DE102020101703A1

DE102020101703A1 - Federvorrichtung für einen Schuh oder für eine Fußprothese sowie Schuh und Fußprothese mit Federvorrichtung

Info

Publication number: DE102020101703A1
Application number: DE102020101703.0A
Authority: DE
Inventors: Harald Melchior; Ole Petersen
Original assignee: REHA OT Lueneburg Melchior und Fittkau GmbH
Current assignee: REHA OT Lueneburg Melchior und Fittkau GmbH
Priority date: 2020-01-24
Filing date: 2020-01-24
Publication date: 2021-07-29

Abstract

Es wird eine Federvorrichtung für einen Schuh oder für eine Fußprothese zur Energierückgewinnung in den menschlichen Gangphasen vorgeschlagen, welche hervorragende Stoßdämpfungseigenschaften aufweist, und bei welcher die während der Stoßdämpfung aufgenommene Energie in vorteilhafter Weise zur Unterstützung der Schwungphase zurückgewonnen wird. Die Federvorrichtung (100) für einen Schuh (200) oder für eine Fußprothese zur Energierückgewinnung in den menschlichen Gangphasen umfasst ein erstes Federelement (10, 10a) und ein zweites Federelement (11, 11a), wobei das erste Federelement (10, 10a) einen unteren Federabschnitt (12) und einen oberen Federabschnitt (13) aufweist, die über einen, bevorzugt gebogenen, ersten Übergangsabschnitt (16) miteinander verbunden sind, sodass das erste Federelement (10, 10a) in einer Seitenansicht bevorzugt im Wesentlichen V-förmig oder U-förmig ausgebildet ist, und wobei das zweite Federelement (11, 11a) einen unteren Federabschnitt (14) und einen oberen Federabschnitt (15) aufweist, die über einen, bevorzugt gebogenen, zweiten Übergangsabschnitt (17) miteinander verbunden sind, sodass das zweite Federelement (11, 11a) in einer Seitenansicht bevorzugt im Wesentlichen V-förmig oder U-förmig ausgebildet ist, wobei das erste Federelement (10, 10a) und das zweite Federelement (11, 11a) gegenläufig zueinander angeordnet sind, wobei der untere Federabschnitt (12) des ersten Federelements (10, 10a,) in einer Aufsicht eine Aussparung oder Öffnung (24) aufweist, und wobei das zweite Federelement (11, 11a) durch die Aussparung oder Öffnung (24) hindurchgeführt angeordnet ist, und wobei der obere Federabschnitt (13) des ersten Federelements (10, 10a) und der obere Federabschnitt (15) des zweiten Federelements (11, 11a) fest miteinander verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Federvorrichtung für einen Schuh oder für eine Fußprothese zur Energierückgewinnung in den menschlichen Gangphasen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Schuh und eine Fußprothese mit einer Federvorrichtung zur Energierückgewinnung in den menschlichen Gangphasen.
Technologischer Hintergrund
Der menschliche Gang lässt sich in die Phasen „initialer Bodenkontakt“, „Belastungsantwort“, „mittlere Standphase“, „Standphasenende“, „Schwungphasenvorbereitung“, „initiale Schwungphase“, „mittlere Schwungphase“ und „terminale Schwungphase“ unterteilen. In den Phasen „initialer Bodenkontakt“ und „Belastungsantwort“ werden die beim Aufsetzen des Fußes auftretenden Stöße im Knie und Sprunggelenk gedämpft. In der „mittleren Standphase“ tritt eine Verlagerung des Körperschwerpunktes nach vorne auf. Im „Standphasenende“ beginnt die Ablösung der Ferse vom Boden. In der anschließenden Phase „Schwungphasenvorbereitung“ wird durch Muskelanspannung und Plantarflexion des Sprunggelenks Energie für das nach vorne Schwingen des Beines aufgebaut.
Insbesondere in der Phase „Belastungsantwort“ werden das Knie und das Sprunggelenk des Menschen mit Kräften entsprechend dem bis zu Fünffachen des Körpergewichtes belastet. Beim Joggen kann sich dieser Wert auf das Neunfache erhöhen. Diese Energie wird im Knie und Sprunggelenk beim Gehen oder Laufen absorbiert und ist weitestgehend verloren.
Im Stand der Technik ist es bekannt, stoßdämpfende Sohlen an Schuhen anzuordnen, um die Belastung auf das Knie und das Sprunggelenk zu vermindern. Jedoch geht auch bei der Verwendung von stoßdämpfenden Sohlen die aufgenommene Energie verloren.
Um diese Energie zurückzugewinnen, sind im Stand der Technik Federvorrichtungen für Schuhe bekannt.
So ist aus der DE 10 2015 109 369 A1 eine Feder-Dämpfer-Einheit für Schuhwerk bekannt, enthaltend ein ersten Federelement, das sich wellenförmig in etwa in Längsrichtung des Schuhwerks erstreckt, ein zweites Federelement, das sich wellenförmig in etwa längsförmig in Richtung des Schuhwerks erstreckt, wobei das erste Federelement eine flächenmäßige Ausdehnung hat, die in etwa der vom Schuhoberteil eingeschlossenen Fläche oder der Fläche der Fußsohle des Trägers eines Schuhwerks entspricht und mittig eine Ausnehmung hat, in der das zweite Federelement angeordnet ist, wobei die Wellenform des ersten und des zweiten Federelements so ausgebildet sind, dass im Bereich eines Wellentals des ersten ein Gipfel des zweiten Federelements angeordnet ist.
Die DE 10 2011 007 996 A1 offenbart einen Sportschuh mit einem in eine Sohle integrierten Dämpfungselement, welches im unbelasteten Zustand eine Wölbung umfasst, die sich beim Überschreiten einer vorgegebenen Belastungsgrenze wellenartig in Längsrichtung des Sportschuhs verschiebt.
Aus der US 2014/0259785 A1 ist eine Energierückgewinnungssohle bekannt, welche eine sich entlang der Länge einer Schuhsohle erstreckende Grundstruktur aufweist. Von der Grundstruktur erstreckt sich ein Krümmungselement, an dem wiederum ein sich in Vorwärtsrichtung erstreckender Zehenarm und ein sich in Rückwärtsrichtung erstreckender Fersenarm angeordnet sind.
Aus der WO 2015/138815 A2 ist ein Schuhwerksystem bekannt, welches eine Konfiguration von Komponenten umfasst, und welches ausgebildet ist, eine Energierückgewinnung während des menschlichen Gangs bereitzustellen. Das Schuhwerksystem verwendet Strukturbögen und Auslegerstrukturen, welche aus Materialien hergestellt sind, die eine Speicherung und Freigabe kinetischer Energie während der Gangbewegung ermöglichen.
Aus der US 2017/0055633 A1 ist ein Sohlendämpfmodul bekannt, welches ein erstes Federelement und ein zweites Federelement aufweist. Die beiden Federelemente sind im Wesentlichen U-förmig ausgebildet und weisen jeweils einen oberen Federabschnitt und einen unteren Federabschnitt auf, welche über einen gebogenen Übergangsabschnitt miteinander verbunden sind. Das erste Federelement und das zweite Federelement sind gegenläufig zueinander angeordnet. Dabei ist ein unterer Federabschnitt des zweiten Federelements durch eine Aussparung oder Öffnung im unteren Federabschnitt des ersten Federelements hindurchgeführt angeordnet. Die beiden Federelemente sind über ein bewegliches Gelenk miteinander verbunden.
