EP3283432B1 - Lastverteilungsstruktur, insbesondere für den einsatz als sattelbaum in einen reitsattel, basierend auf extrem vorgeformten und nachgiebigen biegeträgern - Google Patents

Lastverteilungsstruktur, insbesondere für den einsatz als sattelbaum in einen reitsattel, basierend auf extrem vorgeformten und nachgiebigen biegeträgern Download PDF

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EP3283432B1
EP3283432B1 EP16717895.3A EP16717895A EP3283432B1 EP 3283432 B1 EP3283432 B1 EP 3283432B1 EP 16717895 A EP16717895 A EP 16717895A EP 3283432 B1 EP3283432 B1 EP 3283432B1
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EP
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extremely
load
saddle
preformed
bending
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    • B68C—SADDLES; STIRRUPS
    • B68C1/00—Saddling equipment for riding- or pack-animals
    • B68C1/02—Saddles
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    • B68C1/02—Saddles
    • B68C1/04—Adjustable saddles

Definitions

  • the invention relates to a mechanical structure with which a more or less selective load can be evenly distributed over a surface whose shape changes dynamically.
  • This structure is particularly suitable for use as a saddle tree for riding or carrying saddles.
  • a saddle which is equipped with a saddle tree, which is based on the structure according to the invention, is able to adapt to this deformation without significantly impairing the optimal distribution of the weight to be carried.
  • the invention is also suitable for easily producing saddles that fit the different back shapes of mounts.
  • Saddles are used on the one hand so that riders can sit safely and comfortably on horses and on the other hand to enable horses to carry riders over a longer period of time.
  • a riding saddle transfers or distributes the weight of the rider to the corresponding areas of the horse's back.
  • the back area 55 ( 2, 3 ) to be named. It consists of two strips, one to two hands wide, to the left and right of the spine with thoracic vertebrae 9 to 18. From the outside, it can be determined by starting about 2 to 3 fingers behind the shoulder blade.
  • the back carrying area has the property that there are muscles under it. The area between these two strips, in the middle above the spine, must remain about a hand's width free, since there are the spinous processes of the vertebrae, which are not covered with muscles.
  • this back support area may only be loaded with a certain maximum pressure per unit area. It is obvious that it is particularly favorable if the pressure resulting from the weight of the rider is distributed as evenly as possible, in particular without pressure peaks, over the back-carrying area. Pressure peaks are uncomfortable for the horse and lead to injuries to the horse, especially if they are repeated repeatedly. Horses have very different back shapes, also due to their different body sizes. You therefore need individually adapted saddles. As the muscles develop, the shape of the back changes over time. Furthermore, a horse changes while being ridden, i.e. as it moves, the shape of its back support area. This change in shape during movement will be discussed in more detail.
  • the main cause of these changes in shape is the movement of the skeleton, which in this area consists of the chest.
  • the chest consists of 19 Rib pairs with their associated vertebrae.
  • the change in shape of an individual pair of ribs with the associated vertebra in itself is negligible, particularly in the case of the pairs of ribs which form a closed ring. It is different with the shape that the total of the pairs of ribs form each other.
  • the spine cannot change its length, but it can bend and twist.
  • a vertical bend ie a bend around the horizontal transverse axis, occurs when the horse raises or lowers its head 50 (incline or nod): the horse bulges its back more or less to 51.
  • a horizontal bend ie a bend around a vertical axis, arises when the horse goes on a curve 52 (swiveling or yawing): the front pair of legs is placed in a different direction than the rear pair of legs, in between the spine describes an arc 53.
  • the pairs of ribs are firmly connected to their vertebrae, they follow the movement of their associated vertebrae and thus cause a change in the shape of the back.
  • the spine can twist or twist around the longitudinal axis (twisting or rolling) ( Fig. 3 ).
  • the position of the spine relative to the ribs creates a shape that resembles a helix or a corkscrew or a spiral 54.
  • saddles are therefore made from at least two main materials: a stiff material for the saddle tree and a soft, springy material for the padding between the saddle tree and the horse's back.
  • the stiff saddle tree corresponds optimally with the back shape.
  • the padding then allows all other back shapes to be taken more or less well, i.e. the extreme effects of the pressure increase in the above Examples of the saddle made of homogeneously rigid material are more or less moderated. Nevertheless, this means that the horse has to constantly work against more or less pressure increases when moving, since the padding only gives way when the force acting on it increases.
  • a load distribution structure such as is used in conventional saddle trees, usually consists of two more or less parallel and more or less wide strips (also called traditional costumes or bars) made of stable and rigid material, which cover the back support area on both sides of the spine. At the front and back, these strips are firmly connected with a web. These connecting webs are curved so that the spine underneath is not touched.
  • the front area is called the front peas and often contains a so-called gullet for reinforcement.
  • the rear area is referred to as the rear squirrel (also Efter).
  • the area between the costumes is called the spinal canal and forms a cavity over the spine.
  • the saddle tree can be made in one piece, or can be composed of several parts and different materials.
  • the various areas as a whole can be designed in such a way that they blend seamlessly into one another in terms of shape. In the case of the English saddles, for example, the traditional costume area and the rear squirrel together form a harmoniously curved arch in the form of a large U.
  • the seat is located towards the rider, which directs its weight directly onto the traditional costume areas and / or the connecting bars of the traditional costumes.
  • the saddle tree is always more or less padded towards the horse's back area, whereby this padding does not always have to be completely connected to the saddle itself, but e.g. can also be placed in the form of a saddle pad between saddle and horse.
  • Some of the inventions only aim to obtain a saddle tree that matches the back-carrying area by detecting a static state of the back-carrying area.
  • an existing rigid saddle tree is assumed, the costumes of which are covered with a sufficiently thick layer on the surface facing the horse's back, which is made to soften or yield by a special measure. After this layer has adapted to the back shape, it is then solidified again. The result is a surface of the heels adapted to the back area.
  • DE000019805802A1 describes a similar process, except that the hardening process is not reversible.
  • DE102004001620A1 describes a method with which the back support area is recorded with the help of a measuring grid and, after an optional shape optimization, leads to the production of a suitable saddle tree. All these methods have in common that they have the disadvantages of a rigid saddle tree that can only be partially alleviated by padding.
  • Other approaches aim to provide adjustment options on a saddle tree, which make it possible to adapt the saddle tree to different back shapes. A distinction must be made here whether this adjustment is static or dynamic. With the static adjustment options, such as in DE000000682847A or GB000191418567A As a result, after the adaptation process, a rigid structure of the saddle tree is obtained, which consequently also has the disadvantages already described.
  • the shape in the unloaded state corresponds to the shape of the back support area which they cover. If the shape of the covered back support area changes, then the shape of the structure or that of the components and connections contained therein must also change. Components and connections can only distribute the forces introduced if they have sufficient rigidity in them. At the same time, this stiffness counteracts dynamic shape adaptation. If such forces are not available or only insignificantly when the shape is adapted, then it is inevitable that no forces of the required quality can be distributed. Due to the low flexibility due to the system, only a slight reduction in the forces required for deformation can be achieved. This applies accordingly to the connections of the components if the distribution or transmission of the forces is based on the rigidity of connections between components. The horse must therefore continue to perform considerable deformation work when moving.
  • the central element above the spine is a narrow leaf spring that extends over the entire length of the saddle.
  • the structure, which forms the shape of the letter Y with the broad part on the rear gum, and various flexible connections ensure that the front gullet can rotate about the longitudinal axis relative to the back gullet and seating area. With changes in shape in the area of the withers, the occurrence of additional forces is reduced. The introduction of the other weight forces ultimately takes place on the traditional panels with the ones already described Disadvantages that have flexible costumes, because they can only distribute strength with poor quality. A change in shape when tilting 50, 51 is not supported.
  • EP000002013136B1 The same principle of the Y-shaped area in the main axis of the saddle tree structure above the spine, which allows the front gusset to rotate about the longitudinal axis, is also used in EP000002013136B1 used.
  • EP000002013136B1 In order to be able to configure customized saddles, it is necessary to define an assembly structure, similar to the German military saddle (army saddle 25) and AT 44 66 B , added.
  • the area on the front of the peas is made up of two separate, L-shaped elements, each with two hinges at an angle of 90 degrees, the first of the two hinge axes viewed from the seat being approximately perpendicular to the longitudinal direction, and the second in the longitudinal direction, both tangent to the surface of the back area.
  • the hinges allow this area of the saddle tree to adapt to the shape and shape changes in the area of the withers. Due to the system, a forwarding or distribution of weight forces is not possible.
  • DE102004022048 A1 describes a load distribution structure for the distribution of a selective mechanical force, for use as a saddle tree in a riding saddle.
  • Homogeneous means that this area is smooth in itself, i.e. has no steps and kinks. The composition of an entire area from several individual areas at a certain distance, which each meet these conditions, is permitted.
  • the Another essential part of the task is that these shaped surfaces can then change dynamically during operation, while maintaining the boundary condition of homogeneity, and the quality of the load distribution is essentially maintained.
  • this optimal distribution not only for any static state, but consistently for every state of movement of the horse, i.e. also in motion.
  • this saddle tree should also be able to adapt to different back shapes.
  • the object of the invention is therefore to create a saddle tree that performs this dynamic adaptation to the change in shape of the back carrying area and at the same time maintains the optimal pressure distribution without such additional forces occurring at a substantial level and thus additional work having to be expended.
  • Such a saddle tree must therefore be deformable as freely as possible about a horizontally transverse 51, a vertical 53, and a horizontally longitudinal axis 54 . This is meant in the sense that there should be no significant additional forces in addition to the existing forces that arise from the rider's weight. It is also necessary that such a system be practical, ie simple is constructed and requires little maintenance. An arbitrarily large number of individual parts cannot be installed in a saddle. The whole system must also not take the rider too far away from the horse in terms of space. The more the saddle allows you to sit close to the horse, the better.
  • the object is achieved by using extremely preformed and flexible bending supports.
  • the application of the invention is used as a saddle tree for a riding saddle.
  • the heels of the saddle tree which distribute the weight to the back-carrying area and whose surfaces cover the two halves of the back-carrying area, are formed by the extremely pre-shaped and flexible bending beams.
  • the use of the invention is not restricted to the area of traditional costumes.
  • the central axis of a segment saddle tree is formed according to the invention by an extremely pre-shaped and flexible bending beam. Regardless of these main examples, the system can also be used in other areas and in other ways.
  • a flat, flat bending beam 3 is subjected centrally from one side to a point load 1 , and from the other side to a corresponding reaction load, which is, however, evenly distributed over the surface or line 2 ( Fig. 4 ), a typical shape 4 results .
  • the shape of the bending beam 4 in Fig. 4 The shape shown also corresponds to the shape that results when a one is firmly clamped on one side Bending beam (similar to 21 in Fig. 13 ) is loaded with a load evenly distributed over the length. The curvature is strongest at the clamping point and then decreases continuously towards the end.
  • the bending beam has practically no curvature.
  • This behavior of a bending beam can be described mathematically, which is also common in the field of mechanical engineering. There this is known, for example, under the term “beams clamped on one side with line load / line load”.
  • the unloaded bending beam 5 must have the shape of a corresponding flat bending beam in the loaded state 4 , but with the bend or curvature in the opposite direction.
  • two different bending beams are now compared, which are loaded exactly the same, but are designed or designed differently. They first take on the same shape when subjected to a load, or lie on the same surface shape 16 .
  • the first ( Fig. 7 ) Bending beam ( 10 , 11 , 12 ) is conventional and very rigid, the second ( Fig. 8 ), however, extremely preformed and resilient according to the invention ( 13 , 14 , 15 ).
  • the very stiff bending beam 10 has no substantially different shape, but the very flexible 13 does.
  • the load now looks so that a central force ( 1 ) acts on one side, which presses the bending beams ( 11 , 14 ) against the surface shape 16 , and on the other side, as a counter-reaction, a counterforce 18 is distributed evenly over the surface .
  • the shape on which the bending beam rests under load 1 corresponds to the target shape.
  • limits can be set in both directions, ie slightly more or less curvature. These limits are called the target shape interval. In the case of loading, these limits are referred to as the target loading interval.
  • the state of the bending beam within these intervals is called the operating state.
  • the shape that a completely unloaded bending beam takes is called the initial shape.
  • a bending support designed in this way which is referred to as “extremely preformed and flexible bending support", reacts to changes in shape of the contact surface (for example from 16 to 17 ) with only slight changes in the distribution of the reaction forces, in particular there are no pressure peaks. It is assumed that the shape changes of the contact surface are continuous in nature, i.e. that there are no kinks or steps.
  • a traditional costume in a saddle tree is a flexible beam with a linear load.
  • the entire surface of this flexible beam or the traditional costume should distribute the weight of the rider evenly over the back carrying area.
  • the costumes are formed according to the invention from extremely preformed and flexible bending beams.
  • these are specially designed for a specific target loading interval, for example 35 to 40 kg, corresponding to a rider weight of 70 to 80 kg, and a specific target shape interval.
  • the average shape of the target shape interval corresponds approximately to the shape of the back area in the normal state, ie when the horse is standing on its four legs in a natural posture. If the horse then changes the shape of its back support area during the movement, this now has only very little impact on the quality of the distribution of the weight on the back support area, ie the distribution remains approximately even or close to a desired distribution. Pressure peaks no longer occur.
  • Fig. 18 the costumes 62 are shown in the operating state.
  • a traditional costume In the completely unloaded state, a traditional costume has approximately the shape 25 in the longitudinal direction.
  • the load with the rider's weight is introduced into the traditional costumes from the seat shell 60 via the contact areas 63 .
  • the contact areas 63 have an elongated lens shape in the exemplary embodiment. This allows the costumes to rotate in the longitudinal direction around an axis ( Fig. 19 ) and thus align in their angular position towards the back carrying area.
  • the costumes in the first embodiment need not consist of one piece, but can be composed of several elements.
  • Fig. 28 shows in the operating state a costume made of two extremely preformed and flexible bending beams in rod shape 85 , which are arranged in parallel, and which transmit the load introduced onto them to a number of costume segments 77 .
  • Fig. 29 shows in the operating state a costume made of an extremely pre-shaped and flexible bending support in the form of a rod 85, which enables the costume segments ( 77 , 86 , 87 ) lined up beneath it to have a degree of freedom of rotation about the longitudinal axis.
  • the Costume segments may also overlap, and / or have a strip- or rod-shaped form 86.
  • the traditional segments 87 can also consist of extremely preformed and flexible bending supports 25 .
  • Fig. 30 shows such a costume in the operating state. In the unloaded state, cuts in the longitudinal and transverse directions would correspond to a view Fig. 6 surrender. In this one-piece design, individual arms or areas can also be stiff, especially in the middle area.
  • an extremely preformed and flexible bending beam forms the central central axis element 44 in a segment saddle tree ( DE102014017363 ).
  • the bending beam 44 has the shape 25.
  • the saddle tree segments ( 45 , 46 ) are, for example, lined up on the bending beam 44 via eyelets 49 .
  • With appropriate air Fig. 17 ) they are movable in a certain area. You can rotate around a vertical axis and move to the side. As a result, they can follow a bend 53 of the back carrying area which is produced by pivoting.
  • By appropriately designing the eyelets or contact areas 43 further degrees of freedom, such as rotation about a longitudinal axis when twisting 54, are also possible.
  • the extremely preformed and flexible bending supports 67 are installed as heels in a saddle 66 , which otherwise has no structural elements made of rigid material.
  • the costumes correspond in shape and Execution roughly the costumes of the first embodiment ( Fig. 18 ).
  • the saddle tree structure then practically consists of only two parts, which have no direct connection with each other. Spine freedom is created in a different way.
  • the difference to a treeless saddle with reinforcement plates is that the heels made from extremely pre-shaped and flexible bending supports ensure that the load is distributed evenly over the entire back area, even when moving.
  • the corresponding initial shape or shape of an extremely preformed and flexible bending member in the unloaded state can be obtained experimentally iteratively or with more or less precise calculation methods.
  • the finite element (FE) method known from mechanical engineering can also be used.
  • the bending beam does not have to have a constant course in geometry, but can have a thickness of 26 ( Fig. 10 ) and width or other properties vary. For example, a dilution of the profile to the edge and towards the end 27 be expedient to make the transition from the loaded area to unloaded softer.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the cross-sectional shape of the extremely preformed and flexible bending beams i.e. the sectional profile at right angles to the longitudinal direction ( 44 in Fig. 17 or 62 in Fig. 19 ), is usefully predominantly rectangular or convex, or more precisely biconvex or plano-convex. This makes extreme bending in the longitudinal direction easier and more manageable.
