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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trainieren des
Gleichgewichts mit einem Sitz für
einen Benutzer, die bevorzugt zum Trainieren einer Körpergleichgewichtsfunktion
und Bewegungsfunktion eines Benutzers und für die Rehabilitation zur Vorbeugung
gegen Rückenschmerzen verwendet
wird.
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STAND DER
TECHNIK
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Reiten
ist wohlbekannt als wirksame Übung zur
Vorbeugung gegen Rückenschmerzen
und zur Erhöhung
der Muskelkraft von Beinen und Lenden. Doch für die meisten Stadtbewohner
ist es aus Zeit- und Kostengründen
schwierig, Reitanlagen aufzusuchen. Außerdem besteht die Gefahr,
daß eine
mit Reittechniken nicht vertraute Person vom Pferd fällt. Deshalb
wird einer Vorrichtung zum Bereitstellen einer künstlichen Reitübung durch
Simulation einer Übung,
die der Nutzer währen
des Reitens erhält, Aufmerksamkeit
geschenkt.
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Zum
Beispiel offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.
6-65350 eine Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts, umfassend
einen sattelförmigen
Sitz für
einen Benutzer, sechs unabhängige
Antriebsmotoren und eine Kraftübertragungseinheit
zum Übertragen
der Abtriebskräfte
dieser Motoren auf den Sitz. In dieser Vorrichtung ist es möglich, sechs
Bewegungen der geradlinigen Hin- und Herbewegung in der Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung,
in der linken und rechten Richtung, und in einer Aufwärts- und
Abwärtsrichtung,
und hin- und hergehenden Schwenkbewegungen um eine Achse der Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung,
eine Achse der linken und rechten Richtung und eine Achse der Aufwärts- und
Abwärtsrichtung
getrennt zu steuern. Wenn der Benutzer diesen geradlinigen Hin-
und Herbewegungen und hin- und
hergehenden Schwenkbewegungen mit den notwendigen Geschwindigkeiten
ausgesetzt wird, ändert
sich während
der Übung
ein Schwerpunkt des Körpers
des Benutzers. Da der Benutzer standhält, sich mit den Beinen festklammert,
um den Kopf konstant zu halten, ist es dem Benutzer möglich, spezifische
Muskel zu trainieren.
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Aus
einer detaillierten Analyse der Erfinder über eine Beziehung zwischen
den Muskelbewegungen bei der Reitübung und einer die Muskelkraft
erhöhenden
Wirkung, die dadurch erzielt wird, hat sich herausgestellt, daß eine Kombination
aus drei spezifischen Bewegungen von den oben beschriebenen sechs
Bewegungen für
das Gleichgewichtstraining und zur Vorbeugung gegen Rückenschmerzen
besonders effektiv ist. Das heißt,
es hat sich erwiesen, daß die
geradlinige Hin- und Herbewegung in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Sitzes und
die hin- und hergehende Schwenkbewegung um die Achse, die in der
horizontalen Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zur Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung
verläuft,
für Unterleibs-
und Rückenmuskeln
besonders effektiv sind, und daß die
hin- und hergehende Schwenkbewegung um die Achse, die in der Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung
verläuft,
für externe Unterleibsquermuskeln
effektiv ist. Überdies
hat sich erwiesen, daß selbst,
wenn der Benutzer anderen Bewegungen als den oben beschriebenen
drei Bewegungen ausgesetzt wird, keine bemerkenswerten Wirkungen
zur Erhöhung
der Muskelkraft zu erwarten sind. Daher besteht in der konventionellen
Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts vom Standpunkt des
effektiven Trainings der spezifischen Muskel des Benutzers aus noch
Raum zur Verbesserung.
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Da
die vielen Motoren, die in der konventionellen Vorrichtung eingebaut
sind, eine Vergrößerung der
Vorrichtung zur Folge haben, ist der leichte Gebrauch der Vorrichtung
in durchschnittlichen Wohn- und Büroräumen zudem oft nicht möglich. Überdies
führt die
Verwendung vieler Motoren und die Vergrößerung der Vorrichtung zu einem
schlechten Preis-Leistungs-Verhältnis. Deshalb
sind diese Vorrichtung für
Durchschnittshaushalte sehr teuer geworden.
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Aus
dem Dokument JP 11-004911 ist eine Vorrichtung zum Trainieren des
Gleichgewichts bekannt, wobei die Trainingsvorrichtung mehrere bewegliche
Beine zum Bewegen eines Sitzes der Vorrichtung umfasst, wobei jedes
dieser Beine mit einer unabhängigen
Antriebsvorrichtung versehen ist.
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Aus
dem Dokument WO 97/29815 ist eine Vorrichtung zum Trainieren der
Rückenmuskeln durch
die Übertragung
von Schwingungen auf ein sitzendes Testsubjekt bekannt, wobei auch
diese Vorrichtung einen Sitzträger
aufweist, der so angeordnet ist, daß er eine Bewegung um mindestens
eine Drehachse in einer Anzahl von Richtungen zu erzeugt. Auch dieses
Dokument bezieht sich sehr allgemein auf unabhängige Antriebsmittel. jede
für eine
Bewegung der Sitzvorrichtung in einer spezifischen Richtung.
