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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sprungschuh zur erleichterten Eigenfortbewegung von Personen. Dies wird durch ein an beiden Beinen der Person abnehmbar zu befestigendes System aus Energiespeichern ermöglicht.
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Bei einem Sprungschuh handelt es sich um eine Vorrichtung mit Energiespeichern (z.B. Federn, Magnete, Druckluft), welche durch Kompression und Auslenkung wenigstens eines Energiespeichers, die dieses System benutzende Person zu einer springenden, schrittweisen Fortbewegung auf dem Boden befähigen. Es dient zur schnelleren Fortbewegung und zum Springen. Solche Spring- und Hüpfgeräte sind seit langem bekannt und zeichnen sich durch die verschiedensten Federanordnungen aus. Sie sollen eine Fortbewegung mit Sprüngen, ähnlich denen auf einem Trampolin, ermöglichen.
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Derartige Systeme sind aber in der Verwendung nicht für jedermann geeignet. So ist es oft schwierig die Balance zu halten oder sich sicher zu bewegen. Hierfür wird oftmals ein sportlicher Grad vorausgesetzt. Zudem wird dem Benutzer keine natürliche Laufbewegung ermöglicht, d.h. kein Abrollen des Fußes ähnlich der Bewegung beim Laufen mit normalen Schuhen.
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So eine Sprungvorrichtung ist beispielsweise der Schrift
DE 199 34 014 A1 zu entnehmen. In besonderer Weise zeichnet sich diese Sprungvorrichtung dadurch aus, dass das Federelement als Blattfeder ausgebildet ist, die eine bogenförmige Form aufweist. An der konkaven Seite dieses Bogens ist ein Hebelarmmechanismus vorgesehen, der über zwei getrennte Befestigungsvorrichtungen drehbar mit der Blattfeder verbunden ist. Weiterhin besitzt die Sprungvorrichtung eine Grundplatte, auf die jeweils ein Fuß gestellt werden kann, und die über wenigstens ein Achsdrehlager und eine Verbindungsstrebe mit der einen Befestigungsvorrichtung verbunden ist. Hier ist es für einen Benutzer schwierig die Balance zu halten, da er bei einem ungünstigen Auftrittspunkt nach einem Sprung rasch in Rücklage geraten kann.
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Eine weitere Sprungvorrichtung ist der
US 2003/ 0 134 720 A1 zu entnehmen. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass eine bogenförmige Blattfeder, die rückseitig am Schuh fixiert ist, als Energiespeicher fungiert. Des Weiteren ist im vorderen Teil des Schuhs ein Umlenkelement zwischen Schuh und Blattfeder fixiert, welches beim Auftreten nahezu horizontal zu der Schuhsohle steht. Eine konvex geformte Bodenplatte dient als Bodenelement.
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Des Weiteren ist eine derartige Sprungvorrichtung, die das Laufen und Springen komfortabler machen soll, in
US 8 528 233 B2 dargestellt. Das Bodenelement ist rückseitig am Schuh über einen Energiespeicher fixiert. Es ist zudem mittels eines Umlenkelements mit dem Schuh verbunden. Die Sprungvorrichtung beinhaltet ein sogenanntes „ground-control-member“-System, das ein natürliches Laufgefühl ermöglichen soll. Beim Auftreten steht das Bodenelement horizontal-parallel zu dem Schuh der Sprungvorrichtung.
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Neben diesen Sprungvorrichtungen sind Sportschuhe bekannt, die in bzw. an den Schuhsohlen Federn aufweisen. Diesen Schuhen ist gemein, dass sie die effektive Sprunghöhe nur vergleichsweise geringfügig steigern. So wird beispielsweise in der
US 4,534,124 A ein Sportschuh für Lauf- bzw. Sprungsportarten beschrieben, dessen Schuhsohle über eine obere sowie eine untere Sohle verfügt, die über eine Blattfeder miteinander verbunden sind. Bei dem in dieser Druckschrift beschriebenen Sportschuh ist die mittels der Feder erzielbare zusätzliche Sprungkraft durch die Länge des Schuhs begrenzt, da durch die Schuhlänge auch die Größe der verwendbaren Feder festgelegt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine möglichst einfache und leicht handzuhabende Vorrichtung zur Fortbewegung von Personen bereitzustellen. Die Vorrichtung soll vornehmlich als Spiel- oder Sportgerät einsetzbar sein und der Körperertüchtigung dienen. Dabei soll sie eine größere Stabilität bei der Benutzung aufweisen. Damit soll es möglich sein, ohne spürbare Einschränkung der natürlichen Lauf- und Sprungbewegung das beschriebene Sprungschuhsystem sicher und mit geringstmöglichem Risiko anzuwenden.
