CH683739A5 - Vorrichtung zur Absatzfederung und -stabilisierung für einen Sportschuh. - Google Patents

Description

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CH 683 739 A5

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine stossab-sorbierende und energiespeichernde Vorrichtung zur Absatzfederung und -Stabilisierung für einen Sportschuh sowie einen Sportschuh gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 8 und einen Schuh gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Beim Gehen oder Laufen wird in den meisten Fällen der gesamte Fuss eingesetzt. Der Bewegungsablauf beginnt mit dem Aufsetzen der Ferse, gefolgt von einer Abrollbewegung auf den Mittelfuss und dem abschliessenden Abstossen durch den Vorderfuss und die Zehen. Vor dem Aufsetzen der Ferse befindet sich der Fuss in einer gebogenen Stellung, d.h. er ist in einem im Bezug zum Untergrund aufwärts gerichteten Winkel angeordnet, wobei er gleichzeitig nach aussen gedreht ist. Beim Aufsetzen der Ferse werden die beteiligten Körpergelenke Knöchel, Knie und Hüfte gebeugt, um die Stosswirkung abzufangen und zu absorbieren, und der Fuss rollt ab und dreht sich in einem Pronation genannten Vorgang nach innen.

Während dieses Ablaufs ist es im Zusammenhang mit der Landungsstabilität wünschenswert, so viel der durch das Aufsetzen des Fusses erzeugten Stossenergie wie möglich zu absorbieren, um dem Läufer chronische oder traumatische Verletzungen zu ersparen. Falls möglich, sollte, ebenfalls im Interesse einer guten Laufstabilität, die absorbierte Stossenergie gespeichert und dem Fuss, aus Gründen der Verbesserung des energetischen Wirkungsgrades, während der Abstossbewegung des Schritts wieder zugeführt werden. Es ist ebenfalls wünschenswert, jegliche Tendenz des Fusses zu einer Übersupination (Auswärtsdrehung) oder zu einer Überpronation (Einwärtsdrehung) während des Kontakts des Fusses mit dem Boden sowohl aus medizinischen Gründen, als auch aus Gründen der Laufstabilität einzuschränken.

Es ist in der Schuhtechnik bekannt, Federvorrichtungen in den Sohlen von Schuhen, und insbesondere in deren Absätzen, vorzusehen, um die beim Laufen während des Auftreffens des Fusses auf den Boden erzeugte Stossenergie zu speichern und wenigstens einen Teil dieser Energie zu dem Fuss des Trägers während des Anhebens des Fusses zurückzuführen. Es ist ebenfalls bekannt, quer- und längsverlaufende Versteifungselemente innerhalb der Sohle eines Schuhs vorzusehen, um der Übersupination bzw. Überpronation des Fusses des Trägers während des Laufs entgegenzuwirken.

In den US-Patenten 4 486 964 und 4 506 460 sind verschiedene «Feder-Moderatoren» aus Kunststoff und wärmebehandeltem Stahl beschrieben, deren Hauptzweck es ist, die beim Auftreffen des Fusses entstehenden Kräfte gleichmässiger und schneller an darunter liegende gasgefüllte Sohlenteile weiterzuleiten. Ein hufeisenförmiges Fersenteil dieser Moderatoren wirkt mit dem Fuss als Teller-Feder zusammen, um während des Laufens Energie zu speichern und zurückzuführen, wobei bei einem Ausführungsbeispiel auch eine vertikale Stabilisierung des Knöchels vorgesehen ist.

In den US-Patenten 2 357 281 und 2 394 281 ist eine stossfeste aufgebaute Absatzanordnung für Strassenschuhe offenbart, die eine Stahlfeder enthält.

US-Patent 4 709 489 beschreibt eine Federeinrichtung für einen Schuhabsatz, die eine Stahlplatte aufweist, welche an den seitlichen Enden von einem U-förmigen, nicht zusammendrückbaren Stützteil gestützt ist. Ausser der Bewirkung eines Absatz-Federeffekts, sorgt das Stützteil ebenfalls für eine seitliche Stabilisierung der Ferse.

US-Patent 4 881 329 offenbart eine weitere energiespeichernde Absatzfeder, die aus hoch zugfesten Materialien, wie Graphit und/oder Glasfasern und Harz formbar ist.

