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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Schuh, insbesondere einen Sportschuh,
mit einem Dämpfungssystem.
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Schuhsohlen
sind erheblichen Kompressionsbelastungen ausgesetzt. Insbesondere
bei Sportschuhen treten beim Aufsetzen mit der Ferse und beim Abstoßen am Ende
eines Schrittzyklus Bodenreaktionskräfte auf, die ein Vielfaches
des Körpergewichts übersteigen.
Sohlenkonstruktionen müssen daher
einerseits einen hinreichenden Dämpfungskomfort
bereitstellen, damit diese Kräfte
nicht zur vorzeitigen Ermüdung
und sogar Verletzungen der Muskulatur oder des Knochengerüsts führen und
zum anderen in der Lage sein, diesen Kräften über eine akzeptable Lebensdauer
hinweg standzuhalten.
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Für Sportschuhe,
beispielsweise Laufschuhe, werden häufig Dämpfungselemente in der Sohle angeordnet,
die aus aufgeschäumten
Elementen gefertigt werden, insbesondere aus aufgeschäumtem Ethylen-Vinyl-Acetat
(EVA). Obwohl dieses Material gute Dämpfungseigenschaften bereitstellt,
ist seine Lebensdauer begrenzt, so dass beispielsweise Läufer mit
einer hohen monatlichen Kilometerleistung ihre Laufschuhe bereits
nach einigen Monaten ersetzen müssen.
Weitere Nachteile sind die Temperaturabhängigkeit der Dämpfungseigenschaften
von EVA und das vergleichsweise große Gewicht.
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Die
Anmelderin hat daher bereits in der Vergangenheit Schuhsohlen entwickelt,
wie sie beispielsweise in der
DE 102 34 913 A1 und der
DE 10 2005 006 267 B3 offenbart
sind. Darin werden die herkömmlichen
aufgeschäumten
Dämpfungs elemente
zumindest teilweise durch strukturelle Verformungselemente ersetzt,
die ohne EVA auskommen.
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Allerdings
sind diese strukturellen Verformungselemente häufig etwas steif und ermöglichen ebenso
wie aufgeschäumte
EVA-Dämpfungselemente
nur einen begrenzten Dämpfungsweg.
Theoretisch betrachtet steht die gesamte Höhe, in der der Fuß oberhalb
der Bodenoberfläche
in einem Schuh positioniert ist, für die Dämpfungsbewegung zur Verfügung, beispielsweise
beim Aufsetzen mit der Ferse. In der Praxis kann jedoch nur ein
Bruchteil des Abstands zum Boden für eine Dämpfungsbewegung tatsächlich genutzt
werden, da das komprimierte Dämpfungsmaterial
unterhalb der Fußsohle
ein erhebliches Restvolumen einnimmt. Bei besonders hohen Belastungen
kann es daher zum so genannten „Bottoming out" kommen, wenn das
Dämpfungsmaterial vollkommen
komprimiert worden ist und keine Möglichkeit für eine weitere Dämpfungsbewegung
mehr besteht. Wird das Ausgangsvolumen des Dämpfungsmaterials erhöht, wird
der Schuh instabil und ein seitliches Umknicken kann zu schweren
Verletzungen führen.
Darüber
hinaus erhöht
zusätzliches Dämpfungsmaterial
das Gewicht des Schuhs, was für
die meisten Sportschuhe unerwünscht
ist.
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Aus
der
US 4,894,934 ist
eine Anordnung für den
Fersenbereich eines Schuhs bekannt, in der zwei blattfederartige
Flächen
gelenkig miteinander verbunden sind. In ihren jeweiligen Mitten
sind die beiden Flächen
durch ein Gummielement verbunden, das bei einer Kompression des
Fersenbereichs gestreckt wird und dadurch eine Rückstellkraft bereitstellt.
Diese Konstruktion ist sehr aufwändig
und führt darüber hinaus
zu einem erheblichen Restvolumen, so dass auch hier nur ein begrenzter
Dämpfungsweg zur
Verfügung
steht.
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Aus
der
US 6,553,692 B1 ist
ferner eine komplexe Anordnung für
den Fersenbereich eines Schuhs bekannt, mit dem die Kompressionsbewegung
in der Sohle in die Kompression oder Dehnung einer horizontal angeordneten
Spiralfeder umgesetzt wird. Auch hier verbleibt ein erhebliches
Restvolumen des Dämpfungssystems
bei maximaler Kompression, so dass die erläuterten Schwierigkeiten damit
nicht überwunden
werden. Zudem ist der Aufbau so komplex, dass eine wirtschaftliche
Herstellung eines entsprechenden Schuhs nicht denkbar erscheint.
