DE60204070T2

DE60204070T2 - Schuhsohle

Info

Publication number: DE60204070T2
Application number: DE60204070T
Authority: DE
Inventors: Robert J. Lucas; Allen W. Van Noy; Vincent Philippe Rouiller; Wolfgang Scholz
Original assignee: Adidas International Marketing BV
Current assignee: Adidas International Marketing BV
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2022-03-19
Also published as: JP4170642B2; EP1240838A9; DE60204070D1; US6722058B2; EP1240838A1; DE10112821B9; JP2002320502A; US6931765B2; ATE295092T1; EP1240838B1; DE10112821C1; US20040168352A1; US20020129516A1

Description

1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schuhsohle, insbesondere für einen Sportschuh.
2. Der Stand der Technik
Bei der Herstellung von Schuhen, insbesondere von modernen Sportschuhen, wird einerseits versucht, den Träger des Schuhs in seinem Bewegungsablauf so wenig wie möglich zu behindern. Andererseits sollen die vielseitigen Belastungen auf das Knochengerüst und die Muskulatur beim Laufen reduziert werden, um Ermüdungserscheinungen oder das Risiko von Verletzungen auch unter lang andauernder Belastung zu verringern.
Eine wesentliche Ursache für die vorzeitige Ermüdung der Gelenke oder der Muskulatur sind Fehlstellungen des Fußes während eines Schrittzyklus. Während Hochleistungssportler insbesondere beim Sprinten ausschließlich über den Vorderfußbereich laufen, setzt der durchschnittliche Freizeitsportler den Fuß zunächst mit der Ferse auf und rollt anschließend über den Ballen ab.
Bei einem korrekten Bewegungsablauf findet bei der Mehrheit der Sportler zwischen dem ersten Bodenkontakt mit der Ferse und dem Abstoßen mit dem Ballen ein leichte Drehbewegung des Fußes von außen nach innen statt. Das heisst, während beim Aufsetzen der Schwerpunkt eher auf der lateralen Seite des Fußes liegt, wandert er im Verlauf des Schrittzyklus auf die mediale Seite. Diese natürliche Drehbewegung des Fuß zur medialen Seite hin wird als Pronation bezeichnet.
Sowohl eine Supination (die umgekehrte Drehbewegung) als auch eine zu starke Pronation führen zu erhöhten Belastungen der Gelenke und damit zu vorzeitigen Ermüdungserscheinungen oder sogar Verletzungen. Es ist daher bei der Konstruktion von Schuhen, insbesondere von Sportschuhen, erforderlich, das Maß der Pronation im Zuge eines Schrittzyklus genau zu kontrollieren, um die genannten Fehlstellungen zu vermeiden.
Aus dem Stand der Technik sind die verschiedensten Vorrichtungen bekannt, mit denen die Pronation beeinflusst werden soll. Zahlreiche Stützelemente sind für den Mittelfußbereich und den Vorderfußbereich vorgeschlagen worden, mit denen ein zu starkes Drehen des Fuß auf die mediale und/oder auf die laterale Seite beim Abstoßen verhindert werden soll. Der Fersenbereich ist bei diesen Konstruktionen üblicherweise als ein einfaches Dämpfungselement ausgebildet, das lediglich dazu dient, die auftretenden Bodenreaktionskräfte zu dämpfen.
Bei diesem Ansatz wird jedoch übersehen, dass bereits die erste Phase des Schrittzyklus entscheidenden Einfluss auf den weiteren Bewegungsablauf hat. Wenn der Fuß die Aufsetzphase mit einer richtigen Fußstellung vor dem Übergang in die Abrollphase beendet, ist die wesentliche Voraussetzung für einen insgesamt korrekten Bewegungsablauf gegeben.
Die US 5,353,523 offenbart eine Zwischensohle mit einem Gehäuse, umfassend eine obere Platte und vier darunter angeordnete identische Dämpfungselemente. Bei Aufsetzen des Fußes erfolgt der erste Kontakt am lateralen Hinterfußbereich und die Anfangsbelastung wird in erster Linie von dem hinteren lateralen Element getragen, wobei die Last progressiv nach vorne und medial zu den anderen Elementen übertragen wird. Nach dem ersten Aufsetzen werden die anderen Stützelemente starker zusammengedrückt und tragen zu der Gesamtsteifigkeit bei, so dass bei einem Träger des Schuhs ein Versagen der Dämpfung durch vollständige Kompression (sog. „Bottoming-Out") nicht auftritt.