  • Other cross-sectional shapes for example concave, are conceivable, but are problematic in connection with the extreme bends in the longitudinal direction. If it is necessary to have a certain shape of the cross-sectional line, for example a convex or concave curvature, towards a contact surface, then this will be the case best achieved by applying suitable material 73 ( Fig. 9 ).
  • Felt is suitable for this, for example, which is easy to bend, is not compressible, and can be easily shaped. If necessary, such a covering can also be used to adjust the shape in the longitudinal direction in order to simplify or optimize the shaping or production of an extremely pre-shaped and flexible bending carrier.
  • a multi-stage production process is also conceivable, starting from flat, thin plates (semi-finished products) that are cut, coated and glued then be stacked. The stacks are then placed in their original form ( Fig. 6 ), in which they are then allowed to harden.
  • extremely preformed and flexible bending supports can be configured by arranging several such bending supports one above the other or next to one another in order to adapt a support structure to a specific load.
  • a main bending beam can also be supplemented with one or more weaker secondary bending beams to increase the target load interval.
  • the basic version of a The support structure can be systematically adapted to changing loads. If such bending beams are stacked, the friction between them can be used to dampen tendencies to vibrate.
  • the elements of such a stack can be firmly connected, for example by gluing, but the assembly or stacking of the bending beams can also be used to better master the extreme deformation. In this case, the individual elements of the stack are not firmly connected to one another.
  • sliding layers for example made of lubricant or lubricating foils, can be inserted. It is also conceivable to produce long profiles 70 ( Fig. 12 ) with the cross section 25, from which individual, extremely preformed and flexible bending supports 68 are then produced by cutting 69 or cutting them out.
  • Fig. 22 shows in a fourth embodiment a saddle tree structure in the operating state, similar to the second embodiment in Fig. 16 , in which the function of the extremely preformed and flexible bending beam 44 in the central central axis position is fulfilled by connecting the saddle tree segments 45 by means of correspondingly pre-tensioned spring elements 38 .
  • These elements can be described as extremely deformed and resilient springs in the operating state. Even a small increase in the force acting in connection with the spring results in a relatively large change in shape of the spring, since its spring characteristic is relatively flat runs. Conversely, this also means that a change in the shape of the spring is accompanied by only a small change in the forces or moments.
  • the last segment can rotate 71 about a point on the central axis .
  • the point of rotation can lie on the rotating segment itself or on the adjacent segment.
  • the principle of extremely preformed and flexible bending beams can also be used in the area of the traditional segment bridges in a saddle tree DE102014017363 .
  • the saddle tree segments are each formed by a traditional segment bridge 76 with traditional segments 77 , the traditional segment bridges 76 then consisting of extremely preformed and flexible bending beams.
  • the tracheal segment bridges In the unloaded state, the tracheal segment bridges have a shape corresponding to 25 or possibly even 28 and 29.
  • the rigid central support 74 over the central axis distributes the weight force on it to the tracheal segment bridges.
  • the traditional segment bridges then forward these via their articulated ends to the traditional segments 77 .
  • the bending beam or beam 76 is then not designed for a line load, but for a load via articulated bearings at the ends.
  • Such an extremely preformed and flexible trachten segment bridge can also be approximated by a corresponding structure with segments and springs. In extreme cases, it can be represented completely by a double double leg spring 75 . Their ends can then be designed so that they can be articulated on the traditional segments. However, vibrations can occur in the structure described here.
  • a countermeasure would be to build part of the traditional segment bridges or saddle tree segments in a rigid construction.
  • a conventional saddle tree can also only be partially replaced by structural areas according to the invention with extremely preformed and flexible bending beams. Fig.
  • FIG. 23 shows such an embodiment in a sixth application example in the operating state in which the middle piece 40 of the saddle tree is of conventional design. 39 indicates the seat of the saddle.
  • the costumes are extended with half, extremely pre-shaped and flexible bending beams. These can practically be viewed as firmly clamped, half 21 bending beams.
  • Fig. 23 they are simplified in the form of segments 41 and extremely deformed leg springs 38 .
  • the conventional saddle tree center piece is extended by a segment 42 , which corresponds to a gullet.
  • a half 21, extremely deformed and flexible bending beam here in Fig. 23 Simplified represented by an extremely deformed leg spring 38 , connected to the conventional saddle tree centerpiece 40 .
  • the various places of use of the extremely preformed and flexible bending beams can be combined or divided so that the desired effects overlap.
  • the central girder 74 also by means of an extremely preformed and flexible bending girder corresponding to 44 ( Fig. 16 ) are formed.
  • One-piece costumes shown can be supplemented by an additional, extremely pre-shaped and flexible bending beam corresponding to 85 , so that there is a change in behavior.
  • Fig. 20 shows such a possibility.
  • Ropes 64 which are attached to extensions 65 of the seat shell 60 , limit the deformation back into the unloaded state, wherein these extensions 65 can also serve as stops for overloads. Deformations of the bending beam are therefore outside the target shape interval in both directions limited.
  • stops to limit deformation can be attached directly to the spring-loaded connection areas.
  • a separate device can consist of sleeves 82 with a round or rectangular cross-section, which are threaded on a tension cable 83 ( Fig. 27 ).
  • the top surfaces of the sleeves can be chamfered. If all of the head surfaces meet flat when the tensioning rope is tensioned, the middle shape is formed. If the tension cable is slightly longer, the sleeves can tilt slightly in both directions and limit a target shape interval with the two end positions.
  • a device is also conceivable that enables the extreme flexibility of elements of the support structure to be unlocked only when there is a load, for example when the rider is in the saddle. Such a device can also be based on the principle of the sleeves threaded onto a tensioning rope, in that the tensioning rope is fixed in the shortest position in the unloaded state of the carrying structure.
  • Another principle can be based on bars between bending beam segments or on ropes that can be fixed in length, which are attached between points of the overall structure whose spacing from one another changes particularly strongly during loading and unloading.
  • modules with a force-translating function are available, for example pulley blocks, levers or cable winches.
  • Another aspect is the relief in the company.
  • the horse When used as a saddle tree in a riding saddle, the horse acts during a jumping phase, e.g. during a gallop jump, little or no weight on the saddle.
  • the saddle is then mainly pressed from the saddle strap onto the back carrying area.
  • elements with elastic or viscoelastic properties in the area of the upholstery or fastening straps may be appropriate in order to prevent adverse effects.
  • saddle trees which have a certain flexibility. These are basically designed so that their shape in the unloaded state exactly or approximately the shape in the operating state, i.e. while the saddle or the Carrying structure rests on the wing and is loaded. Deformation is then possible within certain limits, but this is always accompanied by a considerable increase in the counterforce due to the deformation of the support structure or the other components of the saddle. Despite relatively small deformations, there are considerable changes in the reaction forces. The deformation of a saddle with a conventional elastic saddle tree is almost the same in the operating state, i.e.
  • the path of the shape change from the unloaded state to the target shape interval of the operating state is a multiple of the path that then occurs in the operating state within the target shape interval.
  • Fig. 25 shows the extremely preformed and flexible bending beam Fig. 8 superimposed in the three limit states.
  • the path 78 which the bending support arms cover between the states 13 (starting form) and 14 is a multiple of the path 79 between the states 14 and 15. This is not the case with conventional flexible saddle trees from the prior art, or rather the other way round .
  • the size of the deformation path from the unloaded state to the operating state corresponds to only a fraction of the paths that occur during operation, that is to say while the saddle adapts to the deformations of the back carrying area when the horse moves. In the case of saddles with conventional saddle trees, this even means that areas of the back-carrying area are sometimes completely without movement during movement. This non-existent burden then has to be taken over by other areas. In the case of the carrying structure according to the invention, on the other hand, a weight distribution that has been set or achieved remains almost unchanged.
  • Fig. 26 illustrates the situation again using corresponding force-displacement diagrams.
  • a small change in path (s) leads to a relatively large change in force (F).
  • the same change in path 79 only leads to a relatively small change in the force F.
  • beams can also be produced that have ends ( 89, 90 ) ( Fig. 31 ) ("free-standing beam with line load") or at any point ( 91, 92 ) ( Fig.
  • bending beams which are designed for a load at the ends corresponding to 89 , are used as costumes 94 .
  • the seat shell has three articulated contact areas 95, the front of which lies on the middle of the bridge 97, which flexibly connects the two front ends of the heels 96 .
  • a load distribution structure for the distribution of a punctiform mechanical force e.g. caused by a weight, in particular for use as a saddle tree in a riding or carrying saddle
  • rod or plate-shaped bending beams being used in the construction of the structure unloaded state about an axis transverse to its longitudinal direction and / or longitudinally to its width are bent U-shaped extremely strongly, for example close to 150 degrees, the greatest curvature of which is at or near the center of the length, and these bending members are furthermore in
  • the longitudinal direction in its course is designed so geometrically and with material that it deforms extremely strongly under the intended load (target load), and only then takes on the desired shape (target shape) in which it is also used in practice, typically in this loaded state in an elongated form or close to this shape, for example slightly curved.
  • a load distribution structure is improved in that the target load of a bending beam is that on the flat side of the beam facing away from the curvature in the unloaded state, in the middle of the length, in a relatively small area or on one or more points that are at a maximum distance of half
  • the length of the carrier lie relative to one another, forces of well-defined strength are introduced, and on the opposite surface side of the carrier due to the geometrically well-defined bearing surface corresponding to the target shape, corresponding reaction forces arise which are uniform, approximately uniform over the entire length or surface or are not evenly or approximately evenly distributed according to the invention over a plurality of points, although in extreme cases only two points at the ends are not possible according to the invention
  • a further development of a load distribution structure is proposed in such a way that the target load of a bending beam is that forces of well-defined strength are introduced on the surface side of the beam facing the arch in the unloaded state near or directly at both ends, and on the opposite surface side of the beam Due to the geometrically well-defined support surface corresponding to the target
  • a further development of a load distribution structure is proposed in such a way that the target load of a bending beam is that forces of well-defined strength are introduced at several, arbitrary points on one surface side and the curvature of the open ends of the beam points away from this surface side in the unloaded state, and the curvature of the inner areas, which are located between the points of force application, point in the direction of the surface side, and on the opposite surface side of the support due to the geometrically well-defined contact surface, which corresponds to the target shape, corresponding reaction forces arise which occur there over the entire area Length or area are evenly distributed or according to other specifications.
  • a further development of a load distribution structure is proposed in such a way that the extremely compliant behavior of the extremely preformed bending beams is used to compensate for changes in shape of the contact surface on which the load distribution structure rests and to which the load is to be distributed, without any significant changes in height and the desired distribution of the opposing forces, in particular no pressure peaks, occur, the bending supports being able to rest directly on the contact surface or indirectly, due to the flow of force, causing this behavior, for example separated from direct contact with the support surface by upholstery, supports or other components.
  • a further development of a load distribution structure is proposed in such a way that an extremely preformed and resilient bending beam is composed in the longitudinal direction of individual pieces or segments, which can vary in length, and these segments are then connected by suitably designed resilient elements, so that under the target load as a whole results in behavior that approximately corresponds to that of a one-piece bending beam, the use of such separate spring components, eg in the form of a double leg spring and corresponding design of the legs, additionally offers the possibility that a segment can rotate relative to its neighboring segment with respect to the longitudinal direction, and the structure thereby becomes even more flexible.
  • a further development of a load distribution structure is proposed in such a way that the legs of the bending members used therein can on the one hand be rotated less than close to 150 degrees relative to their target shape, in which case the path or the movement from the initial shape to the beginning of the Target shape interval is at least 1.0 times the path or movement within the target shape interval itself, and on the other hand more than 150 degrees, e.g. 220, 580 degrees or even several full angular rotations can be bent, so that you then have practically a wound bending beam has such properties, in particular by the Assembling and connecting segments with appropriate springs is practically possible.
  • a further development of a load distribution structure is proposed in such a way that an extremely preformed and resiliently designed bending beam is cut open in the middle, or the location of its greatest curvature, and clamped there firmly, and the desired behavior of maintaining the favorable load distribution in the event of changes in shape is then carried out with the latter half carrier is used, whereby this half carrier can be approximated by individual, rigid segments which are connected by spring elements or can also consist of only a single segment with a corresponding spring.
  • a further development of a load distribution structure is proposed in such a way that the deformation after a relief and / or a greater deformation at a higher than the intended load is limited by additional elements, e.g. by pulling ropes, which are attached appropriately, or supports as a stop, which correspond to a shape that should not be exceeded and may also have another function, e.g. as a seat shell for a saddle, or by additional devices such as on a tension rope threaded and connected to the bending support sleeves with corresponding head surfaces, which cause the formation of a limiting shape when tensioning the rope, these deformation-limiting devices generally also having non-linear properties and can therefore additionally have a vibration-damping effect.
  • additional elements e.g. by pulling ropes, which are attached appropriately, or supports as a stop, which correspond to a shape that should not be exceeded and may also have another function, e.g. as a seat shell for a saddle, or by additional devices such as on a tension rope threaded and connected to the bending support sleeves
  • a further development of a load distribution structure is proposed in such a way that extremely preformed and flexible bending supports in a correspondingly flat design are used as heels in a riding saddle, where they cover the back carrying area, and the load force is then directly from the seating area, similar to a treeless saddle, or indirectly, for example Appropriately shaped and attached to a seat shell areas or other elements into which the bending beams that form the heels are introduced, the heels or
  • Bending beams are then designed such that, in the operating state of the medium target shape and the medium target load towards the back support area, they exert an even or approximately uniform pressure on the same, and such a costume can also consist of one or more extremely pre-shaped and flexible bending beams in the form of a rod, which are optionally arranged in parallel, and which transmit the load acting on them to a number of trench segments arranged underneath them, these trench segments also being very narrow and even being able to consist of extremely preformed and flexible bending members.
  • a further development of a load distribution structure is proposed in such a way that an extremely preformed and flexible bending beam is used as a central axis element in a segment saddle tree, and symmetrical double-wing-like cantilevers are then lined up on this, which cover the back carrying area and which unite in the middle
  • a further development of a load distribution structure is proposed in such a way that extremely preformed and flexible bending supports or functionally identical elements or assemblies are only used in individual areas or sections of a support structure or a saddle tree, for example only in the area of the front gusset and / or the back gusset in the form of a Saddle tree segments, so that they only partially influence the effect of an overall structure, and that the use of extremely preformed and flexible bending supports can also be repeated in the overall flow of the overall structure, so that, as in the case of the traditional costumes or the combination of central bending beams and traditional segment bridges, the desired ones Overlay effects.
  • a further development of a load distribution structure is proposed in such a way that for the manufacture or configuration of an extremely preformed and flexible bending beam for a specific target load, it is composed of several individual bending beams, which can be arranged in parallel or stacked on top of one another, in particular also a main bending beam for one Basic load and one or more supplementary bending beams with different load values and dimensions are possible, and the friction between these elements is either minimized in a targeted manner, or specifically promoted and used for vibration damping.
  • a further development of a load distribution structure is proposed in such a way that the entire structure or a part thereof is contained in a multi-layer pocket system made of flexible material, and this pocket system then holds the individual elements in position, whereby individual pockets are also free to accommodate additional or supplementary bending carriers and components can be provided to adapt the overall system to a load or task, and the individual pockets are all or at least partially designed so that individual elements of the structure can be easily replaced or additionally inserted, for example by Open at the ends or lengthways and with closures that are easy to open and close again, e.g. Velcro fasteners.
  • a riding or carrying saddle having a load distribution structure according to one of claims 1-13 is provided to achieve the object.
  • the shape of the load distribution structure is only adapted to the shape of the horse when it is under load.
  • the material and shape-dependent restoring force of the load distribution structure thus changes the bending radius.
  • the latter becomes smaller the smaller the weight load on the load distribution structure.
  • the bending radius is formed, for example, in a single bending beam or else in a plurality of bending beams or elements of bending beams such as plates, spring elements and the like.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Orthopedics, Nursing, And Contraception (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine mechanische Struktur, mit der eine mehr oder weniger punktuell vorhandene Last auf eine Fläche, deren Form sich dynamisch verändert, gleichmäßig verteilt werden kann. Diese Struktur ist insbesondere auch für den Einsatz als Sattelbaum für Reit- oder Tragesättel geeignet. Wenn sich ein Reit- oder Tragetier bewegt, verformt sich sein Rücken, und damit auch die Form des Bereichs, auf dem der Reit- oder Tragesattel aufliegt. Ein Sattel, der mit einem Sattelbaum ausgestattet ist, der auf der erfindungsgemäßen Struktur basiert, ist in der Lage, sich dieser Verformung anzupassen, ohne dass dabei die optimale Verteilung des zu tragenden Gewichts wesentlich beeinträchtigt wird. Des Weiteren ist die Erfindung auch geeignet, um auf einfache Weise Sättel herzustellen, die auf die unterschiedlichen Rückenformen von Reittieren passen.
