DE102022130603B4

DE102022130603B4 - Antriebsvorrichtung, Bewegungsvorrichtung und Verfahren zum Bewegen einer Bewegungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102022130603B4
Application number: DE102022130603.8A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-11-18
Filing date: 2022-11-18
Publication date: 2024-06-27
Anticipated expiration: 2042-11-19
Also published as: DE102022130603A1; EP4371625A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung (10) für zwei an Extremitäten eines Benutzers befestigbare Bewegungselemente (12, 14) umfassend: einen Zugmitteltrieb (16) mit einem Zugmittel (18) und einer Antriebseinheit (20), eine Zugmittelumlenkeinrichtung (22); einen Energiespeicher (24); eine Sensoreinheit (26) zum Erkennen einer räumlichen Eigenbewegung; und eine Steuereinrichtung (28) zum Steuern der Antriebseinheit (20); wobei die Antriebseinheit (20) und die Zugmittelumlenkeinrichtung (22) an einem ersten der zwei Bewegungselemente (12) befestigbar sind, und wobei der Zugmitteltrieb (16) so ausgestaltet ist, dass das Zugmittel (18) einen ersten und einen zweiten Längenabschnitt (30, 32) umfasst, deren jeweilige erste und zweite Länge bei Benutzung der Antriebsvorrichtung (10) mittels der Antriebseinheit (20) periodisch variiert werden, wobei ein Längenzuwachs des ersten Längenabschnitts (30) mit einer Längenabnahme des zweiten Längenabschnitts (32) einhergeht und umgekehrt. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner auch eine Bewegungsvorrichtung (58) mit einer solchen Antriebsvorrichtung (10) sowie ein Verfahren (100) zum Bewegen von zwei Bewegungselementen (12, 14) einer Bewegungsvorrichtung (58) in einer axialen Vorwärtsrichtung (72).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für zwei an Extremitäten eines Benutzers befestigbare Bewegungselemente, eine Bewegungsvorrichtung mit einer solchen Antriebsvorrichtung und ein Verfahren zum Bewegen einer solchen Bewegungsvorrichtung.
Beim Gehen, Wandern, Treppensteigen, Skiwandern, Schneeschuh laufen etc. sind periodisch wiederkehrende Bewegungsabläufe zur beabsichtigten Fortbewegung erforderlich. Insbesondere wenn längere Strecken zurückgelegt werden sollen, können diese sich ständig wiederholenden Bewegungsabläufe für den Benutzer sehr anstrengend sein. Dies kann, wenn es sich um eine Freizeit-/Sportaktivität handelt, insbesondere für weniger gut trainierte Benutzer abschreckend wirken, was dann zur Folge haben kann, dass sich gerade die weniger gut trainierten Benutzer, welche von einer solchen sportlichen Aktivität überproportional stark gesundheitlich profitieren würden, von dieser Aktivität abstand nehmen.
Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene Vorrichtungen bekannt, um Freizeit-/Sportaktivitäten zu erleichtern. So beschreiben beispielsweise die DE 103 05 536 A1 , die WO 2012/031876 A1 und die DE 197 45 226 A1 verschiedene Mono-Ski, deren Bindungssysteme flexibel gestaltet sind, so dass jeweils axiale Verschiebungen und Drehbewegungen der einzelnen fixierten Schuhe möglich werden. Die WO 2017/148643 A1 beschreibt darüber hinaus noch ein Sportgerät mit zwei skiartigen Auflageflächen, die miteinander gekoppelt und zueinander versetzt sind, wobei sie in eine gemeinsame elliptische Bewegung versetzt werden können. Ferner beschreibt beispielsweise die WO 2015/104663 A1 eine Antriebsvorrichtung für Ski, die ein Erklimmen eines Berghanges durch einen unter dem Ski montierten Raupenantrieb erleichtert. Aus der DE 202 21 385 U1 ist ferner eine ähnliche Konstruktion vorbekannt, bei der sich der Raupenantrieb über die gesamte Länge des Skis erstreckt. Die WO 2018/141890 A1 beschreibt einen Ski, der mit einem durch die Gleitfläche des Skis reichenden Antriebszahnrad versehen ist, das einen entsprechenden Vortrieb bereitstellt. Allen diesen bekannten Vorrichtungen gemein ist, dass ihr Anwendungsgebiet sehr speziell ist und/oder ihre Verwendung erheblicher Übung bedarf, wobei diese Vorrichtungen keinerlei Rücksicht auf den üblichen Bewegungsablauf nehmen, der erforderlich ist, wenn kein unterstützender Antrieb vorhanden ist. Ferner ist die Kraftunterstützung stark vom Untergrund abhängig, da die Antriebskraft direkt auf den Boden übertragen wird. Daher besteht ein Bedarf an einer leicht zu benutzenden Vorrichtung, die zugleich variabel einsetzbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung für zwei an Extremitäten eines Benutzers befestigbare Bewegungselemente beschrieben, umfassend einen Zugmitteltrieb mit einem Zugmittel und einer Antriebseinheit, eine Zugmittelumlenkeinrichtung; einen Energiespeicher; eine Sensoreinheit zum Erkennen einer räumlichen Eigenbewegung; und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebseinheit; wobei die Antriebseinheit und die Zugmittelumlenkeinrichtung an einem ersten der zwei Bewegungselemente befestigbar sind, und wobei der Zugmitteltrieb so ausgestaltet ist, dass das Zugmittel einen ersten und einen zweiten Längenabschnitt umfasst, deren jeweilige erste und zweite Länge bei Benutzung der Antriebsvorrichtung mittels der Antriebseinheit periodisch variiert werden, wobei ein Längenzuwachs des ersten Längenabschnitts mit einer Längenabnahme des zweiten Längenabschnitts einhergeht und umgekehrt. Eine solche Antriebsvorrichtung kann, wenn sie an den Bewegungselementen befestigt ist, die Fortbewegung des Benutzers erleichtern, indem der natürliche Bewegungsablauf des Benutzers derart unterstützt wird, dass der Benutzer selbst weniger Kraft aufwenden muss. Dabei kann der Grad der Unterstützung mit Hilfe der Steuereinrichtung und der Sensoreinheit flexibel festgelegt werden. So kann die Sensoreinheit beispielsweise eine Beschleunigung erfassen, insbesondere einer der Extremitäten des Benutzers oder eines der Bewegungselemente, und diese Beschleunigung durch die Steuereinrichtung als Bewegungsabsicht interpretiert werden, woraufhin die Antriebsvorrichtung durch die Steuereinrichtung angesteuert wird, um eine voreingestellte Unterstützung der erkannten beabsichtigten Bewegung einzuleiten. Die beiden Bewegungselemente können dabei insbesondere gleitfähige Elemente beziehungsweise Gleitelemente darstellen, beispielsweise Ski, wie sie üblicherweise beim Tourenskigehen verwendet werden. Möglich ist auch die Verwendung zusammen mit einem teilbaren Snowboard oder normalen Ski beziehungsweise Langlaufski. Die Antriebsvorrichtung wird dann, um sie zu verwenden, an den beiden Bewegungselementen fixiert, wobei das jeweils nicht gegen den Boden gedrückte Bewegungselement gegenüber dem anderen mittels des Zugmitteltriebs in der Bewegungsrichtung nach vorne gezogen wird. Als Zugmittel kann beispielsweise ein Seil, ein Riemen, eine Kette, ein (Textil-)Band oder ähnliches verwendet werden.