Die FR 2 634 631 offenbart eine Radanordnung in der Mitte des Fersenteils einer Zwischensohle. Das Rad umfasst zwei oder mehr Abschnitte verschiedener Här ten. Durch Drehen des Rades können die Abschnitte wie gewünscht in der Mitte des Fersenteils verteilt werden, um eine Pronations- oder Supinationstendenz des Trägers des Schuhs zu kompensieren.
Die EP 0 092 366 beschreibt einen Schuh mit einer Zwischensohle, die im Fersenbereich aus zwei durchgängigen Schichten mit komplementären Verjüngungen umfasst. Die beiden Schichten haben verschiedene Härten, die so gewählt sind, dass das Dickeverhältnis des Materials mit höherer Härte benachbart der inneren Seite der Sohle am größten ist, um eine unnormale Pronation zu vermindern.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Schuhsohle, insbesondere für einen Sportschuh, bereitzustellen, die vom ersten Bodenkontakt an zu einer korrekten Fußstellung führt und dadurch vorzeitige Ermüdungs- oder Verschleißerscheinungen der Gelenke und der Muskulatur verhindert.
3. Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schuhsohle, wie in Anspruch 1 definiert.
Während das Dämpfungselement die Gelenke und Muskeln vor den beim ersten Bodenkontakt auftretenden Bodenreaktionskräften schützt, wird durch die Materialeigenschaften des Führungselements sichergestellt, dass bereits unmittelbar nach dem Aufsetzen (und damit nicht wie im Stand der Technik erst in einer späteren Phase des Schrittzyklus) eine „Pronationskontrolle" erfolgt, durch die der Fuß in die für dieses Stadium des Schrittzyklus korrekte mittlere Position gebracht wird.
Die erfindungsgemäße Lastverteilungsplatte im Fersenbereich stellt einerseits eine gleichmäßige 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 Hinterfußbereich übertragen wird. Zusätzlich zu der bekannten Dämpfungsfunktion wird somit der Fuß für die nachfolgende Abrollphase über den Vorder fußbereich optimal vorbereitet. Darüber hinaus verleiht die erfindungsgemäße Lastverteilungsplatte der erfindungsgemäßen Konstruktion die für eine lange Lebensdauer des Schuhs notwendige Stabilität.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich ein Stabilitätselement unterhalb der Lastverteilungsplatte angeordnet, das Materialeigenschaften aufweist, mit denen eine zu starke Pronation beim Obergang in die Abrollphase eines Schrittzyklus verhindert wird. Über die Funktion der Führungselemente hinaus verhindert das zusätzliche Stabilitätselement eine zu starke Drehung des Fuß auf die mediale Seite. Der Fachmann erkennt ebenso wie im Fall der Führungselemente unmittelbar, dass die wesentliche Materialeigenschaft, die zur erfindungsgemäßen Pronationskontrolle verwendet werden kann, die Kompressibilität der entsprechenden Elemente unter den auftretenden Belastungen ist.
Vorzugsweise sind ein laterales und ein mediales Führungselement unterhalb der Lastverteilungsplatte angeordnet. Das Zusammenspiel dieser beiden Funktionseinheiten ermöglicht beim Aufsetzen der erfindungsgemäßen Schuhsohle den kontrollierten Übergang des Schwerpunkts von der lateralen hinteren Seite in das Zentrum der Ferse.
Vorzugsweise nehmen das Dämpfungselement, die beiden Führungselemente und das Stabilitätselement jeweils einen im Wesentlichen sektorförmigen Bereich der Fläche unterhalb der Lastverteilungsplatte ein, wobei das Dämpfungselement im Wesentlichen den lateralen hinteren Bereich, das erste Führungselement den lateralen vorderen Bereich, das zweite Führungselement den medialen hinteren Bereich und das Stabilitätselement den medialen vorderen Bereich einnimmt.
Diese bevorzugte Anordnung der erfindungsgemäßen Funktionselemente ermöglicht in vorteilhafter Weise die vollständige „Pronationskontrolle" vom ersten Bodenkontakt bis zum Übergang in die Abrollphase:
Nach der Kompression des Dämpfungselements beim ersten Bodenkontakt wird durch die diagonal angeordneten Führungselemente die Schwerpunktsbelastung in die Mitte der Ferse geführt. Das im medialen vorderen Bereich angeordnete Stabilitätselement stellt sicher, dass der Schwerpunkt nicht im Zuge eine weiteren Drehung des Fußes zu stark auf die mediale Seite wandert.
