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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Endstück für einen Wanderstock gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Ein
solches Endstück
ist aus der
JP 2000060615
A bekannt. Dieses Endstück
aus gummielastischem Material hat eine beim normalen Gebrauch dem
Boden zugewandte Unterseite, die konvex gekrümmt ist und dabei über ihre
gesamte Länge einen
im wesentlichen konstanten Krümmungsradius aufweist.
Die Unterseite hat mehrere nutenartige Vertiefungen, die ähnlich dem
Profil eines Fahrzeugreifens die Elastizität des Endstückes verbessern und für eine bessere
Bodenhaftung sorgen. Außermittig zur
Längsrichtung
ist eine der Unterseite abgewandte kaminartige Erhebung vorgesehen,
in die ein Stock eingesteckt werden kann. In der Draufsicht auf
die Unterseite ist das Endstück
annähernd
rechteckig, wobei das Endstück
so an dem Stock angebracht ist, daß beim norma len Gebrauch die
längere
Seite des Rechteckes parallel zur Laufrichtung liegt, die die o.g. Längsrichtung
definiert. Die kaminartige Erhebung für die Befestigung des Stockes
ist in Laufrichtung nach vorne versetzt. Zusätzlich ist in Verlängerung des
Stockes eine Metallspitze vorgesehen, die aus der Unterseite des
gummielastischen Materials herausragt und dazu dienen soll, sich
am Ende einer Abrollbewegung in den Boden "einzubohren", um so höhere Abstoßkräfte zu gestatten, als es allein
durch eine Haftreibung zwischen der Unterseite des gummielastischen
Teiles und dem Boden möglich
wäre.
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Beim
Gebrauch dieses Stockes trifft das Endteil mit einer Auftreffzone
auf den Boden auf, rollt dann längs
der konvex gekrümmten,
sich daran anschließenden
Abrollzone auf dem Boden ab, bis die Metallspitze, die eine Abstoßzone bildet,
den Boden berührt.
Man kann daher drei Zonen an der Unterseite des Endstückes unterscheiden,
nämlich
die Auftreffzone, die sich daran anschließende Abrollzone und die sich
wiederum daran anschließende
Abstoßzone.
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Der
beschriebene Wanderstock wird in der Praxis bevorzugt beim sog.
Inlineskating (Rollschuhfahren mit einspurigen Rollschuhen) auf
Asphalt verwendet.
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In
jüngster
Zeit hat sich das sog. Nordic Walking als neue Sportart etabliert.
Es handelt sich dabei um ein rasches Gehen mit zwei Stöcken. Über die Armbewegung
mit den Stöcken
erhält
man eine zusätzliche
Beanspruchung der Arm- und Oberkörpermuskulatur,
was auch zusätzliche
Vortriebskräfte
für ein
schnelleres Gehen bringt. Untersuchungen haben auch gezeigt, daß beim Nordic
Walking nahezu 90 % aller Muskeln des Körpers beansprucht und damit
trainiert werden.
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Auf
dem Markt sind auch Endstücke
der oben beschriebenen Art erhältlich,
bei denen die beschriebene Metallspitze fortgelassen ist, so daß das Endstück eine
kontinuierliche Unterseite hat. Ein solches Endstück ist beispielsweise in
der
DE 203 18 553
U1 abgebildet.
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Im
Stand der Technik sind diverse andere Formen von Endstücken bekannt.
Bei einer Variante hat das Endstück
eine ebene Unterseite, die elastisch mit dem Stock gekoppelt ist.
Beispiele hierfür finden
sich in der
DE 297
19 745 U1 ,
DE
79 22 100 U1 ,
DE
30 39 324 A1 ,
DE
1 750 533 U1 ,
EP
0 962 163 A1 ,
GB
2 333 446 A ,
US
2,857,925 A ,
JP 2003061722
A ,
BE 1008779
A6 ,
BE 540217 .
Auch ist es bekannt, zwischen dem Endstück und dem Stock ein Kugelgelenk
anzuordnen. Beispiele hierfür
zeigen die
EP 0 112
141 B1 ,
DE
41 08 834 A1 ,
DE
91 03 316 U1 und
US
6,138,699 A .
