DE102021208861A1

DE102021208861A1 - Kraftmessgerät

Info

Publication number: DE102021208861A1
Application number: DE102021208861.9A
Authority: DE
Inventors: Ki Hyeon Bae; Hyun Seop Lim; Sang in Park; Beom Su KIM; Ju Young Yoon; Kyu Jung Kim; Dong Jin HYUN
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2020-11-20
Filing date: 2021-08-12
Publication date: 2022-05-25
Also published as: JP2022082428A; KR20220069649A; CN114516038A; US20220160570A1

Abstract

Eine Kraftunterstützungsvorrichtung umfasst: einen Grundrahmen; eine Vielzahl von Drehkörpern, die auf der linken und rechten Seite des Grundrahmens vorgesehen sind und drehbar mit dem Grundrahmen verbunden sind; eine Vielzahl von Stellgliedern, die drehbar mit den jeweiligen Drehkörpern verbunden sind und jeweils entsprechend den Drehwinkeln in Bezug auf die Drehkörper Rückstellmomente bilden; und ein Kabel, das die Drehkörper verbindet. Insbesondere werden die Drehbewegungen der Drehkörper bezüglich des Grundrahmen durch eine Spannung des Kabels gegeneinander begrenzt.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Kraftunterstützungsvorrichtung und insbesondere auf eine Kraftunterstützungsvorrichtung, die dazu bestimmt ist, die Aktivitäten oder Aufgaben der Benutzer (Fußgänger oder Bediener) zu unterstützen.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformationen im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung und stellen keinen Stand der Technik dar.
Eine Kraftunterstützungsvorrichtung, die die Aktivitäten oder Aufgaben eines Benutzers unterstützen soll, kann die auf einen Teil des Körpers des Benutzers, z. B. die Taille, während der Aktivitäten oder Aufgaben ausgeübte Belastung verringern, indem sie durch Elastizität in der Nähe eines drehbaren Gelenks, z. B. des Hüftgelenks, ein Drehmoment erzeugt.
Eine solche Kraftunterstützungsvorrichtung ist in der Regel mit Strukturen versehen, die ein Drehmoment erzeugen und sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite der Vorrichtung ausgebildet sind. Die Kraftunterstützungsvorrichtung kann unterteilt werden in: i) eine Vorrichtung, bei der die beiden Strukturen miteinander verbunden sind, so dass sich die beiden Strukturen ineinandergreifend bewegen können; und ii) eine Vorrichtung, bei der die beiden Strukturen derart unabhängig voneinander vorgesehen sind, dass sich die beiden Strukturen unabhängig voneinander bewegen können.
Es wurde jedoch festgestellt, dass die Größe der Kraftunterstützungsvorrichtung nicht an die Körpergröße und -form des Benutzers angepasst werden kann und dass die beiden Strukturen, die das Drehmoment in der Kraftunterstützungsvorrichtung erzeugen, derart unabhängig voneinander arbeiten, dass sich der Benutzer unwohl fühlt, wenn er die Kraftunterstützungsvorrichtung beim Gehen trägt.
ÜBERBLICK
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt eine Kraftunterstützungsvorrichtung bereit, die in der Lage ist, ihre Größe unter Berücksichtigung des Körpertyps eines Benutzers anzupassen und ein unangenehmes Gefühl, das beim Gehen oder ähnlichem auftreten kann, erheblich zu reduzieren.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt kann eine Kraftunterstützungsvorrichtung umfassen: einen Grundrahmen; einen ersten Drehkörper, der auf einer linken Seite des Grundrahmens vorgesehen ist und drehbar mit dem Grundrahmen verbunden ist; einen zweiten Drehkörper, der auf einer rechten Seite des Grundrahmens vorgesehen ist und drehbar mit dem Grundrahmen verbunden ist; ein erstes Stellglied, das drehbar mit einer Seite des ersten Drehkörpers verbunden ist und entsprechend einem Drehwinkel bezüglich des ersten Drehkörpers ein erstes Rückstellmoment ausbildet; ein zweites Stellglied, das drehbar mit einer Seite des zweiten Drehkörpers verbunden ist und entsprechend einem Drehwinkel bezüglich des zweiten Drehkörpers ein zweites Rückstellmoment ausbildet; und ein Kabel, das den ersten Drehkörper mit dem zweiten Drehkörper verbindet, wobei eine Drehbewegung des ersten Drehkörpers bezüglich des Grundrahmens und eine Drehbewegung des zweiten Drehkörpers bezüglich des Grundrahmens durch eine Spannung des Kabels gegeneinander begrenzt werden können.
Der Grundrahmen kann Folgendes umfassen: einen ersten Rahmen, mit dem der erste Drehkörper drehbar verbunden ist; und einen zweiten Rahmen, mit dem der zweite Drehkörper drehbar verbunden ist. Der erste Rahmen und der zweite Rahmen können relativ zueinander beweglich sein.
Das Kabel kann mindestens einen Teil des Außenumfangs des ersten Drehkörpers und mindestens einen Teil des Außenumfangs des zweiten Drehkörpers umgeben.
Drehen sich das erste Stellglied und das zweite Stellglied bezüglich des Grundrahmens in dieselbe Richtung, so kann sich das erste Stellglied derart bezüglich ersten Drehkörpers drehen, dass das erste Rückstellmoment ausgebildet werden kann, und das zweite Stellglied kann sich derart bezüglich des zweiten Drehkörpers drehen, dass das zweite Rückstellmoment ausgebildet werden kann.
Drehen sich das erste Stellglied und das zweite Stellglied bezüglich des Grundrahmens in entgegengesetzte Richtungen, so kann das erste Stellglied an dem ersten Drehkörper derart befestigt werden, dass das erste Rückstellmoment nicht ausgebildet werden kann, und das zweite Stellglied kann an dem zweiten Drehkörper derart befestigt werden, dass das zweite Rückstellmoment nicht ausgebildet werden kann.