Zur weiteren Erhöhung der Lebensdauer der erfindungsgemäßen Sohlenkonstruktion umgreift die Lastverteilungsplatte vorzugsweise das Dämpfungs- und/oder das/die Führungs- und/oder das Stabilitätselement zumindest teilweise U-förmig. Dadurch wird eine Art flexibles Gehäuse geschaffen, in dem die erfindungsgemäßen Funktionselemente angeordnet sind. Die U-förmige Umgreifung ist dabei vorzugsweise am dem Vorderfußbereich zugewandten Ende der Lastverteilungsplatte angeordnet, um am rückwärtigen Ende die zur Dämpfung erforderliche größte Flexibilität bereitzustellen.
Zusätzliche vorteilhafte Weiterentwicklungen der erfindungsgemäßen Sohle, bilden den Gegenstand weiterer abhängiger Patentansprüche.
4. Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden derzeit bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der zeigt:
1: Eine laterale Gesamtansicht eines linken Schuhs mit einer Schuhsohle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2: Eine Ansicht von hinten des Schuhs aus 1;
3: Eine Ansicht des Schuhs aus 1 von unten;
4 Eine Detailansicht des Fersenbereichs einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sohle von unten;
5: Eine perspektivische Darstellung der bevorzugten Ausführungsform der Fersenbereichs aus 4;
6a – c: Schematische Darstellung der Führung der Kraftbelastunglinie vom Aufsetzen bis zum Übergang in die Abrollphase mit der in den 4 und 5 gezeigten bevorzugten Ausführungsform;
7: Ein Schuh mit einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sohle; und
8: Eine Ansicht der Ausführungsform aus 7 von unten.
5. Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
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.
1 zeigt eine Seitenansicht eines Schuhs 1 mit einer Schuhsohle gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Schuh weist ein nach dem Stand der Technik hergestelltes Oberteil 2 sowie eine Sohle mit einem bekannten Vorder- und Mittelfußbereich auf. Im Fersenbereich der Sohle erstreckt sich erfindungsgemäß eine Lastverteilungsplatte 10, von der in 1 nur die Seitenkante zu erkennen ist. Unterhalb der Lastverteilungsplatte 10 und damit ebenfalls im Fersenbereich der Sohle sind mehrere funktionale Elemente der Schuhsohle angeordnet. Die Seitenansicht zeigt das am lateralen Ende der Sohle vorgesehene Dämpfungselement 20 und ein im vorderen Teil des Fersenbereichs vorgesehenes Führungselement 21.
Eine genaue Wiedergabe der bevorzugten Anordnung sämtlicher Funktionselemente dieser Ausführungsform ist in 4 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 Lastverteilungsplatte 10 verteilt. Das Dämpfungselement 20 nimmt im Wesentlichen den lateralen hinteren Sektor ein. Das erste Führungselement 21 befindet sich im lateralen vorderen Bereich, während ein zweites Führungselement 22 am medialen hinteren Teil angeordnet ist. Am weitesten in Richtung Mittelfußbereich erstreckt sich ein im vorderen medialen Sektor angeordnetes zusätzliches Stabilitätselement 23. Das Stabilitätselement 23 kann sich, wie in 4 angedeutet, auch seitlich über den Rand der Lastverteilungsplatte 10 hinaus erstrecken, um die unten in Detail erläuterte Funktion eine zu starke Pronation zu verhindern besser erfüllen zu können.
Wie aus der perspektivischen Ansicht in 5 und der Seitenansicht in 1 zu erkennen, ist die bevorzugte Lastverteilungsplatte 10 im vorderen Bereich U-förmig abgewinkelt und umgreift das Stabilitätselement 23 und das erste Führungselement 21. Damit bildet die Lastverteilungsplatte 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 befinden sich im Wesentlichen sektorale Aussparungen 27, in die, wenn der Schuh besonders hohen Belastungen unterworfen ist, zusätzliche Verstärkungselemente (nicht dargestellt) eingefügt werden können. In der kreisförmigen Aussparung 25 im Zentrum der Lastverteilungsplatte 10 kann bei Bedarf ein weiteres hochviskoses Dämpfungselement (nicht dargestellt) angeordnet werden, um direkt unter dem Calcaneus-Knochen des Fußes eine besonders gute Dämpfung bereitzustellen.
