer entlasteten Ruhestellung der Laufbandvorrichtung 1 wird
nun in der Luftfederung 11 zunächst ein geringer Luftdruck
eingestellt, so dass durch die geringe Längsausdehnung der Luftfederung 11 der
Anpressdruck des dazu in Serie geschalteten ersten Lagerelements 10a gegen
das Tragelement 2 gering ist und dieses Tragelement 2 somit hauptsächlich auf
dem eine geringe Steifigkeit aufweisenden ersten Lagerteil 9 ruht.
Vorzugsweise weist hierbei jedes der Lager 7 der Lagerung 6 in
diesem Zustand eine geringe Steifigkeit auf. Betritt nun ein Benutzer
das Laufband 3, so wird infolge seines Gewichtes das Tragelement 2 entgegen
der Z-Richtung ausgelenkt. Vorzugsweise wird über hier vier Wegaufnehmer 20,
die in diesem Ausführungsbeispiel
jeweils in einer Ecke des rechteckigen Tragelements 2 nahe
jeweils eines der Lager 7 angeordnet sind, diese Auslenkung
des Tragelements 2 erfasst und daraufhin durch Erhöhung des
Luftdrucks in der Luftfederung 11 durch deren Längsausdehnung
der Anpressdruck des ersten Lagerelements 10a des zweiten
Lagerteils 10 gegen das Tragelement 2 soweit erhöht, bis
sich durch die Kombinationswirkung der vorgegebenen Steifigkeit
des ersten Lagerteils 9 und der regulierbar einstellbaren
höheren
Steifigkeit des zwei ten Lagerteils 10 die gewünschte Gesamtsteifigkeit
jedes der Lager 7 der Lagerung 6 ergibt.
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Damit
sich die Luftfederung 11 bei einer Erhöhung des sie beaufschlagenden
Luftdrucks nicht unbeschränkt
ausdehnt, ist vorzugsweise eine Begrenzung in Form einer Halterung 12 vorgesehen, deren
Anschlagfläche 13 die
Längsausdehnung
der Luftfederung 11 in Z-Richtung begrenzt.
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Nach
Erreichen der maximalen Längsausdehnung
ist dann durch eine weitere Erhöhung
des Luftdrucks in der Luftfederung 11 und damit einer Erhöhung ihres
Elastizitätsmoduls
die Steifigkeit des zweiten Lagerteils 10 weiter steigerbar.
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Die
Lagerung 6 ist somit in vorteilhafter Art und Weise individuell
auf den Benutzer der Laufbandvorichtung 1 abstimmbar.
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Um
bei einem Verlassen der Laufbandvorrichtung 1 durch den
Benutzer eine unkontrollierte Bewegung des Tragelements 2 in
Z-Richtung zu verhindern, weist das Gestell 8 der Vorrichtung 1 einen Vorsprung 14 auf,
gegen den ein Anschlag 15 des Tragelements 2 bei
einer zu großen
Bewegung in Z-Richtung anschlägt
und somit diese Bewegung nach oben hin begrenzt.
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Durch
die vorzugsweise variabel wählbare Steifigkeit
der Lagerung 6 des Tragelements 2 kann nun bei
der Laufbandvorrichtung 1 realitätsnah ein unterschiedlicher
Laufuntergrund simuliert werden. So bildet beispielsweise eine geringe
Steifigkeit der Lagerung 6 einen nachgiebigen Untergrund
und eine hohe Steifigkeit der Lagerung 6 einen harten Untergrund
nach.
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Weiterhin
ist es nun möglich,
jedem einzelnen der Lager 7 der Lagerung 6 eine
unterschiedliche Steifigkeit zu verleihen. Hierdurch ist es beispielsweise
möglich,
einer rechten Seite der Laufbandvorrichtung 1, die verstärkt rechte
Extremitäten
der Benutzer trainiert, sowie einer linken Seite der Laufbandvorichtung 1,
die ver stärkt
linke Extremitäten
der Benutzer trainiert, unterschiedliche Steifigkeiten zu verleihen und
somit die jeweiligen Extremitäten
unterschiedlich zu trainieren.
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Insbesondere
bei einem vierbeinigen Benutzer ist es weiterhin möglich, denjenigen
Lagern 7, die sich an einer Vorderseite der Laufbandvorrichtung 1 befinden,
eine andere Steifigkeit zu verleihen als denjenigen Lagern 7,
die sich an einer Hinterseite der Laufbandvorrichtung befinden und
somit vordere bzw. hintere Extremitäten des Benutzers unterschiedlich
zu trainieren. Ein beispielhaftes Anwendungsgebiet hierfür ist das
Training von Sportpferden, bei denen häufig ein unterschiedliches
Training von Vorder- bzw. Rückpartie
bzw. in einer Phase der Rekonvaleszenz nach einer Verletzung ein
gezieltes Training einer verletzten Extremität notwendig ist.
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Insbesondere
wenn eine Benutzung der Laufbandvorrichtung 1 durch hauptsächlich leichte Benutzer
wie beispielsweise Hunde vorgesehen ist, wird eine Ausführung des
Tragelements 2 in einer dem Fachmann bekannten Leichtbauweise
zum Beispiel als Wabenkonstruktion bevorzugt, da bei einem zu schweren
Tragelement 2 das Gewicht des Benutzers an Einfluss verliert
und somit die Möglichkeiten der
Laufbandvorrichtung 1 mit flexibler Lagerung 6 nicht
optimal ausgeschöpft
werden können.
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Im
Gegensatz zu der in diesem Ausführungsbeispiel
geschilderten Ausbildung der Lager 7 sind andere Ausgestaltungen
ebenfalls möglich.
So kann das Lager 7 beispielsweise auch wie in 3 dargestellt
mit einer Feder 16 als erstes Lagerteil 9 und
parallelgeschaltetem – vorzugsweise
fernbetätigt – regelbarem
Hydraulikdämpfer 17 als
zweites Lagerteil 10 ausgebildet sein, wobei der Hydraulikdämpfer 17 durch
seine einstellbare Dämpfung
die variable Steifigkeit des Lagers 7 sicherstellt.
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Auch
können
nicht nur das erste Lagerteil 9, sondern sowohl das erste
Lagerteil 9 als auch das zweite Lagerteil 10 des
Lagers 7 eine variable Steifigkeit aufweisen oder die einzelnen
Lager 7 der Lagerung 6 unterschiedlich ausgebildet
sein.