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Title:
COMMODITY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/066196
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a commodity which is subjected to a mechanical-dynamic stress in a predetermined zone when used by a user, the corresponding stress being a function of the individual technique of use, as for example a training shoe (10) and the compressive stress exerted on its sole/heel zone (B1, B3). The inventive item is provided with an array of mechanical stress sensors (5) that registers the dynamic stress in the zone of interest (B) and stores the same.

Inventors:
KORNFEIND FRANZ (CH)
Application Number:
PCT/CH2001/000372
Publication Date:
September 13, 2001
Filing Date:
June 14, 2001
Export Citation:
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Assignee:
KORNFEIND FRANZ (CH)
International Classes:
A63B69/36; (IPC1-7): A63B24/00
Foreign References:
US6224493B12001-05-01
US6033370A2000-03-07
US5757266A1998-05-26
US5779555A1998-07-14
GB2318982A1998-05-13
US5471405A1995-11-28
US6044704A2000-04-04
Attorney, Agent or Firm:
Troesch, Jacques (Troesch Scheidegger Werner AG Schwäntenmos 14, Zumikon, CH)
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Claims:
Patentansprüche :
1. Gebrauchsgegenstand, welcher im Gebrauch durch den Benutzer in einem vorgegebenen Bereich mechanischdynamisch belastet wird und diese Belastung Funktion der jeweils individuellen Gebrauchstechnik ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich eine Anordnung von mechanischen Belastungssensoren eingebaut ist.
2. Gebrauchsgegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Ausgang der Anordnung mit dem Eingang einer Speichereinheit am Gegenstand wirkverbunden ist.
3. Gebrauchsgegenstand nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Anordnung mechanischer Belastungssensoren am Gegenstand mit einer Sendeeinheit für drahtlose Datenübermittlung wirkverbunden ist.
4. Gebrauchsgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Anordnung mechanischer Belastungssensoren mit dem Eingang einer Speichereinheit am Gebrauchsgegenstand wirkverbunden ist, deren Ausgang über eine Auswerteeinheit mit einer Displayeinheit am Gegenstand wirkverbunden ist.
5. Gebrauchsgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Anordnung mit dem Eingang einer Speichereinheit am Gebrauchsgegenstand wirkverbunden ist, deren Ausgang auf einen Abgriff am Gegenstand geführt ist.
6. Gebrauchsgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Anordnung mit dem Eingang einer Speichereinheit am Gebrauchsgegenstand wirkverbunden ist und die Speichereinheit manuell rücksetzbar ist, vorzugsweise durch Eingabe eines Codes.
7. Gebrauchsgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Anordnung mechanischer Belastungssensoren mit dem Eingang einer Speichereinheit am Gebrauchsgegenstand wirkverbunden ist und der Ausgang einer Zeittakteinheit mit einem Schreibesteuereingang der Speichereinheit.
8. Gebrauchsgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung mechanischer Belastungssensoren ausgangsseitig mit dem Eingang einer Speichereinheit wirkverbunden ist und eine Einheit zur Erfassung eines vorgegebenen oder vorgebbaren Zustandes mindestens eines Teils der Signale am Ausgang der erwähnten Anordnung vorgesehen ist, deren Ausgang Schreibeoperationen an der Speichereinheit sperrt oder freigibt.
9. Gebrauchsgegenstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der am Ausgang der Anordnung mechanischer Belastungssensoren auftretenden Signale mit einer Differentiationseinheit wirkverbunden ist, deren Ausgang mit dem Eingang einer schwellwertsensitiven Einheit wirkverbunden ist, deren Ausgang die Schreiboperationen an der Speichereinheit sperrt oder freigibt.
10. Gebrauchsgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Anordnung mechanischer Belastungssensoren mit dem Eingang einer Analog/DigitalWandleranordnung wirkverbunden ist.
11. Gebrauchsgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgang der Anordnung mechanischer Belastungssensoren und dem Eingang einer Auswerteeinheit eine Zeitbereich/Frequenzbereich Wandlereinheit zwischengeschaltet ist.
12. Gebrauchsgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Anordnung mechanischer Belastungssensoren mit dem Eingang einer Speichereinheit am Gegenstand wirkverbunden ist und die Speichereinheit am Gegenstand auswechselbar ist.
13. Gebrauchsgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass er durch ein saitenbespanntes Racket gebildet ist, woran die Anordnung einerseits durch mindestens einen Teil der Saiten sowie, anderseits, damit in Wirkverbindung stehender, im Racketrahmen integrierter Zugsensoren gebildet ist.
14. Gebrauchsgegenstand nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung mechanischer Belastungssensoren durch zwei Sätze zueinander im wesentlichen orthogonaler Bespannungssaiten und ihnen je zugeordneten Zugsensoren gebildet ist.
15. System mit zwei der Gebrauchsgegenstände nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass an den Gegenständen eine synchronisierte Zeitmessung erfolgt und die Ausgänge der an den Gegenständen vorgesehenen Anordnung mechanischer Belastungssensoren mit einer gemeinsamen Auswerteeinheit wirkverbindbar sind, woran die Belastungsauswertung in der aufgetretenen zeitlichen Abfolge an den beiden Gegenständen ausgewertet wird.
16. Gebrauchsgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass er durch einen Golfschläger gebildet ist, woran die Anordnung mechanischer Belastungssensoren im BallabschlagBeanspruchungsbereich des Schlägerkopfes angebracht ist.
17. Gebrauchsgegenstand nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass am Haltegriff des Gebrauchsgegenstandes eine weitere Anordnung mechanischer Belastungssensoren angebracht ist, vorzugsweise mit Biegungsund/oder Torsionssensoren.
18. Gebrauchsgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich dabei um einen Lauf, Sprungoder Fussballschuh handelt oder einen Hockeyschläger oder einen Boxhandschuh oder ein Florett, einen Degen oder einen Säbel.
19. System mit mindestens einem Gebrauchsgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 14,16 bis 18 oder einem System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Anordnung mechanischer Belastungssensoren über eine drahtlose Übermittlungsstrecke mit einer Auswerteeinheit wirkverbindbar ist.
Description:
Gebrauchsgegenstand Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gebrauchsgegenstand, welcher im Gebrauch durch einen Benutzer in einem vorgegebenen Bereich mechanisch dynamisch belastet wird und diese Belastung Funktion der jeweils individuellen Gebrauchstechnik ist.