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Schließlich ist
es auch bekannt, das Endstück
eines Stockes, wie z.B. einer Laufhilfe, mit zwei örtlich beabstandeten
Spitzen zu versehen, von denen die eine als Auftreffzone und die
andere als Abstoßzone
wirkt (vgl.
DE 196
24 414 C2 ,
DE
19 63 894 U1 ,
DE
19 63 017 U1 ).
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Es
hat sich nun herausgestellt, daß all
diese Endstücke
für das
Nordic Walking nur bedingt geeignet sind. Einerseits ist bei vielen
Endstücken
die Dämpfung
in der Auftreffzone zu gering und andererseits die Abstoßzone so
gestaltet, daß nur
geringe Abstoßkräfte aufgebracht
werden können.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, das Endstück der
eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß ein komfortables,
schnelles Gehen mit optimalem Bewegungsablauf möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Die
Grundidee der Erfindung liegt darin, das Endstück so auszubilden, daß durch
die Gestaltung der Unterseite des Endstückes während der Abrollbewegung Abstoßkräfte aufgebaut
werden.
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Die
Abstoßzone
ist so geformt, daß sie
sich bei der Abrollbewegung gezielt verformt und dadurch als Energiespeicher
dient, wobei diese Energie beim Abstoßen wieder an den Stock zurückgegeben
wird. Die Abstoßzone
bildet zur Abrollzone eine "Gegenkurve". Dies wird dadurch
erreicht, daß die
Abstoßzone
einen größeren Krümmungsradius
als die Abstoßzone
aufweist, wobei sie auch den Krümmungsradius "unendlich" haben kann, d.h.
geradlinig verläuft. Nach
einer anderen Variante weist der Verlauf von der Abrollzone zur
Abstoßzone
einen Wendepunkt oder einen Knick auf.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung wird eine verbesserte Dämpfung der
Auftreffzone nicht nur durch die Elastizität des Materiales des Endstückes erreicht
sondern durch die Formgebung der Auftreffzone, die durch offene
oder geschlossene Materialdurchbrüche die Elastizität erhöht.
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Untersuchungen
des Erfinders haben ergeben, daß bei
optimaler Stocklänge
und Gehen in der Ebene der Stock im Moment des Aufsetzens einen Winkel
von 60-62° bezogen
auf den Untergrund hat. Bei einem Bergaufgehen liegt dieser Winkel
in der Größenordnung
von 62-67°,
bei einem Bergabgehen bei ca. 60° .
Die Auftreffzone ist konvex gekrümmt und
das Endstück
in diesem Bereich durch Formgebung weicher als in der Abrollzone.
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Weiter
haben Untersuchungen gezeigt, daß der Abstoßwinkel, d.h. der Winkel des
Stockes bezogen auf den Untergrund in der Phase des Abstoßes, beim
Laufen in der Ebene ca. 52° beträgt, beim
Bergauflaufen ca. 56° und
beim Bergablaufen zwischen 43° und
45°.
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Die
Abstoßzone
mit der genannten Gegenkurve liegt daher im Bereich zwischen 43° und 56° Stockwinkel
und verformt sich beim Übergang
von der Abrollzone auf die Abstoßzone federelastisch, so daß sie im
Moment des Abstoßes
die zuvor gespeicherte Federenergie an den Stock abgibt.
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Beim Übergang
von der Abrollzone zur Abstoßzone
wandert der Berührpunkt
zwischen dem Endstück
und dem Boden demnach schneller nach vorne in Richtung Laufrichtung
als es bei einem normalen Abrollen einer Kurve mit konstantem Krümmungsradius
der Fall wäre.
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Nach
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung liegt die Auftreffzone in Verlängerung der Längsachse
des Stockes, während
die Abstoßzone gegenüber dieser
Achse nach vorne in Laufrichtung versetzt ist, so daß sich zwischen
der Berührfläche der
Abstoßzone
am Boden und der Stockachse ein Hebelarm bildet, der die elastische
Verformung der Abstoßzone
begünstigt.