Schliesslich bietet die Etonic Company, Brockton, Massachussetts, USA, ein «Stability System» an, das verschiedene Ausbildungen einer «DRP Plus Plate» beinhaltet, welche aus einem Verbundmaterial aus Graphit, Acryl und Fiberglas besteht, und welche an verschiedenen Stellen in den Sohlen angeordnet ist, um den durch Übersupination und/ oder Überpronation entstehenden Problemen einzelner Träger entgegenzuwirken.

Die vorliegende Erfindung schafft eine neuartige Vorrichtung zur Einkapselung in die Zwischensohle eines Sportschuhs, welche die Vorteile einer Absatzfeder beim Absorbieren, Speichern und Rückführen der beim Laufen auftretenden Stossenergie mit den Vorteilen einer Stabilisatorplatte kombiniert, welche beim Laufen eine Übersupination bzw. Überpronation verhindern hilft. Aufgrund der Herstellungsverfahren und der dabei verwendeten Materialien ist die Vorrichtung einfach und kostengünstig in der Herstellung und hat ein sehr geringes Gewicht.

Die Vorrichtung weist eine dünne Platte von Fer-sengrösse auf, die aus einem kräftigen, steifen, dennoch federnd flexiblen Verbundsandwich aus thermoplastischem Harz und Carbon-Glasfaserstoff besteht, der im Absatzbereich der Zwischensohle eines Sportschuhs eingekapselt ist. Die Platte weist zwei aufwärts gebogene Seitenränder, ein vorderes und ein hinteres Ende, sowie ein einstückig angeformtes, sich nach hinten erstreckendes, nach oben geneigtes, vertikal wirkendes Federteil auf, das von der Platte ausgeht. Die Feder wird an der Platte durch zwei offene Schlitze gebildet, die sich vom hinteren Ende nach vorn in die Platte hinein erstrecken. Das Federteil ist derart angeordnet, dass es unter dem Fersenbein des Fusses des Trägers liegt und die Zwischensohle ist in einem Bereich unterhalb des Federteils abgelöst, um ein ungehindertes Abwärtsbiegen der Feder als Reaktion auf durch die Ferse aufgebrachte Kräfte zu ermöglichen. In der Laufsohle des Schuhs kann ein Anschlag* oder Dämpfungseinsatz ausgeformt sein, um die maximale Abwärtsbiegung der Feder zu begrenzen.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen im einzelnen erläutert.

Fig. 1 ist eine Teilseitenansicht des Absatzes eines rechten Sportschuhs, in welcher die erfindungs-gemässe Vorrichtung in gestrichelten Linien dargestellt ist;

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Fig. 2 ist eine teilweise Unteransicht des Absatzes des Schuhs von Fig. 1 in Richtung der Linie 2-2 von Fig. 1, wobei die Vorrichtung ebenfalls in gestrichelten Linien dargestellt ist;

Fig. 3 ist eine teilweise Längsschnittdarstellung des in Fig. 1 und 2 dargestellten Schuhabsatzes und der Vorrichtung entlang der Linie 3-3 von Fig. 2;

Fig. 4 ist eine eilweise Querschnittdarstellung entlang der Linie 4-4 von Fig. 2, gesehen gegen den hinteren Teil des in Fig. 1 bis 3 dargestellten Schuhabsatzes und der Vorrichtung und

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht der erfin-dungsgemässen Absatzfeder- und der Stabilisatorplattenvorrichtung.

Wie am besten aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, weist ein Sportschuh 1 ein oberes Teil 2 und ein unteres oder Sohlenteil 3 auf. Der Schuh 1 kann je nach Verwendungszweck und Ausbildung ein Tennisschuh, ein Laufschuh oder ein Allround-Schuh sein.

Das obere Teil 2 kann entweder hochschäftig oder mit niedrigem Schaft ausgebildet sein und aus Leder und/oder einer Reihe künstlicher Materialien einschliesslich Vinyl bestehen. Das Sohlenteil 3 weist üblicherweise eine Zwischensohle 4 und eine Laufsohle 5 auf. Das Sohlenteil 3 kann ebenfalls eine (nicht dargestellte) Brandsohlenschicht aufweisen, die entweder einstückig mit der Zwischensohle 4 oder von dieser getrennt ausgebildet derart geformt ist, dass sie der Unterseite des Fusses des Trägers angepasst ist und Fusslasten gleichmässi-ger auf die Zwischensohle verteilt.

