ENGLERT, Walter (Kupfstr. 25, Burgrieden, 88483, DE)
BRAUN, Oliver (Im Stöckmädle 8, Karlsbad, 76307, DE)
JANETZKE, Mirko (Steindorfstr. 18, München, 80538, DE)
HÖFLINGER, Florian (Schloss-Berg-Strasse 10, München, 81549, DE)
HABEL, Thorsten (Ringstrasse 41, Walzbachtal, 75045, DE)
GIERICH, Martin (Schneewittchenweg 14, Stutensee, 76297, DE)
HOLZER, Christian (Pertisaustrasse 20, München, 81671, DE)
ENGLERT, Walter (Kupfstr. 25, Burgrieden, 88483, DE)
BRAUN, Oliver (Im Stöckmädle 8, Karlsbad, 76307, DE)
JANETZKE, Mirko (Steindorfstr. 18, München, 80538, DE)
HÖFLINGER, Florian (Schloss-Berg-Strasse 10, München, 81549, DE)
HABEL, Thorsten (Ringstrasse 41, Walzbachtal, 75045, DE)
GIERICH, Martin (Schneewittchenweg 14, Stutensee, 76297, DE)
Patentansprüche
1. Schuh (100) mit mindestens einem in der Schuhdämpfung (190) vorgesehenen Drucksensor (110), sowie Systemkomponenten zum Senden, Empfangen und Auswerten der Signale des Sensors.
2. Schuh (100) nach Anspruch 1 , wobei die Signale von einer Auswerteeinheit (200) empfangen werden und dazu verwendet werden, Dämpfungseigenschaften oder die Eignung des Schuhs (100) für den Untergrund auf der Auswerteeinheit (200) zu bestimmen und das Ergebnis auf einem Display der Auswerteeinheit (200) anzuzeigen oder durch eine oder mehrere im Schuh (100) vorgesehene Leuchtdioden (120) anzuzeigen.
3. Schuh (100) nach Anspruch 1 , wobei die Signale von einer Auswerteeinheit (200) empfangen werden und dazu verwendet werden Druck, Gewicht des Schuhbenutzers oder Gewichtsänderung des Schuhbenutzers auf einem Display der Auswerteeinheit (200) anzuzeigen.
4. Schuh (100) nach Anspruch 1 , wobei die Signale von einer Auswerteeinheit (200) empfangen werden und dazu verwendet werden, die Druckfrequenz oder eine daraus errechnete Geschwindigkeit, auf einem Display der Auswerteeinheit (200) anzuzeigen.
5. Schuh (100) nach Anspruch 1, der zusätzlich mit einem dreidimensionalen Beschleunigungssensor (160) ausgestattet ist, wobei die Signale des Drucksensors (110) und des Beschleunigungssensors (160) an die Auswerteeinheit (200) gesendet werden und von der Auswerteeinheit dazu verwendet werden, dreidimensionale Spur, Geschwindigkeit, Kraft oder Energie der Bewegung zu bestimmen und mindestens eines der bestimmten Ergebnisse auf einem Display der Auswerteeinheit (200) anzuzeigen.
6. Schuh (100) nach Anspruch 1, der zusätzlich mit einer oder mehreren Leuchtdioden (120b), LEDs, ausgestattet ist, welche durch die Signale des Drucksensors (110) gesteuert werden, wodurch diese bei Berührung des Bodens von einer Steuereinheit (130) aktiviert werden, sodass der Bereich vor dem Schuhbenutzer ausgeleuchtet wird.
7. Schuh (100) nach Anspruch 1, der zusätzlich mit einem Sensor zur Bestimmung der Ausrichtung mehrerer im Schuh vorgesehener Leuchtdioden (120b), LEDs, ausgestattet ist und die Daten des besagten Sensors von einer Steuereinheit (130) dazu benutzt werden, entweder genau diejenigen, der, in verschiedene Richtungen ausgerichteten, Leuchtdioden (120b) zu aktivieren, deren Strahlrichtung in Richtung des Bereiches vor dem Schuhbenutzer ausgerichtet ist oder die Ausrichtung von einer oder mehreren Leuchtdioden (120b) zu stabilisieren, sodass der Bereich vor dem Schuhbenutzer fortlaufend ausgeleuchtet wird.
8. Schuh (100) nach Anspruch 1 , der zusätzlich mit einer Seilwinde (500) und einem Elektromotor ausgestattet ist, wobei der Elektromotor durch eine Steuereinheit (130) gemäß dem Signal des Drucksensors aktiviert wird und die Seilwinde (500) so gedreht wird, dass die Schnürsenkel des Schuhs (100) festgezogen werden.
9. Schuh (100) nach Anspruch 8, wobei die Seilwinde (500) durch eine Sperrklinke (520) arretiert wird und die Sperrklinke durch Drücken eines am Schuh (100) angebrachten Knopfes (530) gelöst wird.