Bei im Stand der Technik bekannten Federvorrichtungen wird die in der Belastungsantwort aufgenommene Energie in Federelementen gespeichert und zumindest teilweise für die Unterstützung der weiteren Gangphasen zurückgewonnen. Die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen geben jedoch einen Großteil der aufgenommenen Energie bereits am Ende der mittleren Standphase auf die Ferse des Trägers ab und unterstützen im Wesentlichen die Aufwärtsbewegung der Ferse während der Ablösung vom Boden. Die dabei wieder abgegebene Energie kann nur in einem geringen Umfang in die initiale Schwungphase transferiert werden. Ein erheblicher Teil der in der Belastungsantwort aufgenommenen Energie wird an den Fuß abgegeben, ohne dass eine tatsächliche Unterstützung in den späten Gangphasen stattfindet.
Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federvorrichtung für einen Schuh oder für eine Fußprothese zur Energierückgewinnung in den menschlichen Gangphasen bereitzustellen, welche hervorragende Stoßdämpfungseigenschaften aufweist, und bei welcher die während der Stoßdämpfung aufgenommene Energie in vorteilhafter Weise zur Unterstützung der Schwungphase zurückgewonnen wird. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Schuhs und einer Fußprothese mit einer Federvorrichtung, mit welchen die vorgenannten Vorteile erhalten werden.
Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird eine Federvorrichtung für einen Schuh oder für eine Fußprothese zur Energierückgewinnung in den menschlichen Gangphasen vorgeschlagen, umfassend ein erstes Federelement und ein zweites Federelement, wobei das erste Federelement einen unteren Federabschnitt und einen oberen Federabschnitt aufweist, die über einen, bevorzugt gebogenen, ersten Übergangsabschnitt miteinander verbunden sind, sodass das erste Federelement in einer Seitenansicht bevorzugt im Wesentlichen V-förmig oder U-förmig ausgebildet ist, und wobei das zweite Federelement einen unteren Federabschnitt und einen oberen Federabschnitt aufweist, die über einen, bevorzugt gebogenen, zweiten Übergangsabschnitt miteinander verbunden sind, sodass das zweite Federelement in einer Seitenansicht bevorzugt im Wesentlichen V-förmig oder U-förmig ausgebildet ist, wobei das erste Federelement und das zweite Federelement gegenläufig zueinander angeordnet sind, wobei der untere Federabschnitt des ersten Federelements in einer Aufsicht eine Aussparung oder Öffnung aufweist, und wobei das zweite Federelement durch die Aussparung oder Öffnung hindurchgeführt angeordnet ist, wobei ferner vorgesehen ist, dass der obere Federabschnitt des ersten Federelements und der obere Federabschnitt des zweiten Federelements fest miteinander verbunden sind.
Im Kontext der vorliegenden Erfindung werden Begriffe wie „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „rechts“, „links“ oder „seitlich“ auf einen an einem Schuh oder an einer Fußprothese angeordneten Zustand der Federvorrichtung bezogen. So ist insbesondere unter dem Begriff „vorne“ der Bereich der Federvorrichtung zu verstehen, welcher im am Schuh oder an einer Fußprothese angeordneten Zustand der Position der Zehen oder Fußballen eines Trägers des Schuhs bzw. der Fußprothese entspricht. Entsprechend bezieht sich der Begriff „hinten“ auf den Bereich der Federvorrichtung, in dem sich im am Schuh oder an der Fußprothese angeordneten Zustand die Ferse des Fußes oder der Fußprothese befindet. Der mittlere Bereich der Federvorrichtung befindet sich in etwa im Mittelfußbereich. Die Begriffe „oben“ und „unten“ haben die übliche Bedeutung und beziehen sich auf einen an einem Schuh oder an einer Fußprothese angeordneten Zustand der Federvorrichtung bei üblicher Ausrichtung des Schuhs oder der Fußprothese während des Gehens oder des Laufens. Die Seitenansicht bezieht sich auf eine Blickrichtung auf die Federvorrichtung im am Schuh angeordneten Zustand von der rechten oder von der linken Seite.
Das erste Federelement und das zweite Federelement sind bevorzugt im Wesentlichen V-förmig oder U-förmig ausgebildet. Unter einem im Wesentlichen V-förmig oder U-förmig ausgebildeten Federelement wird bevorzugt ein Federelement verstanden, welches zwei Federabschnitte, nämlich einen oberen und einen unteren Federabschnitt aufweist, die über einen insbesondere gebogenen Übergangsabschnitt miteinander verbunden sind. Dabei muss das entsprechende Federelement nicht zwingend exakt U- oder V-förmig ausgebildet sein. Es wird mit diesen Begriffen lediglich zum Ausdruck gebracht, dass der obere Federabschnitt und der untere Federabschnitt jeweils ein dem Übergangsabschnitt abgewandtes Ende aufweisen, wobei die Enden nicht miteinander verbunden sind. Die Federabschnitte können hinsichtlich ihrer Form im Wesentlichen frei gewählt werden. Insbesondere können der obere Federabschnitt und/oder untere Federabschnitt in einer Seitenansicht gerade oder gebogen oder geschwungen ausgebildet sein. Weiter insbesondere können der obere Federabschnitt und/oder der untere Federabschnitt mehrfachgebogen oder geschwungen ausgebildet sein.
Das erste Federelement und das zweite Federelement sind gegenläufig zueinander angeordnet. Dies bedeutet, dass die dem ersten Übergangsabschnitt abgewandten Enden des oberen und des unteren Federabschnitts des ersten Federelements in die entgegengesetzte Richtung wie die entsprechenden Enden des oberen und unteren Federabschnitts des zweiten Federelements gerichtet sind.
Das erste Federelement weist zumindest im unteren Federabschnitt eine Aussparung oder Öffnung auf, durch die das zweite Federelement, bevorzugt der untere Federabschnitt des zweiten Federelements, hindurchgeführt angeordnet ist. Das erste Federelement und das zweite Federelement sind somit ineinander verschränkt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der obere Federabschnitt des ersten Federelements und der obere Federabschnitt des zweiten Federelements fest miteinander verbunden sind. Die feste Verbindung des oberen Federabschnitts des ersten Federelements und des oberen Federabschnitts des zweiten Federelements führt dazu, dass das erste Federelement und das zweite Federelement nicht relativ zueinander verschwenkt oder bewegt werden können. Dies hat zur Folge, dass eine im ersten Federelement und/oder im zweiten Federelement gespeicherte Federenergie während der Abfolge der menschlichen Gangphasen von dem ersten Federelement auf das zweite Federelement und/oder umgekehrt übertragen werden kann. Vorteilhafterweise wird es dadurch möglich, dass in der Belastungsantwort, beispielsweise im zweiten Federelement, gespeicherte Federenergie im Übergang von der mittleren Standphase zum Standphasenende von dem zweiten Federelement auf das erste Federelement übertragen werden und in der Schwungphasenvorbereitung oder initialen Schwungphase vom ersten Federelement zur Unterstützung der Schwungphase wieder abgegeben werden kann. Mit anderen Worten wird die in dem initialen Bodenkontakt beziehungsweise in der Belastungsantwort gespeicherte Federenergie nicht ausschließlich in der mittleren Standphase auf die Ferse des Menschen abgegeben, sondern die Federenergie wird in die Schwungphase transferiert, um eine dynamische Unterstützung der Geh- oder Laufbewegung bereitzustellen. Dies führt zu einer besonders effektiven Energierückgewinnung in den Phasen des menschlichen Ganges.
