DE10212862C1 - Schuhsohle und Schuh - Google Patents
Schuhsohle und SchuhInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schuhsohle, insbesondere für einen Sportschuh, mit einer ersten Lastverteilungsplatte (100), die im Vorderfußbereich der Schuhsohle angeordnet ist und mit zumindest einem lateralen (110, 112) und einem medialen (111, 113) Verformungselement, wobei das lateriale und das mediale Verformungselement mit einem Abstand (120) voneinander unterhalb der ersten Lastverteilungsplatte (100) angeordnet sind, um sich bei Belastung der Schuhsohle unabhängig voneinander zu verformen. DOLLAR A Vorzugsweise ist zusätzlich eine zweite Lastverteilungsplatte (10) im Fersenbereich der Schuhsohle angeordnet mit zumindest einem unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte angeordnetem Dämpfungselement (20), das das Dämpfungsverhalten der Schuhsohle beim ersten Bodenkontakt mit der Ferse bestimmt und mit zumindest einem unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte (10) angeordneten Führungselement (21, 22) mit Materialeigenschaften, die den Fuß nach dem ersten Bodenkontakt in eine neutrale Position bringen.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schuhsohle, insbesondere zur Verwen
dung in einem Sportschuh, und einen Schuh.
Schuhsölen müssen in erster Linie zwei Anforderungen erfüllen. Zum einen sollen
sie eine gute Haftung am Boden bereitstellen, zum anderen sollen sie die in einem
Schrittzyklus auftretenden Bodenreaktionskräfte ausreichend dämpfen, um die
Belastungen der Muskeln und des Knochengerüsts zu verringern.
Bei der traditionellen Schuhherstellung wird die erste Aufgabe von der Außen
sohle übernommen, während zur Dämpfung oberhalb der Außensohle eine Zwi
schensohle angeordnet wird. Bei Sportschuhen aber auch bei anderen Schuhen,
die größeren mechanischen Belastungen unterworfen sind, wird die Zwischen
sohle typischerweise durchgehend aus aufgeschäumten EVA (Äthylenvinylacetat)
hergestellt.
Die genauere Untersuchung der biomechanischen Vorgänge beim Laufen hat je
doch zu der Erkenntnis geführt, dass eine homogen gestaltete Zwischensohle den
komplexen Vorgängen während eines Schrittzyklus nicht gerecht wird. Der Be
wegungsablauf vom Aufsetzen mit der Ferse bis zum Abstoßen mit dem Zehenbe
reich ist ein dreidimensionaler Vorgang mit einer Vielzahl komplexer Drehbewe
gungen des Fußes von der lateralen auf die mediale Seite und zurück.
Um diesen Ablauf gezielt zu beeinflussen, wurden daher in der Vergangenheit in
die aufgeschäumte Zwischensohle verschiedene Stützelemente mit unterschiedli
chen Materialeigenschaften eingefügt, die beispielsweise gezielt eine Supination
oder eine zu starke Pronation des Trägers des Schuhs verhindern sollen. Dies gilt
insbesondere für den Vorderfußbereich, der das Abroll- und das Abstoßverhalten
bestimmt, aber auch für den Fersenbereich der Sohle, der das Verhalten des
Schuhs in der Aufsetzphase beeinflusst.
Beispiele für solche Stützelemente sind aus der DE 199 04 744 A1 der Anmelderin
bekannt.
Obwohl durch diese Entwicklungen gewisse Fortschritte bei der biomechanischen
Kontrolle des Schrittzyklus erzielt werden konnten, ergeben sich jedoch eine Rei
he von Nachteilen:
So führt die Hinzufügung von besonderen Stützelementen in die aufgeschäumte Zwischensohle zu einer erheblichen Gewichtszunahme des Schuhs, die sich insbe sondere bei Laufschuhen unangenehm bemerkbar macht. Ferner erhöht die Inte gration der Stützelemente in das umgebende Sohlenmaterial substantiell die Ferti gungskosten der Sohle, da bei der Herstellung eines Schuhs jedes dieser Elemente sicher mit der sie umgebenden Zwischensohle durch Verkleben, Verschmelzen etc. verbunden werden muss.
So führt die Hinzufügung von besonderen Stützelementen in die aufgeschäumte Zwischensohle zu einer erheblichen Gewichtszunahme des Schuhs, die sich insbe sondere bei Laufschuhen unangenehm bemerkbar macht. Ferner erhöht die Inte gration der Stützelemente in das umgebende Sohlenmaterial substantiell die Ferti gungskosten der Sohle, da bei der Herstellung eines Schuhs jedes dieser Elemente sicher mit der sie umgebenden Zwischensohle durch Verkleben, Verschmelzen etc. verbunden werden muss.
Schließlich erschwert der beschriebene Ansatz aus dem Stand der Technik die
einfache und kostengünstige Anpassung der biomechanischen Eigenschaften der
Zwischensohle, da jede Veränderung der Stützelemente, sei es in Bezug auf ihr
Material oder ihre Form eine vollständige Neukonstruktion der Zwischensohle
erfordert. Ein schnelle Anpassung eines Schuhmodells an neue Erkenntnisse aus
der biomechanischen Forschung oder an veränderte Anforderungen bei neuen
Sportarten ist damit nicht möglich.
Aus der nachveröffentlichten DE 101 12 821 C1 der Anmelderin ist eine
Schuhsohle bekannt, die eine Lastverteilungsplatte aufweist, unterhalb derer
mehrere Funktionselemente mit unterschiedlichen Materialeigenschaften
angeordnet sind. Da die Lastverteilungsplatte nur im Fersenbereich angeordnet ist,
ermöglicht sie keine Kontrolle der biomechanischen Vorgänge beim Abstoßen mit
dem Fuß.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit das Problem zugrunde, eine leichte
Schuhsohle sowie einen Schuh bereitzustellen, die einfach und kostengünstig
herstellbar sind, und deren biomechanische Eigenschaften im Vorderfußbereich
ohne großen konstruktiven Aufwand verändert werden können.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des 1. Patent
anspruches gelöst.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schuhsohle, insbesondere für einen Sport
schuh, mit einer ersten Lastverteilungsplatte, die im Vorderfußbereich der Schuh
sohle angeordnet ist und mit zumindest einem lateralen und einem medialen Ver
formungselement, wobei die erste Lastverteilungsplatte zumindest das laterale
und/oder das mediale Verformungselement vom hinteren Ende des Vorderfußbe
reichs ausgehend zumindest teilweise umgreift.
