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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zehenkappe für einen
Sicherheitsschuh, insbesondere bezieht sie sich auf eine verstärkte, spritzgegossene
Kunststoffzehenkappe.
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Viele Jahre lang wurden Zehenkappen für Sicherheitsschuhe aus dünnen zu
zehenförmigen Schuhkörpern geformten Stahlblechen hergestellt, welche angenäht oder
anderweitig an der Innenseite der ledernen Zehenkappe des Schuhs oder Stiefels befestigt
wurden. Stahlzehenkappen sind dafür bekannt, daß sie sich unter einer senkrecht ausgeübten
Druck- oder Stoßbelastung verformen und eine bleibende Verformung eingehen, welche, in dem
Falle wo dieselbe extrem hoch ist, zu Quetsch- und/oder Schnittverletzungen an den Zehen
des Trägers führen kann. Vor nicht allzu langer Zeit sind Bemühungen unternommen worden
um den Stahl in Sicherheitszehenkappen durch verschiedene Kunststoffmaterialien zu
ersetzten und eine gewisse Zahl von zum Stand der Technik gehörenden Patenten zeigen
solche Ausführungen.
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Eines der relevanteren zum Stand der Technik gehörenden Patente ist dasjenige Nr.
4.735.003 von Dykemann, welches eine gepreßte Kunststoffzehenkappe beschreibt, welche aus
einer Vielfalt von thermoplastischen und hitzehärtbaren Harzen hergestellt worden ist,
beide Harzarten mit und ohne Faserverstärkung. Der Körper der Zehenkappe ist ausgestattet
mit einem flexiblen Kuppelbereich, dessen Durchbiegen unter einer Belastung dazu bestimmt
ist die Belastungen hin zu den seitlichen und vorderen Wandbereichen zu verlagern, welche
im allgemeinen stärker sind und somit eher imstande sind die Belastungen auszuhalten.
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GB 2138272 beschreibt eine Zehenkappe für einen Schuh. Die Zehenkappe besteht aus
einem Spritzgußstück aus faserhaltigem Kunststoff und umfaßt eine Kuppel, welche
gleichmäßig in die sich gegenüberliegenden seitlichen Wände und in die Vorderwand
übergeht. Die Ränder der Kuppel und der Seitenwände begrenzen zusammen ein nach rückwärts
offenes Ende.
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In den Vereinigten Staaten wird die Eignung von Zehenkappen für neues
Sicherheitsschuhwerk in Übereinstimmung mit der nationalen amerikanischen Norm für
Personensicherheit - Sicherheitsschuhwerk (American National Standard for Personal
Protection - Protective Footwear "ANSI Z41-1991") bestimmt. Diese Norm sieht u. a.
getrennte Druck- und Stoßtests vor, die beide senkrechte Belastungen auf die Kuppel der
Zehenkappe, welche gerade im Schuh oder Stiefel eingebaut ist, aufbringen. Entsprechende
jedoch noch etwas strengere, Normen werden in Kanada unter dem Zehenstoßtest Z-195 von
März 1984 der kanadischer Normungsgesellschaft (Canadian Standards Association)
angewendet. In Europa werden die Testvorschriften durch die DIN-Normen vorgegeben.
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Die strengen Testvorschriften denen die Schutzzehenkappen unterliegen haben es
extrem schwer gemacht, Zehenkappen, entweder aus Stahl oder aus Kunststoff, zu entwerfen
und herzustellen, welche dann in der Lage sind irgendeine der Normen reproduzierbar zu
erfüllen, viel weniger noch alle diese Normen. Das Problem wird noch verschlimmert durch
die Abweichungen unter den Typen der Zehenkappen in den Vereinigten Staaten und zwischen
den Vereinigten Staaten und Kanada sowie Europa. Diese Typen werden ihrerseits bis zu
einem gewissen Grad durch Veränderungen in dem Stil und in dem Aufbau der Schuhe
vorgeschrieben, sowohl bei Arbeitsschuhen als auch bei Gesellschaftsschuhen, welche
abgeändert werden um Schutzzehenkappen aufnehmen zu können. Ebenso besteht in der
Industrie der Wunsch nach einer Abschaffung von aus Stahl bestehenden Zehenkappen aus
Gründen die zu den oben erwähnten Gründen hinzukommen, wie z. B. die hitze- und
stromleitenden Eigenschaften von Stahl. Ebenso bewirkt das Ansprechen von Stahl auf
magnetische und elektrische Signale, daß es für gewisse militärische und ähnliche
Anwendungen unerwünscht ist.
