DE102020101703A1 - Spring device for a shoe or for a foot prosthesis and shoe and foot prosthesis with a spring device - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Federvorrichtung für einen Schuh oder für eine Fußprothese zur Energierückgewinnung in den menschlichen Gangphasen vorgeschlagen, welche hervorragende Stoßdämpfungseigenschaften aufweist, und bei welcher die während der Stoßdämpfung aufgenommene Energie in vorteilhafter Weise zur Unterstützung der Schwungphase zurückgewonnen wird. Die Federvorrichtung (100) für einen Schuh (200) oder für eine Fußprothese zur Energierückgewinnung in den menschlichen Gangphasen umfasst ein erstes Federelement (10, 10a) und ein zweites Federelement (11, 11a), wobei das erste Federelement (10, 10a) einen unteren Federabschnitt (12) und einen oberen Federabschnitt (13) aufweist, die über einen, bevorzugt gebogenen, ersten Übergangsabschnitt (16) miteinander verbunden sind, sodass das erste Federelement (10, 10a) in einer Seitenansicht bevorzugt im Wesentlichen V-förmig oder U-förmig ausgebildet ist, und wobei das zweite Federelement (11, 11a) einen unteren Federabschnitt (14) und einen oberen Federabschnitt (15) aufweist, die über einen, bevorzugt gebogenen, zweiten Übergangsabschnitt (17) miteinander verbunden sind, sodass das zweite Federelement (11, 11a) in einer Seitenansicht bevorzugt im Wesentlichen V-förmig oder U-förmig ausgebildet ist, wobei das erste Federelement (10, 10a) und das zweite Federelement (11, 11a) gegenläufig zueinander angeordnet sind, wobei der untere Federabschnitt (12) des ersten Federelements (10, 10a,) in einer Aufsicht eine Aussparung oder Öffnung (24) aufweist, und wobei das zweite Federelement (11, 11a) durch die Aussparung oder Öffnung (24) hindurchgeführt angeordnet ist, und wobei der obere Federabschnitt (13) des ersten Federelements (10, 10a) und der obere Federabschnitt (15) des zweiten Federelements (11, 11a) fest miteinander verbunden sind.A spring device for a shoe or for a prosthetic foot for energy recovery in the human gait phase is proposed which has excellent shock absorption properties and in which the energy absorbed during shock absorption is advantageously recovered to support the swing phase. The spring device (100) for a shoe (200) or for a prosthetic foot for energy recovery in the human gait phase comprises a first spring element (10, 10a) and a second spring element (11, 11a), the first spring element (10, 10a) having a having a lower spring section (12) and an upper spring section (13) which are connected to one another via a, preferably curved, first transition section (16), so that the first spring element (10, 10a) in a side view is preferably essentially V-shaped or U -shaped, and wherein the second spring element (11, 11a) has a lower spring section (14) and an upper spring section (15), which are connected to one another via a, preferably curved, second transition section (17), so that the second spring element (11, 11a) is preferably essentially V-shaped or U-shaped in a side view, the first spring element (10, 10a) and the second spring element (11, 11a) running in opposite directions, e.g. are arranged one above the other, the lower spring section (12) of the first spring element (10, 10a,) having a recess or opening (24) in a plan view, and wherein the second spring element (11, 11a) passes through the recess or opening (24) is arranged guided through, and wherein the upper spring section (13) of the first spring element (10, 10a) and the upper spring section (15) of the second spring element (11, 11a) are firmly connected to one another.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Federvorrichtung für einen Schuh oder für eine Fußprothese zur Energierückgewinnung in den menschlichen Gangphasen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Schuh und eine Fußprothese mit einer Federvorrichtung zur Energierückgewinnung in den menschlichen Gangphasen.The present invention relates to a spring device for a shoe or for a prosthetic foot for energy recovery in human gait phases. The present invention also relates to a shoe and a prosthetic foot with a spring device for energy recovery in human gait phases.
Technologischer HintergrundTechnological background
Der menschliche Gang lässt sich in die Phasen „initialer Bodenkontakt“, „Belastungsantwort“, „mittlere Standphase“, „Standphasenende“, „Schwungphasenvorbereitung“, „initiale Schwungphase“, „mittlere Schwungphase“ und „terminale Schwungphase“ unterteilen. In den Phasen „initialer Bodenkontakt“ und „Belastungsantwort“ werden die beim Aufsetzen des Fußes auftretenden Stöße im Knie und Sprunggelenk gedämpft. In der „mittleren Standphase“ tritt eine Verlagerung des Körperschwerpunktes nach vorne auf. Im „Standphasenende“ beginnt die Ablösung der Ferse vom Boden. In der anschließenden Phase „Schwungphasenvorbereitung“ wird durch Muskelanspannung und Plantarflexion des Sprunggelenks Energie für das nach vorne Schwingen des Beines aufgebaut.The human gait can be divided into the phases "initial contact with the ground", "load response", "middle stance phase", "end of stance phase", "swing phase preparation", "initial swing phase", "middle swing phase" and "terminal swing phase". In the phases of "initial contact with the ground" and "response to stress", the impacts that occur in the knee and ankle when the foot touches down are cushioned. In the "middle stance phase" the body's center of gravity shifts forward. At the end of the stance phase, the heel begins to detach from the ground. In the subsequent phase “swing phase preparation”, muscle tension and plantar flexion of the ankle joint build up energy for swinging the leg forward.
Insbesondere in der Phase „Belastungsantwort“ werden das Knie und das Sprunggelenk des Menschen mit Kräften entsprechend dem bis zu Fünffachen des Körpergewichtes belastet. Beim Joggen kann sich dieser Wert auf das Neunfache erhöhen. Diese Energie wird im Knie und Sprunggelenk beim Gehen oder Laufen absorbiert und ist weitestgehend verloren.In the "load response" phase in particular, the knee and ankle are loaded with forces that are up to five times their body weight. When jogging, this value can increase to nine times. This energy is absorbed in the knee and ankle joint when walking or running and is largely lost.
Im Stand der Technik ist es bekannt, stoßdämpfende Sohlen an Schuhen anzuordnen, um die Belastung auf das Knie und das Sprunggelenk zu vermindern. Jedoch geht auch bei der Verwendung von stoßdämpfenden Sohlen die aufgenommene Energie verloren.It is known in the prior art to arrange shock-absorbing soles on shoes in order to reduce the stress on the knee and the ankle. However, even when using shock-absorbing soles, the absorbed energy is lost.
Um diese Energie zurückzugewinnen, sind im Stand der Technik Federvorrichtungen für Schuhe bekannt.In order to recover this energy, spring devices for shoes are known in the prior art.
So ist aus der
Die
Aus der
Aus der
Aus der
Bei im Stand der Technik bekannten Federvorrichtungen wird die in der Belastungsantwort aufgenommene Energie in Federelementen gespeichert und zumindest teilweise für die Unterstützung der weiteren Gangphasen zurückgewonnen. Die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen geben jedoch einen Großteil der aufgenommenen Energie bereits am Ende der mittleren Standphase auf die Ferse des Trägers ab und unterstützen im Wesentlichen die Aufwärtsbewegung der Ferse während der Ablösung vom Boden. Die dabei wieder abgegebene Energie kann nur in einem geringen Umfang in die initiale Schwungphase transferiert werden. Ein erheblicher Teil der in der Belastungsantwort aufgenommenen Energie wird an den Fuß abgegeben, ohne dass eine tatsächliche Unterstützung in den späten Gangphasen stattfindet.In spring devices known in the prior art, the energy absorbed in the load response is stored in spring elements and at least partially recovered to support the further gait phases. The devices known in the prior art, however, emit a large part of the absorbed energy to the wearer's heel at the end of the middle stance phase and essentially support the upward movement of the heel during detachment from the ground. The one given again Energy can only be transferred to a small extent into the initial swing phase. A considerable part of the energy absorbed in the stress response is delivered to the foot without any actual support taking place in the late gait phases.
Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, VorteilePresentation of the invention: task, solution, advantages
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federvorrichtung für einen Schuh oder für eine Fußprothese zur Energierückgewinnung in den menschlichen Gangphasen bereitzustellen, welche hervorragende Stoßdämpfungseigenschaften aufweist, und bei welcher die während der Stoßdämpfung aufgenommene Energie in vorteilhafter Weise zur Unterstützung der Schwungphase zurückgewonnen wird. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Schuhs und einer Fußprothese mit einer Federvorrichtung, mit welchen die vorgenannten Vorteile erhalten werden.The present invention is based on the object of providing a spring device for a shoe or for a prosthetic foot for energy recovery in the human gait phase, which has excellent shock absorption properties and in which the energy absorbed during shock absorption is advantageously recovered to support the swing phase. Another object of the present invention is to provide a shoe and a prosthetic foot with a spring device with which the aforementioned advantages are obtained.
Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird eine Federvorrichtung für einen Schuh oder für eine Fußprothese zur Energierückgewinnung in den menschlichen Gangphasen vorgeschlagen, umfassend ein erstes Federelement und ein zweites Federelement, wobei das erste Federelement einen unteren Federabschnitt und einen oberen Federabschnitt aufweist, die über einen, bevorzugt gebogenen, ersten Übergangsabschnitt miteinander verbunden sind, sodass das erste Federelement in einer Seitenansicht bevorzugt im Wesentlichen V-förmig oder U-förmig ausgebildet ist, und wobei das zweite Federelement einen unteren Federabschnitt und einen oberen Federabschnitt aufweist, die über einen, bevorzugt gebogenen, zweiten Übergangsabschnitt miteinander verbunden sind, sodass das zweite Federelement in einer Seitenansicht bevorzugt im Wesentlichen V-förmig oder U-förmig ausgebildet ist, wobei das erste Federelement und das zweite Federelement gegenläufig zueinander angeordnet sind, wobei der untere Federabschnitt des ersten Federelements in einer Aufsicht eine Aussparung oder Öffnung aufweist, und wobei das zweite Federelement durch die Aussparung oder Öffnung hindurchgeführt angeordnet ist, wobei ferner vorgesehen ist, dass der obere Federabschnitt des ersten Federelements und der obere Federabschnitt des zweiten Federelements fest miteinander verbunden sind.To solve the problem on which the invention is based, a spring device for a shoe or for a prosthetic foot for energy recovery in the human gait phase is proposed, comprising a first spring element and a second spring element, the first spring element having a lower spring section and an upper spring section, which have a , preferably curved, first transition section are connected to each other, so that the first spring element is preferably substantially V-shaped or U-shaped in a side view, and wherein the second spring element has a lower spring section and an upper spring section, which is preferably curved , second transition section are connected to one another, so that the second spring element is preferably formed in a side view in a substantially V-shaped or U-shaped manner, the first spring element and the second spring element being arranged in opposite directions to one another, the lower The spring section of the first spring element has a recess or opening in a plan view, and wherein the second spring element is arranged guided through the recess or opening, it is further provided that the upper spring section of the first spring element and the upper spring section of the second spring element are firmly connected to one another .
Im Kontext der vorliegenden Erfindung werden Begriffe wie „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „rechts“, „links“ oder „seitlich“ auf einen an einem Schuh oder an einer Fußprothese angeordneten Zustand der Federvorrichtung bezogen. So ist insbesondere unter dem Begriff „vorne“ der Bereich der Federvorrichtung zu verstehen, welcher im am Schuh oder an einer Fußprothese angeordneten Zustand der Position der Zehen oder Fußballen eines Trägers des Schuhs bzw. der Fußprothese entspricht. Entsprechend bezieht sich der Begriff „hinten“ auf den Bereich der Federvorrichtung, in dem sich im am Schuh oder an der Fußprothese angeordneten Zustand die Ferse des Fußes oder der Fußprothese befindet. Der mittlere Bereich der Federvorrichtung befindet sich in etwa im Mittelfußbereich. Die Begriffe „oben“ und „unten“ haben die übliche Bedeutung und beziehen sich auf einen an einem Schuh oder an einer Fußprothese angeordneten Zustand der Federvorrichtung bei üblicher Ausrichtung des Schuhs oder der Fußprothese während des Gehens oder des Laufens. Die Seitenansicht bezieht sich auf eine Blickrichtung auf die Federvorrichtung im am Schuh angeordneten Zustand von der rechten oder von der linken Seite.In the context of the present invention, terms such as “top”, “bottom”, “front”, “rear”, “right”, “left” or “side” refer to a state of the spring device arranged on a shoe or on a prosthetic foot. The term “front” is to be understood in particular as the area of the spring device which corresponds to the position of the toes or ball of the foot of a wearer of the shoe or the foot prosthesis in the state arranged on the shoe or on a foot prosthesis. Correspondingly, the term “rear” relates to the area of the spring device in which the heel of the foot or the foot prosthesis is located in the state arranged on the shoe or on the foot prosthesis. The middle area of the spring device is located approximately in the metatarsal area. The terms “above” and “below” have the usual meaning and relate to a state of the spring device arranged on a shoe or on a foot prosthesis with the usual orientation of the shoe or the foot prosthesis during walking or running. The side view relates to a direction of view of the spring device in the state arranged on the shoe from the right or from the left side.
Das erste Federelement und das zweite Federelement sind bevorzugt im Wesentlichen V-förmig oder U-förmig ausgebildet. Unter einem im Wesentlichen V-förmig oder U-förmig ausgebildeten Federelement wird bevorzugt ein Federelement verstanden, welches zwei Federabschnitte, nämlich einen oberen und einen unteren Federabschnitt aufweist, die über einen insbesondere gebogenen Übergangsabschnitt miteinander verbunden sind. Dabei muss das entsprechende Federelement nicht zwingend exakt U- oder V-förmig ausgebildet sein. Es wird mit diesen Begriffen lediglich zum Ausdruck gebracht, dass der obere Federabschnitt und der untere Federabschnitt jeweils ein dem Übergangsabschnitt abgewandtes Ende aufweisen, wobei die Enden nicht miteinander verbunden sind. Die Federabschnitte können hinsichtlich ihrer Form im Wesentlichen frei gewählt werden. Insbesondere können der obere Federabschnitt und/oder untere Federabschnitt in einer Seitenansicht gerade oder gebogen oder geschwungen ausgebildet sein. Weiter insbesondere können der obere Federabschnitt und/oder der untere Federabschnitt mehrfachgebogen oder geschwungen ausgebildet sein.The first spring element and the second spring element are preferably essentially V-shaped or U-shaped. An essentially V-shaped or U-shaped spring element is preferably understood to mean a spring element which has two spring sections, namely an upper and a lower spring section, which are connected to one another via a particularly curved transition section. The corresponding spring element does not necessarily have to be exactly U or V-shaped. These terms only express that the upper spring section and the lower spring section each have an end facing away from the transition section, the ends not being connected to one another. The shape of the spring sections can essentially be selected freely. In particular, the upper spring section and / or lower spring section can be straight or curved or curved in a side view. Furthermore, in particular, the upper spring section and / or the lower spring section can be designed to be bent or curved several times.
