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Die Erfindung betrifft eine Hebehilfe.
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Hebehilfen zur Unterstützung beim Heben von Lasten sind in den verschiedensten Formen bekannt: Sie werden zur Unterstützung der menschlichen Kraft benötigt - bspw. als Exoskelette, aber auch als mobile Trageunterstützung, die - von einer tragenden Person angelegt - diesen in seiner Tätigkeit unterstützt. Hebehilfen werden im Bauwesen, in Pflegeeinrichtungen, bei Umzugshelfern und generell zur Rückenschonung benötigt. Hebehilfen sind bspw. aus der
EP3176123A1 ,
DE10201420520A1 , der
DE 1020182067823A1 , der
DE2020111104994 U1 oder der
DE 10 2004023981A1 bekannt. Viele bekannte Systeme waren schwer, unhandlich, kompliziert aufgebaut und/oder störanfällig und schränkten den Träger in seiner natürlichen Bewegung ein.
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Besonders elektrisch angetriebene Hebeunterstützungen mussten mit ausreichend elektrischer Energie versorgt werden, wobei Motor und Energieversorgung das Gewicht sowie den Aufwand zu ihrer Herstellung zusätzlich erhöhen - dies besonders dann, wenn der Antrieb das Beugen des Trägers nachbilden soll.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine einfache, mechanische Hebehilfe vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird durch eine Hebehilfe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung bezieht sich also auf eine Hebehilfe mit einem starren Rückenelement 1 zur Leitung von Unterstützungskräften, das zwischen einer Oberkörperanbindung und Unterkörperanbindungen (8,8.1) sowie einem Bauchgurt 17 angebunden und gehalten ist, wobei mindestens ein erster mechanischer Energiespeicher (21, 21.1) für die Unterstützung an der Unterkörperanbindung (8, 8.1) befestigt ist und über mindestens eine Kraftübertragung (11, 6, 5, 5.1) auf Zug belastbar ist. Der Zug wird über ein Seilzugsystem mit integrierter Freilauf- und Verstellfunktion zwischen der Unterkörperanbindung und dem starren Rückenelement 1, das bevorzugt durch eine an die natürliche Form der Wirbelsäule angepasste Struktur sowie Hüft- Bauch- und Oberkörperanbindung in Position gehalten wird, aufgebracht und unterstützt dadurch die Rückenstreckermuskulatur - besonders im Lendenwirbelbereich - in der statischen Haltearbeit und die Hüftstreckermuskulatur in der konzentrischen und exzentrischen Arbeit.
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Es ist vorteilhaft, wenn eine Einstellbarkeit der Kraftübertragung mit gleichzeitiger Aktivierung des ersten Energiespeichers sowie Beteiligung der Freilauffunktion zum Ausgleich von unsymmetrischen Kräften möglich ist. Unsymmetrische Kräfte treten auf, wenn bspw. nur ein Bein nach vorne gesetzt wird und dadurch einseitig ein entsprechender Teil-Energiespeicher belastet wird. Dies wird bei der hier beschriebenen Ausführungsform durch eine Einstellung der Arbeitslänge einer als Kraftübertragungselement wirkenden Zugseele im mindestens einen Hüftelement, die den Kräfteeinsatz von der Oberschenkelanbindung über eine Umlenkrolle (6) zum Teil-Energiespeicher verstellt, erzielt.
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Es ist auch günstig, wenn zwei derart unabhängig voneinander einstellbare Energiespeicher - ein unterer/erster und ein oberer/zweiter Energiespeicher (21, 21.1 und 2) in der Hebehilfe vorgesehen sind, die das gleiche Freilaufkonzept (Längenausgleich der Zugseelen über Rollen) nutzen. Bei einer Ausführungsform, die nachfolgend in den Figuren gezeigt ist, ist der untere/erste Energiespeicher zweigeteilt (21, 21.1) - d.h. eine Hälfte befindet sich an der rechten Oberschenkelanbindung und die andere Hälfte an der linken Oberschenkelanbindung. An den zwei Teil-Energiespeichern ist außerdem jeweils das freie Ende der Zugseele (11) befestigt, sodass diese zwischen Oberschenkelanbindung und Rückenelement beim Beugen angespannt und beim Aufrichten entspannt werden.