Der obere Federabschnitt des ersten Federelements und der obere Federabschnitt des zweiten Federelements sind somit in einer kraftübertragenden Weise miteinander verbunden. Der obere Federabschnitt des ersten Federelements und der obere Federabschnitt des zweiten Federelements können dafür benachbart aneinander angeordnet und mittels Verbindungsmitteln wie Harzen, Klebstoffen, Schrauben, Nieten etc. miteinander verbunden sein. Jedoch ist es grundsätzlich auch möglich, dass der obere Federabschnitt des ersten Federelements und der obere Federabschnitt des zweiten Federelements stoffeinteilig miteinander ausgebildet sind und somit einen einzigen, stoffeinteiligen Federabschnitt ausbilden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das erste Federelement ein vorderes Federelement ist und dass das zweite Federelement ein hinteres Federelement ist.
Das hintere Federelement ist dann weiter bevorzugt jenes Federelement, welches in den Gangphasen „initialer Bodenkontakt“ und „Belastungsantwort“ die Stoßenergie speichert und somit eine Federwirkung insbesondere im Fersenbereich des Schuhs oder der Fußprothese entfaltet. Das vordere Federelement ist entsprechend das Federelement, welches die gespeicherte Energie in die initiale Schwungphase abgibt und somit insbesondere im vorderen Bereich des Schuhs beziehungsweise der Fußprothese eine Federwirkung entfaltet.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement unterschiedliche Härten, Steifigkeiten oder Federkonstanten aufweisen. Insbesondere ist es bevorzugt vorgesehen, dass das hintere Federelement weicher ist beziehungsweise dass das hintere Federelement eine geringere Steifigkeit oder eine kleinere Federkonstante aufweist, als das vordere Federelement.
Die Federvorrichtung kann in einen Schuh oder eine Fuß- beziehungsweise eine Beinprothese integriert angeordnet sein. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die Federvorrichtung als Zusatzelement nachträglich an einen Schuh beziehungsweise an die Sohle eines Schuhs oder an eine Fuß- oder Beinprothese angebracht wird.
Bevorzugt ist ferner vorgesehen, dass das zweite Federelement bei einer Verwendung der Federvorrichtung an einem Schuh oder einer Fußprothese ausgebildet ist, zwischen den Gangphasen „initialer Bodenkontakt“ und „mittlere Standphase“, bevorzugt „späte mittlere Standphase“, belastet und gespannt zu werden und Federenergie zu speichern, und dass das zweite Federelement weiter bevorzugt ausgebildet ist, zwischen der „mittleren Standphase“, bevorzugt der „späten mittleren Standphase“ und dem „Standphasenende“ die Federenergie abzugeben, sodass das zweite Federelement insbesondere bevorzugt im „Standphasenende“ die Federenergie abgegeben hat.
Unter dem Begriff „späte mittlere Standphase“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt das letzte Drittel des zeitlichen Verlaufs der mittleren Standphase verstanden.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass das erste Federelement bei einer Verwendung der Federvorrichtung an einem Schuh oder einer Fußprothese ausgebildet ist, zwischen den Gangphasen „mittlere Standphase“, bevorzugt „frühe mittlere Standphase“, und „Standphasenende“ belastet und gespannt zu werden und Federenergie zu speichern, und dass das erste Federelement weiter bevorzugt ausgebildet ist, aus dem „Standphasenende“ die Federenergie in die „initiale Schwungphase“ abzugeben.
Unter dem Begriff „frühe mittlere Standphase“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt das erste Drittel des zeitlichen Verlaufs der mittleren Standphase verstanden.
Das erste Federelement und das zweite Federelement sind somit bezüglich des Zeitpunktes der Aufnahme und Abgabe der jeweiligen Federenergie vorteilhafterweise bevorzugt verschiedenen Gangphasen zugeordnet.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass das erste Federelement und das zweite Federelement derart fest miteinander verbunden sind, dass zwischen den Gangphasen „Belastungsantwort“ oder „mittlere Standphase“, bevorzugt „späte mittlere Standphase“, und „Standphasenende“ die Federenergie des zweiten Federelements zumindest teilweise auf das erste Federelement übertragen wird.
Durch die Übertragung der Federenergie von dem zweiten Federelement, insbesondere dem hinteren Federelement, auf das erste Federelement, insbesondere das vordere Federelement, kann ein Großteil der in der Belastungsantwort aufgenommenen Stoßenergie in die späteren Gangphasen, insbesondere in das Standphasenende und die initialen Schwungphase, transferiert werden. Die auf die späten Gangphasen übertragene Energie kann vom ersten, beziehungsweise vorderen, Federelement an den Fuß oder die Fußprothese zur Unterstützung der Schwungphase abgegeben werden.
Insbesondere ist es dann bevorzugt, dass das zweite Federelement, insbesondere das hintere Federelement, beim Aufsetzen des Fußes in der Belastungsantwort gespannt wird. In der mittleren Standphase wird die Federenergie zumindest teilweise auf das erste, insbesondere das vordere, Federelement übertragen. Das erste, insbesondere das vordere, Federelement gibt beim Abstoßen des Fußes beginnend im Standphasenende die Energie in die initiale Schwungphase auf den Fuß wieder ab.
Während der Übertragung der Federenergie von dem zweiten Federelement zu dem ersten Federelement in der mittleren Standphase sind das erste Federelement und das zweite Federelement beide bevorzugt zumindest teilweise gespannt.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement durch die Muskelkraft eines Trägers der Federvorrichtung, insbesondere durch das Heben der Ferse, weiter gespannt werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Übergangsabschnitt des ersten Federelements in einem hinteren Bereich der Federvorrichtung angeordnet ist, und dass die dem ersten Übergangsabschnitt abgewandten Enden des oberen Federabschnitts und des unteren Federabschnitts des ersten Federelements in einem vorderen Bereich der Federvorrichtung angeordnet sind.
Durch die Anordnung der dem ersten Übergangsabschnitt abgewandten Enden des oberen Federabschnitts und des unteren Federabschnitts des ersten Federelements in einem vorderen Bereich der Federvorrichtung ist das erste Federelement insbesondere dazu ausgebildet, im Bereich der Zehen oder des Fußballen eines Fußes oder einer Fußprothese eine Federwirkung zu entfalten. Das erste Federelement entspricht somit bevorzugt dem vorderen Federelement.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass der zweite Übergangsabschnitt des zweiten Federelements in einem mittleren oder vorderen Bereich der Federvorrichtung angeordnet ist, und dass die dem zweiten Übergangsabschnitt abgewandten Enden des oberen Federabschnitts und des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements in einem hinteren Bereich der Federvorrichtung angeordnet sind.
Durch die Anordnung der dem zweiten Übergangsbereich abgewandten Enden des oberen Federabschnitts und des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements entfaltet das zweite Federelement im Wesentlichen im Fersenbereich des Fußes beziehungsweise der Fußprothese eine Federwirkung und entspricht damit bevorzugt dem hinteren Federelement.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der zweite Übergangsabschnitt des zweiten Federelements vor dem ersten Übergangsabschnitt des ersten Federelements angeordnet ist.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass das erste Federelement und das zweite Federelement jeweils einen Bodenkontaktabschnitt aufweisen, wobei der jeweilige Bodenkontaktabschnitt an dem dem jeweiligen Übergangsabschnitt abgewandten Ende des unteren Federabschnitts angeordnet ist.
Der Bodenkontaktabschnitt ist jener Bereich der unteren Federabschnitte des ersten und/oder des zweiten Federelements, welcher zeitlich zuerst mit dem Boden, beispielsweise einer Straße, in Kontakt kommt. Hinsichtlich des zweiten, insbesondere hinteren, Federelements ist der Bodenkontaktabschnitt im Wesentlichen unterhalb der Ferse eines Fußes oder des Fersenbereichs eines Schuhs oder einer Fußprothese angeordnet. Hinsichtlich des ersten, insbesondere vorderen, Federelements ist der Bodenkontaktabschnitt in etwa unter den Zehen oder unter den Fußballen des Fußes oder unter dem Zehen- oder Fußballenbereich eines Schuhs oder einer Fußprothese angeordnet.