Das erste Federelement und das zweite Federelement sind gegenläufig zueinander angeordnet. Dies bedeutet, dass die dem ersten Übergangsabschnitt abgewandten Enden des oberen und des unteren Federabschnitts des ersten Federelements in die entgegengesetzte Richtung wie die entsprechenden Enden des oberen und unteren Federabschnitts des zweiten Federelements gerichtet sind.The first spring element and the second spring element are arranged in opposite directions to one another. This means that the ends of the upper and lower spring sections of the first spring element facing away from the first transition section are directed in the opposite direction to the corresponding ends of the upper and lower spring sections of the second spring element.
Das erste Federelement weist zumindest im unteren Federabschnitt eine Aussparung oder Öffnung auf, durch die das zweite Federelement, bevorzugt der untere Federabschnitt des zweiten Federelements, hindurchgeführt angeordnet ist. Das erste Federelement und das zweite Federelement sind somit ineinander verschränkt.The first spring element has at least in the lower spring section a recess or opening through which the second spring element, preferably the lower spring section of the second spring element, is arranged to be guided. The first spring element and the second spring element are thus interlocked.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der obere Federabschnitt des ersten Federelements und der obere Federabschnitt des zweiten Federelements fest miteinander verbunden sind. Die feste Verbindung des oberen Federabschnitts des ersten Federelements und des oberen Federabschnitts des zweiten Federelements führt dazu, dass das erste Federelement und das zweite Federelement nicht relativ zueinander verschwenkt oder bewegt werden können. Dies hat zur Folge, dass eine im ersten Federelement und/oder im zweiten Federelement gespeicherte Federenergie während der Abfolge der menschlichen Gangphasen von dem ersten Federelement auf das zweite Federelement und/oder umgekehrt übertragen werden kann. Vorteilhafterweise wird es dadurch möglich, dass in der Belastungsantwort, beispielsweise im zweiten Federelement, gespeicherte Federenergie im Übergang von der mittleren Standphase zum Standphasenende von dem zweiten Federelement auf das erste Federelement übertragen werden und in der Schwungphasenvorbereitung oder initialen Schwungphase vom ersten Federelement zur Unterstützung der Schwungphase wieder abgegeben werden kann. Mit anderen Worten wird die in dem initialen Bodenkontakt beziehungsweise in der Belastungsantwort gespeicherte Federenergie nicht ausschließlich in der mittleren Standphase auf die Ferse des Menschen abgegeben, sondern die Federenergie wird in die Schwungphase transferiert, um eine dynamische Unterstützung der Geh- oder Laufbewegung bereitzustellen. Dies führt zu einer besonders effektiven Energierückgewinnung in den Phasen des menschlichen Ganges.According to the invention it is provided that the upper spring section of the first spring element and the upper spring section of the second spring element are firmly connected to one another. The fixed connection of the upper spring section of the first spring element and the upper spring section of the second spring element means that the first spring element and the second spring element cannot be pivoted or moved relative to one another. As a result, a spring energy stored in the first spring element and / or in the second spring element can be transferred from the first spring element to the second spring element and / or vice versa during the sequence of human gait phases. This advantageously makes it possible for spring energy stored in the load response, for example in the second spring element, to be transferred from the second spring element to the first spring element in the transition from the middle stance phase to the end of the stance phase, and in the swing phase preparation or initial swing phase from the first spring element to support the swing phase can be returned. In other words, the spring energy stored in the initial ground contact or in the load response is not only transferred to the heel of the person in the middle stance phase, but the spring energy is transferred into the swing phase in order to provide dynamic support for walking or running movement. This leads to a particularly effective energy recovery in the phases of the human gait.
Der obere Federabschnitt des ersten Federelements und der obere Federabschnitt des zweiten Federelements sind somit in einer kraftübertragenden Weise miteinander verbunden. Der obere Federabschnitt des ersten Federelements und der obere Federabschnitt des zweiten Federelements können dafür benachbart aneinander angeordnet und mittels Verbindungsmitteln wie Harzen, Klebstoffen, Schrauben, Nieten etc. miteinander verbunden sein. Jedoch ist es grundsätzlich auch möglich, dass der obere Federabschnitt des ersten Federelements und der obere Federabschnitt des zweiten Federelements stoffeinteilig miteinander ausgebildet sind und somit einen einzigen, stoffeinteiligen Federabschnitt ausbilden.The upper spring section of the first spring element and the upper spring section of the second spring element are thus connected to one another in a force-transmitting manner. The upper spring section of the first spring element and the upper spring section of the second spring element can for this purpose be arranged adjacent to one another and connected to one another by means of connecting means such as resins, adhesives, screws, rivets, etc. However, in principle it is also possible for the upper spring section of the first spring element and the upper spring section of the second spring element to be formed integrally with one another and thus to form a single, integral spring section.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das erste Federelement ein vorderes Federelement ist und dass das zweite Federelement ein hinteres Federelement ist.It is preferably provided that the first spring element is a front spring element and that the second spring element is a rear spring element.
Das hintere Federelement ist dann weiter bevorzugt jenes Federelement, welches in den Gangphasen „initialer Bodenkontakt“ und „Belastungsantwort“ die Stoßenergie speichert und somit eine Federwirkung insbesondere im Fersenbereich des Schuhs oder der Fußprothese entfaltet. Das vordere Federelement ist entsprechend das Federelement, welches die gespeicherte Energie in die initiale Schwungphase abgibt und somit insbesondere im vorderen Bereich des Schuhs beziehungsweise der Fußprothese eine Federwirkung entfaltet.The rear spring element is then further preferably that spring element which stores the impact energy in the gait phases “initial ground contact” and “load response” and thus develops a spring effect, particularly in the heel area of the shoe or the prosthetic foot. The front spring element is correspondingly the spring element which emits the stored energy in the initial swing phase and thus develops a spring effect in particular in the front area of the shoe or the prosthetic foot.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement unterschiedliche Härten, Steifigkeiten oder Federkonstanten aufweisen. Insbesondere ist es bevorzugt vorgesehen, dass das hintere Federelement weicher ist beziehungsweise dass das hintere Federelement eine geringere Steifigkeit oder eine kleinere Federkonstante aufweist, als das vordere Federelement.It is preferably provided that the first spring element and / or the second spring element have different hardnesses, stiffnesses or spring constants. In particular, it is preferably provided that the rear spring element is softer or that the rear spring element has a lower rigidity or a smaller spring constant than the front spring element.
Die Federvorrichtung kann in einen Schuh oder eine Fuß- beziehungsweise eine Beinprothese integriert angeordnet sein. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die Federvorrichtung als Zusatzelement nachträglich an einen Schuh beziehungsweise an die Sohle eines Schuhs oder an eine Fuß- oder Beinprothese angebracht wird.The spring device can be arranged integrated into a shoe or a foot or leg prosthesis. In addition, it is also possible that the spring device is subsequently attached as an additional element to a shoe or to the sole of a shoe or to a foot or leg prosthesis.