Der Stellglied kann umfassen: ein Stellglied-Körperteil, das einen Körper des Stellglieds bildet; und eine Platte, die drehbar mit dem Stellglied-Körperteil und fest mit dem Drehkörper verbunden ist.
Der Drehkörper kann umfassen: einen Drehkörperteil, der einen Körper des Drehkörpers bildet; und ein Sperrteil, das aus dem Drehkörperteil herausragt.
Die Platte kann einen vertieften Abschnitt aufweisen, der von einer äußeren Umfangskante der Platte nach innen vertieft ist, und das Sperrteil kann mit dem vertieften Abschnitt in Eingriff gebracht werden.
Der Drehkörper kann ferner einen Verriegelungsabschnitt aufweisen, der mit dem Sperrteil in Eingriff steht, und der Verriegelungsabschnitt kann das Sperrteil bewegen, damit das Sperrteil mit dem vertieften Abschnitt in Eingriff gebracht oder von dem vertieften Abschnitt gelöst werden kann.
Wenn das Sperrteil in den vertieften Teil eingreift, kann die Platte fest mit dem Drehkörper verbunden werden.
Das Rückstellmoment kann ausgebildet werden, wenn sich das Stellglied-Körperteil bezüglich des Drehkörpers und die Platte in einem Zustand dreht, in dem die Platte fest mit dem Drehkörper verbunden ist.
Das Stellglied kann ferner eine Verbindungsstruktur umfassen, die innerhalb des Stellglied-Körperteils vorgesehen ist und eine Vielzahl von Gliedern und eine Vielzahl von elastischen Körpern umfasst, und das Rückstellmoment kann durch eine Positionsänderung zwischen den Gliedern und den elastischen Körpern ausgebildet werden, die erfolgt, wenn sich das Stellglied-Körperteil bezüglich der Platte dreht.
Ist das Sperrteil von dem vertieften Abschnitt gelöst, so kann die Platte bezüglich des Drehkörpers drehbar sein und an dem Stellglied-Körperteil festgelegt werden.
Der Grundrahmen kann zwischen dem ersten Rahmen und dem zweiten Rahmen ferner einen dritten Rahmen umfassen, wobei sowohl der erste Rahmen als auch der zweite Rahmen eine horizontale Führungsbohrung umfassen kann, die eine Durchgangsbohrung ist, die in dem ersten Rahmen und dem zweiten Rahmen ausgebildet ist und sich in einer horizontalen Richtung erstreckt, wobei der dritte Rahmen einen Befestigungsabschnitt umfassen kann, der in die horizontale Führungsbohrung eingesetzt ist, und wobei sich der Befestigungsabschnitt entlang der horizontalen Führungsbohrung in der horizontalen Richtung derart bewegen kann, dass ein Abstand zwischen dem ersten Rahmen und dem zweiten Rahmen eingestellt werden kann.
Das Kabel kann ein Bowdenzug sein.
Der erste Rahmen kann eine erste Umlenkrolle, der zweite Rahmen eine zweite Umlenkrolle und der dritte Rahmen eine dritte Umlenkrolle umfassen, wobei sich die dritte Umlenkrolle bezüglich der ersten und zweiten Umlenkrolle vertikal bewegen kann.
Der dritte Rahmen kann ferner eine vertikale Führungsbohrung aufweisen, die eine in dem dritten Rahmen ausgebildete und sich in vertikaler Richtung erstreckende Durchgangsbohrung ist, und die dritte Umlenkrolle kann in die vertikale Führungsbohrung eingesetzt werden.
Das Kabel kann zwischen der ersten Umlenkrolle und der dritten Umlenkrolle und das Kabel kann zwischen der zweiten Umlenkrolle und der dritten Umlenkrolle angeordnet sein.
Weitere Anwendungsbereiche werden sich aus der vorliegenden Beschreibung ergeben. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die konkreten Beispiele lediglich der Veranschaulichung dienen und den erfindungsgemäßen Schutzumfang nicht einschränken sollen.
Figurenliste
Zum besseren Verständnis der Offenbarung werden im Folgenden verschiedene Ausführungsformen beispielhaft beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungsfiguren verwiesen wird, in denen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Kraftunterstützungsvorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt, die von einem Benutzer getragen wird;
2 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht der in 1 dargestellten Kraftunterstützungsvorrichtung;
3 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Stellglieds und eines Drehkörpers in einer Kraftunterstützungsvorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform;
4 zeigt verschiedene Seitenansichten der Drehung eines Stellglieds bezüglich eines rotierenden Körpers in einer Kraftunterstützungsvorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform;
5 zeigt den Eingriff einer Platte eines Stellglieds und eines rotierenden Körpers in einer Kraftunterstützungsvorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform;
6 veranschaulicht das Lösen einer Platte eines Stellglieds und eines rotierenden Körpers in einer Kraftunterstützungsvorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform;
7 zeigt eine Kraftunterstützungsvorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform, die von einem Benutzer in einem Zustand getragen wird, in dem eine Querlänge der Kraftunterstützungsvorrichtung vergrößert ist;
8 zeigt eine Kraftunterstützungsvorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform, die von einem Benutzer in einem Zustand getragen wird, in dem eine Querlänge der Kraftunterstützungsvorrichtung reduziert ist;
9 zeigt eine Kraftunterstützungsvorrichtung nach einer weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform, die von einem Benutzer in einem Zustand getragen wird, in dem eine Querlänge der Kraftunterstützungsvorrichtung vergrößert ist; und
10 zeigt eine Kraftunterstützungsvorrichtung nach einer weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform, die von einem Benutzer in einem Zustand getragen wird, in dem eine Querlänge der Kraftunterstützungsvorrichtung reduziert ist.