Unter solche Gebrauchsgegenstände fallen beispielsweise Gebrauchsgegenstände aus dem Gebiete des Sportes, wie Sportschuhe, dabei insbesondere Joggingschuhe, Fussballschuhe, Schuhe für athletische Lauf-und Sprungdisziplinen, weiter Rackets aller Arten, wie beispielsweise und insbesondere Tennisrackets, Squashrackets, Badmintonrackets oder auch Tischtennisrackets, weiter Golfschläger, Hockeyschläger, Boxhandschuhe, Ruder, Degen, Florette und Säbel, Speere, Diskusse, Kugeln, Stöcke und Skis für nordische und alpine Disziplinen, Snowboards, Poloschläger, Baseballschläger, Stabhochsprungstäbe, Billardstöcke etc.

Beim Gebrauch all dieser Gegenstände widerspiegelt sich die individuelle Technik unter anderem in der mechanischen Belastung, welche der Gegenstand beim Einsatz durch ein betrachtetes Individuum erfährt. Dasselbe gilt aber ggf. auch bei Gegenständen ausserhalb des Sportbereiches, wie beispielsweise bei Orgel-oder Klavier-Tastaturen, um nur ein Beispiel zu nennen.

Sehr oft besteht bei individuellem Einsatz derartiger Gegenstände das Bedürfnis, die jeweilige individuelle Technik quantitativ zu erfassen, um, beispielsweise im Rahmen eines Trainings, dem Individuum seine Technik mit den ggf. noch vorhandenen Mängeln quantitativ vor Augen zu

führen, korrigierend einzugreifen oder motivierend zu ermutigen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gebrauchsgegenstand obgenannter Art zu schaffen, woran die jeweilige mechanische Gebrauchsbelastung quantitativ- üblicherweise dynamisch in der Zeit-in Echtzeit oder zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt aufgezeigt werden kann.

Zu diesem Zweck zeichnet sich der eingangs erwähnte Gebrauchsgegenstand dadurch aus, dass im genannten vorgegebenen Bereich eine Anordnung von mechanischen Belastungssensoren eingebaut ist.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Gebrauchsgegenstandes ist der elektrische Ausgang der Anordnung von mechanischen Belastungssensoren mit dem Eingang einer Speichereinheit am Gegenstand wirkverbunden. Damit wird die Belastungsgeschichte, die der Gegenstand im Gebrauch durch das Individuum erfährt, am Gegenstand selber für nachmalige Auswertung abgespeichert.

Es ist weiter zu bedenken, dass die betrachteten mechanisch-dynamischen Belastungen am Gegenstand äusserst langsam sind, verglichen mit den bereits heute möglichen elektronischen Signalverarbeitungsgeschwindigkeiten. Es sei beispielsweise auf die heute üblichen Datenverarbeitungs- Geschwindigkeiten mit Raten von 500 MHz und darüber hingewiesen. Deshalb ist es durchaus möglich, gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Gebrauchsgegenstandes, das Ausgangssignal der Anordnung von mechanischen Belastungssensoren mit einer Sendereinheit am Gebrauchsgegenstand wirkzuverbinden und die dem