Der Bodenkontaktabschnitt kann in einer in einem Schuh integrierten Anordnung der Federvorrichtung in die Laufsohle des Schuhs integriert sein. Somit kann zwischen dem Bodenkontaktabschnitt und dem Boden eine Unterseite einer Laufsohle des Schuhs angeordnet sein.
Bevorzugt beträgt eine Höhe der Federvorrichtung zwischen 1 cm und 5 cm, bevorzugt zwischen 2 cm und 4 cm, besonders bevorzugt zwischen 3 cm und 3,5 cm.
Es wird somit eine besonders flache Ausgestaltung der Federvorrichtung bereitgestellt, welche gut in einen Schuh oder eine Fußprothese integrierbar oder an einem Schuh oder an einer Fußprothese anordbar ist.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass der obere Federabschnitt des ersten Federelements und der obere Federabschnitt des zweiten Federelements miteinander verklebt und/oder vernietet und/oder verschraubt sind, oder dass der obere Federabschnitt des ersten Federelements und der obere Federabschnitt des zweiten Federelements stoffeinteilig miteinander ausgebildet sind.
Mit anderen Worten können die oberen Federabschnitte des ersten Federelements und des zweiten Federelements durch Anordnen des oberen Federabschnitts des ersten Federelements an dem oberen Federabschnitt des zweiten Federelements und anschließendes Verkleben, Vernieten oder Verschrauben der oberen Federabschnitte miteinander verbunden werden, um eine feste Verbindung zwischen dem oberen Federabschnitt des ersten Federelements und dem oberen Federabschnitt des zweiten Federelements herzustellen.
Darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, den oberen Federabschnitt des ersten Federelements und den oberen Federabschnitt des zweiten Federelements bereits bei der Herstellung der Federvorrichtung stoffeinteilig herzustellen, sodass diese keine physisch separaten Abschnitte darstellen, sondern in einem einzigen stoffeinteiligen Federabschnitt miteinander kombiniert sind.
Ferner kann vorgesehen sein, dass an dem oberen Federabschnitt des ersten Federelements und/oder an dem oberen Federabschnitt des zweiten Federelements ein Befestigungsabschnitt vorgesehen ist, wobei der Befestigungsabschnitt zur Befestigung der Federvorrichtung an einem Schuh oder an einer Fußprothese ausgebildet ist.
Im in einem Schuh integrierten Zustand kann der Befestigungsabschnitt auch zur Befestigung an einer Innen- beziehungsweise Brandsohle eines Schuhs ausgebildet sein.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass der obere Federabschnitt des zweiten Federelements mindestens eine nach unten gerichtete Anschlagfläche aufweist, wobei die nach unten gerichtete Anschlagfläche bevorzugt in etwa mittig zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt und dem dem zweiten Übergangsabschnitt abgewandten Ende des oberen Federabschnitts angeordnet ist, und wobei der untere Federabschnitt des zweiten Federelements eine nach oben gerichtete Anschlagfläche aufweist, wobei die nach oben gerichtete Anschlagfläche bevorzugt in etwa mittig zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt und dem dem zweiten Übergangsabschnitt abgewandten Ende des unteren Federabschnitts angeordnet ist, wobei das zweite Federelement bevorzugt derart ausgebildet ist, dass die nach unten gerichtete Anschlagfläche und die nach oben gerichtete Anschlagfläche zwischen der Gangphase „Belastungsantwort“ und der „mittleren Standphase“, bevorzugt der „frühen mittleren Standphase“, in gegenseitigen Anschlag kommen.
Die nach unten gerichtete Anschlagfläche des oberen Federabschnitts des zweiten Federelements und die nach oben gerichtete Anschlagfläche des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements sind somit in Richtung einer Innenseite der im Wesentlichen U- oder V-förmigen Ausgestaltung des zweiten Federelements gerichtet.
Zwischen den Gangphasen initialer Bodenkontakt und Belastungsantwort wird das zweite Federelement, insbesondere das hintere Federelement, belastet und gespannt und nimmt Federenergie auf. In der Gangphase Belastungsantwort oder mittlere Standphase, bevorzugt „frühe mittlere Standphase“, kommen die oberen Anschlagfläche und die untere Anschlagfläche des zweiten Federelements miteinander in Kontakt. Dies hat zur Folge, dass die effektive Hebellänge des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements verkürzt wird. Insbesondere wird die Hebellänge auf den Abstand zwischen dem Anschlag und dem dem zweiten Übergangsbereich abgewandten Ende des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements verkürzt. Die Verkürzung der Hebellänge führt zu einer effektiven Erhöhung der Federstärke beziehungsweise Federkonstante. Durch den bereitgestellten Anschlag kann somit während der Gangphasen die Federstärke verändert werden, sodass die Dämpfungsstärke beziehungsweise der zeitliche Verlauf der Energierückgewinnung gesteuert werden kann.
Bevorzugt wird daher ein Hebelarm des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements zwischen der Gangphase „Belastungsantwort“ und der „mittleren Standphase“, bevorzugt der „frühen mittleren Standphase“, auf einen Abschnitt zwischen dem dem zweiten Übergangsabschnitt abgewandten Ende des unteren Federabschnitts und der nach oben gerichteten Anschlagfläche verkürzt.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass der obere Federabschnitt des ersten Federelements mindestens eine nach unten gerichtete Anschlagfläche aufweist, wobei die nach unten gerichtete Anschlagfläche bevorzugt in etwa mittig zwischen dem ersten Übergangsabschnitt und dem dem ersten Übergangsabschnitt abgewandten Ende des oberen Federabschnitts angeordnet ist, und wobei der untere Federabschnitt des ersten Federelements eine nach oben gerichtete Anschlagfläche aufweist, wobei die nach oben gerichtete Anschlagfläche bevorzugt in etwa mittig zwischen dem ersten Übergangsabschnitt und dem dem ersten Übergangsabschnitt abgewandten Ende des unteren Federabschnitts angeordnet ist, wobei das erste Federelement bevorzugt derart ausgebildet ist, dass die nach unten gerichtete Anschlagfläche und die nach oben gerichtete Anschlagfläche zwischen der „mittleren Standphase“, bevorzugt der „späten mittleren Standphase“, und dem „Standphasenende“ in gegenseitigen Anschlag kommen.
Analog zu den vorstehenden Erläuterungen zum zweiten Federelement können durch den Anschlag des oberen Federabschnitts mit dem unteren Federabschnitt des ersten Federelements die Federkräfte beziehungsweise die Federkonstante des ersten, insbesondere vorderen, Federelements in den Gangphasen verändert werden, sodass die Dämpfungsstärke variiert werden kann. Zudem wird durch die Anpassung der Hebellänge und somit der Federkonstante oder der Federkraft des ersten Federelements die Abgabe der Energierückgewinnung in die initiale Schwungphase zeitlich gesteuert. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte dynamische Unterstützung des Gehens.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass ein Hebelarm des unteren Federabschnitts des ersten Federelements zwischen der „mittleren Standphase“, bevorzugt der „späten mittleren Standphase“, und dem „Standphasenende“ auf einen Abschnitt zwischen dem dem ersten Übergangsabschnitt abgewandten Ende des unteren Federabschnitts und der nach oben gerichteten Anschlagfläche verkürzt wird.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass der untere Federabschnitt des zweiten Federelements mindestens ein Anschlagelement, bevorzugt zwei Anschlagelemente, insbesondere einen Vorsprung, aufweist, wobei das mindestens eine Anschlagelement in etwa mittig zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt und dem dem zweiten Übergangsabschnitt abgewandten Ende des unteren Federabschnitts, weiter insbesondere zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt und der nach oben gerichtete Anschlagfläche des unteren Federabschnitts, angeordnet ist, wobei das erste Federelement und/oder das zweite Federelement bevorzugt derart ausgebildet sind, dass das mindestens eine Anschlagelement zwischen den Gangphasen „Belastungsantwort“ und „mittlere Standphase“ in einen Anschlag mit einem Anschlagbereich des unteren Federabschnitts des ersten Federelements kommt.