10. Schuh (100) nach Anspruch 1 , wobei zusätzlich ein Bereich des Schuhobermaterials mit einer Einlage versehen ist, wobei die Einlage mit einem elektro- oder magnetorheologischen Fluid gefüllt ist, welches von einer Steuereinheit (130) gemäß den Signalen des Drucksensors (110) so gesteuert wird, dass wenn keine Berührung mit dem Boden detektiert wird, die höchste Zähigkeit des elektro- oder magnetorheologischen Fluids erreicht wird.
11. Schuh (100) nach Anspruch 1 , wobei der Schuh mit mehreren starren und mehreren über ein Nussgelenk beweglich gelagerten Stollen ausgestattet ist und die beweglichen Stollen durch, um die Stollen angebrachte, Elektromagneten in die Richtung der Neigung des Schuhs ausgerichtet werden.
12. Schuhablage (300) bestehend aus einem Gehäuse (310) und einer darin befindlichen Induktionsmatte (320).
13. Verfahren zum Steuern einer Systemkomponente mittels der Signale eines in einer Schuhdämpfung (190) vorgesehenen piezoelektrischen Drucksensors (110), mit den Verfahrensschritten, Umwandeln des auf den Drucksensor wirkenden Drucks in elektrische Signale; und
Senden der elektrischen Signale an eine Steuereinheit (130) oder eine Auswerteeinheit (200); und
Steuern mindestens einer Systemkomponente gemäß der empfangenen Signale.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Steuern darin besteht, Dampfungseigenschaften oder die Eignung des Schuhs (100) für den Untergrund zu bestimmen und das Ergebnis auf einem Display der Auswerteeinheit (200) anzuzeigen oder durch Aktivieren mindestens einer im Schuh (100) vorgesehenen Leuchtdiode (120), LED, anzuzeigen.
15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Steuern darin besteht, Druck, Gewicht des Schuhbenutzers oder Gewichtsänderung des Schuhbenutzers auf einem Display der Auswerteeinheit (200) anzuzeigen.
16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Steuern darin besteht, die Frequenz der Drucksignale des Drucksensors oder eine daraus errechnete Geschwindigkeit, auf einem Display der Auswerteeinheit (200) anzuzeigen.
17. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schuh (100) zusätzlich mit einem dreidimensionalen Beschleunigungssensor (160) ausgestattet ist und dem weiteren Verfahrensschritt,
Senden der Signale des Beschleunigungssensors (160) an die Auswerteeinheit (200); und ferner das Steuern der Auswerteeinheit darin besteht, dreidimensionale Spur, Geschwindigkeit, Kraft oder Energie der Bewegung zu bestimmen und mindestens eines der bestimmten Ergebnisse auf einem Display der Auswerteeinheit (200) anzuzeigen.
18. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Steuereinheit (130) mehrere im Schuh (100) vorgesehene Leuchtdioden (120b), LEDs, steuert und das Steuern der LEDs darin besteht, die LEDs bei überschreiten eines Druck-Schwellwertes mit Strom zu aktivieren.
19. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schuh (100) mit einem Sensor zur Bestimmung der Ausrichtung mehrerer im Schuh vorgesehener Leuchtdioden (120b), LEDs, ausgestattet ist, und das Steuern der LEDs darin besteht, entweder diejenigen, der, in verschiedene Richtungen ausgerichteten, Leuchtdiodeπ (120b) zu aktivieren, deren Strahlrichtung auf den Bereich vor dem Schuhbenutzer ausgerichtet ist oder die Ausrichtung von einer oder mehreren Leuchtdioden (120b) auf besagten Bereich zu stabilisieren.
20. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schuh (100) mit einer Seilwinde (500) und einem Elektromotor ausgestattet ist, und das Steuern darin besteht, den Elektromotor gemäß eines Drucksignals des Drucksensors zu aktivieren, sodass dieser die Seilwinde (500) so dreht, dass die Schnürsenkel des Schuhs (100) festgezogen werden.
21. Verfahren nach Anspruch 20, mit dem weiteren Verfahrensschritt,
Arretieren der Seilwinde (500) durch eine Sperrklinke (520); und
Lösen der Sperrklinke (520) durch Drücken eines am Schuh (100) angebrachten Knopfes (530).
22. Verfahren nach Anspruch 13, wobei ein Bereich des Schuhobermaterials mit einer Einlage versehen ist und die Einlage mit einem elektro- oder magnetorheologischen Fluid gefüllt ist, und das Steuern darin besteht, die Zähigkeit des elektro- oder magnetorheologischen Fluids so zu beieinflussen, dass, wenn gemäß der Signale des Drucksensors (110) keine Berührung mit dem Boden detektiert wird, die höchste Zähigkeit des elektro- oder magnetorheologischen Fluids erreicht wird.
23. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schuh (100) mit mehreren starren und mehreren über ein Nussgelenk beweglich gelagerten Stollen ausgestattet ist und das Steuern darin besteht die beweglichen Stollen in die Richtung der Neigung des Schuhs mittels um jeden beweglichen Stollen vorgesehene steuerbare Elektromagnete auszurichten.
24. Schuh (100) mit einem dreidimensionalen Beschleunigungssensor (160), wobei des Beschleunigungssensors (160) an die Auswerteeinheit (200) gesendet werden und von der Auswerteeinheit dazu verwendet werden, dreidimensionale Spur, Geschwindigkeit, Kraft oder Energie der Bewegung zu bestimmen und mindestens eines der bestimmten Ergebnisse auf einem Display der Auswerteeinheit (200) anzuzeigen.
25. Schuh (100) mit mehreren im Schuh vorgesehenen Leuchtdioden (120b), LEDs, und einem Sensor zur Bestimmung der Ausrichtung des Schuhs, wobei die Daten des besagten Sensors von einer Steuereinheit (130) dazu benutzt werden, entweder genau diejenigen, der, in verschiedene Richtungen ausgerichteten, Leuchtdioden (120b) zu aktivieren, deren Strahlrichtung in Richtung des Bereiches vor dem Schuhbenutzer ausgerichtet ist oder die Ausrichtung von einer oder mehreren Leuchtdioden (120b) zu stabilisieren, sodass der Bereich vor dem Schuhbenutzer fortlaufend ausgeleuchtet wird.
26. Schuh (100) mit einer Seilwinde (500) und einem Elektromotor, wobei der Elektromotor durch eine Steuereinheit (130) gemäß dem Signal eines Druckknopfes aktiviert wird und die Seilwinde (500) so gedreht wird, dass die Schnürsenkel des Schuhs (100) festgezogen werden.
27. Schuh mit mehreren Kunststoffstaben (410) zwischen zwei Schuhobermaterialien (420, 430), wobei die Kunststoffstäbe auf der einen Seite sehr eng aneinander liegend mit dem Schuhobermaterial (420) verbunden sind und auf der anderen Seite sehr locker mit dem Schuhobermaterial (430) verbunden sind, wodurch nur eine Biegung in eine Richtung möglich ist. |
System und Verfahren zur mobilen Bewertung von Schuhdämpfunαseiqeπschaften
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie ein System zur Bewertung von Schuhdämpfungseigenschaften mittels eines oder mehrerer in der Schuhdämpfung vorgesehenen Drucksensoren.
Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System zur genauen Bestimmung der Bewegung eines Sportlers mittels eines in der Schuhdämpfung vorgesehenen Beschleunigungssensors.
Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System zur Ausleuchtung eines Bereich vor einem Sportler mittels Leuchtdioden.
Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System zum Anziehen der Schnürsenkel mittels eines Elektromotors und einer Seilwinde, welche in der Schuhdämpfung vorgesehen sind.
Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System zur Schussverstärkung bei Fußballschuhen.
Sportschuhe sind in besonderem Maße Belastungen ausgesetzt und tragen je nach Beschaffenheit bei sportlicher Betätigung wesentlich zu Gesundheit und Erfolg bei. Wichtig ist dabei, dass sowohl beim Kauf die optimalen Schuhe ausgewählt werden als auch, dass diese bei Abnehmen der Dämpfungseigenschaften rechtzeitig ausgetauscht werden.
Die Auswahl von Sportschuhen wird üblicherweise durch eine Analyse der Laufbewegung unterstützt. Dabei werden das Abrollverhalten und die Stützeigenschaften des Schuhs beobachtet und analysiert. Femer wird der Schuh unter Berücksichtigung des Körpergewichts und der zu erwartenden Einsatzart ausgewählt, um sicherzustellen, dass der Schuh für die zu erwartende Belastung geeignet ist.
Oftmals wird diese Analyse auf einem Laufband durchgeführt. Das Laufband kann dazu beispielsweise mit einer Videokamera und Drucksensoren ausgestattet sein, sodass es möglich ist, per Zeitlupe, Standbild und gemessener Belastungsverteilung die Eignung des Schuhs festzustellen.
Da bei ungeübten Läufern, die selten auf einem Laufband trainieren, das Gleichgewicht eine entscheidende Rolle spielt, kann es dabei allerdings vorkommen, dass der Sportler nicht seinen normalen Laufstil beibehalt. So kann es beispielsweise vorkommen, dass ein Sportler mit dem Vorfuß aufsetzt, obwohl er ansonsten Fersenläufer ist. Ferner ist das Laufen auf einem Laufband schon wegen der völlig ebenen Lauffläche nicht mit Laufen im Freien, beispielsweise auf einem Feldweg, zu vergleichen.
