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Die
Erfindung betrifft ein Vergnügungsgerät, welches
wenigstens einen beweglichen Sitz aufweist, der typischerweise eine
ansprechende und fesselnde Form aufweist (zum Beispiel die Form
eines Fahrzeugs), welcher von einer beweglichen Struktur getragen
ist, um ein Kind (oder im allgemeinen einen Benutzer) auf bewegliche
Art und Weise zu transportieren, sowie Bewegungseinrichtungen zum
Bewegen der beweglichen Struktur.
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Andere
Vergnügungsgeräte sind
entwickelt worden, zum Beispiel in der US-A-5364271, welche einen
Fahrradsimulator beschreibt.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät der genannten Art zu schaffen,
in welchem der Benutzer auf die Bewegung des Sitzes einwirken kann, um
Unterhaltung oder Vergnügen
davon zu erhalten.
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Diese
und weitere Aufgaben werden durch die Erfindung, wie sie in den
Ansprüchen
gekennzeichnet ist, erreicht.
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Die
Erfindung schafft ein Vergnügungsgerät, welches
einen an dem Sitz angebrachten Kurbelmechanismus aufweist, welcher
durch die Muskelkraft des Kindes zu betreiben ist, sowie ein Steuersystem für die Bewegungen
des Geräts,
welches in der Lage ist, eine oder mehrere Eigenschaften der Bewegung des
Sitzes auf eine Art und Weise zu variieren, welche mit der Geschwindigkeit,
mit welcher der Kurbelmechanismus durch das Kind, welches auf dem
Sitz sitzt, betrieben wird, abgestimmt ist.
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Insbesondere
weist der Kurbelmechanismus ein Rad oder einen anderen Rotationskörper auf, welcher
durch die Betätigung
des Kurbelmechanismus durch das Kind rotiert wird, wobei das Steuersystem
eine Einrichtung zum Messen der Rotationsgeschwindigkeit des Rades
oder des Rotationskörpers
und einen Steuerungs-Mikroprozessor
aufweist, welcher mit der Messeinrichtung verbunden ist, um über eine
Umkehreinrichtung Eigenschaften der Bewegung des Sitzes auf eine
Art und Weise zu variieren, welche in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit
ist, mit welcher der Kurbelmechanismus rotiert wird.
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Der
Sitz weist außerdem
eine über
ein Pedal zu betätigende
Kurbel auf, welche das Rad betätigt und
durch die Beine des Kindes, welches von dem Sitz getragen wird,
betrieben wird.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme der beigefügten Figuren,
welche eine nicht einschränkende
Ausführungsform
derselben zeigen, im Detail beschrieben.
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1 ist
eine allgemeine perspektivische Ansicht des Geräts gemäß der Erfindung.
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2 ist
eine vertikale Seitenansicht von 1.
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3 ist
eine Rückansicht
des hinteren Teils des Geräts
aus 1.
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4 ist
ein geschnittenes Detail des Geräts,
welches den an dem beweglichen Sitz angebrachten Kurbelmechanismus
betrifft.
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5 ist
ein allgemeines Schema des Steuersystems des Geräts und des Systems zum Betreiben
der Sitzanhebeeinrichtung.
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Das
Gerät weist
einen beweglichen Sitz auf, auf welchem das Kind über einen
Sitzbereich 11 auf eine solche Art und Weise sitzt, um
beweglich mit demselben transportiert zu werden. Der Sitz weist vorzugsweise
eine Form auf, welche ansprechend und attraktiv für das Kind
ist, zum Beispiel die Form eines Fahrersitzes eines Fahrzeugs.
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Der
Sitz 10 wird von einer beweglichen Struktur 20 getragen,
welche in der Lage ist, ein Kind auf bewegli che Weise zu transportieren
und mit welcher Bewegungseinrichtungen zum Bewegen der Struktur 20 verbunden
sind.