Bevorzugt ist ferner vorgesehen, dass das zweite Federelement bei einer Verwendung der Federvorrichtung an einem Schuh oder einer Fußprothese ausgebildet ist, zwischen den Gangphasen „initialer Bodenkontakt“ und „mittlere Standphase“, bevorzugt „späte mittlere Standphase“, belastet und gespannt zu werden und Federenergie zu speichern, und dass das zweite Federelement weiter bevorzugt ausgebildet ist, zwischen der „mittleren Standphase“, bevorzugt der „späten mittleren Standphase“ und dem „Standphasenende“ die Federenergie abzugeben, sodass das zweite Federelement insbesondere bevorzugt im „Standphasenende“ die Federenergie abgegeben hat.It is also preferably provided that when the spring device is used on a shoe or a prosthetic foot, the second spring element is designed to be loaded and tensioned between the gait phases “initial ground contact” and “middle stance phase”, preferably “late middle stance phase”, and spring energy to store, and that the second spring element is further preferably designed to emit the spring energy between the "middle stance phase", preferably the "late middle stance phase" and the "end of stance phase", so that the second spring element has especially preferably emitted the spring energy in the "end of stance phase" .
Unter dem Begriff „späte mittlere Standphase“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt das letzte Drittel des zeitlichen Verlaufs der mittleren Standphase verstanden.In the context of the present invention, the term “late middle stance phase” is preferably understood to mean the last third of the time course of the middle stance phase.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass das erste Federelement bei einer Verwendung der Federvorrichtung an einem Schuh oder einer Fußprothese ausgebildet ist, zwischen den Gangphasen „mittlere Standphase“, bevorzugt „frühe mittlere Standphase“, und „Standphasenende“ belastet und gespannt zu werden und Federenergie zu speichern, und dass das erste Federelement weiter bevorzugt ausgebildet ist, aus dem „Standphasenende“ die Federenergie in die „initiale Schwungphase“ abzugeben.With a further advantage it can be provided that when the spring device is used on a shoe or a prosthetic foot, the first spring element is designed to be loaded and tensioned between the gait phases “middle stance phase”, preferably “early middle stance phase”, and “end of stance phase” To store spring energy, and that the first spring element is further preferably designed to deliver the spring energy from the “end of the stance phase” into the “initial swing phase”.
Unter dem Begriff „frühe mittlere Standphase“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt das erste Drittel des zeitlichen Verlaufs der mittleren Standphase verstanden.In the context of the present invention, the term “early middle stance phase” is preferably understood to mean the first third of the time course of the middle stance phase.
Das erste Federelement und das zweite Federelement sind somit bezüglich des Zeitpunktes der Aufnahme und Abgabe der jeweiligen Federenergie vorteilhafterweise bevorzugt verschiedenen Gangphasen zugeordnet.The first spring element and the second spring element are thus advantageously assigned to different gait phases with respect to the point in time at which the respective spring energy is received and released.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass das erste Federelement und das zweite Federelement derart fest miteinander verbunden sind, dass zwischen den Gangphasen „Belastungsantwort“ oder „mittlere Standphase“, bevorzugt „späte mittlere Standphase“, und „Standphasenende“ die Federenergie des zweiten Federelements zumindest teilweise auf das erste Federelement übertragen wird.With a further advantage it can be provided that the first spring element and the second spring element are firmly connected to each other in such a way that between the gait phases “load response” or “middle stance phase”, preferably “late middle stance phase”, and “end of stance phase” the spring energy of the second spring element is at least partially transferred to the first spring element.
Durch die Übertragung der Federenergie von dem zweiten Federelement, insbesondere dem hinteren Federelement, auf das erste Federelement, insbesondere das vordere Federelement, kann ein Großteil der in der Belastungsantwort aufgenommenen Stoßenergie in die späteren Gangphasen, insbesondere in das Standphasenende und die initialen Schwungphase, transferiert werden. Die auf die späten Gangphasen übertragene Energie kann vom ersten, beziehungsweise vorderen, Federelement an den Fuß oder die Fußprothese zur Unterstützung der Schwungphase abgegeben werden.By transferring the spring energy from the second spring element, in particular the rear spring element, to the first spring element, in particular the front spring element, a large part of the impact energy absorbed in the load response can be transferred into the later gait phases, in particular into the end of the stance phase and the initial swing phase . The energy transferred to the late gait phases can be released from the first or front spring element to the foot or the prosthetic foot to support the swing phase.
Insbesondere ist es dann bevorzugt, dass das zweite Federelement, insbesondere das hintere Federelement, beim Aufsetzen des Fußes in der Belastungsantwort gespannt wird. In der mittleren Standphase wird die Federenergie zumindest teilweise auf das erste, insbesondere das vordere, Federelement übertragen. Das erste, insbesondere das vordere, Federelement gibt beim Abstoßen des Fußes beginnend im Standphasenende die Energie in die initiale Schwungphase auf den Fuß wieder ab.In particular, it is then preferred that the second spring element, in particular the rear spring element, is tensioned when the foot is placed in the load response. In the middle stance phase, the spring energy is at least partially transferred to the first, in particular the front, spring element. When the foot is pushed off, the first, in particular the front, spring element, beginning in the end of the stance phase, releases the energy into the initial swing phase on the foot.
Während der Übertragung der Federenergie von dem zweiten Federelement zu dem ersten Federelement in der mittleren Standphase sind das erste Federelement und das zweite Federelement beide bevorzugt zumindest teilweise gespannt.During the transmission of the spring energy from the second spring element to the first spring element in the middle stance phase, the first spring element and the second spring element are both preferably at least partially tensioned.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement durch die Muskelkraft eines Trägers der Federvorrichtung, insbesondere durch das Heben der Ferse, weiter gespannt werden.With a further advantage it can be provided that the first spring element and / or the second spring element are tensioned further by the muscular force of a wearer of the spring device, in particular by lifting the heel.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Übergangsabschnitt des ersten Federelements in einem hinteren Bereich der Federvorrichtung angeordnet ist, und dass die dem ersten Übergangsabschnitt abgewandten Enden des oberen Federabschnitts und des unteren Federabschnitts des ersten Federelements in einem vorderen Bereich der Federvorrichtung angeordnet sind.It is preferably provided that the first transition section of the first spring element is arranged in a rear region of the spring device, and that the ends of the upper spring section and the lower spring section of the first spring element facing away from the first transition section are arranged in a front region of the spring device.
Durch die Anordnung der dem ersten Übergangsabschnitt abgewandten Enden des oberen Federabschnitts und des unteren Federabschnitts des ersten Federelements in einem vorderen Bereich der Federvorrichtung ist das erste Federelement insbesondere dazu ausgebildet, im Bereich der Zehen oder des Fußballen eines Fußes oder einer Fußprothese eine Federwirkung zu entfalten. Das erste Federelement entspricht somit bevorzugt dem vorderen Federelement.By arranging the ends of the upper spring section facing away from the first transition section and the lower spring section of the first spring element in a front area of the spring device, the first spring element is designed in particular to develop a spring effect in the area of the toes or ball of the foot of a foot or a prosthetic foot. The first spring element thus preferably corresponds to the front spring element.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass der zweite Übergangsabschnitt des zweiten Federelements in einem mittleren oder vorderen Bereich der Federvorrichtung angeordnet ist, und dass die dem zweiten Übergangsabschnitt abgewandten Enden des oberen Federabschnitts und des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements in einem hinteren Bereich der Federvorrichtung angeordnet sind.With a further advantage it can be provided that the second transition section of the second spring element is arranged in a central or front region of the spring device, and that the ends of the upper spring section and the lower spring section of the second spring element facing away from the second transition section are arranged in a rear region of the spring device are.