Die hier beschriebenen Zeichnungsfiguren dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den erfindungsgemäßen Schutzumfang in keiner Weise einschränken.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Erfindung, deren Anwendung oder Verwendung nicht einschränken. Es versteht sich, dass einander in den Zeichnungsfiguren entsprechende Bezugsziffern gleiche oder sich entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
Nachfolgend werden der Aufbau und das Funktionsprinzip einer Kraftunterstützungsvorrichtung nach beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren im Detail beschrieben.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Kraftunterstützungsvorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform, die von einem Benutzer getragen wird, und 2 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht der in 1 dargestellten Kraftunterstützungsvorrichtung. Darüber hinaus zeigt 3 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Stellglieds und eines Drehkörpers in einer Kraftunterstützungsvorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Wie in 1 dargestellt, kann eine Kraftunterstützungsvorrichtung 10 einen Grundrahmen 300 umfassen. Der Grundrahmen 300 kann einen Körper der Kraftunterstützungsvorrichtung 10 bilden und einen Teil des Körpers eines Benutzers derart umgeben, dass die Kraftunterstützungsvorrichtung 10 vom Benutzer getragen werden kann. Wie in den 1 und 2 dargestellt, kann der Grundrahmen 300 die Taille des Benutzers umschließen. Darüber hinaus kann die Kraftunterstützungsvorrichtung 10 eine auf die Taille des Benutzers wirkende Last verringern.
Der Grundrahmen 300 kann aus einer Vielzahl von Komponenten zusammengesetzt sein. Wie in den 1 und 2 dargestellt, kann der Grundrahmen 300 beispielsweise einen ersten Rahmen 310 auf der linken Seite und einen zweiten Rahmen 320 auf der rechten Seite umfassen. Dabei können der erste Rahmen 310 und der zweite Rahmen 320 relativ zueinander beweglich sein. In einer Ausführungsform können sich der erste Rahmen 310 und der zweite Rahmen 320 relativ zueinander in einer horizontalen Richtung bewegen, wenn der Benutzer die Kraftunterstützungsvorrichtung 10 trägt. Auf diese Weise kann durch Bewegen des ersten Rahmens 310 und des zweiten Rahmens 320 entsprechend dem Körpertyp des Benutzers eine Querlänge der Kraftunterstützungsvorrichtung 10 eingestellt werden.
Unterdessen kann die Kraftunterstützungsvorrichtung 10 nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform ferner einen Drehkörper 200 umfassen, der an einer Seite des Grundrahmens 300 vorgesehen und drehbar mit dem Grundrahmen 300 verbunden ist. Genauer gesagt, kann der Drehkörper 200 einen ersten Drehkörper 210 umfassen, der auf der linken Seite des Grundrahmens 300 vorgesehen und drehbar mit dem Grundrahmen 300 verbunden ist, und einen zweiten Drehkörper 220, der auf der rechten Seite des Grundrahmens 300 vorgesehen und drehbar mit dem Grundrahmen 300 verbunden ist. In einer Ausführungsform kann der erste Drehkörper 210 mit der linken Seite des ersten Rahmens 310 verbunden sein und drehbar mit dem ersten Rahmen 310 verbunden sein, und der zweite Drehkörper 220 kann mit der rechten Seite des zweiten Rahmens 320 verbunden sein und drehbar mit dem zweiten Rahmen 320 verbunden sein.
Darüber hinaus kann die Kraftunterstützungsvorrichtung 10 nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform ein Stellglied 100 umfassen, das drehbar mit einer Seite des Drehkörpers 200 verbunden ist. Das Stellglied 100 kann in Abhängigkeit von einem Drehwinkel des Stellglieds 100 bezüglich des Drehkörpers 200 ein Rückstellmoment erzeugen. So kann das vom Stellglied 100 erzeugte Rückstellmoment dazu beitragen, die auf den Benutzer ausgeübte Belastung zu verringern.
4 zeigt verschiedene Seitenansichten der Drehung eines Stellglieds in Bezug auf einen rotierenden Körper in einer Kraftunterstützungsvorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Bezugnehmend auf 4 zeigt die Vergleichsansicht ganz rechts einen Zustand, in dem kein Rückstellmoment ausgebildet wird, da sich das Stellglied 100 bezüglich des Drehkörpers 200 nicht dreht, und die anderen Ansichten zeigen einen Zustand, in dem ein Rückstellmoment ausgebildet wird, wenn sich das Stellglied 100 bezüglich des Drehkörpers 200 dreht. Insbesondere wird ein Drehwinkel, bei dem sich das Stellglied 100 bezüglich des Drehkörpers 200 dreht, in den Ansichten links von der Vergleichsansicht in 4 als allmählich ansteigend dargestellt. Mit zunehmendem Drehwinkel kann sich das Rückstellmoment erhöhen. In 4 kann das vom Stellglied 100 erzeugte Rückstellmoment entgegen dem Uhrzeigersinn erzeugt werden, wenn sich das Stellglied 100 bezüglich des Drehkörpers 200 im Uhrzeigersinn dreht.
Bezugnehmend auf die 1 und 2 kann das Stellglied 100 ein erstes Stellglied 110 umfassen, das drehbar mit einer Seite des ersten Drehkörpers 210 verbunden ist und entsprechend einem Drehwinkel bezüglich des ersten Drehkörpers 210 ein erstes Rückstellmoment ausbildet, sowie ein zweites Stellglied 120, das drehbar mit einer Seite des zweiten Drehkörpers 220 verbunden ist und entsprechend einem Drehwinkel bezüglich des zweiten Drehkörpers 220 ein zweites Rückstellmoment ausbildet. Die 1 und 2 zeigen das erste Stellglied 110, das auf der linken Seite des ersten Drehkörpers 210 vorgesehen ist, und das zweite Stellglied 120, das auf der rechten Seite des zweiten Drehkörpers 220 vorgesehen ist.