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Somit existiert in der Industrie ein andauernder tatsächlicher Bedarf an einer
Zehenkappe aus Kunststoff, als Ersatz für die Zehenkappen aus Stahl, wobei dieselbe sowohl
den anwendbaren Testnormen entspricht und dennoch die ästhetischen Forderungen von Stil,
Form und relativ geringem Gewicht erfüllt. Zusätzlich sollten die aus Kunststoff gepreßten
Zehenkappen wünschenswerter Weise dazu geeignet sein in hohen Produktionsmengen
hergestellt zu werden, wie zum Beispiel durch Spritzgießen. Es ist jedoch bekannt, daß
ältere Spritzgußtechniken und -materialien, die faserverstärkte Kunststoffe verwendeten,
abhängig sind von einem Abbau der Fasern und von Schwierigkeiten bei der Ausrichtung der
Fasern. Ausrichtung die erforderlich ist, um die Festigkeit des Endproduktes zu
optimieren.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung schafft man eine spritzgegossene Zehenkappe für
einen Sicherheitsschuh von der Art eines nach rückwärts offenen zehenförmigen Schuhkörpers
mit einer Kuppel, welche gleichmäßig in gekrümmten Übergängen in die gegenüberliegenden,
seitlichen, üblicherweise senkrecht verlaufenden Seitenwände und die üblicherweise
senkrecht verlaufende Vorderwand übergeht, wobei die besagte Zehenkappe einen Körper aus
faserhaltigem Kunststoffharz beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß ein größerer Teil der
Fasern (F) in dem die Kuppel bildenden Harz in einer üblicherweise seitlichen Richtung
zwischen den Seitenwänden orientiert ist, wobei die Zehenkappe eine Kerbe aufweist, welche
sich entlang der Vorderwand erstreckt und einen Bereich von wesentlich vermindertem
Querschnitt in der Vorderwand begrenzt, um ein kontrolliertes Zusammenbrechen der
Zehenkappe bei Anwendung einer senkrecht abwärts gerichteten Last auf die Kuppel
herbeizuführen.
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Die Zehenkappe gemäß der vorliegenden Erfindung kann in jeder herkömmlichen
Stilrichtung und Form der Zehenkappe geformt werden, welche einen nach rückwärts offenen
zehenförmigen Schuhkörper aufweist mit einer Kuppel, die gleichmäßig in gekrümmten
Übergängen in die gegenüberliegenden, seitlichen, üblicherweise senkrecht verlaufenden
Seitenwände und die üblicherweise senkrecht verlaufende Vorderwand übergeht, um einen
herkömmlichen Zehenkappenkörper zu begrenzen. Der Körper wird hergestellt aus einem
faserhaltigen Kunststoffharz, wobei ein überwiegender Teil der Fasern in dem die Kuppel
des Körpers bildenden Harz in einer seitlichen Richtung zwischen den Seitenwänden
orientiert ist. Zusätzlich enthält der Körper einen Bereich mit einem wesentlich
verminderten Querschnitt innerhalb der Vorderwand, wobei dieser Bereich dazu beiträgt ein
kontrolliertes Zusammenbrechen der Zehenkappe herbeizuführen wenn eine senkrecht abwärts
gerichtete Last auf die Kuppel des Körpers aufgebracht wird.