Durch die Anordnung der dem zweiten Übergangsbereich abgewandten Enden des oberen Federabschnitts und des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements entfaltet das zweite Federelement im Wesentlichen im Fersenbereich des Fußes beziehungsweise der Fußprothese eine Federwirkung und entspricht damit bevorzugt dem hinteren Federelement.Due to the arrangement of the ends of the upper spring section facing away from the second transition area and the lower spring section of the second spring element, the second spring element develops a spring effect essentially in the heel area of the foot or the prosthetic foot and thus preferably corresponds to the rear spring element.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der zweite Übergangsabschnitt des zweiten Federelements vor dem ersten Übergangsabschnitt des ersten Federelements angeordnet ist.It is particularly preferably provided that the second transition section of the second spring element is arranged in front of the first transition section of the first spring element.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass das erste Federelement und das zweite Federelement jeweils einen Bodenkontaktabschnitt aufweisen, wobei der jeweilige Bodenkontaktabschnitt an dem dem jeweiligen Übergangsabschnitt abgewandten Ende des unteren Federabschnitts angeordnet ist.With a further advantage it can be provided that the first spring element and the second spring element each have a ground contact section, the respective ground contact section being arranged at the end of the lower spring section facing away from the respective transition section.
Der Bodenkontaktabschnitt ist jener Bereich der unteren Federabschnitte des ersten und/oder des zweiten Federelements, welcher zeitlich zuerst mit dem Boden, beispielsweise einer Straße, in Kontakt kommt. Hinsichtlich des zweiten, insbesondere hinteren, Federelements ist der Bodenkontaktabschnitt im Wesentlichen unterhalb der Ferse eines Fußes oder des Fersenbereichs eines Schuhs oder einer Fußprothese angeordnet. Hinsichtlich des ersten, insbesondere vorderen, Federelements ist der Bodenkontaktabschnitt in etwa unter den Zehen oder unter den Fußballen des Fußes oder unter dem Zehen- oder Fußballenbereich eines Schuhs oder einer Fußprothese angeordnet.The ground contact section is that area of the lower spring sections of the first and / or the second spring element which comes into contact first with the ground, for example a road. With regard to the second, in particular rear, spring element, the ground contact section is arranged essentially below the heel of a foot or the heel area of a shoe or a foot prosthesis. With regard to the first, in particular the front, spring element, the ground contact section is arranged approximately under the toes or under the ball of the foot or under the toe or ball of the foot area of a shoe or a prosthetic foot.
Der Bodenkontaktabschnitt kann in einer in einem Schuh integrierten Anordnung der Federvorrichtung in die Laufsohle des Schuhs integriert sein. Somit kann zwischen dem Bodenkontaktabschnitt und dem Boden eine Unterseite einer Laufsohle des Schuhs angeordnet sein.The ground contact portion can be integrated in an arrangement in a shoe Spring device can be integrated into the outsole of the shoe. Thus, an underside of an outsole of the shoe can be arranged between the ground contact section and the ground.
Bevorzugt beträgt eine Höhe der Federvorrichtung zwischen 1 cm und 5 cm, bevorzugt zwischen 2 cm und 4 cm, besonders bevorzugt zwischen 3 cm und 3,5 cm.The height of the spring device is preferably between 1 cm and 5 cm, preferably between 2 cm and 4 cm, particularly preferably between 3 cm and 3.5 cm.
Es wird somit eine besonders flache Ausgestaltung der Federvorrichtung bereitgestellt, welche gut in einen Schuh oder eine Fußprothese integrierbar oder an einem Schuh oder an einer Fußprothese anordbar ist.A particularly flat design of the spring device is thus provided, which can be easily integrated into a shoe or a foot prosthesis or can be arranged on a shoe or on a foot prosthesis.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass der obere Federabschnitt des ersten Federelements und der obere Federabschnitt des zweiten Federelements miteinander verklebt und/oder vernietet und/oder verschraubt sind, oder dass der obere Federabschnitt des ersten Federelements und der obere Federabschnitt des zweiten Federelements stoffeinteilig miteinander ausgebildet sind.With a further advantage, it can be provided that the upper spring section of the first spring element and the upper spring section of the second spring element are glued and / or riveted and / or screwed to one another, or that the upper spring section of the first spring element and the upper spring section of the second spring element are integral with one another are trained.
Mit anderen Worten können die oberen Federabschnitte des ersten Federelements und des zweiten Federelements durch Anordnen des oberen Federabschnitts des ersten Federelements an dem oberen Federabschnitt des zweiten Federelements und anschließendes Verkleben, Vernieten oder Verschrauben der oberen Federabschnitte miteinander verbunden werden, um eine feste Verbindung zwischen dem oberen Federabschnitt des ersten Federelements und dem oberen Federabschnitt des zweiten Federelements herzustellen.In other words, the upper spring sections of the first spring element and the second spring element can be connected to one another by arranging the upper spring section of the first spring element on the upper spring section of the second spring element and then gluing, riveting or screwing the upper spring sections together to create a firm connection between the upper spring element Produce spring portion of the first spring element and the upper spring portion of the second spring element.
Darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, den oberen Federabschnitt des ersten Federelements und den oberen Federabschnitt des zweiten Federelements bereits bei der Herstellung der Federvorrichtung stoffeinteilig herzustellen, sodass diese keine physisch separaten Abschnitte darstellen, sondern in einem einzigen stoffeinteiligen Federabschnitt miteinander kombiniert sind.In addition, however, it is also possible to produce the upper spring section of the first spring element and the upper spring section of the second spring element in one piece of material during the manufacture of the spring device, so that these do not represent physically separate sections, but are combined with one another in a single material spring section.
Ferner kann vorgesehen sein, dass an dem oberen Federabschnitt des ersten Federelements und/oder an dem oberen Federabschnitt des zweiten Federelements ein Befestigungsabschnitt vorgesehen ist, wobei der Befestigungsabschnitt zur Befestigung der Federvorrichtung an einem Schuh oder an einer Fußprothese ausgebildet ist.Furthermore, it can be provided that a fastening section is provided on the upper spring section of the first spring element and / or on the upper spring section of the second spring element, the fastening section being designed for fastening the spring device to a shoe or to a prosthetic foot.
