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Die
Erfindung betrifft einen Schuh, insbesondere einen Sportschuh, der ein
Schuhoberteil und eine Sohle aufweist, wobei in der Sohle mindestens
ein Aktuator angeordnet ist, mit dem die Lage der Auflagefläche
für den Fuß des Trägers des Schuhs zumindest
in einem definierten Längenbereich und/oder Breitenbereich
der Sohle relativ zur Lage der Auflagefläche der Sohle
auf dem Boden verändert werden kann.
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Es
ist bereits länger bekannt, einen Schuh der gattungsgemäßen
Art mit einem System auszustatten, mit dem aktiv das Feder- bzw.
Dämpfungsverhalten beeinflusst werden kann. Hierfür
werden bestimmte Bewegungszustände des Schuhs gemessen
und mittels beeinflussbarer Elemente die Feder- bzw. Dämpfungseigenschaften
des Schuhs gezielt eingestellt. Eine Lösung dieser Art
ist beispielsweise in der
US
5 813 142 offenbart.
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In
dem genannten Dokument ist ein Sensorsystem zur Ermittlung des Drucks
in einer Kammer vorgesehen, die fluidbeaufschlagbar in der Schuhsohle
integriert ist. Abhängig vom gemessenen Druck veranlasst
eine Steuereinrichtung die Medienzufuhr in die Fluidkammer. Der
dort beschriebene Schuh weist also mit Fluiddruck beaufschlagbare Polsterelemente
auf.
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Mit
einem solchen System kann grundsätzlich auch – was
sehr wünschenswert ist – auf die pronationsregulierende
Wirkung des Schuhs beim Aufsetzen desselben auf den Boden Einfluss
genommen werden.
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Die
Pronation ist eine Drehung des Fußes um die Achse des unteren
Sprunggelenks, bei der der äußere Fußrand
gehoben und der innere Fußrand gesenkt wird. Die Pronation
wird auch als Einwärtsdrehung oder Einwärtskantung
bezeichnet.
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Die
normale Pronation des Fußes ist ein natürlicher
Dämpfungsmechanismus und eine natürliche Bewegung
nach innen beim Fußaufsatz. Allerdings knickt der Fußrand
bei der sog. Überpronation stark nach innen ein und belastet
damit die Bänder, Sehnen und Gelenke. Diese Überpronation
kann verschiedenste Ursachen haben, wie zum Beispiel eine Fußfehlstellung, Übergewicht
oder starke Ermüdung. Ebenfalls tritt die Überpronation
gelegentlich bei Laufanfängern auf, da der Stützapparat
des Fußes noch nicht ausreichend trainiert ist. An den
Schuhen ist dann oft eine starke Abnutzung im medialen Bereich erkennbar.
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Der
der Pronation entgegengesetzte Mechanismus (auch Supination genannt)
tritt beim Laufen seltener auf. Bei der Supination geht die Belastung
in die entgegengesetzte Richtung. Bei Laufschuhen ist dies oft durch
eine höhere Abnutzung im lateralen Bereich (also an der
Außenseite) erkennbar.
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Demgemäß wird
es bei modernen Sportschuhen angestrebt, über die an sich
bekannten in die Sohle eingearbeiteten Pronationsstützen
hinaus eine aktive Beeinflussung der Pronation vorzunehmen, was
mit einem System, wie es in der genannten Schrift erläutert
ist, möglich ist.
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Bei
der genannten
US 5 813 142 wird
durch entsprechende Fluidbeaufschlagung der Polsterelemente generell
die Härte der Sohle, insbesondere einer Zwischensohle verändert,
wodurch die Pronation beeinflusst werden kann. Günstiger
wäre es indes, direkt die Geometrie der Sohle so zu verändern,
dass ein günstiger Einfluss auf die Pronation ausgeübt werden
kann.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schuh, insbesondere
einen Sportschuh, der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass
es möglich wird, in verbesserter und wirkungsvollerer Weise
dadurch auf das Pronationsverhalten des Schuhs bzw. des Fußes
des Trägers des Schuhs Einfluss zu nehmen, dass die Geometrie
der Sohle des Schuhs verändert werden kann. Dadurch soll
bei der aktiven Beeinflussung der Pronation ein verbessertes Ergebnis
erzielt werden.