Des Weiteren gibt es nach dem Schuhkauf für einen Sportler nur sehr ungenaue Anhaltspunkte, um zu erkennen, wann ein Schuh wegen der abnehmenden Dämpfungseigenschaften ausgetauscht werden muss. üblicherweise wird dieser Zeitpunkt aus der gelaufenen Distanz bestimmt, wobei der Einfluss des Läufergewichts und des gelaufenen Untergrundes vernachlässigt wird.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine genaue Analyse der Eignung eines Schuhs unter realen Bedingungen zu ermöglichen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine genaue Bestimmung der Bewegung eines Sportlers zu ermöglichen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Bereich vor dem Sportler auszuleuchten.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Schnürsenkel eines Schuhs automatisch festzuziehen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die Schuhoberseite beim Schuss zu versteifen.
Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der erfindungsgemäße Einsatz von mindestens einem fest verbauten Drucksensor in der Schuhdämpfung beruht auf der Erkenntnis, dass es besonders vorteilhaft ist die oben beschriebenen Eigenschaften von Schuhen, wie beispielsweise seine Dämpfungseigenschaft, nicht nur beim Schuhkauf, sondern fortlaufend zu überprüfen.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beruht darauf, dass der Drucksensor neben der Bewertung der
Dampfungseigenschaft auch dazu verwendet werden kann, Druck, Gewicht des Sportlers, Gewichtsänderung des Sportlers, Druckfrequenz oder eine daraus errechnete Geschwindigkeit anzuzeigen.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beruht darauf, dass der Drucksensor dazu verwendet werden kann, im Schuh vorgesehene, Leuchtdioden so zu steuern, dass ein Bereich in Laufrichtung ausgeleuchtet wird.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beruht darauf, dass der Drucksensor in Kombination mit einem im Schuh vorgesehenen dreidimensionalen Beschleunigungssensor dazu verwendet werden kann, die dreidimensionale Spur (Trajektorie), Geschwindigkeit, Kraft oder Energie der Bewegung zu bestimmen.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beruht darauf, dass der Drucksensor in Kombination mit einer im Schuh vorgesehenen Seilwinde und einem im Schuh vorgesehenen Elektromotor dazu verwendet werden kann, die Schnürsenkel automatisch anzuziehen.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beruht darauf, dass der Drucksensor in Kombination mit einer im Schuhobermaterial vorgesehenen Einlage, die mit einem elektro- oder magnetorheologischen Fluid gefüllt ist, dazu verwendet werden kann, eine Schussverstärkung zu steuern.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beruht darauf, dass der Drucksensor in Kombination mit mehreren starren und mehreren über ein Nussgelenk beweglich gelagerten Stollen ausgestattet sein kann, welche durch um die beweglichen Stollen angeordnete Elektromagnete in Neigungsrichtung des Schuhs verkippt werden können und somit dazu geeignet sind, die Bodenhaftung des Schuhs verbessern.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Schuhs mit Drucksensor;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Schuhs und einer zugeordneten Auswerteeinheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Schuhs und einer zweiten Auswerteeinheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Schuhs mit zugehörigem
Aufbewahrungsbehälter gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 5 eine schematische Darstellung eines Schuhs mit automatischem
Schuhbinder gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 6 eine schematische Darstellung eines Schuhs mit Schussverstärkung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Figur 7 eine schematische Darstellung eines Schuhs mit sich ausrichtenden
Stollen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figur 1 zeigt einen überblick über alle Sensoren, die ein Schuh gemäß bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthalten kann. Darin zu sehen ist eine schematische Darstellung eines Schuhs (100), der mit einem oder mehreren in der Dämpfung verbauten Drucksensoren (110), einer oder mehreren LEDs (120), einer Steuereinheit (130), einem Funksender (140), einer Energiequelle (150), einem dreidimensionalen Beschleunigungssensor (160) sowie einem Sensor (170), welcher die Orientierung des Beschleunigungssensors relativ zur Erdbeschleunigung misst, ausgestattet sein kann.
Hierbei können alle genannten Bauteile zusammen vorhanden sein oder auch jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination untereinander.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist gemäß Figur 2 ein Schuh (100) mit einem piezoelektrischen Drucksensor (110) ausgestattet, welcher in der Dämpfung des Schuhs verbaut ist.
Um möglichst gute Messwerte zu erzielen, ist der Drucksensor (110) vorzugsweise mittig unter der Ferse angebracht.
Die auf Grund der Belastung des Piezo-Elements entstehende elektrische Spannung kann genutzt werden, um ein Funksignal zum Beispiel im 2,4-GHz-Band mittels eines Funksenders (140) an eine Auswerteeinheit (200) zu senden. Alternativ kann die benötigte Energie auch von einer Energiequelle (150) wie z. B. einer Batterie oder einem induktiv oder durch Bewegungsenergie aufladbaren Akku geliefert werden.