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Dabei kann bei der erfindungsgemäßen Hebehilfe der obere Energiespeicher 2, dessen Einsatz zur Änderung der Systemcharakteristik führt bzw. die Unterstützungskraft mit einer zweiten zusätzlichen stufenlosen Kraft ergänzt, wahlweise durch entsprechende Verstellung des Verstellriemens 12 aktiviert und konfiguriert werden. Beim Einsatz von zwei voneinander getrennten Energiespeichern (unterer und oberer Energiespeicher) ist es sinnvoll, die jeweiligen Einstellmöglichkeiten voneinander zu trennen, weshalb bei der erfindungsgemäßen Hebehilfe die Größe der Unterstützung durch die unteren/ersten Energiespeicher und die positionsabhängige zusätzliche Kraftunterstützung durch den oberen/zweiten Energiespeicher unabhängig stufenlos über die Umlenkrollen-verstellenden Verstellriemen verstellt werden kann.
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Als Federelemente eignen sich stufenlose Energiespeicher, wie Metallfedern, Gummizüge, Elastomere, sowie Dämpfer, die Rückstellkräfte gegen Dehnung ausüben können. Es ist außerdem günstig, das elastische Verhalten der Hebehilfe durch Austauschen der jeweiligen Energiespeicher (21, 21.1, 2) verändern zu können. In der erfindungs-gemäßen Hebehilfe ermöglicht dementsprechend ein Baukastensystem aus Energiespeichern mit unterschiedlichen Federcharakteristika die Konfiguration des System-verhaltens abhängig der gewünschten Unterstützung.
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Es ist günstig, wenn Energiespeicherelemente einer Hebehilfe gegen Gehbewegungen, d.h. leichte asymmetrische Beinbewegungen des Trägers, keine elastische Gegenkraft aufbringen, damit der Träger nicht gestört wird, wenn er keine Hebebewegung durchführt. Die Hebehilfe besitzt dementsprechend bei einer Ausführungsform eine Freilauffunktion der Zugseele 11 über die Umlenkrollen 6 für den ersten/unteren Energiespeicher und eine Freilauffunktion der Zugseele 11.1 über Umlenkrollen 6, 3 für den zweiten/oberen Energiespeicher.
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Bekannte Hebehilfen mit Verstellmechanismen im Hüftbereich leiten entstehende Zugkräfte der Energiespeicher in einen Hüftgurt um, wodurch große Teile der unterstützenden Kraft auf den Bauchbereich des Trägers drücken können.
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Es ist daher sinnvoll, die Verstellung der Energiespeicherelemente in den Hüftelementen kraftfrei vom Hüftgurt zu halten. Dementsprechend beinhaltet die erfindungsgemäße Hebehilfe Hüftelemente mit flexiblen, aber längs inkompressiblen Leitplatten 13, welche die unterstützenden Zugkräfte der Zugseelen von den Energiespeichern an den Leitplatten 13 und das starre Rückenelement 1 angreifen lassen, die somit nicht in den Körper des Trägers eingeleitet werden.
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Durch die Verwendung eines starren Rückenelements 1 werden außerdem Kräfte, die zwischen Oberschenkelanbindung und Schulterträgern durch Dehnung der Energiespeicherelemente entstehen und als Zug- und Biegekräfte auf die Wirbelsäule wirken können, aufgenommen und nur auf spezifische Bereiche des Körpers aufgebracht.