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In der zur Zeit bevorzugten Ausführung wird der Bereich mit dem verminderten
Querschnitt durch eine im allgemeinen längsverlaufende horizontale Ausdehnung gebildet,
welche größer ist als die senkrechte Ausdehnung des verminderten Bereichs. Eine weitere
bevorzugte Ausführung beinhaltet einen hinteren Rand an der Zehenkappe, welcher eine Ebene
festlegt, die unter einem rückwärts und abwärts geneigten spitzen Winkel zur Senkrechten
angeordnet ist. Der hintere Rand ist auch die bevorzugte Stelle für den Eingußtrichter zur
Zugabe des geschmolzenen Kunststoffharzes bei der Bildung der Zehenkappe durch ein
Spritzgußverfahren. Vorzugsweise befindet sich die Eingußöffnung direkt angrenzend an dem
hinteren Rand des Körpers und entlang dem Übergangsbereich zwischen der Kuppel und einer
der Seitenwände.
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In der am meisten bevorzugten Ausführung enthält der Bereich des verminderten
Querschnitts eine Kerbe, die sich der Vorderwand entlang erstreckt und die sich zusätzlich
den gekrümmten Übergangsbereichen zwischen der Vorderwand und der Seitenwand entlang
erstreckt, und zwar rückwärts bis in die beiden Seitenwände.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Spritzgießen einer
Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh geliefert, wobei die Kappe einen nach rückwärts
offenen zehenförmigen Schuhkörper aufweist, der eine Kuppel umfaßt, welche gleichmäßig in
die gegenüberliegenden, seitlichen, üblicherweise senkrecht verlaufenden Seitenwände und
die üblicherweise senkrecht verlaufende Vorderwand übergeht, sowie ein offenes hinteres
Ende aufweist, welches durch einen hinteren Rand begrenzt ist, welcher die hinteren Ränder
der Kuppel und der Seitenwände einschließt, wobei das besagte Verfahren die folgenden
Schritte beinhaltet:
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(a) Einspritzen eines geschmolzenen faserhaltigen Kunststoffharzes unter Druck
in eine zehenkappenförmige Spritzform; und
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(b) Kontrolle des Spritzvorgangs durch Anordnung einer Einfüllöffnung zum
Einspritzen des Harzes in direkter Verbindung mit dem hinteren Rand der Zehenkappe um zu
erreichen, daß ein größerer Anteil der Fasern in dem die Kuppel bildenden Harz in eine
üblicherweise seitliche Richtung zwischen den Seitenwänden ausgerichtet wird.
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Die Verwendung eines faserhaltigen Kunststoffharzes und die bevorzugte Anordnung
des Spritzgußtrichters erlauben es den Fasern in dem gespritzten Kunststoffharz sich in
der bevorzugten, üblicherweise seitlichen Richtung in der Kuppel des Körpers zu
orientieren. Das faserhaltige Kunststoffharz enthält vorzugsweise ein glasfaserhaltiges
Polyurethan. Die Glasfasern sind vorzugsweise überwiegend von einer Länge von mehr als
0,25 inch und vorzugsweise überwiegend von einer Länge von mindestens 0,5 inch. Die
Glasfasern werden vorzugsweise in einer Menge zugesetzt die in einem Bereich von ungefähr
50 Gew.-% bis 65 Gew.-% der Faser-Harz-Mischung liegt.
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Die Erfindung wird mittels Beispielen, unter Bezugnahme der beigefügten
Zeichnungen, beschrieben:
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Abb. 1 ist eine Seitenansicht, teilweise aufgeschnitten, die den Einbau einer
Zehenkappe in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in
einem Arbeitsschuh zeigt.
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Abb. 2 ist eine Draufsicht auf die gegenwärtig bevorzugte Anwendungsform der
Zehenkappe gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Abb. 3 ist eine Vorderansicht der in Abb. 2 gezeigten Zehenkappe.
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Abb. 4 ist eine vergrößerte Ausschnittsansicht entlang der Linie 4-4 aus Abb. 2.
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Abb. 5 ist eine rückwärtige Ansicht der Zehenkappe aus Abb. 2.
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Abb. 6 ist eine ebene Draufsicht der Zehenkappe, die eine alternative Ausführung
der Erfindung darstellt.
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Abb. 7 ist eine vergrößerte Rückansicht der Zehenkappe aus Abb. 6.
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Abb. 8 ist eine vergrößerte Rückansicht, ähnlich wie in Abb. 7, die eine
alternative Ausführung zeigt.
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Abb. 9 ist eine Seitenansicht der Zehenkappen aus Abb. 7 und Abb. 8.