Die im Funksignal enthaltenen Daten können von der Auswerteeinheit (200) beispielsweise in Form einer Gewichtsangabe (201) zur Anzeige gebracht werden. Dazu ist die Auswerteeinheit vorzugsweise mit einem Display versehen. Die Darstellung erfolgt vorzugsweise ziffernbasiert, alternativ ist aber auch eine grafische Darstellung beispielsweise in der Form von Balken oder Kreisdiagrammen möglich.
Des Weiteren kann statt des Gewichts auch der Druck, der auf den Drucksensor wirkt, angezeigt werden, was zum Beispiel einem Fahrradfahrer Informationen über seine Trittstarke oder einem Sprinter Informationen über seine Antrittsstärke liefern kann.
Die Auswerteeinheit (200) kann darüber hinaus in der Lage sein, Gewichtsveränderungen (202) zu errechnen und anzuzeigen, was zum Beispiel einem Marathonläufer wertvolle Hinweise geben kann, wann eine Flüssigkeitsaufnahme nötig ist. Dabei wird vorzugsweise vom Benutzer der Auswerteeinheit eine Gewichtsmessung als Ausgangswert festgelegt, welche dann automatisch mit aktuellen Messwerten verglichen werden kann. Die Differenz wird dann vorzugsweise auf dem Display der Auswerteeinheit zur Anzeige gebracht.
Ferner kann das empfangene Funksignal dazu verwendet werden, die Dämpfungseigenschaften des Schuhs zu bestimmen, da die gemessenen Druckspitzen während der Bewegung bei abnehmender Dämpfung aufgrund des verringerten Dämpfungsweges zunehmen. Dies liegt daran, dass der Druck proportional zur Beschleunigungsänderung pro Zeit ist. Ein kürzerer Dämpfungsweg führt somit zu einer Beschleunigungsänderung in kürzerer Zeit und dadurch zu höheren Druckspitzen.
Somit kann in der Auswerteeinheit (200) zum Beispiel angezeigt werden, wie viel Prozent der ursprünglichen Dämpfungseigenschaft noch vorhanden ist (203) und ob die verbleibende Dämpfungseigenschaft für den Untergrund ausreichend ist.
Dazu wird beispielsweise in der Auswerteeinheit eine für das Schuhmodell typische Druckkurve, welche die Belastung des Schuhs beim Laufen eines Läufers mit gleichem Gewicht auf einem vorgegebenen Untergrund, wie zum Beispiel Asphalt, wiedergibt, gespeichert.
Alternativ kann die Druckkurve auch in einem Kalibriermodus durch Laufen auf dem vorgegebenen Untergrund gemessen und in der Auswerteeinheit gespeichert werden.
Soll der Abnutzungsgrad der Schuhe und insbesondere der Dämpfung bestimmt werden, wird beispielsweise in einem Testmodus der Auswerteeinheit auf einem vorgegebenen Untergrund gelaufen. Die gemessenen, maximalen Druckspitzen werden dann mit den maximalen Druckspitzen der abgespeicherten Kurve verglichen und darauf aufbauend zum Beispiel dargestellt, wie viel Prozent des ursprünglichen Dämpfungspotenzials noch vorhanden sind, oder ob die Schuhe ausgetauscht werden sollten.
Alternativ können die Messwerte des Drucksensors dazu benutzt werden, beispielsweise auf der Auswerteeinheit oder über im Schuh vorgesehene LEDs anzuzeigen, ob der Schuh für den aktuellen Untergrund geeignet ist. Dies geschieht beispielsweise durch Aktivierung einer roten LED durch die Steuereinheit.
Ferner kann die Auswerteeinheit (200) aus den empfangenen Drucksignalen die Schrittfrequenz bestimmen und über eine vom Benutzer eingegebene mittlere Schrittweite die Geschwindigkeit (204) errechnen und anzeigen.
Alternativ kann ein Fahrradmodus vorgesehen sein, bei dem aus der eingegebenen übersetzung die Geschwindigkeit berechnet werden kann.
Aus der Gewichtsmessung in Kombination mit Messungen der Schrittfrequenz, Tretfrequenz oder auch Schwungfrequenz beim Skifahren, kann darüber hinaus der erwartete Kalorienverbrauch (205) berechnet und angezeigt werden.
Ergänzend zu den Drucksensoren (110) kann in den Schuh ein piezoelektrischer Beschleunigungssensor (160) verbaut sein. Da piezoelektrische Beschleuπigungs- sensoren die Erdbeschleunigung (161) messen, werden in einer bevorzugten Ausführungsform die Daten des Beschleunigungssensors (160) um den Einfluss der Erdbeschleunigung (161) korrigiert.