Wie zu erkennen, ist die Lastverteilungsplatte 10 bis auf eine vorzugsweise sternförmige Öffnung 11 durchgehend ausgebildet, um eine gleichmäßige Druckverteilung auf die Ferse des Sportlers zu gewährleisten. Die sternförmige Offnung 11 – auch andere Formen sind möglich – dient der Atmungsaktivität und erleichtert die Verankerung des Funktionselemente 20, 21, 22, 23 unterhalb der Lastverteilungsplatte 10.
Die durch die Kombination aus Lastverteilungsplatte 10 und den genannten Funktionselementen 20, 21, 22, 23 erreichte Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Sohle wird im Folgenden anhand der 6a – 6c erläutert. Dabei spiegeln die Pfeile die Kraftverlaufslinien während der verschiedenen Stadien der Aufsetzphase mit der erfindungsgemäßen Sohle wieder.
6a zeigt den Moment des ersten Bodenkontakts, der bei der überwiegenden Mehrzahl der Sportler mit der lateralen hinteren Seite der Sohle erfolgt. Das an dieser Stelle angeordnete Dämpfungselement dissipiert die beim Aufsetzen auf den Fuß übertragene Energie und schützt damit die Fuß- und Kniegelenke vor übermäßiger Belastung.
6b zeigt den nächsten Schritt: Die erfindungsgemäß vorgesehenen Führungselemente 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 Orientierung einer zwischen Supination und Pronation neutralen Lage. Das Belastungszentrum 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.
6c schließlich zeigt das letzte Stadium der Aufsetzphase unmittelbar vor dem Übergang zum Abrollen mit dem Mittel- und Vorderfuß. Durch das zusätzliche Stabilitätselement 23 wird die Verlagerung der Schwerpunktslage von der lateralen auf die mediale Seite gestoppt und somit eine zu starke Pronation verhindert. Die 6c spiegelt dies wieder, indem die Kraftverlaufslinie in die Längsachse der Sohle umgelenkt wird und sich somit die Gesamtbelastung gleichmäßig sowohl auf die mediale als auch auf die laterale Seite der Sohle verteilt.
Der in den 6a – 6c schematisch angedeutete zeitliche Ablauf beim Aufsetzen mit der erfindungsgemäßen Sohle stellt somit sicher, dass bereits nach Abschluss der Aufsetzphase mit der Ferse der Fuß für einen korrekten Bewegungsablauf ausgerichtet ist. Durch die erfindungsgemäße Lastverteilungsplatte 10 wird die Dämpfungs-, Führungs- und Stabilitätsfunktion der Elemente 20, 21, 22 bzw. 23 auf die gesamte Fersenfläche übertragen und damit die beabsichtigte Einwirkung auf die Orientierung des Fußes gewährleistet.
Die Funktionselemente 20, 21, 22, 23 werden vorzugsweise aus aufgeschäumten Elementen hergestellt. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines PU-Schaums, der auf einem Polyäther basiert. Wie bereits erwähnt, wird die gewünschte Dämpfungs- bzw. Führungs- bzw. Stabilisierungsfunktion durch unterschiedliche Kompressibilitäten der Funktionselementen erzielt. 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. Beispielhafte Werte liegen bei Shore 60C für das Dämpfungselement und Shore 65C für die Führungselemente und das Stabilitätselement. Erzielen lassen sich die unterschiedlichen Kompressibilitäten beispielsweise durch unterschiedliche Dichten der genannten PU-Schäume. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform 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.
Die Lastverteilungsplatte 10 wird bevorzugt aus leichten, aber stabilen Kunststoffen wie Hytrel^® gefertigt und weist vorzugsweise eine Härte von Shore 72D auf. Denkbar ist aber auch die Verwendung von Kohlefasern, Glasfasern, Kevlar oder geeigneten Kompositmaterialien.
Während der in 1 gezeigte Schuh eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sohle für einen Laufschuh beinhaltet, ist in 7 eine weitere Ausführungsform für einen Basketballschuh dargestellt. Dabei kann, wie in 7 zu sehen, der untere Teil der U-förmigen Umgreifung der Lastverteilungsplatte 10 weiter nach hinten gezogen werden, um eine noch größere Stabilität des Fersenbereichs zu erzielen. Ferner weist die Lastverteilungsplatte 10 in der Ausführungsform aus 7 einen geringeren Krümmungsradius in ihrem U-förmigen Abschnitt auf, um eine ausgeprägtere Unterstützung des Fußgewölbes im sich anschließenden Mittelfußbereich zu ermöglichen.