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Die Hebehilfe ist aufgrund ihres einfachen Aufbaus leicht und unproblematisch anzulegen und unterstützt die Rückenmuskulatur des Trägers beim Bücken mit Lasten durch Stabilisierung und die Hüftstreckermuskulatur durch unterstützende Zugkräfte beim Heben. Der Träger wird am Heben mit stark gerundetem Rücken im Lendenwirbelbereich gehindert und dadurch schädliche Spitzenlasten auf die Bandscheiben reduziert, indem das Rückenelement Teile der Zugkräfte als Druck auf den unteren Rücken aufbringt und dadurch auch eine Haltungskorrektur vornimmt. Außerdem wird die Rückenstreckermuskulatur des Trägers in der statischen Arbeit unterstützt, wodurch Schmerzen durch Muskelverhärtung vorgebeugt wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen sowie der Zeichnung näher erläutert, auf die sie jedoch keinesfalls eingeschränkt ist. Darin zeigen:
- 1 perspektivisch eine von einer Person getragene Hebehilfe in Rückansicht.
- 2 schematisch Einzelelemente der Hebehilfe mit elastischen Energiespeichern in nicht angelegtem Zustand aus der Rückansicht.
- 3 schematisch die Einzelelemente der 2 bei Aktivierung und Verstellung der unteren Teil-Energiespeicher
- 4 schematisch die Einzelelemente aus 2 und 3 bei Aktivierung und Verstellung des zweiten Energiespeichers;
- 5: schematisch eine perspektive Darstellung eines Trägers mit Hebehilfe unter Nutzung der Freilauffunktion beim Laufen;
- 6 schematisch einige statische Arbeitspositionen;
- 7 schematisch Einzelelemente der Hebehilfe beim Schreiten sowie eine Rückansicht des Trägers;
- 8 eine Detailansicht des Hüftmodul-/Bauchgurtbereichs mit unteren Teil-Energiespeichern der Hebehilfe; und
- 9 eine Rückansicht einer einfachen Ausführungsform der Hebehilfe mit unteren Teil-Energiespeichern
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Die Hebehilfe (1) mit Schulterträgern als Oberkörperanbindung 23, zweiteiligem Bauchgurt 17 und Unterkörperanbindung (hier Oberschenkelanbindungen 8, 8.1), mit einem dazwischen am Körper angeordneten starren Rückenelement 1 und Hüftelementen 10, 4, Energiespeichern 21 und Kraftübertragungen (hier Zugseelen 11, 11.1) steuert die Krafteinwirkung der Energiespeicher und soll den Träger in seiner Haltung beim Heben und durch elastische Federkraft in der Hebebewegung unterstützen. Die Unterstützung erfolgt durch direkte Haltungskorrektur gegen Rundrücken und schräges Heben sowie eine Unterstützung per Zugkraft abhängig vom Beugewinkel der Hüfte durch stufenlose Energiespeicher - hier Federelemente 21, 21.1, 2.
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Durch Beugen (respektive Verkleinerung des Hüftbeugewinkels) verlängert sich der Weg der Zugseelen 11, 1 1 in den Verbindungsmänteln 7,7.1 zwischen Rückenelement 1 und Oberschenkelnbindungen 8, 8.1, welche die Energiespeicher auf Dehnung beanspruchen und gleichzeitig Rückstellkräfte aufbauen.
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In der Ausführungsform der 1 - 8 sind ein geteilter unterer/ erster Energiespeicher 21, 21.1, sowie ein oberer/ zweiter Energiespeicher 2 verbaut. Diese können mit Elastomeren, Federn und anderen Materialien, die eine elastische Rückstellkraft bei Dehnung ausüben, ausgerüstet sein, wobei auch eine Kombination von Federelementen möglich ist, die bei Zugeinwirkung proportional zur Dehnung stufenlos eine Zugkraft aufbringen.
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Das starre Rückenelement 1 der Hebehilfe, welches die Hüftelemente 4, 10 und die Ener-giespeicher 21, 21.1 und 2 verbindet sowie die Zugseele(n) 11, 11.1 leitet, ist in sich stabil. Es nimmt Kräfte der Zugseelen und der Umlenkrollen 6 bei Verstellung auf den Leitplatten 13 in den Hüftelementen 4, 10 und der oberen Freilaufrolle 3 auf und leitet diese ins Material ab. Ein Teil der Kräfte wirkt als haltungskorrigierender Druck auf dem unteren Rücken.