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Abb. 10-12 sind ähnliche Ansichten wie in den Abb. 6, 7 und 9, und zeigen eine
weitere Variante dieser alternativen Ausführung der Erfindung.
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Abb. 13 ist eine Rückansicht einer Zehenkappe und zeigt noch eine weitere
Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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Abb. 14 ist eine ebene Draufsicht, etwas in der Größe verkleinert, der in Abb. 13
gezeigten Zehenkappe.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In Abb. 1 wird ein herkömmlicher Arbeitsschuh gezeigt, und darin eingebaut eine
Zehenkappe 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. In Übereinstimmung mit den traditionellen
Praktiken der Schuhindustrie, wird die Zehenkappe 10 während der Herstellung des Schuhes
eingebaut durch Anordnen derselben über dem Innenfutter und dem Leisten (keines dieser
Elemente wurde gezeigt) und Einschließen der Zehenkappe in den Schuhschaft 11, welcher
anschließend in einer herkömmlichen Weise an der Schuhsohle 12 befestigt wird. Egal ob aus
Stahlblech geformt, aus Kunststoff gegossen, oder aus einem beliebigen anderen Werkstoff
hergestellt, die Zehenkappen haben im allgemeinen eine ähnliche Form, obwohl eine gewisse
Anzahl von unterschiedlichen Typen verwendet wir, um sich an die wechselnden Stilarten der
Zehenkappen anzupassen. Auf jeden Fall hat die Zehenkappe 10 annähernd die gleichen Form
wie der obere Zehenteil des Schuhes für den sie gemacht worden ist.
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Ebenfalls unter Bezugnahme auf die Abb. 2-5, umfaßt die Zehenkappe 10 gemäß
der vorliegenden Erfindung einen einheitlichen zehenförmigen Schuhkörper 13, der eine
obere Kuppel 14 enthält, welche schräg vorwärts und seitwärts in eine gleichmäßige
Oberfläche abfällt, um in die Vorderwand 15 und die gegenüberliegenden Seitenwänden 16
überzugehen. Der Zehenkappenkörper 13 ist asymmetrisch, wie dies in der Technik bestens
bekannt ist. Die Vorderwand 15 und die Seitenwände 16 sind üblicherweise senkrecht, jedoch
können sie, wie dies gezeigt worden ist, auch beträchtlich über ihre gesamte Ausdehnung
gekrümmt sein, dies sowohl waagerecht als auch senkrecht. Die Seitenwände und die
Vorderwand gehen ineinander über zwecks Bildung einer kontinuierlichen äußeren Wand, und,
in den gezeigten Ausführungsformen, enthält die kontinuierliche äußere Wand eine
integrierte nach innen gewandte enge Lippe 17 entlang der ganzen unteren Kante des
Körpers. Diese Lippe kann wünschenswert sein, um den Einbau der Zehenkappe in den Schuh
zu erleichtern, alles in einer Art und Weise wie dies in der Technik wohl bekannt ist.
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In Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführung dieser Erfindung, wird die
Zehenkappe 10 durch Spritzguß aus einem Kunststoffharzmaterial hergestellt, welches eine
hohe Ladung an verstärkenden Fasern aufweist. Die Zehenkappe wird auf solche Art und Weise
gespritzt, daß man zu einer bevorzugten Orientierung der verstärkenden Fasern in dem die
Kuppel 14 bildenden Harzmaterial gelangt, und zwar in einer im allgemeinen seitlichen
Richtung zwischen den gegenüberliegenden Seitenwänden 16. Es wird besonders auf Abb. 2
verwiesen, wo die bevorzugte Ausrichtung der verstärkenden Fasern F schematisch gezeigt
wird. Es wird angenommen, daß die bevorzugte Faserausrichtung nur erreichbar ist, durch
eine passende Auswahl der Dimension und der Anordnung der Einfüllöffnung 18 (in Bezug auf
den Zehenkappenkörper selbst gesehen) in der Spritzform, mit Hilfe welcher die Zehenkappen
vorzugsweise gespritzt werden. Durch Anordnen der Einfüllöffnung 18 an dem hinteren Rand
20 des Zehenkappenkörpers, üblicherweise in dem Bereich des gekrümmten Übergangs zwischen
der Kuppel 14 und einer Seitenwand 16, und ferner durch Erweitern der Einfüllöffnung zur
Verbreiterung des Einfüllpunktes für das faserhaltige Harz in einer seitlichen Richtung,
wird die bevorzugte Orientierung der Fasern F in der Kuppel 14 erreicht. Zum Vergleich,
das Einspritzen eines faserhaltigen Harzmaterials durch eine Einfüllöffnung am hinteren
Rand 20 am Boden der Seitenwand 16 und nahe der Lippe 17 ergibt ein Wirbeln der Fasern und
eine im allgemeinen zufällige Richtungsanordnung in der Kuppel 14. Entsprechend ergibt das
Einspritzen des Kunststoffes an dem unteren Rand im Zentrum der Vorderwand 15 ebenfalls
ein Wirbeln und eine noch zufälligere Richtungsanordnung der Fasern. Abgesehen von der
bevorzugten Orientierung der Fasern F in der Kuppel 14, wird die Faserausrichtung anderswo
in der Zehenkappe als nicht besonders wichtig angesehen.