Erfindungsgemäß wird somit eine Lastverteilungsplatte bereitgestellt, die als ein
Träger für die funktionalen Elemente der Schuhsohle dient. Dieses Strukturele
ment überträgt und verteilt das Antwortverhalten der einzelnen Verformungsele
mente auf externe Belastungen auf den vorderen Bereich des Fußes. Durch die
Anzahl, Anordnung und die spezifischen Materialeigenschaften des lateralen und
des medialen Verformungselements lässt sich der Bewegungsablauf beim Abrol
len und Abstoßen wesentlich gezielter als bisher beeinflussen, beispielsweise im
Hinblick auf die Verhinderung einer Supination oder einer zu starken Pronation.
Mit anderen Worten ermöglichen die unabhängigen Verformungselemente eine
genaue Anpassung an die in einem bestimmten Bereich benötigten Deformati
onsanforderungen.
Da die Lastverteilungsplatte die Verformungselemente vom hinteren Ende des
Vorderfußbereiches ausgehend umgreift, wird einerseits im Bereich des Fußge
wölbes durch die dreidimensionale Gestaltung der Lastverteilungsplatte eine stär
kere Stützung erzielt und andererseits ein hohes Maß an Flexibilität, sei es zur
Dämpfung oder zur elastischen Energiespeicherung, für den davor liegenden Vor
derfußbereich ermöglicht. Stellt sich heraus, dass andere Verformungselemente
besser geeignet sind, den bisherigen oder geänderten Anforderungen an die Sohle
zu entsprechen, können sie ohne weiteres an die Stelle der bisher verwendeten
treten, ohne dass irgendwelche Veränderungen im sonstigen Fertigungsprozess
der Sohle erforderlich sind.
Schließlich wird durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Vorderfußbereiches
mit separat angeordneten Verformungselementen anstelle eines durchgehend auf
geschäumten Materials das Gesamtgewicht der Sohle erheblich reduziert.
Vorzugsweise sind das laterale und das mediale Verformungselement mit einem
Abstand voneinander unterhalb der ersten Lastverteilungsplatte angeordnet, um
sich bei Belastung der Schuhsohle unabhängig voneinander zu verformen. Die
separate Anordnung der einzelnen Verformungselemente ermöglicht anders als
bei einer Integration in einen umgebenden EVA-Schaum eine vollkommen unbe
einflusste Deformation jedes Elements.
Bevorzugt weist die erste Lastverteilungsplatte die Form eines nach vorne geöff
neten U auf. Diese Gestaltung führt zu einer erhöhten strukturellen Stabilität der
Sohle, da die Verformungselemente von hinten und von unten von der ersten
Lastverteilungsplatte eingefasst werden.
Vorzugsweise weist die erste Lastverteilungsplatte eine laterale und eine mediale
Unterseite auf, die unabhängig voneinander ausgelenkt werden können und dazu
vorzugsweise durch einen Einschnitt in der ersten Lastverteilungsplatte voneinan
der getrennt sind. Dieser Einschnitt spiegelt auf Seiten der Lastverteilungsplatte
die separate Bereitstellung eines lateralen und eines medialen Verformungsele
ments wieder. Das Antwortverhalten der Sohle auf der medialen Seite kann somit
unabhängig vom Verhalten auf der lateralen Seite des Vorderfußbereiches einge
stellt werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind ein hinteres laterales, ein vorderes
laterales, ein hinteres mediales und ein vorderes mediales Verformungselement
mit einem Abstand voneinander unterhalb der ersten Lastverteilungsplatte ange
ordnet. Ferner ist bevorzugt ein Zehen-Verformungselement im vordersten Be
reich unter der ersten Lastverteilungsplatte mit einem Abstand von den anderen
Verformungselementen vorgesehen. Die einzelnen Verformungselemente werden
beim Abrollen und Abstoßen mit dem Fuß nacheinander belastet. Ihre jeweiligen
Materialeigenschaften, insbesondere ihre Kompressibilität, ermöglich daher, jeden
Abschnitt dieses Vorgangs gezielt zu beeinflussen, sowohl auf der lateralen als
auch auf der medialen Seite. Das Zehen-Verformungselement überragt vorzugs
weise die erste Lastverteilungsplatte nach vorne und weist eine besondere Elasti
zität auf, die das Abstoßen vom Boden erleichtert.
Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich eine
zweite Lastverteilungsplatte im Fersenbereich der Schuhsohle angeordnet mit
zumindest einem unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte angeordnetem
Dämpfungselement, das das Dämpfungsverhalten der Schuhsohle beim ersten
Bodenkontakt mit der Ferse bestimmt und mit zumindest einem unterhalb der
zweiten Lastverteilungsplatte angeordnetes Führungselement mit Materialeigen
schaften, die den Fuß nach dem ersten Bodenkontakt in eine neutrale Position
bringen.
Während das Dämpfungselement die Gelenke und Muskeln vor den beim ersten
Bodenkontakt auftretenden Bodenreaktionskräften schützt, wird durch die Mate
rialeigenschaften des Führungselements sichergestellt, dass bereits unmittelbar
nach dem Aufsetzen eine "Pronationskontrolle" erfolgt, durch die der Fuß in die
für dieses Stadium des Schrittzyklus korrekte, mittlere Position gebracht wird.