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In
der in den Figuren dargestellten Ausführungsform ist ein fester Grundkörper 15 vorgesehen, welcher
eine sich ringförmig
erstreckende Schiene bzw. Führung 16 aufweist,
welche auf dem Grund aufliegt. Die Schiene 16 trägt einen
beweglichen Grundkörper 21,
welcher mit sich im Leerlauf befindlichen bzw. frei drehbaren Rädern versehen
ist, welche entlang der Schiene 16 rollen. Während er
entlang der Schiene 16 rollt, ist der bewegliche Grundkörper 21 gezwungen,
um eine vertikale Achse A zu rotieren, und zwar mittels eines vertikalen
Stifts 22, welcher im Mittelpunkt des Grundkörpers 21 befestigt und
mit einer Buchse 17 verbunden ist, welche starr mit dem
festen Grundkörper 15 ausgeführt ist.
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Der
bewegliche Grundkörper 21 ist
mit Bewegungseinrichtungen zum Rotieren des Grundkörpers 21 um
die Achse A verbunden. Im Detail trägt der bewegliche Grundkörper 21 einen
Getriebemotor 23, welcher ein Kettenrad 24 antreibt,
das mittels einer Übertragungskette 25 mit
einem Kettenrad 26 verbunden ist, welches eine vertikale
Achse aufweist und an der Buchse 17 angebracht ist.
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Der
bewegliche Grundkörper 21 trägt die bewegliche
Struktur 20 über
eine dazwischen angeordnete Hebeeinrichtung 40.
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Die
Hebeeinrichtung 40 ist im wesentlichen identisch mit denjenigen,
welche in Gabelstaplern verwendet werden. Die Einrichtung 40 weist
ein Paar vertikale Schienen 41 auf, welche an ihren unteren Enden
an dem beweglichen Grundkörper 21 angebracht
und miteinander mittels eines horizontalen Querträgers 41a befestigt
sind. Ein vertikaler, rechteckiger Rahmen 42 ist zwischen
den zwei Schienen 41 angeordnet und ist vertikal entlang
dieser Schienen 41 verschieblich, an welchen er mittels
sich im Leerlauf befindlichen Rädern 42a gleitend
befestigt ist. Die zwei vertikalen Seiten 43 des Rahmens 42 legen
zwei vertikale Schienen fest, zwischen welchen ein Fahrgestell 44 positioniert
ist, welches vertikal entlang dieser Schienen verschieblich ist,
an welchen es mittels sich im Leerlauf befindlicher Räder 44a verschieblich
befestigt ist.
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Die
Einrichtung 40 weist auch eine Zylinder-Kolben-Einheit 45 mit
vertikaler Achse auf, deren Zylinder an dem Querträger 41a befestigt
ist und deren Stange sich nach oben erstreckt und an ihrem oberen
Ende an einem Querträger 42b des
Rahmens 42 befestigt ist. Eine Übertragungskette 46 ist
vorgesehen, von welcher ein Ende an dem festen Querträger 41a und
deren anderes Ende an dem beweglichen Fahrgestell 44 angebracht
ist. Die Kette 46 verläuft
um ein frei drehbares Kettenrad 47, welches gelenkig an
dem oberen Querträger 42c des
beweglichen Rahmens 42 angebracht ist.
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Mittels
des beschriebenen Mechanismus erzeugt jede Bewegung der Stange der
Zylinder-Kolben-Einheit 45 eine entsprechende Bewegung
des Fahrgestells 44, jedoch mit dem doppelten der Länge. Während die
vertikalen Schienen 41 an dem Rahmen 21 angebracht
sind, ist die bewegliche Struktur 20 an dem Fahrgestell 44 angebracht
und wird somit durch die Wirkung der Zylinder-Kolben-Einheit 45 in einer
vertikalen Richtung angehoben.
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Die
bewegliche Struktur 20 trägt den gesamten beweglichen
Sitz 10, welcher zusätzlich
zu dem Sitzbereich 11 einen Kurbelmechanismus 30 aufweist,
welcher durch die Muskelkraft des Kindes angetrieben werden muss.