elektrischen Ausgangssignal der Anordnung entsprechenden Daten fernzuübertragen, an einer entsprechenden Empfängereinheit zu empfangen, ggf. zwischenzuspeichern und, vom Gebrauchsgegenstand abgesetzt, auszuwerten, wie z. B. an einer Uhr.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Gebrauchsgegenstandes, woran der Ausgang der erwähnten Anordnung mit dem Eingang einer Speichereinheit am Gegenstand wirkverbunden ist, ist der Ausgang dieser Speichereinheit über eine Auswerteeinheit auf eine Displayeinheit, weiterhin am Gegenstand, geführt. Damit ist es möglich, beispielsweise nach erfolgtem Training, dessen Ablauf aufgrund der angezeigten Belastungsablaufsgeschichte direkt zu visualisieren, wobei mit der Auswerteeinheit die Visualisierung, Gebrauchsgegenstand-spezifisch, möglichst gebraucherfreundlich vorgenommen wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Gebrauchsgegenstandes, bei welcher der Ausgang der Anordnung mit einer Speichereinheit am Gebrauchsgegenstand wirkverbunden ist, ist deren Ausgang auf einen Abgriffausgang am Gebrauchsgegenstand geführt, so dass der Gebrauchsgegenstand, beispielsweise nach erfolgtem Training, an einen Rechner angeschlossen werden kann, und daran, aufgrund der abgespeicherten Belastungsgeschichte, der Trainingsablauf und-erfolg mit der individuellen Technik visualisiert werden kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Gebrauchsgegenstandes, bei welchem die Speichereinheit am Gebrauchsgegenstand integriert ist, wird letztere manuell rücksetzbar ausgebildet, dabei bevorzugterweise durch Eingabe eines Codes. Damit wird

erreicht, dass nur derjenige, welcher im Besitze des Codes ist, beispielsweise der Trainer oder Lehrer, die Speichereinheit rücksetzen kann und dabei gewährleistet ist, dass dies nur erfolgt, nachdem ggf. eine Auswertung des erfolgten Trainings vorgenommen worden ist.

Insbesondere im bevorzugten Falle, bei welchem der Ausgang der Anordnung von mechanischen Belastungssensoren mit einer Speichereinheit am Gebrauchsgegenstand selber wirkverbunden ist, ist weiterhin am Gebrauchsgegenstand eine Zeittakteinheit vorgesehen, welche mit dem Schreibesteuereingang der Speichereinheit wirkverbunden ist. Auch im Sinne einer Datenmengenreduktion wird mit der Zeittakteinheit eine Abspeicherungsrate der ausgangsseitig der erwähnten Anordnung erscheinenden Signale vorgegeben, welche Rate sich-wie dem Fachmann geläufig-nach der Dynamik der am spezifischen Gebrauchsgegenstand erwarteten Belastungsvorgänge bemisst.

Im weiteren wird bevorzugterweise vorgeschlagen, Schreibvorgänge an der Speichereinheit durch Erreichen eines charakteristischen Verhaltens mindestens eines Teils der durch die Anordnung erfassten Belastung zu steuern.

Betrachtet man nämlich die eingangs erwähnten Gebrauchsgegenstände, so erfolgt bei vielen nur sehr kurzzeitig eine interessierende mechanische Belastung, während in übrigen Zeitphasen der Gegenstand nicht belastet ist. Ein typisches Beispiel hierfür ist ein Tennisschläger oder ein Sportschuh. Deshalb ist es in vielen Fällen wenig sinnvoll, das Ausgangssignal der erwähnten Anordnung kontinuierlich mit vorgegebenem Zeittakt abzuspeichern, wenn doch über relativ lange Zeitabschnitte gar keine signifikanten Signale bzw. Daten aufscheinen. Dies wird wie

erwähnt dadurch behoben, dass die Signalabspeicherung erst dann freigegeben wird, wenn mindestens ein Teil der an der Anordnung erfassten mechanischen Belastung einen vorgegebenen Zustand erreicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der letzterwähnten Realisationsvariante des erfindungsgemässen Gebrauchsgegenstandes wird hierzu vorgeschlagen, mindestens einen Teil der Signale vom Ausgang der Anordnung mit einer Differentiationseinheit wirkzuverbinden, deren Ausgang mit dem Eingang einer Schwellwert-sensitiven Einheit wirkverbunden ist. Der Ausgang der Schwellwert-sensitiven Einheit steuert die Wirkverbindung der Zeittakteinheit mit dem Schreibesteuereingang oder dem Schreibeeingang der Speichereinheit.

In vielen Belastungsfällen an den erwähnten Gebrauchsgegenständen kann nämlich das Einsetzen relevanter Belastungszeitabschnitte durch eine gegebene zeitliche Änderung der erwähnten Belastung detektiert werden und ebenfalls das Ende einer solchen interessierenden Belastungszeitphase. Hierzu sei beispielsweise an einen Sportschuh, einen Tennschläger oder einen Golfschläger hingewiesen, wo das Einsetzen einer interessierenden Belastungszeitspanne durch eine äusserst schnelle Belastungszunahme in der Zeit detektierbar ist.

In einer weitaus bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Gebrauchsgegenstandes ist der Ausgang der Anordnung mechanischer Belastungssensoren mit dem Eingang einer Analog/Digital-Wandleranordnung wirkverbunden. Dies sowohl in dem Falle, an welchem die Speichereinheit für die am Ausgang der erwähnten Anordnung erscheinenden Signale am Gebrauchsgegenstand selber

vorgesehen ist, wie auch in dem Falle, an welchem über eine Sendereinheit die erwähnten Signale vom Gebrauchsgegenstand durch drahtlose Übermittlung an eine abgesetzte Empfangseinheit übertragen werden und erst dort einer Auswertung zugeführt werden.