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Die
Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Aktuator die Auflagefläche für den Fuß des
Trägers des Schuhs um eine Längsachse des Schuhs
relativ zur Auflagefläche der Sohle auf dem Boden verschwenken
kann.
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Bevorzugt
ist dabei vorgesehen, dass der Aktuator als mechanisches Verstellelement
ausgebildet ist, das eine Oberseite und eine Unterseite aufweist,
deren Abstand zueinander einstellbar ist.
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Der
mindestens eine Aktuator ist dabei bevorzugt so angeordnet, dass
ein im Fersenbereich liegender Längenbereich der Sohle
von dem Aktuator beeinflusst wird. Er kann weiter so angeordnet sein,
dass ein seitlich der Mitte der Sohle liegender Breitenbereich der
Sohle von dem Aktuator beeinflusst wird. Durch diese Anordnung des
Aktuators kann am effektivsten auf das Pronationsverhalten Einfluss
genommen werden.
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Der
mindestens eine Aktuator kann in das Material der Sohle eingebettet
sein, insbesondere in das Material einer Zwischensohle, die sich
zwischen einer Einlege- oder Brandsohle und einer Außensohle
befindet.
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Nach
einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Aktuator mindestens ein bewegliches Keilelement mit einer
Keilfläche aufweist, die mit einer Gegenkeilfläche
zusammenwirkt, die direkt oder indirekt an einem die Oberseite aufweisenden
Oberteil und/oder an einem die Unterseite aufweisenden Unterteil
angeordnet ist. Das Keilelement kann dabei in eine horizontale Richtung senkrecht
oder parallel zur Längsachse des Schuhs beweglich sein.
Eine Weiterbildung sieht dabei vor, dass zwei Keilelemente spiegelbildlich
im Aktuator angeordnet sind. Der Keilwinkel des mindestens einen
Keilelements liegt dabei bevorzugt im Selbsthemmungsbereich; er
bewegt sich dabei bevorzugt zwischen 10° und 30°.
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Eine
alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Aktuator
mindestens ein Schrauben-Mutter-Element aufweist, mit dem ein die
Oberseite aufweisendes Oberteil relativ zu einem die Unterseite
aufweisendes Unterteil bewegt werden kann. Das Oberteil kann dabei
am Unterteil gelenkig mittels einer Gelenkachse angeordnet sein.
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Eine
weitere alternative Lösung sieht vor, dass der Aktuator
mindestens ein Koppelgetriebe aufweist, mit dem ein die Oberseite
aufweisendes Oberteil relativ zu einem die Unterseite aufweisendes Unterteil
bewegt werden kann. Dieses Koppelgetriebe kann mindestens zwei Schenkel
aufweisen, die miteinander gelenkig mittels einer Gelenkachse verbunden
sind und die jeweils gelenkig mittels Gelenkachsen mit dem Oberteil
und dem Unterteil verbunden sind.
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Schließlich
sieht eine weitere Alternative vor, dass der Aktuator mindestens
ein flexibles, verformbares Deformationselement aufweist, das zwischen einem
die Oberseite aufweisenden Oberteil und einem die Unterseite aufweisenden
Unterteil angeordnet ist und das mit mindestens einem Betätigungselement
verformt werden kann. Das Deformationselement ist dabei vorzugsweise
als aus Kunststoff bestehendes Rohr ausgebildet. Mit Vorteil sind
mehrere Deformationselemente nebeneinander angeordnet. Durch die
Verformung der Deformationselemente kann das Oberteil des Aktuators
angehoben bzw. abgesenkt werden.
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Der
Aktuator kann einen Motor umfassen. Dieser kann stabförmig
ausgebildet sein.
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Der
Schuh weist zumeist weiterhin ein System zur automatischen Beeinflussung
der Pronation des Fußes des Trägers des Schuhs
auf, wobei dieses System den mindestens einen Aktuator umfasst.
Dieses System weist weiter ein zur Erfassung eines für die
Pronation relevanten Parameters geeignetes Sensorsystem, eine Energiequelle
und eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung auf.
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Mit
der vorgeschlagenen Lösung wird es möglich, effektiv
auf die Geometrie der Sohle des Schuhs so Einfluss zu nehmen, dass
das Pronationsverhalten des Schuhs gezielt beeinflusst werden kann.
