DE29703450U1 - Heated shoe - Google Patents
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Description
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unser zeichen: 96 263 AS/jc E s s E N , den 26. Februar 1997our reference: 96 263 AS/jc E s s E N , 26 February 1997
Johannes Auf der Lanver Wienkamp 12aJohannes Auf der Lanver Wienkamp 12a
Die Erfindung betrifft einen beheizbaren Schuh, insbesondere mit einem Heizgewebe, für einen menschlichen Fuß nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a heatable shoe, in particular with a heating fabric, for a human foot according to the preamble of claim 1.
Schuhe mit Heizeinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Aus der DE 780 13 721 Ul und der DE 35 41 266 sind Schuhe bekannt, bei denen in Absatz bzw. Sohle vor dem Tragen wärmespendende, wiederaufladbare bzw. langsam verbrennende Körper eingebracht werden, die ihre gespeicherte Wärmeenergie von der Schuhsohle her an die Schuhinnenfläche abgeben.Shoes with heating devices are known from the state of the art. DE 780 13 721 Ul and DE 35 41 266 disclose shoes in which heat-emitting, rechargeable or slow-burning bodies are inserted into the heel or sole before being worn, which release their stored heat energy from the sole of the shoe to the inside of the shoe.
Andere Lösungen, wie die DE 30 25 802 Al, DE 25 49 375 Al, DE 40 00 259 Cl, DE 39 04 603 Al und DE 40 25 636 Al schlagen Heizeinrichtungen vor, bei denen elektrische Energie mittels Widerstandsheizungen in Wärmeenergie umgewandelt wird. Sämtliche Lösungen benötigen eine Energiequelle, die von Zeit zu Zeit wieder aufgeladen werden muß und erwärmen den Fuß nur an der Fußsohle.Other solutions, such as DE 30 25 802 Al, DE 25 49 375 Al, DE 40 00 259 Cl, DE 39 04 603 Al and DE 40 25 636 Al propose heating devices in which electrical energy is converted into thermal energy using resistance heating. All solutions require an energy source that must be recharged from time to time and only heat the sole of the foot.
D-40239 DÜSSELDORF MULVANYSTRASSE 2 TELEFON 49 / 211 / 96 145 - 0 TELEFAX 49 / 211 / 96 145 - 20 D45133 ESSEN FRÜHLINGSTRASSE 43 A TELEFON 49 / 201 / 84 230 - 0 TELEFAX 49 /201/84 230 - 20D-40239 DÜSSELDORF MULVANYSTRASSE 2 TELEPHONE 49 / 211 / 96 145 - 0 FAX 49 / 211 / 96 145 - 20 D45133 ESSEN FRÜHLINGSTRASSE 43 A TELEPHONE 49 / 201 / 84 230 - 0 FAX 49 /201/84 230 - 20
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Aus der DE 35 43 351 Al ist ein Stromversorgungs- und Heizsystem für Schuhe bekannt, bei denen die Beheizung über eine Widerstandsheizung und eine Wirbelstromerwärmung mittels Primär- und Sekundärwicklungen erfolgt, welch letztere gleichzeitig zum Beladen von Akkumulatoren, die im Innern des Skischuhs angeordnet sind, dienen. Die Aufladung der Akkumulatoren erfolgt über induktive Kopplung in die Primär- und Sekundärwicklungen mittels spezieller Tragetaschen, die das zum Laden notwendige elektrische Feld erzeugen.DE 35 43 351 A1 discloses a power supply and heating system for shoes, in which heating is achieved by means of resistance heating and eddy current heating using primary and secondary windings, the latter of which simultaneously serve to charge accumulators arranged inside the ski boot. The accumulators are charged via inductive coupling in the primary and secondary windings using special carrying bags that generate the electrical field required for charging.
Alle vorgenannten Schuhe mit Heizsystemen haben den Nachteil, daß die Energiequelle, die die für die Beheizung des Schuhinnenraums notwendige Energie liefern soll/ extern aufgeladen werden muß.All of the aforementioned shoes with heating systems have the disadvantage that the energy source that is supposed to provide the energy needed to heat the inside of the shoe must be charged externally.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schuh mit Heizeinrichtung zu schaffen, der diesen Nachteil nicht mehr aufweist und der sich von außen von herkömmlichen Schuh, beispielsweise einem normalen Straßenschuh, praktisch nicht unterscheidet. The aim of the invention is to create a shoe with a heating device that no longer has this disadvantage and that, from the outside, is practically indistinguishable from a conventional shoe, for example a normal street shoe.