Die dazu erforderlichen Informationen bezüglich der Ausrichtung des Beschleunigungssensors (160) können beispielsweise über einen Erdmagnetfeldsensor (170) geliefert
werden. Dabei wird die Richtung des Erdmagnetfeldes (171) bestimmt, wobei mittels dieser Information die Daten des Beschleunigungssensors um den Einfluss der Erdanziehung korrigiert werden können, da die Richtung des Erdmagnetfeldes lotrecht zur Richtung der Erdbeschleunigung ist. Die korrigierten Beschleunigungsdaten eines dreidimensionalen Beschleunigungssensors (160) können dann in der Auswerteeinheit integriert werden und liefern somit ein detailliertes Abbild der Bewegung.
Alternativ kann auch ein Beschleunigungssensor verwendet werden, welcher nicht die Erdbeschleunigung misst, oder bereits um die Erdbeschleunigung korrigierte Daten liefert. Dieser Beschleunigungssensor kann in Kombination mit dem Drucksensor, aber auch ohne denselbigen vorgesehen sein.
Durch die Daten eines Beschleunigungssensors ist es beispielsweise möglich, die Laufgeschwindigkeit exakt zu bestimmen und Sprungweiten (206) oder Richtungsänderungen auf der Auswerteeinheit darzustellen, welche für Sportarten wie Weit- oder Hochsprung interessant sein können. Sogar die komplette dreidimensionale Spur der Bewegung kann ermittelt werden. Kombiniert mit der Gewichtsinformation kann auch die aufgewendete Kraft oder Energie der Bewegung ermittelt werden.
Die Auswerteeinheit kann darüber hinaus in der Lage sein, Daten anderer Sensoren, beispielsweise eines Herzfrequenzsensors (207), zu empfangen und darzustellen und diese Informationen in einem in der Auswerteeinheit vorhandenen Speicherelement abzulegen.
Die Daten des Speicherelements können anschließend über Funk, beispielsweise 2,4- GHz-Band, WLAN- (208) oder USB-Schnittstellen (209) ausgelesen werden. Die beschriebenen Schnittstellen können auch dazu verwendet werden, Daten an die Auswerteeinheit zu übertragen.
Alternativ oder ergänzend zur Funkübertragung von Messwerten an die Auswerteeinheit kann die Information auch in einem Speichermedium im Schuh gespeichert und später über Funk z. B. 2,4 GHz oder WLAN ausgelesen werden.
Eine weitere Möglichkeit der erfindungsgemäßen Verwendung der Daten der oben beschriebenen Sensoren stellt die Anzeige über mehrere, im Schuh verbaute LEDs (120) oder akustische Signalgeber dar, welche beispielsweise von einer Steuereinheit (130) gesteuert werden können.
Dabei können beispielsweise verschiedenfarbige LEDs (120) dazu verwendet werden, Messwerte wie z. B. Gewicht, Dämpfungseigenschaften und Schrittgeschwindigkeit darzustellen.
Vorzugsweise wird dazu ein relevanter Wertebereich in mehrere, vorzugsweise drei, Abschnitte unterteilt und es wird jedem Abschnitt eine farbige LED (120) zugewiesen, die aufleuchtet oder blinkt, solange der gemessene Wert im entsprechenden Wertebereich liegt.
Im Falle einer Gewichtsdarstellung oder einer Dämpfungseigenschaftenanzeige, könnte dies mit LEDs (120) in den Ampelfarben Rot, Gelb und Grün anschaulich dargestellt werden, wobei Grün für den Anfangs- bzw. Normalzustand steht und Rot den Benutzer auffordert, zu trinken bzw. die Schuhe zu wechseln oder auf einem anderen Untergrund weiterzulaufen.
In Bezug auf eine Geschwindigkeitsanzeige könnte die Farbverteilung so sein, dass eine langsame Schrittfrequenz durch eine grüne LED (120), eine mittlere Schrittfrequenz durch eine gelbe LED (120) und eine schnelle Schrittfrequenz durch eine rote LED (120) dargestellt werden. Natürlich kann hier jede beliebige Farbkombination zum Einsatz kommen.
Alternativ kann auch eine einzelne LED (120) zum Einsatz kommen, die nur bei einem überschreiten eines Wertes von der Steuereinheit (130) aktiviert wird. Anstatt oder ergänzend zur Ausgabe mittels einer LED (120) kann auch ein Warnsignal ertönen, wenn z. B. die Dämpfungseigenschaft der Schuhe unter einen kritischen Wert gefallen ist oder der Untergrund zu hart für das verbleibende Dämpfungspotenzial ist.
Eine weitere erfindungsgemäße Verwendung der LEDs (120b) liegt in der Ausleuchtung der Laufbahn in Bewegungsrichtung.
Dazu werden vorzugsweise eine oder mehrere weiße LEDs (120b) durch die Steuereinheit in dem Augenblick aktiviert, zu dem der Schuh Bodenberührung hat und somit waagerecht zum Boden ausgerichtet ist. Die Bodenberührung kann beispielsweise durch das überschreiten eines Druckwertes detektiert werden. Dadurch wird erreicht, dass die LEDs (120b) leuchten, wenn die Ausrichtung bezüglich Laufbahn korrekt ist.