Dabei wird insbesondere die Winkelstellung der Auflagefläche
der Sohle für den Fuß relativ zur Auflagefläche
des Schuhs auf dem Boden so verändert, dass sich ein gewünschtes
Pronationsverhalten ergibt. Die Auflagefläche der Sohle
für den Fuß des Trägers wird also – relativ
zum Boden – so gekippt, dass die Pronation ein gewünschtes
Maß nicht überschreitet.
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Die
Aktuatoren sind einfach in der Sohle des Schuhs platzierbar und
können bei der Herstellung der Sohle beispielsweise umspritzt
werden.
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In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:
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1 einen
Sportschuh in der Seitenansicht,
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2 die
Sohle des Sportschuhs gemäß 1 in
der Draufsicht,
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3 die
Hinteransicht des Sportschuhs nach 1,
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4 die
Hinteransicht des Sportschuhs nach 1 in einem
nicht verformten Zustand,
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5 die
Hinteransicht des Sportschuhs nach 4 in einem
ersten verformten Zustand,
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6 die
Hinteransicht des Sportschuhs nach 4 in einem
zweiten verformten Zustand,
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7 einen
Aktuator in der geschnittenen Vorderansicht im nicht ausgefahrenen
Zustand,
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8 den
Aktuator gemäß 7 im ausgefahrenen
Zustand,
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9 einen
zu 7 alternativen Aktuator in der geschnittenen Vorderansicht
im nicht ausgefahrenen Zustand,
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10 den
Aktuator gemäß 9 im ausgefahrenen
Zustand,
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11 einen
alternativen Aktuator in der geschnittenen Vorderansicht im nicht
ausgefahrenen Zustand,
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12 den
Aktuator gemäß 11 im
ausgefahrenen Zustand,
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13 einen
weiteren alternativen Aktuator in der geschnittenen Vorderansicht
im nicht ausgefahrenen Zustand,
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14 den
Aktuator gemäß 13 im
ausgefahrenen Zustand,
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15 einen
zu 13 alternativen Aktuator in der geschnittenen
Vorderansicht im nicht ausgefahrenen Zustand,
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16 den
Aktuator gemäß 15 im
ausgefahrenen Zustand,
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17 einen
weiteren alternativen Aktuator in der geschnittenen Vorderansicht
im nicht ausgefahrenen Zustand und
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18 den
Aktuator gemäß 17 im
ausgefahrenen Zustand.
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In 1, 2 und 3 ist
ein Sportschuh zu sehen (in 2 nur dessen
Sohle), der ein Schuhoberteil 1 aufweist, das mit einer
Sohle 2 verbunden ist. Der Schuh hat eine Längsachse
L. Ferner lässt sich eine Mitte 9 definieren,
die im Schuh verläuft, die allerdings keine Symmetrieebene
sein muss.
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Der
Schuh ist mit einem System ausgestattet, mit dem auf das Pronationsverhalten
des Schuhs bzw. des Fußes des Trägers Einfluss
genommen werden kann. Dieses System besteht im wesentlichen aus
einem Sensor 26, der einen Parameter erfassen kann, der
für das Pronationsverhalten maßgeblich ist, beispielsweise
die Drehgeschwindigkeit oder der Drehwinkel des Schuhs um eine definierte Achse.
Weiterhin umfasst das System eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung 28,
die die vom Sensor 26 ermittelten Messwerte erhält.
Das System umfasst weiterhin einen Aktuator 3, der von
der Steuer- oder Regeleinrichtung 28 angesteuert wird.
Der Aktuator 3 umfasst einen Motor 25 (s. 2),
der von einem Energiespeicher 27 (hier in Form einer Batterie)
Energie bezieht.
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Der
Aktuator 3 ist generell ausgebildet, um in einem definierten
Breitenbereich BB sowie in einem definierten
Längenbereich BL – hier:
im Fersenbereich 8 des Schuhs – seinen Abstand
a (d. h. die Höhe des Aktuators 3, von der Steuer-
oder Regeleinrichtung 28 gezielt angesteuert) zu verändern.
Als Folge dessen wird in dem genannten Längen- und Breitenbereich
der effektive vertikale Abstand zwischen einer Auflagefläche 4 der
Sohle für den Fuß und einer Auflagefläche 5 der
Sohle auf dem Boden geändert.