Diese Aufgabe wird mit der im Kennzeichen des Anspruchs 1 wiedergegebenen Erfindung gelöst. Der Grundgedanke hierbei ist, daß die zwangsläufig beim Tragen auf die Schuhsohle und/oder den Schuhabsatz aufgebrachten Belastungen wie Biegespannungen und Auftrittskräfte zur Erzeugung einer elektrischen Energie umgewandelt werden, welche elektrische Energie gespeichert wird, um bei Wärmebedarf, insbesondere über ein Heizgewebe, in Wärme umgewandelt zu werden und so den Fuß zu erwärmen.This object is achieved with the invention set out in the characterizing part of claim 1. The basic idea here is that the loads inevitably applied to the shoe sole and/or the shoe heel when worn, such as bending stresses and impact forces, are converted to generate electrical energy, which electrical energy is stored in order to be converted into heat when heat is required, in particular via a heating fabric, and thus to warm the foot.
Vorzugsweise umfaßt die Regelungsschaltung eine Sensorik, mit der die momentane klimatische Bedingung im Innenschuh erfaßt wird, so daß die Regelungsschaltung nach vorgebenen Regelungscharakteristika für die Abgabe von elektrischer Energie und damit Erwärmung des Fußes sorgt, sobald einPreferably, the control circuit comprises a sensor system, with which the current climatic conditions in the inner shoe are recorded, so that the control circuit ensures the release of electrical energy and thus heating of the foot according to specified control characteristics as soon as a
Erwärraungsbedarf festgestellt wird, dies ist typischerweise dann der Fall, wenn der Fuß nicht oder nur wenig bewegt wird. In vorteilhafter Weise ist die Sensorik mit einem Schaltmechanismus gekoppelt, der mittels einer Druckkontaktfolie, einem kapazitativen Näherungsschalter, einem Feuchtigkeitssensor und/oder einem Temperatursensor oder ähnlichem erkennt, ob sich ein Fuß innerhalb des Schuhes befindet, und basierend darauf für die An-/Abschaltung automatisch sorgt.A need for heating is detected, which is typically the case when the foot is not moved or is moved only slightly. The sensor is advantageously coupled to a switching mechanism that uses a pressure contact foil, a capacitive proximity switch, a humidity sensor and/or a temperature sensor or similar to detect whether a foot is inside the shoe and automatically switches it on/off based on this.
Da die Energieerzeugung mittels des/der Wandlungskörper/s weder kontinuierlich noch mit annähernd gleichen Werten erfolgt, kann eine Schutzelektronik vorgesehen sein, die beispielsweise Spannungsspitzen herausfiltert und so Überlastspannungen am Speicherelement verhindern. Vorzugsweise nutzen die Wandlüngskörper den piezoelektrischen Effekt aus, wobei im Absatz angeordneten Wandlungskörper vornehmlich für Druckkräfte und in der Sohle angeordneten Wandlungskörper vornehmlich für Biegemomente ausgelegt sein sollten. Es können aber auch andere Wandlungskörper zum Einsatz kommen, die in der Lage sind, mechanische Kräfte in elektrische Energie umzusetzen, insbesondere solche Wandlungskörper, die bei der Umsetzung keine störenden Nebengeräusche erzeugen.Since the energy generation by means of the converter body(s) is neither continuous nor with approximately the same values, protective electronics can be provided which, for example, filters out voltage peaks and thus prevents overload voltages on the storage element. The converter bodies preferably use the piezoelectric effect, whereby converter bodies arranged in the heel should be designed primarily for pressure forces and converter bodies arranged in the sole should be designed primarily for bending moments. However, other converter bodies can also be used which are able to convert mechanical forces into electrical energy, in particular converter bodies which do not generate any disturbing background noise during conversion.
Die Anordnung und Ausrichtung der Wandlungskörper wird in vorteilhafter Weise an die Charakteristik des Schuhs angepaßt, in welchen das erfindungsgemäße Heizsystem integriert werden soll.The arrangement and orientation of the conversion bodies is advantageously adapted to the characteristics of the shoe into which the heating system according to the invention is to be integrated.