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Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 14.
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Zur Lösung der Aufgabe ist ein Sprungschuh vorgesehen, mit einem Fußteil, welches eine ebene Auflageplatte für einen Fuß oder einen Schuh aufweist, einer mit dem Fußteil verbundene Führung, einem Verbindungselement, das entlang der Führung längsverschieblich gelagert ist, einem ersten Energiespeicherelement, das bei einem Verschieben des Verbindungselements entlang der Führung vorgespannt wird, einem Bodenteil , welches den Kontaktpunkt des Sprungschuhsystems mit einem Untergrund bildet, einer länglichen Verbindung, die über eine erste Lagerwelle und ein Winkelelement mit dem Bodenteil verbunden ist, einem zweiten Energiespeicherelement, das über eine zweite Lagerwelle mit dem Verbindungselement und mit einer dritten Lagerwelle mit der Verbindung verbunden ist, einem Tragkörper, der über die zweite Lagerwelle mit dem Verbindungselement und über eine vierte Lagerwelle mit der Verbindung verbunden ist, wobei die vierte Lagerwelle zwischen der dritten Lagerwelle und der ersten Lagerwelle an der Verbindung angeordnet ist; einem Umlenkelement, das über eine fünfte Lagerwelle mit dem Fußteil und über die vierte Lagerwelle mit der Verbindung und dem Tragkörper verbunden ist, wobei der Energiespeicher bei einer Bewegung der Verbindung und des Tragkörpers um die erste Lagerwelle vorgespannt wird. Bei einer Bewegung des Fußteils relativ zum Bodenteil werden das Verbindungselement entlang der Führung verschoben und das Winkelelement und die Verbindung um die erste Lagerwelle, die Verbindung, der Tragkörper und das Umlenkelement um die vierte Lagerwelle, die Verbindung und das zweite Energiespeicherelement um die dritte Lagerwelle, der Tragkörper und das Verbindungselement um die zweite Lagerwelle und das Umlenkelement und das Fußteil um die fünfte Lagerwelle relativ zueinander verschwenkt.
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Dieser Aufbau bewirkt eine größere Stabilität bei der Benutzung, weil die wirkenden Kräfte besonders zuverlässig aufgenommen werden.
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Bei den als Lagerwelle bezeichneten Bauelementen handelt es sich um Verbindungselemente, welche eine Rotation der Bauelemente, welche sie verbinden, relativ zueinander ermöglichen.
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Bei den im Folgenden als Energiespeicherelement bezeichneten Bauelementen handelt es sich um Bauelemente, welche durch die auf das Energiespeicherelement wirkenden Kräfte elastisch verformt werden und dabei eine Rückstellkraft in die Ausgangsposition bereitstellen.
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Zwischen dem Winkelelement und der Verbindung ist beispielsweise ein drittes Energiespeicherelement vorgesehen, das bei einem Verschwenken der Verbindung relativ zum Winkelelement um die erste Lagerwelle vorgespannt wird. Das dritte Energiespeicherelement ist so ausgebildet, dass ein Benutzer das Gleichgewicht beim Stehen halten kann und das Sprungschuhsystem in seine Ausgangsposition gebracht werden kann. Dieses zusätzliche Energiespeicherelement trägt zudem zu einer größeren Stabilität und einer höheren Lebensdauer des Sprungschuhsystems bei.
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Zwischen dem Winkelelement und der Verbindung kann eine sechste Lagerwelle vorgesehen sein, deren Achse im Wesentlichen senkrecht zur Achse der ersten Lagerwelle verläuft, wobei ein viertes Energiespeicherelement vorgesehen ist, das bei einem Verschwenken der Verbindung relativ zum Winkelelement um die sechste Lagerwelle vorgespannt wird. Wenn der Sprungschuh unter seitlicher Neigung mit einem Auftrittswinkel beansprucht wird, gleicht das Bodenteil den Auftrittswinkel aus und das dritte Energiespeicherelement nimmt die wirkende Kraft auf, wobei der Sprungschuh sich um die vierte Lagerwelle dreht.