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Die bevorzugte seitliche Ausrichtung der Fasern F liefert eine optimal verstärkte
Kuppel 14 in der Zehenkappe, was dazu führt, daß der Widerstand der Kuppel gegen ein
Versagen unter einer senkrechten Druck- oder Stoßbelastung wesentlich heraufgesetzt wird
und daß die Rückfederungselastizität der Struktur weiter erhöht wird, was ihr ermöglicht
nach der Auferlegung einer schweren senkrechten Belastung wieder zurückzuspringen. Wie in
Abb. 2 gezeigt, und in Übereinstimmung mit dem oben angeführten ANSI Normtest, wird eine
Last von 22,7 kg (50 pound) an einem flachen 25,4 mm (1 inch) langen Vorsprung N
befestigt, und dieselbe aus einer Höhe von annähernd 45,7 cm (18 inch) oder einer Höhe,
die ausreicht um eine Aufschlaggeschwindigkeit von annähernd 3 m/s (118 inch pro Sekunde)
zu ergeben, auf die Kuppel 14 fallen gelassen. Es hat sich herausgestellt, daß Zehenkappen
10, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, zwei aufeinanderfolgend
durchgeführte Aufschlagversuche, die entsprechend der oben genannten Norm durchgeführt
worden sind, erfolgreich bestanden.
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Die bevorzugte Ausführung der Zehenkappe gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt
in der Vorderwand 15 einen Bereich mit einem wesentlich verminderten Querschnitt, der
speziell eine längsverlaufende üblicherweise waagerechte Kerbe 21 enthält, welche sich
entlang der ganzen Vorderwand 15 und rückwärts entlang und ins Innere der Teile der bei den
Seitenwände 16 erstreckt. Die Kerbe 21 kann auf jede passende Weise geformt werden, sie
wird aber am besten in einem durch Spritzgießen erzeugten Teil mit Hilfe eines einfachen
Formeinsatzes gebildet.
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Es wurde gefunden, daß der verminderte durch die Kerbe 21 gelieferte
Querschnittsbereich 24 in den vorderen Endbereichen der Seitenwände, zu einem
kontrollierten Zusammenbruch der Zehenkappe unter einer senkrecht auferlegten Last führt
(so wie sie durch einen Aufschlag des Vorsprunges N entsteht), insbesondere wenn diese mit
der bevorzugten Ausrichtung der verstärkenden Fasern F kombiniert ist. Ein faserhaltiges
Kunststoffharzmaterial, das sich als gut geeignet herausgestellt hat, ist ein glashaltiges
Polyurethan, das von der Gesellschaft Polymer Composites Incorporated geliefert wird und
die Bezeichnung PUG60 trägt.