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Aus
der
EP 0 963 767 A2 ist
eine Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts mit einer Sitzvorrichtung
bekannt, die aus mindestens 4 Sitzsegmenten besteht, die alle gleichzeitig
betrieben werden, um in verschiedenen Richtungen bewegt zu werden, wobei
durch Kombination der verschiedenen Segmentbewegungen die gewünschte Gesamtbewegung
einer auf den Mehrfachsegmenten sitzenden Person erreicht wird.
Die Kraftübertragung
ist mit beiden Enden der Motorwelle eines Einzelmotors gekoppelt.
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Das
Dokument WO 98/32501 offenbart eine weitere aktive Gleichgewichtsvorrichtung,
umfassend einen Sattel, der durch einen Einzelmotor in drei Richtungen
bewegbar ist, nämlich
in der Neigungs-, Gier- und Rollrichtung.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein Bereitstellen
einer einfachen und zuverlässigen
Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts, die insbesondere
die oben genannten Probleme überwindet.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts
nach Anspruch 1 gelöst,
die Ansprüche
2 bis 13 entsprechen besonders vorteilhaften Ausführungen
der Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts nach Anspruch
1.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Hauptanliegen der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Bereitstellung
einer Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts, die in der
Lage ist, einem Benutzer auf einem Sitz eine Reitübung zu erlauben,
die eine Kombination aus den drei oben beschriebenen effektiven
Bewegungen ist.
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Das
heißt,
die Vorrichtung zum Trainieren umfasst einen Sitz für einen
Benutzer und eine Antriebseinheit zum Antreiben des Sitzes. Die
Antriebseinheit umfasst eine Antriebsquelle und ein Kraftübertragungsmittel,
um einen Abtrieb der Antriebsquelle in eine Reitbewegung umzuwandeln,
die eine Kombination ist aus einer geradlinigen Hin- und Herbewegung
in einer Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung des
Sitzes, einer ersten hin- und hergehenden Schwenkbewegung um eine
erste Achse, die in einer horizontalen Richtung im Wesentlichen
rechtwinklig zur Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
verläuft,
und einer zweiten hin- und hergehenden Schwenkbewegung um eine zweite
Achse, die in der Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
verläuft,
und die Reitbewegung auf den Sitz zu übertragen.
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Diese
Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts weist den Vorteil
auf, daß dem
Benutzer auf dem Sitz effektiv eine Übung angeboten wird, die zum
Trainieren einer Körpergleichgewichtsfunktion
und einer Bewegungsfunktion und für die Rehabilitation zur Vorbeugung
gegen Kreuzschmerzen besonders wirksam ist. Da kein Mechanismus
benötigt wird,
um die anderen Bewegungen, die keine bemerkenswerten Übungseffekte
erzielen, auf den Sitz zu übertragen,
ist es zudem möglich,
die Vorrichtung zu verkleinern und die Kosten der Vorrichtung in
einem solchen Umfang zu senken, daß die Vorrichtung leicht in
Durchschnittshaushalten eingesetzt werden kann.
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In
der obigen Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts wird bevorzugt,
daß ein
Bereich der geradlinigen Hin- und Herbewegung ± 50 mm oder weniger in der
Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
beträgt,
ein Bereich der ersten hin- und hergehenden Schwenkbewegung ± 5 Grad
oder weniger um die erste Achse beträgt, und ein Bereich der zweiten
hin- und hergehenden Schwenkbewegung ± 5 Grad oder weniger um die
zweite Achse beträgt.
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Darüber hinaus
wird bevorzugt, daß die
Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts ein Bewegungsbereichseinstellmittel
zum Einstellen der Bereiche der geradlinigen Hin- und Herbewegung, der
ersten hin- und hergehenden Schwenkbewegung und der zweiten hin-
und hergehenden Schwenkbewegung umfasst.
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Ferner
wird bevorzugt, daß die
Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts ein Geschwindigkeitseinstellmittel
zum Einstellen jeder der Geschwindigkeiten der geradlinigen Hin-
und Herbewegung, der ersten hin- und hergehenden Schwenkbewegung und
der zweiten hin- und hergehenden Schwenkbewegung umfasst.
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Zudem
wird bevorzugt, daß die
Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts ein Bewegungsverhältniseinstellmittel
zum Einstellen eines Bewegungsverhältnisses zwischen der geradlinigen
Hin- und Herbewegung, der ersten hin- und hergehenden Schwenkbewegung
und der zweiten hin- und hergehenden Schwenkbewegung umfasst.
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Es
wird auch bevorzugt daß die
Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts ein Steuermittel zum
Steuern der Antriebseinheit umfasst, um die Reitbewegung einem vorbestimmten
Programm entsprechend durchzuführen.