Das mindestens eine Anschlagelement, insbesondere der Vorsprung, ist insbesondere am unteren Federabschnitt des zweiten, insbesondere hinteren, Federelements angeordnet. Ferner ragt das Anschlagelement, insbesondere der Vorsprung, bevorzugt seitlich nach außen von dem unteren Federabschnitt des zweiten Federelements ab, sodass das Anschlagelement unterhalb des Anschlagbereichs am unteren Federabschnitt des ersten Federelements, insbesondere des vorderen Federelements, angeordnet ist.
Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, dass das mindestens eine Anschlagelement, bevorzugt die mindestens zwei Anschlagelemente, weiter insbesondere der Vorsprung, an dem unteren Federabschnitt des ersten beziehungsweise des vorderen Federelements angeordnet ist und insbesondere in eine Richtung nach innen in die Öffnung im unteren Federabschnitt des ersten Federelements hineinragt. In diesem Fall ist das mindestens eine Anschlagelement, weiter insbesondere der mindestens eine Vorsprung, oberhalb eines entsprechenden Anschlagbereichs des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements angeordnet.
Durch die Bereitstellung eines Anschlags zwischen dem unteren Federabschnitt des zweiten Federelements und dem unteren Federabschnitt des ersten Federelements, insbesondere zwischen den Gangphasen Belastungsantwort und mittlere Standphase, kann dafür gesorgt werden, dass das erste Federelement und das zweite Federelement gleichzeitig gespannt oder belastet werden, auch wenn nur eines der Federelemente, insbesondere das zweite Federelement durch einen Bodenkontakt belastet wird. Wird beispielsweise in den Gangphasen initialer Bodenkontakt oder Belastungsantwort das hintere Federelement, insbesondere das zweite Federelement, belastet und gespannt, so bewegt sich während des Spannens des unteren Federabschnitts des zweiten, insbesondere hinteren, Federelements dieses auf den oberen Federabschnitt des zweiten Federelements zu. Bevor das zweite, insbesondere hintere, Federelement vollständig gespannt ist, tritt das mindestens eine Anschlagelement des unteren Federabschnitts des zweiten, insbesondere hinteren, Federelements in Anschlag mit dem Anschlagsbereich am unteren Federabschnitt des ersten beziehungsweise vorderen Federelements. Das erste, insbesondere vordere, Federelement steht zu diesem Zeitpunkt noch nicht mit dem Bodenkontaktabschnitt in Kontakt mit dem Boden. Bei einer weiteren Belastung des zweiten, insbesondere hinteren, Federelements werden die Kräfte über das Anschlagelement auf das erste, insbesondere vordere, Federelement übertragen und sorgen somit für eine Vorspannung des ersten, insbesondere vorderen, Federelements und damit zu einer Energieübertragung vom zweiten, insbesondere hinteren, Federelement auf das erste, insbesondere vordere Federelement. Durch diese Maßnahme wird eine besonders effektive Energieübertragung vom zweiten, insbesondere hinteren, Federelement zum ersten, insbesondere, vorderen Federelement bereitgestellt.
Bevorzugt ist das mindestens eine Anschlagelement in etwa mittig zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt und dem dem zweiten Übergangsabschnitt abgewandten Ende des unteren Federabschnitts, weiter insbesondere zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt und der nach oben gerichteten Anschlagfläche des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements angeordnet. Durch diese Positionierung wird sichergestellt, dass das mindestens eine Anschlagelement mit dem Anschlagbereich des unteren Federabschnitts des ersten Federelements in Anschlag kommt, bevor die nach oben gerichtete Anschlagfläche des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements in Kontakt mit der nach unten gerichteten Anschlagfläche des oberen Federabschnitts des zweiten Federelements gelangt. Die durch das mindestens eine Anschlagelement bereitgestellte Energieübertragung von dem zweiten, insbesondere hinteren, Federelement zu dem ersten, insbesondere vorderen, Federelement tritt damit zeitlich bereits ein, bevor durch den Anschlag des unteren Federabschnitts mit dem oberen Federabschnitt des zweiten Federelements die Hebellänge des unteren Federabschnitts des zweiten Federelements verkürzt wird.
Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Federvorrichtung in einen Schuh, insbesondere einen Sportschuh, einen orthopädischen Schuh, einen Wanderschuh oder einen Arbeitsschuh, intergiert oder integrierbar ist, oder dass die Federrichtung an einen Schuh, insbesondere einen Sportschuh, einen orthopädischen Schuh, einen Wanderschuh oder einen Arbeitsschuh, bevorzugt an eine Unterseite einer Sohle, anordbar ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Federvorrichtung in eine Fußprothese intergiert oder integrierbar ist.
Weiter vorteilhaft ist vorgesehen, dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement aus einem Kunststoff besteht, und/oder dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement aus Carbon besteht, und/oder dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement aus einem Verbundwerkstoff besteht.
Zudem kann vorgesehen sein, dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement Fasern aufweist, wobei die Fasern entsprechend den in den Gangphasen auftretenden mechanischen Belastungen ausgerichtet sind, wobei das erste Federelement und/oder das zweite Federelement bevorzugt in einem Tailored-Fiber-Placement-Verfahren hergestellt sind .
Ferner kann ein drittes Federelement vorgesehen sein, wobei das dritte Federelement in einem hinteren Bereich der Federvorrichtung angeordnet ist. Das dritte Federelement kann jedoch auch in einem vorderen Bereich der Federvorrichtung angeordnet sein.
Grundsätzlich können im vorderen Bereich der Federvorrichtung und/oder im hinteren Bereich der Federvorrichtung mehrere Federelemente, bevorzugt zwei oder drei Federelemente, angeordnet sein.
Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe liegt in der Bereitstellung eines Schuhs und/oder einer Fußprothese beziehungsweise Beinprothese umfassend eine, insbesondere in den Schuh oder in die Fußprothese integrierte, vorbeschriebene Federvorrichtung.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachstehend näher anhand der Figuren erläutert.
Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Federvorrichtung,
2a eine Seitenansicht der Federvorrichtung,
2b eine Seitenansicht einer Weiterbildung der Federvorrichtung,
3 eine Ansicht einer Unterseite der Federvorrichtung,
4 eine Vorderansicht der Federvorrichtung,
5 eine Seitenansicht einer weiteren Weiterbildung der Federvorrichtung, und
6 eine Seitenansicht eines Schuhs mit einer Federvorrichtung.

Ausführliche Beschreibung der Figuren
In den 1 bis 4 ist eine Federvorrichtung 100 für einen Schuh 200 oder für eine Fußprothese zur Energierückgewinnung in den menschlichen Gangphasen gezeigt. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Federvorrichtung 100. 2a zeigt eine Seitenansicht der Federvorrichtung 100. 2b zeigt in einer Seitenansicht einer Weiterbildung der Federvorrichtung 100. 3 ist eine Ansicht auf eine Unterseite der Federvorrichtung 100. 4 zeigt die Federvorrichtung 100 von vorne.