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Der
Kurbelmechanismus 30 weist eine (doppelte) Kurbel 31 mit
Pedalen 32 auf, welche in dem vorderen Teil des Sitzes 10 vor
dem Sitzbereich 11 angeordnet ist und durch die Beine des
Kindes, welches auf dem Sitzbereich 11 sitzt, betrieben
wird. Der Kurbelmechanismus weist des weiteren eine Laufrolle 38 (oder
ein Kettenrad) auf, welches an der Welle der Kurbel 31 angebracht
ist, um über
einen Gurt 33 (oder eine Kette) eine zweite Laufrolle 34 (oder
ein Kettenrad) zu rotieren, welches auf einer zweiten Welle 35 auf
gekeilt ist, die ein Schwungrad (in den Figuren nicht dargestellt)
trägt,
auf welches vorzugsweise eine Reibungsbremse wirkt.
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Der
beschriebene Kurbelmechanismus 30 ist dafür vorgesehen,
durch die Muskelkraft des Kindes, welches auf dem beweglichen Sitz
angeordnet ist, angetrieben zu werden, welches die Laufrolle 34 (oder
einen anderen Rotationskörper)
rotiert.
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Der
Sitz 10 kann vorzugsweise ein Gehäuse (in den Figuren nicht dargestellt)
aufweisen, welches den Sitzbereich 11, den beweglichen
Grundkörper 21 und
den gesamten Kurbelmechanismus einschließt und eine Form aufweist,
welches ein Fahrzeug (oder ein Tier usw.) nachahmt, um die Freude
und die Unterhaltung des Kindes zu vergrößern. Zum Beispiel ist der
Sitz in der in den Figuren dargestellten Ausführungsform geeignet, innerhalb
eines Gehäuses
eingeschlossen zu sein, welches ein Helikopter oder ein ähnliches
Fluggerät
nachahmt. Zu diesem Zweck ist eine simulierte Steuereinrichtung,
welche einen Steuerknüppel
eines Flugzeugs nachahmt, vorgesehen, welche vor dem Sitzbereich 11 angeordnet
ist, sowie eine rotierende Scheibe 14 und ein rotierender Propeller 13,
welche oberhalb des Sitzbereichs 11 angeordnet sind, um
die rotierenden Elemente eines Helikopters oder ähnlichem zu imitieren. Vorzugsweise
werden der Propeller 13 und die Scheibe 14 mittels
eines mechanischen Antriebs rotiert, welche durch das Betreiben
des Kurbelmechanismus 30 betrieben wird. In diesem Zusammenhang
ist ein Paar von Kegelrädern
vorgesehen, von welchen eines 36 auf die Welle 35 aufgekeilt
ist und mit dem anderen Rad 37 in Eingriff steht, welches
auf eine Antriebswelle 39 (siehe 4) aufgekeilt
ist, welche innerhalb einer vertikalen Säule aufgenommen ist, welche starr
an dem Sitzbereich 11 befestigt ist und die Scheibe 14,
den Propeller 13 und weitere Antriebswel len und Kegelräder (von
bekannter Bauart und nicht weiter beschrieben) trägt.
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Mit
der Zylinder-Kolben-Einheit 45 ist ein Betriebskreislauf 50 verbunden
(in 5 schematisch dargestellt), welcher eine Pumpe 51 aufweist,
welche von einem Motor 52 angetrieben wird und deren Förderstrom
der Arbeitskammer 45' der
Zylinder-Kolben-Einheit 45 über eine Leitung 53 zugeführt wird. Diese
Kammer ist die untere Kammer der Zylinder-Kolben-Einheit 45,
wobei ihre Expansion dazu führt,
dass sich die Stange der Einheit nach oben bewegt.