Im in einem Schuh integrierten Zustand kann der Befestigungsabschnitt auch zur Befestigung an einer Innen- beziehungsweise Brandsohle eines Schuhs ausgebildet sein.When integrated in a shoe, the fastening section can also be designed for fastening to an inner or insole of a shoe.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass der obere Federabschnitt des zweiten Federelements mindestens eine nach unten gerichtete Anschlagfläche aufweist, wobei die nach unten gerichtete Anschlagfläche bevorzugt in etwa mittig zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt und dem dem zweiten Übergangsabschnitt abgewandten Ende des oberen Federabschnitts angeordnet ist, und wobei der untere Federabschnitt des zweiten Federelements eine nach oben gerichtete Anschlagfläche aufweist, wobei die nach oben gerichtete Anschlagfläche bevorzugt in etwa mittig zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt und dem dem zweiten Übergangsabschnitt abgewandten Ende des unteren Federabschnitts angeordnet ist, wobei das zweite Federelement bevorzugt derart ausgebildet ist, dass die nach unten gerichtete Anschlagfläche und die nach oben gerichtete Anschlagfläche zwischen der Gangphase „Belastungsantwort“ und der „mittleren Standphase“, bevorzugt der „frühen mittleren Standphase“, in gegenseitigen Anschlag kommen.With a further advantage it can be provided that the upper spring section of the second spring element has at least one downwardly directed stop surface, the downwardly directed stop surface preferably being arranged approximately centrally between the second transition section and the end of the upper spring section facing away from the second transition section, and wherein the lower spring section of the second spring element has an upwardly directed stop surface, wherein the upwardly directed stop surface is preferably arranged approximately centrally between the second transition section and the end of the lower spring section facing away from the second transition section, the second spring element preferably being designed in such a way that that the downward-facing stop surface and the upward-facing stop surface between the gait phase “load response” and the “middle stance phase”, preferably the “early middle stance phase”, come into mutual contact men.
Die nach unten gerichtete Anschlagfläche des oberen Federabschnitts des zweiten Federelements und die nach oben gerichtete Anschlagfläche des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements sind somit in Richtung einer Innenseite der im Wesentlichen U- oder V-förmigen Ausgestaltung des zweiten Federelements gerichtet.The downwardly directed stop surface of the upper spring section of the second spring element and the upwardly directed stop surface of the lower spring section of the second spring element are thus directed towards an inside of the essentially U- or V-shaped configuration of the second spring element.
Zwischen den Gangphasen initialer Bodenkontakt und Belastungsantwort wird das zweite Federelement, insbesondere das hintere Federelement, belastet und gespannt und nimmt Federenergie auf. In der Gangphase Belastungsantwort oder mittlere Standphase, bevorzugt „frühe mittlere Standphase“, kommen die oberen Anschlagfläche und die untere Anschlagfläche des zweiten Federelements miteinander in Kontakt. Dies hat zur Folge, dass die effektive Hebellänge des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements verkürzt wird. Insbesondere wird die Hebellänge auf den Abstand zwischen dem Anschlag und dem dem zweiten Übergangsbereich abgewandten Ende des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements verkürzt. Die Verkürzung der Hebellänge führt zu einer effektiven Erhöhung der Federstärke beziehungsweise Federkonstante. Durch den bereitgestellten Anschlag kann somit während der Gangphasen die Federstärke verändert werden, sodass die Dämpfungsstärke beziehungsweise der zeitliche Verlauf der Energierückgewinnung gesteuert werden kann.Between the gait phases of initial ground contact and load response, the second spring element, in particular the rear spring element, is loaded and tensioned and absorbs spring energy. In the gait phase, load response or middle stance phase, preferably “early middle stance phase”, the upper stop surface and the lower stop surface of the second spring element come into contact with one another. As a result, the effective lever length of the lower spring section of the second spring element is shortened. In particular, the lever length is shortened to the distance between the stop and the end of the lower spring section of the second spring element facing away from the second transition area. The shortening of the lever length leads to an effective increase in the spring strength or spring constant. With the stop provided, the spring strength can thus be changed during the gait phases, so that the damping strength or the temporal progression of the energy recovery can be controlled.
Bevorzugt wird daher ein Hebelarm des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements zwischen der Gangphase „Belastungsantwort“ und der „mittleren Standphase“, bevorzugt der „frühen mittleren Standphase“, auf einen Abschnitt zwischen dem dem zweiten Übergangsabschnitt abgewandten Ende des unteren Federabschnitts und der nach oben gerichteten Anschlagfläche verkürzt.A lever arm of the lower spring section of the second spring element is therefore preferred between the gait phase “load response” and the “middle stance phase”, preferably the “early middle stance phase”, on a section between the section facing away from the second transition section Shortened end of the lower spring section and the upwardly directed stop surface.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass der obere Federabschnitt des ersten Federelements mindestens eine nach unten gerichtete Anschlagfläche aufweist, wobei die nach unten gerichtete Anschlagfläche bevorzugt in etwa mittig zwischen dem ersten Übergangsabschnitt und dem dem ersten Übergangsabschnitt abgewandten Ende des oberen Federabschnitts angeordnet ist, und wobei der untere Federabschnitt des ersten Federelements eine nach oben gerichtete Anschlagfläche aufweist, wobei die nach oben gerichtete Anschlagfläche bevorzugt in etwa mittig zwischen dem ersten Übergangsabschnitt und dem dem ersten Übergangsabschnitt abgewandten Ende des unteren Federabschnitts angeordnet ist, wobei das erste Federelement bevorzugt derart ausgebildet ist, dass die nach unten gerichtete Anschlagfläche und die nach oben gerichtete Anschlagfläche zwischen der „mittleren Standphase“, bevorzugt der „späten mittleren Standphase“, und dem „Standphasenende“ in gegenseitigen Anschlag kommen.With a further advantage it can be provided that the upper spring section of the first spring element has at least one downwardly directed stop surface, the downwardly directed stop surface preferably being arranged approximately centrally between the first transition section and the end of the upper spring section facing away from the first transition section, and wherein the lower spring section of the first spring element has an upwardly directed stop surface, wherein the upwardly directed stop surface is preferably arranged approximately centrally between the first transition section and the end of the lower spring section facing away from the first transition section, the first spring element preferably being designed in such a way that the downward-facing stop surface and the upward-facing stop surface between the “middle stance phase”, preferably the “late middle stance phase”, and the “end of the stance phase” come into mutual contact.
Analog zu den vorstehenden Erläuterungen zum zweiten Federelement können durch den Anschlag des oberen Federabschnitts mit dem unteren Federabschnitt des ersten Federelements die Federkräfte beziehungsweise die Federkonstante des ersten, insbesondere vorderen, Federelements in den Gangphasen verändert werden, sodass die Dämpfungsstärke variiert werden kann. Zudem wird durch die Anpassung der Hebellänge und somit der Federkonstante oder der Federkraft des ersten Federelements die Abgabe der Energierückgewinnung in die initiale Schwungphase zeitlich gesteuert. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte dynamische Unterstützung des Gehens.Analogous to the explanations given above for the second spring element, the abutment of the upper spring section with the lower spring section of the first spring element can change the spring forces or the spring constant of the first, in particular the front, spring element in the gear phases, so that the damping strength can be varied. In addition, by adapting the lever length and thus the spring constant or the spring force of the first spring element, the release of the energy recovery in the initial swing phase is timed. This enables particularly advantageous dynamic support for walking.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass ein Hebelarm des unteren Federabschnitts des ersten Federelements zwischen der „mittleren Standphase“, bevorzugt der „späten mittleren Standphase“, und dem „Standphasenende“ auf einen Abschnitt zwischen dem dem ersten Übergangsabschnitt abgewandten Ende des unteren Federabschnitts und der nach oben gerichteten Anschlagfläche verkürzt wird.Preferably, it can be provided that a lever arm of the lower spring section of the first spring element between the “middle stance phase”, preferably the “late middle stance phase”, and the “end of the stance phase” on a section between the end of the lower spring section facing away from the first transition section and the after Above facing stop surface is shortened.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass der untere Federabschnitt des zweiten Federelements mindestens ein Anschlagelement, bevorzugt zwei Anschlagelemente, insbesondere einen Vorsprung, aufweist, wobei das mindestens eine Anschlagelement in etwa mittig zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt und dem dem zweiten Übergangsabschnitt abgewandten Ende des unteren Federabschnitts, weiter insbesondere zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt und der nach oben gerichtete Anschlagfläche des unteren Federabschnitts, angeordnet ist, wobei das erste Federelement und/oder das zweite Federelement bevorzugt derart ausgebildet sind, dass das mindestens eine Anschlagelement zwischen den Gangphasen „Belastungsantwort“ und „mittlere Standphase“ in einen Anschlag mit einem Anschlagbereich des unteren Federabschnitts des ersten Federelements kommt.With a further advantage it can be provided that the lower spring section of the second spring element has at least one stop element, preferably two stop elements, in particular a projection, the at least one stop element approximately centrally between the second transition section and the end of the lower spring section facing away from the second transition section , further in particular between the second transition section and the upwardly directed stop surface of the lower spring section, wherein the first spring element and / or the second spring element are preferably designed such that the at least one stop element between the gait phases “load response” and “middle stance phase “Comes into a stop with a stop area of the lower spring section of the first spring element.