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Schließlich ist
aus der
US 2006/0065499
A1 eine Anordnung mit mehreren Kniehebelgelenken bekannt,
mit denen die Kompressionsbewegung in der Ferse eines Schuhs in
eine lineare Bewegung umgesetzt wird, so dass ein sternförmiges elastisches
Element radial gestreckt wird. Der Aufbau der Kniehebelgelenke ist
kompliziert und verlangt den Zusammenbau einer Vielzahl von geraden
Streben, die an ihren Enden Ösen
zur Aufnahme einer Vielzahl von Achsen aufweisen. Darüber hinaus
befindet sich das sternförmige
elastische Element konstruktionsbedingt genau in der Mitte zwischen
den äußeren Randflächen des
Dämpfungselements,
wo es leicht beschädigt
werden kann und zu Ansammlungen von Verunreinigungen führt, die
die Dämpfungsbewegung
behindern.
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Die
US 2003/0154628 A1 macht
eine Schuhsohle bekannt mit einer Außen- und Innenseite. Die Sohle
weist für
einen Teil der Sohle ein faltbares Profil auf der Unterseite der
Außensohle
auf, wobei das faltbare Profil in der Lage ist die Seite des Fußes, die der
einwirkenden Kraft gegenüber
liegt, selektiv elastisch aufwärtsgerichtet
zu neigen. Das faltbare Profil weist ein Neigungsmittel auf zur
Erleichterung der selektiven Neigung eines Fußes. Die Sohle ist damit insbesondere
für Sportarten
geeignet bei denen hohe Querkräfte
auftreten, wie beispielsweise Basketball oder Tennis.
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Die
WO 2005/025381 A1 beschreibt
ein dämpfendes
und tragendes System, das ein komprimierbares Federelement in einer
betriebsfähigen, drehbaren
und schwebenden Verbindung aufweist. Das komprimierbare Federelement
weist eine Verbindung von zwei gebogenen Platten auf, die an ihren
nahen Enden verbunden und in einer bikonkaven V-Form angeordnet
sind. Eine dämpfende
und tragende Außensohle
wird durch zwei tragende Elemente bereitgestellt, die beide in der
Lage sind eine Mehrzahl von komprimierbaren Federelementen aufzunehmen.
Die drehbare und schwebende Verbindung an einer Mehrzahl von Punkten
entlang der Außensohle
erlaubt eine beständige
Neueinstellung der beiden tragenden Oberflächen der Außensohle als Antwort auf die
auf die Außensohle
einwirkenden Belastungen.
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Das
Gebrauchsmuster
DE
20 2004 015 909 U1 offenbart einen Schuh, der im hinteren
Teil einen Stoßdämpfer mit
einstellbarer Elastizität
aufweist. Der Stoßdämpfer wird
in den Schuh, der aus einem Oberteil, Sohle und Absatz besteht während des
Anformens der Sohle integriert. Mit Hilfe einer Schraube wird der
Stoßdämpfer gespannt
bzw. entspannt und damit gleichzeitig die Elastizität des Schuhs
vergrößert oder
verkleinert.
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Die
DE 10 2004 033 611
A1 beschreibt einen Lauf- und Trainingsschuh mit einem
im Absatz und/oder in der Sohle des Schuhes angeordnetem Luftfedermodul.
Das Luftfedermodul umfasst ein gegeneinander telekopierbares Ober-
und Untergehäuse,
welche eine Kammer mit variablem Volumen bilden. Durch eine Parallelbewegung
der beiden Gehäuseteile
gegeneinander spannt oder entspannt sich die Luftfeder und speichert
kinetische Energie bzw. gibt sie wieder ab. Im entspannten Zustand
ragt das Obergehäuse
des Luftfedermoduls aus der Ebene heraus, die die Lauffläche des
Schuhs bildet; im gespannten Zustand schließt das Obergehäuse mit der
Lauffläche
bündig
ab. Durch die periodische Energiespeicherung und Freisetzung soll
ein Laufen über
längere
Zeit bei minimiertem Energieverbrauch ermöglicht werden.