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Die Hebehilfe (2) beinhaltet zwei getrennte Energiespeicher - einen oberen Energiespeicher (2) und einen unteren (geteilten) Energiespeicher (21, 21.1). Beide Energiespeicher sind stufenlos verstellbar über die Freilaufrolle 3 für die Zugseele 11.1 und eine Freilaufrolle 6 für die Zugseele 11.
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Das untere/ erste Energiespeichersystem besteht aus dem rechten und linken Teilspeicher (21, 21.1), die an der rechten, bzw. linken Oberschenkelanbindung (8, 8.1) fixiert ist, der an den Teilspeichern angebundenen Zugseele 11 und der Verstell- und Freilaufeinrichtung im rechten Hüftelement 4, bestehend aus einer Umlenkrolle 6, dem Verstellriemen 5 und der verstellbaren Klemmeinrichtung 5.1.
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Der obere/ zweite elastische Energiespeicher 2 ist mit der Freilaufrolle 3 verbunden, wobei die zweite Zugseele 11.1, die an den Anbindungspunkten 22, 22.1 an den Oberschenkelanbindungen 8, 8.1 fixiert ist, an der Freilaufrolle 3 umgelenkt wird und diese entgegen der Federkrafut des zweiten Energiespeichers nach unten zieht.
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3 zeigt eine Änderung der Unterstützung durch das erste Energiespeichersystem. Dies erfolgt durch Zug am im rechten Hüftelement geführten Verstellriemen 5, wodurch sich dieser weiter durch die geöffnete Klemmeinrichtung 5.1 bewegt. Anschließend wird durch Schließen der Klemmeinrichtung 5.1 der Verstellriemen 5 in der Position fixiert. Die Verstellung erfolgt stufenlos, kann jedoch auch durch eine herkömmliche Schnalle mit Dorn in definierten Einstellstufen umgesetzt werden. Durch das Bewegen des Verstellriemens 5 wird die auf der Leitplatte 13 in der Führungsauskleidung 14 geführte Freilaufrolle 6 verschoben und damit die wirksame Länge der Zugseele 11 zwischen Oberschenkelanbindungen 8, 8.1 und Rückenelement 1 verkürzt. Die Führungsauskleidung 14 bewirkt eine Reduktion der Reibung zwischen Zugseele 11 und dem Mantel 15 des rechten Hüftelements 4, der das Zugseilsystem dort einhüllt und zusammenhält. Die Verkürzung der wirksamen Länge der Zugseele 11 bewirkt eine stärkere und schon ab einem kleineren Hüftwinkel < 180° (dies entspricht dem aufrechten Stehen) zu wirken beginnende Unterstützungskraft. Unabhängig von der Unterstützungskrafteinstellung des ersten elastischen Speichers 21, 21.1 wird die Freilauffunktion über die obere Freilaufrolle 3 aufrechterhalten. Durch die Energiespeicher 7, 7.1 aufgebrachten Zugkräfte werden nicht auf den Bauchgurt 17 übertragen, sondern bei Schließen des Bauchgurtverschlusses entlang der in Längsrichtung inkompressiblen Leitplatte 13 in das Material des starren Rückenelements 1 eingeleitet.
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Das selbe Funktionsprinzip gilt für die Einstellung des zweiten Energiespeichers 2, dessen Wirkung ebenfalls stufenlos über den Gurt 12 im linken Hüftelement 10 und - bei dieser Ausführungsform - eine Klemmeinrichtung 12.1 verstellbar ist (Fig .4). Der Verlauf der zweiten Zugseele 11.1 über die Umlenkrolle 6 im Hüftelement 10 und die obere Freilaufrolle 3 ermöglicht die Freilauffunktion unabhängig von der Unterstützungskrafteinstellung.
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Selbstverständlich können auch Schnallen mit Dorn für die Einstellung und Festlegung der auf der Leitplatte 13 geführten Umlenkrolle 6 für die zweiten Zugseele 11.1 anstelle einer Klemmeinrichtung verwendet werden.