  • Die Anwendung der Erfindung als Sattelbaum in einem Reit- oder Tragesattel eignet sich besonders für die Veranschaulichung der Vorzüge der Erfindung, da die Anforderungen dort extrem, umfassend und speziell sind. Im Folgenden wird deshalb fast ausschließlich auf diesen Einsatzbereich Bezug genommen. Der Einfachheit halber wird dabei statt von Reit- oder Tragesattel immer nur von Sattel, und statt von Reit- oder Tragetier immer nur von Pferd die Rede sein.
  • Sättel werden zum einen benutzt, damit Reiter sicher und bequem auf Pferden sitzen können, und zum anderen, um Pferden überhaupt zu ermöglichen, Reiter über einen längeren Zeitraum zu tragen. Ein Reitsattel überträgt bzw. verteilt dazu das Gewicht des Reiters auf die entsprechenden Bereiche des Pferderückens.
  • Bei der Sattelproblematik sind verschiedene grundsätzliche Gegebenheiten auf Seiten des Pferdes bekannt, die die Herstellung optimaler Sättel erschweren. Auf der anderen Seite sind auch verschiedene Prinzipien oder Erfindungen zur Herstellung von Sätteln bekannt, die diese durch diese Gegebenheiten entstehenden Probleme beheben oder abmildern sollen. Es werden zunächst die Probleme verursachenden Gegebenheiten auf Seiten des Pferdes erörtert.
  • Für das Tragen des Sattels ist nur ein beschränkter Bereich des Pferderückens geeignet. Er soll im Folgenden Rückentragebereich 55 (Fig. 2, Fig. 3) genannt werden. Er besteht aus den beiden je ein bis zwei Handbreit breiten Streifen links und rechts der Wirbelsäule mit den Brustwirbeln 9 bis 18. Von außen ist er dadurch bestimmbar, dass er ungefähr 2 bis 3 Finger breit hinter dem Schulterblatt beginnt. Der Rückentragebereich hat die Eigenschaft, dass sich unter ihm Muskulatur befindet. Der Bereich zwischen diesen beiden Streifen, in der Mitte über der Wirbelsäule, muss ca. eine knappe Handbreite frei bleiben, da sich dort die Dornfortsätze der Wirbel befinden, die nicht mit Muskeln überdeckt sind.
  • Dieser Rückentragebereich darf naturgemäß nur mit einem bestimmten maximalen Druck pro Flächeneinheit belastet werden. Es ist offensichtlich, dass es besonders günstig ist, wenn der durch das Gewicht des Reiters entstehende Druck möglichst gleichmäßig, insbesondere ohne Druckspitzen, auf den Rückentragebereich verteilt wird. Druckspitzen sind für das Pferd unangenehm und führen, insbesondere bei fortdauernder Wiederholung, zu Verletzungen des Pferdes. Pferde haben, auch durch ihre unterschiedliche Körpergröße bedingt, sehr unterschiedliche Rückenformen. Sie benötigen deshalb individuell angepasste Sättel. Durch sich entwickelnde Muskulatur ändert sich die Form des Rückens im Laufe der Zeit noch zusätzlich. Des Weiteren ändert ein Pferd, während es geritten wird, d.h. während es sich bewegt, die Form seines Rückentragebereichs. Diese Formänderung während der Bewegung soll genauer erörtert werden.
  • Die Hauptursache für diese Formänderungen ist die Bewegung des Skeletts, das in diesem Bereich aus dem Brustkorb besteht. Der Brustkorb besteht aus 19 Rippenpaaren mit ihren zugehörigen Wirbeln. Die Formänderung eines einzelnen Rippenpaares mit dem zugehörigen Wirbel in sich selbst ist vernachlässigbar, insbesondere bei den Rippenpaaren, die einen geschlossenen Ring bilden. Anders sieht es mit der Form aus, die die Gesamtheit der Rippenpaare zueinander bilden. Die Wirbelsäule kann ihre Länge nicht ändern, sie kann sich aber verbiegen und verdrehen.
  • Eine vertikale Biegung (Fig. 1), d.h. eine Biegung um die horizontale Querachse, entsteht, wenn das Pferd seinen Kopf hebt oder senkt 50 (Neigen bzw. Nicken): das Pferd wölbt dabei den Rücken mehr oder weniger auf 51. Eine horizontale Biegung (Fig. 2), d.h. eine Biegung um eine vertikale Achse, entsteht, wenn das Pferd auf einer Kurve geht 52 (Schwenken bzw. Gieren): das vordere Beinpaar ist in eine andere Richtung gestellt wie das hintere Beinpaar, dazwischen beschreibt die Wirbelsäule einen Bogen 53. Da die Rippenpaare jeweils fest mit ihrem Wirbel verbunden sind, folgen sie der Bewegung ihres zugehörigen Wirbels und bewirken so eine Formänderung des Rückens. Wenn man die ersten beiden Formänderungen (Neigen und Schwenken) des Pferderückens auf einen Zylinder übertragen würde, so würde aus dem Zylinder ein Torus. Zusätzlich kann sich die Wirbelsäule um die Längsachse verdrehen bzw. tordieren (Verwinden bzw. Rollen) (Fig. 3). Durch die Lage der Wirbelsäule relativ zu den Rippen bedingt, entsteht eine Form, die einer Helix bzw. einem Korkenzieher oder einer Wendel ähnelt 54.
  • Eine weitere Ursache für die Formänderung des Rückentragebereichs während der Bewegung ist die Kontraktion der Muskeln, hier sind insbesondere der breite Rückenmuskel und der Halsteil des Trapezmuskels hervorzuheben. Verstärkt werden die beschriebenen Formänderungen noch durch die Bewegung des Schulterblatts. Dieses wirkt, auch wenn es nicht vom Sattel bedeckt wird, indirekt auf den Bereich des Rückentragebereichs, da es bei Bewegung Körpergewebe aus dem Rückentragebereich herauszieht, oder in diesen hineinschiebt.
  • Diese verschiedenen Gegebenheiten überlagern sich, sodass sie in der Gesamtheit eine erhebliche Belastung für das Pferd bilden und damit auch häufig zu Krankheiten führen. Neben äußerlichen Erkrankungen sind dies auch innerliche, beispielsweise Muskelschwund.
  • Im Folgenden soll der extreme Fall betrachtet werden, dass ein Sattel homogen aus einem einzigen steifen Material hergestellt ist und mit dem Gewicht eines Reiters belastet wird. Ist dieser Sattel optimal an die Form des Rückentragebereichs angepasst, so ist die Druckverteilung, solange das Pferd diese Form ganz genau beibehält, optimal. Es ist nun offensichtlich, dass das Einnehmen aller anderen Rückenformen, also wenn sich das Pferd bewegt, sofort zu Abweichungen von der optimalen Druckverteilung führt. Das bedeutet, dass es zu Druckerhöhungen in bestimmten Bereichen kommt. Zu einer direkten Druckerhöhung kommt es, wenn sich Bereiche des Rückens auf den Sattel zu bewegen. Der Druck wird dann genau an diesen Stellen höher. Zu einer indirekten Druckerhöhung kommt es, wenn sich Bereiche des Rückens von dem Sattel wegbewegen. Die sich vom Sattel wegbewegenden Bereiche des Rückens nehmen keine Last mehr auf, das auf den Sattel wirkende Gewicht muss auf den restlichen Bereich des Rückentragebereichs, der noch in Kontakt mit dem Sattel verblieben ist, verteilt werden. Dadurch erhöht sich zwangsläufig in diesem verbleibenden Bereich der Druck pro Flächeneinheit.
  • Im Allgemeinen werden Sättel deshalb aus mindestens zwei Hauptmaterialen hergestellt: einem steifen Material für den Sattelbaum und einem weichen, federnden Material für die Polsterung zwischen Sattelbaum und Pferderücken. Der steife Sattelbaum korrespondiert dabei im optimalen Fall mit der Rückenausgangsform. Durch die Polsterung wird dann das Einnehmen aller anderen Rückenformen mehr oder weniger gut ermöglicht, d.h. die extremen Effekte der Druckerhöhung beim o.a. Beispiel des Sattels aus homogen steifem Material werden mehr oder weniger stark abgemildert. Das bedeutet aber trotzdem, dass das Pferd bei Bewegung dauernd gegen mehr oder weniger starke Druckerhöhungen anarbeiten muss, da die Polsterung erst dann nachgibt, wenn die auf sie wirkende Kraft erhöht wird.
  • Diese zwangsläufigen Nachteile eines starren Sattelbaums lassen sich durch eine Erhöhung der Schichtdicke des Polsters reduzieren. Dem steht aber entgegen, dass dies den Reiter noch weiter weg vom Pferd bringt, was sich ungünstig auf die Sitzqualität, speziell in der Bewegung, auswirkt.
    • Stand der Technik
  • Eine Lastverteilungsstruktur, wie sie in konventionellen Sattelbäumen eingesetzt wird, besteht üblicherweise aus zwei mehr oder weniger parallelen und mehr oder weniger breiten Streifen (auch Trachten oder Bars genannt) aus stabilem und steifem Material, die auf beiden Seiten der Wirbelsäule den Rückentragebereich abdecken. Vorn und hinten sind diese Streifen jeweils mit einem Steg fest verbunden. Diese Verbindungsstege sind so bogenförmig ausgebildet, dass die darunter liegende Wirbelsäule nicht berührt wird.
  • Der vordere Bereich wird Vorderzwiesel genannt und enthält häufig ein sogenanntes Kopfeisen zur Verstärkung. Der hintere Bereich wird als Hinterzwiesel (auch Efter) bezeichnet. Der Bereich zwischen den Trachten wird Wirbelsäulenkanal genannt, und bildet einen Hohlraum über der Wirbelsäule. Es ist auch möglich, dass die Trachten des Sattelbaums nicht nur vorne und hinten, sondern durchgehend verbunden sind. Der Sattelbaum kann aus einem Stück gefertigt, oder aus mehreren Teilen und verschiedenen Materialien zusammengesetzt sein. Außerdem können die verschiedenen Bereiche in der Gesamtheit so gestaltet sein, dass sie von der Form her nahtlos ineinander übergehen. Bei den englischen Sätteln beispielsweise bilden Trachtenbereich und Hinterzwiesel zusammen einen harmonisch geschwungenen Bogen in Form eines großen U. Zum Reiter hin befindet sich der Sitz, der sein auf ihm lastendes Gewicht direkt auf die Trachtenbereiche und/oder die Verbindungsstege der Trachten ableitet. Beim vollständigen Sattel ist dann der Sattelbaum zum Rückentragebereich des Pferdes hin immer mehr oder weniger gepolstert, wobei diese Polsterung dann nicht immer vollständig mit dem Sattel selbst verbunden sein muss, sondern z.B. auch in Form einer Sattelunterlage zwischen Sattel und Pferd gelegt werden kann.
  • Selbst bei optimaler Passform eines so aufgebauten Sattels muss das Pferd in der Bewegung immer zusätzliche Kräfte und damit Arbeit aufwenden, um das Polster entsprechend seiner sich dynamisch ändernden Rückenform zu verformen. Je nach den Dimensionen und physikalischen Eigenschaften sind die notwendigen Kräfte dafür mehr oder weniger hoch. Das Freilegen von Bereichen des Rückentragebereichs, um die dynamische Formänderung des Rückentragebereichs zu erleichtern, hat die ungünstige Auswirkung, dass andere Bereiche des Rückentragebereichs dafür umso mehr belastet werden.
  • Ein Teil der Erfindungen zielt lediglich darauf ab, einen zum Rückentragebereich passenden Sattelbaum zu erhalten, indem ein statischer Zustand des Rückentragebereichs erfasst wird. Bei DE000010162424 wird von einem vorhandenen steifen Sattelbaum ausgegangen, dessen Trachten auf der dem Pferderücken zugewandten Fläche mit einer ausreichend dicken Schicht belegt ist, die durch eine spezielle Maßnahme zum Erweichen bzw. Nachgeben gebracht wird. Nachdem sich diese Schicht an die Rückenform angepasst hat, wird sie anschließend wieder zum Erstarren gebracht. Das Ergebnis ist eine an den Rückentragebereich angepasste Oberfläche der Trachten. DE000019805802A1 beschreibt ein ähnliches Verfahren, nur dass hier der Verfestigungsvorgang nicht reversibel ist. DE102004001620A1 beschreibt ein Verfahren, mit dem der Rückentragebereich mit Hilfe eines Messgitters erfasst, und, nach einer optionalen Formoptimierung, in die Herstellung eines dazu passenden Sattelbaums mündet. All diesen Verfahren ist gemeinsam, dass ihnen im Ergebnis die Nachteile eines starren Sattelbaums anhaften, die durch eine Polsterung nur teilweise gemildert werden können.
    Weitere Ansätze zielen darauf ab, Verstellmöglichkeiten an einem Sattelbaum anzubringen, die es ermöglichen, den Sattelbaum an unterschiedliche Rückenformen anzupassen. Hier ist zu unterscheiden, ob diese Verstellung statisch oder dynamisch erfolgt. Bei den statischen Verstellmöglichkeiten, wie beispielsweise in DE000000682847A oder GB000191418567A beschrieben, erhält man nach dem Anpassungsvorgang als Ergebnis wieder eine in sich starre Struktur des Sattelbaums, die folglich auch die bereits beschriebenen Nachteile aufweist. Bei den Sattelbaumsystemen mit dynamischer Verstellmöglichkeit, wie sie beispielsweise in DE000000477195A oder WO002011101102A1 beschrieben werden, liegt eine Struktur zugrunde, die, neben der grundsätzlichen Möglichkeit, sich an einen individuellen Rückentragebereich anzupassen, auch mehr oder weniger in der Lage ist, sich dem in der Bewegung verformenden Rückentragebereich anzupassen. Vom Prinzip her sind es immer zwei Trachten, die vorn (am Vorderzwiesel) und hinten (am Hinterzwiesel) über flexible Verbindungselemente, z.B. Kugelgelenke, mit Verbindungsstegen oder anderen Bauteilen miteinander verbunden sind. Das zu tragende Gewicht wird bei diesen Systemen von den Verbindungsstegen über die Verbindungselemente auf die Trachten eingeleitet. Durch die Flexibilität der Verbindungselemente können sich die Trachten passend zum Rückentragebereich ausrichten. Die restliche Anpassung an den Rückentragebereich erfolgt häufig durch eine eigene Flexibilität der Trachten selbst.
  • Die gewünschte gleichmäßige Belastung des Rückentragebereichs ist mit dem Prinzip der punktuellen Einleitung der Gewichtskraft bisher nicht erreichbar, da Trachten in den bekannten Ausführungen die in sie eingeleitete Kraft nicht auf alle Formen eines Rückentragebereichs gleichmäßig verteilen können. Physikalisch betrachtet ist eine Trachte ein Biegeträger, der bei einer bestimmten Belastung eine bestimmte Form einnimmt. Verändert sich nun die Form, so ist damit zwangsläufig auch eine andere Belastung bzw. Verteilung der Belastung verbunden. Eine ideale gleichmäßige Belastung ist nur bei einer ganz bestimmten Form gegeben. Bei allen anderen Formen weicht die Verteilung der Belastung von der idealen Verteilung mehr oder weniger ab, meist ist sogar eine sehr ungleichmäßige Kräfteverteilung die Folge. Dies trifft auch zu, wenn die Trachten, wie in DE000000002375A , DE000000031451A oder DE000000073370A , in sich selbst aus einer flexiblen Struktur bestehen. Damit kann eine ungleichmäßige Verteilung der Traglast und das Auftreten von zusätzlichen Kräften bei der dynamischen Verformung des Rückentragebereichs nur unwesentlich gemildert werden.
  • Grundsätzlich ist auch festzustellen, dass bei allen Systemen, bei denen das Reitergewicht über vier fest in einem Rechteck oder einem Trapez angeordnete Punkte geleitet wird, das Verwinden des Rückentragebereichs 54 prinzipiell nicht unterstützt wird. Zwar lässt sich auch eine Position finden, in der ein solches System auf den gewundenen Zustand eines Rückentragebereichs passt, diese ist dann aber immer versetzt bzw. verschoben.