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Die Untersuchung von Testzehenkappen gemäß der vorliegenden Erfindung, welche in
tatsächliche Schuhkonstruktionen eingegliedert worden sind und in Übereinstimmung mit der
oben erwähnten ANSI-Norm und der noch strengeren kanadischen Norm getestet worden sind,
zeigen ein folgerichtiges Leistungsverhalten, gekennzeichnet durch ein Bersten der Kuppel
14 entlang einem sichtbaren beanspruchten Bereich oder durch ein Zerbrechen in und entlang
der Kerbe 21, was zu einem temporären Zusammenbruch der Kuppel unter der Belastung führt,
jedoch zu einem Zusammenbruch, der innerhalb des Bereiches liegt der von den jeweiligen
Testsystemen erlaubt wird, und zu einem anschließenden Zurückschnellen des
Kunststoffmaterials im wesentlichen zurück zu seiner ursprünglichen Gestalt. Spezifischer
gesehen bildet sich der charakteristische Riß in der Kuppel 14 typischerweise
grundsätzlich entlang der Längsmittellinie der Kuppel direkt unterhalb des Punktes der
Belastung und er verläuft von dem hinteren Rand 20 vorwärts und abwärts in die Vorderwand
15. Somit ist der Riß üblicherweise im rechten Winkel zu der Orientierung der Fasern F in
der Kuppel 14 angeordnet. Gleichzeitig, und abhängig von der Größenordnung der
einwirkenden Last, tritt entweder ein Bereich von sichtbarer Belastung auf oder es
entsteht ebenfalls ein üblicherweise waagerechter Riß in der Unterfläche 22 der Kerbe 21
an dem Punkt mit dem geringsten Querschnitt. Der Riß in der Kerbe 21 kann sich seiner
ganzen Länge entlang ausbreiten und sogar über die Enden 23 der Kerbe hinaus und
waagerecht den Seitenwänden 16 entlang verlaufen. Obwohl ein offensichtlicher
Materialfehler angezeigt wird wenn eine Rißbildung eintritt, wird die Kuppel 14 der
Zehenkappe immer noch nach dem Aufschlag zurückspringen und im wesentlichen seine
ursprüngliche Form wieder annehmen. Häufig wird ein anschließender Test, der unmittelbar
auf eine anfänglich geborstene Zehenkappe durchgeführt wird, den Test selbst auch jetzt
noch bestehen, sogar wenn ein weiteres Bersten oder Zerbrechen der Kuppel sowie eine
ausgedehnte Rißbildung in den Seitenwänden eintreten können.
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Es wird angenommen, daß die Kerbe 21 in der Vorderwand 15 zu einem
schanierähnlichen Effekt führt, der ein Abwärtskippen der Zehenkappe erlaubt, gleichzeitig
mit einer üblicherweise senkrechten Abwärtsbewegung der Kuppel, in einer Art und Weise die
den Gesamtzusammenbruch der Zehenkappe kontrolliert, um sie innerhalb eines
Bewegungsbereiches zu halten, welcher unter den anwendbaren Testnormen erlaubt ist.
Insbesondere ist es wichtig eine übermäßige Abwärtsbewegung und ein Rückwärtsumklappen des
hinteren Randes 20 in einem Ausmaß zu verhindern, welches zu einem Schneiden des hinteren
Rand in die Zehen des Trägers führen würde. Der kontrollierte Zusammenbruch der Zehenkappe
der vorliegenden Erfindung verhindert dieses Problem.
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Zusätzlich hat es sich als hilfreich herausgestellt, den hinteren Rand 20 der
Zehenkappe unter einem Winkel zu formen, um eine Ebene zu begrenzen, welche üblicherweise
so angeordnet ist, daß sie schräg rückwärts und abwärts unter einem spitzen Winkel zu der
Senkrechten verläuft, so wie dies am besten in den Abb. 2 und 4 gezeigt wird. Dieser einen
Winkel bildende rückwärtige Rand 20 verlängert den Sockel der Zehenkappe entlang den
unteren Rändern der Seitenwände 16, um eine zusätzliche Stabilität gegenüber jeglicher
Tendenz der Zehenkappe zum Rückwärtskippen zu liefern. Der spitze Winkel unter dem die
Ebene angeordnet ist, welche den hinteren Rand 20 begrenzt, wird nicht als kritisch
angenommen und es wird ein Winkel erwünscht der so groß wie möglich ist, was in erster
Linie diktiert wird durch Anforderungen der Verfahren der Schuhherstellung.