Typische Materialien zur Herstellung von Zwischensohlen moderner Sportschuhe umfassen unter anderem geschäumtes Ethylen-Vinylazetat («EVA») und geschäumtes Polyurethan («PU»), die derart geformt werden können, dass sie das Vorsehen zahlreicher gewünschter funktioneller und ornamentaler Details und verschiedener Abmessungen, sowie das Einkapseln von Vorrichtungen wie der erfin-dungsgemässen Vorrichtung in der Dicke der Zwischensohle während des Formvorgangs ermöglichen.

Materialien, die üblicherweise für die Laufsohle 5 verwendet werden, umfassen verschiedene Kunstgummimaterialien und ungeschäumtes PU. Wie im Falle der Materialien der Zwischensohle 4 sind diese Materialien ebenfalls gut geeignet, um gewünschte Eigenschaften und Muster auf der Unterseite oder den Aussenseiten der Laufsohle 5 auszubilden, so zum Beispiel die in den Figuren dargestellten Stege 6. Ein Beispiel für ein mögliches Laufsohlenmuster ist in der US Geschmacksmusteranmeldung 07/505 003 des Anmelders, eingereicht am 04.05.90, dargestellt.

In den Fig. 3-5 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Absatzfeder- und Stabilisatorvorrichtung 10 für einen Sportschuh dargestellt. Die dargestellte Vorrichtung 10 ist für einen rechten Schuh 1, der eine von zwei Vorrichtungen aufweist, von denen jeweils eine in einem Schuh eines Paares angeordnet ist, bestimmt. Die linke Vorrichtung ist zu einer durch den Träger verlaufenden Sagitta-

lebene in bezug auf die rechte Vorrichtung 10 symmetrisch.

Die Vorrichtung 10 weist eine dünne ebene Platte 12 von Fersengrösse auf, die aus einem kräftigen, steifen, jedoch federnd flexiblen Material besteht, das im folgenden noch beschrieben wird. Die Vorrichtung wird, wie zuvor beschrieben, während der Formung der Zwischensohle 4 in einer im wesentlichen horizontalen Position in dem federnden Material des Absatzbereichs der Zwischensohle 4 eingekapselt.

Die Platte 12 wird vorzugsweise aus einer grösseren Bahn ebenen Grundmaterials gestanzt und anschliessend in noch zu beschreibender Weise aufgebaut. Die Platte weist zwei aufwärts gebogene Seitenränder 14A und 14B, ein vorderes und ein hinteres Ende 16 bzw. 18, sowie ein einstückig angeformtes, sich nach hinten erstreckendes, nach oben geneigtes, vertikal wirkendes Federteil 20 auf, das an der Platte durch zwei offene Schlitze 22A und 22B gebildet ist, die sich vom hinteren Ende 18 nach vorn in die Platte hinein erstrecken.

Die dargestellte Vorrichtung 10 kann aus verschiedenen Materialien gefertigt werden, wie zum Beispiel aus wärmebehandeltem Federstahl, jedoch ist das bevorzugte Material für das dargestellte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 ein Verbundsandwich aus einem thermoplastischen Harz mit Deckbahnen aus Fasergewebe oder einer Matrix aus Carbon und Glasfaserstoff. Das Material, das von der Medicai Materials Corporation für biomedizinische Anwendungen unter dem Warenzeichen TL-61 und für kommerzielle Zwecke unter dem Warenzeichen Novetek vertrieben wird, ist im US Patent 4 778 717 näher beschrieben.

Das bevorzugte Material ist in Bahnen mit einer Dicke zwischen 0,889 mm und 1,397 mm erhältlich. Es weist, je nach Dicke, eine Zugfestigkeit, zwischen 1687,2 kg/cm2 und 2952,6 kg/cm2, sowie einen Elastizitätsmodul zwischen 91 390 kg/cm2 und 253 080 kg/cm2 (1,3 und 3,6 Millionen psi.) auf. Es ist leicht zu schneiden, sägen oder, wie im Falle des dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels, mittels verhältnismässig preiswerter Werkzeuge zu stanzen.