Die Mikrochiptechnik macht es möglich/ das Speicherelement, die Schaltungen und die Wandlungskörper in Modulbauweise auszubilden, so daß diese vorzugsweise im Absatz an dynamisch günstiger Stelle, dabei insbesondere stoßgeschützt, elektronisch gekapselt und/oder thermisch isoliert angeordnet sind.Microchip technology makes it possible to design the memory element, the circuits and the converter bodies in a modular design so that they are preferably arranged in the heel at a dynamically favorable location, in particular shock-proof, electronically encapsulated and/or thermally insulated.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß eine Erwärmung sowohl an der Fußsohle als auch im Fußrückenbereich, Verse usw. erfolgt, damit ein bestmögliches Wohlempfinden des Schuhträgers bei geringer Leistung pro Heizflächeneinheit erzielt werden kann. Durch variable Anordnung der Heizzonen eines Heizgewebes, beispielsweise größere Heizleistung im Zehenbereich, kann das Wohlempfinden noch gesteigert werden.Preferably, heating is provided both on the sole of the foot and in the area of the instep, heels, etc., so that the wearer of the shoe can experience the best possible sense of well-being with low power per unit of heating surface. The sense of well-being can be further increased by arranging the heating zones of a heating fabric in a variable manner, for example by increasing the heating power in the toe area.
Eine weitere Maßnahme, die von eigenständiger erfinderischer Bedeutung ist, besteht darin, ein Heizgewebe in einem Innenschuh anzuordnen, der aus dem Schuh herausnehmbar ist. Durch den wechselbaren Innenschuh ist es dann möglich, eine differenzierte Heizleistung entsprechend Jahreszeit, individuellem Wärmeempfinde&eegr; usw. zu erzielen, ohne das Änderungen an dem grundlegendem Aufbau des erfindungsgemäßen Schuhes vorgenommen werden müssen.Another measure, which is of independent inventive significance, consists in arranging a heating fabric in an inner shoe that can be removed from the shoe. The replaceable inner shoe then makes it possible to achieve a differentiated heating output according to the season, individual heat sensitivity, etc., without having to make changes to the basic structure of the shoe according to the invention.
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen, erfindungsgemäß zu verwendenen Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so daß die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegen-Standes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der - beispielhaft - grob schematisiert eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schuhs dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:The aforementioned components to be used according to the invention, as well as those claimed and described in the exemplary embodiment, are not subject to any special exceptional conditions in terms of their size, shape, choice of material and technical conception, so that the selection criteria known in the field of application can be applied without restriction. Further details, features and advantages of the subject matter of the invention emerge from the following description of the associated drawing, in which - by way of example - a preferred embodiment of the shoe according to the invention is shown in a roughly schematic manner. The drawing shows:
Fig. 1 schematisch einen Schuh mit Heizeinrichtung; undFig. 1 schematically shows a shoe with heating device; and
Fig. 2 ein Diagramm, das den Grundgedanken der ErfindungFig. 2 is a diagram showing the basic idea of the invention
zeigt.
35 shows.
35
In der Fig. 1 ist ein Schuh 1 zu sehen, der einen gestrichelt gezeigten Innenschuh 2 aufweist. In den Innenschuh 2 ist ein nur exemplarisch und ausschnittsweise dargestelltes Heizgewebe 3 integriert, das elektrische Energie in Wärme umwandeln kann.In Fig. 1, a shoe 1 can be seen which has an inner shoe 2 shown in dashed lines. A heating fabric 3, shown only as an example and in detail, is integrated into the inner shoe 2, which can convert electrical energy into heat.
Die Energieerzeugung erfolgt über Wandlungskörper 4, 5, beispielsweise piezoelektrische Körper. Der Wandluhgskörper 4 ist vorrangig zum Erzeugen elektrischer Energie aufgrund der Auftrittsbewegung bzw. -kräfte ausgelegt und daher im Absatz 6 des Schuhs 1 angeordnet, wohingegen der Wandlungskörper 5 durch Deformationen der Schuhsohle 7 erregt wird. Es versteht sich, daß sich der Wandlungskörper 5 über den gesamten Schuhsohlenbereich - gewünschtenfalls auch im Oberschuh-Bereich - erstrecken kann oder nur in denjenigen Zonen angeordnet ist, in denen die größte Deformation auftritt.The energy is generated via conversion bodies 4, 5, for example piezoelectric bodies. The conversion body 4 is primarily designed to generate electrical energy based on the step movement or forces and is therefore arranged in the heel 6 of the shoe 1, whereas the conversion body 5 is excited by deformations of the shoe sole 7. It goes without saying that the conversion body 5 can extend over the entire shoe sole area - if desired also in the upper shoe area - or can only be arranged in those zones in which the greatest deformation occurs.