Die zweite Lastverteilungsplatte im Fersenbereich stellt einerseits eine gleichmä
ßige Kraftverteilung auf die Ferse sicher und sorgt andererseits dafür, dass die
Dämpfungs- und Führungswirkung der genannten Elemente nicht auf einzelne
Teilbereiche der Ferse begrenzt ist, sondern gleichmäßig auf den gesamten Hinter
fußbereich übertragen wird. Zusätzlich zu der Dämpfungsfunktion wird somit der
Fuß für die nachfolgende Abrollphase über den erfindungsgemäßen Vorderfußbe
reich optimal vorbereitet.
Vorzugsweise ist ein laterales und ein mediales Führungselement unterhalb der
zweiten Lastverteilungsplatte angeordnet. Das Zusammenspiel dieser beiden
Funktionseinheiten ermöglicht beim Aufsetzen der Schuhsohle den kontrollierten
Übergang des Schwerpunkts von der hinteren lateralen Seite in das Zentrum der
Ferse.
Weiterhin ist vorzugsweise zusätzlich ein Stabilitätselement unterhalb der zweiten
Lastverteilungsplatte angeordnet, das Materialeigenschaften aufweist, mit denen
eine zu starke Pronation beim Übergang in die Abrollphase eines Schrittzyklus
verhindert wird. Über die Funktion der Führungselemente hinaus verhindert das
zusätzliche Stabilitätselement eine zu starke Drehung des Fußes auf die mediale
Seite. Der Fachmann erkennt ebenso wie im Fall der Führungselemente unmittel
bar, dass die wesentliche Materialeigenschaft, die zur Pronationskontrolle ver
wendet werden kann, die Kompressibilität der entsprechenden Elemente unter den
auftretenden Belastungen ist.
Vorzugsweise nehmen das Dämpfungselement, die beiden Führungselemente und
das Stabilitätselement jeweils einen im wesentlichen sektorförmigen Bereich der
Fläche unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte ein, wobei das Dämpfungs
element im wesentlichen den hinteren lateralen Bereich, das erste Führungsele
ment den vorderen lateralen Bereich, das zweite Führungselement den hinteren
medialen Bereich und das Stabilitätselement den vorderen medialen Bereich des
Fersenbereichs der Schuhsohle einnimmt.
Diese bevorzugte Anordnung der Funktionselemente ermöglicht in vorteilhafter
Weise die vollständige "Pronationskontrolle" vom ersten Bodenkontakt bis zum
Übergang in die Abrollphase: Nach der dämpfenden Kompression des Dämp
fungselements beim ersten Bodenkontakt wird durch die diagonal angeordneten
Führungselemente die Schwerpunktsbelastung in die Mitte der Ferse geführt. Das
im vorderen medialen Bereich angeordnete Stabilitätselement stellt sicher, dass
der Schwerpunkt nicht im Zuge eine weiteren Drehung des Fußes zu stark auf die
mediale Seite wandert.
Zu Erhöhung der Lebensdauer der erfindungsgemäßen Sohlenkonstruktion um
greift die zweite Lastverteilungsplatte vorzugsweise ähnlich der ersten Lastver
teilungsplatte zumindest teilweise U-förmig das Dämpfungs- und/oder das/die
Führungs- und/oder das Stabilitätselement(e). Spiegelbildlich zur bevorzugten
Ausbildung der ersten Lastverteilungsplatte ist die U-förmige Umgreifung der
zweiten Lastverteilungsplatte vorzugsweise an ihrem dem Vorderfußbereich zu
gewandten Ende angeordnet, um am rückwärtigen Ende die zur Dämpfung erfor
derliche größte Flexibilität bereitzustellen. Gleichzeitig wird damit im mittleren
Sohlenbereich die erforderliche Unterstützung des Fußgewölbes gewährleistet.
Zusätzliche vorteilhafte Weiterentwicklungen der erfindungsgemäßen Sohle bil
den den Gegenstand weiterer abhängiger Patentansprüche.
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden derzeit bevorzugte Ausfüh
rungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in
der zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schuhs mit einer Sohle gemäß einem er
sten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Ansicht der Sohle aus Fig. 1 von unten;
Fig. 3 eine Detailansicht des Vorderfußbereichs der Sohle aus Fig. 1;
Fig. 4-6 Aufsicht, Seitenansicht und Ansicht von unten eines Ausführungs
beispiels der ersten Lastverteilungsplatte;
Fig. 7 Explosionsdarstellung des Vorderfußbereiches gemäß einem Aus
führungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 8 Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegen
den Erfindung mit einer zweiten Lastverteilungsplatte im Fersenbe
reich;
Fig. 9 ein Ansicht des Schuhs aus Fig. 8 von hinten;
Fig. 10 eine Ansicht des Schuhs aus Fig. 8 von unten;
Fig. 11 eine Detailansicht des Fersenbereichs von unten;
Fig. 12 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungs
form der Fersenbereichs;
Fig. 13a-d Schematische Darstellung der Führung der Kraftbelastungslinie
vom Aufsetzen bis zum Abstoßen mit der in den Fig. 8-12 ge
zeigten bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 14 ein Schuh mit einer alternativen Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Sohle; und
Fig. 15 eine Ansicht der Ausführungsform aus Fig. 14 von unten.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Sohle anhand eines Sportschuhs beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die
vorliegende Erfindung auch in anderen Schuhen Verwendung finden kann.
Fig. 1 zeigt eine schematisch vereinfachte Seitenansicht eines Sportschuhs 1, des
sen Sohle das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung realisiert. Unterhalb eines
konventionellen Schuhoberteils 2 ist eine Schuhsohle mit einem erfindungsgemä
ßen Vorderfußbereich angeordnet. Im Vorderfußbereich, unter dem im folgenden
die vordere Fußhälfte verstanden wird, sind unterhalb einer U-förmig gebogenen
Lastverteilungsplatte 100 mehrere Verformungselemente angeordnet. Die U-
förmige Umgreifung führt zum einen zu einer größeren strukturellen Stabilität der
erfindungsgemäßen Sohle, indem zwei der im folgenden erläuterten Verfor
mungselemente zumindest teilweise auf mehreren ihrer Seiten umfasst werden,
zum anderen zu einer größeren Steifigkeit im hinteren Vorderfußbereich, der un
terhalb des Fußgewölbes liegt und daher zu dessen Unterstützung dient.