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Eine
zusätzliche
Federwirkung, die für Dämpfung in
der Auftreffzone und für
Energiespeicherung und -rückgewinnung
in der Abstoßphase sorgt,
erhält
man durch eine axial elastische Verbindung zwischen dem Stock und
dem Endstück.
Dies kann dadurch erreicht werden, daß in einer den Stock aufnehmenden Öffnung des
Endstückes
ein radial nach innen vorspringender Bund vorhanden ist, der auch
zusätzlich
in eine entsprechende Nut des Stockes eingreifen kann, wobei dieser
Bund elastisch verformbar ist.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung erhält man eine Vergrößerung der
Abstoßkraft
dadurch, daß die
Abstoßzone
breiter ist als die beiden anderen Zonen. Hierdurch wird im Ergebnis
die durch die Abstoßzone
gebildete Feder härter.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang
mit der Zeichnung ausführlicher
erläutert.
Es zeigt:
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1 eine
Prinzipskizze eines Endstückes nach
einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 eine
Prinzipskizze ähnlich 1 nach einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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3 mehrere verschiedene Seitenansichten
des End stückes
der 2 in verschiedenen Bewegungsphasen, nämlich
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3a in
der Auftreffphase,
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3b in
der Abrollphase,
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3c zu
Beginn der Abstoßphase,
und
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3d am
Ende der Abstoßphase;
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4 eine Seitenansicht und Draufsicht auf die
Unterseite des Endstückes
der 3;
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5 eine
vergrößerte Seitenansicht
eines Endstückes
nach einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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6 eine
Seitenansicht eines Endstückes nach
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung beim Aufsetzen der Auftreffzone; und
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7 eine
Ansicht des Endstückes
der 6 bei Berührung
zwischen Untergrund und Abstoßzone.
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In 1 ist
ein Endstück 1 in
Seitenansicht dargestellt, dessen einem Untergrund 2 zugewandte Unterseite 3 drei
Bereiche bzw. Zonen aufweist, nämlich
eine Auftreffzone 4, eine Abrollzone 5 und eine Abstoßzone 6,
wobei diese drei Zonen in einer Laufrichtung 7 jeweils
unmittelbar aufeinanderfolgen. Die Auftreffzone 4 ist derjenige
Bereich, mit dem die Unterseite 3 des Endstückes 1 auf
den Untergrund 2 auftrifft, wenn ein Winkel α zwischen
einer Stockachse 8 und dem Untergrund 2 bei an
den Benutzer optimal angepaßten
Stocklänge
dem Auftreffwinkel entspricht. Dieser "Auftreffwinkel" α liegt
beim Gehen in der Ebene zwischen ca. 60° und 62°. Beim Bergabgehen liegt er
in der Größenordnung
von 62-67° und beim
Bergaufgehen in der Größenordnung
von ca. 58-60°.
In dieser Auftreffzone 4 ist die Unterseite 3 des
Endstückes
konvex gewölbt.
Die Wölbung
kann die Kontur eines Kreissegmentes mit konstantem Krümmungsradius
haben. Es ist aber auch möglich, eine
Krümmung
mit sich änderndem
Krümmungsradius
zu haben, beispielsweise in Form eines Ausschnittes einer Parabel,
einer Hyperpel, einer Ellipse, wobei vorzugsweise der Krümmungsradius
in der Laufrichtung 7 dann stetig zunimmt, die Wölbung also
geringer wird.
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Die
Auftreffzone 4 ist durch die möglichen Auftreffwinkel α definiert
und endet beim kleinsten gebräuchlichen
Auftreffwinkel, der bei ca. 58° liegt. Wird
der Stock unter diesem kleinsten Auftreffwinkel gehalten und das
Endstück
auf dem Untergrund 2 aufgesetzt, so berührt die Unterseite 3 des
Endstückes 1 den
Untergrund 2 gerade im Grenzbereich zwischen der Auftreffzone 4 und
der Abrollzone 5.