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Dies
ist in den 4 bis 6 illustriert.
In 4 ist der Schuh zu sehen, wenn der Aktuator 3 nicht
betätigt ist. Der Schuh befindet sich in einer unverformten
Lage; die Pronation wird in dieser Lage nicht beeinflusst.
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Dem
gegenüber ist der Aktuator 3 bei den beiden Darstellungen
in den 5 und 6 betätigt. Die Folge
ist, dass die Auflagefläche 4 der Sohle 2 für
den Fuß des Trägers gekippt ist. In 5 ist
dabei die Situation gezeigt, wenn durch die Betätigung des
Aktuators 3 ein Kippen um eine mittig angeordnete Kippachse 29 erfolgt.
Bei der Lösung gemäß 6 ist
die Kippachse 30 im Seitenbereich der Sohle 2 angeordnet.
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Der
Schuh kippt demnach um eine definierte Achse, wobei der in das Material
der Sohle 2 integrierte Aktuator 3 das Material
der Sohle 2 dehnt und gegebenenfalls staucht.
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Wesentlich
ist dabei, dass – wie es in den 5 und 6 illustriert
ist – der Aktuator 3 die Auflagefläche 4 für
den Fuß des Trägers des Schuhs um eine Längsachse
L des Schuhs relativ zur Auflagefläche 5 der Sohle
auf dem Boden verschwenken kann.
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Der
Aktuator 3 kann dabei in verschiedenster Ausgestaltung
ausgeführt werden. Generell gilt, dass er als mechanisches
Verstellelement ausgebildet ist, wobei eine Oberseite und eine Unterseite
des Aktuators bezüglich ihres Abstandes zueinander einstellbar
sind.
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In 7 und 8 ist
eine erste Ausgestaltung des Aktuators 3 zu sehen. Hier
weist der Aktuator 3 ein Oberteil 13 auf, das
nach Art eines Kolbens in einem Unterteil 14 in vertikale
Richtung verschieblich angeordnet ist (s. vertikalen Pfeil). Das
Oberteil 13 hat eine Oberseite 6; das Unterteil 14 hat
eine Unterseite 7. Der lichte Abstand zwischen der Oberseite 6 und
der Unterseite 7 ist mit a angegeben.
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Die
vertikale Verschiebebewegung des Oberteils 13 relativ zum
Unterteil 14 erfolgt mit einem Keilelement 10,
das oben eine Keilfläche 11 aufweist. Das Oberteil 13 hat
an seiner Innenseite eine korrespondierende Gegenkeilfläche 12.
Wird das Keilelement 10 durch ein durch einen Pfeil symbolisiertes Betätigungselement 24 verschoben,
wird über die Keilwirkung das Oberteil 13 angehoben.
Der Keilwinkel ist mit α angegeben.
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Während 7 den
nicht ausgefahrenen Zustand des Aktuators 3 zeigt, ist
in 8 zu sehen, wie das Keilelement 10 verschoben
wurde, um den Aktuator 3 in seine ausgefahrene Position
zu bringen. Der Abstand a ist entsprechend gewachsen.
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Eine
alternative Ausgestaltung ist in den 9 und 10 zu
sehen. Hier werden zwei spiegelbildlich angeordnete Keilelemente 10 eingesetzt, die
symmetrisch zu einer Mittenebene verfahren werden können.
Es gelten hier analog die Bemerkungen zu den 7 und 8 bezüglich
des Aufbaus und der Betriebsweise.
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Der
Keilwinkel α ist dabei bevorzugt so klein gewählt,
dass es zu einer Selbsthemmung des Aktuators 3 kommt, d.
h. die vertikale Kraft auf den Aktuator 3 verursacht keine
Verschiebung des Keilelements 10. Hierdurch können
auch hinreichend große Kräfte erzeugt werden.
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Eine
alternative Ausgestaltung des Aktuators 3 ist in den 11 und 12 zu
sehen. Hier kommt ein Schrauben-Mutter-Element 15 zum Einsatz.