Die Federvorrichtung 100 umfasst ein erstes Federelement 10 und ein zweites Federelement 11. Das erste Federelement 10 weist einen unteren Federabschnitt 12 und einen oberen Federabschnitt 13 auf. Analog weist das zweite Federelement 11 einen unteren Federabschnitt 14 sowie einen oberen Federabschnitt 15 auf. Der untere Federabschnitt 12 des ersten Federelements 10 ist über einen ersten gebogenen Übergangsabschnitt 16 mit dem oberen Federabschnitt 13 des ersten Federelements 10 verbunden. Analog ist der untere Federabschnitt 14 des zweiten Federelements 11 über einen zweiten Übergangsabschnitt 17 mit dem oberen Federabschnitt 15 des zweiten Federelements 11 verbunden. Der erste Übergangsabschnitt 16 des ersten Federelements 10 ist in einem hinteren Bereich 18 der Federvorrichtung 100 angeordnet und die dem ersten Übergangsabschnitt 16 abgewandten Enden 19a, 19b des unteren Federabschnitts 12 und des oberen Federabschnitts 13 des ersten Federelements 10 sind in einem vorderen Bereich 20 der Federvorrichtung 100 angeordnet. Der zweite Übergangsabschnitt 17 des zweiten Federelements 11 ist in dem vorderen Bereich 20 der Federvorrichtung 100 angeordnet. Die dem zweiten Übergangsabschnitt 17 abgewandten Enden 21a, 21b des unteren Federabschnitts 14 und des oberen Federabschnitts 15 des zweiten Federelements 11 sind im hinteren Bereich 18 der Federvorrichtung 100 angeordnet. Das erste Federelement 10 weist einen Bodenkontaktabschnitt 22 auf. Ebenso weist das zweite Federelement 11 einen Bodenkontaktabschnitt 23 auf. Der Bodenkontaktabschnitt 23 des zweiten Federelements 11 ist im hinteren Bereich 18 der Federvorrichtung 100 angeordnet. Der Bodenkontaktabschnitt 23 des zweiten Federelements 11 ist in der Regel jener Bereich, welcher beim Gehen in der Phase initialer Bodenkontakt als erstes belastet wird. Entsprechend stellt das zweite Federelement 11 ein hinteres Federelement 11a dar. Der Bodenkontaktabschnitt 22 des ersten Federelements 10 ist im vorderen Bereich 20 angeordnet und kommt erst in einer späteren Gangphase in einen Bodenkontakt. Somit entfaltet das erste Federelement 10 zeitlich später als das zweite Federelement 11 seine Federwirkung und stellt ein vorderes Federelement 10a dar.
Der untere Federabschnitt 12 des ersten Federelements 10 weist eine von zwei Federarmen 12a, 12b umschlossene Öffnung 24 auf. Der untere Federabschnitt 14 des zweiten Federelements 11 ist durch die Öffnung 24 hindurchgeführt angeordnet. Ferner liegt der zweite Übergangsabschnitt 17 vor dem ersten Übergangsabschnitt 16, sodass das erste 10 Federelement und das zweite Federelement 11 gewissermaßen ineinander verschränkt anordnet sind. In der Seitenansicht der 2a ist zu erkennen, dass das erste Federelement 10 und das zweite Federelement 11 im Wesentlichen V- oder U-förmig ausgebildet sind. Der obere Federabschnitt 13 des ersten Federelements 10 und der obere Federabschnitt 15 des zweiten Federelements 11 sind fest miteinander verbunden. In der 2a sind der obere Federabschnitt 13 des ersten Federelements 10 und der obere Federabschnitt 15 des zweiten Federelements 11 als separate Federabschnitte dargestellt, welche beispielsweise durch Verkleben, Vernieten, Verschrauben etc. miteinander verbunden sind. Wie in der Weiterbildung der 2b gezeigt, können der obere Federabschnitt 13 des ersten Federelements 10 und der obere Federabschnitt 15 des zweiten Federelements 11 auch stoffeinteilig als ein stoffeinteiliger Federabschnitt 25 ausgebildet sein.
Der obere Federabschnitt 13 des ersten Federelements 10 und/oder der obere Federabschnitt 15 des zweiten Federelements 11 beziehungsweise der stoffeinteilige Federabschnitt 25 bilden ferner einen Befestigungsabschnitt 26 aus. Die Federvorrichtung 100 kann mittels des Befestigungsabschnittes 26 an einer Sohle 210 eines Schuhs 200 (6) oder einer Fußprothese angebracht werden. Alternativ kann die Federvorrichtung 100 auch in einen Schuh 200 oder in eine Fußprothese integriert angeordnet sein. In diesem Fall befindet sich der Befestigungsabschnitt 26 im Inneren einer Sohle 210 des Schuhs 200 oder im Inneren der Fußprothese. Im Falle eines Schuhs 200 ist der Befestigungsabschnitt 26 insbesondere an der Innensohle beziehungsweise an einer Brandsohle des Schuhs 200 befestigt.
Wie insbesondere in 2a und 2b zu erkennen ist, weist der obere Federabschnitt 15 des zweiten Federelements 11 eine nach unten gerichtete Anschlagfläche 27 auf. Der nach unten gerichteten Anschlagfläche 27 gegenüberliegend weist der untere Federabschnitt 14 des zweiten Federelements 11 eine nach oben gerichtete Anschlagfläche 28. Die nach unten gerichtete Anschlagfläche 27 des oberen Federabschnitts 15 ist in etwa mittig zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt 17 und dem dem zweiten Übergangsabschnitt 17 abgewandten Ende 21b des oberen Federabschnitts 15 angeordnet. Entsprechend ist die nach oben gerichtete Anschlagfläche 28 des unteren Federabschnitts 14 in etwa mittig zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt 17 und dem dem zweiten Übergangsabschnitt 17 abgewandten Ende 21a des unteren Federabschnitts 14 angeordnet. Die nach oben gerichtete Anschlagfläche 28 wird dabei durch eine nach oben gerichtete Wölbung 29 des unteren Federabschnitts 14 ausgebildet. Wird insbesondere beim initialen Bodenkontakt oder bei der Belastungsantwort der Bodenkontaktabschnitt 23 des unteren Federabschnitts 14 des zweiten Federelements 11 belastet, so wird das zweite Federelement 11 zusammengedrückt und die nach oben gerichtete Anschlagfläche 28 kommt in Anschlag mit der nach unten gerichteten Anschlagfläche 27 des oberen Federabschnitts 15 des zweiten Federelements 11. Durch diesen Anschlag wird der effektive Hebelarm für das zweite Federelement 11 auf den Abschnitt zwischen der nach oben gerichteten Anschlagfläche 28 und dem dem zweiten Übergangsabschnitt 17 abgewandten Ende 21a des unteren Federabschnitts 14 des zweiten Federelements 11 verkürzt. Hierdurch wird effektiv eine Erhöhung der Federkonstante des zweiten Federelements 11 erzielt. Analog weist der obere Federabschnitt 13 des ersten Federelements 10 eine in etwa mittig zwischen dem ersten Übergangsabschnitt 16 und dem dem ersten Übergangsabschnitt 16 abgewandten Ende 19b des oberen Federabschnitts 13 des ersten Federelements 10 angeordnete nach unten gerichtete Anschlagfläche 30 auf. Der nach unten gerichteten Anschlagfläche 30 gegenüberliegend weist der untere Federabschnitt 12 des ersten Federelements 10 eine nach oben gerichtete Anschlagfläche 31 auf. Die nach oben gerichtete Anschlagfläche 31 ist in etwa mittig zwischen dem ersten Übergangsabschnitt 16 und dem dem ersten Übergangsabschnitt 16 abgewandten Ende 19a des unteren Federabschnitts 12 des ersten Federelements 10 angeordnet. Auch die nach oben gerichtete Anschlagfläche 31 wird durch eine Wölbung 32 des unteren Federabschnitts 12 des ersten Federelements 10 ausgebildet.