Bezugnehmend auf die 1 und 2 kann die Kraftunterstützungsvorrichtung 10 nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform ferner ein Kabel 400 umfassen, das den ersten Drehkörper 210 mit dem zweiten Drehkörper 220 verbindet. Wie in 2 dargestellt, kann das Kabel 400 zumindest einen Teil des Außenumfangs des ersten Drehkörpers 210 und zumindest einen Teil des Außenumfangs des zweiten Drehkörpers 220 umgeben.
Das Kabel 400 kann eine Drehbewegung des ersten Drehkörpers 210 bezüglich des Grundrahmens 300 und eine Drehbewegung des zweiten Drehkörpers 220 bezüglich des Grundrahmens 300 einschränken. Insbesondere können die Drehbewegung des ersten Drehkörpers 210 bezüglich des Grundrahmens 300 und die Drehbewegung des zweiten Drehkörpers 220 bezüglich des Grundrahmens 300 durch eine Spannung des Kabels 400 gegeneinander begrenzt werden. Nas einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform kann sich der zweite Drehkörper 220 aufgrund der Spannung des Kabels 400 in die entgegengesetzte Richtung drehen, wenn sich der erste Drehkörper 210 bezüglich des Grundrahmens 300 in eine Richtung dreht. Dreht sich beispielsweise der erste Drehkörper 210 bezüglich des Grundrahmens 300 im Uhrzeigersinn, so kann sich das Kabel 400 in einer Richtung bewegen, in der der erste Drehkörper 210 aufgewickelt wird, wie durch die Pfeile in 2 angedeutet. In diesem Fall kann sich das Kabel 400 aufgrund der Spannung des Kabels 400 in eine Richtung bewegen, in der es von dem zweiten Drehkörper 220 abgewickelt wird, und dementsprechend kann sich der zweite Drehkörper 220 gegen den Uhrzeigersinn drehen. Somit können die Drehrichtungen des ersten Drehkörpers 210 und des zweiten Drehkörpers 220 durch die Spannung des Kabels 400 einander entgegengesetzt sein.
Sind, genauer gesagt, die Drehrichtung des ersten Stellglieds 110 und die Drehrichtung des zweiten Stellglieds 120 bezüglich des Grundrahmens 300 durch die Spannung des Kabels 400 einander entgegengesetzt, so kann nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform das erste Stellglied 110 an dem ersten Drehkörper 210 derart festgelegt werden, dass das oben erwähnte erste Rückstellmoment nicht ausgebildet werden kann, und das zweite Stellglied 120 kann an dem zweiten Drehkörper 220 derart festgelegt werden, dass das oben erwähnte zweite Rückstellmoment nicht ausgebildet werden kann.
Drehen sich in einer Ausführungsform das erste Stellglied 110 und das zweite Stellglied 120 bezüglich des Grundrahmens 300 in entgegengesetzten Richtungen, so kann sich der erste Drehkörper 210 zusammen mit dem ersten Stellglied 110 bezüglich des Grundrahmens 300 drehen, und der zweite Drehkörper 220 kann sich zusammen mit dem zweiten Stellglied 120 bezüglich des Grundrahmens 300 drehen. Dabei kann das erste Rückstellmoment nicht ausgebildet werden, da sich das erste Stellglied 110 bezüglich des ersten Drehkörpers 210 nicht dreht, und da sich das zweite Stellglied 120 nicht bezüglich des zweiten Drehkörper 220 dreht, kann das zweite Rückstellmoment nicht ausgebildet werden.
Dies kann in einem Fall angewendet werden, in dem der Benutzer, der die Kraftunterstützungsvorrichtung 10 trägt, geht (läuft). Zum Beispiel kann der folgende Fall betrachtet werden: Der Benutzer trägt die Kraftunterstützungsvorrichtung 10 derart, dass der Grundrahmen 300 die Taille des Benutzers umschließt, befestigt das erste Stellglied 110 am linken Bein des Benutzers, wobei sich der erste Drehkörper 210 am linken Hüftgelenk des Benutzers befindet, und befestigt das zweite Stellglied 120 am rechten Bein des Benutzers, wobei sich der zweite Drehkörper 220 am rechten Hüftgelenk des Benutzers befindet. Ist beispielsweise beim Gehen des Benutzers das linke Bein des Benutzers nach vorne positioniert ist, kann das rechte Bein des Benutzers nach hinten positioniert sein, und dementsprechend kann sich das erste Stellglied 110 nach vorne drehen und das zweite Stellglied 120 nach hinten drehen.
Läuft der Benutzer einfach nur, so muss der Benutzer nicht durch das von der Kraftunterstützungsvorrichtung 10 erzeugte Rückstellmoment unterstützt werden, so dass das erste Rückstellmoment und das zweite Rückstellmoment des ersten Stellglieds 110 und des zweiten Stellglieds 120 nicht erforderlich sind. Nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Kraftunterstützungsvorrichtung 10 beim Laufvorgang des Benutzers es dem ersten Drehkörper 210 und dem zweiten Drehkörper 220 gestatten, sich durch die Spannung des Kabels 400 in die entgegengesetzten Richtungen zu drehen, wodurch es dem ersten Drehkörper 210 und dem zweiten Drehkörper 220 ermöglicht wird, an dem ersten Stellglied 110 bzw. dem zweiten Stellglied 120 befestigt zu werden. Somit kann das oben erwähnte Rückstellmoment nicht erzeugt werden, wenn der Benutzer einfach nur geht.