In jedem Fall wird vorgeschlagen, die Analogsignale ausgangsseitig der Anordnung möglichst unmittelbar in digitale zu wandeln und danach die Signalverarbeitung digital vorzunehmen.

Im weiteren kann es durchaus angezeigt sein, dem Ausgang der erwähnten Anordnung einerseits und dem Eingang insbesondere einer am Gegenstand vorgesehenen Auswerteeinheit eine Zeitbereich/Frequenzbereich- Wandlereinheit zwischenzuschalten und die Signalauswertung im Frequenzbereich vorzunehmen. Dies erleichtert ggf. den Rechenaufwand für die Auswertung beträchtlich, insbesondere unter Berücksichtigung, dass schnelle miniaturisierte Zeitbereich/Frequenzbereich-Konverter (FFT) heute durchaus zum Stande der Technik gehören.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Gebrauchsgegenstandes mit dem Ziel, daran selber möglichst wenig Elektronik zu integrieren, wird vorgeschlagen, die mit dem Ausgang der Anordnung wirkverbundene Speichereinheit am Gegenstand auswechselbar vorzusehen, derart, dass beispielsweise nach erfolgtem Training die Speichereinheit, beispielsweise in Form eines Speicherchips, vom Gebrauchsgegenstand entfernt und, von diesem abgesetzt, an einem Rechner der Auswertung zugeführt werden kann.

Im weiteren ist es durchaus möglich, am erfindungsgemässen Gebrauchsgegentand den Ausgang der Anordnung erst mit einer Speichereinheit wirkzuverbinden und erst deren Ausgang mit dem Eingang einer Sendeeinheit für drahtlose Kommunikation wirkzuverbinden, womit im Sinne einer Zwischenspeicherung Unabhängigkeit zwischen drahtloser Übertragungsrate und Anfallen von Information am Ausgang der erwähnten Anordnung erwirkt wird.

Obwohl sich dem Fachmann bereits durch die vorgängigen Erläuterungen eine grosse Zahl von Gebrauchsgegenständen eröffnen, die gemäss vorliegender Erfindung ausgebildet sein können, werden spezifisch einzelne dieser erfindungsgemässen Gegenstände vorgeschlagen. So handelt es sich bei einer bevorzugten Ausführungsform des erwähnten Gebrauchsgegenstandes um ein saitenbespanntes Racket, woran die Sensoranordnung einerseits durch mindestens einen Teil der Bespannungssaiten und anderseits durch mit diesen Saiten in Wirkverbindung stehenden, im Racketrahmen integrierten Zugsensoren gebildet wird.

Die Struktur entsprechend kartesischen Koordinaten an einem mit einem Netz im wesentlichen orthogonaler Saiten bespannten Racket wird dadurch ausgenützt, dass die Anordnung durch zwei Sätze zueinander im wesentlichen orthogonaler Saiten und ihnen zugeordneter Sensoren gebildet wird, und die momentane Belastung an einem Punkt der Racketfläche durch Zuordnung einer gleichzeitig erfolgenden Belastung je einer Saite beider Sätze erfolgt.

Im weiteren wird bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Gegenstandes als Racket vorgeschlagen, dass zwei der den Gegenstand bildenden Rackets vorgesehen sind, je mit synchron laufenden Zeitnehmern, sowie eine je

den Anordnungen mechanischer Belastungssensoren nachgeschaltete Auswerteeinheit die an den beiden Rackets erfolgende zeitliche Belastungsabfolge zeitsynchronisiert auswertet. Damit wird es möglich, die dem Schlag eines Rackets mit entsprechender Belastung folgende Reaktion am andern Racket zu beurteilen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Gebrauchsgegenstandes wird dieser durch einen Golfschläger gebildet, woran die Anordnung mechanischer Belastungssensoren im Fall Abschlag-Bean- spruchsbereich des Schlägerkopfes angebracht ist.

Gegebenenfalls kann insbesondere bei diesen Ausführungsformen als Golfschläger oder, wie vorerwähnt, als Racket auch am Schlägerhals bzw. Racketgriff eine Anordnung der mechanischen Belastungssensoren vorgesehen sein, dann bevorzugterweise mit Biegesensoren oder Torsionssensoren, deren Ausgangssignal repräsentativ ist für die bei erfolgendem Schwung erfahrenen Beschleunigungen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Gegenstandes ist dieser ein Lauf-oder Sprungschuh und es ist die erfindungsgemäss vorgesehene Anordnung mechanischer Belastungssensoren im Bereich des Fussballens und ggf. des Fersens im Schuhsohlenbereich eingebaut. Handelt es sich beim Schuh um einen Fussballschuh, so wird bevorzugterweise die erfindungemäss vorgesehene Anordnung mechanischer Belastungssensoren im Bereich der Fussspitze eingebaut, um damit Information über die Ballbehandlung zu registrieren.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Gegenstandes wird dieser durch einen

Hockeyschläger gebildet, und es ist die erfindungsgemäss vorgesehene Anordnung mechanischer Belastungssensoren vorzugsweise im Übergangsbereich zwischen Stock und Blatt eingebaut.