Fig. 2 zeigt in einer Ansicht von unten die bevorzugte Verteilung der einzelnen
Verformungselemente unterhalb der Lastverteilungsplatte 100. Von der Mitte der
Sohle ausgehend ist zunächst ein hinteres laterales Verformungselement 110 ne
ben einem hinteren medialen Verformungselement 111 angeordnet, gefolgt von
einem vorderen lateralen Verformungselement 112 und einem vorderen medialen
Verformungselement 113. Den Abschluss bildet ein Zehen-Verformungselement
114, das sich im Zehenbereich am vordersten Ende der Schuhsohle befindet. Wie
in Fig. 2 gut zu erkennen, sind die Verformungselemente 110, 111, 112, 113, 114
jeweils mit einem Abstand 120 von unten an der Lastverteilungsplatte 100 befe
stigt. Dies ermöglicht eine vollkommen unabhängige Verformung jedes einzelnen
Elements. Die Verformungselemente 110 und 111 haben dabei in erster Linie eine
Führungsfunktion, d. h. sie halten den Fuß beim Übergang in die Abrollphase des
Vorderfußbereiches in einer neutralen Position zwischen Supination und Pronati
on. Die Verformungselemente 112 und 113 und insbesondere das Zehen-
Verformungselement 114 sind zunehmend elastisch ausgebildet (siehe unten).
Die Abstände 120 sind vorzugsweise sternförmig angeordnet. Möglich sind je
doch auch andere Verteilungen der lateralen und medialen Verformungselemente,
beispielsweise mit geradlinigen, von der medialen zur lateralen Seite verlaufenden
Abständen. In Einzelfällen ist es auch denkbar, dass sich die Kanten der Verfor
mungselemente berühren. Dies ist jedoch solange bedeutungslos, solange eine im
wesentlichen unabhängige Deformation jedes einzelnen Verformungselements
gewährleistet ist. Das Zehen-Verformungselement 114 kann auch zweiteilig aus
gebildet sein, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 2 angedeutet. Denkbar sind
auch Zwischenformen, bei denen zwischen dem lateralen und dem medialen Be
reich des Zehen-Verformungselements 114 nur eine rillenartige Vertiefung ange
ordnet ist, um getrennte laterale und mediale Abstoßbereiche für den Vorderfuß
bereich bereitzustellen.
Durch verschiedene Materialeigenschaften, aber auch unterschiedliche Größen
und Geometrien kann das Kompressionsverhalten der Verformungselemente 110,
111, 112, 113, 114 bestimmt werden, um gezielt Einfluss auf das Abrollverhalten
des Schuhs zu nehmen: So wird beispielsweise ein vorderes mediales Verfor
mungselement 113 und/oder ein hinteres mediales Verformungselement 111, das
im Vergleich zu den anderen Verformungselementen eine größere Härte aufweist,
einer Pronation entgegenwirken. Neigt ein Sportler eher zur Supination könnte
umgekehrt durch ein vorderes laterales Verformungselement 112 und/oder ein
hinteres laterales Verformungselement 110 größerer Härte diesem Fehlstand ent
gegengewirkt werden. In ähnlicher Weise können auch Unterschiede zwischen
den vorderen und den hinteren Verformungselementen der lateralen und/oder der
medialen Seite vorgesehen werden. Im allgemeinen werden für die Verformungs
elemente auf einer Gummimischung basierende EVA-Elemente verwendet, die
Härten von beispielsweise 57 Shore C aufweisen. Denkbar ist darüber hinaus
auch, ein Verformungselement nicht mit einer konstanten Härte zu versehen son
dern einem Härtegradienten, d. h. einer sich über seine Ausdehnung hinweg än
dernden Härte.
Auch die Formgebung kann das Deformationsverhalten beeinflussen. So führt
beispielsweise eine konkave Einbuchtung auf der Außenseite eines Verformungs
elements zu einer anderen Charakteristik (weicher) als eine konvexe Ausbuchtung
(härter).
Für das Zehen-Verformungselement 114 bietet sich die Verwendung von hochela
stischen Materialien an, die sich weitgehend ohne Energieverlust deformieren und
dadurch das Abstoßen vom Boden erleichtern. Beim Beginn der Abrollphase wird
dieses Element durch die zunehmende Belastung zunächst "aufgeladen", d. h. es
wird potentielle Energie durch die elastische Verformung in dem Element gespei
chert. Beim Abschluss des Abrollphase, d. h. unmittelbar beim Abstoßen, wird die
gespeicherte Energie wieder frei, um in Form von kinetischer Energie auf den Fuß
des Trägers übertragen zu werden und dadurch den Bewegungsablauf zu unter
stützen.
Insgesamt erkennt der Fachmann, dass die vorliegende Erfindung gleichsam einen
Baukasten zur Erzielung unterschiedlichster Sohleneigenschaften bereitstellt, oh
ne dass eine Veränderung dieser Eigenschaften eine Veränderung des Fertigungs
prozesses für die erfindungsgemäße Sohle erfordert.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen Detailansichten einer bevorzugten Ausführungsform
der Lastverteilungsplatte 100. Die Seitenansicht in Fig. 5 lässt dabei deutlich die
kleinen Haltestege 101 erkennen, die die Flächen zur Aufnahme der Verfor
mungselemente 110, 111, 112, 113, 114 seitlich begrenzen. Durch diese Halteste
ge 101 wird ein seitliches Verrutschen auch der nicht von der U-förmigen Um
greifung erfassten Verformungselemente 112, 113, 114 verhindert, ohne dass sie
sich gegenseitig abstützen müssen. Das Zehen-Verformungselement 114 weist
eine Kante 115 auf, mit der es von vorne zusätzlich am Oberteil 109 der Lastver
teilungsplatte 100 Halt findet. Den Zusammenbau der Verformungselemente 110,
111, 112, 113, 114 und der Lastverteilungsplatte 100 sowie die eben erläuterten
konstruktiven Details werden besonders deutlich in der Explosionszeichnung der
Fig. 7.