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Es
wird bevorzugt, daß das
Steuermittel ein Mittel für
den langsamen Anlauf umfasst, um die Antriebseinheit so zu steuern,
daß die
Geschwindigkeit des Sitzes vom Beginn der Reitbewegung an allmählich zunimmt.
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Ferner
wird bevorzugt, daß das
Steuermittel die Antriebseinheit einem Programm entsprechend steuert,
das für
eine Aufwärmübung erstellt
wurde, die bei Beginn der Reitübung
durchgeführt
wird, und für
eine Abkühlübung, die
am Ende der Reitübung durchgeführt wird.
Das heißt,
es wird bevorzugt, daß das
Steuermittel die Antriebseinheit so steuert, daß eine Bewegungsgeschwindigkeit
des Sitzes bei der Aufwärmübung allmählich zunimmt
und die Bewegungsgeschwindigkeit des Sitzes bei der Abkühlübung allmählich abnimmt.
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Es
wird ferner bevorzugt, daß das
Steuermittel einen Pulssensor umfasst, um während der Reitbewegung einen
Puls des Benutzers auf dem Sitz zu messen, und ein Rückkopplungsmittel,
um mindestens eines von einer Bewegungsgeschwindigkeit und einem
Bewegungsbereich einer Ausgabe des Pulssensors entsprechend zu regeln.
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Darüber hinaus
wird bevorzugt, daß das Steuermittel
einen Dateneingabeteil zum Eingeben einer Kalorienmenge umfasst,
die der Benutzer bei einer Übung
zu verbrennen wünscht,
einen Übungsprogrammbestimmungsteil,
um ein Reitübungsprogramm
der Kalorienmenge im Dateneingabeteil entsprechend zu bestimmen,
und einen Kalorienanzeigeteil, um die Kalorien anzuzeigen, die vom
Benutzer während
der Übung
verbraucht wurden.
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Außerdem wird
bevorzugt, daß das
Steuermittel ein Höchstgeschwindigkeitsbestimmungsmittel umfasst,
um eine maximale Bewegungsgeschwindigkeit des Sitzes auf einen Sollwert
einzustellen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile, die durch die vorliegende Erfindung erreicht
werden, gehen aus der besten Art der Ausführung der Erfindung hervor, die
im folgenden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich erläutert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1A ist
eine schematische Ansicht, die einen Gebrauch einer Vorrichtung
zum Trainieren des Gleichgewichts nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, und
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1B ist
eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zum Trainieren des
Gleichgewichts;
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2A ist
eine schematische Ansicht, die eine geradlinige Hin- und Herbewegung
in einer Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
(X) des Sitzes zeigt, 2B ist eine schematische Ansicht,
die eine erste hin- und hergehende Schwenkbewegung (θy) um eine
Achse zeigt, die in einer horizontalen Richtung im Wesentlichen
rechtwinklig zur Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
verläuft,
und 2C ist eine schematische Ansicht, die eine zweite
hin- und hergehende Schwenkbewegung (θx) um eine zweite Achse zeigt,
die in der Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
verläuft;
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3 ist
eine Frontquerschnittsansicht der Vorrichtung zum Trainieren des
Gleichgewichts nach der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine Seitenquerschnittsansicht der Vorrichtung zum Trainieren des
Gleichgewichts;
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5 ist
eine Seitenquerschnittsansicht der Vorrichtung zum Trainieren des
Gleichgewichts; und
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6 ist
eine Querschnittsansicht der Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts
nach einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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BESTE ART
DER AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Im
folgenden wird eine Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts
nach einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausführlich
beschrieben.
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Wie
in 1A gezeigt, sitzt ein Benutzer rittlings auf einem
Sitz 1, wenn er die Vorrichtung dieser Ausführungsform
benutzt. Wie in 1B, 3 bis 5 gezeigt,
umfasst diese Vorrichtung eine Basis 4, einen beweglichen
Träger 8,
der auf um eine Achse einer ersten Welle 6 drehbare Weise
getragen wird, wie weiter unten in Verbindung mit der Basis 4 beschrieben,
eine Antriebseinheit 2, die auf dem beweglichen Träger 8 montiert
ist, einen Lagerbock 3, der durch ein Paar erste Verbindungsglieder 9,
die weiter unten beschrieben werden, auf bewegliche Weise vom beweglichen
Träger 8 getragen
wird, und den Sitz 1, der an einer Kopfplatte 3a des
Lagerbocks 3 befestigt ist. In 1B bezeichnet
das Bezugszeichen 50 Bügel,
um die Füße des Benutzers
zu halten. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Abdeckung, in
der die Antriebseinheit 2 eingebaut ist. Ferner bezeichnet
das Bezugszeichen 55 einen Griff, der vom Benutzer auf
dem Sitz verwendet werden kann, um während der Reitübung das
Gleichgewicht zu halten. Das Bezugszeichen 57 bezeichnet
eine Bedienkonsole mit einem Hauptschalter der Vorrichtung zum Trainieren
des Gleichgewichts und so weiter.