  • Die Nachteile eines in sich starren Sattelbaums oder auch von einzelnen Bauteilen eines Sattelbaums können auch abgemildert werden, indem man durch Gestalts- und Materialoptimierung eine gezielte Flexibilität ermöglicht. Bei DE5 04 34 A bestehen die Trachten aus einer elastischen Struktur, die sich beim Anziehen des Sattelgurts an den Rückentragebereich anlegt. Bei DE 2 737 438 A1 und DE 6 9 915 136 T2 wird, um die Nachgiebigkeit bzw. die Elastizität zu unterstützen, die vordere bzw. hintere Verbindung weggelassen. DE 31 62 60 A lässt die hintere Verbindung zwar nicht weg, gestaltet sie aber flexibel. DE10 306 226 B4 und EP 1 336 589 B1 dagegen beschreiben Sattelbaumstrukturen, die aus einem mehr oder weniger in sich steifen vorderen und hinteren Bereich bestehen, die dann mit elastischen Elementen in Längsrichtung verbunden sind. In DE 15 15 84 A wird dagegen eine Struktur beschrieben, in der die beiden Trachten über mehrere in Querrichtung über der Wirbelsäule liegende streifenförmige Träger verbunden sind.
  • Bei all diesen derart aufgebauten Strukturen entspricht die Form im unbelasteten Zustand der Form des Rückentragebereichs, die sie überdecken. Wenn sich die Form des überdeckten Rückentragebereichs ändert, dann muss sich auch die Form der Struktur bzw. die der darin enthaltenen Bauelemente und Verbindungen ändern. Bauelemente und Verbindungen können eingeleitete Kräfte aber nur verteilen, wenn sie in sich eine ausreichende Steifigkeit besitzen. Diese Steifigkeit wirkt aber gleichzeitig einer dynamischen Formanpassung entgegen. Sind solche Kräfte bei einer Formanpassung nicht oder nur unwesentlich vorhanden, so können zwangsläufig auch keine Kräfte in der notwendigen Qualität verteilt werden. Durch eine systembedingt nur geringe Flexibilität ist deshalb auch nur eine geringe Reduzierung der zur Verformung notwendigen Kräfte erreichbar. Dies gilt entsprechend für die Verbindungen der Bauteile, wenn die Verteilung bzw. Weiterleitung der Kräfte auf der Steifigkeit von Verbindungen zwischen Bauelementen basiert. Das Pferd muss also bei Bewegung grundsätzlich weiterhin erhebliche Verformungsarbeit verrichten.
  • In diesem Zusammenhang sollen auch die sogenannten baumlosen Sättel erwähnt werden. Diese haben keine ausgesprochen getrennten funktionalen Elemente für Lastverteilung und Polsterung, worunter die Funktion der Lastverteilung leidet. Um diesem Mangel abzuhelfen, werden teilweise im Rückentragebereich in die Polsterung dünne, flexible Platten mit ebener Ausgangsform eingearbeitet, die naturgemäß, w.o. dargelegt, nur sehr bedingt Kräfte in der gewünschten Qualität verteilen können.
  • Ein weiterer Ansatz zielt auf die Verbesserung der Eigenschaften der Polsterung zwischen Sattelbaum und Rückentragebereich. Der Idealfall wäre, wenn der gesamte Abstand zwischen Sattelbaum und Rückentragebereich für Formänderungen des Rückentragebereichs zur Verfügung stünde, und wenn das diesen Zwischenraum füllende Material zudem in der Lage wäre, sich zu verformen, ohne dass wesentlich zusätzliche Kräfte einwirken müssen. Luftgefüllte Kissen können solche Eigenschaften haben. DE000000000591A oder DE000000151609A beschreiben Systeme, die dieses Grundprinzip anwenden. Vom Gefühl des Reiters her wird das Sitzen auf einem Luftkissen als schwammig und deshalb dem Reitgefühl abträglich empfunden. Deshalb werden diese Luftkissen z.B. unterteilt, oder mit einer Füllung und sonstigen Elementen versehen, die den Sattel stabilisieren sollen. Prinzipiell besteht die Gefahr, dass ein Luftkissen undicht wird, und dies unbemerkt bleibt. Je nach Ausführung, z.B. geteilte Kissen, werden Formänderungen des Rückentragebereichs nur unvollständig unterstützt.
  • In der Sattelbaumstruktur von DE000000723068A befindet sich als zentrales Element über der Wirbelsäule eine schmale Blattfeder, die über die gesamte Länge des Sattels reicht. Durch die Struktur, die die Form des Buchstaben Y mit dem breiten Teil am Hinterzwiesel bildet, und diverse flexible Verbindungen wird bewirkt, dass das Vorderzwiesel relativ zum Hinterzwiesel und Sitzbereich um die Längsachse rotieren kann. Bei Formänderungen im Bereich des Widerristes wird dadurch das Auftreten von zusätzlichen Kräften reduziert. Die Einleitung der sonstigen Gewichtskräfte erfolgt letzten Endes aber auf die Trachtenplatten mit den bereits beschriebenen Nachteilen, die flexible Trachten haben, da sie Kräfte nur mit mangelhafter Qualität verteilen können. Eine Formänderung beim Neigen 50, 51 wird nicht unterstützt. Das gleiche Prinzip des Y-förmigen Bereichs in der Hauptachse der Sattelbaumstruktur über der Wirbelsäule, das dem Vorderzwiesel ermöglicht, um die Längsachse zu rotieren, wird auch bei EP000002013136B1 eingesetzt. Um angepasste Sättel konfigurieren zu können, ist es um die Festlegung einer Baugruppenstruktur, ähnlich dem Deutschen Militärsattel (Armeesattel 25) und AT 44 66 B , ergänzt.
    Beim in EP 2 660 189 A beschriebenen System besteht der Bereich am Vorderzwiesel aus zwei getrennten, L-förmigen Elementen mit je zwei zueinander im Winkel von 90 Grad stehenden Scharnieren, wobei die vom Sitz aus gesehen erste der beiden Scharnierachsen in etwa senkrecht zur Längsrichtung steht, und die zweite in Längsrichtung, beide jeweils tangential zur Fläche des Rückentragebereichs. Durch die Scharniere kann sich dieser Bereich des Sattelbaums den Formen und Formänderungen im Bereich des Widerristes anpassen. Systembedingt ist damit aber eine Weiterleitung bzw. Verteilung von Gewichtskräften nicht möglich. Zusammenfassend ist festzustellen, dass es an den bisher bekannten Sattelbäumen häufig lokale geometrische Bereiche gibt, die in der Lage sind, bestimmte Anforderungen an einen idealen Sattelbaum zu erfüllen. Auch wenn dadurch Verbesserungen gegenüber den konventionellen Sattelbäumen erkennbar sind, wird die Gesamtheit der Anforderungen aber immer nur mit mehr oder weniger großen Abstrichen erfüllt.
  • DE102004022048 A1 beschreibt eine Lastverteilungsstruktur für die Verteilung einer punktuellen mechanischen Kraft, für den Einsatz als Sattelbaum in einen Reitsattel.
    • Aufgabenstellung
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lastverteilungsstruktur zu erschaffen, die in der Lage ist, die durch ein Gewicht bzw. eine Kraft bewirkte Belastung optimal, d.h. möglichst gleichmäßig und ohne die Entstehung zusätzlicher Kräfte, auf einen vorgegebenen, homogen flächigen Bereich zu verteilen, wobei die Form dieses flächigen Bereichs zwar wohldefiniert, aber ansonsten frei definierbar sein soll. Homogen bedeutet, dass dieser Bereich in sich glatt ist, also keine Stufen und Knicke aufweist. Zulässig ist die Zusammensetzung eines Gesamtbereichs aus mehreren einzelnen Bereichen in gewissem Abstand, die diese Bedingungen jeweils für sich erfüllen. Der weitere wesentliche Teil der Aufgabenstellung ist, dass sich diese Formflächen dann im Betrieb dynamisch, unter Beibehaltung der Randbedingung der Homogenität, in gewissen Grenzen verändern können, und die Qualität der Lastverteilung dabei im Wesentlichen beibehalten wird.
  • Übertragen auf den Einsatz der Erfindung als Sattelbaum heißt dies, eine Lastverteilungsstruktur für einen Sattelbaum zu erschaffen, der in der Lage ist, die Gewichtsbelastung optimal, d.h. gleichmäßig, und ohne wesentliche zusätzliche Kräfte, z.B. in Form von Druckspitzen, auf den Rückentragebereich eines Pferdes zu verteilen. Bei diesem praktischen Einsatz ist es dann besonders von Bedeutung, dass diese optimale Verteilung nicht nur für irgendeinen statischen Zustand, sondern durchweg für jeden Bewegungszustand des Pferdes, d.h. auch in der Bewegung, gegeben ist. Des Weiteren soll dieser Sattelbaum auch in der Lage sein, sich unterschiedlichen Rückenformen anzupassen.
  • Bewegt sich ein Pferd, so ändert sich die Form seines Rückentragebereichs. Der darauf liegende Sattel muss sich dann zwangsläufig dieser sich dynamisch verändernden Form anpassen. Üblicherweise sind bei dieser Formanpassung des Sattels immer Verformungen von Polstern (im physikalischen Sinn Federn) und von Trachten oder Platten aus steifem Material (im physikalischen Sinn Biege- und Torsionsbalken) beteiligt. Dafür muss das Pferd zusätzliche Kräfte und damit Arbeit aufbringen. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Sattelbaum zu schaffen, der diese dynamische Anpassung an die Formänderung des Rückentragebereichs leistet und dabei die optimale Druckverteilung beibehält, ohne dass solche zusätzlichen Kräfte in wesentlicher Höhe auftreten und damit zusätzliche Arbeit aufgewendet werden muss.
  • Ein solcher Sattelbaum muss also um eine horizontal quer liegende 51, um eine vertikale 53, und eine horizontal längs liegende Achse 54 möglichst kräftefrei verformbar sein. Dies ist in dem Sinn gemeint, dass zu den vorhandenen Kräften, die durch das Reitergewicht entstehen, keine wesentlichen zusätzlichen Kräfte entstehen sollen. Weiter ist es notwendig, dass ein solches System praxisgerecht, d.h. einfach aufgebaut und wartungsarm ist. In einem Sattel kann nicht eine beliebig hohe Anzahl von Einzelteilen verbaut werden. Das ganze System darf auch, vom Platzbedarf her, den Reiter nicht zu weit vom Pferd wegbringen. Je mehr der Sattel es erlaubt, nahe am Pferd zu sitzen, desto besser.
  • Naturgemäß ist ein solches System vom Prinzip her auch in der Lage, sich an verschiedene Formen von Tragebereichen anzupassen. Hier ist gegebenenfalls abzuwägen, inwieweit man diese Flexibilität in der Form zu Lasten der Nähe der Belastung zum Tragebereich hinnimmt.
    • Ausführungsbeispiel
  • Die Aufgabe wird durch eine Lastverteilungsstruktur gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Einsatz von extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern gelöst. Für die Ausführungsbeispiele wird die Anwendung der Erfindung als Sattelbaum für einen Reitsattel verwendet. Eine Möglichkeit der erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe besteht darin, dass die Trachten des Sattelbaums, die das Gewicht auf den Rückentragebereich verteilen, und deren Flächen die beiden Hälften des Rückentragebereichs abdecken, durch die extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger gebildet werden. Der Einsatz der Erfindung ist nicht auf den Bereich der Trachten beschränkt. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die zentrale Achse eines Segmentsattelbaums erfindungsgemäß durch einen extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger gebildet. Unabhängig von diesen Hauptbeispielen kann das System auch in anderen Bereichen und auf andere Weise zum Einsatz kommen. Bevor auf die speziellen Anwendungen eingegangen wird, soll zum besseren Verständnis der Wirkungsweise das Verhalten von Biegeträgern zunächst allgemein, und dann in einem Vergleichsbeispiel betrachtet werden.
    Wird ein flacher, ebener Biegeträger 3 von einer Seite zentral mit einer punktuellen Last 1 beaufschlagt, und von der anderen Seite mit einer entsprechenden Reaktionslast, die aber gleichmäßig auf die Fläche oder Linie verteilt ist 2 (Fig. 4), so ergibt sich eine typische Form 4. Die von dem Biegeträger 4 in Fig. 4 dargestellte Form entspricht auch der Form, die sich ergibt, wenn ein auf einer Seite fest eingespannter Biegeträger (ähnlich 21 in Fig. 13) mit einer gleichmäßig über die Länge verteilten Last beaufschlagt wird. An der Einspannstelle ist die Krümmung am stärksten, sie nimmt dann zum Ende hin kontinuierlich ab. Direkt am Ende hat der Biegeträger dann praktisch keine Krümmung mehr. Dieses Verhalten eines Biegeträgers kann man mathematisch beschreiben, was im Bereich des Maschinenbaus auch üblich ist. Dort ist dies z.B. unter dem Begriff "einseitig eingespannter Balken mit Linienlast/ Streckenlast" bekannt. Will man nun umgekehrt erreichen, dass ein Biegeträger im identisch belasteten Zustand eine ebene Linie bzw. Fläche 6 bildet, so muss, in einer gewissen, für uns zunächst ausreichenden Näherung, der unbelastete Biegeträger 5 die Form eines entsprechenden ebenen Biegeträgers im belasteten Zustand 4 haben, allerdings mit der Biegung bzw. Wölbung in die entgegengesetzte Richtung.
  • Es werden nun in einem Vergleichsbeispiel zwei unterschiedliche Biegeträger verglichen, die genau gleich belastet werden, aber unterschiedlich ausgeführt bzw. gestaltet sind. Sie nehmen zunächst bei einer Belastung die gleiche Form ein, bzw. liegen auf der gleichen Flächenform 16 auf. Der erste (Fig. 7) Biegeträger (10, 11, 12) ist konventionell ausgeführt und sehr steif, der zweite (Fig. 8) dagegen erfindungsgemäß extrem vorgeformt und nachgiebig (13, 14, 15). Im unbelasteten Zustand hat der sehr steife Biegeträger 10 keine wesentlich andere Form, der sehr nachgiebige 13 dagegen schon. Die Belastung sieht nun so aus, dass von der einen Seite eine zentrale Kraft (1) angreift, die die Biegeträger (11, 14) gegen die Flächenform 16 drückt, und von der anderen Seite als Gegenreaktion eine gleichmäßig auf die Fläche verteilte Gegenkraft 18 entsteht.
  • Es soll hier betont werden, dass ein solches Verhalten, gemeint ist die o.a. Gegenreaktion in Form einer gleichmäßig auf die Fläche verteilten Gegenkraft 18, bei vorgegebener Flächenform (Zielform genannt) und Belastung (Zielbelastung genannt) sich natürlich nicht mit beliebigen, willkürlich gewählten Biegeträgern einstellt, sondern dass diese mit Material und Form entsprechend der Zielform und der Zielbelastung gestaltet und dimensioniert sein müssen. Ist dies der Fall, so erzielt man genau das hier beschriebene Verhalten. Die Verwendung eines ähnlichen Prinzips ist im Bereich der Scheibenwischer für Autoscheiben DE 2 313 939 A bekannt.
  • Wird nun die Form, auf der diese beiden Biegeträger aufliegen, geringfügig geändert, z.B. etwas mehr gewölbt 17, so erkennt man sofort, dass sich beim sehr steifen Biegeträger 12 die Belastungsverhältnisse auf der Seite der über die Länge verteilten Gegenkraft dramatisch ändern, und zwar von der zuvor gleichmäßigen 18 zu einer sehr ungleichmäßigen 19 Verteilung mit extremen Druckspitzen an den Enden. Nicht so dagegen beim sehr nachgiebigen Biegeträger 15. Zwar wird die gleichmäßige Verteilung der Gegenbelastung nicht absolut genau beibehalten 20, die Veränderung an der Verteilung ist aber relativ geringfügig.
  • Die Form, auf der der Biegeträger unter der Belastung 1 aufliegt, entspricht der Zielform. Für eine zulässige Abweichung von der Zielform können Grenzen in beide Richtungen, d.h. etwas mehr oder weniger Wölbung, festgelegt werden. Diese Grenzen werden mit Zielformintervall bezeichnet. Bei der Belastung werden diese Grenzen entsprechend mit Zielbelastungsintervall bezeichnet. Der Zustand des Biegeträgers innerhalb dieser Intervalle wird Betriebszustand genannt. Die Form, die ein vollkommen unbelasteter Biegeträger einnimmt, wird mit Ausgangsform bezeichnet.