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In 6 sind beispielhaft unterschiedliche Einstellungen in Bezug auf die Verstellung des zweiten Energiespeichers 2 gezeigt, welche eine Änderung der Unterstützungskraft und deren Einwirkung in Abhängigkeit vom Beugewinkel bewirken. D.h. je nach Position der Umlenkrolle 6 im linken Hüftmodul 10 wirkt die Unterstützungskraft des zweiten Unterstützungselements 2 früher (starke Unterstützung, Beispiel C) oder später (schwache Unterstützung, Beispiel A) beim Beugen.
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Die Einstellbarkeit eines zusätzlichen und getrennt von anderen Energiespeichern (21, 21.1) vorgesehenen Energiespeichers 2 ist einzigartig und eröffnet dem Träger viele zusätzliche Einstellmöglichkeiten durch Kombination der beiden Energiespeichersysteme. So kann die komplette Systemcharakteristik verändert werden. Die zusätzliche Unterstützungskraft des zweiten Energiespeichers 2 wird zur Grundunterstützung des ersten Energiespeichersystems durch die elastischen Ener-giespeicher 21, 21.1 addiert. Durch die individuelle Einstellung und die zusätzliche Aktivierung kann der Träger das System passend zur eigenen Vorliebe und des Arbeitsumfeldes anpassen. Somit wird ein hoher Trage- und Anwendungskomfort ermöglicht.
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Die Unterstützungskrafteinstellung der beiden Energiespeicher über nur je einen Verstellriemen 5,12 und die dazugehörige Klemmeinrichtung 5.1, 12.1 ermöglicht ein schnelles und einfaches Einstellen vor und zwischen Hebetätigkeiten. Die Einstellung erfolgt für das jeweilige Energiespeichersystem symmetrisch für die linke und rechte Körperhälfte, um asymmetrische Belastungen durch die Hebehilfe auf den Körper zu verhindern. Zum Abschalten/Lösen der Unterstützung durch die Energiespeicher ist die rechte Klemmeinrichtung 5.1 für den ersten Energiespeicher 21, 21.1 und die linke Klemmeinrichtung 12.1 für den zweite Energiespeicher 2 verantwortlich und kann einfach verstellt und gelöst werden.
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In 5 ist ersichtlich, dass durch die Gehbewegung einseitige Hüftwinkeländerungen stattfin-den, die sich auf die Energiespeicher 21, 21.1 in den Verbindungsmänteln 7, 7.1 auswirken. Ohne eine Freilaufeinrichtung 6 wirkten sich diese als Dehnung auf die Energiespeicher 7, 7.1 aus, die dann eine unsymmetrische Zugkraft aufbringen und so die Laufbewegung einschränken würden.
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Das erfindungsgemäße System mit oberem und unterem Energiespeicher ermöglicht die Einstellung zweier getrennt voneinander aktivierbarer Unterstützungen. Falls diese beim Laufen immer deaktiviert werden müssten, würde die Akzeptanz bei Trägern stark sinken.
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Deshalb beinhaltet die Hebehilfe (7) eine integrierte Freilauffunktion, die unabhängig von jeder Einstellung im System ist, da über Umlenkrollen 6, 3 die Zugseelen 11, 11.1 beim Laufen entsprechend verstellt und ausgeglichen werden. Die Freilauffunktion wird durch die asymmetrische Bewegung der Beine, bspw. bei einer Laufbewegung aktiv, während sie bei symmetrischem Beugen inaktiv bleibt, wodurch die Energiespeichersysteme Unterstützungskraft aufbringen können. Das gesamte Funktionsprinzip ist mechanisch und benötigt keinerlei elektrische Steuerung. Die sich durch die Freilauffunktion durch das System bewegenden Zugseelen 11, 11.1 sind in den Führungsmänteln 9 mit reibungsarmen Führungsauskleidung 14 in den Hüftelementen 4, 10 auf ebenfalls reibungsarmen Leitplatten 13 geführt. Dadurch wird der Träger nur minimal beeinflußt.