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Der
Sitz 1 weist eine Sattelform auf, mit einer Vertiefung
an einem im Wesentlichen mittleren Abschnitt zwischen seinem vorderen
und hinteren Ende, die so geformt ist, daß der Benutzer in dieser Vertiefung
rittlings sitzen kann. Die Antriebseinheit 2 besteht hauptsächlich aus
einem Einzelmotor 16 und einer Kraftübertragungseinheit zum Übertragen
eines Abtriebs des Motors auf den Sitz 1. Diese Kraftübertragungseinheit
wandelt einen Rotationsabtrieb des Motors 16 in eine Reitbewegung
um, die eine Kombination aus einer" geradlinigen Hin- und Herbewegung in
einer Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
(X) des Sitzes, wie in 2A gezeigt, einer ersten hin- und hergehenden
Schwenkbewegung (θy)
um eine erste Achse, die in einer horizontalen Richtung im Wesentlichen
rechtwinklig zur Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
verläuft,
wie in 2B gezeigt, und einer zweiten
hin- und hergehenden Schwenkbewegung (θx) um eine zweite Achse, die
in der Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung
verläuft,
wie in 2C gezeigt, und überträgt die Reitbewegung
auf den Sitz. Um das Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, wird zuerst ein erster
Kurbelmechanismus zum Umwandeln des Abtriebs des Motors 16 in die
geradlinige Hin- und Herbewegung und in die zweite hin- und hergehende
Schwenkbewegung des Sitzes 1 erläutert. Anschließend wird
der zweite Kurbelmechanismus zum Umwandeln des Abtriebs des Motors
in die zweite hin- und hergehende Schwenkbewegung des Sitzes erläutert.
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(1) Erster Kurbelmechanismus
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Wie
in 3 bis 5 gezeigt, ist der Einzelmotor 16 durch
einen Motoreinbaurahmen 17 am beweglichen Träger 8 befestigt,
auf dem die Antriebseinheit 2 montiert ist. Eine Drehwelle 19 des
Motors 16 durchdringt ein Motorgehäuse 18 und springt
aus gegenüberliegenden
Enden des Motorgehäuses
hervor, um einen Rotationsabtrieb bereitzustellen. In dieser Ausführungsform
wird ein hinteres Ende der Drehwelle 19 verwendet, um die
geradlinige Hin- und Herbewegung und die erste hin- und hergehende Schwenkbewegung
zu erzeugen, und das vordere Ende der Drehwelle wird verwendet,
um die zweite hin- und hergehende Schwenkbewegung zu erzeugen.
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Eine
Schnecke 21 ist am hinteren Ende der Drehwelle 19 vorgesehen.
Die Schnecke 21 steht mit einem Schneckenrad 23 im
Eingriff. Das Schneckenrad 23 ist an einem Wellenzapfen 25 befestigt,
der in einer horizontalen Richtung verläuft. Der Wellenzapfen 25 ist
mit einer ersten Kurbel 27 gekoppelt. Die erste Kurbel 27 ist
durch eine erste Stange 30 mit einem Ende eines ersten
Verbindungsglieds 9 gekoppelt. Das Ende des ersten Verbindungsglieds 9 ist durch
einen Wellenzapfen 11 mit einer Seitenwand 3b des
Lagerbocks 3 gekoppelt, an dem der Sitz 1 befestigt
ist. Das andere Ende des ersten Verbindungsglieds 9 ist
durch einen Wellenzapfen 10 mit einer Seitenwand 8b des
beweglichen Trägers 8 verbunden.
Das erste Verbindungsglied 9 ist auf beiden Seiten des
Sitzes 1 vorgesehen. Eine Kurbelbewegung von der ersten
Stange 30 wird aber nur zu einem der ersten Verbindungsglieder 9 übertragen (das
rechte in 3). Das andere der ersten Verbindungsglieder
(das linke in 3) wird mitgenommen. Wie in 3 gezeigt,
sind die Wellenzapfen (10, 11) zudem so angeordnet,
daß eine
Axialrichtung des Wellenzapfens 10 im Wesentlichen parallel
zur Axialrichtung des Wellenzapfens 11 liegt. Die Axialrichtung
der Wellenzapfen (10, 11) ist im Wesentlichen rechtwinklig
zur zur Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung des
Sitzes 1.
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Wenn
im oben beschriebenen Kraftübertragungsmechanismus
der Motor 16 aktiviert wird, dreht die Schnecke 21 das
Schneckenrad 23, wodurch sich die erste Kurbel 27 um
den Wellenzapfen 25 dreht. Diese Kurbelbewegung der ersten
Kurbel 27 wird durch die erste Stange 30 auf das
erste Verbindungsglied 9 übertragen. Dadurch wird es
dem ersten Verbindungsglied 9 ermöglicht, um den Wellenzapfen 10 als
Drehzentrum eine hin- und hergehende Schwingbewegung in einem Winkelbereich
durchzuführen, der
durch Φ1
bezeichnet ist. Diese Bewegung des ersten Verbindungsglieds 9 bewirkt
eine hin- und hergehende Schwenkbewegung des Lagerbocks 3 mit dem
Sitz 1.