Das mindestens eine Anschlagelement, insbesondere der Vorsprung, ist insbesondere am unteren Federabschnitt des zweiten, insbesondere hinteren, Federelements angeordnet. Ferner ragt das Anschlagelement, insbesondere der Vorsprung, bevorzugt seitlich nach außen von dem unteren Federabschnitt des zweiten Federelements ab, sodass das Anschlagelement unterhalb des Anschlagbereichs am unteren Federabschnitt des ersten Federelements, insbesondere des vorderen Federelements, angeordnet ist.The at least one stop element, in particular the projection, is arranged in particular on the lower spring section of the second, in particular rear, spring element. Furthermore, the stop element, in particular the projection, preferably protrudes laterally outward from the lower spring section of the second spring element, so that the stop element is arranged below the stop area on the lower spring section of the first spring element, in particular the front spring element.
Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, dass das mindestens eine Anschlagelement, bevorzugt die mindestens zwei Anschlagelemente, weiter insbesondere der Vorsprung, an dem unteren Federabschnitt des ersten beziehungsweise des vorderen Federelements angeordnet ist und insbesondere in eine Richtung nach innen in die Öffnung im unteren Federabschnitt des ersten Federelements hineinragt. In diesem Fall ist das mindestens eine Anschlagelement, weiter insbesondere der mindestens eine Vorsprung, oberhalb eines entsprechenden Anschlagbereichs des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements angeordnet.In principle, however, it is also conceivable that the at least one stop element, preferably the at least two stop elements, further in particular the projection, is arranged on the lower spring section of the first or the front spring element and in particular in an inward direction into the opening in the lower spring section of the first spring element protrudes. In this case, the at least one stop element, further in particular the at least one projection, is arranged above a corresponding stop area of the lower spring section of the second spring element.
Durch die Bereitstellung eines Anschlags zwischen dem unteren Federabschnitt des zweiten Federelements und dem unteren Federabschnitt des ersten Federelements, insbesondere zwischen den Gangphasen Belastungsantwort und mittlere Standphase, kann dafür gesorgt werden, dass das erste Federelement und das zweite Federelement gleichzeitig gespannt oder belastet werden, auch wenn nur eines der Federelemente, insbesondere das zweite Federelement durch einen Bodenkontakt belastet wird. Wird beispielsweise in den Gangphasen initialer Bodenkontakt oder Belastungsantwort das hintere Federelement, insbesondere das zweite Federelement, belastet und gespannt, so bewegt sich während des Spannens des unteren Federabschnitts des zweiten, insbesondere hinteren, Federelements dieses auf den oberen Federabschnitt des zweiten Federelements zu. Bevor das zweite, insbesondere hintere, Federelement vollständig gespannt ist, tritt das mindestens eine Anschlagelement des unteren Federabschnitts des zweiten, insbesondere hinteren, Federelements in Anschlag mit dem Anschlagsbereich am unteren Federabschnitt des ersten beziehungsweise vorderen Federelements. Das erste, insbesondere vordere, Federelement steht zu diesem Zeitpunkt noch nicht mit dem Bodenkontaktabschnitt in Kontakt mit dem Boden. Bei einer weiteren Belastung des zweiten, insbesondere hinteren, Federelements werden die Kräfte über das Anschlagelement auf das erste, insbesondere vordere, Federelement übertragen und sorgen somit für eine Vorspannung des ersten, insbesondere vorderen, Federelements und damit zu einer Energieübertragung vom zweiten, insbesondere hinteren, Federelement auf das erste, insbesondere vordere Federelement. Durch diese Maßnahme wird eine besonders effektive Energieübertragung vom zweiten, insbesondere hinteren, Federelement zum ersten, insbesondere, vorderen Federelement bereitgestellt.By providing a stop between the lower spring section of the second spring element and the lower spring section of the first spring element, in particular between the gait phases, load response and middle stance phase, it can be ensured that the first spring element and the second spring element are tensioned or loaded at the same time, even if only one of the spring elements, in particular the second spring element, is loaded by contact with the ground. If, for example, the rear spring element, in particular the second spring element, is loaded and tensioned in the gait phases of initial ground contact or load response, then during the tensioning of the lower spring section of the second, in particular the rear, spring element this moves towards the upper spring section of the second spring element. Before the second, in particular rear, spring element is fully tensioned, the at least one stop element of the lower spring section of the second, in particular rear, spring element comes into abutment with the stop area on the lower spring section of the first or front spring element. The first, in particular the front, spring element is not yet in contact with the ground contact section at this point in time in contact with the ground. In the event of a further load on the second, in particular the rear, spring element, the forces are transmitted via the stop element to the first, in particular the front, spring element and thus ensure a pretensioning of the first, in particular the front, spring element and thus for energy transfer from the second, in particular the rear Spring element on the first, in particular front spring element. This measure provides a particularly effective transfer of energy from the second, in particular rear, spring element to the first, in particular, front spring element.