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Die
Patentschrift
DE 693
03 833 T2 betrifft einen Schuhtyp mit einer zwischen einer
oberen und einer unteren Platte in der Sohle angeordneten Feder zum
Dämpfen
von Stößen auf
dem Boden. Die Feder ist in der Vertikalen der Ferse des Benutzers
zwischen der starren oberen und der in der Bodennähe befindlichen
unterem Platte angeordnet und besteht aus einer Torsionsfeder mit
wenigstens einer Wicklung. Die Feder ist so angeordnet, dass sie
eine horizontale Achse aufweist, und die beiden radialen Endarme
bilden zueinander einen Winkel. Die Wicklung liegt an einer der
Platten an und die beiden Endarme an der Entgegengesetzten. Unter
Einwirkung der auf die Feder aufgebrachten Last nähert sie
sich an die Platte, die an den Armen anliegt, an oder entfernt sich
von ihr, in einer zu dieser Platte orthogonalen Richtung, während der
Winkelabstand zwischen den Armen größer oder geringer wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde einen kostengünstig herstellbaren Schuh
mit einem Dämpfungssystem
bereitzustellen, welches die oben erwähnten Nachteile überwindet und
insbesondere in der Lage ist die gegebene Dicke der Sohle in höherem Maße als bisher
für eine
Dämpfungsbewegung
zu nutzen.
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Die
vorliegende Erfindung löst
dieses Problem durch einen Schuh, insbesondere einen Sportschuh,
mit einem Dämpfungssystem.
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Das
Dämpfungssystem
umfasst ein unteres Sohlenelement und ein oberes Sohlenelement,
sowie zumindest einen Hebel mit zumindest zwei Armen, wobei ein
Winkel α zwischen
den zumindest zwei Armen in einem Bereich 0° < α < 180° liegt. Dabei
ist der erste Arm mit einem Verformungselement und der zweite Arm
mit einem der beiden Sohlenelemente verbunden, und der Hebel ist
an dem Schnittpunkt der zumindest zwei Arme drehbar am anderen Sohlenelement
gelagert.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
des abgewinkelten Hebels und des Verformungselements ermöglicht,
die vertikale Dämpfungsbewegung
in der Schuhsohle in eine Verformungsbewegung umzusetzen. Die vertikale
Dämpfungsbewegung
des oberen Sohlenelements in Richtung des unteren Sohlenelements
verursacht eine Drehung des Hebels und dadurch eine Verformung des
Verformungselements, das am ersten Arm des Hebels befestigt ist.
Dadurch ergibt sich ein maximaler Freiraum zwischen den beiden Sohlenelementen.
Anders als bei der einfachen Kompression eines Dämpfungsmaterials wie EVA oder
den oben erläuterten
Konstruktionen aus dem Stand der Technik verhindert die Anordnung
des abgewinkelten Hebels nahezu jegliches Restvolumen zwischen den
beiden Sohlenelementen. Daher wird ein besonders langer Dämpfungsweg
möglich,
ohne dass die Sohle zu dick wird. Das oben erläuterte „Bottoming Out" kann daher zur Schonung
der Muskulatur und der Gelenke des Sportlers zuverlässig vermieden
werden, ohne dass das Risiko des Umknickens mit dem Knöchel steigt
und das Gewicht des Schuhs zunimmt. Gleichzeitig wird die Lebensdauer des
Schuhs erheblich gesteigert.
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Durch
die abgewinkelte Form des Hebels wird die vertikale Kompressionsbewegung
mit einem einzigen Bauteil in eine Verformungsbewegung umgesetzt.
Der Fertigungsaufwand der erfindungsgemäßen Anordnung ist daher deutlich
geringer als im oben genannten Stand der Technik.
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In
einem gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das Verformungselement als ein sich vorzugsweise horizontal
erstreckendes Dehnungselement ausgebildet, und der Winkel α liegt in einem
Bereich 5° ≤ α ≤ 125°. Sowohl
der Winkel α, als
auch die Längenverhältnisse
des ersten und des zweiten Arms beeinflussen, in welchem Maß die vertikale
Dämpfungsbewegung
in die Dehnungsbewegung des Dehnungselements umgewandelt wird, wenn
der Schuh belastet wird. Spezifische Beispiele der Dehnungselemente,
die in weiteren Ausführungsformen
verwendet werden, sind elastische Streifen oder Spiralfedern.
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Andere
Arten von Deformationen, beispielsweise Kompressionen oder Torsionen,
etc. sind ebenfalls denkbar und können mit der erfindungsgemäßen Anordnung
realisiert werden.