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Das dritte und das vierte Energiespeicherelement können beispielsweise als Torsionsfeder ausgebildet sein oder zumindest eine Druck- oder Zugfeder aufweisen.
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Das erste und das zweite Energiespeicherelement können jeweils als Zug-, Druck oder Blattfeder ausgebildet sein. Geeignete und häufig genutzte Werkstoffe hierfür sind Federstähle wie z.B. EN 10270-1, EN 10270-2 oder EN 10270-3. Andere Materialien wie Gummi oder Kunststoffe sind ebenso möglich wie Kombinationen der vorstehend genannten Materialien.
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Vorzugsweise ist die Führung im Wesentlichen senkrecht zur Auflageplatte angeordnet. Der Winkel zwischen der Auflageplatte und der Führung kann einstellbar sein und insbesondere von 85° bis 95° betragen. Die Führung ist starr mit dem Fußteil verbunden, sodass eine direkte Übertragung der Bewegung des Schuhs 50 und somit der Auflageplatte auf die Elemente des Sprungschuh ermöglicht wird. Die Führung ist parallel zum Bein des Benutzers angeordnet. Dies bewirkt, dass bei einem Sprung die senkrechte z-Komponente der Kraft parallel zur Führung wirkt.
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Ein wichtiger Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Hebelverhältnisse zwischen den zueinander beweglichen Bauelementen. Diese Hebelverhältnisse bewirken, wie die wirkenden Komponenten entlang der z-Achse aufgeteilt werden. Grundsätzlich gilt, dass das Verhältnis der genannten Hebellängen gleich dem Verhältnis der auf das erste und das zweite Energiespeicherelement wirkenden Kräfte ist.
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Beispielsweise entspricht die Hebellänge zwischen der Lagerwelle und der ersten Lagerwelle der Hebellänge zwischen der Lagerwelle und der dritten Lagerwelle. Dadurch sind die auf das erste Energiespeicherelement und das zweite Energiespeicherelement wirkenden Kräfte gleich groß.
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Alternativ kann die Hebellänge zwischen der vierten Lagerwelle und der dritten Lagerwelle kleiner sein als die Hebellänge zwischen der vierten Lagerwelle und der ersten Lagerwelle. Das Sprungschuhsystem wird umso kompakter, je kleiner die Hebellänge zwischen der vierten Lagerwelle und der dritten Lagerwelle bei gleichbleibender Hebellänge zwischen der vierten Lagerwelle und der ersten Lagerwelle ist. Dies bewirkt zudem, dass das zweite Energiespeicherelement eine entsprechend größere einwirkende Kraft aufnehmen muss.
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Der Tragkörper kann zwischen der zweiten Lagerwelle und der vierten Lagerwelle gekrümmt sein. Wäre der Tragkörper gerade ausgebildet, könnte dieser an der Auflageplatte anliegen, wodurch der Federweg des Sprungschuhs beeinträchtigt werden könnte. Die Krümmung ist vorzugsweise so gewählt, dass sich der Tragkörper über einen definierten Schwenkbereich frei bewegen kann ohne an anderen Elementen des Sprungschuhs anzuschlagen. Vorzugsweise ist der Tragkörper von der auflageplatte weg gekrümmt.
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Am Sprungschuh ist beispielsweise wenigstens eine Schnalle vorgesehen, die an dem dem Fußteil abgewandten Ende der Führung anbringbar ist. Diese dient der Verbindung des Sprungschuhs mit einem Bein des Benutzers. Das Fußteil, die Schnalle und die Führung sind dabei so ausgebildet, dass sie dabei eine Verbindung für den Sprungschuh mit einem Bein bilden.
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Am Sprungschuh kann des Weiteren wenigstens eine Schuhbindung vorgesehen sein, wobei diese am Fußteil befestigt und mit einem auf dem Fußteil befindlichen Schuh verbindbar ist. Die Schuhbindung dient zur sicheren Fixierung des Schuhs auf dem Fußteil. Zusätzlich kann der Sprungschuh noch eine Beinbefestigung umfassen.
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Das Bodenteil, die Verbindung, der Tragkörper und/oder das Umlenkelement können zumindest teilweise aus Metall, einer Metalllegierung und/oder Stahl ausgeführt ist.