Wie auch bei dem zweiten Federelement 11 führt eine Belastung des unteren Federabschnittes 12 des ersten Federelements 10 zu einem Anschlag zwischen den Anschlagflächen 30, 31 und dadurch zu einer effektiven Verkürzung des Hebelarmes des unteren Federabschnitts 12 des ersten Federelements 10 auf den Abschnitt zwischen der nach oben gerichteten Anschlagfläche 31 und dem dem ersten Übergangsabschnitt 16 abgewandten Ende 19a des unteren Federabschnitts 12 des ersten Federelements 10. Die Anschlagflächen 27, 28 des zweiten Federelements 11 sind dabei bevorzugt derart angeordnet, dass die nach unten gerichtete Anschlagfläche 27 und die nach oben gerichtete Anschlagfläche 28 zwischen den Gangphasen „Belastungsantwort“ und „frühe mittlere Standphase“ in Anschlag kommen. Dem gegenüber sind die Anschlagflächen 30, 31 des ersten Federelements 10 derart ausgebildet, dass die nach unten gerichtete Anschlagfläche 30 die nach oben gerichtete Anschlagfläche 31 zwischen der späten mittleren Standphase und dem Standphasenende berührt.
Eine Weiterbildung der Federvorrichtung 100 der 1 bis 4 ist in der 5 in einer Ansicht von unten gezeigt. Bei der weitergebildeten Federvorrichtung 100 weist der untere Federabschnitt 14 des zweiten Federelements 11 seitliche, als Vorsprünge 33 ausgebildete Anschlagelemente 34 auf. Die Anschlagelemente 34 sind unterhalb der Federarme 12a, 12b des unteren Federabschnitts 12 des ersten Federelements 10 angeordnet und kommen bei Belastung in einen Anschlag mit Anschlagbereichen 35 der Federarme 12a, 12b des unteren Federabschnitts 12 des ersten Federelements 10. Die Anschlagelemente 34 sind in etwa mittig zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt 17 und dem dem zweiten Übergangsabschnitt 17 abgewandten Ende 21a des unteren Federabschnitts 10 beziehungsweise zwischen dem dem zweiten Übergangsabschnitt 17 und der die nach oben gerichtete Anschlagfläche 28 ausbildenden Wölbung 29 des unteren Federabschnitts 14 des zweiten Federelements 11 angeordnet. Die Anschlagsbereich 35 sind ferner in etwa mittig zwischen dem ersten Übergangsabschnitt 16 und dem dem ersten Übergangsabschnitt 16 abgewandten Ende 19a des unteren Federabschnitts 12 beziehungsweise zwischen der die nach oben gerichtete Anschlagfläche 31 ausbildenden Wölbung 32 und dem dem ersten Übergangsabschnitt 16 abgewandten Ende 19a des unteren Federabschnitts 12 des ersten Federelements 10 angeordnet. Mit dieser Anordnung wird erreicht, dass die Anschlagelemente 34 bei einem normalen Gehen mit den Anschlagsbereichen 35 in Kontakt kommt, bevor die nach oben gerichtete Anschlagfläche 31 mit der nach unten gerichteten Anschlagfläche 30 des ersten Federelements 10 in Berührung kommt und bevor die nach oben gerichtete Anschlagfläche 28 mit der nach unten gerichteten Anschlagfläche 27 des zweiten Federelements 11 in Berührung kommt.
Grundsätzlich ist auch eine Ausgestaltung möglich, in der die Vorrichtung keine Anschlagflächen 27, 28, 30, 31 aufweist und in der ausschließlich über das Anschlagelement 34 mit dem Anschlagsbereich 35 ein Kontakt zwischen den Federabschnitten 12, 14 hergestellt wird.
Die Federvorrichtung 100 weist nach 2a eine Höhe 36 von ca. 3 cm auf. Die Federvorrichtung 100, insbesondere das erste Federelement 10 und das zweite Federelement 12, bestehen aus einem Carbon- oder aus einem Verbundwerkstoff und sind in einem Tailored-Fiber-Placement-Verfahren herstellt.
6 zeigt eine an einer Sohle 210 eines Schuhs 200 angeordnete Federvorrichtung 100.
Bezugszeichenliste

100: Federvorrichtung
10: Erstes Federelement
10a: Vorderes Federelement
11: Zweites Federelement
11a: Hinteres Federelement
12: Unterer Federabschnitt
12a: Federarm
12b: Federarm
13: Oberer Federabschnitt
14: Unterer Federabschnitt
15: Oberer Federabschnitt
16: Erster Übergangsabschnitt
17: Zweiter Übergangsabschnitt
18: Hinterer Bereich
19a: Ende des unteren Federabschnitts
19b: Ende des oberen Federabschnitts
20: Vorderer Bereich
21a: Ende des unteren Federabschnitts
21b: Ende des oberen Federabschnitts
22: Bodenkontaktabschnitt
23: Bodenkontaktabschnitt
24: Öffnung
25: Stoffeinteiliger Federabschnitt
26: Befestigungsabschnitt
27: Nach unten gerichtete Anschlagfläche
28: Nach oben gerichtete Anschlagfläche
29: Wölbung
30: Nach unten gerichtete Anschlagfläche
31: Nach oben gerichtete Anschlagfläche
32: Wölbung
33: Vorsprung
34: Anschlagelement
35: Anschlagbereich
36: Höhe
200: Schuh
210: Sohle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015109369 A1 [0006]
DE 102011007996 A1 [0007]
US 2014/0259785 A1 [0008]
WO 2015/138815 A2 [0009]
US 2017/0055633 A1 [0010]

Claims

Federvorrichtung (100) für einen Schuh (200) oder für eine Fußprothese zur Energierückgewinnung in den menschlichen Gangphasen, umfassend ein erstes Federelement (10, 10a) und ein zweites Federelement (11, 11a), wobei das erste Federelement (10, 10a) einen unteren Federabschnitt (12) und einen oberen Federabschnitt (13) aufweist, die über einen, bevorzugt gebogenen, ersten Übergangsabschnitt (16) miteinander verbunden sind, sodass das erste Federelement (10, 10a) in einer Seitenansicht bevorzugt im Wesentlichen V-förmig oder U-förmig ausgebildet ist, und wobei das zweite Federelement (11, 11a) einen unteren Federabschnitt (14) und einen oberen Federabschnitt (15) aufweist, die über einen, bevorzugt gebogenen, zweiten Übergangsabschnitt (17) miteinander verbunden sind, sodass das zweite Federelement (11, 11a) in einer Seitenansicht bevorzugt im Wesentlichen V-förmig oder U-förmig ausgebildet ist, wobei das erste Federelement (10, 10a) und das zweite Federelement (11, 11a) gegenläufig zueinander angeordnet sind, wobei der untere Federabschnitt (12) des ersten Federelements (10, 10a,) in einer Aufsicht eine Aussparung oder Öffnung (24) aufweist, und wobei das zweite Federelement (11, 11a) durch die Aussparung oder Öffnung (24) hindurchgeführt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Federabschnitt (13) des ersten Federelements (10, 10a) und der obere Federabschnitt (15) des zweiten Federelements (11, 11a) fest miteinander verbunden sind.
Federvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Federelement (11, 11a) bei einer Verwendung der Federvorrichtung an einem Schuh (200) oder einer Fußprothese ausgebildet ist, zwischen den Gangphasen „initialer Bodenkontakt‟ und „mittlere Standphase“ belastet und gespannt zu werden und Federenergie zu speichern, und dass das zweite Federelement (11, 11a) weiter bevorzugt ausgebildet ist, zwischen der „mittleren Standphase“ und dem „Standphasenende“ die Federenergie abzugeben, so dass das zweite Federelement (11, 11a) bevorzugt im „Standphasenende“ die Federenergie abgegeben hat.
Federvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (10, 10a) bei einer Verwendung der Federvorrichtung an einem Schuh (200) oder einer Fußprothese ausgebildet ist, zwischen den Gangphasen „mittlere Standphase“ und „Standphasenende“ belastet und gespannt zu werden und Federenergie zu speichern, und dass das erste Federelement (10, 10a) weiter bevorzugt ausgebildet ist, aus dem „Standphasenende“ die Federenergie in die „initiale Schwungphase“ abzugeben.
Federvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (10, 10a) und das zweite Federelement (11, 11a) derart fest miteinander verbunden sind, das zwischen den Gangphasen „Belastungsantwort“ oder „mittlere Standphase“ und „Standphasenende“ Federenergie des zweiten Federelements (11, 11a) zumindest teilweise auf das erste Federelement (10, 10a) übertragen wird.
Federvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Übergangsabschnitt (16) des ersten Federelements (10, 10a) in einem hinteren Bereich (18) der Federvorrichtung angeordnet ist und dass die dem ersten Übergangsabschnitt (16) abgewandten Enden (19a, 19b) des oberen Federabschnitts (13) und des unteren Federabschnitts (12) des ersten Federelements (10, 10a) in einem vorderen Bereich (20) der Federvorrichtung angeordnet sind, und/oder dass der zweite Übergangsabschnitt (17) des zweiten Federelements (11, 11a) in einem mittleren oder vorderen Bereich (20) der Federvorrichtung angeordnet ist, und dass die dem zweiten Übergangsabschnitt (17) abgewandten Enden (21a, 21b) des oberen Federabschnitts (15) und des unteren Federabschnitts (14) des zweiten Federelements (11, 11a) in einem hinteren Bereich (18) der Federvorrichtung angeordnet sind.
Federvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Federabschnitt (13) des ersten Federelements (10, 10a) und der obere Federabschnitt (15) des zweiten Federelements (11, 11a) miteinander verklebt und/oder vernietet sind, oder dass der obere Federabschnitt (13) des ersten Federelements (11, 11a) und der obere Federabschnitt (15) des zweiten Federelements (11, 11a) stoffeinteilig miteinander ausgebildet sind.
Federvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, wobei an dem oberen Federabschnitt (13) des ersten Federelements (10, 10a) und/oder an dem oberen Federabschnitt (15) des zweiten Federelements (11, 11a) ein Befestigungsabschnitt (26) vorgesehen ist, wobei der Befestigungsabschnitt (26) zur Befestigung der Federvorrichtung an einem Schuh (200) oder an einer Fußprothese ausgebildet ist.
Federvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Federabschnitt (15) des zweiten Federelements (11, 11a) mindestens eine nach unten gerichtete Anschlagfläche (27) aufweist, wobei die nach unten gerichtete Anschlagfläche (27) bevorzugt in etwa mittig zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt (17) und dem dem zweiten Übergangsabschnitt (17) abgewandten Ende (21b) des oberen Federabschnitts (15) angeordnet ist, und wobei der untere Federabschnitt (14) des zweiten Federelements (11, 11a) eine nach oben gerichtete Anschlagfläche (28) aufweist, wobei die nach oben gerichtete Anschlagfläche (28) bevorzugt in etwa mittig zwischen dem zweiten Übergangsabschnitt (17) und dem dem zweiten Übergangsabschnitt (17) abgewandten Ende (21a) des unteren Federabschnitts (14) angeordnet ist, wobei das zweite Federelement (11, 11a) weiter bevorzugt derart ausgebildet ist, dass die nach unten gerichtete Anschlagfläche (27) und die nach oben gerichtete Anschlagfläche (28) zwischen der Gangphase „Belastungsantwort“ und der „mittleren Standphase“ in gegenseitigen Anschlag kommen, so dass insbesondere bevorzugt ein Hebelarm des unteren Federabschnitts (14) des zweiten Federelements (11, 11a) zwischen der Gangphase „Belastungsantwort“ und der „mittleren Standphase“ auf einen Abschnitt zwischen dem dem zweiten Übergangsabschnitt (17) abgewandten Ende (21a) des unteren Federabschnitts (14) und der nach oben gerichteten Anschlagsfläche (28) verkürzt wird.
Federvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Federabschnitt (13) des ersten Federelements (10, 10a) mindestens eine nach unten gerichtete Anschlagfläche (30) aufweist, wobei die nach unten gerichtete Anschlagfläche (30) bevorzugt in etwa mittig zwischen dem ersten Übergangsabschnitt (16) und dem dem ersten Übergangsabschnitt (16) abgewandten Ende (19b) des oberen Federabschnitts (13) angeordnet ist, und wobei der untere Federabschnitt (12) des ersten Federelements (10, 10) eine nach oben gerichtete Anschlagfläche (31) aufweist, wobei die nach oben gerichtete Anschlagfläche (31) bevorzugt in etwa mittig zwischen dem ersten Übergangsabschnitt (16) und dem dem ersten Übergangsabschnitt (16) abgewandten Ende (19a) des unteren Federabschnitts (12) angeordnet ist, wobei das erste Federelement (10, 10a) weiter bevorzugt derart ausgebildet ist, dass die nach unten gerichtete Anschlagfläche (30) und die nach oben gerichtete Anschlagfläche (31) zwischen der „mittleren Standphase“ und dem „Standphasenende“ in gegenseitigen Anschlag kommen, so dass insbesondere bevorzugt ein Hebelarm des unteren Federabschnitts (12) des ersten Federelements (10, 10a) zwischen der „mittleren Standphase“ und dem „Standphasenende“ auf einen Abschnitt zwischen dem dem ersten Übergangsabschnitt (16) abgewandten Ende (19a) des unteren Federabschnitts (12) und der nach oben gerichteten Anschlagfläche (31) verkürzt wird.
Federvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung in einen Schuh (200), insbesondere einen Sportschuh, einen orthopädischen Schuh, einen Wanderschuh oder einen Arbeitsschuh, intergiert oder integrierbar ist, oder dass die Federrichtung an einen Schuh (200), insbesondere einen Sportschuh, einen orthopädischen Schuh, einen Wanderschuh oder einen Arbeitsschuh, bevorzugt an eine Unterseite einer Sohle (210), anordbar ist.
Federvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung (100) in eine Fußprothese intergiert oder integrierbar ist.
Federvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (10, 10a) und/oder das zweite Federelement (11, 11a) aus einem Kunststoff besteht, und /oder dass das erste Federelement (10, 10a) und/oder das zweite Federelement (11, 11a) aus Carbon besteht, und/oder dass das erste Federelement (10, 10a) und/oder das zweite Federelement (11, 11a) aus einem Verbundwerkstoff besteht.
Federvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (10, 10a) und/oder das zweite Federelement (11, 11a) Fasern aufweist, wobei die Fasern entsprechend in den Gangphasen auftretenden mechanischen Belastungen ausgerichtet sind, wobei das erste Federelement (10, 10a).
Federvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vorderen Bereich (20) der Federvorrichtung und/oder in einem hinteren Bereich (18) der Federvorrichtung mehrere Federelemente, bevorzugt zwei oder drei Federelemente, angeordnet sind.
Schuh (200) umfassend eine in eine Sohle (210) integrierte Federvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
Fußprothese, insbesondere Beinprothese, umfassend eine integrierte Federvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.