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Eine
besonders vorteilhafte Dämpfungscharakteristik
ergibt sich, wenn der abgewinkelte Hebel so ausgebildet ist, dass
eine vertikale Dämpfungsbewegung
des oberen Sohlenelements nach unten in Richtung des unteren Sohlenelements
um eine gegebene Strecke x zu einer Dehnung des Dehnungselements
um eine Strecke y führt,
wobei die Strecke y kleiner ist als die Strecke x. Mit anderen Worten
wird eine vertikale Dämpfungsbewegung
bei einer Belastung des Schuhs, beispielsweise beim Aufsetzen mit der
Ferse, in eine kleinere Dehnungsbewegung des Dehnungselements untersetzt.
Diese Untersetzung der Dämpfungsbewegung
ermöglicht
vergleichsweise lange vertikale Dämpfungsbewegungen, ohne eine
zu große
Dehnungsbewegung. Im Ergebnis können
daher große
und bequeme Dämpfungsbewegungen
mit einem vergleichsweise kompakten Aufbau des erläuterten
Dämpfungssystems
realisiert werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist der abgewinkelte Hebel an einem Randbereich des oberen Sohlenelements
drehbar angeordnet und das Verformungselement befindet sich vorzugsweise
direkt unterhalb des oberen Sohlenelements. Dadurch stellt der Dämpfungsmechanismus
bei gleicher Ausgangsdicke der Gesamtsohle einen größeren Dämpfungsweg
zur Verfügung
als die erläuterten
Konstruktionen aus dem Stand der Technik. Darüber hinaus ist der Freiraum
zwischen den beiden Sohlenelementen im Wesentlichen leer und neigt
daher kaum zur Ansammlung von Verunreinigungen, die die Dämpfungsbewegung
behindern könnten.
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In
einer gegenwärtig
besonders bevorzugten Ausführungsform
weist das Dämpfungssystem
zumindest zwei abgewinkelte Hebel auf, die auf gegenüberliegenden
Seiten des Schuhs, vorzugsweise auf der lateralen und der medialen
Seite des Fersenbereichs, angeordnet sind. Ferner ist bevorzugt
ein laterales und ein mediales Verformungselement vorgesehen, die
im Wesentlichen unabhängig
voneinander deformiert werden können.
Fehlstellungen wie Pronation oder Supination können daher durch die Verwendung
unterschiedlicher Deformationselemente für die mediale Seite und die
laterale Seite einfach korrigiert werden. Darüber hinaus ermöglicht solch ein
modularer Aufbau einem Hersteller, einem Verkäufer oder sogar dem Anwender,
den Schuh an die individuellen Bedürfnisse des Anwenders und/oder an
eine spezielle Sportart anzupassen. Schließlich erleichtert der modulare
Aufbau im Allgemeinen die Herstellung des Schuhs unter Verwendung
eines passenden Satzes von Werkzeugen und der benötigten Bauteile.
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Bevorzugt
ist das untere Sohlenelement als eine Sohlenfläche ausgebildet und das obere
Sohlenelement als eine an die Anatomie des Fußes angepasste Sohlenschale.
Der Druck wird dadurch im Wesentlichen über die gesamte Fläche der
Schale verteilt und unangenehme Punktbelastungen auf die Fußsohle vermieden.
Abgesehen von einer zusätzlichen
Außensohlenschicht,
die bevorzugt unmittelbar auf der Unterseite der unteren Sohlenfläche angeordnet
ist, weist die Sohle bei diesem Ausführungsbeispiel in diesem Bereich
keine weiteren Bestandteile mehr auf. Damit lassen sich die verbesserten Dämpfungseigenschaften
bei einem vergleichsweise geringen Gesamtgewicht des Schuhs erzielen.
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Während in
machen Ausführungsformen
ein aufgeschäumtes
oder eines der oben erläuterten strukturellen
Verformungselemente im hintersten Fersenbereich angeordnet werden
kann, befindet sich in einem anderen Ausführungsbeispiel der zumindest
eine abgewinkelte Hebel im hintersten Fersenbereich des Schuhs,
so dass die Dehnung des Dehnungselements im Wesentlichen das Dämpfungsverhalten
des Schuhs beim ersten Bodenkontakt mit der Ferse bestimmt. Bevorzugt
ist darüber
hinaus eine Anordnung, in der zwei Hebel in einer gewinkelten Konfiguration
im hintersten Bereich des Fersenteils angeordnet sind, um den Bodenkontakt mit
der Ferse zu dämpfen.