  • Je größer die Formänderung gewesen ist, um den Betriebszustand bzw. das Zielformintervall zu erreichen, desto geringer ist bei einer Formänderung innerhalb des Zielformintervalls der Einfluss auf die Verteilung der Reaktionskräfte. Es ist deshalb günstig, wenn der Unterschied zwischen der Ausgangsform im unbelasteten Zustand, z.B. 13, und der Zielform im belasteten Zustand, z.B. 14, möglichst groß ist. Ein so gestalteter Biegeträger, der als "extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger" bezeichnet wird, reagiert bei Formänderungen der Auflagefläche (z.B. von 16 auf 17) mit nur geringen Änderungen an der Verteilung der Reaktionskräfte, es entstehen insbesondere keine Druckspitzen. Vorausgesetzt wird dabei, dass die Formänderungen der Auflagefläche stetiger Natur sind, also keine Knicke oder Stufen auftreten.
  • Unter physikalischen Gesichtspunkten ist eine Trachte in einem Sattelbaum ein Biegeträger mit Linienlast. Im Betriebszustand, also wenn der Reiter im Sattel sitzt, soll die gesamte Fläche dieses Biegeträgers bzw. der Trachte das Gewicht des Reiters gleichmäßig auf den Rückentragebereich verteilen.
  • Im ersten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 18 im Betriebszustand, werden die Trachten erfindungsgemäß aus extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern gebildet. Diese sind bei der Anwendung als Trachte in einem Sattelbaum speziell für ein bestimmtes Zielbelastungsintervall, beispielsweise 35 bis 40 Kg, entsprechend einem Reitergewicht von 70 bis 80 Kg, und ein bestimmtes Zielformintervall konstruiert. Die mittlere Form des Zielformintervalls entspricht in etwa der Form des Rückentragebereichs im normalen Zustand, d.h. wenn das Pferd gleichmäßig auf seinen vier Beinen in natürlicher Haltung steht. Ändert das Pferd dann in der Bewegung die Form seines Rückentragebereichs, so hat das nun nur noch sehr geringe Auswirkungen auf die Qualität der Verteilung der Gewichtskraft auf den Rückentragebereich, d.h. die Verteilung bleibt annähernd gleichmäßig bzw. nahe einer angestrebten Verteilung erhalten. Druckspitzen treten nicht mehr auf. In Fig. 18 sind die Trachten 62 im Betriebszustand dargestellt. Im vollkommen unbelasteten Zustand hat eine Trachte in Längsrichtung in etwa die Form 25. Die Belastung mit dem Reitergewicht wird von der Sitzschale 60 über die Kontaktbereiche 63 in die Trachten eingeleitet. Die Kontaktbereiche 63 haben im Ausführungsbeispiel eine längliche Linsenform. Dadurch können die Trachten um eine Achse in Längsrichtung rotieren (Fig. 19) und sich so in ihrer Winkellage zum Rückentragebereich hin ausrichten. Die Trachten im ersten Ausführungsbeispiel müssen nicht aus einem Stück bestehen, sondern können aus mehreren Elementen zusammengesetzt sein. Fig. 28 zeigt im Betriebszustand eine Trachte aus zwei extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern in Stabform 85, die parallel angeordnet sind, und die die auf sie eingeleitete Belastung auf eine Reihe von Trachtensegmenten 77 weiterleiten. Fig. 29 zeigt im Betriebszustand eine Trachte aus einem extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger in Stabform 85, wodurch den unter ihm aufgereihten Trachtensegmenten (77, 86, 87) ein Rotationsfreiheitsgrad um die Längsachse ermöglicht wird. Die Trachtensegmente können sich auch überlappen und/oder eine streifen- bzw. stabförmige 86 Form haben. Des Weiteren können die Trachtensegmente 87 auch selbst aus extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern 25 bestehen. Ihre Verformung und Nachgiebigkeit wirkt dann in etwa im rechten Winkel zur Längsrichtung des Biegeträgers 85. In der Darstellung im Betriebszustand 87 unterscheiden sie sich äußerlich kaum von steifen Biegeträgern bzw. Trachtensegmenten, wohl aber in der an ihnen herrschenden Druckverteilung, wenn sich die Form der von ihnen überdeckten Fläche ändert.
  • Im Fall eines einzelnen extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgers in Längsrichtung und relativ schmaler Trachtensegmente aus extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern in Querrichtung kann die beschriebene Struktur auch aus einem Stück gefertigt werden. Fig. 30 zeigt eine solche Trachte im Betriebszustand. Im unbelasteten Zustand würden Schnitte in Längs- und Querrichtung eine Ansicht entsprechend Fig. 6 ergeben. Bei dieser einstückigen Ausführung können einzelne Arme bzw. Bereiche auch steif ausgeführt sein, insbesondere im mittleren Bereich.
  • Beim zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 16 im Betriebszustand, bildet ein extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger das zentrale Mittelachselement 44 in einem Segmentsattelbaum ( DE102014017363 ). Im unbelasteten Zustand hat der Biegeträger 44 die Form 25. Die Sattelbaumsegmente (45, 46) sind z.B. über Ösen 49 auf dem Biegeträger 44 aufgereiht. Durch entsprechende Luft (Fig. 17) sind sie in einem gewissen Bereich beweglich. Sie können um eine senkrechte Achse rotieren und sich zur Seite bewegen. Dadurch können sie einer durch Schwenken entstandenen Biegung 53 des Rückentragebereichs folgen. Durch entsprechende Gestaltung der Ösen bzw. Kontaktbereiche 43 sind auch weitere Freiheitsgrade, wie z.B. eine Rotation um eine Längsachse beim Verwinden 54 möglich.
  • Im dritten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 21 im Betriebszustand, werden die extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger 67 in der Größe des Rückentragebereichs als Trachten in einen Sattel 66 eingebaut, der ansonsten keine Strukturelemente aus steifem Material hat. Die Trachten entsprechen dabei in ihrer Form und Ausführung in etwa den Trachten des ersten Ausführungsbeispiels (Fig. 18). Die Sattelbaumstruktur besteht dann praktisch nur aus zwei Teilen, die keine direkte Verbindung miteinander haben. Die Wirbelsäulenfreiheit wird auf andere Weise hergestellt. Der Unterschied zu einem baumlosen Sattel mit Verstärkungsplatten besteht darin, dass die Trachten aus extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgen bewirken, dass die Last gleichmäßig, auch in der Bewegung, auf den gesamten Rückentragebereich verteilt wird.
  • Die entsprechende Ausgangsform bzw. -gestalt eines extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgers im unbelasteten Zustand kann experimentell iterativ oder mit mehr oder weniger genauen Berechnungsmethoden erhalten werden. Neben entsprechenden Formeln bietet sich auch die aus dem Maschinenbau bekannte Methode der Finiten Elemente (FE) an. Der Biegeträger muss in der Geometrie keinen konstanten Verlauf haben, sondern kann in Stärke 26 (Fig. 10) und Breite oder sonstigen Eigenschaften variieren. Beispielsweise kann eine Verdünnung des Profils zum Rand und zum Ende hin 27 zweckmäßig sein, um den Übergang vom belasteten Bereich zum unbelasteten weicher zu gestalten. Es sind verschiedene Materialien oder Kombinationen von solchen denkbar, wobei u.a. Federstahl oder Verbundmaterialien, beispielsweise CFK (kohlefaserverstärkter Kunststoff), naheliegend sind. Die stärkste Krümmung befindet sich in der Regel an dem Punkt, an dem die Gewichtskraft eingeleitet wird, in der Regel in der Mitte. Falls diese flächig eingeleitet werden soll, oder aus anderen Gründen, können Bereiche des Biegeträgers auch in einer Form mit erhöhter Steifigkeit ausgeführt werden.
  • Die Querschnittsform der extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger, also das Schnittprofil im rechten Winkel zur Längsrichtung (44 in Fig. 17 oder 62 in Fig. 19), ist sinnvollerweise vorwiegend rechteckig oder konvex, bzw. genauer gesagt bikonvex oder plankonvex. Dadurch ist die extreme Biegung in Längsrichtung leichter und sicherer beherrschbar. Andere Querschnittformen, z.B. konkav, sind zwar denkbar, aber im Zusammenhang mit den extremen Biegungen in Längsrichtung problematisch. Ist es notwendig, zu einer Auflagefläche hin eine bestimmte Form der Querschnittslinie, z.B. eine konvexe oder konkave Wölbung, zu haben, dann wird das am besten durch das Aufbringen von geeignetem Material erreicht 73 (Fig. 9). Dafür ist z.B. Filz geeignet, der sich leicht biegen lässt, wenig kompressibel ist, und sich leicht in die benötigte Form bringen lässt. Gegebenenfalls kann ein solcher Belag auch zur Formanpassung in Längsrichtung verwendet werden, um die Formgebung oder Herstellung eines extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgers zu vereinfachen oder zu optimieren.
  • Günstig für die Wirkungsweise des extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgers ist es, wenn zwischen der Ausgangsform (unbelasteter Zustand) und der Zielform (belasteter Zustand) eine möglichst große Verformung durchgeführt wird. Als Ausgangsform ist deshalb nicht nur eine Form nahe 25 denkbar, sondern auch (Fig. 11) eine Überdeckung der Schenkel (28 oder gar 29), sodass extrem große Bewegungen bzw. Wege bis zum Erreichen der Zielform möglich sind. Für den praktischen Einsatz ist es nicht unbedingt notwendig, dass Ausgangsformen vom Biegeträger im vollkommen unbelasteten Zustand physikalisch auch eingenommen werden können. Je nach Anwendungsfall ist es aber denkbar, dass die Arme der unbelasteten Biegeträger im Sinne einer Spirale aneinander vorbei zeigen. Dies kann z.B. im Rückentragebereich eines Pferdes, der teilweise Eigenschaften einer verwundenen Fläche hat, angebracht sein.
  • Neben der direkten Herstellung der extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger durch Urformen (z.B. Laminieren in einer Form oder Spritzgießen mit faserverstärktem Material) ist u.a. auch ein mehrstufiges Herstellungsverfahren denkbar, das von ebenen, dünnen Platten (Halbzeugen) ausgeht, die zugeschnitten, mit Kleber beschichtet und dann gestapelt werden. Die Stapel werden anschließend in die Ausgangsform (Fig. 6) gebracht, in der man sie dann aushärten lässt.
  • Des Weiteren lassen sich extrem vorgeformte und nachgiebige Biegeträger konfigurieren, indem mehrere solcher Biegeträger über- oder nebeneinander angeordnet werden, um eine Tragestruktur an eine bestimmtes Belastung anzupassen. Es kann auch ein Hauptbiegeträger zur Erhöhung des Ziellastintervalls um einen oder mehrere schwächere Nebenbiegeträger ergänzt werden. Die Basisversion einer Tragestruktur kann so systematisch an wechselnde Belastungen angepasst werden. Werden solche Biegeträger gestapelt, so kann die Reibung zwischen ihnen benutzt werden, um Tendenzen zur Schwingung zu dämpfen. Die Elemente eines solchen Stapels können fest verbunden werden, z.B. durch Kleben, man kann aber das Zusammensetzen bzw. Stapeln der Biegeträger auch benutzen, um die extreme Verformung besser zu beherrschen. In diesem Fall werden die einzelnen Elemente des Stapels nicht fest miteinander verbunden. Soll die Reibung vermindert werden, so können Gleitschichten, z.B. aus Schmiermittel oder gleitfähige Folien, eingefügt werden. Denkbar ist auch die Herstellung von langen Profilen 70 (Fig. 12) mit dem Querschnitt 25, aus denen dann einzelne, extrem vorgeformte und nachgiebige Biegeträger 68 durch Abtrennen 69 oder Herausschneiden hergestellt werden.
  • Um einen extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger herzustellen, ist es auch möglich, diesen aus einzelnen Segmenten 30, die über Federn (31, 32) verbunden sind, zusammenzusetzen (Fig. 14). Die Arme der Federn können zugleich als Drehachse 33 (Fig. 15) in Trägerlängsrichtung für einen Rotationsfreiheitsgrad der Segmente dienen. Da z.B. Schenkelfedern 34 mehrfach verdreht sein können, sind Ausgangsformen entsprechend 29 herstellbar, die Verdrehungen der Biegeträgerarme von mehrfachen vollen Umdrehungen von 360 Grad erlauben. Andere verwendbare Federelemente können z.B. Drehstäbe oder verdrehte Seile sein. Der erfindungsgemäße, extrem vorgeformte und nachgiebige Biegeträger, der im ersten Ausführungsbeispiel als Trachte 62 eingesetzt wird, kann durch einen solchen, aus Segmenten und Federn zusammengesetzten Biegeträger ersetzt werden.
  • Fig. 22 zeigt in einem vierten Ausführungsbeispiel eine Sattelbaumstruktur im Betriebszustand, ähnlich dem zweiten Ausführungsbeispiel in Fig. 16, bei der die Funktion des extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgers 44 in der zentralen Mittelachsposition durch Verbindung der Sattelbaumsegmente 45 mittels entsprechend vorgespannter Federelemente 38 erfüllt wird. Diese Elemente kann man im Betriebszustand als extrem verformte und nachgiebige Federn bezeichnen. Schon eine kleine Erhöhung der im Zusammenhang mit der Feder wirkenden Kraft hat eine relativ große Formänderung der Feder zur Folge, da ihre Federkennlinie relativ flach verläuft. Umgekehrt bedeutet dies aber auch, dass eine Formänderung an der Feder mit einer nur kleinen Änderung an den Kräften oder Momenten einhergeht.
  • Durch entsprechende Gestaltung der Lagerung der Federelemente bzw. der Verbindungen können weitere Freiheitsgrade ermöglicht werden. Beispielsweise kann das letzte Segment um einen Punkt auf der Mittelachse rotieren 71. Der Rotationspunkt kann auf dem rotierenden Segment selbst oder auf dem benachbarten Segment liegen.
  • Anwendbar ist das Prinzip der extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger auch im Bereich der Trachtensegmentbrücken in einem Sattelbaum entsprechend DE102014017363 . In diesem fünften Anwendungsbeispiel, dargestellt in Fig. 24 im Betriebszustand, werden die Sattelbaumsegmente jeweils durch eine Trachtensegmentbrücke 76 mit Trachtensegmenten 77 gebildet, wobei die Trachtensegmentbrücken 76 dann aus extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern bestehen. Im unbelasteten Zustand haben die Trachtensegmentbrücken eine Form entsprechend 25 oder gegebenenfalls sogar 28 und 29. Der steife Zentralträger 74 über der Mittelachse verteilt die auf ihm lastende Gewichtskraft auf die Trachtensegmentbrücken. Die Trachtensegmentbrücken leiten diese dann über ihre gelenkig gelagerten Enden auf die Trachtensegmente 77 weiter. In diesem Fall ist der Biegeträger bzw. Balken 76 dann nicht für eine Linienlast ausgelegt, sondern für eine Belastung über gelenkige Lager an den Enden. Eine derart extrem vorgeformte und nachgiebige Trachtensegmentbrücke kann auch durch eine entsprechende Struktur mit Segmenten und Federn angenähert werden. Im Extremfall kann sie komplett durch eine doppelte Doppelschenkelfeder 75 dargestellt werden. Ihre Enden können dann so ausgebildet sein, dass sie auf den Trachtensegmenten gelenkig gelagert werden kann. Bei dieser hier beschriebenen Struktur können allerdings Schwingungen auftreten. Eine Gegenmaßnahme wäre, einen Teil der Trachtensegmentbrücken bzw. Sattelbaumsegmente in steifer Bauart auszuführen.
    Ein konventioneller Sattelbaum kann auch nur teilweise durch erfindungsgemäße Strukturbereiche mit extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern ersetzt werden. Fig. 23 zeigt in einem sechsten Anwendungsbeispiel eine solche Ausführung im Betriebszustand, bei der das Mittelstück 40 des Sattelbaums konventionell gestaltet ist. 39 deutet den Sitz des Sattels an. Nach hinten sind die Trachten mit halben, extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern verlängert. Diese können praktisch als fest eingespannte, halbe 21 Biegeträger angesehen werden. In Fig. 23 sind sie vereinfacht in Form von Segmenten 41 und extrem verformten Schenkelfedern 38 ausgeführt. Nach vorn ist das konventionelle Sattelbaummittelstück durch ein Segment 42 verlängert, das einem Kopfeisen entspricht. Es wird erfindungsgemäß mit einem halben 21, extrem verformten und nachgiebigen Biegeträger, hier in Fig. 23 vereinfacht durch eine extrem verformte Schenkelfeder 38 dargestellt, mit dem konventionellen Sattelbaummittelstück 40 verbunden. Der Teil des Rückentragebereichs, auf dem dieses Kopfeisensegment 42 aufliegt, kann sich nun bewegen, ohne dass es zu einer wesentlichen Veränderung der auf ihm wirkenden Kräfte kommt. Die Verbindungen zwischen den beteiligten Elementen sind so zu gestalten, dass die erforderlichen Freiheitsgrade unterstützt werden, z.B. durch entsprechend gelenkige Lagerungen.