Nützlicherweise kann dabei vorgesehen sein, dass die Zugmittelumlenkeinrichtung und/oder die Antriebseinheit Zugmittelspannmittel umfasst. Durch die Zugmittelspannmittel wird das Zugmittel auf einer im Wesentlichen gleichbleibenden Spannung gehalten, was Kraftspitzen bei der Kraftübertragung zwischen Antriebseinheit und Zugmittel reduziert.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Zugmittel zwei nicht miteinander verbundene Enden umfasst, die an zwei verschiedenen voneinander beanstandeten Punkten an einem zweiten der zwei Bewegungselemente befestigbar sind. Auf diese Weise kann eine bewegungselementübergreifende Kraftübertragung realisiert werden.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass eine senkrechte Projektion des Zugmittels auf eine durch die zwei Bewegungselemente definierte Ebene einen Kreuzungspunkt aufweist. Die durch die zwei Bewegungselemente definierte Ebene entspricht dabei im Wesentlichen der jeweiligen Hauptebene der Bewegungselemente. Beispielsweise ist diese Ebene bei einem Paar Ski durch die Gleitfläche der Ski gegeben, die im Wesentlichen planparallel zueinander ausgerichtet sind. Der Kreuzungspunkt kann als verlässlicher Maßstab/Messpunkt herangezogen werden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass sich der erste Längenabschnitt zwischen dem Kreuzungspunkt und der Antriebseinheit erstreckt und dass sich der zweite Längenabschnitt zwischen dem Kreuzungspunkt und der Zugmittelumlenkeinrichtung erstreckt. Durch die Festlegung der Längenabschnitte wird eine verifizierbare Beurteilung der Antriebseinheit im Hinblick auf einstellbare Bewegungszyklen und übertragene Kraft möglich.
Vorteilhafterweise kann auch vorgesehen sein, dass die Antriebseinheit ferner einen weiteren Zugmitteltrieb mit einem weiteren Zugmittel und einer weiteren Antriebseinheit, wobei die weitere Antriebseinheit an einem zweiten der zwei Bewegungselemente befestigbar ist, eine weitere Zugmittelumlenkeinrichtung und ein Kopplungselement, dass das Zugmittel und das weitere Zugmittel in seinem Inneren fixiert, umfasst. Durch das Vorsehen zweier Zugmitteltriebe kann eine symmetrische Ausgestaltung der Antriebseinheit erreicht werden, was vorteilhaft im Hinblick auf die Gewichtsverteilung ist und einen erhöhten Komfort bei der Benutzung erlaubt. Das Kopplungselement kann dabei insbesondere derart ausgestaltet sein, dass es Kraft in der axialen Vorwärtsrichtung zwischen den beiden Zugmitteltrieben übertragen kann, während ein Lösen des Kopplungselementes in der Richtung senkrecht dazu leicht möglich ist.
Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass die weitere Zugmittelumlenkeinrichtung und/oder die weitere Antriebseinheit weitere Zugmittelspannmittel umfasst.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Zugmittel und das weitere Zugmittel jeweils eine in sich geschlossene Schlaufe ausbilden.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass sich der erste Längenabschnitt zwischen dem Kopplungselement und der Antriebseinheit erstreckt und wobei sich der zweite Längenabschnitt zwischen dem Kopplungselement und der Zugmittelumlenkeinrichtung erstreckt. Durch die Festlegung der Längenabschnitte wird eine verifizierbare Beurteilung der Antriebseinheit im Hinblick auf einstellbare Bewegungszyklen und übertragene Kraft möglich.
Beschrieben wird ferner auch eine Bewegungsvorrichtung mit einer solchen Antriebsvorrichtung umfassend die zwei Bewegungselemente und Bindungselemente, um die zwei Bewegungselemente mit je einer Extremität eines Benutzers lösbar zu verbinden.
Dabei kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die zwei Bewegungselemente auf einer Seite Rückhalteelemente umfassen, die eine Bewegung in einer axialen Rückwärtsrichtung behindern.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Bewegungsvorrichtung ferner zwei raumfeste Lagerungen, die jeweils eines der zwei Bewegungselemente beweglich lagert, umfasst.
Beschrieben wird ebenfalls ein Verfahren zum Bewegen von zwei Bewegungselementen einer Bewegungsvorrichtung in einer axialen Vorwärtsrichtung, wobei die Bewegungsvorrichtung die zwei Bewegungselemente und eine Antriebsvorrichtung umfasst, die zwei Bewegungselemente mit Bindungselementen versehen sind, die mit je einer Extremität eines Benutzers lösbar verbunden sind, und die Antriebsvorrichtung mit einem Zugmitteltrieb, umfassend ein Zugmittel und eine Antriebseinheit, einer Zugmittelumlenkeinrichtung, einem Energiespeicher, einer Sensoreinheit zum Erkennen einer räumlichen Eigenbewegung und einer Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebseinheit versehen ist, wobei die Antriebseinheit und die Zugmittelumlenkeinrichtung an einem ersten der zwei Bewegungselemente befestigt sind, und wobei das Verfahren das Erkennen, durch die Sensoreinheit, einer Eigenbewegung des ersten Bewegungselementes; das Verkürzen, durch die Antriebseinheit, des ersten Längenabschnitts; das Verlängern, durch die Antriebseinheit, des zweiten Längenabschnitts, gleichzeitig zu dem Verkürzen des ersten Längenabschnitts, so dass das erste Bewegungselement relativ zu dem zweiten Bewegungselement in die axialen Vorwärtsrichtung bewegt wird; das Erkennen, durch die Sensoreinheit, einer Eigenbewegung des zweiten Bewegungselementes; das Verkürzen, durch die Antriebseinheit, des zweiten Längenabschnitts; und das Verlängern, durch die Antriebseinheit, des ersten Längenanschnitts, gleichzeitig zu dem Verkürzen des zweiten Längenabschnitts, so dass das zweite Bewegungselement relativ zu dem ersten Bewegungselement in die axiale Vorwärtsrichtung bewegt wird, umfasst. Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten der erfindungsgemäßen Bewegungsvorrichtung auch im Rahmen eines Verfahrens umgesetzt.