Der untere Schenkel, d. h. die Unterseite der U-förmigen Umgreifung der
Lastverteilungsplatte 100 ist kürzer ausgebildet als ihre Oberseite 109 (vgl. Fig.
5, 7). Zudem ist der untere Schenkel zweiteilig ausgebildet, mit einer lateralen
Unterseite 105 und einer medialen Unterseite 106, die durch einen Einschnitt 107
voneinander getrennt sind. Dies ermöglicht, eine getrennte, Auslenkung der me
dialen und der lateralen Unterseite der Lastverteilungsplatte 100, gegebenenfalls
mit einer unterschiedlichen Rückstellkraft. Dies spiegelt einmal mehr die Mög
lichkeiten wieder, wie mit der vorliegenden Erfindung das Verhalten der Sohle
auf der medialen und auf der lateralen Seite des Vorderfußbereiches unabhängig
voneinander eingestellt werden kann.
Die Lastverteilungsplatte 100 wird vorzugsweise aus einem belastbaren Kunst
stoff gefertigt, der zum einen eine ausreichende Biegesteifigkeit aufweist, um die
von den einzelnen Verformungselementen übertragenen Belastungen großflächig
zu verteilen und zum anderen hinreichend zäh ist, um über einen langen Zeitraum
den ständigen Beanspruchungen standhalten zu können. Vorzugsweise wird Pe
bax® 7233 verwendet, wie es von der Firma Atochem angeboten wird. Ein ande
res für die Lastverteilungsplatte 100 bevorzugtes Kunststoffmaterial ist unter der
Bezeichnung Hytrel® erhältlich. Denkbar ist aber auch die Verwendung von
Kohlefasern, Glasfasern, Kevlar®, geeigneten Kompositmaterialien oder auch
Metallblechen mit entsprechenden Materialeigenschaften.
Die Fig. 3 zeigt beispielhaft, wie die erfindungsgemäßen Konstruktionselemente
in eine vollständige Sohle integriert werden können. Neben den bereits erläuterten
Verformungselementen und der Lastverteilungsplatte erkennt man eine vordere
Außensohle 200, die die Sohle im Vorderfußbereich nach unten hin abschließt. Je
nach Einsatzzweck des Schuhs wird das Profil der Außensohle unterschiedlich
gestaltet werden.
Um eine separate Deformation der Verformungselemente nicht zu behindern,
werden die Abstände 120 durch balgartige Verbindungen 201 der Außensohle 200
überdeckt. Wird beispielsweise das Verformungselement 113 zu einer gegebenen
Situation stärker deformiert als das Verformungselement 111, wird der entspre
chende von der Außensohle zu überdeckende Abstand 120 größer. Diese Verände
rung kann jedoch durch die balgartige Verbindung 201 der Außensohle 200 leicht
ausgeglichen werden, so dass die beiden Verformungselemente 111 und 113 wei
terhin im wesentlichen unabhängig voneinander auf auftretende Belastungen rea
gieren können. Die Verbindungen verhindern somit, dass Staub oder Feuchtigkeit
in die Abstände 120 eindringen, ohne jedoch das dynamische Verhalten der Ver
formungselemente zu behindern.
Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht eines Schuhs 1 mit einer Schuhsohle gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich zur oben
beschriebenen Sohlenkonstruktion im Vorderfußbereich erstreckt sich im Fersen
bereich der Sohle eine zweite Lastverteilungsplatte 10, von der in Fig. 8 nur die
Seitenkante zu erkennen ist. Unterhalb der Lastverteilungsplatte 10 und damit
ebenfalls im Fersenbereich der Sohle sind mehrere funktionale Elemente ange
ordnet. Die Seitenansicht zeigt ein am lateralen Ende der Sohle vorgesehenes
Dämpfungselement 20 und ein im vorderen Teil des Fersenbereichs vorgesehenes
Führungselement 21.
Eine genaue Wiedergabe der bevorzugten Anordnung sämtlicher. Funktionsele
mente des Fersenbereichs dieser Ausführungsform ist in Fig. 11 gezeigt, (die in
der Seitenansicht zu erkennende Außensohlenschicht 30 wurde dabei der Klarheit
wegen weggelassen). Wie man erkennt sind vier Funktionselemente 20, 21, 22, 23
auf Sektoren der näherungsweise kreisförmigen Fläche unter der Lastverteilungs
platte 10 verteilt. Das Dämpfungselement 20 nimmt im wesentlichen den hinteren
lateralen Sektor ein. Das erste Führungselement 21 befindet sich im vorderen late
ralen Bereich, während ein zweites Führungselement 22 am hinteren medialen
Teil angeordnet ist. Am weitesten in Richtung Vorderfußbereich erstreckt sich ein
im vorderen medialen Sektor angeordnetes zusätzliches Stabilitätselement 23. Das
Stabilitätselement 23 kann sich, wie in Fig. 11 angedeutet, auch seitlich über den
Rand der Lastverteilungsplatte 10 hinaus erstrecken, um die unten in Detail er
läuterte Funktion eine zu starke Pronation zu verhindern besser erfüllen zu kön
nen.