Andererseits kann nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform, wenn die Drehrichtung des ersten Stellglieds 110 und die Drehrichtung des zweiten Stellglieds 120 bezüglich des Grundrahmens 300 gleich sind, das erste Stellglied 110 sich derart bezüglich des ersten Drehkörpers 210 drehen, dass das erste Rückstellmoment ausgebildet werden kann, und das zweite Stellglied 120 kann sich derart bezüglich des zweiten Drehkörpers 220 drehen, dass das zweite Rückstellmoment ausgebildet werden kann.
Drehen sich in einer anderen Ausführungsform das erste Stellglied 110 und das zweite Stellglied 120 bezüglich des Grundrahmens 300 in die gleiche Richtung, so kann sich das erste Stellglied 110 bezüglich des ersten Drehkörpers 210 drehen, während der erste Drehkörper 210 am Grundrahmen 300 festgelegt ist, und das zweite Stellglied 120 kann sich bezüglich des zweiten Drehkörpers 220 drehen, während der zweite Drehkörper 220 am Grundrahmen 300 festgelegt ist.
Dies kann der Fall sein, wenn der Benutzer, der die Kraftunterstützungsvorrichtung 10 trägt, eine Aufgabe ausführt. Beugt der Benutzer, der die Kraftunterstützungsvorrichtung 10 trägt, beispielsweise die Taille, um einen Gegenstand anzuheben, so kann sich die Taille des Benutzers bezüglich der Beine des Benutzers drehen. Dementsprechend kann eine relative Drehbewegung zwischen den an den Beinen des Benutzers angebrachten Stellgliedern 110 und 120 und dem Grundrahmen 300 auftreten.
Hierbei versuchen die mit den Stellgliedern 110 und 120 verbundenen Drehkörper 210 und 220, sich in einer Richtung zu drehen, in der sich die Stellglieder 110 und 120 bezüglich des Grundrahmen 300 drehen. Da jedoch der erste Drehkörper 210 und der zweite Drehkörper 220 versuchen, sich in die gleiche Richtung zu drehen, kann sich die Spannung des Kabels 400 erhöhen, und dementsprechend können sich der erste Drehkörper 210 und der zweite Drehkörper 220 nicht bezüglich des Grundrahmens 300 drehen, sondern können am Grundrahmen 300 festgelegt sein. Auf diese Weise kann zwischen dem ersten Drehkörper 210 und dem ersten Stellglied 110 und zwischen dem zweiten Drehkörper 220 und dem zweiten Stellglied 120 ein Drehwinkel ausgebildet werden. Infolgedessen können das erste Rückstellmoment und das zweite Rückstellmoment durch das erste Stellglied 110 bzw. das zweite Stellglied 120 gebildet werden, und eine auf die Taille des Benutzers ausgeübte Last kann aufgrund des ersten und zweiten Rückstellmoments erheblich reduziert werden.
Unterdessen kann das Stellglied 100 (siehe 3) ein Stellglied-Körperteil 102, das einen Körper des Stellglieds 100 bildet, und eine Platte 104 umfassen, die drehbar mit dem Stellglied-Körperteil 102 verbunden ist und fest mit dem Drehkörper 200 verbunden ist.
Darüber hinaus kann der Drehkörper 200 ein Drehkörperteil 202, das einen Körper des Drehkörpers 200 bildet, und ein Sperrteil 204 umfassen, das von dem Drehkörperteil 202 in eine Richtung vorsteht.
Wie oben beschrieben, kann die Platte 104 fest mit dem Drehkörper 200 verbunden sein. Nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform können die Platte 104 und der Drehkörper 200 jedoch auch nach dem Willen des Benutzers voneinander gelöst (entkoppelt) werden.
Genauer gesagt kann die Platte 104, wie in 3 dargestellt, einen vertieften Abschnitt 106 aufweisen, der von einer äußeren Umfangskante der Platte 104 nach innen vertieft ist. Das Sperrteil 204 kann mit dem vertieften Abschnitt 106 in Eingriff gebracht werden. Steht das Sperrteil 204 mit dem vertieften Abschnitt 106 in Eingriff, so kann die Platte 104 fest mit dem Drehkörper 200 verbunden sein, und wenn das Sperrteil 204 von dem vertieften Abschnitt 106 gelöst wird, können die Platte 104 und der Drehkörper 200 voneinander gelöst werden. In den 5 und 6 ist die Platte 104 mit zwei vertieften Abschnitten 106 dargestellt. In diesem Fall kann der Verriegelungsabschnitt 204 wahlweise mit einem der beiden vertieften Abschnitte 106 in Eingriff gebracht werden.
5 veranschaulicht den Eingriff einer Platte eines Stellglieds und eines Drehkörpers in einer Kraftunterstützungsvorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform, und 6 veranschaulicht das Lösen einer Platte eines Stellglieds und eines Drehkörpers in einer Kraftunterstützungsvorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Bezugnehmend auf die 5 und 6 kann der Drehkörper 200 ferner einen Verriegelungsabschnitt 206 umfassen, der mit dem Sperrteil 204 in Eingriff steht und beweglich ist. Nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Riegelabschnitt 206 den Verriegelungsabschnitt 204 bewegen, damit der Verriegelungsabschnitt 204 mit dem vertieften Abschnitt 106 in Eingriff gebracht oder von dem vertieften Abschnitt 106 gelöst werden kann. Wenn der Verriegelungsabschnitt 204 mit dem vertieften Abschnitt 106 in Eingriff steht, kann die Platte 104 wie oben beschrieben fest mit dem Drehkörper 200 verbunden sein, wie in 5 gezeigt.