Die Gestaltung der unterhalb der Funktionselemente angeordneten Außensohle entspricht in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ihrer Anordnung. So korrespondiert der separate Teilabschnitt 31 dem Dämpfungselement 20, das sich somit beim Aufsetzen ungehindert deformieren kann. Die schematische Darstellung aus 8 hingegen zeigt die vorzugsweise in Schuh mit hohen Belastungsspitzen, wie beispielsweise dem Basketballschuh aus 7, verwendete Variante einer durchgehenden Außensohle 30.

Claims

Schuhsohle, insbesondere für einen Sportschuh, aufweisend: a) eine Lastverteilungsplatte (10), die im Fersenbereich der Schuhsohle angeordnet ist; b) zumindest ein unterhalb der Lastverteilungsplatte angeordnetes Dämpfungselement (20); c1) zumindest ein unterhalb der Lastverteilungsplatte angeordnetes Führungselement; d1) wobei das Dämpfungselement und das zumindest eine Führungselement mit einem Abstand voneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass c2) das Führungselement eine geringere Kompressibilität aufweist als das Dämpfungselement, um den Fuß nach dem ersten Bodenkontakt in eine neutrale Position zu bringen; und d2) das Dämpfungselement eine sektorähnliche Form aufweist und am lateralen hinteren Ende der Sohle angeordnet ist, so dass es die Dämpfungseigenschaften der Schuhsohle beim ersten Bodenkontakt mit der Ferse bestimmt.
Schuhsohle nach Anspruch 1, wobei ferner ein Stabilitätselement (23) unterhalb der Lastverteilungsplatte (10) angeordnet ist und eine geringere Kompressibilität als das Dämpfungselement (20) aufweist, so dass eine zu starke Pronation während des Übergangs in die Abrollphase eines Schrittzyklus verhindert wird.
Schuhsohle nach Anspruch 2, wobei ein laterales (21) und ein mediales Führungselement (22) unterhalb der Lastverteilungsplatte (10) angeordnet sind.
Schuhsohle nach Anspruch 3, wobei das Dämpfungselement (20), die zwei Führungselemente (21, 22) und das Stabilitätselement (23) jeweils einen im Wesentlichen sektorförmigen Teil der Fläche unterhalb der Lastverteilungsplatte (10) einnehmen.
Schuhsohle nach Anspruch 4, wobei das Dämpfungselement (20) im Wesentlichen den lateralen hinteren Teil einnimmt, das erste Führungselement (21) den lateralen vorderen Teil, das zweite Führungselement (22) den medialen hinteren Teil und das Stabilitätselement (23) den medialen vorderen Teil der Fläche unterhalb der Lastverteilungsplatte (10).
Schuhsohle nach Anspruch 5, wobei das Dämpfungselement (20), das erste und das zweite Führungselement (21, 22) und das Stabilitätselement (23) jeweils mit einem Abstand (27) voneinander angeordnet sind.
Schuhsohle nach Anspruch 6, wobei zusätzliche Verstärkungselemente in den Abständen (27) angeordnet sind.
Schuhsohle nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das zweite Führungselement (22) eine größere Härte als das Dämpfungselement (20) aufweist.
Schuhsohle nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Härte des ersten (21) und/oder des zweiten Führungselements (22) und/oder des Stabilitätselements (23) von hinten nach vorne zunimmt.
Schuhsohle nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei das Stabilitätselement (23) sich lateral über die Lastverteilungsplatte (10) hinaus erstreckt.
Schuhsohle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Lastverteilungsplatte (10) U-förmig ist und zumindest teilweise das Dämpfungselement (20) und/oder das Führungselement (21, 22) und/oder das Stabilitätselement (23) umgreift.
Schuhsohle nach Anspruch 12, wobei die Biegung der U-förmigen Umgreifung an einem Ende der Lastverteilungsplatte (10) angeordnet ist, das in Richtung des Vorderfußbereiches gerichtet ist.
Schuhsohle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine durchgehende Außensohle (30) unterhalb des Dämpfungselements (20), des/der Führungselement(e) (21, 22) und des Stabilitätselements (23) angeordnet ist.
Schuh mit einer Schuhsohle nach einem der Ansprüche 1 bis 13.