Das plattenförmige Oberteil 13 des Aktuators 3 kann
am Unterteil 14 des Aktuators 3 mittels einer
Gelenkachse 16 gelenkig angeordnet sein. Wenn die Einheit
in das Zwischensohlenmaterial eingebettet wird, kann das Gelenk
auch entfallen (dies gilt für alle Führungselemente
in den Aktuatoren). Zwischen den Teilen 13, 14 wirkt
das Schrauben-Mutter-Element 15.
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Wie
aus dem Vergleich der 11 und 12 gesehen
werden kann, wird beim Auffahren des Aktuators 3 (12)
das Oberteil 13 um die Gelenkachse 16 geschwenkt,
so dass die Oberseite 6 nach oben verfahren wird. Entsprechend
wächst der Abstand a – gemessen an einem Referenzpunkt
des Oberteils 13.
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Bei
der weiter alternativen Lösung gemäß der 13 und 14 wird
ein Koppelgetriebe 17 nach Art eines Kniehebels eingesetzt,
um bei der Aktivierung eines beispielsweise von einem Motor 25 angetriebenen
Betätigungselements 24 das Oberteil 13 des
Aktuators 3 gegenüber seinem Unterteil 14 anzuheben.
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Das
Koppelgetriebe 17 weist eine Anzahl Schenkel 18 und 19 auf,
die mittels Gelenkachsen 20 miteinander verbunden sind.
Weiterhin sind die Schenkel 18, 19 an dem Oberteil 13 bzw.
an dem Unterteil 14 mittels Gelenkachsen 21 bzw. 22 gelenkig angeordnet.
Wird eine Verschiebebewegung in Pfeilrichtung durch die Betätigungselemente 24 aufgebracht,
verschiebt sich das Oberteil 13 nach oben.
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Bei
der Lösung gemäß der 15 und 16 sind
zwei derartige Koppelgetriebe 17 vorgesehen.
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Eine
weitere alternative Lösung zeigen die 17 und 18.
Hier werden Deformationselemente 23 eingesetzt, die aus
verformbaren Kunststoffrohren bestehen können. Dabei sind
vorliegend mehrere, nämlich drei, Deformationselemente 23 in Reihe
angeordnet.
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Die
Deformationselemente 23 sind dabei so gefertigt, dass sie
ohne äußere Kräfte die in 17 dargestellte
Position einnehmen (die Deformationselemente 23 können
auch rohrförmig ausgebildet sein und durch den Aktuator
elliptisch gezogen werden). Wird mittels der Betätigungselemente 24 eine
Verformungsbewegung auf die Deformationselemente aufgebracht, wie
es in 17 angedeutet ist, bewegt sich
das System in die in 18 dargestellte Stellung. Das
Oberteil 13 des Aktuators 3 wird relativ zum Unterteil 14 vertikal
angehoben.
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Mit
den dargestellten Aktuatoren 3 lässt sich erreichen,
dass die Winkelstellung der Auflagefläche 4 der
Sohle für den Fuß des Trägers relativ
zur Auflagefläche 5 auf dem Boden verändert
wird. Auf das Pronationsverhalten kann so gezielt Einfluss genommen
werden.
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- 1
- Schuhoberteil
- 2
- Sohle
- 3
- Aktuator
- 4
- Auflagefläche
der Sohle für den Fuß
- 5
- Auflagefläche
der Sohle auf dem Boden
- 6
- Oberseite
des Aktuators
- 7
- Unterseite
des Aktuators
- 8
- Fersenbereich
- 9
- Mitte
- 10
- Keilelement
- 11
- Keilfläche
- 12
- Gegenkeilfläche
- 13
- Oberteil
des Aktuators
- 14
- Unterteil
des Aktuators
- 15
- Schrauben-Mutter-Element
- 16
- Gelenkachse
- 17
- Koppelgetriebe
- 18
- Schenkel
- 19
- Schenkel
- 20
- Gelenkachse
- 21
- Gelenkachse
- 22
- Gelenkachse
- 23
- Deformationselement
- 24
- Betätigungselement
- 25
- Motor
- 26
- Sensor
- 27
- Energiequelle
(Batterie)
- 28
- Steuer-
bzw. Regeleinrichtung
- 29
- Kippachse
- 30
- Kippachse
- L
- Längsachse
- BL
- Längenbereich
- BB
- Breitenbereich
- a
- Abstand
- α
- Keilwinkel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5813142 [0002, 0009]