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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Zehenkappen für Sicherheitsschuhe,
die an Schuhen, Stiefeln oder dergleichen angebracht sind, um den
Zehenbereich des Schuhs strukturell zu verstärken und somit seine Sicherheit
zu verbessern.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Was
Zehenkappen für
Sicherheitsschuhe betrifft, so wurde bisher großer Wert auf die Festigkeit dieses
Teils an der Oberseite von Schuhen zum Schutz gegen herunterfallende
schwere Materialen gelegt und daher wurden in der Praxis Stahlkappen verwendet.
Da Sicherheitsschuhe mit Stahlkappen jedoch schwer sind, können sie
eine Person, die diese Schuhe trägt,
in ihrer Arbeitsfähigkeit
beeinträchtigen.
Um Sicherheitsschuhe leichter zu machen, wurden daher in den letzten
Jahren Zehenkappen aus thermoplastischem Kunststoff, wie Kunstharz, entwickelt,
das mit verstärkenden
Fasern, wie Glasfasern, verstärkt
ist.
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Ein
Beispiel für
die oben beschriebene Zehenkappe für Sicherheitsschuhe, die aus
thermoplastischem Kunstharz besteht, das mit Glasfasern oder anderen
verstärkenden
Fasern verstärkt
ist, ist in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2004/41406A
offenbart. Die Veröffentlichung
offenbart eine Zehenkappe für
Sicherheitsschuhe, deren strukturelle Form so definiert ist, daß sie die
in dem japanischen Industriestandard JIS T 8101 (Standards der Klasse
L, Klasse S und Klasse H) und den vereinheitlichten europäischen Standards, CEN-Standards, festgelegen
Anforderungen an Schlagzähigkeit
und Kompressionswiderstand erfüllt. Zwar
kann mit der faserverstärkten
Zehenkappe für Sicherheitsschuhe
eine dünne
Schuhzehenkappe hergestellt werden, aber die damit verbundenen Herstellungskosten
sind hoch.
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Unterdessen
offenbart die
DE
2001 189 77 U1 ein Beispiel einer metallfreien Zehenkappe
aus faserfreiem, synthetischem Kunstharz für Sicherheitsschuhe, die weder
aus Stahl noch aus faserverstärktem
thermoplastischen Kunstharz besteht. Diese Veröffentlichung offenbart eine
Zehenkappe für
Sicherheitsschuhe, die einen faserfreien, synthetischen Kunstharz
verwendet und durch Vorgeben der Struktur und Abmessungen die in
den Standards für Sicherheitsschuhe
DIN EN 12568 festgelegten Anforderungen an Schlagzähigkeit
und Kompressionswiderstand erfüllt.
Damit die Zehenkappe für
Sicherheitsschuhe dieser Veröffentlichung
jedoch die Leistungsanforderungen erfüllt, müssen die entsprechenden Abschnitte
sehr dick sein und der Sicherheitsschuh wird somit schwer. Die Dicke
eines Zehenabschnitts beträgt
beispielsweise 9 bis 12 mm (siehe Anspruch 4 des Dokuments). Hinsichtlich
der Kosten sind die Materialkosten und dementsprechend die Kosten
insgesamt hoch.
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Abriß der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zehenkappe für Schuhe
anzugeben, die aus einem faserfreien thermoplastischen Kunststoff, wie
ein Kunstharz, gebildet ist, deren Gewicht so weit wie möglich verringert
ist und die dennoch die Sicherheitsstandards für Zehenkappen von Schuhen erfüllt.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen, sieht
diese Erfindung folgendes vor.
- (1) Eine Kunststoffzehenkappe
für Sicherheitsschuhe,
die aus einem faserfreien thermoplastischen Kunststoff besteht und
einen vorderen aufrechten Abschnitt, einen aufrechten Abschnitt
für den
großen
Zeh, einen aufrechten Abschnitt für den kleinen Zeh, einen oberen
Abschnitt und einen unteren Abschnitt umfaßt, wobei:
(a) Außenwandflächen der
oben beschriebenen jeweiligen aufrechten Abschnitte so gebildet
sind, daß sie
sich im wesentlichen vertikal bezüglich des unteren Abschnitts
nach oben erstrecken;
(b) eine Innenwandfläche des oben beschriebenen
vorderen aufrechten Abschnitts gekrümmt ist und die Innenwandfläche, die
von der vertikalen Seite der Außenwand
abgewandt ist, zu dem oberen Abschnitt hin dicker ist als zu dem
unteren Abschnitt hin; und
(c) der vordere aufrechte Abschnitt
so gebildet ist, daß er
dicker ist als der aufrechte Abschnitt für den großen Zeh und der aufrechte Abschnitt
für den
kleinen Zeh.