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Weitere
zusätzliche
Merkmale des erfindungsgemäßen Schuhs
sind in weiteren abhängigen Ansprüchen definiert.
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Im
Folgenden werden Aspekte der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme
auf die begleitenden Figuren genauer erläutert. Diese Figuren zeigen:
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1 Eine
Gesamtdarstellung einer gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
eines Sportschuhs mit dem erfindungsgemäßen Dämpfungssystems;
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2 Eine
Detaildarstellung des Dämpfungssystems
im Fersenbereich des Schuhs aus 1;
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3 Eine
Explosionsdarstellung der Bestandteile des Dämpfungssystems aus 2;
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4 Eine
Ansicht des Dämpfungssystems aus 3 von
vorne;
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5 Eine
Detaildarstellung der unteren Sohlenfläche und der L-förmigen Abstandselemente in
der Ausführungsform
der 1-4;
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6 Eine
Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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7 Eine
Detaildarstellung eines strukturellen Verformungselements, das vor
dem Dämpfungssystem
angeordnet wird; und
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8 Eine
Detaildarstellung der Spiralfedern und ihrer Befestigung in dem
Ausführungsbeispiel
aus 6.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung am Beispiel eines Sportschuhs näher erläutert. Es versteht sich jedoch,
dass die vorliegende Erfindung in einer Vielzahl unterschiedliche Schuhtypen
verwendet werden kann. Besondere Bedeutung erlangt die Erfindung
bei Schuhen, die großen
Belastungen ausgesetzt sind, seien es Dauerbelastungen wie bei einem
Laufschuh oder Spitzenbelastungen wie bei einem Basketballschuh.
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1 zeigt
eine Seitenansicht eines Schuhs 1, der in der hinteren
Hälfte
der Sohle ein Dämpfungssystem 10 aufweist,
das im Folgenden näher erläutert wird.
Es ist allerdings auch möglich,
das Dämpfungssystem 10 im
Vorderfußbereich
oder in anderen Bereichen der Sohle anzuordnen. Allerdings treten
im Fersenbereich die höchsten
Bodenreaktionskräfte
auf, so dass hier ein optimales Dämpfungssystem besonders wichtig
ist.
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Im
Vorderfußbereich
des in
1 dargestellten Schuhs
1 sind vorzugsweise
herkömmliche Dämpfungselemente
angeordnet, seien es aufgeschäumte
Elemente (nicht dargestellt) oder die in der bereits einleitend
genannten
DE 102 34
913 A1 der Anmelderin offenbarten strukturellen Verformungselemente
3 ohne
aufgeschäumtes
Material. Andere Alternativen sind Mischformen aus aufgeschäumten und
strukturellen Elementen oder Gel- bzw. Luftkammern. Es versteht
sich, dass das nachfolgend beschriebene spezifische Dämpfungssystem
auch im Vorderfußbereich
angeordnet werden kann oder im gesamten Bereich der Schuhsohle.
Der Aufbau des Schuhoberteils
5 des in
1 dargestellten
Schuhs
1 entspricht herkömmlichen Anordnungen und wird daher
nachfolgend nicht weiter erläutert.
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Die 2-5 zeigen
Detaildarstellungen des Dämpfungssystems 10.
Auf einer unteren Sohlenfläche 11 ist
eine Vielzahl von im Wesentlichen L-förmigen Abstandselementen angeordnet.
Während
die vorderen beiden Paare von Abstandselementen 13 sich
jeweils im vorderen Fersenbereich quer über die untere Sohlenfläche 11 erstrecken
(d.h. von der medialen zur lateralen Seite), ist das hintere Paar
von Abstandselementen 15 gewinkelt ausgebildet (vgl. 5).
Abhängig
von der Auslegung des Gesamtsystems können L-förmige Abstands-elemente auch
nur auf einer Seite oder nur im hintersten Bereich der Ferse angeordnet
werden. Die Abstandselemente 13, 15 verstärken die
untere Sohlenfläche 11 und
sind dazu vorzugsweise aus einem hochfesten Kunststoffmaterial gefertigt,
wie z.B. glasfaserverstärktem
Polyamid oder anderen Verbundwerkstoffen, die beispielsweise durch
Kohlefasern verstärkt
sind. Eine andere Möglichkeit
ist die Verwendung von Leichtmetallen wie Aluminium oder Verbundmaterialien
aus Kunststoffen und Metall.