Handelt es sich, wie bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Gebrauchsgegenstandes, um einen Boxhandschuh, so ist in letzterem die erfindungsgemäss vorgesehene Anordnung verteilt im Faustschlagbereich des Handschuhs eingebaut.

Handelt es sich, wie in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, um ein Florett, einen Degen oder ein Säbel der entsprechenden Fechtsportarten, so wird die erfindungsgemäss vorgesehene Anordnung mechanischer Belastungssensoren jeweils in der Spitze und/oder, insbesondere in Form von Biegesensoren, an der Klinge eingebaut.

Wie erwähnt eignet sich die vorliegende Erfindung, wie sich nun für den Fachmann ohne weiteres ergibt, für eine Vielzahl weiterer Gebrauchsgegenstände eingangs erwähnter Art, so auch für Speere von Speerwurfdisziplinen, Bogen für Bogenschiessdisziplinen, Skis und Stöcke alpiner sowie nordischer Disziplinen, Poloschläger, Baseballschläger, Stabhochsprungstäbe, Billardstöcke, Ruder etc. Wie dem jeweiligen Fachmann ohne weiteres klar, wird die erfindungsgemäss vorgesehene Anordnung mechanischer Belastungssensoren an den entsprechenden Partien eingebaut, insbesondere dort, wo die Belastung für die jeweilige individuelle Technik signifikant ist. Bezüglich vorgenommenen Auswertungen kann ausgesagt werden, dass, je nach Gebrauchsgegenstand, alle Grossen ermittelt und angezeigt werden können, die sich aus den gemessenen

Druckbelastungen ableiten lassen. Dies können integrale Grosse wie geleistete Arbeitsschritte oder Schlagzahlen etc. sein. Anderseits können aber auch Verläufe, Richtungsangaben (Tennis) etc. in Funktion der Zeit ermittelt und angezeigt werden, nur um einige Beispiele zu nennen. Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert. Diese zeigen : Fig. 1 schematisch und vereinfacht, einen erfindungsgemässen Gebrauchsgegenstand in Form eines Laufschuhes, zur Erläuterung des erfindungsgemässen Grundprinzips ; Fig. 2 über der Zeitachse, rein beispielsweise, den Verlauf mechanischer Beanspruchung beim Gebrauch des erfindungsgemässen Gegenstandes nach Fig. 1 ; Fig. 3 schematisch, das Grundkonzept vorliegender Erfindung, in einer ersten Ausführungsform ; Fig. 4 in einer Darstellung analog zu derjenigen von Fig.

3, ein zweites Grundprinzip ; Fig. 5 in einer Darstellung analog zu derjenigen der Fig.

3 und 4, vereinfacht, eine bevorzugte Realisationsform eines erfindungsgemässen Gebrauchsgegenstandes ; Fig. 6 schematisch, vereinfacht, den Aufbau eines erfindungsgemässen Rackets ; Fig. 7 in Form eines vereinfachten Signalfluss/Funktions- blockdiagrammes, das Auswertungssystem für die synchronisierte Auswertung der an einem Paar als Rackets ausgebildeter, erfindungsgemässer Gegenstände registrierten Belastungsdaten, und

Fig. 8 vereinfacht und schematisch, ein als Golfschläger ausgebildeter, erfindungsgemässer Gegenstand.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemässer Gebrauchsgegenstand, nämlich am Beispiel eines Joggingschuhs 10, dargestellt.

Betrachtet man den Bereich B1 der Sohle im Fussballenbereich sowie den Bereich B3 im Fersenbereich und die sich daran lokal bei Xi bis xg ergebenden dynamischen Druckbelastungen pxi (t)-px$ (t) beim Laufen mit dem Schuh 10, so resultieren Belastungsverläufe, wie sie-ohne Anspruch auf Exaktheit-qualitativ und teilweise in Fig. 2 dargestellt sind. Diese Verläufe und Ihre Zeitabfolge entsprechen der zeitdynamischen Druckverteilung an den betrachteten Bereichen B1 und B3 und sind, individuell, von der Lauftechnik abhängig. Sie sind Grundlage, den Laufstil und die Lauftechnik eines Individuums zu beurteilen.

Wie nun in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, wird am erfindungsgemässen Gebrauchsgegenstand 10, beispielsweise dem Laufschuh gemäss Fig. 1, in einem vorgegebenen Bereich B interessierender Belastung p bzw. Belastungsverteilung eine Anordnung 5, jeweils mit mindestens einem mechanischen Belastungssensor 7 eingebaut. Je nach Ausdehnung und Art des Bereiches B werden dabei mehrere Belastungssensoren 7 als Sensormatrix angeordnet. Es können, je nach erfolgender Belastung, Drucksensoren, Zugsensoren, Biegesensoren, Torsionssensoren etc. vorgesehen werden, ggf. an einer Anordnung 5, zweckgerichtet, gemischt.