Insbesondere kann das vorgenannte Rückstellmoment ausgebildet werden, wenn sich der Stellglied-Körperteil 102 bezüglich des Drehkörpers 200 und der Platte 104 in einem Zustand dreht, in dem die Platte 104 fest mit dem Drehkörper 200 verbunden ist. Genauer gesagt, kann das Stellglied 100 ferner eine Verbindungsstruktur (nicht dargestellt) umfassen, die innerhalb des Stellglied-Körperteils 102 vorgesehen ist und eine Vielzahl von Gliedern und eine Vielzahl von elastischen Körpern umfasst. Hierbei kann das oben erwähnte Rückstellmoment durch eine Positionsänderung zwischen den Gliedern und den elastischen Körpern ausgebildet werden, die vorgenommen wird, wenn sich das Stellglied-Körperteil 102 bezüglich der Platte 104 dreht.
Wie in 6 dargestellt, kann sich die Platte 104 bezüglich des Drehkörpers 200 frei drehen und an dem Stellglied-Körperteil 102 festgelegt werden, wenn der Verriegelungsabschnitt 206 das Sperrteil 204 bewegt und das Sperrteil 204 von dem vertieften Abschnitt 106 gelöst wird. Der folgende Fall kann beispielhaft dargestellt werden: Wenn der Verriegelungsabschnitt 204 von dem vertieften Abschnitt 106 gelöst wird, sitzt der Benutzer, der die Kraftunterstützungsvorrichtung 10 trägt, auf einem Stuhl, um sich zu entspannen. Da in diesem Fall das Rückstellmoment nicht erforderlich ist, kann das Sperrteil 204 derart von dem vertieften Abschnitt 106 gelöst werden, dass eine Drehbewegung zwischen der Platte 104 und dem Stellglied-Körperteil 102 nicht auftreten kann.
7 zeigt eine Kraftunterstützungsvorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform, die von einem Benutzer in einem Zustand getragen wird, in dem eine Querlänge der Kraftunterstützungsvorrichtung vergrößert ist, und 8 zeigt eine Kraftunterstützungsvorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform, die von einem Benutzer in einem Zustand getragen wird, in dem eine Querlänge der Kraftunterstützungsvorrichtung verringert ist.
Wie in den 7 und 8 dargestellt, kann der Grundrahmen 300 außerdem einen dritten Rahmen 330 zwischen dem ersten Rahmen 310 und dem zweiten Rahmen 320 umfassen.
Hierbei können sowohl der erste Rahmen 310 als auch der zweite Rahmen 320 eine horizontale Führungsbohrung 340 aufweisen, die eine Durchgangsbohrung ist, die im ersten Rahmen 310 und im zweiten Rahmen 320 ausgebildet ist und sich in horizontaler Richtung erstreckt, und der dritte Rahmen 330 kann einen Befestigungsabschnitt 350 aufweisen, der in die horizontale Führungsbohrung 340 eingesetzt ist.
Der Befestigungsabschnitt 350 kann sich entlang der horizontalen Führungsbohrung 340 in horizontaler Richtung derart bewegen, dass ein Abstand zwischen dem ersten Rahmen 310 und dem zweiten Rahmen 320 eingestellt werden kann. Nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform kann durch Einstellen einer horizontalen Position des Befestigungsabschnitts 350 in der horizontalen Führungsbohrung 340 die Querlänge der Kraftunterstützungsvorrichtung 10 eingestellt werden. Trägt beispielsweise ein Benutzer mit einem großen Körperbau die Kraftunterstützungsvorrichtung 10, so kann der Befestigungsabschnitt 350 in oder neben einem inneren Endabschnitt der horizontalen Führungsbohrung 340 derart positioniert werden, dass die Querlänge der Kraftunterstützungsvorrichtung 10 vergrößert werden kann, wie in 7 dargestellt. Trägt ein Benutzer mit einem kleinen Körperbau die Kraftunterstützungsvorrichtung 10, so kann der Befestigungsabschnitt 350 in einem äußeren Endabschnitt der horizontalen Führungsbohrung 340 derart positioniert werden oder an diesen angrenzen, dass die Querlänge der Kraftunterstützungsvorrichtung 10 verringert werden kann, wie in 8 dargestellt.
Nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das Kabel 400 ein Bowdenzug sein. Der Bowdenzug kann ein flexibles Kabel sein, das zur Übertragung von Kraft oder Energie verwendet wird, und kann ein Kabelgehäuse und einen im Inneren des Kabelgehäuses vorgesehenen Innenzug umfassen. Der Bowdenzug kann die Kraft oder Energie durch die relative Bewegung des Innenzuges in Bezug auf das Kabelgehäuse übertragen. Einzelheiten zum Bowdenzug können anhand des Standes der Technik verstanden werden, und verschiedene Arten von Bowdenzugstrukturen, die im Stand der Technik bekannt sind, können bei dem Zug 400 eingesetzt werden.
9 zeigt eine Kraftunterstützungsvorrichtung nach einer weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform, die von einem Benutzer in einem Zustand getragen wird, in dem eine Querlänge der Kraftunterstützungsvorrichtung vergrößert ist, und 10 zeigt eine Kraftunterstützungsvorrichtung gemäß einer weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform, die von einem Benutzer in einem Zustand getragen wird, in dem eine Querlänge der Kraftunterstützungsvorrichtung verringert ist. Nachfolgend wird eine Kraftunterstützungsvorrichtung 10 nach einer anderen beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf den Unterschieden im Vergleich zu der Kraftunterstützungsvorrichtung 10 nach der vorherigen beispielhaften Ausführungsform liegt. Sofern nicht anders definiert, können die oben beschriebenen Merkmale der Kraftunterstützungsvorrichtung in der vorherigen beispielhaften Ausführungsform gleichermaßen auf die folgende beispielhafte erfindungsgemäße Ausführungsform angewendet werden.