Es zeigen:

1 eine idealisierte Draufsicht auf eine beispielhafte Bewegungsvorrichtung mit einer beispielhaften Antriebsvorrichtung;
2 eine idealisierte isometrische Ansicht einer beispielhaften Bewegungsvorrichtung mit einer beispielhaften Antriebsvorrichtung;
3 eine idealisierte Draufsicht auf eine weitere beispielhafte Bewegungsvorrichtung mit einer beispielhaften Antriebsvorrichtung;
4 eine idealisierte Draufsicht auf eine beispielhafte Bewegungsvorrichtung mit einer beispielhaften Antriebsvorrichtung;
5A eine idealisierte isometrische Ansicht einer beispielhaften Bewegungsvorrichtung mit einer beispielhaften Antriebsvorrichtung;
5B eine idealisierte isometrische Ansicht einer weiteren beispielhaften Bewegungsvorrichtung mit einer beispielhaften Antriebsvorrichtung;
6 noch eine weitere idealisierte isometrische Ansicht einer beispielhaften Bewegungsvorrichtung mit einer beispielhaften Antriebvorrichtung;
7 eine Detailansicht eines Kopplungselements;
8A, 8B, 8C weitere Teilansichten des beispielhaften Kopplungselements in verschiedenen Arretierungszuständen;
9A, 9B beispielhafte Zugmittelkonfigurationen;
10 eine schematisierte Detailansicht einer Antriebseinheit;
11 eine schematisierte Detailansicht einer Zugmittelumlenkeinrichtung;
12 eine Visualisierung der räumlichen Bewegung der Bewegungsvorrichtung in einer axialen Vorwärtsrichtung; und
13 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bewegen von zwei Bewegungselementen einer Bewegungsvorrichtung in einer axialen Vorwärtsrichtung.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
1 zeigt eine idealisierte Draufsicht auf eine beispielhafte Bewegungsvorrichtung 58 mit einer beispielhaften Antriebsvorrichtung 10. Die Bewegungsvorrichtung 58 umfasst neben der Antriebsvorrichtung 10 insbesondere ein erstes Bewegungselement 12 und ein zweites Bewegungselement 14, wobei die Antriebsvorrichtung 10 zum Teil auf dem ersten Bewegungselement 12 und dem zweiten Bewegungselement 14 befestigt ist. In der beispielhaften Darstellung von 1 sind eine Antriebseinheit 20 und eine Zugmittelumlenkeinrichtung 22 auf einer Oberseite des ersten Bewegungselements 12 befestigt. Ein Punkt 40 sowie ein Punkt 42, die jeweils als Fixierungspunkte für ein Zugmittel 18 dienen, sind auf dem zweiten Bewegungselement 14 befestigt. Das Zugmittel 18 verläuft bei der beispielhaften Bewegungsvorrichtung 58 von dem Punkt 40 zu der Zugmittelumlenkeinrichtung 22 weiter zu der Antriebseinheit 20 und zu dem Punkt 42, wobei das Zugmittel 18 an den Punkten 40, 42 mit seinen jeweiligen Enden 36, 38 befestigt ist. Dabei entsteht in einer senkrechten Projektion des Zugmittels 18 auf eine durch die beiden Bewegungselemente 12, 14 definierte Ebene ein Kreuzungspunkt 44. In einer seitlichen Ansicht würde dabei das Zugmittel 18 oberhalb der Ebene der beiden Bewegungselemente 12, 14 zueinander versetzt aneinander vorbei verlaufen, da das Zugmittel 18 an den jeweiligen Abschnitten am Kreuzungspunkt 44 gegenüber dem ersten Bewegungselement 12 und dem zweiten Bewegungselement 14 jeweils geringfügig unterschiedliche Abstände senkrecht zur Ebene, welche durch die beiden Bewegungselemente 12, 14 definiert wird, aufweist.
Das Befestigen der Antriebseinheit 20, der Zugmittelumlenkeinrichtung 22 und der beiden Punkte 40, 42 auf den beiden Bewegungselementen 12, 14 kann durch ein geeignetes Klebemittel erfolgen. Es ist in diesem Zusammenhang möglich, dass zunächst Ankerelemente auf die Oberfläche der beiden Bewegungselemente 12, 14 geklebt werden und dass anschließend die Antriebseinheit 20, die Zugmittelumlenkeinrichtung 22 und die beiden Punkte 40, 42 an den jeweiligen Ankerelementen arretiert werden. Dies kann insbesondere bei einem Nachrüsten bereits vorhandener Bewegungselemente 12, 14 mit der beschriebenen Antriebsvorrichtung 10 vorteilhaft sein. Möglich ist auch, dass die Antriebseinheit 20, die Zugmittelumlenkeinrichtung 22 und die beiden Punkte 40, 42 an den beiden Bewegungselementen 12, 14 verschraubt werden oder mit Hilfe von Spannelementen lösbar mit diesen verbunden werden. Die Montage und die Demontage kann auf diese Weise schnell und einfach realisiert sein.
Die Antriebseinheit 20 umfasst in der beispielhaft dargestellten Antriebsvorrichtung 10 eine Steuereinheit 28, die dazu ausgelegt ist, die Antriebseinheit 20 zu steuern. Das Steuern der Antriebseinheit 20 durch die Steuereinrichtung 28 erfolgt dabei basierend auf Daten, welche eine Sensoreinheit 26 erfasst. In 1 ist die Sensoreinheit 26 als an der Zugmittelumlenkeinrichtung 22 angeordnet dargestellt. Die Zugmittelumlenkeinrichtung 22 kann ferner auch einen Energiespeicher 24 aufnehmen, welcher zur Versorgung der Antriebseinheit 20 mit der erforderlichen Antriebsenergie, beispielsweise elektrischer Energie, notwendig ist. Die Antriebseinheit 20 und die Zugmittelumlenkeinrichtung 22 können zu diesem Zweck, das heißt für eine Datenübertragung und eine Energieversorgung, mittels eines Anschlusskabels, das in 1 nicht dargestellt ist, miteinander verbunden sein. Die Anordnung der Steuereinrichtung 28 in der Antriebseinheit 20 sowie der Sensoreinheit 26 und des Energiespeichers 24 in der Zugmittelumlenkeinrichtung 22 ist optional. Alternative räumliche Anordnungen sind möglich. Dabei kann insbesondere eine Gewichtsverteilung des ersten Bewegungselements 12 und des zweiten Bewegungselements 14 berücksichtigt werden, da eine möglichst gleichmäßige Gewichtsverteilung wünschenswert ist. Denkbar ist beispielsweise, dass ein Teil der erforderlichen Komponenten, wie zum Beispiel der Energiespeicher und/oder die Steuereinheit, direkt vom Benutzer getragen wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Rucksack vorgesehen sein. Die Antriebsvorrichtung 10 umfasst den Zugmitteltrieb 16 mit dem Zugmittel 18, der Antriebseinheit 20 und der Zugmittelumlenkeinrichtung 22 sowie den Energiespeicher 24, die Sensoreinheit 26 und die Steuereinrichtung 28.
Auf dem ersten Bewegungselement 12 beziehungsweise dem zweiten Bewegungselement 14 sind jeweils noch Bindungselemente 60 dargestellt, mit dessen Hilfe Extremitäten eines Benutzers an den jeweiligen Bewegungselementen 12, 14 befestigbar sind. Die Bindungselemente 60 können beispielsweise, wenn die beiden Bewegungselemente 12, 14 Ski sind, Kupplungen für Ski-Schuhe sein. Bei der in 1 beispielhaft dargestellten Bewegungsvorrichtung 58 verläuft dabei das Zugmittel 18 zwischen dem dort angeordneten Bindungselement 60 und der Oberfläche des ersten Bewegungselements 12 hindurch. Andere Führungen des Zugmittels 18 sind möglich. Auch kann die Antriebseinheit 20 an einer anderen Stelle vorgesehen sein, beispielsweise im Bereich der Bindungselemente 60, was ebenfalls vorteilhaft im Hinblick auf die Gewichtsverteilung sein kann.
Bei Benutzung wird abwechselnd das erste Bewegungselement 12 relativ zum zweiten Bewegungselement 14 in einer axialen Vorwärtsrichtung 72, das heißt entgegengesetzt zu einer axialen Rückwärtsrichtung 66 bewegt. Die Antriebseinheit 20 wird dabei von der Steuereinrichtung 28 derart angesteuert, dass mit Hilfe des Zugmittels 18 Kraft auf das erste Bewegungselement 12 beziehungsweise das zweite Bewegungselement 14 in der axialen Vorwärtsrichtung 72 ausgeübt wird, um eine natürliche Schreitbewegung des Benutzers, der die Bewegungsvorrichtung 58 nutzt, zumindest zu unterstützen. Um unerwünschte Querkräfte (relativ zur axialen Vorwärtsrichtung 72) möglichst gering zu halten, ist der Zugmitteltrieb 18 möglichst nah an der Innenseite der beiden Bewegungselemente 12, 14 angeordnet.