Das Material kann ferner derart thermogeformt werden, dass es verschiedene gewünschte Formen oder Konturen annimmt, wie zum Beispiel die aufwärts gerichtete Neigung des Federteils 20 und die aufwärts gebogenen Seitenränder 14A und 14B, indem das Material bei verhältnismässig geringen Temperaturen (176,67-260°C) mittels geeigneter Werkzeuge erwärmt wird. Erreicht die Temperatur des solchermassen geformten Materials wieder Raumtemperatur, sind ihre Elastizität und Festigkeit wiederhergestellt. Der Anmelder führte Versuche zur Lebensdauer mit Testexemplaren durch, die im wesentlichen die gleiche Ausbildung der Vorrichtung 10 aufwiesen, wie das hier dargestellte Ausführungsbeispiel. Bei diesen Versuchen wurde das Federteil 20 sechs Mal pro Sekunde aus seiner unab-gelenkten Stellung in eine Position ausgelenkt, in der es in einer Ebene mit der Platte 12 lag. Die Testexemplare überstanden mehr als 1 Million solcher Vorgänge ohne Fehler und ohne das Auftreten

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eines Bruchs oder von Rissen durch Ermüdung und ohne ein messbares Nachlassen der Materialfestigkeit oder -elastizität. Daraus ergibt sich, dass die physikalischen Eigenschaften des bevorzugten Verbundmaterials im Vergleich zu denjenigen von wärmebehandelten Stahllegierungen günstiger sind, wobei sie bei gleichzeitiger, gegenüber äquivalenten Stahlteilen erheblicher Verringerung an Gewicht und Herstellungskosten erzielt werden.

Die Vorrichtung 10 ist im Absatzbereich des Materials der Zwischensohle 4 derart angeordnet, dass der hinterste Bereich des Federteils 20 im wesentlichen unterhalb des grossen Fersenknochens oder Calcaneus des Fusses eines Trägers liegt und dass eine Schicht 24 des Materials der Zwischensohle 4 darüber liegt. Im Bereich 26 unterhalb des Federteils ist die Zwischensohle gelöst, um ein freies Abwärtsbiegen des Federteils zu erlauben.

Die Schicht 24 dient als Kissen zwischen dem Gewebepolster unterhalb des Fersenbeins des Trägers und der Oberseite des Federteils 20 und dient ebenfalls der gleichmässigeren Verteilung der von dem Fuss auf das Federteil 20 aufgebrachten Last. Die Schicht 24 dient ferner einer geringfügigen Verringerung der Gesamtelastizität des Federteils, sowie der Fähigkeit des Federteils seine Biegeenergie während des Anhebens der Ferse zurückzuführen, was zum grössten Teil durch Energieverluste aufgrund von Wärmeableitung in der Schicht 24 während des Zusammendrückens und der Entspannung der Feder bewirkt wird. Dieser geringe Verlust wird jedoch bei verbesserten Fusskomfort als akzeptabel erachtet und verhindert zudem eine allzu federnde Absatzfederwirkung. Ausser diesem Effekt und dem im folgenden beschriebenen Zustand begrenzter Biegbarkeit ist die Reaktion des Federteils über den gesamten vorgesehenen Biegungsbereich im wesentlichen linear und bei der Rückführung der in der Feder beim Aufsetzen der Ferse gespeicherten Biegeenergie zum Fuss beim Anheben der Ferse hocheffizient (> 85%).

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Seitenränder 14A, 14B der Platte 12 aufwärts gebogen, jedoch können sie bei entsprechender Ausbildung auch nach unten gebogen sein. Die gebogenen Ränder dienen dazu, die Vorrichtung in Längsrichtung erheblich zu versteifen und, da sie geringfügig zu beiden Seiten neben der Ferse des Fusses eines Trägers angeordnet sind, wirken sie wie Ausleger eines Kanus, um so eine Übersupination bzw. Überpronation des Fusses während des Bewegungsablaufs (Aufsetzen der Ferse, Abrollen des Fusses, Abstossen) beim normalen Gehen oder Laufen zu verhindern. Die Flanschränder unterstützen die Verankerung und verhindern ein Kriechen der Vorrichtung 10 in dem Material der Zwischensohle 4, wenn sich die Vorrichtung aus irgendeinem Grund vom Material der Zwischensohle löst.

Bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein wahlweise vorsehbarer Dämpfer oder Anschlag 28 in der Laufsohle 5 des Schuhs ausgebildet und direkt unterhalb des Federteils 20 und des Fersenbeins angeordnet, um die maximale Abwärtsbiegung des Federteils bei starken Stössen durch die Ferse zu begrenzen, wie sie zum Beispiel beim Springen auftreten. Die vertikale Abmessung des Dämpfers 28 ist derart bemessen, dass dieser das Federteil 20 bei normalem Stehen oder Gehen nicht berührt, sondern nur bei Biegungen des Federteils wirksam wird, die eine gewünschte maximale Abwärtsbiegung des Federteils überschreiten, so zum Beispiel beim Springen oder beim Laufen.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Stossabsorbierende und energiespeichernde Vorrichtung zur Absatzfederung und -Stabilisierung für einen Sportschuh, dadurch gekennzeichnet, dass

   - eine dünne Platte (12) von Fersengrösse, welche aus einem festen, steifen, jedoch federnd flexiblen Material geformt ist, vorgesehen ist, dass die Platte (12) zwei seitliche Ränder (14A, 14B) sowie ein vorderes Ende (16) und ein hinteres Ende (18) aufweist, und dass von der Platte (12) ein einstük-kig angeformtes, sich nach hinten erstreckendes, nach oben geneigtes, in vertikaler Richtung wirkendes Federteil (20) ausgeht.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federteil (20) durch wenigstens einen in das Material der Platte (12) eingeschnittenen Schlitz (22) gebildet ist.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federteil (20) durch zwei Schlitze (22A, 22B) gebildet ist, die zum hinteren Ende (18) der Platte (12) offen sind und sich nach vorn in diese hinein erstrecken.

   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

   3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Platte (12) ein Verbundmaterial aus thermoplastischem Harz und einer Matrix aus Carbon und Glasfaserstoff aufweist.

   5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

   4, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenränder (14A, 14B) der Platte (12) flanschartig aufwärts gebogen sind.

   6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenränder (14A, 14B) der Platte (12) flanschartig abwärts gebogen sind.

   7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dämpfereinrichtung (28) aus federndem Material vorgesehen ist, die unterhalb des Federteils (20) in einer derartigen Position angeordnet ist, dass sie die maximale Abwärtsablenkung des Federteils (20) begrenzt.

   8. Sportschuh mit einem oberen Teil (2), einem eine Zwischensohle (4) und eine Laufsohle (5) umfassenden Sohlenteil und einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne Platte (12) im Absatzbereich (4) des Schuhs (1) eingekapselt ist,

   das Federteil (20) einen hinteren Bereich aufweist, der im wesentlichen unterhalb des Fersenbeins des Fusses eines Trägers angeordnet ist, und die Zwischensohle (4) in einem Bereich (26) unterhalb des Federteils (20) abgelöst ist, um ein freies Abwärtsbiegen des Federteils (20) zu ermöglichen.

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   9. Sportschuh nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Dämpfereinrichtung (28) aus federndem Material, die unterhalb des Federteils (20) in einer derartigen Position angeordnet ist, dass sie die maximale Abwärtsbiegung des Federteils (20) begrenzt.

   10. Schuh mit stossabsorbierenden, energiespeichernden und fussstabilisierenden Eigenschaften mit einem Schuhoberteil (2), einer am Schuhoberteil (2) angebrachten Sohle (3), die eine Zwischensohle (4), eine Laufsohle (5) und einen Hackenteil aufweist, sowie mit einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne Platte (12) derart im Absatzbereich der Zwischensohle (4) des Schuhs (1) eingekapselt ist, dass ein Teil (24) der Zwischensohle (4) die Platte (12) überlagert,

   das Federteil (20) einen hinteren Bereich aufweist, der im wesentlichen unterhalb des Fersenbeins des Fusses eines Trägers angeordnet ist und von diesem wahrend des Aufsetzens der Ferse nach unten gebogen wird, und eine Dämpfereinrichtung (28) aus federndem Material vorgesehen ist, die in der Laufsohle (5) unterhalb des Federteils (20) zur Begrenzung der maximalen Abwärtsbiegung des Federteils (20) angeordnet ist.

   11. Schuh nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischensohle (4) in einem Bereich (26) unterhalb des Federteils (20) und oberhalb der Laufsohle (5) abgelöst ist, um ein freies Abwärtsbiegen des Federteils (20) in vertikaler Richtung zu ermöglichen.

   12. Schuh nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Federteil (20) durch zwei parallele Schlitze (22A, 22B) gebildet ist, die zum hinteren Ende (18) der Platte (12) offen sind und sich nach vorn in diese hinein erstrecken.

   13. Schuh nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Platte (12) ein Verbundmaterial aus thermoplastischem Harz und einem Gewebe aus Carbon und Glasfaserstoff aufweist.

   14. Schuh nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenränder (14A, 14B) der Platte (12) aufwärts gebogen sind.

   15. Schuh nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenränder (14A, 14B) der Platte (12) abwärts gebogen sind.

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