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Beim
Fortschreiten in Laufrichtung 7 schwenkt der Benutzer die
Stockachse 8 in Laufrichtung 7 nach vorne, worauf
die Unterseite 3 des Endstückes 1 mit der Abrollzone 5 am
Untergrund 2 abrollt. Die Abrollzone 5 ist hier
ebenfalls konvex gewölbt,
wobei auch sie entsprechend der Auftreffzone 4 die Form
eines Kreissegmentes mit konstantem Krümmungsradius haben kann oder
eine Kontur mit sich stetig änderndem
Krümmungsradius,
der sich vorzugsweise in Laufrichtung 7 kontinuierlich
vergrößert.
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Das
Ende der Abrollphase wird durch denjenigen Winkel α der Stockachse 8 definiert,
der als Abstoßwinkel
bezeichnet wird. Dieser Abstoßwinkel liegt
beim normalen Gehen in der Ebene bei ca. 52°, beim Bergabgehen bei ca. 56° und beim
Bergaufgehen bei ca. 43-45°.
Auch hier gelten diese Werte bei an den Benutzer optimal angepaßter Stocklänge. Der Übergang
zwischen der Abrollzone 5 und der Abstoßzone 6 ist durch
den größten dieser
Abstoßwinkel
definiert, der nach obigem bei ca. 56° liegt. Die Abstoßzone 6 bildet
in der Seitenansicht der 1 eine Gegenkurve zur Abrollbewegung,
d.h. in dieser Zone findet kein sich an die Abrollzone 5 anschließendes kontinuierliches
Abrollen mehr statt. Vielmehr wandert der Berührpunkt zwischen der Unterseite 3 des
Endstückes 1 und
dem Untergrund 2 sprungartig nach vorne in Laufrichtung 7 oder
ist zumindest undefiniert. Die genannte Gegenkurve der Abstoßzone 6 ist
in dem in 6 gezeigten Grenzfall geradlinig
und schließt
sich als Tangente im mathematischen Sinne an die Kurve der Abrollzone 5 an. Beim
weiteren Nachvorneschwenken der Stockachse 8 in Laufrichtung 7 wandert
der Berührpunkt
zwischen der Unterseite 3 und dem Untergrund 2 sprunghaft
zum vorderen Ende 9 der Abstoßzone 6, das hier
scharfkantig ausgebildet ist. Dieses Ende 9 ist gegenüber der
Stockachse 8 in Laufrichtung 7 nach vorne versetzt
angeordnet, so daß sich
zwischen diesem Ende 9 und der Stockachse 8 ein
Hebelarm 10 ergibt. Da der Benutzer eine Druckkraft längs der
Stockachse 8 auf den Stock und damit das Endstück 1 ausübt, verformt
sich das Material des Endstückes
im Bereich der Abstoßzone 6 aufgrund der
Materialeigenschaften und der Formgebung der Abstoßzone und
wirkt damit als Feder, die während des
Niederdrückens
gespannt wird und damit Energie speichert.
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Sobald
der endgültige
Abstoßpunkt
erreicht ist, d.h. wenn der Benutzer das Endstück 1 vom Untergrund 2 löst, entspannt
sich diese Feder und gibt die gespeicherte Energie frei, die über den
Stock an den jeweiligen Arm des Benutzers weitergegeben wird und
damit eine zusätzliche
Vortriebskraft an den Benutzer gibt.
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Die
Abstoßzone 6 ist
gegenüber
der Stockachse 8 in Laufrichtung nach vorne versetzt und
hat in der Seitenansicht eine geringere Höhe als das Material der beiden
anderen Zonen.