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An
den äußeren Enden
weisen die Abstandselemente 13, 15 im Wesentlichen
vertikale Abschnitte 17 auf. Die Höhe der vertikalen Abschnitte 17 bestimmt
zu einem großen
Teil die Dicke der Sohle, d.h. den Abstand zwischen der unteren
Sohlenfläche 11 und
der oberen Sohlenfläche 19,
die in den 2-4 deutlich
zu erkennen ist. Beispielhafte Werte für Basketballschuhe liegen bei
ungefähr
18 mm für
den Hinterfußbereich
und 8 mm für
den Vorderfußbereich,
während
ein Laufschuh eine Dicke von ungefähr 24 mm im Hinterfußbereich
und 12 mm im Vorderfußbereich
aufweisen kann. Je größer die Dicke,
desto länger
der Dämpfungsweg,
d.h. die Strecke, die für
die Dämpfungsbewegung
zur Verfügung
steht.
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Am
oberen Ende jedes vertikalen Abschnitts 17 der Abstandselemente 13, 15 ist
ein Arm 21 eines abgewinkelten Hebels 20 drehbar
angeordnet (vgl. 4). Ein anderer Arm 23 ist
mit einem elastischen Streifen 30 verbunden (in 4 nicht
gezeigt; vgl. 3). Im Schnittpunkt der beiden
Arme 21, 23 ist der abgewinkelte starre Hebel 20 drehbar
an der oberen Sohlenfläche 19 gelagert.
Dazu weist die obere Sohlenfläche 19 auf
ihrer Unterseite eine Vielzahl von Vorsprüngen 35 auf mit rillenförmigen Vertiefungen 37 zur
Aufnahme einer Drehachse (nicht dargestellt). Dies erleichtert die
Fertigung, da die Drehachse lediglich in die Vertiefungen 37 eingeclipst
werden muss.
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Andere
Anordnungen, bei denen die Drehachse sich durch eine oder mehrere
Lagerösen
(nicht dargestellt) in den Vorsprüngen 35 erstrecken,
sind ebenfalls denkbar. Ferner kann auf eine durchgehende Drehachse
auch verzichtet werden und andere Mittel verwendet werden, um den
Hebel 20 drehbar an der oberen Sohlenfläche 19 zu lagern,
beispielsweise kleine Vorsprünge,
die in entsprechende Vertiefungen eingreifen (nicht dargestellt).
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Die
drehbare Verbindung zwischen den oberen Enden der vertikalen Abschnitte 17 und
dem Arm 21 des Hebels 20 erfolgt in ähnlicher
Weise. Das gleiche gilt für
die Verankerung des elastischen Streifens 30 am Ende des
anderen Arms 23 (vgl. 3). Obwohl
hier ein großes
Maß an
konstruktiver Freiheit besteht, sollten die genannten Verbindungen
hinreichend stabil ausgelegt sein, um den erheblichen Druck- und
Zugbelastungen standzuhalten, die bei der weiter unten erläuterten
Dämpfungsbewegung auftreten
können.
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Die
beiden Arme 21 und 23 sind vorzugsweise mit einem
Winkel α zwischen
5° und 125° zueinander
angeordnet. Besonders bevorzugt ist eine ungefähr rechtwinklige Anordnung
der beiden Arme. Anstelle zwei im Wesentlichen gerade Arme 21, 23 zu
verwenden, die einen bestimmten Winkel einschließen, ist auch eine gekrümmte Form
des Hebels 20 denkbar, so lange sie mechanisch gleichwirkend ist,
d.h. zu denselben Bewegungen der Sohlenflächen und der Endpunkte des
Dehnungselements führt.
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Wie
man den 2-4 unmittelbar
entnehmen kann, sind in der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform
jeweils zwei abgewinkelte Hebel 20 auf beiden Seiten des
vertikalen Abschnitts 17 angeordnet, so dass eine gemeinsame
Drehachse (nicht dargestellt) verwendet werden kann, die sich durch das
obere Ende des vertikalen Abschnitts 17 hindurch erstreckt.