2 zeigt eine idealisierte isometrische Ansicht einer beispielhaften Bewegungsvorrichtung mit einer beispielhaften Antriebsvorrichtung. Bei der in 2 dargestellten Bewegungsvorrichtung 58 stellt das Zugmittel 18 eine in sich geschlossene Schlaufe dar. Das Zugmittels 18, das an dem ersten Bewegungselement 12 über die Antriebseinheit 20 und die Zugmittelumlenkeinrichtung 22 hinweg verläuft, ist nicht an dem zweiten Bewegungselement 14 fixiert. Vielmehr sind auf dem zweiten Bewegungselement 14 eine weitere Antriebseinheit 50 und eine weitere Zugmittelumlenkeinrichtung 52 befestigt, welche, symmetrisch zu dem auf dem ersten Bewegungselement 12 befestigten Teil des Zugmitteltriebs 16 einen weiteren Zugmitteltrieb 46 ausbilden, der ein weiteres Zugmittel 48 umfasst. Das weitere Zugmittel 48 sowie das Zugmittel 18 sind dabei zwischen dem ersten Bewegungselement 12 und dem zweiten Bewegungselement 14 über ein Kopplungselement 54 miteinander verbunden, welches später näher beschrieben wird. Das Kopplungselement 54 kann insbesondere an dem Zugmittel 18 und dem weiteren Zugmittel 48 derart fixiert sein, dass über die Antriebseinheit 20 beziehungsweise die weitere Antriebseinheit 50 eine Kraft auf das erste Bewegungselement 12 beziehungsweise das zweite Bewegungselement 14 in der axialen Vorwärtsrichtung 72 ausgeübt werden kann.
Ähnlich zu der aus 1 bereits bekannten beispielhaften Bewegungsvorrichtung 58 können bei der in 2 dargestellten beispielhaften Bewegungsvorrichtung 58 in der Antriebseinheit 20 und/oder der weiteren Antriebseinheit 50 wieder eine Steuereinrichtung 28, oder Teile davon, vorgesehen sein. In gleicher Weise können in der Zugmittelumlenkeinrichtung 22 und/oder der weiteren Zugmittelumlenkeinrichtung 52 die Sensoreinheit 26 angeordnet sein. Insbesondere ist dabei möglich in der Zugmittelumlenkeinrichtung 22 und der weiteren Zugmittelumlenkeinrichtung 52 jeweils einen Sensor der Sensoreinheit 26 vorzusehen, der jeweils Beschleunigungen erfasst, welche beim Schreiten auf das erste Bewegungselement 12 oder das zweite Bewegungselement 14 wirken. Ferner können in der Zugmittelumlenkeinrichtung 22 und der weiteren Zugmittelumlenkeinrichtung 52 jeweils Energiespeicher 24 vorgesehen sein.
3 zeigt eine idealisierte Draufsicht auf eine weitere beispielhafte Bewegungsvorrichtung 58 mit einer beispielhaften Antriebsvorrichtung 10. Die in 3 dargestellte beispielhafte Bewegungsvorrichtung 58 entspricht in weiten Teilen der bereits in 2 dargestellten Bewegungsvorrichtung 58. Im Unterschied zu 2 sind bei 3 jedoch die Steuereinrichtung 28 in der Antriebseinheit 20 sowie eine weitere Steuereinrichtung 28a in der weiteren Antriebseinheit 50 explizit angedeutet. Ferner sind neben der Sensoreinheit 26 und dem Energiespeicher 24 in der Zugmittelumlenkeinrichtung 22 noch eine weitere Sensoreinheit 26a und ein weiterer Energiespeicher 24a in der weiteren Zugmittelumlenkeinrichtung 52 explizit angedeutet. Diese Konfiguration wurde bereits im Zusammenhang mit der aus 2 beschriebenen beispielhaften Bewegungsvorrichtung 58 erwähnt, Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Bewegungsvorrichtung 58 ist bei der in 3 dargestellten Bewegungsvorrichtung 58 die Führung des Zugmittels 18 und des weiteren Zugmittels 48 modifiziert. So verlaufen das Zugmittel 18 und das weitere Zugmittel 48 jeweils versetzt nach innen zu den dargestellten Bindungselementen 60. Dies hat einerseits den Vorteil, dass die Bindungselemente 60 keine Führung für das Zugmittel 18 beziehungsweise das weitere Zugmittel 48 bereitstellen müssen. Und andererseits werden bei Benutzung der Bewegungsvorrichtung 58 auftretende Kräfte, welche nicht parallel zur axialen Vorwärtsrichtung 72 sind, weiter minimiert. Die angedeutete Versetzung der Führung des Zugmittels 18 beziehungsweise des weiteren Zugmittels 48 kann beispielswiese mit einer kabelschachtartigen Konstruktion realisiert werden.
4 zeigt eine weitere idealisierte Draufsicht auf eine beispielhafte Bewegungsvorrichtung 58 mit einer beispielhaften Antriebsvorrichtung 10. Die in 4 dargestellte Bewegungsvorrichtung 58 ähnelt in weiten Teilen wieder den jeweils bereits beschriebenen Bewegungsvorrichtungen 58 aus den 2 und 3. Bei der in 4 beispielhaft dargestellten Bewegungsvorrichtung 58 sind jedoch die Antriebseinheit 20 und die weitere Antriebseinheit 50 sowie die Zugmittelumlenkeinrichtung 22 und die weitere Zugmittelumlenkeinrichtung 52 derart modifiziert, dass das Zugmittel 18 und das weitere Zugmittel 48 zwischen den beiden Bewegungselementen 12, 14 parallel zur axialen Vorwärtsrichtung 72 verläuft. Auch auf diese Weise können beim Benutzen der dargestellten Bewegungsvorrichtung 58 Kräfte minimiert werden, welche nicht parallel zur axialen Vorwärtsrichtung 72 verlaufen.
5A zeigt noch eine weitere idealisierte isometrische Ansicht einer beispielhaften Bewegungsvorrichtung 58 mit einer beispielhaften Antriebsvorrichtung 10. Die in 5A dargestellte Bewegungsvorrichtung 58 entspricht in weiten Teilen der im Zusammenhang mit 2 bereits beschriebenen Bewegungsvorrichtung 58. Im Unterschied zu dieser umfassen das erste Bewegungselement 12 und das zweite Bewegungselement 14 jeweils Rückhalteelemente 62, 64 welche eine Bewegung des jeweiligen Bewegungselementes 12, 14 in der axialen Vorwärtsrichtung 72 erlauben und zugleich einer Bewegung derselben in der axialen Rückwärtsrichtung 66 entgegenwirken. Ferner sind bei der in 5A dargestellten beispielhaften Bewegungsvorrichtung 58 die Bindungselemente 60 im Wesentlichen senkrecht zu der von den beiden Bewegungselementen 12 definierten Ebene angeordnet, so dass die Bewegungsvorrichtung 58 beispielsweise als Steighilfe für Leitern oder ähnliches genutzt werden kann, wobei dann die beiden Rückhalteelemente 62, 64 jeweils an Sicherungselementen, Leitersprossen oder ähnlichem einrasten können.
Die in den 1 bis 5A dargestellten beispielhaften Bewegungsvorrichtungen 58 sind allesamt dazu ausgelegt eine Bewegung des Benutzers zu unterstützen. Prinzipiell können sie jedoch auch dazu eingesetzt werden, um die Bewegung des Benutzers zu hemmen/erschweren, was beispielsweise dann erwünscht sein kann, wenn ein zusätzlicher Trainingseffekt erzielt werden soll.