In der in Fig. 3 schematisierten, erfindungsgemässen Anordnung wird der elektrische Ausgang A5 der Anordnung 5 mechanischer Belastungssensoren 7 am Gebrauchsgegenstand 10 auf den Eingang Eg einer Speichereinheit 9 geführt. Dies bevorzugterweise über eine gestrichelt dargestellte

Analog/Digital-Wandleranordnung 11. Sind, wie im Falle des Laufschuhs gemäss Fig. 1, an der Anordnung 5 gemäss Fig. 3 mehrere Belastungssensoren 7 vorgesehen, an unterschiedlichen Orten entlang des Bereichs B eingebaut, so wird an der Speichereinheit 9 die lokale, jeweilige Belastung zwei-oder gar dreidimensional, wie mit pxy dargestellt, registriert und, zusätzlich, jeweils in Funktion der Zeit t.

Durch Registrierung der elektrischen Ausgangssignale E (pXy (t)) an der Speichereinheit 9 wird praktisch die Belastungsgeschichte registriert. Durch Auswertung dieser Belastungsverläufe, bei Kenntnis ihres Auftretungsortes- aufgrund Bekanntseins der Orte der einzelnen Sensoren 7 am Gebrauchsgegenstand 10-kann mithin die individuelle Technik, den erwähnten Gebrauchsgegenstand einzusetzen, rekonstruiert und visualisiert werden.

Ist die Abspeicherung an der Speichereinheit 9 am Gebrauchsgegenstand 10 erfolgt, so kann die Auswertung und Visualisieren ebenfalls am Gebrauchsgegenstand 10 erfolgen.

Dadurch wird der Gebrauchsgegenstand unabhängig von externen Einheiten. Andernfalls kann aber der Inhalt der Speichereinheit 9 vom Gegenstand 10 ausgelesen und, von diesem abgesetzt, ausgewertet und angezeigt werden. Eine weitere Möglichkeit, die sich insbesondere bei nur geringstem Platz und Hochbelastung des Gegenstandes anbietet, ist, die Speichereinheit 9, beispielsweise auswechselbar, z. B. als auswechselbaren Speicherchip, auszubilden, und sie vom Gebrauchsgegenstand entfernt auszulesen, auszuwerten und entsprechend das Resultat zu visualisieren.

In Fig. 4 ist, wiederum schematisch, eine weitere grundsätzliche Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Gebrauchsgegenstandes 10a, wie beispielsweise eines Laufschuhes gemäss Fig. 1, dargestellt. Hier werden die am Ausgang A5 der Anordnung 5 erzeugten elektrischen Signale S5 selber nicht, oder nicht zwingend, abgespeichert, sondern dem Modulations-Eingang Mod einer Sendereinheit 11 zugeführt und durch diese drahtlos, vorzugsweise über Funk, an eine (nicht dargestellte) vom Gegenstand 10 abgesetzte Einheit mit entsprechendem Empfänger und Decoder übermittelt. Bevorzugterweise erfolgt aber auch bei der Ausführungsform gemäss Fig. 4 eine Zwischenspeicherung der am Ausgang A5 auftretenden Signale, bevor sie der Sendereinheit 11 zur drahtlosen Übertragung über eine in Fig. 4 schematisch dargestellte Antennenanordnung 13 übertragen werden. Auch hier erfolgt vorzugsweise eine Digitalisierung der dem Mod-Eingang zugeführten Signale.

Bei diesem Vorgehen können die Sensorausgangssignale durchaus zeitsequentiell übertragen werden, und ihre zeitliche Überlappung wird erst wieder bei der Auswertung empfangsseitig erstellt (s. Fig. 2).

Ausgehend vom Grundprinzip nach Fig. 3, d. h. mit Abspeicherung der am Ausgang A5 der Anordnung 5 erscheinenden elektrischen Signale S5, ist in Fig. 5, schematisch vereinfacht, eine bevorzugte Realisation dargestellt.

Dabei wird mindestens ein Teil der Ausgangssignale der Anordnung 5, S5-daraufhin geprüft, ob die entsprechende Belastung einen vorgegebenen Zustand erreicht. Gemäss Fig.

5 wird dies anhand der zeitlichen Ableitung der Signale S5- an einer Differentiationseinheit 15 überprüft. Das

Ausgangssignal der Differentiationseinheit 15 wird hierzu weiter einer schwellwertsensitiven Einheit 17 zugeführt, der mindestens ein, wie dargestellt zwei, Schwellwertsignale WE und Ws zugespiesen werden.

Überschreitet die zeitliche Ableitung eines oder der Signale S5-den Schwellwert WE, so löst die schwellwertsensitive Einheit 17 ausgangsseitig eine Durchschalteinheit 19 aus, welche die Wirkverbindung zwischen Ausgang der Anordnung 5 und Schreibeingang Eg der Speichereinheit 9 erstellt. Damit werden erst bei Erreichen des durch WE gegebenen Schwellwertes durch die zeitliche Ableitung mindestens eines Teils S5-der Ausgangssignale S5 der Anordnung 5 die darauf folgenden Signalwerte der Speichereinheit 9 eingeschrieben. Dies erfolgt getaktet durch einen Zeittaktgenerator 19, dessen Ausgang dem Schreibsteuereingang T der Speichereinheit 9 zugeführt ist.