Wie aus der perspektivischen Ansicht in Fig. 12 und der Seitenansicht in Fig. 8 zu
erkennen, ist die bevorzugte zweite Lastverteilungsplatte 10 im vorderen Bereich
ähnlich zur ersten Lastverteilungsplatte 100 U-förmig abgewinkelt und umgreift
das Stabilitätselement 23 und das erste Führungselement 21. Damit bildet die
zweite Lastverteilungsplatte 10 ebenfalls ein gehäuseartiges Strukturelement, in
dessen Innerem die genannten Funktionselemente eingesetzt sind. Dadurch erhält
der gesamte Fersenbereich die für eine lange Lebensdauer erforderliche Stabilität.
Zwischen dem Dämpfungselement 20 und den Führungselementen 21, 22 befin
den sich im wesentlichen sektorale Abstände 27, in die ebenso wie in die Abstän
de 120 im Vorderfußbereich zusätzliche Verstärkungselemente (nicht dargestellt)
eingefügt werden können, wenn der Schuh besonders hohen Belastungen unter
worfen ist. In der kreisförmigen Aussparung 25 im Zentrum der Lastverteilungs
platte 10 kann bei Bedarf ein weiteres hochviskoses Dämpfungselement (nicht
dargestellt) angeordnet werden, um direkt unter dem Calcaneus-Knochen des Fu
ßes eine besonders gute Dämpfung bereitzustellen.
Wie zu erkennen, ist die zweite Lastverteilungsplatte 10 bis auf eine vorzugsweise
sternförmige Öffnung 11 durchgehend ausgebildet, um eine gleichmäßige Druck
verteilung auf die Ferse des Sportlers zu gewährleisten. Die sternförmige Öffnung
11 - auch andere Formen sind möglich - dient der Atmungsaktivität und erleich
tert die Verankerung der Funktionselemente 20, 21, 22, 23 unterhalb der zweiten
Lastverteilungsplatte 10. Denkbar ist aber auch hier die Verwendung von Halte
stegen 101 wie an der ersten Lastverteilungsplatte 100, um ein seitliches Verrut
schen zu verhindern.
Die durch die Kombination der ersten und zweiten Lastverteilungsplatten 100
bzw. 10 mit den genannten Funktionselementen 20, 21, 22, 23, 110, 111, 112,
113, 114 erreichte Wirkungsweise des Fersenbereichs sowie des erfindungsgemä
ßen Vorderfußbereiches gemäß der bevorzugten Ausführungsform der erfin
dungsgemäßen Sohle wird im folgenden anhand der Fig. 13a-13d erläutert.
Dabei spiegeln die Pfeile die Kraftverlaufslinien während der verschiedenen Sta
dien der Schrittzyklus wieder.
Fig. 13a zeigt den Moment des ersten Bodenkontakts, der bei der überwiegenden
Mehrzahl der Sportler mit der hinteren lateralen Seite der Sohle erfolgt. Das an
dieser Stelle angeordnete Dämpfungselement 20 dissipiert die beim Aufsetzen auf
den Fuß übertragene Energie und schützt damit die Fuß- und Kniegelenke vor
übermäßiger Belastung.
Fig. 13b zeigt den nächsten Schritt: Die erfindungsgemäß vorgesehenen Füh
rungselemente 21, 22 werden jetzt belastet (vgl. die entsprechenden Pfeile) und
richten durch ihre aufeinander abgestimmten Materialeigenschaften den Fuß aus,
d. h. sie bringen ihn in eine zum Untergrund im wesentlichen parallele Orientie
rung einer zwischen Supination und Pronation neutralen Lage. Das Belastungs
zentrum wandert dadurch von seiner ursprünglich auf der lateralen hinteren Seite
befindlichen Position in das Zentrum des Fersenbereichs. Erreicht wird diese
Funktion der Führungselemente 21, 22 durch geeignete Materialeigenschaften,
insbesondere die Kompressibilität der Elemente 21 und 22.
Fig. 13c zeigt das Stadium der Aufsetzphase unmittelbar vor dem Übergang zum
Abrollen mit dem erfindungsgemäßen Vorderfußbereich. Durch das zusätzliche
Stabilitätselement 23 wird die Verlagerung der Schwerpunktslage von der latera
len auf die mediale Seite gestoppt und somit eine zu starke Pronation verhindert.
Die Fig. 13c spiegelt dies wieder, indem die Kraftverlaufslinie in die Längsachse
der Sohle umgelenkt wird und sich somit die Gesamtbelastung gleichmäßig so
wohl auf die mediale als auch auf die laterale Seite der Sohle verteilt.
Fig. 13d, schließlich, zeigt die Kraftverlaufslinie beim Abrollen und während des
Abstoßens. Zunächst wird die geradlinige Bewegung des Schwerpunkts parallel
zur Längsachse des Schuhs fortgesetzt und die Belastung gleichmäßig auf die me
diale und die laterale Seite des Vorderfußbereiches verteilt. Dadurch bleibt der
Fuß weiterhin in der neutralen Position. Im vordersten Bereich der Schuhsohle
knickt die Kraftverlaufslinie leicht auf die mediale Seite in Richtung des großen
Zehs ab, auf dem beim Abstoßen die größte Last liegt.
Der in den Fig. 13a-13d schematisch angedeutete zeitliche Ablauf mit der er
findungsgemäßen Sohle stellt somit sicher, dass bereits nach Abschluss der Auf
setzphase mit der Ferse der Fuß für einen korrekten Bewegungsablauf ausgerich
tet ist. Durch die zweite Lastverteilungsplatte 10 wird die Dämpfungs-, Führungs-
und Stabilitätsfunktion der Elemente 20, 21, 22 bzw. 23 auf die gesamte Fersen
fläche übertragen und damit die beabsichtigte Einwirkung auf die Orientierung
des Fußes gewährleistet. Mit der ersten Lastverteilungsplatte 100 und den unter
ihr angeordneten Verformungselementen 110, 111, 112, 113 wird die gezielte
Steuerung des Bewegungsablaufs fortgesetzt, bis schließlich das hochelastische
Zehen-Verformungselement 114 durch seine besondere Elastizität das Abstoßen
unterstützt.