Sind im Schuh zusätzlich noch Drehratensensoren vorhanden, durch welche die Ausrichtung des Schuhs bestimmt werden kann, so können mehrere LEDs so ausgerichtet sein, dass sie in unterschiedliche Richtungen strahlen und nur dann von
einer Steuerungseinheit (130) aktiviert werden, wenn die aktuelle Ausrichtung des Schuhs zu einer Strahlrichtung in Bewegungsrichtung beiträgt. Dies ist insbesondere beim Fahrradfahren vorteilhaft, da hier keine Ausrichtung des Schuhs parallel zur Bewegungsrichtung über den Drucksensor detektiert werden kann.
Alternativ ist es auch denkbar, die Ausrichtung der LEDs (120b) in Bewegungsrichtung durch ein Gyroskop zu stabilisieren.
Sowohl bei Einsatz von Drehratensensoren als auch beim Einsatz eines Gyroskops muss kein Drucksensor vorhanden sein.
Der Einsatz von LEDs nach dem oben beschriebenen Verfahren ist auch in einem Helm, beispielsweise in einem Skihelm möglich, der mit einem Sensor ausgestattet ist, welcher es ermöglicht, die Ausrichtung des Helms zu messen oder durch Stabilisierung der Ausrichtung der LEDs mittels eines Gyroskops.
Des Weiteren kann es sich bei dem in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Schuh auch um einen Skischuh handeln.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform kann der Schuh (100) zusätzlich mit weiteren Drucksensoren (110) ausgestattet sein. Diese sind gemäß Figur 3 vorzugsweise über die Sohle (180) verteilt in der Dämpfung (190) vorgesehen.
Es werden zum Beispiel 5 Sensoren so verteilt, dass jeweils 2 Sensoren unter der Ferse und 3 Sensoren unter den Fußballen vorgesehen sind (111). Die unter der Ferse vorgesehenen Sensoren werden dabei an den Seiten der Sohle angebracht und die 3 unter den Fußballen vorgesehenen Sensoren werden so angebracht, dass ein Sensor unter dem mittleren und die beiden verbleibenden Sensoren unter den äußeren Fußballen sind.
Die damit verfügbare zweidimensionale Druckverteilung kann als Belastungsprofil an der Auswerteeinheit (200), welche zum Beispiel ein Laptop ist, dargestellt werden.
Ein derartiges System ist insbesondere geeignet, um die Auswahl von Schuhen durch Laufen in Sportgeschäften oder auch im Gelände zu unterstützen, indem beispielsweise der persönliche Laufstil mittels der gemessenen Daten analysiert wird.
Hierzu kann femer vorgesehen sein, in einer auf der Auswerteeinheit (200) gespeicherten Herstellerdatenbank nach Schuhen zu suchen, deren
Dämpfungseigenschaften dem Belastungsprofil des potenziellen Kaufers am besten entsprechen und diese Empfehlung dann anzuzeigen.
Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da hierzu kein Laufband erforderlich ist, und eine Messung unter Bedingungen erfolgt, die dem realen Laufen nahekommen.
Ist ein induktiv aufladbarer Akku im Schuh vorgesehen, wird dieser vorzugsweise mittels induktiver Kopplung zweier Spulen geladen. Gemäß Figur 4 wird dabei ein Schuh (100) in eine spezielle Schuhladeeinheit (300) gestellt. Diese besteht aus einem Gehäuse (310), welches nach oben offen ist, sowie einer Matte (320), welche auf dem Boden des Gehäuses auf mehreren Querunterstützungen (311) liegt und in die eine Spule (330) eingebaut ist. Die Spule (330) erzeugt ein Magnetfeld, welches mit der im Schuh (100) verbauten Spule (150a) koppelt und somit eine Induktionsspannung erzeugt, durch welche ein Akku (150) geladen werden kann.
Die im Schuh (100) vorgesehene Spule (150a) ist möglichst nahe an der Oberfläche der Schuhunterseite verbaut, um eine hohe Kopplung zu ermöglichen.
Die Matte (320) weist vorzugsweise etwa die Größe der Schuhe auf und verfügt über eine Markierung (321) zum Positionieren der Schuhe, um eine optimale Kopplung zu ermöglichen. Das Gehäuse (310) besteht vorzugsweise aus Kunststoff, welcher abwaschbar ist und leichte Stöße und Schläge abfedert.
Die Matte (320) ist vorzugsweise mit einer Stromversorgung (325) ausgerüstet, sodass sie direkt an das Stromnetz angeschossen werden kann. Ferner weist die Matte (320) vorzugsweise eine Ladeanzeige auf, welche den Ladezustand der Akkus anzeigt. Des Weiteren hat die Matte (320) vorzugsweise einen Controller welcher den Ladevorgang steuert, um eine überladung des Akkus zu verhindern.