Selbstverständlich und bevorzugt kann die Steuerung der Wirkverbindung zwischen Ausgang A5 und der Speichereinheit 9 durch den Ausgang der schwellwertsensitiven Einheit 17 über Freischalten bzw. Sperren des Schreibtaktsignals am Steuereingang T erfolgen, wie dies gestrichelt dargestellt ist.

Es werden, in frei geschalteten Zeitabschnitten, im Takte des Zeittaktgenerators 19, zeitsequentiell die jeweils am Ausgang A5 vorherrschenden Signale abgetastet und der Speichereinheit 9 eingeschrieben. Ist die Speichereinheit 9 fest im Gebrauchsgegenstand 10 eingebaut, so ist ihr Ausleseausgang Ag auf einen am Gegenstand 10 vorgesehenen Anschluss, beispielsweise Steckeranschluss 21, geführt. An einem weiteren Anschluss 23 ist der Lesesteuereingang L der Speichereinheit 9 angeschlossen, so dass extern, ggf. auch

extern getaktet über Anschluss 23, der Inhal-t der Speichereinheit 9 zur weiteren externen Auswertung ausgelesen werden kann.

Wie gestrichelt in Fig. 5 als Alternative oder Ergänzung dargestellt, kann am Gebrauchsgegenstand 10 selber eine Auswerteeinheit 25 und eine Displayeinheit 27, wie ein LCD- Bildschirm, integriert sein. Der Ausgang Ag der Speichereinheit 9 ist in dieser Alternative an den Eingang E25 der Auswerteeinheit 25 geführt. Selbstverständlich können beide Varianten, nämlich Auslesbarkeit der Speichereinheit 9 am Anschluss 21 sowie Auswertung und Display am Gebrauchsgegenstand 10 selber, kombiniert werden.

Im weiteren ist bevorzugterweise für die Speichereinheit 9 eine Rücksetzschaltung vorgesehen. Hierzu ist der Rücksetzeingang R der Speichereinheit 9 mit dem Ausgang A29 einer Vergleichseinheit 29 wirkverbunden. Dieser wird einerseits, vorzugsweise manuell, an einer Eingabeeinheit 31 ein Rücksetzcode eingegeben, der an der Vergleichseinheit 29 mit einem an einer Einheit 33 vorabgespeicherten Code verglichen wird. Bei Übereinstimmung der beiden Codes wird die Speichereinheit 9 über den Rücksetzeingang R rückgesetzt.

Dem Fachmann dürften sich eine grosse Zahl verschiedener Möglichkeiten eröffnen, ausgehend von den Erläuterungen von Fig. 1 bis 5, die der Erfindung zugrundeliegende Registrierung, Auswertung und Anzeige der individuellen Belastungsprofile zu realisieren. Es seien anschliessend nur beispielsweise zwei bevorzugte, erfindungsgemäss ausgerüstete Gebrauchsgegenstände vorgestellt.

In Fig. 6 ist ein erfindungsgemässer Gebrauchsgegenstand, nämlich ein Racket, schematisch dargestellt. Das Racket, beispielsweise ein Tennisracket, ein Squash-oder Badminton-Racket, weist eine Saitenbespannung mit im wesentlichen sich rechtwinklig kreuzenden, horizontalen 35h und vertikalen 35v, Bespannungssaiten auf.

Am Rahmen 37 des Rackets sind die Bespannungssaiten 35V und 35h mindestens einseitig an beispielsweise als Piezoelemente ausgebildeten Zugsensoren 39V und 39h verankert. Ausgangsseitig sind die beiden Sets von Zugsensoren 39v und 39h erfindungsgemäss und in bevorzugter Ausführungsform auf die am Racket beispielsweise in dessen Handgriffpartie integrierte Speichereinheit 9 geführt.

Bezeichnet man eine Saitenrichtung h als x-Richtung, die andere v als y-Richtung, so ist ersichtlich, dass die Bespannungssaiten das Gitter eines rechtwinkligen Koordinatensystems festlegen. Es definieren die jeweiligen Vertikalsaiten 35V die x-Koordinatenwerte, die Horizontalsaiten 35h die y-Koordinatenwerte eines Punktes Q (xo, po) der Bespannung. Diese Gitterstruktur ausnützend, definieren in Fig. 6, schematisch dargestellt, die Ausgänge A39v an der Speichereinheit 9 Speicherkolonnen, die Ausgänge A39h Speicherzeilen.

An belasteten Bespannungspunkten werden jeweils eine der Saiten 35v und eine der Saiten 35h gleichzeitig beansprucht. Diese Gleichzeitigkeit ermöglicht es jeweils, einen Belastungswert in der entsprechenden Kolonne und Zeile der Einheit 9 abzuspeichern, womit der Belastungsort an der Bespannung mitregistriert ist. Da im Kreuzungsbereich von Zeile und Kolonne nur ein Wert abgespeichert wird und die betrachteten Sensoren 39v, 39h

wohl gleichzeitig, aber nicht zwingend gleiche Belastungswerte aufzeigen, wird vorzugsweise ein jeweils gemittelter Wert S (Pxy (tn)) = S3gv + S39h 2 abgespeichert.