  • In einer Lastverteilungsstruktur können die verschiedenen Einsatzstellen der extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger kombiniert oder auch aufgeteilt werden, sodass sich die gewünschten Effekte überlagern. So kann beim fünften Anwendungsbeispiel (Fig. 24) der Zentralträger 74 ebenfalls durch einen extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger entsprechend 44 (Fig. 16) gebildet werden. Die in Fig. 30 dargestellte einstückige Trachte kann durch einen zusätzlichen extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger entsprechend 85 ergänzt werden, sodass sich eine Veränderung im Verhalten ergibt.
  • Um eine Tragestruktur, die mit extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern aufgebaut ist, praktisch handhabbar zu machen, ist es sinnvoll, die Zurückverformung bei Entlastung von der Zielbelastung zu beschränken. Fig. 20 zeigt eine solche Möglichkeit. Seile 64, die an Verlängerungen 65 der Sitzschale 60 angebracht sind, begrenzen die Zurückverformung in den unbelasteten Zustand, wobei diese Verlängerungen 65 zugleich als Anschläge für Überlastungen dienen können. Verformungen des Biegeträgers sind dadurch in beide Richtungen außerhalb des Zielformintervalls begrenzt. Bei Biegeträgern, die aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt sind (Fig. 14), können Anschläge zur Verformungsbegrenzung direkt an den gefederten Verbindungsbereichen angebracht werden. Eine davon getrennte Einrichtung kann aus Hülsen 82 mit rundem oder rechteckigem Querschnitt bestehen, die auf einem Spannseil 83 aufgefädelt sind (Fig. 27). Die Kopfflächen der Hülsen können angeschrägt sein. Stoßen alle Kopfflächen bei gespanntem Spannseil flächig aneinander, so wird damit die mittlere Form gebildet. Ist das Spannseil geringfügig länger, so können sich die Hülsen geringfügig in beide Richtungen verkanten und mit den beiden Endpositionen ein Zielformintervall begrenzen. Vorstellbar ist auch eine Einrichtung, die es ermöglicht, die extreme Nachgiebigkeit von Elementen der Tragestruktur erst bei Belastung, also wenn z.B. der Reiter im Sattel sitzt, zu entsperren. Eine solche Einrichtung kann auch auf dem Prinzip der auf einem Spannseil aufgefädelten Hülsen basieren, indem das Spannseil im unbelasteten Zustand der Tragestruktur in der kürzesten Position fixiert wird. Ein weiteres Prinzip kann auf Riegeln zwischen Biegebalkensegmenten basieren oder auf längenfixierbaren Seilen, die zwischen Stellen der Gesamtstruktur angebracht sind, deren Abstand zueinander sich bei Be- und Entlastung besonders stark ändert. Um die zur Betätigung gegebenenfalls notwendigen Kräfte zu erzeugen, bieten sich Baugruppen mit kraftübersetzender Funktion an, beispielsweise Flaschenzüge, Hebel oder Seilwinden.
  • Ein weiterer Gesichtspunkt ist die Entlastung im Betrieb. Beim Einsatz als Sattelbaum in einem Reitsattel wirken während einer Sprungphase des Pferdes, z.B. während eines Galoppsprungs, keine oder nur geringe Gewichtskräfte auf den Sattel. Der Sattel wird dann hauptsächlich vom Sattelgurt auf den Rückentragebereich gedrückt. Hier bieten sich gegebenenfalls Elemente mit elastischen oder viskoelastischen Eigenschaften im Bereich der Polsterung oder Befestigungsgurte an, um ungünstige Effekte zu verhindern.
  • Hier soll nochmals der grundsätzliche Unterschied zum Stand der Technik dargelegt werden, insbesondere zu Sattelbäumen, die eine gewisse Flexibilität haben. Diese sind grundsätzlich so gestaltet, dass ihre Form im unbelasteten Zustand genau oder annähernd der Form im Betriebszustand, also während der Sattel oder die Tragestruktur auf der Tragefläche aufliegt und belastet wird, entspricht. Eine Verformung ist dann zwar in gewissen Grenzen möglich, diese geht aber immer mit einem erheblichen Anstieg der Gegenkräfte durch die Verformung der Tragestruktur bzw. der sonstigen Bauteile des Sattels einher. Trotz relativ geringer Verformungen kommt es zu erheblichen Änderungen an den Reaktionskräften. Die Verformung eines Sattels mit konventionellem elastischen Sattelbaum ist im Betriebszustand, also während der Reiter im Sattel sitzt und sich das Pferd bewegt, durch die Verformung des Rückentragebereichs bedingt, zwar absolut gesehen fast gleich, in der Wirkung bezüglich der Druckverteilung besteht aber ein drastischer Unterschied. Relativ zur vorangegangenen Verformung, vom vollkommen unbelasteten Zustand des Sattels hin zum Bereich der Belastung bzw. des Betriebszustands, ist die Verformung beim konventionellen elastischen Sattelbaum erheblich größer, sodass sich die physikalische Gesetzmäßigkeit der Federkennlinie mit ihrem steilen Anstieg um ein Vielfaches stärker bemerkbar macht. Bei der erfindungsgemäßen Struktur ist der Weg der Formänderung vom unbelasteten Zustand hin zum Zielformintervall des Betriebszustands ein Mehrfaches des Weges, der dann im Betriebszustand innerhalb des Zielformintervalls auftritt. Fig. 25 zeigt den extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegebalken aus Fig. 8 in den drei Grenzzuständen übereinandergelegt. Der Weg 78, den die Biegeträgerarme zwischen den Zuständen 13 (Ausgangsform) und 14 zurücklegen, ist ein Mehrfaches des Weges 79 zwischen den Zuständen 14 und 15. Bei konventionellen flexiblen Sattelbäumen aus dem Stand der Technik ist das nicht der Fall, bzw. eher umgekehrt. Der Verformungsweg aus dem unbelasteten Zustand hin zum Betriebszustand entspricht in seiner Größe nur einem Bruchteil der Wege, die während des Betriebs, also während sich der Sattel bei Bewegung des Pferdes den Verformungen des Rückentragebereichs anpasst, auftreten. Dies führt bei Sätteln mit konventionellen Sattelbäumen sogar dazu, dass Bereiche des Rückentragebereichs in der Bewegung phasenweise ganz ohne Belastung sind. Diese dort dann nicht vorhandene Belastung muss dann von anderen Bereichen übernommen werden. Bei der erfindungsgemäßen Tragestruktur dagegen bleibt eine einmal eingestellte oder erreichte Gewichtsverteilung fast unverändert erhalten.
  • Fig. 26 veranschaulicht den Sachverhalt nochmals an entsprechenden Kraft-Weg-Diagrammen. Bei einem üblichen Biegeträger mit der Federkennlinie 80 führt eine kleine Wegänderung (s) zu einer relativ großen Kraftänderung (F). Beim extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger mit der Federkennlinie 81 dagegen führt die gleiche Wegänderung 79 nur zu einer relativ geringen Änderung an der Kraft F. Mit dem Prinzip des extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgers lassen sich auch Träger herstellen, die an den Enden (89, 90) (Fig. 31) ("frei aufliegender Träger mit Linienlast") oder an beliebigen Stellen (91, 92) (Fig. 32) ("frei aufliegender Träger mit kragender Linienlast") mit Kräften belastet werden können, und diese dann auf Flächen, deren Form sich dynamisch verändern kann, gleichmäßig 93 oder nach sonstiger Vorgabe verteilen. In einem sechsten Ausführungsbeispiel (Fig. 33) werden Biegeträger, die für eine Belastung an den Enden entsprechend 89 ausgelegt sind, als Trachten 94 eingesetzt. Um die Torsion der Struktur um die Längsachse zu ermöglichen, hat die Sitzschale drei gelenkige Kontaktbereiche 95, wovon der vordere auf der Mitte der Brücke 97, die die beiden vorderen Enden der Trachten flexibel 96 verbindet, liegt.
  • In einer Ausführung ist eine Lastverteilungsstruktur für die Verteilung einer punktuellen mechanischen Kraft, z.B. hervorgerufen durch ein Gewicht, insbesondere für den Einsatz als Sattelbaum in einen Reit- oder Tragesattel, wobei für den Aufbau der Struktur stab- oder plattenförmige Biegeträger eingesetzt werden, die in ihrem unbelasteten Zustand um eine Achse quer zu ihrer Längsrichtung und/oder längs zu ihrer Breite u-förmig extrem stark, beispielsweise nahe 150 Grad, gebogen sind, wobei sich deren stärkste Krümmung in oder nahe der Mitte der Länge befindet, und diese Biegeträger des Weiteren in Längsrichtung in ihrem Verlauf so geometrisch und mit Material gestaltet sind, dass sie sich bei der vorgesehenen Belastung (Zielbelastung) extrem stark verformen, und erst in diesem belasteten Zustand dann die gewünschte Form (Zielform) einnehmen, in der sie auch praktisch genutzt werden, typischerweise in gestreckter Form oder nahe dieser Form, beispielsweise leicht gewölbt, vorgesehen.
  • In einer Ausführung ist eine Lastverteilungsstruktur dadurch verbessert, dass die Zielbelastung eines Biegeträgers darin besteht, dass auf der der Wölbung im unbelasteten Zustand abgewandten Flächenseite des Trägers, in der Mitte der Länge relativ kleinflächig oder auf einen oder mehrere Punkte, die maximal im Abstand der halben Länge des Trägers zueinander liegen, Kräfte in wohldefinierter Stärke eingeleitet werden, und auf der gegenüber liegenden Flächenseite des Trägers durch die geometrisch wohldefinierte, mit der Zielform korrespondierenden Auflagefläche bedingt, entsprechende Reaktionskräfte entstehen, die dort auf der gesamten Länge bzw. Fläche gleichmäßig, annähernd gleichmäßig oder nicht Erfindungsgemäß auf mehrere Punkte gleichmäßig oder annähernd gleichmäßig verteilt sind, wobei nicht Erfindungsgemäß im Extremfall auch nur zwei an den Enden liegende Punkte möglich sind, vorgesehen
    Vorgeschlagen wird ferner eine Weiterbildung einer Lastverteilungsstruktur dahingehend, dass die Zielbelastung eines Biegeträgers darin besteht, dass auf der der Wölbung im unbelasteten Zustand zugewandten Flächenseite des Trägers nahe oder direkt an beiden Enden Kräfte in wohldefinierter Stärke eingeleitet werden, und auf der gegenüber liegenden Flächenseite des Trägers durch die geometrisch wohldefinierte, mit der Zielform korrespondierenden Auflagefläche bedingt, entsprechende Reaktionskräfte entstehen, die dort auf der gesamten Länge bzw. Fläche gleichmäßig oder nach sonstigen Vorgaben verteilt sind.
  • Vorgeschlagen wird ferner eine Weiterbildung einer Lastverteilungsstruktur dahingehend, dass die Zielbelastung eines Biegeträgers darin besteht, dass auf einer Flächenseite an mehreren, beliebigen Stellen Kräfte in wohldefinierter Stärke eingeleitet werden, und die Wölbung der offenen Enden des Trägers im unbelasteten Zustand von dieser Flächenseite weg zeigt, und die Wölbung der inneren Bereiche, die sich zwischen den Stellen der Krafteinleitung befinden in Richtung der Flächenseite zeigt, und auf der gegenüber liegenden Flächenseite des Trägers durch die geometrisch wohldefinierte, mit der Zielform korrespondierenden Auflagefläche bedingt, entsprechende Reaktionskräfte entstehen, die dort auf der gesamten Länge bzw. Fläche gleichmäßig oder nach sonstigen Vorgaben verteilt sind.
  • Vorgeschlagen wird ferner eine Weiterbildung einer Lastverteilungsstruktur dahingehend, dass das extrem nachgiebige Verhalten der extrem vorgeformten Biegeträger dazu benutzt wird, Formänderungen der Auflagefläche auf der die Lastverteilungsstruktur aufliegt, und auf die die Belastung verteilt werden soll, auszugleichen, ohne dass wesentliche Änderungen an der Höhe und der gewünschten Verteilung der Gegenkräfte, insbesondere keine Druckspitzen , auftreten, wobei die Biegeträger dabei direkt auf der Auflagefläche aufliegen können oder indirekt, im Kraftfluss liegend, dieses Verhalten bewirken, z.B. durch Polsterung, Träger oder andere Bauelemente vom direkten Kontakt zur Auflagefläche getrennt.
  • Vorgeschlagen wird ferner eine Weiterbildung einer Lastverteilungsstruktur dahingehend, dass ein extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger in Längsrichtung aus einzelnen Stücken bzw. Segmenten, die in ihrer Länge variieren können, zusammengesetzt ist, und diese Segmente dann durch entsprechend ausgelegte federnde Elemente verbunden sind, sodass sich unter der Zielbelastung in der Gesamtheit ein Verhalten ergibt, das dem eines einstückigen Biegeträgers annähernd entspricht, wobei die Verwendung solcher separater Federbauteile, z.B. in Form einer Doppelschenkelfeder und entsprechender Gestaltung der Schenkel, noch zusätzlich die Möglichkeit bietet, dass ein Segment relativ zu seinem Nachbarsegment bezüglich der Längsrichtung rotieren kann, und die Struktur dadurch noch flexibler wird.
  • Vorgeschlagen wird ferner eine Weiterbildung einer Lastverteilungsstruktur dahingehend, dass die Schenkel von darin eingesetzten Biegeträgern im unbelasteten Zustand relativ zu ihrer Zielform zum einen auch weniger als nahe 150 Grad verdreht sein können, wobei in diesem Fall der Weg oder die Bewegung von der Ausgangsform zum Beginn des Zielformintervalls mindestens das 1,0-fache des Weges oder der Bewegung innerhalb des Zielformintervalls selbst beträgt, und zum anderen auch mehr als 150 Grad, z.B. 220, 580 Grad oder sogar mehrere volle Winkelumdrehungen verbogen sein können, sodass man dann praktisch einen aufgewickelten Biegeträger vorliegen hat, wobei solche Eigenschaften insbesondere durch das Zusammensetzen und Verbinden von Segmenten mit entsprechenden Federn praktisch ermöglicht wird.
  • Vorgeschlagen wird ferner eine Weiterbildung einer Lastverteilungsstruktur dahingehend, dass ein extrem vorgeformt und nachgiebig gestalteter Biegeträger in der Mitte, bzw. der Stelle seiner größten Krümmung, aufgeschnitten und dort fest eingespannt wird, und das gewünschte Verhalten der Erhaltung der günstigen Lastverteilung bei Formänderungen dann mit diesem halben Träger genutzt wird, wobei auch dieser halbe Träger durch einzelne, steife Segmente, die durch Federelemente verbunden sind, angenähert werden kann bzw. auch nur aus einem einzigen Segment mit entsprechender Feder bestehen kann.
  • Vorgeschlagen wird ferner eine Weiterbildung einer Lastverteilungsstruktur dahingehend, dass die Zurückverformung nach einer Entlastung und/oder eine stärkere Verformung bei einer höheren als der vorgesehenen Belastung durch zusätzliche Elemente begrenzt wird, z.B. durch Zugseile, die entsprechend angebracht sind, oder Träger als Anschlag, die einer Form entsprechen, die nicht überschritten werden soll und gegebenenfalls auch noch eine andere Funktion haben können, z.B. als Sitzschale bei einem Sattel, oder durch zusätzliche Einrichtungen, wie z.B. auf ein Spannseil aufgefädelte und mit dem Biegeträger verbundene Hülsen mit entsprechenden Kopfflächen, die beim Spannen des Seils die Bildung einer begrenzenden Form bewirken, wobei allgemein diese verformungsbegrenzenden Einrichtungen auch nichtlineare Eigenschaften haben und dadurch zusätzlich schwingungsdämpfend wirken können.
  • Vorgeschlagen wird ferner eine Weiterbildung einer Lastverteilungsstruktur dahingehend, dass extrem vorgeformte und nachgiebige Biegeträger in entsprechend flächiger Gestaltung als Trachten in einem Reitsattel eingesetzt werden, wo sie den Rückentragebereich abdecken, und die Belastungskraft dann vom Sitzbereich direkt, ähnlich einem baumlosen Sattel, oder indirekt, beispielsweise über entsprechend geformte und an einer Sitzschale angebrachte Bereiche oder weitere Elemente, in die Biegeträger, die die Trachten bilden, eingeleitet wird, wobei die Trachten bzw.