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Die
Bewegung des Sitzes 1 wird übrigens durch ein zweites Verbindungsglied 14 zur
Kopplung eines Frontabschnitts des Lagerbocks 3 mit einer Stützplatte 12 geführt, die
auf einem vorderen Ende der Basis 4 steht. Das heißt, ein
Ende des zweiten Verbindungsglieds 14 ist durch einen Wellenzapfen 13 so
mit der Stützplatte 12 gekoppelt,
daß das
zweite Verbindungsglied um den Kopplungsabschnitt als Drehpunkt
herum eine hin- und hergehende Schwingbewegung in einem Winkelbereich
durchführen
kann, der durch Φ2
bezeichnet ist. Am anderen Ende des zweiten Verbindungsglieds 14 ist
ein Kugelgelenk 15 vorgesehen, das ein Universalgelenk ist.
Das zweite Verbindungsglied 14 ist durch das Kugelgelenk 15 mit
dem Lagerbock 3 gekoppelt. In dieser Ausführungsform
ist ein linearer Abstand zwischen den Wellenzapfen (10, 13)
kleiner als der lineare Abstand zwischen dem Wellenzapfen 11 und dem
Kugelgelenk 15.
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Wenn
in Anwesenheit des zweiten Verbindungsglieds 14 das erste
Verbindungsglied 9 aus einer in 4 gezeigten
Position, in welcher eine Oberseite des Lagerbocks 4 im
Wesentlichen parallel zur Oberseite der Basis 4 liegt,
um den Wellenzapfen 10 herum gegen den Uhrzeigersinn gedreht
wird, hebt das erste Verbindungsglied ein Hinterteil des Lagerbocks 3 hoch,
und das zweite Verbindungsglied 14 bewegt sich abhängig entgegen
dem Uhrzeigersinn, um das Vorderteil des Lagerbocks 3 nach
unten zu ziehen. Wenn das erste Verbindungsglied 9 demgegenüber aus
einer in 4 gezeigten Position um den
Wellenzapfen 10 herum im Uhrzeigersinn gedreht wird, bewegt
sich der Sitz 1 nach hinten, so daß ein hinteres Ende des Sitzes 1 tiefer
liegt als ein vorderes Ende des Sitzes 1.
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Demnach
verleihen die hin- und hergehenden Schwingbewegungen der ersten
und zweiten Verbindungsglieder 9, 14 dem Sitz 1 eine
kombinierte Bewegung aus der geradlinige Hin- und Herbewegung in
der Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
(X) des Sitzes und der ersten hin- und hergehenden Schwenkbewegung
(θy) um
die Achse, die in einer horizontalen Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zur
Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
verläuft.
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(2) Zweiter Kurbelmechanismus
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Eine
Schnecke 22, die am vorderen Ende der Drehwelle 19 des
Motors 16 vorgesehen ist, wird verwendet, um die zweite
hin- und hergehende Schwenkbewegung des Sitzes 1 zu erzeugen.
Die Schnecke 22 steht mit einem Schneckenrad 24 im Eingriff.
Wie in 3 gezeigt, ist das Schneckenrad 24 an
einem Wellenzapfen 26 befestigt, der in einer horizontalen
Richtung verläuft.
Eine zweite Kurbel 28 ist mit einem Ende des Wellenzapfens 26 gekoppelt. Die
zweite Kurbel 28 ist durch eine zweite Stange 31 mit
der Basis 4 gekoppelt. Die zweite Stange 31 ist durch
ein Kugelgelenk 32, das ein Universalgelenk ist, mit der
Oberseite der Basis 4 gekoppelt.
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Der
bewegliche Träger 8 wird
so getragen, daß er
um die erste Welle 6, die in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung verläuft, gegen
die Basis 4 schwenkbar beweglich ist. Das heißt, wie
in 4 gezeigt, ein Befestigungselement 5,
das wie ein Buchstabe C geformt ist, ist auf der Basis 4 angebracht.
Dieses Befestigungselement ist mit einer Bodenwand 5a geformt,
die durch Befestigungsmittel wie Bolzen und Muttern an der Basis 4 befestigt
ist, und einem Paar Vorder- und
Rückwände 5b,
die vom vorderen und hinteren Ende der Bodenwand nach oben vorspringen.
Die erste Welle 6 wird von den Vorder- und Rückwänden 5b getragen.
Ein Lagerpaar 7 wird von den Lagerhalterungen 8c gehalten, die
vom vorderen und hinteren Ende einer Bodenplatte 8a des
beweglichen Trägers 8 nach
unten vorspringen. Beide Enden der ersten Welle 6 werden auch
vom Lagerpaar 7 so getragen, daß der bewegliche Träger 8 um
die erste Welle 6 herum drehbar bewegt werden kann. In
der vorliegenden Ausführungsform
sind die ersten und zweiten Kurbelmechanismen jeweils auf der rechten
und linken Seite der ersten Welle 6 angeordnet, wie aus 3 hervorgeht.