5B zeigt eine idealisierte isometrische Ansicht einer weiteren beispielhaften Bewegungsvorrichtung 58 mit einer beispielhaften Antriebsvorrichtung 10. Die in 5B beispielhaft dargestellte weitere Bewegungsvorrichtung 58 entspricht im Wesentlichen der bereits aus 2 bereits vorbekannten Bewegungsvorrichtung 58. Im Unterschied zu dieser ist bei der in 5B dargestellten Bewegungsvorrichtung 58 jedoch das Kopplungselement 54 raumfest fixiert und die beiden Bewegungselemente 12, 14 sind auf raumfesten Lagerungen 68, 70 an vorderen und hinteren Endbereichen der beiden Bewegungselemente 12, 14 beweglich gelagert. Die raumfesten Lagerungen 68, 70 können insbesondere Rollwalzen 76, 78 umfassen, auf denen die beiden Bewegungselemente 12, 14 laufen können. Die in 5B dargestellte Bewegungsvorrichtung 58 kann beispielsweise als Trainingseinheit beziehungsweise als Reha-Einheit genutzt werden. Wie bei den zuvor beschriebenen Bewegungsvorrichtungen 58 erwähnt, kann auch die in 5B dargestellte Bewegungsvorrichtung 58 wahlweise die Bewegung in der axialen Vorwärtsrichtung 72 unterstützen beziehungsweise diese erschweren, beispielsweise um einen Trainingseffekt zu erhöhen.
6 zeigt eine weitere idealisierte isometrische Ansicht einer beispielhaften Bewegungsvorrichtung 58 mit einer beispielhaften Antriebsvorrichtung 10. Die in 6 dargestellte Bewegungsvorrichtung 58 entspricht im Wesentlichen der bereits aus 2 vorbekannten Bewegungsvorrichtung 58, wobei nunmehr allerdings explizit die beiden Bewegungselemente 12, 14 als Ski angedeutet sind und auf den nicht mehr näher bezeichneten Bindungselementen 60 Schuhe 74, 74a stilisiert dargestellt sind. Die Schuhe 74, 74a nehmen dann selbstverständlich die Extremitäten, das heißt die Füße, des Benutzers der Bewegungsvorrichtung 58 auf und sind in üblicher Weise mit den nicht näher bezeichneten Bindungselementen 60 verbindbar beziehungsweise verbunden. Die in 6 dargestellte Bewegungsvorrichtung 58 kann beispielsweise beim Tourenskigehen verwendet werden.
Die Merkmale der verschiedenen im Zusammenhang mit den 1 bis 6 dargestellten Bewegungsvorrichtungen 58, insbesondere unterschiedliche Führungen der Zugmitteltriebe 18, 46 sowie die jeweilige Ausgestaltung der vorhandenen Antriebseinheiten 20, 50 und der Zugmittelumlenkeinrichtung 22, 52 können selbstverständlich miteinander kombiniert beziehungsweise ersetzt werden, auch wenn in der vorliegenden Beschreibung zur Verbesserung der Übersichtlichkeit jeweils voneinander getrennte beispielhafte Bewegungsvorrichtungen 58 dargestellt wurden. Ferner können auch die Rückhalteelemente 62, 64 sowie die gewinkelte Anordnung der Bindungselemente 60 (gewinkelt gegenüber der von den bei den Bewegungselementen 12, 14 definierten Ebenen) bei Bedarf auf die anderen beispielhaften Bewegungsvorrichtungen 58 übertragen werden.
7 zeigt eine Detailansicht eines Kopplungselementes. In 7 ist das Kopplungselement 54 in verriegeltem Zustand dargestellt. Durch das Kopplungselement 54 hindurch werden das Zugmittel 18 und das weitere Zugmittel 48 parallel zur axialen Vorwärtsrichtung 72 beziehungsweise parallel zur axialen Rückwärtsrichtung 66 geführt, wobei das Zugmittel 18 und das weitere Zugmittel 48 gegenüber dem Kopplungselement 54 fixiert sind, so dass das Zugmittel 18 und das weitere Zugmittel 48 zwar durch das Kopplungselement 54 hindurch treten, jedoch nicht durch das Kopplungselement 54 hindurch gleiten können. Eine Kraft auf das Zugmittel 18 im Wesentlichen parallel zur axialen Vorwärtsrichtung 72 bewirkt dementsprechend eine Kraft in der axialen Vorwärtsrichtung 72 auf das Kopplungselement 54 selbst, und auf diese Weise auch eine Übertragung der Kraft von dem Zugmittel 18 auf das weitere Zugmittel 48. In gleicher Weise ist auch eine Kraft im Wesentlichen parallel zur axialen Rückwärtsrichtung 66 über das Kopplungselement 54 zwischen dem Zugmittel 18 und dem weiteren Zugmittel 48 übertragbar.
In den 8A, 8B und 8C werden verschiedene Zustände des Kopplungselementes 54 beschrieben. In 8A ist das Kopplungselement 54 in einem geöffneten Zustand dargestellt. In diesem Zustand sind ein erstes Kopplungsteilelement 80a und ein zweites Kopplungsteilelement 80b, welche gemeinsam das Kopplungselement 54 ausbilden, voneinander getrennt dargestellt. Das erste Kopplungsteilelement 80a und das zweite Kopplungsteilelement 80b umfassen jeweils Nuten 82 und Federn 84, die senkrecht zur axialen Vorwärtsrichtung 72 beziehungsweise der axialen Rückwärtsrichtung 66 ineinander geführt werden können. Zu diesem Zweck sind die Nuten 84 und die Federn 82 derart ausgestaltet, dass die Nuten an ihrer schmalsten Stelle geringfügig breiter als die Federn 82 an ihrer breitesten Stelle sind. Auf diese Weise kann ein geringes Spiel parallel zur axialen Vorwärtsrichtung 72 zwischen dem ersten Kopplungsteilelement 80a und dem zweiten Kopplungsteilelement 80b realisiert sein. Da die Flanken der Nuten 84 beziehungsweise der zugehörigen Federn 82 durch die gewählte Konfiguration gegenüber der axialen Vorwärtsrichtung 72 und der dazu senkrechten Zusammenführrichtung der beiden Kopplungsteilelemente 80a, 80b gewinkelt sind, entsteht bei zusammengeführten Kopplungsteilelementen 80a, 80b eine zusätzliche Haltekraft, welche einem Lösen der Verbindung zwischen den beiden Kopplungsteilelementen 80a, 80b beim Verwenden der jeweiligen Bewegungsvorrichtung 58 entgegenwirkt. Bei Benutzen der Bewegungsvorrichtung 58 wechselt der Kopplungszustand des Kopplungselementes 54 dann abwechselnd zwischen den in den 8A, 8B und 8C dargestellten Zuständen, da jeweils entweder eine (überwiegende) Kraft auf das Zugmittel 18 (8B) oder eine (überwiegende) Kraft auf das weitere Zugmittel 48 (8C) ausgeübt wird. Das Zusammenhalten des Kopplungselementes 54 kann zusätzlich beispielsweise durch enthaltene Magnete verbessert werden, die in der Richtung senkrecht zu der axialen Vorwärtsrichtung 72 eine Haltekraft auf die beiden Kopplungsteilelemente 80a, 80b ausübt. Eine solche in den 7, 8A, 8B und 8C nicht explizit dargestellte Magnethalterung könnte zudem genutzt werden, um das jeweilige Kopplungsteilelement 80a, 80b an dem ersten Bewegungselement 12 beziehungsweise dem zweiten Bewegungselement 14 getrennt voneinander zu lagern, wenn die Bewegungsvorrichtung 58 nicht genutzt wird, jedoch bereits an den beiden Bewegungselementen 12, 14 befestigt ist.