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Aus 1 ist
weiter zu erkennen, daß das Endstück 1 in
der Auftreffzone 4 eine Ausnehmung 11 aufweist,
die hier als zur Außenkontur
hin offene Ausnehmung gestaltet ist, wobei die Stockachse 8 durch
die Ausnehmung 11 hindurchverläuft. Hierdurch ist die Auftreffzone 4"weicher" als die anderen Zonen
und gibt beim Aufsetzen des Endstückes 1 auf den Untergrund 2 federelastisch
nach, was den Auftreffstoß dämpft. Hierdurch
werden Stöße auf das Handgelenk
des Benutzers weicher abgefangen, was vor allem den Komfort erhöht und einer
vorzeitigen Ermüdung
vorbeugt. Weiter wird durch ein weicheres Aufsetzen auch die Abnutzung
der Auftreffzone reduziert, da weniger Materialabrieb auftritt.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das sich von dem der 1 im wesentlichen durch
die Form der Abstoßzone 6 und
die Form der Ausnehmung 11 unterscheidet. Die erwähnte Gegenkurve
der Abstoßzone 6 wird
dadurch gebildet, daß die
Unterseite 3 im Übergangsbereich
zwischen der Abrollzone 5 und der Abstoßzone 6 einen Wendepunkt
oder sogar einen Knick hat, an dem die Kurve im mathematischen Sinne
nicht stetig differenzierbar ist.
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Die
Abrollzone 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel so gestaltet,
daß dort
kein Abrollen im Sinne einer kontinuierlich fortschreitenden Berührung des Untergrundes 2 stattfindet.
Vielmehr ist dort die Unterseite 3 zunächst geradlinig an die Auftreffzone 4 anschließend gestaltet,
und am Ende dieses geradlinigen Teiles befindet sich ein Knick 16,
an den sich eine konvex gekrümmte
Kontur anschließt,
die dann in die Abstoßzone 6 übergeht.
Die eigentliche Abstoßzone 6 beginnt
dort, wo die Unterseite beim Nachvorneschwenken der Stockachse 8 den
Bodenkontakt in den vorderen Bereich verlegt. Da hier die Abstoßzone 6 konvex
gewölbt
ist, findet dort eine Abrollbewegung statt, die je nach Abstoßwinkel
dann endet, wenn der Benutzer den Stock anhebt und die in der Abstoßzone gespeicherte
Federenergie wieder freisetzt. Die Spitze 9 der Abstoßzone ist
hier auch abgerundet.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
der 2 hat die Ausnehmung 11 eine geschlossene Kontur,
wodurch sich ebenfalls die Dämpfungswirkung
in der Auftreffzone erreichen läßt.
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Weiter
ist in 2 ein Abschnitt eines Stockes 13 gezeigt,
der in eine Öffnung 12 des
Endstückes 1 eingreift.
Diese Öffnung
kann konisch spitz zulaufend ausgebildet sein, ebenso wie das Ende
des Stockes 13.
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Weiter
ist zu erkennen, daß in
der Öffnung 12 ein
radial nach innen vorspringender Bund 14 vorgesehen ist,
der in eine entsprechende Ringnut 15 am Stock 13 eingreift.
In Axialrichtung des Stockes 13 wird das Endstück 1 somit primär durch
den Bund 14 und die Ringnut 15 gehalten, womit
eine zusätzliche Feder-
oder Dämpfungswirkung
in Axialrichtung des Stockes 13 erhalten wird.
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Die
Ringnut 15 kann auch fortgelassen werden und der Bund 14 kann
dann in Seitenansicht auch radial nach innen spitz zulaufend ausgebildet sein,
so daß sogar
eine axiale Relativverschiebung zwischen dem Stock 13 und
dem Enstück 1 stattfinden
kann. Statt eines radial nach innen vorspringenden Bundes 7 können auch
ein oder mehrere radial nach innen vorspringende Zapfen vorgesehen
sein, die sowohl in Radialals auch Axialrichtung gegeneinander versetzt
sind. Am Stock sind dann diesen Zapfen entsprechende Ausnehmungen
vorhanden. Hierdurch wird auch eine eindeutige axiale und/oder radiale
Ausrichtung des Stockes gegenüber
dem Endstück
sichergestellt. Durch den axialen Versatz mehrerer Zapfen erhält man auch
eine bessere Führung des
Stockes in der Öffnung
des Endstückes.