Obwohl die Auswerteeinheit vorwiegend insbesondere als tragbarer Minicomputer oder Laptop beschrieben wurde, sind grundsätzlich alle Systeme geeignet, welche in der Lage, sind die Daten der Sensoren zu empfangen, zu verarbeiten und darzustellen, wie zum Beispiel ein mit spezieller Software ausgestattetes Mobiltelefon, oder ein PDA.
Gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann ein Elektromotor und eine Seilwinde in der Dämpfung des Schuhs vorgesehen sein. Gemäß Figur 5 ist dabei der Elektromotor mit der Seilwinde (500) gekoppelt. Die Seilwinde (500) kann dann dazu benutzt werden, die Schnürsenkel (510) automatisch mit einer bestimmten Spannung anzuziehen. Dabei wird beim Anziehen der Schuhe durch einen ersten Impuls des
Drucksensors (110) oder durch Drücken eines Knopfes ein Signal an eine Steuereinheit (130) gesendet, welche den Elektromotor steuert, worauf dieser über eine Seilwinde die Schnürsenkel festzieht.
Das Abrollen der Seilwinde (500) nach dem Anziehen der Schnürsenkel wird vorzugsweise durch eine Arretierung, beispielsweise eine Sperrklinke (520), verhindert. Diese Sperrklinke (520) kann durch Drücken auf einen seitlich an der Dämpfung angebrachten Knopf (530) angehoben werden, wobei der Elektromotor von der Steuereinheit (130) ausgeschaltet wird und sich die Spannung der Schnürsenkel löst.
Gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist über dem Span des Schuhs eine Polsterung angebracht, welche ein elektro- oder magnetorheologisches Fluid enthält, wobei die Viskosität des Fluids durch eine Steuereinheit gemäß der Signale eines Drucksensors gesteuert wird. Dabei wird vorzugsweise bei fehlender Druckbelastung das elektro- oder magnetorheologische Fluid so gesteuert, dass eine höchstmögliche Zähigkeit erreicht wird, um zum Beispiel einen Schuss beim Fußball zu unterstützen. Wird ein Druck detektiert, kann die Viskosität wieder erhöht werden, um die Abrollbewegung des Fußes nicht zu behindern.
Alternativ zur Lösung mit elektro- oder magnetorheologischen Fluiden kann auch eine rein mechanische Alternative vorgesehen sein. Gemäß Figur 6 sind dabei vorzugsweise mehrere Kunststoffstäbe (410) zwischen zwei Schuhobermaterialien (420, 430) so eingenäht, dass sie in eine Richtung beweglich und in die andere Richtung sperrend ausgelegt sind.
Vom Prinzip ist dies einer Bambusmatte ähnlich und wird dadurch erreicht, dass die Stäbe auf der einen Seite sehr eng aneinander liegend mit dem Schuhobermaterial (420) verbunden werden, während sie auf der anderen Seite sehr locker mit dem Schuhobermaterial (430) verbunden werden und dadurch nur eine Biegung in eine Richtung möglich ist. Dadurch unterstützen sie beispielsweise die Schusskraft eines Fußballspielers aber behindern nicht die Abrollbewegung des Fußes.
Gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können Stollen eines Schuhs bei Berührung mit dem Boden automatisch so verkippt werden, dass sie in Neigungsrichtung des Schuhs ausgerichtet sind. Dazu kann gemäß Figur 7 ein Schuh (100) mit mehreren Stollen (610) ausgestattet werden, die vorzugsweise mittels Nussgelenken (600) beweglich gelagert sind und einen ferromagnetischen Kern besitzen. Die Ausrichtung eines Stollen (610) im Nussgelenk (600) kann dann
vorzugsweise durch Magneten (620) erfolgen, welche um das Nussgelenk (600) herum vorgesehen sein können.
Zur Steuerung der Magneten (620) kann in der Dämpfung eine Steuereinheit (700) vorgesehen sein. Diese Steuereinheit (700) kann die Daten mehrer Drucksensoren (110), welche am Rand des Schuhs (100) in der Dämpfung über starren Stollen (630) angebracht sind, empfangen, und einen oder mehrere der besagten Magneten gemäß der empfangenen Signale aktivieren.
Durch die Zeitpunkte, zu welchen die Drucksensoreπ eine Berührung mit dem Boden detektieren, ist es möglich, zu erkennen, in welche Richtung der Schuh geneigt ist, da der zuerst den Boden berührende Stollen (630) die Neigungsrichtung angibt. Die Stollen (630) werden dann mittels der Magnete (620) in die Richtung der Neigung verkippt.
Ferner können die beweglichen Stollen (610) eine andere Länge als die starren Stollen (630) haben.