Das Öffnen und Schließen des Kopplungselementes 54 kann durch einen externen Impuls unterschützt sein, beispielsweise durch manuelles Ver-/Entriegeln einer mechanischen Sperre. Möglich ist auch, eine elektromagnetische Verriegelung vorzusehen, die von der Steuereinheit 28 gesteuert wird. Dies hat zugleich den Vorteil, dass, falls durch die Steuereinheit 28 ein Sturz des Benutzers erkannt wird, eine automatische Entriegelung des Kopplungselementes 54 vorgesehen sein kann, was das Verletzungsrisiko des Benutzers erheblich reduziert.
Die 9A und 9B zeigen schematisierte Zugmittelkonfigurationen. Die in 9A dargestellte Zugmittelkonfiguration stammt aus der in 1 dargestellten Bewegungsvorrichtung 58. Ein erster Längenabschnitt 30 des Zugmittels 18 verläuft dabei zwischen der Antriebseinheit 20 und dem Kreuzungspunkt 44 und ein zweiter Längenabschnitt 32 verläuft zwischen dem Kreuzungspunkt 44 und der Zugmittelumlenkeinrichtung 22. Bei Benutzung der zugehörigen Bewegungsvorrichtung 58 wird durch die Antriebseinheit 20 das Zugmittel 18 bewegt, wobei aufgrund der festen Abstände zwischen der Antriebseinheit 20, der Zugmittelumlenkeinrichtung 22 sowie den Punkten 40, 42 eine Variierung des ersten Längenabschnitts 30 und des zweiten Längenabschnitts 32 erfolgt. Diese Variierung erfolgt zeitgleich. Beim Bewegen des ersten Bewegungselementes 12, an dem die Antriebseinheit 20 und die Zugmittelumlenkeinrichtung 22 befestigt sind, in der axialen Vorwärtsrichtung 72 wird zunächst der erste Längenabschnitt 30 länger, während der zweite Längenabschnitt 32 kürzer wird. Dies wird später im Zusammenhang mit den 12 noch deutlicher erläutert. Umgekehrt wird beim Bewegen des zweiten Bewegungselements 14 in der axialen Vorwärtsrichtung 72 relativ zu dem ersten Bewegungselement 12 der erste Längenabschnitt 30 kürzer, während der zweite Längenabschnitt 32 länger wird. Auch dies erfolgt aufgrund der Bewegung des Zugmittels 18 durch die Antriebseinheit 20, welche jedoch nunmehr das Zugmittel 18 in entgegengesetzter Richtung bewegt.
In analoger Weise ist auch in 9B eine schematisierte Zugmittelkonfiguration dargestellt, welche beispielsweise der in Zusammenhang mit 2 beschriebenen Bewegungsvorrichtung 58 entspricht. Neben dem Verlängern und gleichzeitigen Verkürzen des ersten Längenabschnitts 30 und des zweiten Längenabschnitts 32 am Zugmittel 18 ist auf der gegenüberliegenden Seite symmetrisch dazu eine analoge Bewegung des weiteren Zugmittels 48 vorgesehen (gleichzeitig oder zeitlich versetzt) um die Bewegung in der axialen Vorwärtsrichtung 72 der Bewegungsvorrichtung 58 zu unterstützen.
10 zeigt eine schematisierte Detailansicht einer Antriebseinheit 20, 50. Die in 10 schematisiert dargestellte Antriebseinheit 20, 50 beinhaltet insbesondere eine Antriebsrolle 88, um die das Zugmittel 18, 48 herumgeführt ist. Die Antriebsrolle 88 kann in üblicher Weise von einem nicht explizit dargestellten Elektromotor angetrieben sein. Bei dem Herumführen des Zugmittels 18, 48 um die Antriebsrolle 88 kann ersteres zur Verbesserung der Kraftübertragung von der Antriebsrolle 88 auf das Zugmittel 18, 48 insbesondere mehr als einmal die Antriebsrolle 88 umschlingen. Ferner ist in der Antriebseinheit 20, 50 ein Zugmittelspannmittel 34, 56 angedeutet, dessen Aufgabe es ist, das Zugmittel 18, 48 unter einer gleichbleibenden (Vor-)Spannung zu halten.
Dies kann beispielsweise in bekannter Weise dadurch erfolgen, dass das vorgesehene Zugmittelspannmittel 34, 56 eine Spannwalze 90 umfasst, welche um ein Drehlager 92 schwenkbar gelagert ist und dabei derart unter einer Vorspannung gehalten wird, dass die Spannwalze 90 gegen das Zugmittel 18, 48 drückt, so dass ein Führungsweg des Zugmittels 18, 48 sich verlängert. Das Zugmittelspannmittel 34, 56 ist insbesondere dann von Nutzen, wenn das aus den vorangegangenen Figuren vorbekannte Kopplungselement 54 geöffnet ist, so dass die beiden Schlaufen der beiden Zugmittel 18, 48 nicht aneinandergekoppelt sind. In diesem Zustand ist die Antriebsvorrichtung 10 inaktiv und das Zugmittel 18 und das weitere Zugmittel 48 würden, sofern sie nicht anderweitig „straff“ gehalten werden, lose zwischen den beiden Bewegungselementen 12, 14 hängen und unkontrolliert zwischen diesen hin und her flattern. Dabei können die Zugmittel 18, 48 die Benutzung der Bewegungsvorrichtung 58 ohne Unterstützung der Antriebsvorrichtung 10 in unerwünschter Weise beeinträchtigen. Dies wird mit Hilfe der Zugmittelspannmittel 34, 56 vermieden, da diese „überschüssige“ Längen der Zugmittel 18, 48 ausgleichen beziehungsweise straffen.
11 zeigt eine schematisierte Detailansicht einer Zugmittelumlenkeinrichtung. Die in 11 dargestellte Zugmittelumlenkeinrichtung 22, 52 entspricht weitestgehend in ihrem grundsätzlichen Aufbau der im Zusammenhang mit 10 beschriebenen Antriebseinheit 20, 50, wobei jedoch anstelle der Antriebsrolle 88 eine Umlenkrolle 86 vorgesehen wird, an der das Zugmittel 18, 48 um die Drehachse der Umlenkrolle 86 herum umgelenkt wird.
Die in den 10 und 11 jeweils dargestellte Antriebseinheit 20, 50 und Zugmittelumlenkeinrichtung 22, 52 sind lediglich vereinfacht dargestellt, wobei insbesondere im Zusammenhang mit der Antriebseinheit 20, 50 der Antriebsmotor nicht explizit dargestellt ist. Ferner ist bei der Antriebseinheit 20, 50 auch darauf verzichtet worden, die Steuereinrichtung 28 beziehungsweise die weitere Steuereinrichtung 28a anzudeuten, welche optional in die Antriebseinheit 20, 50 integriert sein kann. In ähnlicher Weise wurde in 11 bei der Zugmittelumlenkeinrichtung 22, 52 darauf verzichtet, die Sensoreinheit 26 beziehungsweise die weitere Sensoreinheit 26a sowie einen optional ebenfalls enthaltenen Energiespeicher 24 anzudeuten. Steuereinrichtung 28, 28a, Sensoreinheit 26, 26a und/oder Energiespeicher 24 können wahlweise separat zu der Antriebseinheit 20, 50 beziehungsweise der Zugmittelumlenkeinrichtung 22, 52 vorgesehen werden, wobei lediglich eine entsprechende elektrische Anschlussmöglichkeit, beispielsweise kabelgebunden, vorgesehen sein muss.