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In
der Leitung 53 ist ein Magnetventil 54 angeordnet,
welches dafür
vorgesehen ist, denjenigen Ölfluss,
welcher in Richtung der unteren Kammer 45' gerichtet ist, über eine
Druckleitung 54' zu
dem Pumpensumpf 55 abzuzweigen. In der Leitung 53 ist
ein zweites Ventil 56 vorgesehen, welches es dem Öl erlaubt,
ohne Drosselung zu fließen,
wenn der Fluss in Richtung der unteren Kammer 45' gerichtet ist.
Dieses Ventil drosselt den Ölfluss
während
seiner Rückströmung von
der unteren Kammer 45'.
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Gemäß der Erfindung
weist das Gerät
ein System zum Steuern der Bewegungen des Geräts auf, welches es unter anderem
ermöglicht,
dass eine oder mehrere Eigenschaften der Bewegung des Sitzes auf
eine Weise variiert werden, welche in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit
ist, mit welcher der Kurbelmechanismus 30 durch das Kind,
welches auf dem Sitz 10 sitzt, betrieben wird.
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Dieses
Steuersystem weist zunächst
einen Steuerungs-Mikroprozessor 61 auf,
welche dafür
vorgesehen ist, im wesentlichen den gesamten Betrieb des Geräts zu steuern.
Es weist auch eine mit dem Mikroprozessor 61 zum Messen
der Rotationsgeschwindigkeit des Rades (oder eines anderen Rotationskörpers, welcher
von dem Kurbelmechanismus 30 betrieben wird) verbundene
Einrichtung auf. Insbesondere weist das Rad 34 Bohrungen 34' auf, welche über den
Winkel um eine Rotationsachse der Welle 35 verteilt sind,
wobei eine Sensoreinrichtung (Encoder) vorgesehen ist, um die Gegenwart
der Bohrungen 34' festzustellen
und dem Mikroprozessor 61 ein entsprechendes Signal zuzuführen.
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Die
Einrichtung 62 könnte
stattdessen an einem anderen rotierenden Teil angebracht werden, vorausgesetzt,
dass dieses durch die Kurbel 31 rotiert wird.
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Insbesondere
ist das Steuersystem dafür vorgesehen,
auf den Betriebskreislauf 50 für die Hebeeinrichtung 40 auf
der Basis der Rotationsgeschwindigkeit des Rades 34 zu
wirken, um die Eigenschaften der Anhebebewegung zu variieren. In
einer bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen Anwendung ist das Steuersystem
programmiert, um auf den Betriebskreislauf 50 in einer
solchen Art und Weise zu wirken, dass der bewegliche Sitz 10 angehoben wird,
falls die Rotationsgeschwindigkeit des Rades einen vorbestimmten
Wert überschrei tet,
und den beweglichen Sitz abzusenken, falls die Geschwindigkeit geringer
als ein vorbestimmter Wert ist, oder umgekehrt.
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Im
Detail berechnet der Mikroprozessor 61, wenn während des
Betriebs das auf dem Sitz 10 sitzende Kind die Kurbel 31 mit
seinen Füßen mit
einer Geschwindigkeit, welche die vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet,
betreibt, diese Geschwindigkeit auf der Basis der von dem Encoder 62 erhaltenen
Signale, um auf das Ventil 54 zu wirken, so dass dieses
die Leitung 54' schließt und die
Leitung 53 öffnet.
Das unter Druck stehende Öl,
welches die Pumpe 51 verlässt, wird folglich der Kammer
der Zylinder-Kolben-Einheit zugeführt, um den Sitz 10 mittels
der beschriebenen Hebeeinrichtung 40 anzuheben. Der Kreislauf 50 weist
auch ein einstellbares Strömungsbegrenzungsventil 57 auf,
welches die Flussrate zu der Kammer 45' begrenzt. Durch Einstellen dieses
Ventils ist es somit möglich,
die Geschwindigkeit, mit welcher der Sitz 10 angehoben wird,
zu regulieren. Wenn der Sitz 10 seine maximale Höhe erreicht
hat (entsprechend dem maximalen Ausfahren der Stange der Zylinder-Kolben-Einheit 45),
hält er
in dieser Position an und das Öl,
welches die Pumpe 52 verlässt, wird mittels desselben
Ventils 57 direkt dem Pumpensumpf zugeführt.