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Wie
oben beschrieben, ist der bewegliche Träger 8 mit dem Sitz 1,
dem Lagerbock 3 und der Antriebseinheit 2 darauf
um die erste Achse 6 gegen die Basis 4 schwenkbar
beweglich. Wenn der Motor 16 aktiviert wird, dreht die
Schnecke 22, die am vorderen Ende der Motorwelle 19 vorgesehen
ist, das Schneckenrad 24, wodurch die zweite Kurbel 28 sich um
den Wellenzapfen 26 dreht. Eine Kurbelbewegung dieser zweiten
Kurbel 28 wird durch die zweite Stange 31 übertragen.
Doch da ein Ende der zweiten Stange 31 an der Basis 4 befestigt
ist, kann der bewegliche Träger 8 eine
hin- und hergehende Schwingbewegung um die erste Welle 6 durchführen. Daher
wird durch die Kurbelbewegung der zweiten Kurbel 28 dem
beweglichen Träger 8 mit
dem Lagerbock 3 und dem Sitz 1 darauf erlaubt,
die hin- und hergehende Schwingbewegung um die erste Welle 6 herum
durchzuführen.
Da ein Ende der zweiten Kurbel 28 durch das Kugelgelenk 32 mit
der Basis 4 gekoppelt ist, wird die Schwenkbewegung des
beweglichen Trägers 8 um
die erste Welle 6 zugelassen.
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Als
Ergebnis wird der Rotationsabtrieb des Einzelmotors 16 in
eine künstliche
Reitbewegung umgewandelt, die eine Kombination aus der geradlinigen
Hin- und Herbewegung in der Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
des Sitzes und der ersten und zweiten hin- und hergehenden Schwenkbewegungen durch
den ersten und zweiten Kurbelmechanismus ist, und die Reitbewegung
wird dem Sitz 1 verliehen. Dies bedeutet, daß der Sitz 1 mit
3 Freiheitsgraden schwingen kann. Myoelektrische Potentiale für Unterleibs-
und Rückenmuskel
werden durch die geradlinige Hin- und Herbewegung und die erste
hin- und hergehende Schwenkbewegung erhalten, und die myoelektrischen
Potentiale für
externe Unterleibsschrägmuskel
werden durch die zweite hin- und hergehende Schwenkbewegung erhalten.
Da diese myoelektrischen Potentiale, die beim Strecken der jeweiligen
Muskel verursacht werden, abwechselnd erhalten werden, ist es möglich, bemerkenswerte
Wirkungen des Gleichgewichtstrainings zu erreichen.
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Demnach
weist eine bevorzugte erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trainieren
des Gleichgewichts einen Sitz für
einen Benutzer und eine Antriebseinheit zum Bewegen des Sitzes auf.
Die Antriebseinheit umfasst einen Einzelmotor und eine Kraftübertragungseinheit
zum Umwandeln eines Abtriebs des Einzelmotors in eine künstliche
Reitbewegung, die eine Kombination ist aus einer Hin- und Herbewegung
in einer Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
des Sitzes, einer ersten hin- und hergehenden Schwenkbewegung um
eine erste Achse, die in einer horizontalen Richtung im Wesentlichen
rechtwinklig zu der Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
verläuft,
und einer zweiten hin- und hergehenden Schwenkbewegung um eine zweite
Achse, die in der Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
verläuft,
und zum Übertragen
der Reitbewegung auf den Sitz.
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Das
heißt,
es wird bevorzugt, daß die
erfindungsgemäße Kraftübertragungseinheit
zusammengesetzt ist aus einem ersten Kurbelmechanismus zum Umwandeln
eines Rotationsabtriebs vom einen Ende der Drehwelle des Einzelmotors
in eine erste Kurbelbewegung, um die geradlinige Hin- und Herbewegung
in der Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
des Sitzes und die erste hin- und hergehende Schwenkbewegung um
die erste Achse zu erhalten, die im Wesentlichen rechtwinklig zur
Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
verläuft,
und einem zweiten Kurbelmechanismus zum Umwandeln eines Rotationsabtriebs vom
anderen Ende der Drehwelle des Einzelmotors in eine zweite Kurbelbewegung,
um die zweite hin- und hergehende Schwenkbewegung um die zweite Achse
zu erhalten, die im Wesentlichen in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung verläuft.
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Es
wird bevorzugt, daß die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Trainieren des Gleichgewichts eine Bewegungsbereichseinstelleinheit
zum Einstellen der Bewegungsbereiche in der Reitbewegung umfasst.