Die von den Wandlungskorpern 4, 5 erzeugte elektrische Energie wird von einer Schutzelektronik 8 gefiltert bevor sie ein Speicherelement 9/ beispielsweise eine Nickel-Metall-Hydridbatterie, auflädt. Es versteht sich, daß als Speicherelemente jegliche wiederaufladbaren Akkus mit beliebigen Entlade- und Aufladexntervallen zum Einsatz kommen können, soweit diese derart dimensionierbar sind, daß sie an günstiger Stelle, z.B. im Absatz und/oder Schuhsohle, angeordnet werden können.The electrical energy generated by the converter bodies 4, 5 is filtered by protective electronics 8 before it charges a storage element 9/ for example a nickel-metal hydride battery. It goes without saying that any rechargeable battery with any desired discharge and charge intervals can be used as storage elements, as long as they can be dimensioned in such a way that they can be arranged in a suitable location, e.g. in the heel and/or shoe sole.
Eine Sensorik 10 mit integriertem Schaltmechanismus (nicht gezeigt) erkennt, ob sich ein Fuß innerhalb des Innenschuhs befindet und erfaßt gleichzeitig die klimatischen Bedingungen wie Wärme, Feuchtigkeit usw. innerhalb des Innenschuhs. Die von der Sensorik gelieferten Werte werden mittels einer Regelungsschaltung 11 ausgewertet, so daß die gespeicherte elektrische Energie, je nach Bedarf, an das Heizgewebe 3 abgegeben werden kann. Zur Kontaktierung zwischen dem Heizgewebe 3 des Innenschuhs 2 und den Ausgängen der Regelungs-A sensor 10 with an integrated switching mechanism (not shown) detects whether a foot is inside the inner shoe and simultaneously records the climatic conditions such as heat, humidity, etc. inside the inner shoe. The values provided by the sensor are evaluated by means of a control circuit 11 so that the stored electrical energy can be delivered to the heating fabric 3 as required. For contact between the heating fabric 3 of the inner shoe 2 and the outputs of the control
schaltung sind Kontaktelemente, wie Kontaktstifte 12 vorgesehen. Contact elements such as contact pins 12 are provided for the circuit.
Die in Fig. 2 schematisch als Blöcke gezeigten Schaitungselemente können selbstverständlich auf einem Mikrochip angeordnet sein und/oder zusammen mit dem Speicherelement und den Wandlungselementen in ein Modul (nicht gezeigt) integriert sein. Das gesamte elektrische/elektronische System ist in Schuhabsatz und Schuhsohle integrierbar und, mit Ausnähme der Sensorik und der Kontaktstifte, von der Umgebung abgeschlossen.The circuit elements shown schematically as blocks in Fig. 2 can of course be arranged on a microchip and/or integrated together with the memory element and the conversion elements in a module (not shown). The entire electrical/electronic system can be integrated into the heel and sole of the shoe and, with the exception of the sensors and the contact pins, is sealed off from the environment.
Das grundlegend genutzte System zur Energieerzeugung und Wandlung geht aus dem in Fig. 2 wiedergegebenen Schema hervor. Die Auftritts-Energie (Sl), beeinflußt durch Gewichtskraft, Biegemoment, Schrittfrequenz und Nachgiebigkeit des Wandlungskörpers, wird in elektrische Energie gewandelt (S2) und derart umgeformt (S3), daß sie von einem Energiespeicher gespeichert werden kann (S4). Mittels einer Sensorik werden die aktuellen klimatischen Bedingungen festgestellt (S5) und als Steuersignal an eine Regelungsschaltung geliefert (S6). Diese steuert nach vorgegebenen Charakteristika die abzugebende Energieleistung, die dann von dem Heizgewebe in Wärme umgesetzt wird (S7).The basic system used for energy generation and conversion is shown in the diagram in Fig. 2. The impact energy (S1), influenced by weight, bending moment, step frequency and flexibility of the conversion body, is converted into electrical energy (S2) and transformed (S3) in such a way that it can be stored in an energy storage device (S4). The current climatic conditions are determined using sensors (S5) and supplied as a control signal to a control circuit (S6). This controls the energy output to be delivered according to predetermined characteristics, which is then converted into heat by the heating fabric (S7).
Claims (1)
Wienkamp 12a Johannes On the Lanver
Wienkamp 12a
15 a control circuit (11) for the differentiated release of the stored electrical energy to the heating fabric (3) or the like, which releases the electrical energy as heat to the foot of the shoe wearer.
15
35 11) and the conversion body(s) (4; 5) are designed in a modular manner and are arranged in the shoulder, in particular shock-protected and/or electronically encapsulated and/or thermally insulated.
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