Bevorzugt ist das mindestens eine Anschlagelement in etwa mittig zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt und dem dem zweiten Übergangsabschnitt abgewandten Ende des unteren Federabschnitts, weiter insbesondere zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt und der nach oben gerichteten Anschlagfläche des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements angeordnet. Durch diese Positionierung wird sichergestellt, dass das mindestens eine Anschlagelement mit dem Anschlagbereich des unteren Federabschnitts des ersten Federelements in Anschlag kommt, bevor die nach oben gerichtete Anschlagfläche des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements in Kontakt mit der nach unten gerichteten Anschlagfläche des oberen Federabschnitts des zweiten Federelements gelangt. Die durch das mindestens eine Anschlagelement bereitgestellte Energieübertragung von dem zweiten, insbesondere hinteren, Federelement zu dem ersten, insbesondere vorderen, Federelement tritt damit zeitlich bereits ein, bevor durch den Anschlag des unteren Federabschnitts mit dem oberen Federabschnitt des zweiten Federelements die Hebellänge des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements verkürzt wird.The at least one stop element is preferably arranged approximately centrally between the second transition section and the end of the lower spring section facing away from the second transition section, further in particular between the second transition section and the upwardly directed stop surface of the lower spring section of the second spring element. This positioning ensures that the at least one stop element comes into contact with the stop area of the lower spring section of the first spring element before the upwardly directed stop surface of the lower spring section of the second spring element comes into contact with the downwardly directed stop surface of the upper spring section of the second spring element got. The energy transfer provided by the at least one stop element from the second, in particular rear, spring element to the first, in particular front, spring element thus already occurs before the lever length of the lower spring portion of the second spring element due to the stop of the lower spring section with the upper spring section of the second spring element second spring element is shortened.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Federvorrichtung in einen Schuh, insbesondere einen Sportschuh, einen orthopädischen Schuh, einen Wanderschuh oder einen Arbeitsschuh, intergiert oder integrierbar ist, oder dass die Federrichtung an einen Schuh, insbesondere einen Sportschuh, einen orthopädischen Schuh, einen Wanderschuh oder einen Arbeitsschuh, bevorzugt an eine Unterseite einer Sohle, anordbar ist.With a further advantage it can be provided that the spring device is integrated or integrable in a shoe, in particular a sports shoe, an orthopedic shoe, a hiking shoe or a work shoe, or that the spring direction is attached to a shoe, in particular a sports shoe, an orthopedic shoe, a Hiking shoe or a work shoe, preferably on an underside of a sole, can be arranged.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Federvorrichtung in eine Fußprothese intergiert oder integrierbar ist.Furthermore, it can be provided that the spring device is or can be integrated into a foot prosthesis.
Weiter vorteilhaft ist vorgesehen, dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement aus einem Kunststoff besteht, und/oder dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement aus Carbon besteht, und/oder dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement aus einem Verbundwerkstoff besteht.It is further advantageously provided that the first spring element and / or the second spring element consists of a plastic, and / or that the first spring element and / or the second spring element consists of carbon, and / or that the first spring element and / or the second spring element consists of a composite material.
Zudem kann vorgesehen sein, dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement Fasern aufweist, wobei die Fasern entsprechend den in den Gangphasen auftretenden mechanischen Belastungen ausgerichtet sind, wobei das erste Federelement und/oder das zweite Federelement bevorzugt in einem Tailored-Fiber-Placement-Verfahren hergestellt sind .In addition, it can be provided that the first spring element and / or the second spring element have fibers, the fibers being aligned according to the mechanical loads occurring in the gait phases, the first spring element and / or the second spring element preferably in a tailored fiber placement -Procedures are established.
Ferner kann ein drittes Federelement vorgesehen sein, wobei das dritte Federelement in einem hinteren Bereich der Federvorrichtung angeordnet ist. Das dritte Federelement kann jedoch auch in einem vorderen Bereich der Federvorrichtung angeordnet sein.Furthermore, a third spring element can be provided, the third spring element being arranged in a rear region of the spring device. The third spring element can, however, also be arranged in a front region of the spring device.
Grundsätzlich können im vorderen Bereich der Federvorrichtung und/oder im hinteren Bereich der Federvorrichtung mehrere Federelemente, bevorzugt zwei oder drei Federelemente, angeordnet sein.In principle, a plurality of spring elements, preferably two or three spring elements, can be arranged in the front area of the spring device and / or in the rear area of the spring device.
Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe liegt in der Bereitstellung eines Schuhs und/oder einer Fußprothese beziehungsweise Beinprothese umfassend eine, insbesondere in den Schuh oder in die Fußprothese integrierte, vorbeschriebene Federvorrichtung.Another solution to the problem on which the invention is based is to provide a shoe and / or a foot prosthesis or leg prosthesis comprising a spring device as described above, in particular integrated in the shoe or in the foot prosthesis.
FigurenlisteFigure list
Die Erfindung wird nachstehend näher anhand der Figuren erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the figures.
Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer Federvorrichtung, -
2a eine Seitenansicht der Federvorrichtung, -
2b eine Seitenansicht einer Weiterbildung der Federvorrichtung, -
3 eine Ansicht einer Unterseite der Federvorrichtung, -
4 eine Vorderansicht der Federvorrichtung, -
5 eine Seitenansicht einer weiteren Weiterbildung der Federvorrichtung, und -
6 eine Seitenansicht eines Schuhs mit einer Federvorrichtung.
-
1 a perspective view of a spring device, -
2a a side view of the spring device, -
2 B a side view of a further development of the spring device, -
3 a view of an underside of the spring device, -
4th a front view of the spring device, -
5 a side view of a further development of the spring device, and -
6th a side view of a shoe with a spring device.
Ausführliche Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures
In den
Die Federvorrichtung
Der untere Federabschnitt
Der obere Federabschnitt
Wie insbesondere in
Wie auch bei dem zweiten Federelement
Eine Weiterbildung der Federvorrichtung
Grundsätzlich ist auch eine Ausgestaltung möglich, in der die Vorrichtung keine Anschlagflächen
Die Federvorrichtung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- FedervorrichtungSpring device
- 1010
- Erstes FederelementFirst spring element
- 10a10a
- Vorderes FederelementFront spring element
- 1111
- Zweites FederelementSecond spring element
- 11a11a
- Hinteres FederelementRear spring element
- 1212th
- Unterer FederabschnittLower spring section
- 12a12a
- FederarmSpring arm
- 12b12b
- FederarmSpring arm
- 1313th
- Oberer FederabschnittUpper spring section
- 1414th
- Unterer FederabschnittLower spring section
- 1515th
- Oberer FederabschnittUpper spring section
- 1616
- Erster ÜbergangsabschnittFirst transition section
- 1717th
- Zweiter ÜbergangsabschnittSecond transition section
- 1818th
- Hinterer BereichThe backstage area
- 19a19a
- Ende des unteren FederabschnittsEnd of the lower spring section
- 19b19b
- Ende des oberen FederabschnittsEnd of the upper spring section
- 2020th
- Vorderer BereichFront area
- 21a21a
- Ende des unteren FederabschnittsEnd of the lower spring section
- 21b21b
- Ende des oberen FederabschnittsEnd of the upper spring section
- 2222nd
- BodenkontaktabschnittGround contact section
- 2323
- BodenkontaktabschnittGround contact section
- 2424
- Öffnungopening
- 2525th
- Stoffeinteiliger FederabschnittOne-piece spring section
- 2626th
- BefestigungsabschnittFastening section
- 2727
- Nach unten gerichtete AnschlagflächeStop surface facing downwards
- 2828
- Nach oben gerichtete AnschlagflächeStop surface facing upwards
- 2929
- WölbungBulge
- 3030th
- Nach unten gerichtete AnschlagflächeStop surface facing downwards
- 3131
- Nach oben gerichtete AnschlagflächeStop surface facing upwards
- 3232
- WölbungBulge
- 3333
- Vorsprunghead Start
- 3434
- AnschlagelementStop element
- 3535
- AnschlagbereichStop area
- 3636
- Höheheight
- 200200
- Schuhshoe
- 210210
- Sohlesole
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- DE 102011007996 A1 [0007]DE 102011007996 A1 [0007]
- US 2014/0259785 A1 [0008]US 2014/0259785 A1 [0008]
- WO 2015/138815 A2 [0009]WO 2015/138815 A2 [0009]
- US 2017/0055633 A1 [0010]US 2017/0055633 A1 [0010]
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