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Die Zugseelen 11, 11.1 sind in Leitmänteln 9 auf in Längsrichtung inkompressiblen, aber flexiblen Leitplatten 13 reibungsarm geführt und werden über die Umlenkrollen 6 und 3 umgelenkt. Dadurch bleiben die Zugseelen 11, 11.1 flexibel. Die Führungsauskleidung 14 schwächt die Reibung der Zugseelen durch eine spezielle Material-abstimmung auf den Leitplatten und dem Leitmantel ab, so dass sie fast reibungsfrei sind. Dafür eigenen sich bspw. Bürsten oder reibungsarme Kunststoff-Futter. Bewegt der Träger ein Bein, bewegen sich auch alle mit einem Ende an den Oberschenkelanbindungen 8, 8.1 befestigte Zugseelen 11,11' im gesamten System. Dies verringert die Einschränkung des Trägers durch den Zugseelenzug beim Gehen auf eine nicht wahrnehmbare Größe.
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In 9 ist eine einfachere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die nur über eine Zugseele 11 und nur eine Verstellbarkeit im rechten Hüftmodul 4 mit Freilaufrolle 6, Verstellriemen 5 und verstellbarer Klemmeinrichtung 5.1 verfügt. Der zweite Energiespeicher ist nicht vorhanden, wodurch das linke Hüftelement keine einstellende Funktion besitzt. Das System hat die Funktionen des ersten geteilten Energiespeichers 21, 21.1, d.h. eine Freilauffunktion und die Haltungs- und Bewegungsunterstützung.
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Während die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsformen beschrieben ist, sollen diese Ausführungsformen keineswegs alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die Ausdrücke in der Beschreibung sind rein beschreibend, und nicht einschränkender Natur und es versteht sich, dass verschiedenste Abwandlungen möglich sind, ohne vom Sinn und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rückenelement
- 2
- zweiter elastischer Energiespeicher
- 3
- Freilaufrolle
- 4
- Hüftelement rechts
- 5
- Verstellriemen von 4
- 5.1
- Verstellbare Klemmeinrichtung von 4
- 6
- Umlenkrolle/Freilaufrolle im Hüftelement 4, 10
- 7
- Rechter Verbindungsmantel für Zugseelen (11,11.1) und Federelement (21) zwischen Rückenelement 1 und rechter Oberschenkelanbindung (8)
- 7.1
- Linker Verbindungsmantel für Zugseelen (11,11.1) und Federelement (21.1) zwischen Rückenelement 1 und linker Oberschenkelanbindung (8.1)
- 8
- rechte Oberschenkelanbindung
- 8.1
- linke Oberschenkelanbindung
- 9
- Führungsmantel der Zugseele(n) 11, 11.1
- 10
- Hüftelement links
- 11
- erste Zugseele des ersten Energiespeichers
- 11.1
- zweite Zugseele des zweiten Energiespeichers
- 12
- Verstellriemen in 10
- 12.1
- verstellbare Klemmeinrichtung in 10
- 13
- Leitplatte(n) in Hüftelement(en) für Seele(n) (11, 11.1)
- 14
- Führungsauskleidung in 15
- 15
- Mantel für Hüftelemente 4, 10
- 16
- Befestigungspunkt von 13 an 1
- 17
- Bauchgurt in 4
- 18
- Bauchgurtverschluss an 17
- 21
- rechter Energiespeicher in 7
- 21.1
- linker Energiespeicher in 7.1
- 22
- Anbindungspunkt der Zugseele 11.1 an 8
- 22.1
- Anbindungspunkt für Zugseele 11.1 an 8.1
- 23
- Oberkörperanbindung (Schulterträger)
- A
- Einstellposition für Unterstützung für tiefes Beugen
- B
- Einstellposition für Unterstützung bei mittlerem Beugen
- C
- Einstellposition für Unterstützung ab leichter Beuge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3176123 A1 [0002]
- DE 10201420520 A1 [0002]
- DE 1020182067823 A1 [0002]
- DE 2020111104994 U1 [0002]
- DE 102004023981 A1 [0002]