  • Biegeträger dann so ausgelegt sind, dass sie im Betriebszustand der mittleren Zielform und der mittleren Zielbelastung zum Rückentragebereich hin einen gleichmäßigen oder annähernd gleichmäßigen Druck auf denselbigen ausüben, und eine solche Trachte auch aus einem oder mehreren extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern in Stabform bestehen kann, die gegebenenfalls parallel angeordnet sind, und die die auf sie wirkende Belastung auf eine Reihe von unter ihnen angeordneten Trachtensegmenten weiterleiten, wobei diese Trachtensegmente auch sehr schmal sein und selbst aus extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern bestehen können.
  • Vorgeschlagen wird ferner eine Weiterbildung einer Lastverteilungsstruktur dahingehend, dass ein extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger in einem Segmentsattelbaum als Mittelachsenelement eingesetzt wird, und an diesem dann symmetrische, nach beiden Seiten zeigende, doppelflügelartige Ausleger aufgereiht sind, die den Rückentragebereich abdecken und die in der Mitte einen Formbereich zur beweglichen Führung mit Freiheitsgraden haben, wobei diese Ausleger aus einstückigen Sattelbaumsegmenten bestehen können, oder aus entsprechenden dreiteiligen Sattelbaumsegmenten, oder aber auch, insbesondere im mittleren Bereich der Sattelbaumstruktur, in einem Stück mit dem Mittelachsenelement gefertigt sein können.
  • Vorgeschlagen wird ferner eine Weiterbildung einer Lastverteilungsstruktur dahingehend, dass extrem vorgeformte und nachgiebige Biegeträger bzw. funktionsgleiche Elemente oder Baugruppen nur in einzelnen Bereichen oder Abschnitten einer Tragestruktur bzw. eines Sattelbaums eingesetzt werden, z.B. nur im Bereich des Vorderzwiesels und/oder des Hinterzwiesels in Form eines Sattelbaumsegments, sodass sie die Wirkung einer Gesamtstruktur nur teilweise beeinflussen, und dass im Wirkungsfluss einer Gesamtstruktur der Einsatz von extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern auch wiederholt werden kann, sodass sich, wie beim Beispiel der Trachte oder der Kombination von zentralem Biegeträger und Trachtensegmentbrücken, die gewünschten Effekte überlagern.
  • Vorgeschlagen wird ferner eine Weiterbildung einer Lastverteilungsstruktur dahingehend, dass zur Herstellung bzw. Konfiguration eines extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgers für eine spezielle Zielbelastung dieser aus mehreren einzelnen Biegeträgern, die parallel angeordnet oder aufeinander gestapelt sein können, zusammengesetzt wird, wobei insbesondere auch ein Hauptbiegeträger für eine Grundbelastung und ein oder mehrere Ergänzungsbiegeträger mit anderen Belastungswerten und Abmessungen möglich sind, und die Reibung zwischen diesen Elementen entweder gezielt minimiert, oder gezielt gefördert und zur Schwingungsdämpfung ausgenutzt wird.
  • Vorgeschlagen wird ferner eine Weiterbildung einer Lastverteilungsstruktur dahingehend, dass die gesamte Struktur oder ein Teil davon in einem mehrschichtigen Taschensystem aus flexiblem Material enthalten ist, und dieses Taschensystem dann die einzelnen Elemente in Position hält, wobei einzelne Taschen auch frei zur Aufnahme von zusätzlichen oder ergänzenden Biegeträgern und Bauteilen vorgesehen sein können, um das Gesamtsystem an eine Belastung oder Aufgabe anzupassen, und die einzelnen Taschen alle oder zumindest teilweise so ausgeführt sind, dass sich einzelne Elemente der Struktur leicht austauschen oder zusätzlich einfügen lassen, indem sie sich z.B. an den Enden oder der Länge nach öffnen lassen und mit Verschlüssen, die sich leicht öffnen und wieder verschließen lassen, z.B. Klettverschlüssen, ausgestattet sind.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel ein Reit- oder Tragesattel, aufweisend eine Lastverteilungs-struktur nach einem der Ansprüche 1-13 vorgesehen.
  • Hierbei ist insbesondere zu beachten, dass die Form der Lastverteilungsstruktur erst im belasteten Zustand an die Form des Pferdes angepasst ist. Die material- und formanhängige Rückstellkraft der Lastverteilungsstruktur ändert somit den Biegeradius. Letzterer wird also desto kleiner, je geringer die Gewichtsbelastung der Lastverteilungsstruktur ist. Es versteht sich, dass der Biegeradius beispielsweise in einem einzigen Biegeträger ausgebildet ist oder aber in einer Mehrzahl von Biegeträgern bzw. Elementen von Biegeträgern wie Platten, Federelemente und dergleichen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    punktuell oder kleinflächig aufgebrachte Belastungskraft, entstanden z.B. durch das Gewicht eines Reiters (Fig. 4, 5, 7, 8)
    2
    gleichmäßig auf eine Fläche oder Linie aufgebrachte Belastung bzw. Gegenbelastung (Fig. 4, 5, 13)
    3
    ebener Biegeträger im unbelasteten Zustand (Fig. 4)
    4
    ebener Biegeträger mit einer zentral aufgebrachten Kraft, und einer entsprechenden, gleichmäßig verteilten, Gegenkraft belastet (Fig. 4)
    5
    speziell geformter Biegeträger, unbelastet (Fig. 5)
    6
    speziell geformter Biegeträger, belastet mit einer zentral aufgebrachten Kraft in wohldefinierter Stärke und einer gleichmäßig verteilten entsprechenden Gegenkraft (Fig. 5)
    8
    Punkte oder lokal begrenzte Bereiche, in denen die Gewichtsbelastung in die Struktur eingeleitet werden kann, hier z.B. über 3 Punkte (Fig. 16)
    10
    steifer Biegeträger im unbelasteten Zustand (Fig. 7)
    11
    steifer Biegeträger auf einer leicht gewölbten Fläche, belastet mit einer zentralen Kraft (Fig. 7)
    12
    steifer Biegeträger auf der stärker gewölbten Fläche, belastet mit der gleichen zentralen Kraft (Fig. 7)
    13
    extrem vorgeformter nachgiebiger Biegeträger im unbelasteten Zustand (Fig. 8, 25)
    14
    extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger auf einer leicht gewölbten Fläche, belastet mit einer zentralen, wohldefinierten Kraft (Fig. 8, 25)
    15
    extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger auf der stärker gewölbten Fläche, belastet mit der gleichen zentralen Kraft (Fig. 8, 25)
    16
    Schnitt durch die leicht gewölbte Auflagefläche (Fig. 7, 8)
    17
    Schnitt durch die stärker gewölbte Auflagefläche (Fig. 7, 8)
    18
    gleichmäßige Verteilung der Reaktionskräfte bei leicht gewölbter Auflagefläche bei beiden Biegeträgern (Fig. 7, 8)
    19
    extrem ungleichmäßige Verteilung der Reaktionskräfte mit Druckspitzen im Fall des steifen Biegeträgers, wenn sich die Auflagefläche stärker wölbt (Fig. 7)
    20
    annähernd gleichmäßige Verteilung der Reaktionskräfte ohne Druckspitzen im Fall des extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgers, wenn sich die Auflagefläche stärker wölbt (Fig. 8)
    21
    einseitig eingespannter, extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger im unbelasteten Zustand (Fig. 13)
    22
    einseitig eingespannter, extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger im belasteten Zustand mit einer wohldefinierten, gleichmäßig verteilen Kraft (Fig. 13)
    25
    extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger im unbelasteten Zustand (Fig. 6)
    26
    extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger, dessen Materialstärke von der Mitte zu den Enden hin kontinuierlich abnimmt (Fig. 10)
    27
    extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger, dessen Materialstärke nur am Rand abnimmt, bzw. der am Rand "angeschärft" ist (Fig. 10)
    28
    extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger, dessen Schenkel sich überschneiden (Fig. 11)
    29
    extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger, dessen Schenkel sich mehrfach überschneiden (Fig. 11)
    30
    steife Einzelelemente eines zusammengesetzten, extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgers oder -balkens (Fig. 14, 15)
    31
    Verbindung mittels einer Schenkel- bzw. Drehfeder (Fig. 14)
    32
    Verbindung mittels einer Blattfeder (Fig. 14)
    33
    gelenkige Verbindung des Endes des Federschenkels in der Mitte der Einzelplatte (Fig. 15)
    34
    Doppelschenkeldrehfeder (Fig. 15)
    38
    Doppelschenkelfedern zur Verbindung von Sattelbaumsegmenten, gegebenenfalls gelenkig gelagert (Fig. 21)
    39
    Sitzbereich des Sattels, der mit dem Mittelteil des Sattelbaums 40 verbunden ist (Fig. 23)
    40
    Mittelteil des konventionellen Sattelbaums (Fig. 23)
    41
    Verlängerung der Trachte mit einem Trachtensegment 41, das mittels eines Federelements 38 mit dem Mittelteil 40 verbunden ist (Fig. 23)
    42
    Verlängerung des Sattelbaummittelteils 40 mit einem Segment, das einem Kopfeisen entspricht, und das mittels eines Federelements 38 verbunden ist (Fig. 23)
    43
    Führungskanal (Öse) für den zentralen Biegebalken, mit optimierter Gestalt, um eine Rotation des Sattelbaumsegments 45 um die Längsachse zu ermöglichen (Fig. 17)
    44
    extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger als zentrale Mittelachse im Betriebszustand (Im unbelasteten Zustand hat er eine Form, die 25 entspricht.) (Fig. 16, 17)
    45
    einstückiges Sattelbaumsegment (Fig. 16, 17, 21)
    46
    Trachtensegment im Bereich des Kopfeisens (Fig. 16)
    47
    Trachtensegmentbrücke (Fig. 16)
    48
    punktuelle, gelenkige Verbindung zwischen Trachtensegment und Trachtensegmentbrücke (Fig. 16)
    49
    Führungskanal (Öse) für den zentralen Biegebalken (Fig. 17)
    50
    Neigen des Kopfes (Fig. 1)
    51
    Verformung des Pferderückens beim Neigen (Fig. 1)
    52
    Schwenken (Fig. 2)
    53
    Verformungen und Längenänderungen des Pferderückens beim Bewegen auf einem Bogen bzw. Schwenken (Fig. 2)
    54
    Verwinden (Fig. 3)
    55
    Rückentragebereich (Fig. 2, 3)
    60
    Sitzschale (Fig. 18, 19, 20)
    61
    Lehne der Sitzschale (Fig. 18, 19, 20)
    62
    Trachtenplatte aus einem extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger im Betriebszustand (Fig. 18, 19, 20)
    63
    Kontaktbereich zwischen Sitzschale und Trachtenplatte in Form einer länglichen Linse, der der Trachtenplatte einen rotatorischen Freiheitsgrad um die Längsachse ermöglicht (Fig. 18, 19, 20)
    64
    Seilstück, das die Zurückverformung der Trachtenplatte 62 zum unbelasteten Zustand 25 begrenzt (Fig. 20)
    65
    Anschlagflächen für die extrem vorgeformte und nachgiebige Trachtenplatte 62 für den Fall einer über das Zielbelastungsintervall hinausgehenden Belastung (Fig. 20)
    66
    Äußerlich sichtbarer Sitzbereich des Sattels (Fig. 21)
    67
    Trachtenplatte aus einem extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger im Betriebszustand in einem ansonsten baumlosen Sattel (Fig. 21)
    68
    extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger, von einem entsprechenden Profil abgeschnitten (Fig. 12)
    69
    Schnittlinie (Fig. 12)
    70
    Halbzeugprofil zur Herstellung von extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern durch Abschneiden (Fig. 12)
    71
    Rotationsfreiheitsgrad des Sattelbaumsegments um eine senkrechte Achse (Fig. 22)
    72
    Querschnitt eines extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgers (Fig. 9)
    73
    flexibler, möglichst wenig kompressibler Belag zur Formanpassung hauptsächlich quer zur Längsrichtung (Fig. 9)
    74
    steifer Zentralträger des Sattelbaums (Fig. 24)
    75
    doppelte Doppelschenkelfeder, die sich dem Verhalten einer Segmentbrücke aus einem extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger annähert, im Betriebszustand (Fig. 24)
    76
    Segmentbrücken aus extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern im Betriebszustand (Fig. 24)
    77
    flächige Trachtensegmente aus steifem Material (Fig. 24, 28, 29)
    78
    Länge des Pfeils: Weg zwischen unbelastetem Zustand und Beginn des Betriebszustandsintervalls (Fig. 25, 26)
    79
    zwischen den Pfeilspitzen: Weg innerhalb des Betriebszustandsintervalls (Fig. 25, 26)
    80
    Kraft-Weg-Diagramm eines konventionellen Biegeträgers üblicher Elastizität mit Weg-Intervall (Fig. 26)
    81
    Kraft-Weg-Diagramm eines extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgers mit Weg-Intervall (Fig. 26)
    82
    Hülsen mit schrägwinkeligen Kopfflächen (Fig. 27)
    83
    Spannseil (Fig. 27)
    84
    punktuelle, gelenkige Verbindung zwischen Trachtensegment und einer aus einem extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger bestehenden Trachtensegmentbrücke (Fig. 24)
    85
    schmaler, extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger im Betriebszustand (Fig. 28)
    86
    steife, streifenförmige Trachtensegmente (Fig. 29)
    87
    Trachtensegmente in flächiger oder streifenförmiger Form, die in Querrichtung zu 85 extrem vorgeformt und nachgiebig sind und im unbelasteten Zustand die Form 25 haben, dargestellt im Betriebszustand (Fig. 29)
    88
    Trachtenplatte im Betriebszustand mit extremer Vorformung und Nachgiebigkeit entsprechend 25 in Längs- und in Querrichtung (Fig. 30)
    89
    extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger für eine Belastung an den beiden Enden im unbelasteten Zustand (Fig. 31)
    90
    wohldefinierte Belastungskräfte, die an den beiden Enden des Biegeträgers 89 einwirken (Fig. 31)
    91
    extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger, beispielhaft ausgelegt für eine wohldefinierte Belastung an beliebigen Punkten, im unbelasteten Zustand (Fig. 32)
    92
    wohldefinierte Belastungskräfte, die an beliebigen Punkten auf den Biegeträger 91 einwirken (Fig. 32)
    93
    gleichmäßige Verteilung der Reaktionskräfte im Betriebszustand (Fig. 31, 32)
    94
    extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger mit Einleitung der Belastung an den Enden entsprechend 89 in Fig. 31 als Trachte im Betriebszustand (Fig. 33)
    95
    drei gelenkige Kontaktbereiche zwischen der (angedeuteten) Sitzschale einerseits und den Trachten und der Brücke andererseits zur Einleitung der - Belastungskräfte (Fig. 33)
    96
    gelenkige Verbindungen zwischen Brücke und Trachten (Fig. 33)
    97
    Brücke mit einer gelenkiger Kontaktstelle zur Sitzschale, um eine Rotation des Vorderzwieselbereichs um die Längsachse zu ermöglichen (Fig. 33)
    Liste der Ansichten
    • Fig. 1
    Pferd in Seitenansicht mit Neigungsbewegung und Verformung des Rückens 51
    Fig. 2
    Pferd in Draufsicht mit Schwenkbewegung und Verformung bzw. Biegung des Rückentragebereichs 55
    Fig. 3
    Pferd in Draufsicht mit Verwinden bzw. Torsion 54 des Rückens und des Rückentragebereichs
    Fig. 4
    Verformung 4 eines ebenen Biegeträgers 3 bei einer zentral aufgebrachten Belastung 1 und entsprechender Gegenbelastung 2, die gleichmäßig verteilt ist
    Fig. 5
    Verformung 6 eines speziell gestalteten Biegeträgers 5 bei einer zentral aufgebrachten Belastung 1 und entsprechender, gleichmäßig verteilter Gegenbelastung 2
    Fig. 6
    extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger 25 im unbelasteten Zustand
    Fig. 7
    Verhalten der Gegenkräfte (18, 19) bei einem ebenen, steifen Biegeträger 10, der zentral belastet 1 wird, und dann auf einer schwach 16 und einer stärker 17 gewölbten Fläche aufliegt
    Fig. 8
    Verhalten der Gegenkräfte (18, 20) bei einem extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger 13, der mit einer wohldefinierten Kraft 1 zentral belastet wird, und dann auf einer schwach 16 und einer stärker 17 gewölbten Fläche aufliegt
    Fig. 9
    extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger, der zur Formanpassung in verschiedenen Querschnitten mit einem geeigneten, geformten Material belegt ist
    Fig. 10
    extrem vorgeformte und nachgiebige Biegeträger im unbelasteten Zustand, deren Materialstärke sich im Verlauf ändert, bzw. deren Ränder "angeschärft" sind
    Fig. 11