12 zeigt eine Visualisierung der räumlichen Bewegung der Bewegungsvorrichtung 58 in der axialen Vorwärtsrichtung 72. Eine erste Abfolge von zeitlich nacheinander bei der Bewegung auftretenden relativen Positionierungen der beiden Bewegungselemente 12, 14 ist in der Sequenz a) dargestellt. Ausgehend von einem Zustand, bei dem das erste Bewegungselement 12 und das zweite Bewegungselement in der axialen Bewegungsrichtung 72 auf gleicher Höhe liegen, beginnt die Fortbewegung in der axialen Bewegungsrichtung 72 dadurch, dass das erste Bewegungselement 12 in der axialen Bewegungsrichtung 72 relativ zu dem zweiten Bewegungselement 14 nach vorne verschoben/bewegt wird. Zu diesem Zweck wird durch den Zugmitteltrieb 16 und/oder den weiteren Zugmitteltrieb 46 der erste Längenabschnitt 30 verlängert, während zugleich der zweite Längenabschnitt 32 verkürzt wird. Dies setzt sich in der Sequenz a) kontinuierlich fort. Im Endzustand der Sequenz a) kehrt sich schließlich die Längenänderung des ersten Längenabschnittes 30 und des zweiten Längenabschnittes 32 wieder um, wobei dabei durch den Zugmitteltrieb 16 und/oder den weiteren Zugmitteltrieb 46 nunmehr das zweite Bewegungselement 14 in der axialen Bewegungsrichtung 72 relativ zu dem ersten Bewegungselement 12 hinterher gezogen wird, bis schließlich, wie in der Sequenz b) im Endzustand erkennbar ist, das zweite Bewegungselement 14 in der axialen Bewegungsrichtung 72 relativ vor dem ersten Bewegungselement 12 liegt. Diese relative Vorwärtsbewegung des zweiten Bewegungselements 14 gegenüber dem ersten Bewegungselement 12 erreicht am Beginn der Sequenz c) seinen Endzustand, wobei dann durch den Zugmitteltrieb 16 und/oder den weiteren Zugmitteltrieb 46 wieder das erste Bewegungselement 12 in der axialen Bewegungsrichtung 72 hinter dem zweiten Bewegungselement 14 hergezogen wird, bis schließlich am Ende von Sequenz c) der relative Ausgangszustand der Sequenz a) wieder erreicht wird.
Die einzelnen in den Sequenzen a), b) und c) fortschreitenden Teilbewegungsabläufe können durch einen Benutzer der Bewegungsvorrichtung 58 aktiv initiiert werden, wobei die der Antriebsvorrichtung 10 zugeordnete Sensoreinheit 26 eine Bewegungsabsicht des Benutzers erfasst, indem eine Beschleunigung des bewegten Bewegungselementes 12, 14 erfasst wird. Die Steuereinrichtung 28, 28a bekommt die erfasste Beschleunigung mitgeteilt und erkennt darin den Bewegungswunsch. Daraufhin wird die Antriebseinheit 20, 50 entsprechend von der Steuereinrichtung 28, 28a angesteuert, so dass der beabsichtigte Bewegungsablauf unterstützt wird. Wie vorstehend bereits angedeutet wurde, ist auch denkbar, dass zu Trainingszwecken anstelle einer Unterstützung des Bewegungsablaufs dem Bewegungsablauf ein Widerstand entgegengesetzt wird, um einen zusätzlichen Trainingseffekt zu bewirken. Dabei kann insbesondere die Antriebseinheit 20, 50 als variabel einstellbarer Widerstand genutzt werden. Der genaue Ablauf der Unterstützung des Bewegungsablaufs, beispielsweise Schrittgröße, Schrittgeschwindigkeit etc., kann individuell eingestellt werden und beispielsweise als Parameterkurve in der Steuereinrichtung 28, 28a hinterlegt sein. Möglich ist auch, dass die Steuereinrichtung 28, 28a über einen selbstlernenden Algorithmus verfügt, der den Bewegungsablauf des Benutzers erlernt und sich an diesen anpasst.
Zusätzlich zu dem Bewegen in der axialen Bewegungsrichtung 72 kann die Antriebsvorrichtung 10 noch eine Höhenkomponente umfassen, so dass während der Bewegung in der axialen Vorwärtsrichtung 72 auch eine zyklische Bewegung nach „oben“ überlagert wird. Dies entspricht dann dem „Anheben der Füße“ beim Gehen.
13 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bewegen von zwei Bewegungselementen einer Bewegungsvorrichtung in einer axialen Vorwärtsrichtung. Das Verfahren 100 beginnt bei Schritt 110 mit dem Erkennen, durch die Sensoreinheit 26, einer Eigenbewegung des ersten Bewegungselementes 12. Dies kann beispielsweise die beim Anheben beziehungsweise beim nach vorne Schieben des ersten Bewegungselementes 12 entstehende Beschleunigung sein, welche durch die Sensoreinheit 26 erkannt wird. Das Verfahren 100 wird fortgesetzt durch ein Verkürzen 120, durch die Antriebseinheit 20, des ersten Längenabschnitts 30 sowie zeitglich ein Verlängern 130, durch die Antriebseinheit 20 des zweiten Längenabschnitts 32, so dass das erste Bewegungselement 12 relativ zu dem zweiten Bewegungselement 14 in die axiale Vorwärtsrichtung 72 bewegt wird. Anschließend erfolgt ein Erkennen 140, durch die Sensoreinheit 26, einer Eigenbewegung des zweiten Bewegungselementes 14. Auch dies kann eine erkannte Beschleunigung sein, welche beispielsweise beim relativen Absenken des ersten Bewegungselementes 12 gegenüber dem zweiten Bewegungselement 14 auftritt beziehungsweise beim Anheben des zweiten Bewegungselementes 14 relativ zu dem ersten Bewegungselement 12. Aufgrund der erkannten Eigenbewegung erfolgt dann ein Verkürzen 150, durch die Antriebseinheit 20, des zweiten Längenabschnitts 32 und ein Verlängern 160, durch die Antriebseinheit 20, des ersten Längenabschnitts 30, gleichzeitig zu dem Verkürzen 150 des zweiten Längenabschnitts 32, so dass das zweite Bewegungselement 14 relativ zu dem ersten Bewegungselement 12 in die axiale Vorwärtsrichtung 72 bewegt wird.
Das vorliegende Verfahren 100 ist beispielhaft lediglich im Zusammenhang mit einer einzigen Antriebseinheit 20 beschrieben und entspricht somit im Wesentlichen dem Verfahren 100 zum Bewegen von zwei Bewegungselementen 12, 14 einer Bewegungsvorrichtung 58 in der axialen Vorwärtsrichtung 72 gemäß der beispielhaften Bewegungsvorrichtung 58, wie sie in 2 dargestellt ist. Selbstverständlich sind zusätzliche Verfahrensschritte in offensichtlicher Weise zu ergänzen, wenn stattdessen neben der Antriebseinheit 20 eine weitere Antriebseinheit 50, wie sie beispielsweise im Zusammenhang mit den beispielhaften Bewegungsvorrichtungen 58 gemäß den 2 bis 6 vorgesehen sind, verwendet wird.