- (2) Die Zehenkappe für
Sicherheitsschuhe nach (1), bei welcher der vertikale Abschnitt
des oben beschriebenen vorderen aufrechten Abschnitts so gebildet
ist, daß er
in die vertikalen Flächen
des aufrechten Abschnitts für
den großen
Zeh und des aufrechten Abschnitts für den kleinen Zeh übergeht.
- (3) Die Zehenkappe für
Sicherheitsschuhe nach (1) oder (2), bei der die Innenwandfläche des
vorderen aufrechten Abschnitts so gebildet ist, daß sie von
dem unteren Abschnitt aus zu dem oberen Abschnitt hin allmählich dicker
wird, und wenn eine Senkrechte zu einem Innenwandflächenabschnitt,
der sich vertikal bezüglich
des unteren Abschnitts nach oben erstreckt, bei 0° angenommen wird,
der Winkel der Innenwandfläche
bei einer Höhe
von 1/2 der Gesamthöhe
mindestens 80° und
höchstens
90° beträgt.
- (4) Die Zehenkappe für
Sicherheitsschuhe nach einem der Punkte (1) bis (3), bei der die
Dicke des vorderen aufrechten Abschnitts größer ist als die Dicke von jedem
der anderen aufrechten Abschnitte und 6 bis 8 mm beträgt.
- (5) Die Zehenkappe für
Sicherheitsschuhe nach einem der Punkte (1) bis (4), bei welcher
der vertikale Abschnitt der Außenwandfläche des
vorderen aufrechten Abschnitts so gebildet ist, daß er mindestens
2/5 der Gesamthöhe
beträgt.
- (6) Die Zehenkappe für
Sicherheitsschuhe nach einem der Punkte (1) bis (5), bei welcher
der vertikale Abschnitt des oben beschriebenen vorderen aufrechten
Abschnitts über
einen Bereich von mindestens 15° nach
links und rechts von der Mitte des vorderen aufrechten Abschnitts
aus gebildet ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Draufsicht einer Ausführung gemäß der Erfindung
und zeigt die Positionen der jeweiligen Schnittlinien;
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2 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 1;
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3 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von 1;
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4 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie C-C von 1;
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5 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie D-D von 1;
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6 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie E-E von 1;
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7 ist
eine Vorderansicht der Ausführung gemäß der Erfindung
von hinten betrachtet.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
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Bei
dieser Erfindung wird ein Kunststoff oder Kunstharz mit Schlagzähigkeitseigenschaften,
beispielsweise ein Polyamid oder ein Polycarbonat, verwendet, mit
dem eine vorbestimmte Festigkeit erzielt wird, obwohl er faserfrei
ist, und durch Gestaltung der Form der Schuhzehenkappe wird der
Zehenbereich des Schuhs, auf den am häufigsten Last ausgeübt wird,
besonders verstärkt.
Zudem wird dafür
gesorgt, daß die
Last, die auf die Schuhzehenkappe ausgeübt wird, gleichmäßig auf
den aufrechten Abschnitt für den
kleinen Zeh und den aufrechten Abschnitt für den großen Zeh verteilt wird, um dadurch
eine übermäßige Dicke
zu reduzieren und die Zehenkappe für Schuhe insgesamt leicht zu
machen.
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Das
heißt,
dadurch, daß die
Innenwandfläche
des vorderen aufrechten Abschnitts so gebildet ist, das sie allmählich dicker
wird, wird die Krümmung des
gekrümmten
Flächenabschnitts,
der den Verbindungsabschnitt zwischen dem vorderen aufrechten Abschnitt
und dem oberen Abschnitt bildet, geglättet, wodurch verhindert wird,
daß eine
Last nur lokal ausgeübt
wird. Das heißt,
wenn die Senkrechte zu dem Abschnitt, der sich vertikal bezüglich des
unteren Abschnitts nach oben erstreckt, bei 0° angenommen wird, kann durch
Festlegen des Winkels x der Innenwandfläche bei einer Höhe, die
1/2 der Gesamthöhe beträgt, auf
mindestens 80° und
höchstens
90°, eine Struktur
realisiert werden, mit der die Last, die auf die Innenwandfläche ausgeübt wird,
so gleichmäßig wie möglich verteilt
wird und zudem eine Knickhöhe
sichergestellt werden kann. Wenn der oben beschriebene Winkel weniger
als 80° beträgt, wird
es schwierig, einen Zwischenraum zu gewährleisten, der den Eintritt
des vorderen Endes eines Fußes
ermöglicht, und
das Produkt wird dick und schwer. Wenn im Gegensatz dazu der oben
beschriebene Winkel 90° übersteigt,
befindet sich die Knickfläche
an einer niedrigen Position, wenn eine Last auf den oberen Abschnitt
ausgeübt
wird, und es wird schwierig, eine verbleibende Knickhöhe sicherzustellen.