Wie zum Beispiel in 6 gezeigt, kann zum Einstellen
eines Bereichs der geradlinigen Hin- und Herbewegung in der Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung
(X) und eines Winkelbereichs (θy)
der ersten hin- und hergehenden Schwenkbewegung des Sitzes eine
effektive Länge
der ersten Stange 30 reguliert werden, indem eine Mutter 30b an
einer erforderlichen Position eines Bolzens 30a festgezogen
wird, der als die erste Stange wirkt, und eine Kopplungsposition
des ersten Verbindungsglieds 9 (d.h., die Position des
Wellenzapfens 10) kann in einem länglichen Loch 60 reguliert
werden, das in einer Seitenwand 8b des beweglichen Trägers 8 geformt
ist, um in der Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
zu verlaufen. Wenn das erste Verbindungsglied 9 darüber hinaus
aus einem Paar Verbindungsglieder 9a, 9b besteht
und eine Vielzahl von Bolzenlöchern 72 zur
Kopplung in den Verbindungsgliedern in ihrer Längsrichtung geformt sind, können die
Verbindungsglieder 9a, 9b durch einen Bolzen 70 so
miteinander verbunden werden, daß eine Gesamtlänge des
ersten Verbindungsglieds 9 eine erforderliche Länge annimmt.
Um andrerseits einen Winkelbereich (θx) der zweiten hin- und hergehenden
Schwenkbewegung des Sitzes zu ändern,
wird bevorzugt, daß der
Gierwinkel der zweiten Kurbel regulierbar ist. Jede dieser Bewegungsbereichseinstelleinheiten
wirkt als ein erfindungsgemäßes Bewegungsbereichseinstellmittel.
Das heißt, wenn
die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Trainieren des Gleichgewichts diese Bewegungsbereichseinstelleinheiten
aufweist, kann ein Bewegungsverhältnis
unter den drei verschiedenen Bewegungen wahlweise bestimmt werden.
Deshalb weist die Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts
auch ein Bewegungsverhältniseinstellmittel
auf.
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Der
Bewegungsbereich und die Winkelbereiche in der hin- und hergehenden
Schwenkbewegung des Sitzes kann durch das oben beschriebene Bewegungsbereichseinstellmittel
eingestellt werden, deshalb sind sie nicht auf spezifische Bereiche
begrenzt. Doch es wird bevorzugt, daß der Bereich der geradlinigen
Hin- und Herbewegung ± 50
mm oder weniger in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung
beträgt,
der Bereich der ersten hin- und hergehenden Schwenkbewegung ± 5 Grad
oder weniger um die erste Achse beträgt, und der Bereich der zweiten
hin- und hergehenden Schwenkbewegung ± 5 Grad oder weniger um die
zweite Achse beträgt.
In diesem Fall ist es möglich,
auf effektive Weise verbesserte Muskeltrainings- und Gleichgewichtstrainingswirkungen
für den Benutzer
zu erreichen.
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Durch
Steuern einer Drehzahl des Motors 16 können die Hin- und Herbewegungen
zudem mit verschiedenen Schwinggeschwindigkeiten vorgesehen werden.
Das heißt,
es wird bevorzugt, daß die
vorliegende Vorrichtung ein Höchstgeschwindigkeitsbestimmungsmittel
umfasst, um eine maximale Bewegungsgeschwindigkeit des Sitzes auf
einen Sollwert einzustellen.
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Um
dem Benutzer eine wirkungsvolle Übung für das Gleichgewichtstraining
zu ermöglichen,
wird auch bevorzugt, daß die
vorliegende Vorrichtung eine Steuereinheit umfasst, um die Betriebsbedingungen
wie z.B. die Antriebsgeschwindigkeit und die Übungsdauer einem vorbestimmten
Programmmenü entsprechend
zu steuern. In diesem Fall ist es möglich, dem Programmmenü entsprechend
eine geeignete Reitübung
vorzusehen, die für
den jeweiligen Zweck der Erhöhung
der Muskelkraft, der Rehabilitation zur Vorbeugung gegen Rückenschmerzen
und so weiter vorbereitet wurde.
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Zum
Beispiel wird bevorzugt, daß diese
Vorrichtung ein Mittel für
den langsamen Anlauf umfasst, um die Antriebseinheit so zu steuern,
daß eine
Bewegungsgeschwindigkeit des Sitzes vom Beginn des Antriebs an allmählich zunimmt.
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Ferner
wird bevorzugt, daß das
Steuermittel die Antriebseinheit einem Programm entsprechend steuert,
das für
eine Aufwärmübung erstellt
wurde, die vom Benutzer bei Beginn der Reitübung durchgeführt wird,
und eine Abkühlübung, die
am Ende der Reitübung
durchgeführt
wird. Konkret wird bevorzugt, daß das Steuermittel die Antriebseinheit
dem Programm entsprechend steuert, das so erstellt wurde, daß die Bewegungsgeschwindigkeit
des Sitzes bei der Aufwärmübung allmählich zunimmt
(langsamer Anlauf), und daß die
Bewegungsgeschwindigkeit des Sitzes bei der Abkühlübung allmählich abnimmt (langsamer Auslauft.