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Falls
statt dessen die Kurbel 31 mit einer Geschwindigkeit betrieben
wird, welche geringer ist als die vorbestimmte Geschwindigkeit,
wirkt der Mikroprozessor 61 auf das Ventil 54 derart,
dass dieses die Leitung 53 schließt und die Druckleitung 54' öffnet. Folglich
wird das Öl,
welches die Pumpe 51 verlässt, dem Pumpensumpf 45 zugeführt, während der
Sitz 10 aufgrund seines Gewichts nach unten fährt. Die
in der Kammer 45 vorhandene Flüssigkeit, welche dem von dem
Gewicht des Sitzes 10, der auf die Stange der Zylinder-Kolben-Einheit 45 wirkt,
hervorgerufenen Druck ausgesetzt ist, wird aus der Kammer 45' ausgestoßen (und über die
Leitung 54' dem
Pumpensumpf zugeführt).
Diese Ausströmung
der Flüssigkeit führt dazu,
dass die Stange der Zylinder-Kolben-Einheit 45 nach unten
fährt (zusammen
mit dem Sitz 10), und sie wird durch die von dem Ventil 56 erzeugte Drosselung
gesteuert, dessen Einstellung die Geschwindigkeit, mit welcher der
Sitz 10 abgesenkt wird, festlegt.
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In
dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel kann der bewegliche
Sitz 10 neben dem Anheben und Absenken in einer vertikalen
oder geneigten Richtung auch so ausgeführt werden, dass er zusammen
mit dem beweglichen Grundkörper durch
die Wirkung des Getriebemotors 23 um die Achse A rotiert.
In diesem Fall ist der Mikroprozessor 61 durch die Verwendung
einer Umkehreinrichtung 63 auch in der Lage, die Rotationsgeschwindigkeit des
Getriebemotors 23 zu variieren, um folglich die Geschwindigkeit,
mit welcher der Sitz 10 um die Achse A rotiert wird, zu
variieren, wobei dies abhängig von
der Geschwindigkeit ist, mit welcher die Kurbel 31 betrieben
wird.
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Zusätzlich kann
auch das Steuersystem so ausgeführt
werden, dass es den Sitz für
eine bestimmte Anzahl an Umdrehungen in einer Richtung und dann
eine Anzahl von Umdrehungen in der entgegengesetzten Richtung rotiert.
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Typischerweise,
jedoch nicht ausschließlich, weist
das Gerät
auch eine Münzbox 64,
welche mit dem Mikroprozessor 61 verbunden ist und in welche der
Benutzer eine Münze
(oder eine geeignete Marke) einwirft, um die Fahrt zu starten, und
möglicherweise
Lautsprechereinrichtungen 65 auf, um die Freude des Benutzers
zu erhöhen.
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Der
Mikroprozessor 61, die Sensoreinrichtung 62, die
Umkehreinrichtung 63, der Getriebemotor 23 und
der gesamte Betriebskreislauf 50 für die Zylinder-Kolben-Einheit 45 werden
alle durch den beweglichen Grundkörper 21 rotiert. Folglich
wird elektrische Leistung dem Motor 52, dem Motor 23 über den
Umkehrer 63 und dem Mikroprozessor über eine gleitende Kontakteinheit 27 zugeführt, welche
eine Reihe von Flügeln 28 aufweist,
welche sich mit dem beweglichen Grundkörper 21 bewegen und
entlang fester kreisförmiger
Bahnen 29 (siehe 5) gleiten.