Bezugszeichenliste

10: Antriebsvorrichtung
12: erstes Bewegungselement
14: zweites Bewegungselement
16: Zugmitteltrieb
18: Zugmittel
20: Antriebseinheit
22: Zugmittelumlenkeinrichtung
24: Energiespeicher
24a: weiterer Energiespeicher
26: Sensoreinheit
26a: weitere Sensoreinheit
28: Steuereinrichtung
28a: weitere Steuereinrichtung
30: erster Längenabschnitt
32: zweiter Längenabschnitt
34: Zugmittelspannmittel
36: Ende
38: Ende
40: Punkt
42: Punkt
44: Kreuzungspunkt
46: weiterer Zugmitteltrieb
48: weiteres Zugmittel
50: weitere Antriebseinheit
52: weitere Zugmittelumlenkeinrichtung
54: Kopplungselement
56: weitere Zugmittelspannmittel
58: Bewegungsvorrichtung
60: Bindungselemente
62: Rückhalteelement
64: Rückhalteelement
66: axiale Rückwärtsrichtung
68: raumfeste Lagerung
70: raumfeste Lagerung
72: axialen Vorwärtsrichtung
74: Schuh
74a: Schuh
76: Rollwalze
78: Rollwalze
80a: erstes Kopplungsteilelement
80b: zweites Kopplungsteilelement
82: Nut
84: Feder
86: Umlenkrolle
88: Antriebsrolle
90: Spannwalze
92: Drehlager
100: Verfahren
110: Erkennen
120: Verkürzen
130: Verlängern
140: Erkennen
150: Verkürzen
160: Verlängern

Claims

Antriebsvorrichtung (10) für zwei an Extremitäten eines Benutzers befestigbare Bewegungselemente (12, 14) umfassend: - einen Zugmitteltrieb (16) mit einem Zugmittel (18) und einer Antriebseinheit (20), - eine Zugmittelumlenkeinrichtung (22); - einen Energiespeicher (24); - eine Sensoreinheit (26) zum Erkennen einer räumlichen Eigenbewegung; und - eine Steuereinrichtung (28) zum Steuern der Antriebseinheit (20); - wobei die Antriebseinheit (20) und die Zugmittelumlenkeinrichtung (22) an einem ersten der zwei Bewegungselemente (12) befestigbar sind, und - wobei der Zugmitteltrieb (16) so ausgestaltet ist, dass das Zugmittel (18) einen ersten und einen zweiten Längenabschnitt (30, 32) umfasst, deren jeweilige erste und zweite Länge bei Benutzung der Antriebsvorrichtung (10) mittels der Antriebseinheit (20) periodisch variiert werden, wobei ein Längenzuwachs des ersten Längenabschnitts (30) mit einer Längenabnahme des zweiten Längenabschnitts (32) einhergeht und umgekehrt.
Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Zugmittelumlenkeinrichtung (22) und/oder die Antriebseinheit (20) Zugmittelspannmittel (34) umfasst.
Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Zugmittel (18) zwei nicht miteinander verbundene Enden (36, 38) umfasst, die an zwei verschiedenen voneinander beanstandeten Punkten (40, 42) an einem zweiten der zwei Bewegungselement (14) befestigbar sind.
Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei eine senkrechte Projektion des Zugmittels (18) auf eine durch die zwei Bewegungselemente (12, 14) definierten Ebene einen Kreuzungspunkt (44) aufweist.
Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei sich der erste Längenabschnitt (30) zwischen dem Kreuzungspunkt (44) und der Antriebseinheit (20) erstreckt und wobei sich der zweite Längenabschnitt (32) zwischen dem Kreuzungspunkt (44) und der Zugmittelumlenkeinrichtung (22) erstreckt.
Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Antriebseinheit (20) ferner umfasst: - einen weiteren Zugmitteltrieb (46) mit einem weiteren Zugmittel (48) und einer weiteren Antriebseinheit (50), wobei die weitere Antriebseinheit (50) an einem zweiten der zwei Bewegungselemente (14) befestigbar ist, - eine weitere Zugmittelumlenkeinrichtung (52) und - ein Kopplungselement (54), das das Zugmittel (18) und das weitere Zugmittel (48) in seinem Inneren fixiert.
Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 6, wobei die weitere Zugmittelumlenkeinrichtung (52) und/oder die weitere Antriebseinheit (50) weitere Zugmittelspannmittel (56) umfasst.
Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Zugmittel (18) und das weitere Zugmittel (48) jeweils eine in sich geschlossene Schlaufe ausbilden.
Antriebsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei sich der erste Längenabschnitt (30) zwischen dem Kopplungselement (54) und der Antriebseinheit (20) erstreckt und wobei sich der zweite Längenabschnitt (32) zwischen dem Kopplungselement (54) und der Zugmittelumlenkeinrichtung (22) erstreckt.
Bewegungsvorrichtung (58) mit einer Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ferner umfassend die zwei Bewegungselemente (12, 14) und Bindungselemente (60), um die zwei Bewegungselemente (12, 14) mit je einer Extremität eines Benutzers lösbar zu verbinden.
Bewegungsvorrichtung (58) nach Anspruch 10, wobei die zwei Bewegungselemente (12, 14) auf einer Seite Rückhalteelemente (62, 64) umfassen, die eine Bewegung in einer axialen Rückwärtsrichtung (66) behindern.
Bewegungsvorrichtung (58) nach Anspruch 10, wobei die Bewegungsvorrichtung (58) ferner zwei raumfeste Lagerungen (68, 70) umfasst, die jeweils eines der zwei Bewegungselemente (12, 14) beweglich lagert.
Verfahren (100) zum Bewegen von zwei Bewegungselementen (12, 14) einer Bewegungsvorrichtung (58) in einer axialen Vorwärtsrichtung (72), wobei die Bewegungsvorrichtung (58) die zwei Bewegungselemente (12, 14) und eine Antriebsvorrichtung (10) umfasst, die zwei Bewegungselemente (12, 14) mit Bindungselementen (60) versehen sind, die mit je einer Extremität eines Benutzers lösbar verbunden sind, und die Antriebsvorrichtung (10) mit einem Zugmitteltrieb (16), umfassend ein Zugmittel (18) und eine Antriebseinheit (20), einer Zugmittelumlenkeinrichtung (22), einem Energiespeicher (24), einer Sensoreinheit (26) zum Erkennen einer räumlichen Eigenbewegung und einer Steuereinrichtung (28) zum Steuern der Antriebseinheit (20) versehen ist, wobei die Antriebseinheit (20) und die Zugmittelumlenkeinrichtung (22) an einem ersten der zwei Bewegungselemente (12) befestigt sind, und wobei das Verfahren (100) umfasst: das Erkennen (110), durch die Sensoreinheit (26), einer Eigenbewegung des ersten Bewegungselementes (12); das Verkürzen (120), durch die Antriebseinheit (20), des ersten Längenabschnitts (30); das Verlängern (130), durch die Antriebseinheit (20), des zweiten Längenabschnitts (32), gleichzeitig zu dem Verkürzen (120) des ersten Längenabschnitts (30), so dass das erste Bewegungselement (12) relativ zu dem zweiten Bewegungselement (14) in die axiale Vorwärtsrichtung (72) bewegt wird; das Erkennen (140), durch die Sensoreinheit (26), einer Eigenbewegung des zweiten Bewegungselementes (14); das Verkürzen (150), durch die Antriebseinheit (20), des zweiten Längenabschnitts (32); und das Verlängern (160), durch die Antriebseinheit (20), des ersten Längenanschnitts (30), gleichzeitig zu dem Verkürzen (150) des zweiten Längenabschnitts (32), so dass das zweite Bewegungselement (14) relativ zu dem ersten Bewegungselement (12) in die axiale Vorwärtsrichtung (72) bewegt wird.