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Um das Gewicht des Sprungschuhs zu reduzieren, können das Bodenteil, die Verbindung, der Tragkörper und/oder das Umlenkelement auch zumindest teilweise Kunststoff, insbesondere aus Polyamid oder einem glasfaserverstärktem Kunststoff, ausgebildet sein.
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Weiterhin wird der Sprungschuh vorzugsweise als Sprungschuhsystem zwei Sprungschuhen eingesetzt, wobei für jeden Schuh ein Sprungschuh versehen ist.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
- 1 eine seitliche Ansicht des Sprungschuhs in einer nicht eingefederten Position,
- 2 eine seitliche Ansicht des Sprungschuhs in einer eingefederten Position, und
- 3 eine Rückansicht des Sprungschuhs in einer seitlich geneigten Position.
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In den 1 bis 3 ist ein Sprungschuh 100 gezeigt. Der Sprungschuh 100 hat ein Fußteil 9 mit einer ebenen Auflageplatte für einen Fuß oder einen Schuh. Das Fußteil 9 ist fest mit einer Führung 11 verbunden, an der ein Verbindungselement 6 längsverschieblich gelagert ist. An der Führung 11 ist ein erstes Energiespeicherelement 7 vorgesehen, das bei einem Verschieben des Verbindungselements 6 entlang der Führung 11, hier bei einer Bewegung senkrecht nach oben, vorgespannt wird. Des Weiteren ist ein Bodenteil 1 mit einem Winkelelement 2 vorgesehen, welches den Kontaktpunkt des Sprungschuhs 100 mit einem Untergrund 200 bildet.
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Das Bodenteil 1 ist über eine Hebelanordnung bestehend aus einer länglichen Verbindung 3, einem Tragkörper 4, einem Umlenkelement 5 sowie einem zweiten Energiespeicherelement 8 mit dem Fußteil 9 bzw. der Führung 11 verbunden.
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Die längliche Verbindung 3 ist dabei über eine erste Lagerwelle 12 mit dem Winkelelement 2 schwenkbar verbunden. Der Energiespeicher 8 ist mit Verbindungselement 6 über eine zweite Lagerwelle 13 und mit einer dritten Lagerwelle 14 mit der Verbindung 3 schwenkbar verbunden. Der Tragkörper 4 ist über die zweite Lagerwelle 13 mit dem Verbindungselement 6 und über eine vierte Lagerwelle 15 mit der Verbindung 3 schwenkbar verbunden, wobei die vierte Lagerwelle 15 zwischen der dritten Lagerwellen 14 und der ersten Lagerwelle 12 an der Verbindung 3 angeordnet ist. Das Umlenkelement 5 ist über eine fünfte Lagerwelle 16 mit dem Fußteil 9 und über die vierte Lagerwelle 15 mit der Verbindung 3 und dem Tragkörper 4 schwenkbar verbunden. Der zweite Energiespeicher 8 ist so angeordnet, dass dieser bei einer Bewegung der Verbindung 3 und des Tragköroper 4 um die erste Lagerwelle 15 vorgespannt wird.
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Bei einer Bewegung des Fußteils 9 relativ zum Bodenteil 1 wird das Verbindungselement 6 entlang der Führung 11 verschoben und das Winkelelement 2 und die Verbindung 3 werden um die erste Lagerwelle 12, die Verbindung 3, der Tragkörper 4 und das Umlenkelement 5 um die vierte Lagerwelle 15, die Verbindung 3 und der Energiespeicher 8 um die dritte Lagerwelle 14, der Tragkörper 4 und das Verbindungselement 6 um die zweite Lagerwelle 13 und das Umlenkelement 5 und das Fußteil 9 um die fünfte Lagerwelle 16 relativ zueinander verschwenkt.
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Dieser Aufbau bewirkt eine größere Stabilität bei der Benutzung, da die wirkenden Kräfte besonders zuverlässig aufgenommen werden.
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Das Fußteil 9 ist so ausgebildet, dass es einen Schuh 50 aufnehmen kann. Vorzugsweise ist dabei die Schuhsohle parallel zum Fußteil ausgerichtet.
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Die Führung 11 ist bevorzugt in etwa senkrecht (ca. 85°-95°) zum Fußteil 9 ausgerichtet. Weiterhin ist sie mit dem Fußteil 9 starr verbunden sodass eine direkte Übertragung der Bewegung des Schuhs 50 auf die Elemente des Sprungschuhs 100 ermöglicht wird. Die Führung 11 ist dann parallel zum Bein 60 des Benutzers angeordnet. Dies bewirkt, dass bei einem Sprung die z-Komponente der Kraft parallel zur Führung wirkt. Wenn der Benutzer auf der Stelle springt ist dies die wichtigste Kraftkomponente.