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Ansonsten
ist darauf hinzuweisen, daß die Ausnehmung 11 mit
geschlossener Kontur selbstverständlich
auch bei einem Endstück
mit einer Unterseite 3 gemäß 1 verwendet
werden kann und umgekehrt die offene Ausnehmung 11 der 1 auch
bei der Kontur der Unterseite der 2.
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3 verdeutlicht den Bewegungsablauf . In 3a entspricht
der Winkel α gerade
dem Auftreffwinkel. Das Enstück
berührt
mit seiner Unterseite den Untergrund im Bereich der Auftreffzone.
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In 3b ist
der Stock soweit nach vorne geneigt, daß die Unterseite des Endstückes im
Bereich des Beginns der Abstoßzone
mit dem Untergrund in Berührung
kommt. Beim weiteren Schwenken des Stockes, das in 3c dargestellt
ist, verläßt die Auftreffzone
den Untergrund, die Abstoßzone
federt ein und speichert Energie. In 3d hat
das Endstück unter
Freigabe der gespeicherten Energie vom Untergrund abgehoben.
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4a zeigt
eine Seitenansicht des Endstückes
mit gegenüber
dem Untergrund 2 senkrecht ausgerichteter Stockachse 8. 4b zeigt
eine Draufsicht auf das Endstück
gesehen von oben in Richtung der Stocklängsachse 8. Daraus
ist zu erkennen, daß das
Endstück
im Bereich der Abstoßzone 6 in
der Draufsicht verbreitert ist gegenüber den übrigen Zonen.
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5 zeigt
ein Ausführungsbeispiel ähnlich 2,
bei dem jedoch in der Auftreffzone 4 die Dämpfung dadurch
erreicht wird, daß lamellenartige Einschnitte 17 und
Vorsprünge 18 vorgesehen
sind, wodurch die Auftreffzone 4"weicher" wird, da sich die einzelnen Lamellen 18 leichter
verbiegen als das übrige
Material des Endstückes.
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Auch
diese Art der Dämpfung
kann wahlweise alternativ oder kumulativ zu den Ausnehmungen 11 in
den Ausführungsbeispielen
der 1 und 2 angewandt werden.
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Schließlich ist
darauf hinzuweisen, daß die Stockachse 8 nicht
notwendigerweise durch die Auftreffzone verlaufen muß. Es ist
auch möglich,
diese in die Abrollzone 5 oder sogar die Abstoßzone 6 zu
verlegen, wobei im letzteren Fall darauf zu achten ist, daß die Abstoßzone die
geforderten Federeigenschaften hat.
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Die 6 und 7 zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem die Auftreffzone 4 und die Abrollzone 5 kontinuierlich
mit konstantem Krümmungsradius
ineinander übergehen
und die Gegenkurve der Abstoßzone 6 durch eine
gerade Linie gebildet wird. An dem in Laufrichtung 7 vorderen
Ende der Abstoßzone 6 ist
eine Rundung 9 mit relativ großem Krümmungsradius vorgesehen, die
im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel
der 1 ein weicheres Abheben vom Untergrund 2 bewirkt,
da das "Ausfedern" der Abstoßzone 6 nicht
schlagartig sondern aufgrund des größeren Krümmungsradius' sanfter erfolgt.
Weiter ist in den 6 und 7 zu erkennen,
daß die
Abrollzone 5 relativ zu den beiden anderen Zonen 4 und 6 sehr kurz
sein kann, da ihr bei den oben angegebenen Winkelwerten nur ein
bisher geringer Abrollbereich zugeordnet ist.
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Obwohl
in den Figuren nicht dargestellt, kann die Abstoßzone 6 bei allen
Ausführungsbeispielen auch
dadurch eine Gegenkurve erzeugen, daß sie in Seitenansicht konkav
gewölbt
ist. Ihr in Laufrichtung nach vorne weisendes Ende kann sowohl mit
einer scharfen Kante gemäß dem Ausführungsbeispiel
der 1 als auch mit einer Rundung mit großem Krümmungsradius
gemäß den Ausführungsbeispielen
der 6 und 7 versehen sein.