    extrem vorgeformte Biegeträger, deren Enden sich im unbelasteten Zustand ein- oder mehrfach überschneiden
    Fig. 12
    Herstellung von extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern durch Zerschneiden eines Halbzeugprofils
    Fig. 13
    unsymmetrischer extrem vorgeformter Biegeträger, einseitig fest eingespannt, im unbelasteten Zustand 21 und seine Form 22 nach dem Aufbringen einer wohldefinierten, gleichmäßig verteilten Kraft 2
    Fig. 14
    Annäherung eines extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgers mit steifen Segmenten 30, die durch geeignete Federelemente (31, 32) verbunden sind
    Fig. 15
    Doppelschenkelfeder mit geeignet ausgebildeten Schenkeln (33, 34) zur Verwendung als Verbindungsfeder bzw. -element für steife Segmente
    Fig. 16
    Sattelbaumstruktur mit einem zentral über der Wirbelsäule positionierten, extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger 44, auf den Sattelbaumsegmente (45, 46, 47) mit Hilfe entsprechend geformter Ösen 49 aufgefädelt sind, im Betriebszustand
    Fig. 17
    Ausschnitt eines Schnitts durch ein Segment 45 und den Biegeträger 44, der das Segment, durch die Form der Öse 49 bedingt, beweglich in Position hält
    Fig. 18
    Sattelbaumstruktur im Betriebszustand mit Trachtenplatten 62, die aus extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern 25 bestehen, mit Sitzschale 60 und Kontaktbereich 63 zwischen Sitzschale und Trachte
    Fig. 19
    Schnitt durch die Sattelbaumstruktur in Fig. 18 in Höhe des Kontaktbereichs 63, der eine Rotation der Trachte um eine Achse in Längsrichtung ermöglicht
    Fig. 20
    Längsschnitt durch Sitzschale 60 und Trachte 62 mit Seilen 64 und Formbereichen 65 als Elemente, die die Zurück- und Überverformung der aus einem extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger gebildeten Trachte 62 aus dem Betriebszustand heraus begrenzen
    Fig. 21
    Trachtenplatten 67 aus extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgerplatten in einem ansonsten baumlosen Sattel 66 mit direkter Einleitung der Zielbelastung (Reitergewicht) in die Trachtenplatten
    Fig. 22
    Sattelbaumstruktur im Betriebszustand mit einstückigen Sattelbaumsegmenten 45, die durch gelenkig gelagerte Federelemente, hier in Form von Doppelschenkelfedern 38, zu einer Struktur verbunden sind, die im Ergebnis funktional der Struktur in Fig. 16 gleicht
    Fig. 23
    Sattelbaumstruktur mit konventionellem Mittelteil 40 und Sitzbereich 39, und Vorder- und Hinterzwieselabschnitten 45, die mit gelenkig gelagerten Federelementen, hier in Form von Doppelschenkelfedern 38, verbunden sind, im Betriebszustand
    Fig. 24
    Sattelbaumstruktur mit Sattelbaumsegmentbrücken 76 aus extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern im Betriebszustand
    Fig. 25
    Darstellung der Wege beim extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger von der unbelasteten Ausgangsform zu der unteren 78 und der oberen 79 Intervallgrenze des Betriebszustands
    Fig. 26
    Vergleich der Federkennlinien eines normalen Biegeträgers 80, und eines extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgers 81
    Fig. 27
    Schnitt durch auf einem Spannseil aufgefädelte Hülsen in gespanntem Zustand (Kopfflächen in Vollkontakt)
    Fig. 28
    Trachte im Betriebszustand aus parallel angeordneten, extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern 85 und Trachtensegmenten
    Fig. 29
    Trachte im Betriebszustand aus einem extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträger in Längsrichtung 85 und Trachtensegmenten, die aus schmalen Streifen bestehen und ebenfalls aus extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern bestehen können
    Fig. 30
    einstückige Trachte im Betriebszustand mit extremer Vorformung und Nachgiebigkeit in Längs- und in Querrichtung entsprechend 25
    Fig. 31
    extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger 89, ausgelegt für eine wohldefinierte Belastung an den beiden Enden
    Fig. 32
    extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger 91, beispielhaft ausgelegt für eine wohldefinierte Belastung an mehreren beliebigen Stellen
    Fig. 33
    Sattelbaumstruktur mit Trachtenplatten 94 im Betriebszustand, die aus extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern entsprechend 89 in Fig. 31 bestehen, mit drei gelenkigen Kontaktbereichen 95 zur angedeuteten Sitzschale

Claims (14)

  1. Lastverteilungsstruktur für die Verteilung einer punktuellen mechanischen Kraft, für den Einsatz als Sattelbaum in einen Reit- oder Tragesattel, dadurch gekennzeichnet, dass für den Aufbau der Struktur stab- oder plattenförmige Biegeträger eingesetzt werden, die in ihrem unbelasteten Zustand um eine Achse quer zu ihrer Längsrichtung und/oder längs zu ihrer Breite u-förmig extrem stark gebogen sind (25), wobei sich die stärkste Krümmung der Biegeträger in oder nahe der Mitte der Länge befindet, und die Biegeträger in Längsrichtung in ihrem Verlauf so geometrisch und mit Material gestaltet sind, dass sie sich bei einer Zielbelastung extrem stark verformen, und erst in diesem belasteten Zustand eine gestreckte oder leicht gewölbte Zielform einnehmen, wobei die Zielbelastung eines Biegeträgers darin besteht, dass auf der der Wölbung im unbelasteten Zustand abgewandten Flächenseite des Trägers (13), in der Mitte der Länge relativ kleinflächig (63) oder auf einen (1) oder mehrere Punkte, die maximal im Abstand der halben Länge des Trägers zueinander liegen, Kräfte in wohldefinierter Stärke eingeleitet werden, und auf der gegenüber liegenden Flächenseite des Trägers durch die geometrisch wohldefinierte, mit der Zielform korrespondierenden Auflagefläche (16, 17) bedingt, entsprechende Reaktionskräfte entstehen, die dort auf der gesamten Länge bzw. Fläche gleichmäßig (18), oder annähernd gleichmäßig (20) verteilt sind.
  2. Lastverteilungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielbelastung eines Biegeträgers darin besteht, dass auf der der Wölbung im unbelasteten Zustand zugewandten Flächenseite des Trägers (89) nahe oder direkt an beiden Enden Kräfte (90) in wohldefinierter Stärke eingeleitet werden, und auf der gegenüber liegenden Flächenseite des Trägers durch die geometrisch wohldefinierte, mit der Zielform korrespondierenden Auflagefläche bedingt, entsprechende Reaktionskräfte entstehen, die dort auf der gesamten Länge bzw. Fläche gleichmäßig (93) oder nach sonstigen Vorgaben verteilt sind.
  3. Lastverteilungsstruktur nach einem oder mehreren der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielbelastung eines Biegeträgers (91) darin besteht, dass auf einer Flächenseite an mehreren, beliebigen Stellen Kräfte (92) in wohldefinierter Stärke eingeleitet werden, und die Wölbung der offenen Enden des Trägers im unbelasteten Zustand entsprechend Anspruch 1 von dieser Flächenseite weg zeigt, und die Wölbung der inneren Bereiche, die sich zwischen den Stellen der Krafteinleitung befinden, entsprechend Anspruch 2 in Richtung der Flächenseite zeigt, und auf der gegenüber liegenden Flächenseite des Trägers durch die geometrisch wohldefinierte, mit der Zielform korrespondierenden Auflagefläche bedingt, entsprechende Reaktionskräfte entstehen, die dort auf der gesamten Länge bzw. Fläche gleichmäßig (93) oder nach sonstigen Vorgaben verteilt sind.
  4. Lastverteilungsstruktur nach einem oder mehreren der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das extrem nachgiebige Verhalten der extrem vorgeformten Biegeträger dazu benutzt wird, Formänderungen der Auflagefläche (16, 17), auf der die Lastverteilungsstruktur aufliegt, und auf die die Belastung (1, 90, 92) verteilt werden soll, auszugleichen, ohne dass wesentliche Änderungen an der Höhe und der gewünschten Verteilung der Gegenkräfte (18, 20, 93), insbesondere keine Druckspitzen (19), auftreten, wobei die Biegeträger dabei direkt auf der Auflagefläche (16, 17) aufliegen können oder indirekt, im Kraftfluss liegend (44, 76), dieses Verhalten bewirken, z.B. durch Polsterung, Träger oder andere Bauelemente vom direkten Kontakt zur Auflagefläche getrennt.
  5. Lastverteilungsstruktur nach einem oder mehreren der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger in Längsrichtung aus einzelnen Stücken bzw. Segmenten (30), die in ihrer Länge variieren können, zusammengesetzt ist, und diese Segmente dann durch entsprechend ausgelegte federnde Elemente (31, 32) verbunden sind, sodass sich unter der Zielbelastung in der Gesamtheit ein Verhalten ergibt, das dem eines einstückigen Biegeträgers annähernd entspricht, wobei die Verwendung solcher separater Federbauteile, z.B. in Form einer Doppelschenkelfeder (34) und entsprechender Gestaltung der Schenkel (33), noch zusätzlich die Möglichkeit bietet, dass ein Segment relativ zu seinem Nachbarsegment bezüglich der Längsrichtung rotieren kann, und die Struktur dadurch noch flexibler wird.
  6. Lastverteilungsstruktur nach einem oder mehreren der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel von darin eingesetzten Biegeträgern im unbelasteten Zustand relativ zu ihrer Zielform zum einen auch weniger als nahe 150 Grad verdreht sein können, wobei in diesem Fall der Weg oder die Bewegung (78) von der Ausgangsform (13) zum Beginn des Zielformintervalls (14) mindestens das 1,0-fache des Weges oder der Bewegung innerhalb des Zielformintervalls (79) selbst beträgt, und zum anderen auch mehr als 150 Grad, z.B. 220 (28), 580 (29) Grad oder sogar mehrere volle Winkelumdrehungen verbogen sein können, sodass man dann praktisch einen aufgewickelten Biegeträger vorliegen hat, wobei solche Eigenschaften insbesondere durch das Zusammensetzen und Verbinden von Segmenten mit entsprechenden Federn praktisch ermöglicht wird.
  7. Lastverteilungsstruktur nach einem oder mehreren der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein extrem vorgeformt und nachgiebig gestalteter Biegeträger in der Mitte, bzw. der Stelle seiner größten Krümmung, aufgeschnitten und dort fest eingespannt wird (21), und das gewünschte Verhalten der Erhaltung der günstigen Lastverteilung (2, 22) bei Formänderungen dann mit diesem halben Träger genutzt wird, wobei auch dieser halbe Träger durch einzelne, steife Segmente, die durch Federelemente verbunden sind, angenähert werden kann bzw. auch nur aus einem einzigen Segment (41) mit entsprechender Feder (38) bestehen kann.
  8. Lastverteilungsstruktur nach einem oder mehreren der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zurückverformung nach einer Entlastung und/oder eine stärkere Verformung bei einer höheren als der vorgesehenen Belastung durch zusätzliche Elemente begrenzt wird, z.B. durch Zugseile, die entsprechend angebracht sind (64), oder Träger als Anschlag, die einer Form entsprechen, die nicht überschritten werden soll (65) und gegebenenfalls auch noch eine andere Funktion haben können, z.B. als Sitzschale bei einem Sattel, oder durch zusätzliche Einrichtungen, wie z.B. auf ein Spannseil (83) aufgefädelte und mit dem Biegeträger verbundene Hülsen (82) mit entsprechenden Kopfflächen, die beim Spannen des Seils die Bildung einer begrenzenden Form bewirken, wobei allgemein diese verformungsbegrenzenden Einrichtungen auch nichtlineare Eigenschaften haben und dadurch zusätzlich schwingungsdämpfend wirken können.
  9. Lastverteilungsstruktur nach einem oder mehreren der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass extrem vorgeformte und nachgiebige Biegeträger (25) in entsprechend flächiger Gestaltung als Trachten (62, 67, 94) in einem Reitsattel eingesetzt werden, wo sie den Rückentragebereich abdecken, und die Belastungskraft dann vom Sitzbereich (66) direkt, ähnlich einem baumlosen Sattel, oder indirekt, beispielsweise über entsprechend geformte und an einer Sitzschale (60) angebrachte Bereiche (63, 8, 95) oder weitere Elemente (97), in die Biegeträger, die die Trachten bilden, eingeleitet wird, wobei die Trachten bzw. Biegeträger dann so ausgelegt sind, dass sie im Betriebszustand der mittleren Zielform und der mittleren Zielbelastung zum Rückentragebereich hin einen gleichmäßigen oder annähernd gleichmäßigen Druck auf denselbigen ausüben, und eine solche Trachte auch aus einem oder mehreren extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern in Stabform (85) bestehen kann, die gegebenenfalls parallel angeordnet sind, und die die auf sie wirkende Belastung auf eine Reihe von unter ihnen angeordneten Trachtensegmenten (77) weiterleiten, wobei diese Trachtensegmente auch sehr schmal (86) sein und selbst aus extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern (87) bestehen können.
  10. Lastverteilungsstruktur nach einem oder mehreren der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein extrem vorgeformter und nachgiebiger Biegeträger in einem Segmentsattelbaum als Mittelachsenelement (44) eingesetzt wird, und an diesem dann symmetrische, nach beiden Seiten zeigende, doppelflügelartige Ausleger aufgereiht sind, die den Rückentragebereich abdecken und die in der Mitte einen Formbereich (43) zur beweglichen Führung mit Freiheitsgraden haben, wobei diese Ausleger aus einstückigen Sattelbaumsegmenten (45) bestehen können, oder aus entsprechenden dreiteiligen Sattelbaumsegmenten (46, 47), oder aber auch, insbesondere im mittleren Bereich der Sattelbaumstruktur, in einem Stück mit dem Mittelachsenelement (44) gefertigt sein können.
  11. Lastverteilungsstruktur nach einem oder mehreren der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass extrem vorgeformte und nachgiebige Biegeträger bzw. funktionsgleiche Elemente oder Baugruppen nur in einzelnen Bereichen oder Abschnitten einer Tragestruktur bzw. eines Sattelbaums eingesetzt werden, z.B. nur im Bereich des Vorderzwiesels (42) und/oder des Hinterzwiesels in Form eines Sattelbaumsegments, sodass sie die Wirkung einer Gesamtstruktur nur teilweise beeinflussen, und dass im Wirkungsfluss einer Gesamtstruktur der Einsatz von extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgern auch wiederholt werden kann, sodass sich, wie beim Beispiel der Trachte (88) oder der Kombination von zentralem Biegeträger (44) und Trachtensegmentbrücken (76), die gewünschten Effekte überlagern.
  12. Lastverteilungsstruktur nach einem oder mehreren der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung bzw. Konfiguration eines extrem vorgeformten und nachgiebigen Biegeträgers für eine spezielle Zielbelastung dieser aus mehreren einzelnen Biegeträgern, die parallel angeordnet oder aufeinander gestapelt sein können, zusammengesetzt wird, wobei insbesondere auch ein Hauptbiegeträger für eine Grundbelastung und ein oder mehrere Ergänzungsbiegeträger mit anderen Belastungswerten und Abmessungen möglich sind, und die Reibung zwischen diesen Elementen entweder gezielt minimiert, oder gezielt gefördert und zur Schwingungsdämpfung ausgenutzt wird.
  13. Lastverteilungsstruktur nach einem oder mehreren der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Struktur oder ein Teil davon in einem mehrschichtigen Taschensystem aus flexiblem Material enthalten ist, und dieses Taschensystem dann die einzelnen Elemente in Position hält, wobei einzelne Taschen auch frei zur Aufnahme von zusätzlichen oder ergänzenden Biegeträgern und Bauteilen vorgesehen sein können, um das Gesamtsystem an eine Belastung oder Aufgabe anzupassen, und die einzelnen Taschen alle oder zumindest teilweise so ausgeführt sind, dass sich einzelne Elemente der Struktur leicht austauschen oder zusätzlich einfügen lassen, indem sie sich z.B. an den Enden oder der Länge nach öffnen lassen und mit Verschlüssen, die sich leicht öffnen und wieder verschließen lassen, z.B. Klettverschlüssen, ausgestattet sind.
  14. Reit- oder Tragesattel, aufweisend eine Lastverteilungsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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