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Das Bodenteil 1 ist so ausgebildet, dass der Benutzer eine Unterstützung beim Halten des Gleichgewichts bekommt. Somit steht die Größe des Bodenteils 1 im Verhältnis zu der Kraft, die der Benutzer zum Gleichgewichtausgleich benötigt. Das Bodenteil 1 besteht vorzugsweise aus Kunststoff oder einem nicht rostenden Metall, umhüllt von einem Gummigemisch, um die Bodenhaftung zu gewährleisten.
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Das Energiespeicherelement 8 ist im Verbindungsteil über eine zweite Lagerwelle 13 und dem an dieser Lagerwelle 13 drehbar befestigten Verbindungelement 6 mit der Führung 11 verbunden. Durch die drehbare Befestigung kann das Energiespeicherelement 8 auch horizontal entlang der x-Achse wirkende Kraftkomponente aufnehmen. Über die dritte Lagerwelle 14 ist das Energiespeicherelement 8 drehbar mit der Verbindung 3 mechanisch gekoppelt.
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Der Tragkörper 4 ist ebenfalls über eine zweite Lagerwelle 13 und mit einem drehbar befestigten Verbindungelement 6 mit der Führung 11 verbunden. Die Kopplung mit der Verbindung 3 erfolgt hier aber über die Lagerwelle 15, an der auch das Umlenkelement 5, welches die Verbindung 3 über eine Lagerwelle 16 am Fußteil 9 verbindet, gelagert ist. Diese Bauelemente dienen dazu, dass die Bewegung des Fußteils 9 geführt wird und der Sprungschuh stabil bleibt.
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An der ersten Lagerwelle 12 ist ein drittes Energiespeicherelement 20 zur Aufnahme von Kraftkomponente entlang der z-Achse vorgesehen. Dieses zusätzliche Energiespeicherelement 20 trägt zu einer größeren Stabilität und einer höheren Lebensdauer des Sprungschuhsystems bei, indem die Kompensation direkt am Bodenteil 1 erfolgt. Das dritte Energiespeicherelement 20 ist so ausgebildet, dass ein Benutzer das Gleichgewicht beim Stehen halten kann und der Sprungschuh 100 in seine Ausgangsposition gebracht werden kann. Diese Größen sind von dem Gewicht des Benutzers abhängig. Das dritte Energiespeicherelement 20 stellt eine Kraft bereit, die den Sprungschuh 100 in die in 1 gezeigte Mittellage beaufschlagt, so dass der Nutzer beim Halten des Gleichgewichts unterstützt wird. Die vom dritten Energiespeicherelement 20 bereitgestellte Kraft reicht aus, um den Sprungschuh in seine Ausgangsstellung zu bringen. Der Sprungschuh 100 würde somit von alleine stehen bleiben und nicht umfallen, wenn der Bediener den Sprungschuh 100 auf dem Boden hinstellt ohne ihn zu benutzen.
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Nachfolgend wird das Funktionsprinzip des Sprungschuhs beschrieben:
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Wenn das Fußteil 9 aus einer nicht eingefederten Position (1) in Richtung des Untergrunds 200 bewegt wird, während sich das Bodenteil 1 auf dem Untergrund 200 befindet, bewegt sich das Verbindungelement 6 mit dem Tragkörper 4 und dem Energiespeicherelement 8 entlang der Führung 11. Dabei dreht sich der Tragkörper 4 mit dem Energiespeicherelement 8 in einer Ausgleichsbewegung um die sechste Lagerwelle 13. Durch die Krafteinleitung des Benutzers in den Sprungschuh 100 werden Energiespeicherelement 7 und Energiespeicherelement 8 gleichzeitig beansprucht.
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Die Verbindung 3 dreht dann um die Lagerwelle 15 und stützt sich über das Umlenkelement 5, welches sich um die fünfte Lagerwelle 16 dreht, am Fußteil 9 ab.
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Das Bodenteil 1 und das Winkelelement 2 drehen gleichzeitig um die erste Lagerwelle 12, um die Position des Benutzers zum Untergrund 200 so zu verändern, dass das Fußteil 9 parallel zum Untergrund 200 ausgerichtet wird. Die dabei auftretende Kraft wird durch ein Energiespeicherelement 20 aufgenommen.