Die Funktionselemente 20, 21, 22, 23 werden ebenso wie die Verformungsele
mente 110, 111, 112, 113, 114 des Vorderfußbereichs vorzugsweise aus aufge
schäumten Elementen hergestellt. Während im Fersenbereich die Verwendung
eines PU-Schaums, der auf einem Polyäther basiert, besonders vorteilhaft ist,
werden im Vorderfußbereich vorzugsweise auf Gummi basierende EVA-Schäume
verwendet, da diese Materialien eine höhere Elastizität aufweisen. Wie bereits
erwähnt, wird die gewünschte Dämpfungs- bzw. Führungs- bzw. Stabilisierungs
funktion durch unterschiedliche Kompressibilitäten der Funktionselementen er
zielt. Im allgemeinen liegt die bevorzugte Härte für die Elemente im Bereich von
55-70 Shore Asker C (ASTM 790), wobei die relativen Unterschiede zwischen
Dämpfungs-, Führungs- und Stabilitätselementen vom Einsatzzweck des Schuhs,
der Größe und dem Gewichts des Sportlers abhängen. Erzielen lassen sich die
unterschiedlichen Kompressibilitäten beispielsweise durch unterschiedliche
Dichten der genannten PU-Schäume. Gemäß einer besonders bevorzugten Aus
führungsform ist dabei die Dichte innerhalb des ersten 21 und/oder des zweiten
22 Führungselements sowie des Stabilitätselements 23 nicht konstant sondern
nimmt von hinten nach vorne zu, wodurch die Kompressibilität in dieser Richtung
abnimmt.
Während der in Fig. 8 gezeigte Schuh eine Ausführungsform der erfindungsge
mäßen Sohle für einen Laufschuh beinhaltet, ist in Fig. 14 eine weitere Ausfüh
rungsform für einen Basketballschuh dargestellt. Dabei kann, wie in Fig. 14 zu
sehen, der untere Teil der U-förmigen Umgreifung der zweiten Lastverteilungs
platte 10 weiter nach hinten gezogen werden, um eine noch größere Stabilität des
Fersenbereichs zu erzielen. Ferner weist die zweite Lastverteilungsplatte 10 in der
Ausführungsform aus Fig. 14 einen geringeren Krümmungsradius in ihrem U-
förmigen Abschnitt auf, um eine ausgeprägtere Unterstützung des Fußgewölbes
im sich anschließenden Vorderfußbereich zu ermöglichen.
Die Gestaltung der unterhalb der Funktionselemente angeordneten Außensohle
des Fersenbereichs folgt in dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel der
Anordnung dieser Elemente. So entspricht der separate Teilabschnitt 31 dem
Dämpfungselement 20, das sich somit beim Aufsetzen ungehindert deformieren
kann. Die schematische Darstellung aus Fig. 15 hingegen zeigt die vorzugsweise
in Schuhen mit hohen Belastungsspitzen, wie beispielsweise dem Basketballschuh
aus Fig. 14, verwendete Variante einer durchgehenden Außensohle 30 im Fersen
bereich. Alternativ kann die Außensohle im Fersenbereich ähnlich wie die oben
erläuterte Außensohle 200 des Vorderfußbereiches gestaltet sein, d. h. auch in die
sem Bereich kann die Außensohle Abstände zwischen den einzelnen Funktion
selementen durch balgartige Verbindungen überbrücken, um eine unabhängige
Deformation zu gewährleisten und gleichzeitig das Eindringen von Verunreini
gungen oder Feuchtigkeit zu verhindern.
Für eine maximale strukturelle Stabilität ist es ferner möglich (nicht dargestellt)
die erste und die zweite Lastverteilungsplatte miteinander zu verbinden, um da
durch ein Basisgerüst für die gesamte Sohlenfläche zu schaffen.
Claims (30)
1. Schuhsohle, insbesondere für einen Sportschuh, aufweisend:
- a) eine erste Lastverteilungsplatte (100), die im Vorderfußbereich der Schuhsohle angeordnet ist;
- b) zumindest ein laterales (110, 112) und ein mediales (111, 113) Ver formungselement;
- c) wobei die erste Lastverteilungsplatte (100) zumindest das laterale (110, 112) und/oder das mediale (111, 113) Verformungselement vom hinteren Ende des Vorderfußbereichs ausgehend zumindest teilweise umgreift.
2. Schuhsohle nach Anspruch 1, wobei das laterale (110, 112) und das mediale
(111, 113) Verformungselement mit einem Abstand (120) voneinander un
terhalb der ersten Lastverteilungsplatte (100) angeordnet sind, um sich bei
Belastung der Schuhsohle unabhängig voneinander zu verformen.
3. Schuhsohle nach Anspruch 2, wobei die erste Lastverteilungsplatte (100)
die Form eines nach vorne geöffneten U aufweist.
4. Schuhsohle nach Anspruch 3, wobei die erste Lastverteilungsplatte (100)
eine laterale (105) und eine mediale (106) Unterseite aufweist, die
unabhängig voneinander auslenkbar sind.
5. Schuhsohle nach Anspruch 4, wobei die laterale (105) und die mediale
(106) Unterseite durch einen Einschnitt (107) in der ersten Lastverteilungs
platte (100) voneinander getrennt sind.
6. Schuhsohle nach Anspruch 4 oder 5, wobei die erste Lastverteilungsplatte
(100) eine Oberseite aufweist, die sich weiter nach vorne erstreckt als ihre
laterale (105) und ihre mediale (106) Unterseite.
7. Schuhsohle nach einem der Ansprüche 1-6, wobei ein hinteres laterales
(110), ein vorderes laterales (112), ein hinteres mediales (111) und ein vor
deres mediales (113) Verformungselement mit einem Abstand (120) von
einander unterhalb der ersten Lastverteilungsplatte (100) angeordnet sind.