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In den Abb. 6-9 werden zwei Varianten einer anderen Ausführungsform des Bereiches
mit vermindertem Querschnitt gezeigt, welcher hilft den kontrollierten Zusammenbruch der
Zehenkappe zu liefern. In dieser Ausführung hat die Zehenkappe 30 üblicherweise die
gleiche Form wie die Zehenkappe 10 der bevorzugten Ausführungsform, sie wurde jedoch
hergestellt um an einen leicht unterschiedlichen Schuhstil angepaßt zu werden. Die
Zehenkappe 30 hat einen einheitlichen Körper 33, der begrenzt wird durch einen
gleichmäßigen Übergang einer Kuppel 34, eine Vorderwand und gegenüberliegende Seitenwände
36. Die Wände 35 und 36 können an ihren unteren Rändern eine durchgängige Lippe 37
begrenzen. Der faserhaltige Kunststoffharz kann durch eine Einfüllöffnung 38, die in einer
ähnlichen Art wie die Einfüllöffnung 18 der bevorzugten Ausführung ausgelegt und
angeordnet ist, gespritzt werden, was zu der gleichen bevorzugten Ausrichtung der Fasern
in der Kuppel 34 führt.
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Anstelle der vorne positionierten Kerbe 21 in der bevorzugten Ausführung, enthält
die in den Abb. 6, 7 und 9 dargestellte alternative Ausführung eine Kerbe 41 in jeder der
Seitenwände 36, die sich von dem hinteren Rand 40 des Körpers 33 nach vorne in Richtung
auf die Vorderwand 35 erstrecken. Die Kerben 41 können von jeder beliebigen Form sein, um
die Bereiche des verminderten Querschnittes entlang der unteren Ränder der Seitenwände 36
zu ergeben, wie dies gezeigt worden ist. In der in Abb. 8 gezeigten Variante ist nur eine
einzelne Kerbe 41 in einer Seitenwand 36 vorgesehen.
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Unter einer senkrecht einwirkenden Druck- oder Stoßbelastung führt die Kerbe oder
führen die Kerben 41 zu einem ähnlichen Zusammenbruch der Zehenkappe 30, wie derselbe auch
bei der Kerbe 21 in der bevorzugten Ausführung der Zehenkappe 10 erfolgt. Die Kuppel 34
bricht in der gleichen Art nach unten hin zusammen und ist gekennzeichnet durch den
gleichen üblicherweise zentrierten Längsriß in der Kuppel senkrecht zu den seitlich
angeordneten Fasern F. Gleichzeitig erlaubt es die Kerbe oder erlauben es die Kerben 41
der Seitenwand oder den Seitenwänden 36 um ihren verminderten Querschnittsbereich 44 herum
zusammenzubrechen, was ebenso gekennzeichnet ist durch einen waagerechten Riß, der entlang
der Kerbe 41 an der Unterseite 42 der Kerbe verläuft. Der Riß kann sich nach vorne über
das Kerbenende 43 hinaus auf die Seitenwand 35 zu erstrecken. Mit anderen Worten, der
verminderte Querschnittsbereich 44 dient als ein Gelenk, das den Kerben 41 erlaubt sich
unter der Belastung senkrecht zu schließen.
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In den Abb. 10-12 wird eine Abänderung der Kerben 41 der in den Abb. 6-9 gezeigten
Ausführungen dargestellt. In der in den Abb. 10-12 veranschaulichten Ausführung enthalten
die Bereiche des verminderten Querschnittes in den Seitenwänden 56 ein Paar Kerben 51,
wovon eine jede sich ausgehend von dem hinteren Rand 50 der Seitenwand 56 nach vorne
erstreckt. Jede Kerbe 51 erstreckt sich seitlich durch die gesamte Dicke der Seitenwand
56 hindurch. In der besonderen hier gezeigten Darstellung enthält jede Kerbe eine
üblicherweise waagerechte Bodenwand 52 und eine schräge nach unten verlaufende Deckenwand
53. Die Kerben 51 erlauben es der Kuppel 54 der Zehenkappe senkrecht unter einer senkrecht
wirkenden Belastung zusammenzubrechen, in einer ähnlichen Weise wie bei der Ausführung
nach den Abb. 6-9. Eine entsprechend ausgelegte und angeordnete Einfüllöffnung 58 wird
auch vorzugsweise vorgesehen, um die Ausrichtung der Fasern in der Kuppel 54 zu erhöhen.