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Wenn der Sprungschuh 100 sich mit dem Fußteil 9 (Schuhsole parallel zum Boden) parallel zum Untergrund 200 in z-Achse bewegt, ist die Bewegungsrichtung der fünften Lagerwelle 16 parallel zu der Bewegungsrichtung der ersten Lagerwelle 12.
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Der Verlauf der Bewegungsrichtungen der fünften Lagerwelle 16 in Richtung der z-Achse ist von dem Verlauf der ersten Lagerwelle 12 unabhängig. Wenn der Bediener sein Gleichgewicht auf dem Fußteil 9 nach vorne oder nach hinten verlagert, bewegen sich diese unabhängig voneinander. Dieser Effekt hilft dem Bediener beim Auftreten das Gleichgewicht zu halten.
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Die Bewegungen erfolgen gleichzeitig beim Übergang von einer nicht eingefederten Position (1) in eine eingefederte Position (2).
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Wenn sich der Sprungschuh 100 in der eingefederten Position befindet, sind das erste und das zweite Energiespeicherelement 7,8 gespannt. Dadurch wirkt auf die Fußplatte 9 eine vertikale, in z-Richtung nach oben gerichtete Kraft, die den Benutzer in der Durchführung eines Sprungs unterstützt.
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Ein wichtiger Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Hebelverhältnisse zwischen den zueinander beweglichen Bauelementen. Diese Hebelverhältnisse bewirken, wie die wirkenden Komponenten entlang der z-Achse aufgeteilt werden.
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Der Abstand der Unterkante des Fußteils 9 von der Oberkante des Verbindungselementes 6 entlang der Führung 9 entspricht einer Hebellänge L1. Der Abstand der zweiten Lagerwelle 13 von der dritten Lagerwelle 14 entspricht einer Hebellänge L2.
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Der Länge der Verbindung 3 von der ersten Lagerwelle 12 bis zur der Lagerwelle 15 entspricht einer Hebellänge L3. Die Länge der Verbindung 3 von der Lagerwelle 15 bis zur dritten Lagerwelle 14 entspricht einer Hebellänge L4. Die Hebellänge L5 entspricht der Länge des Umlenkelement 5. Die Hebellänge L6 gibt den Abstand der vorderen Kante der Auflageplatte zur fünften Lagerwelle 16 an.
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Hierbei gilt, dass das Verhältnis von L3 und L4 gleich dem Verhältnis der auf das Energiespeicherelement 7 und das Energiespeicherelement 8 wirkenden Kräfte F7 bzw.F8 ist.
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Dabei wirkt also die gleiche Kraft auf das Energiespeicherelement 7 wie auf Energiespeicherelement 8 wenn L3 = L4 ist.
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Die Längen L1 und L2 sind abhängig von den Hebelverhältnissen L3 zu L4. Dabei gilt:
- L1, insbesondere die Differenz von L1 in eingefedertem Zustand des Sprungschuhs 100 ( 2) und nicht eingefedertem Zustand des Sprungschuhs 100 (1), ist maßgebend für die Länge des Energiespeicherelements 7. Je größer die Differenz, desto größer der Hub des Energiespeicherelements 7. Ein größerer Hub bewirkt in Verbindung mit einer stärkeren Rückstellkraft der Energiespeicherelemente 7, 8 höhere Sprünge.
- L2 entspricht der Länge des Energiespeicherelements 8. L2 ist abhängig von L4. Je kleiner L4 desto kürzer L2. L6 ist verstellbar. Es gilt wenn L6 kleiner oder größer wird, dann wird L5 um das Verhältnis länger bzw. kürzer.
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Das Sprungschuhsystem 100 wird umso kompakter, je kleiner die Hebellänge L4 bei gleichbleibender Hebellänge L3 ist. Das bewirkt, dass das Energiespeicherelement 8 eine entsprechend größere einwirkende Kraft aufnehmen muss.
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Nachfolgend wird ein Beispiel für einen solchen Sprungschuh beschrieben:
- Benutzereigengewicht: Ca. 40 kg.