Dieses Vorgehen erlaubt, mit weit weniger Sensoren die Belastung einer Fläche zu erfassen als nötig wären, um die Belastung an dieser Fläche punktuell, mit einer Sensormatrix zu erfassen. Anstatt (n x m) Sensoren sind lediglich (n + m) Sensoren nötig.

Im übrigen ist das erfindungsgemässe Racket bevorzugterweise wie anhand von Fig. 5 erläutert wurde ausgebildet, d. h. Auswerteeinheit 25 und Displayeinheit 27 sind im Griff des Rackets integriert (nicht dargestellt).

Wird durch Auftreffen eines Balles ein Bespannungsbereich druckbeaufschlagt, so definieren wie erwähnt die davon betroffenen Bespannungssaiten und Zugsensoren einerseits den Auftreffbereich, anderseits ermöglicht z. B. die Unterschiedlichkeit der mechanischen Beanspruchungen benachbarter Bespannungsbereiche eine Auswertung dahingehend, unter welchem Winkel, mit welcher Energie etc. der Ball aufgetroffen ist.

Selbstverständlich kann auch hier, ggf. über eine Zwischenspeicherung, das Vorgehen gemäss Fig. 4 angewandt werden, d. h. zwischen den jeweiligen Rackets und einer davon abgesetzten, stationären Auswerte-und Displaystation eine drahtlose Datenübertragung erstellt werden.

Um in einem mittels Racket z. B. nach Fig. 6-gespielten Partnerspiel die gegenseitigen Reaktionen auswerten zu können, d. h. die Reaktion auf einen vorgenommenen Schlag, können, wie in Fig. 7 schematisch dargestellt, die Beanspruchungsdaten beider Rackets gemeinsam auf eine Auswerteeinheit 41 gegeben werden, sei dies durch Auslesen der jeweiligen Speichereinheiten, sei dies durch drahtlose Datenübertragung oder sei dies durch Entnahme der beispielsweise als Chip ausgebildeten Speichereinheiten 9 und deren Einlesen an der zentralen Auswerteeinheit 41.

Durch Integrierung synchronisierter Zeitnehmer in den beiden Rackets 10b, 10c, wie dies in Fig. 7 mit tc = tb symbolisiert ist, wird es dabei ohne weiteres möglich, die zeitliche Abfolge der jeweils erfolgten Beanspruchungen zu erfassen.

In Fig. 8 ist schematisch die Realisation eines weiteren erfindungsgemässen Gebrauchsgegenstandes, nämlich eines Golfschlägers 10d, dargestellt. Hier ist die Anordnung 5 mechanischer Belastungssensoren 7 matrixartig an der Schlagfläche F des Golfschlägerkopfes eingebaut. Es ist (nicht dargestellt) eine fix eingebaute Speichereinheit mit Ausleseanschlüssen gemäss 21 von Fig. 5 vorgesehen, ein ausbaubarer Speicherchip, oder es sind Auswerteeinheit und Display am Golfschläger integriert, wie mit einem Display 43 gemäss Fig. 8. Gegebenenfalls sind weiter (nicht dargestellt) im Griff des Golfschlägers 45-möglicherweise auch am Griff des Rackets gemäss Fig. 6-Biege-und Torsionssensoren eingebaut, um die bei der Schlagbeschleunigung erfolgende Durchbiegung bzw. Torsion zu erfassen und um daraus, durch entsprechende Auswertung, die Schlagcharakteristik zu ermitteln.

Bei allen dargestellten Ausführungsvarianten ist es angezeigt, die Auswertung der Ausgangssignale der Anordnung 5 digital vorzunehmen, wozu, in dem Fachmann bekannter Art und Weise, der Sensoranordnung und der Auswerteeinheit eine Analaog/Digital-Wandleranordnung zwischengeschaltet ist, wie in Fig. 3 dargestellt. Gegebenenfalls kann es auch vorteilhaft sein, die Auswertung der Zeitsignale, entsprechend den registrierten, dynamischen Belastungsverläufe, im Frequenzbereich vorzunehmen, wozu dann, in ebenfalls bekannter Art und Weise, der Auswerteeinheit eine Zeitbereich/Frequenzbereich- Wandlereinheit (nicht dargestellt) vorgeschaltet ist, ggf. der erwähnten Einheit eine Frequenzbereich/Zeitbereich- Rückwandlereinheit nachgeschaltet.

Aus den Beanspruchungszeitverläufen und ihrer Lagezuordnung können, spezifisch zum jeweiligen erfindungsgemässen Gebrauchsgegenstand, Grossen wie Geschwindigkeit, Energie, Auftreffpunkt, Auftreffrichtung, Beschleunigung etc. ermittelt und gebraucherfreundlich leicht interpretierbar angezeigt werden.




 
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