8. Schuhsohle nach Anspruch 7, wobei ferner ein Zehen-Verformungselement
(114) im vordersten Bereich unter der ersten Lastverteilungsplatte (100) mit
einem Abstand (120) von den anderen Verformungselementen (110, 111,
112, 113) angeordnet ist.
9. Schuhsohle nach Anspruch 8, wobei das Zehen-Verformungselement (114)
die erste Lastverteilungsplatte (100) nach vorne überragt und eine hohe Ela
stizität aufweist.
10. Schuhsohle nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Abstände (120) zwischen
dem hinteren lateralen (110), dem vorderen lateralen (112), dem hinteren
medialen (111), dem vorderen medialen (113) Verformungselement und
dem Zehen-Verformungselement (114) geradlinig sind.
11. Schuhsohle nach Anspruch 10, wobei entlang der geradlinigen Abstände
(120) zumindest ein Haltesteg (101) unterhalb der ersten Lastverteilungs
platte (100) für die Verformungselemente (110, 111, 112, 113, 114) ange
ordnet ist.
12. Schuhsohle nach einem der Ansprüche 7-11, wobei die hinteren Verfor
mungselemente (110, 111) eine andere Härte aufweisen als die vorderen
Verformungselemente (112, 113).
13. Schuhsohle nach Anspruch 12, wobei die Elastizität der Verformungsele
mente (110, 111, 112, 113, 114) von hinten nach vorne zunimmt.
14. Schuhsohle nach einem der Ansprüche 1-13, wobei das/die lateralen Ver
formungselement(e) (110, 112) eine andere Härte aufweisen als das/die
medialen Verformungselement(e) (111, 113).
15. Schuhsohle nach einem der Ansprüche 1-14 ferner aufweisend:
- a) eine zweite Lastverteilungsplatte (10), die im Fersenbereich der Schuhsohle angeordnet ist;
- b) zumindest ein unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte (10) an geordnetes Dämpfungselement (20), das das Dämpfungsverhalten der Schuhsohle beim ersten Bodenkontakt mit der Ferse bestimmt;
- c) zumindest ein unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte angeord netes Führungselement (21, 22) mit Materialeigenschaften, die den Fuß nach dem ersten Bodenkontakt in eine neutrale Position brin gen.
16. Schuhsohle nach Anspruch 15, wobei ferner ein Stabilitätselement (23) un
terhalb der zweiten Lastverteilungsplatte (10) angeordnet ist, das Materia
leigenschaften aufweist, mit denen eine zu starke Pronation beim Übergang
in die Abrollphase eines Schrittzyklus verhindert wird.
17. Schuhsohle nach Anspruch 16, wobei ein laterales (21) und ein mediales
(22) Führungselement unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte (10) an
geordnet sind.
18. Schuhsohle nach Anspruch 17, wobei das Dämpfungselement (20), die bei
den Führungselemente (21, 22) und das Stabilitätselement (23) jeweils einen
im wesentlichen sektorförmigen Bereich der Fläche unterhalb der zweiten
Lastverteilungsplatte (10) einnehmen.
19. Schuhsohle, nach Anspruch 18, wobei das Dämpfungselement (20) im we
sentlichen den hinteren lateralen Bereich, das erste Führungselement (21)
den vorderen lateralen Bereich, das zweite Führungselement (22) den hinte
ren medialen Bereich und das Stabilitätselement (23) den vorderen medialen
Bereich der Fläche unterhalb der Lastverteilungsplatte (10) einnimmt.
20. Schuhsohle nach Anspruch 19, wobei das Dämpfungselement (20), das erste
und das zweite Führungselement (21, 22) und das Stabilitätselement (23)
jeweils mit einem Abstand (27) zueinander angeordnet sind.
21. Schuhsohle nach Anspruch 20, wobei zumindest in einem der Abstände (27,
120) ein zusätzliches Unterstützungselement angeordnet ist.
22. Schuhsohle nach einem der Ansprüche 17-21, wobei das erste (21) und/
oder das zweite Führungselement (22) eine größere Härte als das Dämp
fungselement (20) aufweisen.
23. Schuhsohle nach einem der Ansprüche 17-22, wobei die Härte des ersten
(21) und/oder des zweiten Führungselements (22) und/oder des Stabilität
selements (23) von hinten nach vorne zunimmt.
24. Schuhsohle nach einem der Ansprüche 16-23, wobei das Stabilitätselement
(23) die zweite Lastverteilungsplatte (10) seitlich überragt.
25. Schuhsohle nach einem der Ansprüche 15-24, wobei die zweite Lastver
teilungsplatte (10) das Dämpfungs- (20) und/oder das/die Führungs- (21,
22) und/oder das Stabilitätselement (23) zumindest teilweise U-förmig
umgreift.
26. Schuhsohle nach Anspruch 25, wobei die U-förmige Umgreifung am dem
dem Vorderfußbereich zugewandten Ende der zweiten Lastverteilungsplatte
(10) angeordnet ist.
27. Schuhsohle nach einem der Ansprüche 15-26, wobei ferner eine durchge
hende Außensohle (30, 200) unterhalb des Dämpfungselements(20), des
(der) Führungselements (-elemente) (21, 22), des Stabilitätselements (23)
und der Verformungselemente (110, 111, 112, 113, 114) angeordnet ist.
28. Schuhsohle nach Anspruch 27, wobei die Außensohle (200) balgartige Ver
bindungen (201) aufweist, um eine unabhängige Verformung des Dämp
fungselements (20), des (der) Führungselements (-elemente) (21, 22), des
Stabilitätselements (23) und der Verformungselemente (110, 111, 112, 113,
114) zu ermöglichen.
29. Schuhsohle nach einem der Ansprüche 1-28, wobei die erste und die
zweite Lastverteilungsplatte miteinander verbunden sind.
30. Schuh mit einer Schuhsohle nach einem der Ansprüche 1-29.
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