- Aufzunehmende Kraft auf die Energiespeicher (nur Gewichtskraft): Ca. 400 N
- Hub des Sprungsystems: 0,2 m
- Energie: Wp = F*s = 40kg * 9,81 m/s2*0,2 m = 78,48J
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Da ein Benutzer den Sprungschuh aber nutzt, wenn er aus einer gewissen Höhe, welche größer als der Hub des Sprungsystems ist, zu springen, sollte die maximale aufzunehmende Kraft der Energiespeicherelemente um mindestens einen Faktor 2, vorzugsweise 3, größer sein. Im oben genannten Beispiel wären das ca.800 N bzw.ca.1500 N.
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Die Energiespeicherkapazität sollte um einen Faktor 5, vorzugsweise um den Faktor 10, größer sein. Im Beispielsystem wären das ca. 400 J bzw. ca. 800 J.
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Das bedeutet, dass die Energiespeicher so ausgelegt sein müssen, dass sie diese Energie sicher aufnehmen und wieder abgeben können. Für einen schwereren Benutzer müssen die Energiespeicherelemente entsprechend größer konstruiert werden.
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Wie insbesondere in 3 zu sehen ist, ist am Bodenteil 1 eine sechste Lagerwelle 17 vorgesehen, um die der Sprungschuh 100 um die x-Achse relativ zum Bodenteil 1 verschwenkt werden kann. An der sechsten Lagerwelle 17 weist der Sprungschuh 100 des Weiteren ein viertes Energiespeicherelement 21 auf, das bei einer Drehung des Sprungschuhs 100 relativ zum Bodenteil 1 um die x-Achse vorgespannt wird. Wenn das Sprungschuhsystem 100 unter seitlicher Neigung mit einem Auftrittswinkel α >0 beansprucht wird, gleicht das Bodenteil 1 den Auftrittswinkel aus und das Energiespeicherelement 21 nimmt die wirkende Kraft auf, wobei das Sprungschuhsystem 1 sich um die sechste Lagerwelle 17 dreht.
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Wie in den 1 und 2 zu sehen ist, umfasst der Sprungschuh 100 des Weiteren eine Schnalle 10. Diese ist am dem Fußteil 9 abgewandten Ende der Führung 11 anbringbar und dient der Verbindung des Sprungschuhs 100 mit einem Bein 60 des Benutzers. Das Fußteil 9, die Schnalle 10 und die Führung 11 sind dabei so ausgebildet, dass sie dabei eine Verbindung für den Sprungschuh 100 mit einem Bein 60 bilden.
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Des Weiteren umfasst der Sprungschuh 100 eine Schuhbindung 55. Diese ist am Fußteil 9 befestigt und mit einem auf dem Fußteil 9 befindlichen Schuh 50 verbindbar. Die Schuhbindung 55 dient zur sicheren Fixierung des Schuhs 50 auf dem Fußteil 9. Zusätzlich kann der Sprungschuh 100 noch eine Beinbefestigung 56 umfassen.
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Diese Ausführungsformen können kombiniert werden, da jedes der zusätzlichen Bauteile grundsätzlich unabhängig von den anderen zusätzlichen Bauteilen einbaubar ist.
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Das erste Energiespeicherelement 7 und/oder das zweite Energiespeicherelement 8 können als Zugfeder ausgebildet sein. Geeignete und häufig genutzte Werkstoffe hierfür sind Federstähle wie z.B. EN 10270-1, EN 10270-2 oder EN 10270-3. Andere Materialien wie Gummi oder Kunststoffe sind ebenfalls möglich.
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Das dritte Energiespeicherelement 20 und das vierte Energiespeicherelement 21 können als Torsionsfeder, beispielsweise als Blattfeder, ausgebildet sein oder Zug- bzw. Druckfedern aufweisen.
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Das Bodenteil 1, die Verbindung 3, der Tragkörper 4 und/oder das Umlenkelement 5 können zumindest teilweise aus einem Metall, Metalllegierung und/oder Stahl hergestellt sein. Geeignete Materialien sind beispielsweise Aluminium, Edelstahl V2A und/oder Titan. Dies ermöglicht eine besonders robuste und sichere Konstruktion.
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Das Bodenteil 1, die Verbindung 3, der Tragkörper 4 und/oder das Umlenkelement 5 können auch zumindest teilweise aus Polyamide oder einem glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt sein. Dies ermöglicht eine besonders leichte und korrosionsfeste Konstruktion.
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Eine Kombination der Materialien ist ebenfalls möglich, um die Vorteile beider Materialenklassen zu vereinen.