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Ein
Kraftstromkabel 71, welches mit dem Stromnetz verbunden
ist, ist mit den festen Bahnen 29 verbunden. Ein von der
Münzbox 64 betriebener Schalter 72 ist
in das Kabel 71 verbunden, um den Kontakt nur nach Bezahlung
mit einer Münze
herzustellen. Von der Kontakteinheit 27 versorgt ein Kabel 73 den
Mikroprozessor 61 mit Strom, ein weiteres Kabel 74 versorgt
den Umkehrer 63 mit Strom und ein weiteres Kabel 75 versorgt
den Motor 52 mit Strom.
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Im
Betrieb versorgt der Benutzer zunächst die Maschine durch Einwerfen
einer Münze
(oder Marke) in die Münzbox 64 mit
Strom. Nachdem die Maschine auf diese Art und Weise unter Strom
gesetzt wurde, rotiert der Motor 23 den beweglichen Grundkörper 21 einige
wenige Umdrehungen in einer Richtung und einige wenige Umdrehungen
in der anderen Richtung und mit derselben den Sitz 10.
Falls das Kind, welches auf dem Sitz 10 sitzt, die Kurbel 31 mit
einer Geschwindigkeit betreibt, die geringer ist als ein voreingestellter
Wert, hält
der Mikroprozessor 61, welcher diese Geschwindigkeit auf
der Basis der Signale misst, die er von dem Sensor 62 empfängt, die Rotationsgeschwindigkeit
des beweglichen Grundkörpers 21 niedrig.
Der Mikroprozessor 61 wirkt auch auf das Ventil 54,
um die Leitung 53 zu schließen und die Druckleitung 54' zu öffnen. Dies
führt dazu,
dass der Sitz 10 in seiner niedrigsten Position verbleibt oder
auf diese Position absinkt.
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Falls
statt dessen die Rotationsgeschwindigkeit der Kurbel 31 den
voreingestellten Wert überschreitet,
variiert der Mikroprozessor 61 die Rotationsgeschwindigkeit
des Grundkörpers 21 dadurch, dass
er über
den Umkehrer 63 auf den Motor 23 wirkt. Der Mikroprozessor 61 wirkt
auch auf das Ventil 54, um zu bewirken, dass das unter
Druck stehende Öl
von der Pumpe 51 der Kammer 45' zugeführt wird, wodurch der Sitz
durch die Wirkung der beschriebenen Hebeeinrichtung 40 angehoben
wird.
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Grundsätzlich erhöht das Kind,
wenn es die Pedale schnell rotiert, die Rotationsgeschwindigkeit des
Sitzes 10, auf welchem es sitzt, um die Achse A und bewirkt,
dass der Sitz 10 angehoben wird. Demgegenüber, falls
es das Pedal langsam oder gar nicht tritt, kehrt der Sitz 10 in
seine unterste Position zurück
und die Rotationsgeschwindigkeit verringert sich.
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Unzählige Änderungen
können
an der Erfindung vorgenommen werden, insbesondere bezüglich derjenigen
Eigenschaften der Bewegung des beweglichen Sitzes, welche sich im
Bezug auf die Geschwindigkeit, mit welcher der Kurbelmechanismus durch
das Kind betrieben wird, ändern.
Zum Beispiel kann der bewegliche Sitz statt in der vertikalen Richtung
(wie zuvor beschrieben) bewegt zu werden, in einer unterschiedlichen
Richtung bewegt werden, z.B. vorwärts und rückwärts, einschließlich horizontal.
Alternativ kann der Sitz, anstatt um eine vertikale Achse A rotiert
zu werden, um eine geneigte oder horizontale Achse rotiert werden
und er kann des weiteren in einer Richtung und dann in der anderen
Richtung um Winkel von weniger als 360° oszilliert werden.
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Unzählige Modifikationen
von praktischem und anwendungsgemäßem Charakter können an
der Erfindung vorgenommen werden, ohne jedoch den Schutzbereich
der er findungsgemäßen Idee,
wie er nachfolgend beansprucht wird, zu verlassen.