Nach einer weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der erste Rahmen 310 eine erste Umlenkrolle 360, der zweite Rahmen 320 eine zweite Umlenkrolle 370 und der dritte Rahmen 330 eine dritte Umlenkrolle 332 umfassen. Die dritte Umlenkrolle 332 kann sich vertikal bezüglich der ersten Umlenkrolle 360 und der zweiten Umlenkrolle 370 bewegen.
Genauer gesagt, kann der dritte Rahmen 330 außerdem eine vertikale Führungsbohrung 334 aufweisen, die eine Durchgangsbohrung ist, die im dritten Rahmen 330 ausgebildet ist und sich in vertikaler Richtung erstreckt. Hierbei kann die dritte Umlenkrolle 332 in die vertikale Führungsbohrung 334 eingesetzt werden. Somit kann sich die dritte Umlenkrolle 332 vertikal entlang der vertikalen Führungsbohrung 334 bewegen.
Wie in den 9 und 10 dargestellt, kann das Kabel 400 zwischen der ersten Umlenkrolle 360 und der dritten Umlenkrolle 332 sowie zwischen der zweiten Umlenkrolle 370 und der dritten Umlenkrolle 332 angeordnet sein.
Nach einer anderen beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform kann es erwünscht sein, die Querlänge der Kraftunterstützungsvorrichtung 10, wie in 10 dargestellt, zu verringern, wenn ein Benutzer mit einem kleinen Körperbau die Kraftunterstützungsvorrichtung 10 trägt. In diesem Fall kann jedoch die Spannung des Kabels 400 reduziert werden, und dementsprechend kann die Begrenzung zwischen dem ersten Drehkörper 210 und dem zweiten Drehkörper 220 durch das Kabel 400 nicht richtig erreicht werden.
Nach einer anderen beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform kann sich die dritte Umlenkrolle 332 derart nach oben bewegen, dass die Spannung des Seils 400 auch dann beibehalten werden kann, wenn die Querlänge der Kraftunterstützungsvorrichtung 10 verringert wird. In diesem Fall kann sich ein Teil des Seils 400 zwischen der ersten Umlenkrolle 360 und der dritten Umlenkrolle 332 und ein Teil des Seils 400 zwischen der zweiten Umlenkrolle 370 und der dritten Umlenkrolle 332 durch die dritte Umlenkrolle 332 nach oben bewegen. Trägt ein Benutzer mit einem großen Körperbau die Kraftunterstützungsvorrichtung 10, so kann sich die dritte Umlenkrolle 332, wie in 9 dargestellt, derart nach unten bewegen, dass die Spannung des Kabels 400 aufrechterhalten werden kann.
Wie oben dargelegt, kann die Kraftunterstützungsvorrichtung nach beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsformen ihre Größe unter Berücksichtigung des Körpertyps des Benutzers anpassen und ein unangenehmes Gefühl, das beim Gehen oder Dergleichen auftreten kann, erheblich reduzieren.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen und die beigefügten Zeichnungsfiguren beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt, sondern kann von Fachleuten auf demjenigen Gebiet, an das die vorliegende Erfindung sich wendet, in verschiedener Weise modifiziert und abgeändert werden, ohne von der Erfindungsidee und dem erfindungsgemäßen Schutzumfang abzuweichen.
Bezugszeichenliste

10: KRAFTUNTERSTÜTZUNGSVORRICHTUNG
10: STELLGLIED
102: STELLGLIED-KÖRPERTEIL
104: PLATTE
106: VERTIEFTER ABSCHNITT
110: ERSTES STELLGLIED
120: ZWEITES STELLGLIED
200: DREHKÖRPER
202: DREHKÖRPERTEIL
204: SPERRTEIL
206: VERRIEGELUNGSABSCHNITT
210: ERSTER DREHKÖRPER
220: ZWEITER DREHKÖRPER
300: GRUNDRAHMEN
310: ERSTER RAHMEN
320: ZWEITER RAHMEN
330: DRITTER RAHMEN
332: DRITTE UMLENKROLLE
334: VERTIKALE FÜHRUNGSBOHRUNG
340: HORIZONTALE FÜHRUNGSBOHRUNG
350: BEFESTIGUNGSABSCHNITT
360: ERSTE UMLENKROLLE
370: ZWEITE UMLENKROLLE
400: KABEL

Claims

Kraftunterstützungsvorrichtung, umfassend: einen Grundrahmen; einen ersten Drehkörper, der an einer linken Seite des Grundrahmens vorgesehen und drehbar mit dem Grundrahmen verbunden ist; einen zweiten Drehkörper, der an einer rechten Seite des Grundrahmens vorgesehen und drehbar mit dem Grundrahmen verbunden ist; ein erstes Stellglied, das drehbar mit einer Seite des ersten Drehkörpers verbunden und eingerichtet ist, anhand eines Drehwinkels bezüglich des ersten Drehkörper ein erstes Rückstellmoment bereitzustellen; ein zweites Stellglied, das drehbar mit einer Seite des zweiten Drehkörpers verbunden und eingerichtet ist, anhand eines Drehwinkels bezüglich des zweiten Drehkörper ein zweites Rückstellmoment bereitzustellen; und ein Kabel, das den ersten Drehkörper mit dem zweiten Drehkörper verbindet, wobei eine Drehbewegung des ersten Drehkörpers bezüglich des Grundrahmen und eine Drehbewegung des zweiten Drehkörpers bezüglich des Grundrahmen durch eine Spannung des Kabels gegeneinander begrenzt sind.
Kraftunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Grundrahmen umfasst: einen ersten Rahmen, mit dem der erste Drehkörper drehbar verbunden ist; und einen zweiten Rahmen, mit dem der zweite Drehkörper drehbar verbunden ist, wobei der erste Rahmen und der zweite Rahmen relativ zueinander beweglich sind.
Kraftunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Kabel eingerichtet ist, zumindest einen Teil des Außenumfangs des ersten Drehkörpers und zumindest einen Teil des Außenumfangs des zweiten Drehkörpers zu umgeben.
Kraftunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei, wenn sich das erste Stellglied und das zweite Stellglied bezüglich des Grundrahmens in dieselbe Richtung drehen, das erste Stellglied eingerichtet ist, sich bezüglich des ersten Drehkörpers zu drehen und das erste Rückstellmoment zu bilden, und das zweite Stellglied eingerichtet ist, sich bezüglich des zweiten Drehkörpers zu drehen und das zweite Rückstellmoment zu bilden.
Kraftunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei, wenn sich das erste Stellglied und das zweite Stellglied bezüglich des Grundrahmens in entgegengesetzte Richtungen drehen, das erste Stellglied an dem ersten Drehkörper derart festgelegt ist, dass das erste Rückstellmoment nicht ausgebildet wird, und das zweite Stellglied an dem zweiten Drehkörper derart festgelegt ist, dass das zweite Rückstellmoment nicht ausgebildet wird.
Kraftunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Stellglied jeweils umfassen: ein Stellglied-Körperteil; und eine Platte, die drehbar mit dem Stellglied-Körperteil verbunden ist, wobei die Platte des ersten Stellglieds fest mit dem ersten Drehkörper verbunden ist und die Platte des zweiten Stellglieds fest mit dem zweiten Drehkörper verbunden ist.
Kraftunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der erste und der zweite Rotationskörper jeweils enthalten: ein rotierendes Körperteil; und einen Sperrteil, das aus dem rotierenden Körperteil herausragt.
Kraftunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Platten des ersten und des zweiten Stellglieds jeweils einen vertieften Abschnitt aufweisen, der von einer äußeren Umfangskante der Platte nach innen vertieft ist, und das Sperrteil in den vertieften Abschnitt eingreift.
Kraftunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei: der erste und der zweite Drehkörper ferner jeweils einen Verriegelungsabschnitt aufweisen, der mit dem Sperrteil in Eingriff steht, und der Verriegelungsabschnitt eingerichtet ist, das Sperrteil zu bewegen, damit das Sperrteil mit dem vertieften Abschnitt in Eingriff gebracht oder von dem vertieften Abschnitt gelöst werden kann.
Kraftunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei, wenn das Sperrteil mit dem vertieften Abschnitt in Eingriff steht, die Platten des ersten und zweiten Stellglieds fest mit dem ersten Drehkörper bzw. dem zweiten Drehkörper verbunden sind.
Kraftunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Rückstellmoment jeweils ausgebildet wird, wenn sich die Stellglied-Körperteile des ersten und zweiten Stellglieds jeweils bezüglich des ersten und zweiten Drehkörpers drehen und die Platten des ersten und zweiten Stellglieds fest mit dem ersten bzw. zweiten Drehkörper verbunden sind.
Kraftunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei: der erste und der zweite Stellglied ferner jeweils eine Verbindungsstruktur aufweisen, die innerhalb des Stellglied-Körperteils vorgesehen ist und eine Mehrzahl von Gliedern und eine Mehrzahl von elastischen Körpern aufweist, und das Rückstellmoment durch eine Positionsänderung zwischen der Vielzahl von Gliedern und der Vielzahl von elastischen Körpern ausgebildet wird, wenn sich die Stellglied-Körperteile der ersten und zweiten Stellglieds jeweils bezüglich der Platten des ersten und zweiten Stellglieds drehen.
Kraftunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei, wenn das Sperrteil von dem vertieften Abschnitt gelöst ist, eine entsprechende Platte unter den Platten des ersten und zweiten Stellglieds bezüglich eines entsprechenden Drehkörpers unter den ersten und zweiten Drehkörpern drehbar und an einem entsprechenden Stellglied-Körperteil unter den Stellglied-Körperteilen des ersten und zweiten Stellglieds festgelegt ist.
Kraftunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei: der Grundrahmen ferner einen dritten Rahmen zwischen dem ersten Rahmen und dem zweiten Rahmen umfasst, der erste Rahmen und der zweite Rahmen jeweils eine horizontale Führungsbohrung aufweisen, die eine Durchgangsbohrung ist, die in dem ersten Rahmen und dem zweiten Rahmen ausgebildet ist und sich in einer horizontalen Richtung erstreckt, der dritte Rahmen einen Befestigungsabschnitt aufweist, der in das horizontale Führungsbohrung eingesetzt ist, und der Befestigungsabschnitt eingerichtet ist, sich entlang der horizontalen Führungsbohrung in der horizontalen Richtung derart zu bewegen, dass ein Spalt zwischen dem ersten Rahmen und dem zweiten Rahmen eingestellt wird.
Kraftunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Kabel ein Bowdenzug ist.
Kraftunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei: der erste Rahmen eine erste Umlenkrolle umfasst, der zweite Rahmen eine zweite Umlenkrolle umfasst, der dritte Rahmen eine dritte Umlenkrolle umfasst, und die dritte Umlenkrolle eingerichtet ist, sich bezüglich der ersten und der zweiten Umlenkrolle vertikal zu bewegen.
Kraftunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 16, wobei der dritte Rahmen ferner eine vertikales Führungsbohrung aufweist, das eine in dem dritten Rahmen ausgebildete Durchgangsbohrung ist und sich in vertikaler Richtung erstreckt, und die dritte Umlenkrolle in das vertikale Führungsbohrung eingesetzt wird.
Kraftunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei: das Kabel zwischen der ersten Umlenkrolle und der dritten Umlenkrolle angeordnet ist, und das Kabel zwischen der zweiten Umlenkrolle und der dritten Umlenkrolle angeordnet ist.