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Dadurch,
daß die
Dicke des Bereichs der vertikalen Fläche des vorderen aufrechten
Abschnitts größer ist
als die Dicke der vertikalen Fläche
der anderen aufrechten Abschnitte und 6 bis 8 mm beträgt, kam
die Zehenkappe für
Schuhe insgesamt eine dünne
Form haben. Da zudem der vertikale Abschnitt der Außenwandfläche des
vorderen aufrechten Ab schnitts mindestens 2/5 und vorzugsweise mindestens
3/5 der Gesamthöhe
beträgt,
kann die Knickhöhe,
die erforderlich ist, um verschiedene Standards zu erfüllen, sichergestellt
werden. Da die Außenwandfläche des
vorderen aufrechten Abschnitts über einen
Bereich von mindestens 15° nach
links und rechts von der Mitte des vorderen aufrechten Abschnitts
aus gebildet ist, daß heißt über einen
Bereich mit einem mittleren Winkel von mindestens 30°, kann eine
Festigkeit sichergestellt werden, die erforderlich ist, um die Last
zu tragen, wenn Druck auf den oberen Abschnitt ausgeübt wird.
Wem der mittlere Winkel weniger als 30° beträgt, kann die erforderliche Festigkeit
nicht erzielt werden. Der mittlere Winkel liegt vorzugsweise und
praktischerweise in dem Bereich von 60 bis 120°. Wenn 120° überschritten werden, dann ist
die Form derart, daß das
Tragen schwierig wird.
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Diese
Erfindung kann eine Zehenkappe aus faserfreiem, thermoplastischem,
synthetischem Kunststoff liefern, die trotz ihres geringen Gewichts die
in dem japanischen Industriestandard JIS T 8101 festgelegen Anforderungen
an Schlagzähigkeit
und Kompressionswiderstand für
Sicherheitsschuhe der Klasse L, Klasse S und Klasse H und die in
dem Standard für
Sicherheitsschuhe EN12568 (15KN, 10KN) der vereinheitlichten europäischen Standards, CEN-Standards,
festgelegen Anforderungen an Schlagzähigkeit und Kompressionswiderstand
erfüllt.
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Diese
Erfindung kann ein Produkt liefern, das trotz seines geringen Gewichts
eine hervorragende Schlagzähigkeit
und einen hervorragenden Kompressionswiderstand aufweist, und obwohl
es sich um eine Schuhzehenkappe aus faserfreiem, thermoplastischen,
synthetischem Kunststoff handelt, sowohl die Japanischen Standards
als auch die vereinheitlichten europäischen Standards erfüllen kann.
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Nun
wird eine spezifische Ausführung
der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.
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Als
Material zum Herstellen eines Produkts gemäß der Erfindung wird ein Polycarbonat
oder ein Polyamid mit hervorragender Schlagzähigkeit und hervorragenden
Absorptionseigenschaften verwendet.
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1 ist
eine Draufsicht einer Ausführung, bei
der 1 einen vorderen aufrechten Abschnitt, 2 einen
aufrechten Abschnitt für
den kleinen Zeh, 3 einen aufrechten Abschnitt für den großen Zeh
und 4 einen oberen Abschnitt angibt. A, B, C, D und E geben
jeweilige Querschnittspositionen an. Bezüglich der Linie A-A in der
Mitte, sind die Linie C-C und die Linie D-D um 30° nach links
und rechts und die Linie B-B und die Linie E-E um 60° nach links
und rechts versetzt.
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2 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie A-A, und eine Außenwandfläche des
vorderen aufrechten Abschnitts 1 ist eine im wesentlichen
vertikale Fläche 6.
Diese Fläche
muß nicht
unbedingt vollständig
vertikal sein, und es gibt einen gewissen Toleranzbereich. Eine
Innenwandfläche 7 an
der abgewandten Seite hat eine leicht gekrümmte Form, die zu dem oberen
Abschnitt 4 hin dicker ist als zu dem unteren Abschnitt 5 hin.