In diesem Fall werden die Muskeln des Benutzers auf wirksame Weise
in einen für die Übung geeigneten
Zustand versetzt, und die Blutzirkulation kann allmählich stabilisiert
werden, indem die Muskelspannung direkt vor dem Ende der Übung gelockert
wird.
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Der
Inhalt des Übungsprogramms
wird übrigens
sorgfältig
durch eine Reihe von vorbereitenden Tests bestimmt. Es kann aber
vorkommen, daß ein gewähltes Übungsmenü für den Benutzer
aufgrund individueller Unterschiede nicht geeignet ist. Selbst wenn
die Übung
programmgemäß durchgeführt wird, kann
es überdies
vorkommen, daß die Übung aufgrund
eines schlechten Gesundheitszustands des Benutzers zu einer übermäßigen Belastung
führt. Aus
diesen Gründen
wird bevorzugt, daß die
vorliegende Vorrichtung einen Pulssensor umfasst, um während der
Reitbewegung einen Puls des Benutzers auf dem Sitz 1 zu
messen und ein Rückkopplungsmittel,
um mindestens eines von der Bewegungsgeschwindigkeit und dem Bewegungsbereich des
Sitzes einer Ausgabe des Pulssensors entsprechend zu regeln. Da
in diesem Fall dem Gesundheitszustand des Benutzers während der Übung entsprechend
eine angemessene Übungsmenge
bestimmt wird, werden die Zuverlässigkeit
und die Sicherheit der Vorrichtung zusätzlich verbessert.
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Wenn
der Benutzer die Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts darüber hinaus
zum Verbrennen von Kalorien benutzt, wird bevorzugt, daß die vorliegende
Vorrichtung einen Dateneingabeteil zum Eingeben einer Kalorienmenge
umfasst, welche der Benutzer bei einer Übung zu verbrennen wünscht, zusammen
mit den persönlichen
Daten wie das Geschlecht und Alter, einen Übungsprogrammbestimmungsteil,
um den Eingabedaten entsprechend ein optimales Übungsprogramm zu bestimmen,
und einen Kalorienanzeigeteil, um die Kalorien anzuzeigen, die vom
Benutzer während
der Übung verbrannt
wurden. Da der Benutzer in diesem Fall die Übung fortsetzen kann, wobei
er die durch die Übung verbrauchten
Kalorien prüft,
ist es leichter, eine Tempoverteilung während der Übung zu steuern. Zudem kann
der Benutzer Information über
die verbleibende Übungsmenge
erhalten, die erforderlich ist, um den gewünschten Kalorienverbrauch zu
erreichen, der vom Benutzer eingestellt wurde. Dies ist wirkungsvoll,
um die Motivation des Benutzers, sein Ziel zu erreichen, zu erhöhen. Zum
Beispiel wird bevorzugt, daß der
Kalorienanzeigeteil auf einer Bedienkonsole 57 des Sitzes
angeordnet ist.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Da
die vorliegende Vorrichtung, wie oben beschrieben, dem Sitz, auf
dem der Benutzer sitzt, eine simulierte, dreidimensionale Reitbewegung
verleihen kann, ist es möglich,
spezifische Muskel des Benutzers auf wirksame Weise zu trainieren.
Das heißt,
es ist möglich,
dem Benutzer auf wirkungsvolle Weise einer Reitbewegung auszusetzen,
die eine Kombination ist aus der geradlinigen Hin- und Herbewegung in
der Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
und der ersten hin- und
hergehenden Schwenkbewegung, die effektiv sind, um Unterleibs- und
Rückenmuskel
zu trainieren, und der zweiten hin- und hergehenden Schwenkbewegung,
die effektiv ist, um externe Unterleibsschrägmuskel zu trainieren.
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Wenn
die Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts die Reitbewegung überdies
unter Verwendung des Einzelmotors erzeugt, ist es möglich, eine
Verkleinerung der Vorrichtung zu erreichen und das Preis-Leistungs-Verhältnis erheblich
zu verbessern. Als Ergebnis wird die Vorrichtung zur Ermöglichung
der Übung,
die effektiv zur Erhöhung
der Muskelkraft und zur Vorbeugung gegen Rückenschmerzen ist, sowohl für Durchschnittshaushalte
als auch für
den kommerziellen Gebrauch erschwinglich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Trainieren des Gleichgewichts kann auch zu anderen Zwecken eingesetzt
werden, zum Beispiel gegen Bewegungsmangel, zur Auffrischung oder,
um in Form zu kommen.
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Wenn
das Trainingsprogramm dem Geschlecht, dem Alter, dem Gesundheitszustand
des Benutzers entsprechend bestimmt werden kann, oder der Pulsschlag
oder der Kalorienverbrauch des Benutzers in Echtzeit gemessen und
angezeigt werden können,
hat dies den Vorteil aufzuweisen, daß es dem Benutzer möglich ist,
die Vorrichtung zum Trainieren des Gleichgewichts auf sichere Weise
anzuwenden, wobei eine Situation vermieden wird, in der vom Benutzer
eine übermäßige Übungsmenge
abverlangt wird.