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In den Abb. 13 und 14 wird eine andere Ausführung der Zehenkappe gemäß der
vorliegenden Erfindung gezeigt, dieselbe umfaßt einen Körper 63, der eine ähnliche Form
besitzt wie diejenigen die in den Abb. 2 und 6 gezeigt worden sind. Jedoch sind die
Bereiche des verminderten Querschnitts in den Seitenwänden 66 und/oder der Vorderwand 65
durch Spritzen der Seitenwand 66 und/oder die Vorderwand 65 mit wesentlich dünnerem
Querschnitt als die Dicke oder der Querschnitt der Kuppel 64 ausgestattet. Wie man am
besten in Abb. 13 sehen kann, verjüngt sich der relativ dicke Querschnittsbereich der
Kuppel 64 seitlich und abwärts in den Bereich des Übergangs in wesentlich dünnere
Seitenwände 66. Die Seitenwände 66 enden an ihren unteren Rändern in einer fortlaufenden
Lippe 67. Die Vorderwand 65 ist vorzugsweise ähnlich verjüngt wie die Seitenwände 66, um
einen Bereich von kontinuierlich vermindertem Querschnitt um den ganzen Umfang der
Zehenkappe herum zu liefern. Wie in den vorher beschriebenen Ausführungen wird eine
Einfüllöffnung 68 so angeordnet und bemessen, daß dies zu der bevorzugten Anordnung der
verstärkenden Fasern F seitlich über die Kuppel 64 hinweg zwischen den Seitenwänden 66
führt. Unter einer senkrecht wirkenden Last auf die Kuppel 64 ergeben die verminderten
Querschnittsbereiche der Seitenwände 66 (und die Vorderwand 65 mit einem entsprechend
verminderten Querschnittsbereich) den gleichen kontrollierten senkrechten Zusammenbruch
des Zehenkappenkörpers 63 wie vorher beschrieben.
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Die gegenwärtig bevorzugten oben vorgestellten Grundmaterialien aus Polyurethan
enthalten eine Charge aus Glasfasern von ungefähr 60 Gew.-% des gesamten glashaltigen
Kunststoffharzes. Die Fasern haben eine durchschnittliche Länge von 12,7 mm (\-1/\_2 inch), aber
es hat sich herausgestellt, daß so kurze Faserlängen wie 6,4 mm (\-1/\_4 inch) zufriedenstellend
sind. Man nimmt an, daß Glasfaserchargen im Bereich von 40 bis 65 Gew.-% geeignet sind,
dies in Funktion von verschiedenen zusätzlichen Faktoren, wie z. B. die Änderungen der
Wanddicke der Zehenkappe. In den in Übereinstimmung mit den vorhergehenden Beschreibungen
gezeigten und getesteten Zehenkappen variieren die Wand- und Kuppeldicken in einem Bereich
von ungefähr 3,2 mm bis 6,4 mm (1/8 inch bis \-1/\_4 inch).
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Von der einzigen Einfüllöffnung 18 oder 38, welche die bevorzugte seitliche
Ausrichtung der Fasern in der Kuppel 14 oder 34 ermöglicht, wird auch angenommen, daß sie
einen übermäßigen Faserabbau aufgrund ihrer seitlich ausgedehnten Länge verhindert. Wie
gezeigt, können die Einfüllöffnungen 18 oder 38 eine Länge von 12,7 cm (\-1/\_2 inch) oder
darüber hinaus zeigen, was zweimal oder mehrere Male größer als die Wanddicke am Ort der
Einspritzung sein kann.
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Man kann bei verschiedenen Arten der Durchführung der vorliegenden Erfindung davon
ausgehen, daß sie im Bereich der nachfolgenden Ansprüche liegen, welche den Gegenstand,
der als die Erfindung betrachtet wird, besonders herausstreichen und eindeutig
beanspruchen.