Diese Form ist vorzugsweise so gewählt, daß dann, wenn die Senkrechte
zu dem Abschnitt der Innenwandfläche 7 des
vorderen aufrechten Abschnitts 1, der sich bezüglich des
unteren Abschnitts 5 vertikal nach oben erstreckt, auf
0° festgelegt
ist, der Winkel x der Innenwandfläche bei einer Höhe von 1/2
der Gesamthöhe
mindestens 80° und höchstens
90° beträgt.
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Zum
Tragen einer vertikalen Last ist es ausreichend, daß der untere
Abschnitt 5 die minimale Breite und Dicke aufweist.
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4 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie C-C und ein vorderer aufrechter
Abschnitt 1 erstreckt sich von der Mitte des vorderen Endes
aus zu einer Position von 30°.
Eine vertikale Fläche 6 ist
hier etwas kürzer
als in 2.
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3 ist
eine Schittansicht entlang der Linie B-B, und die Dicke des aufrechten
Abschnitts 2 für den
kleinen Zeh ist geringer als die Dicke des vorderen aufrechten Abschnitts 1,
der in 2 gezeigt ist. Das heißt die erforderliche Festigkeit
wird größtenteils
an dem vorderen aufrechten Abschnitt sichergestellt, und die Dicke
des aufechten Abschnitts 2 für den kleinen Zeh ist erheblich
verringert, um eine Gewichtsverringerung zu erzielen.
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Vorzugsweise
beträgt
die Höhe
auf der Seite des kleinen Zehs des aufrechten Abschnitts für den kleinen
Zeh mindestens 1/2 der Gesamthöhe.
In 7 ist gezeigt, wie die Höhe auf der Seite des kleinen
Zehs gemessen wird. Die Gesamthöhe
H ist als die vertikale Entfernung von der Fläche des unteren Abschnitts 5 zu
einem oberen Punkt P des oberen Abschnitts 4 definiert;
es wird eine Linie gezogen, welche die Innenwandfläche 7 des
aufrechten Abschnitts 2 für den kleinen Zeh berührt und
vertikal zu der unteren Fläche 5 ist,
es wird ein Schnittpunkt S dieser Linie mit der Außenwandfläche des
aufrechten Abschnitts 2 für den kleinen Zeh bestimmt,
und die Höhe
k auf der Seite des kleinen Zehs ist als Entfernung entlang dieser
vertikalen Linie zwischen dem oben beschriebenen Schnittpunkt S
und der unteren Fläche 5 definiert.
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5 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie D-D und entspricht im wesentlichen
der oben beschriebenen Schnittansicht entlang der Linie C-C der Seite
des kleinen Zehs. 6 ist eine Schnittansicht entlang
der Linie E-E, und obwohl sie im wesentlichen der oben beschriebenen
Schnittansicht entlang der Linie der B-B der Seite des kleinen Zehs
entspricht, ist die Höhe
auf der Seite des großen
Zehs, die auf ähnliche
Weise wie die Höhe
auf der Seite des kleinen Zehs gemessen wird, gegenüber der
Höhe auf
der Seite des kleinen Zehs leicht verändert.
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Das
heißt,
wie es in 7 gezeigt ist, liegt bei Betrachtung
von der Mitte der Zehenkappe aus, mit anderen Worten, wenn die Zehenkappe
von hinten betrachtet wird, der Schnittpunkt P der Gesamthöhe H und
der Außenwand
des oberen Abschnitts bezüglich
der Mitte zwischen dem aufrechten Abschnitt für den kleinen Zeh und dem aufrechten
Abschnitt für
den großen
Zeh auf der Seite des großen Zehs,
und wenn U der Schnittpunkt einer vertikalen Linie, die an der Innenwand
gezogen ist, so daß sie vertikal
zu dem unteren Abschnitt 5 an der Seite des großen Zehs
ist, und der Außenwand
der Seite des großen
Zehs ist, so ist die Position von U höher als die Höhe des oben
beschriebenen Punktes S. Das heißt die Höhe m auf der Seite des großen Zehs
muß größer sein
als die Höhe
k auf der Seite des kleinen Zehs. Falls die Position von U nicht
höher liegt
als die Position von S, wird ein großer Teil der Drucklast auf den
aufrechten Abschnitt für
den großen
Zeh ausgeübt
und der Druck wird nicht gleichmäßig verteilt
und die Festigkeit der Zehenkappe verschlechtert sich.