Die beiden Hebel 20 und die Drehachse, die in die Aussparung 35 einrastet
(siehe 3 und 4), können einstückig ausgebildet sein. Insgesamt
sind in der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
vier Hebel 20 auf jeder Seite der Sohle angeordnet. Zusätzlich sind vier
Hebel 20 an den beiden vertikalen Abschnitten 17 des
Abstandselements 15 vorgesehen, die insbesondere beim ersten
Bodenkontakt mit dem hinteren Fersenbereich zum Einsatz kommen.
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In
anderen Ausführungsformen
kann jedoch auch nur ein einziger Hebel oder ein Paar von Hebeln im
hintersten Bereich der Ferse angeordnet werden, um beim Aufsetzen
die Bodenreaktionskräfte
zu dämpfen.
In diesem Fall können
konventionelle Dämpfungselemente,
wie z.B. die oben beschriebenen aufgeschäumten Elemente oder Kombinationen daraus,
beispielsweise ein PU Gehäuse,
das mit einem aufgeschäumten
Material gefüllt
wird, in anderen Abschnitten des Fersenbereichs angeordnet werden.
In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel werden
zwei Paare von Hebeln in einer leicht gewinkelten Anordnung angeordnet,
wobei ein Paar den hintersten Bereich auf der lateralen Seite einnimmt und
ein anderes Paar den hintersten Bereich auf der medialen Seite.
Mit solch einer Anordnung wird eine optimale Lastverteilung beim
Aufsetzen erreicht, selbst wenn der Schuh leicht auf die Seite geneigt
ist, wie es bei vielen Läufern
zu beobachten ist. Eine andere Alternative ist die Anordnung von
drei, im Wesentlichen gleich beabstandeten Hebeln oder Paaren von
Hebeln im hintersten Fersenbereich, einer im Zentrum und die anderen
auf der medialen bzw. lateralen Seite.
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Darüber hinaus
ist es ebenfalls denkbar, die beschriebenen Hebel ausschließlich auf
einer Seite der Schuhsole (mediale oder laterale Seite) anzuordnen
und konventionelle Dämpfungselemente
auf der anderen Seite vorzusehen. Im Ergebnis erkennt der Fachmann,
dass es eine große
Vielzahl von Möglichkeiten
gibt, einen oder mehrere der erläuterten
Hebel anzuordnen.
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Eine
Druckbelastung auf die in den 2-5 dargestellte
Sohlenkonstruktion führt
zu einer Bewegung der oberen Sohlenfläche 19 in Richtung
der unteren Sohlenfläche 11.
Durch die Sohlenfläche 11 und
die auf ihr angeordneten, vergleichsweise starren Abstandselemente 13 und 15,
wird eine einseitige oder lokale Belastung auf eine größere Fläche verteilt.
Die Bewegung der oberen Sohlenflä che 19 verursacht,
dass die abgewinkelten Hebel 20 sich nach innen drehen.
Dadurch bewegt sich das Ende des Arms 23 jedes Hebels nach
unten und nach außen,
wodurch der elastische Streifen 30 gedehnt wird. Im Ergebnis
wird die vertikale Dämpfungsbewegung
der oberen Sohlenfläche 19 mit
wenigen Bauteilen in eine im Wesentlichen horizontale Dehnung des
Streifens 30 umgewandelt. Die dabei erzielten Dämpfungseigenschaften
werden einerseits durch die Geometrie des abgewinkelten Hebels 20 bestimmt,
insbesondere durch das Verhältnis
der Längen
der Arme 21 und 23, andererseits durch die elastischen
Eigenschaften des Streifens 30. Für die Streifen 30 werden
vorzugsweise Elastomere und/oder Gummimaterialien und/oder -Mischungen verwenden,
die vorzugsweise eine Federkonstante im Bereich zwischen 10 und
80 N/m pro Seite (medial und lateral) aufweisen.
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Besonders
bevorzugt ist eine Anordnung, bei der die Dämpfungsbewegung untersetzt
wird, d.h. eine Verringerung des vertikalen Abstands der beiden
Sohlenflächen 11 und 19 um
eine erste Strecke führt
zur einer Dehnung des Streifens 30 von seiner Mitte bis
zu seinem lateralen oder medialen Ende um eine zweite Strecke, die
geringer als die erste Strecke ist. Dies ist insbesondere dann der
Fall, wenn der Arm 21 länger
ist als der Arm 23 und wenn die beiden Arme den bevorzugten
Winkel von 90° einschließen. Damit
können
große
Dämpfungsbewegungen
realisiert werden, ohne dass der gedehnte Streifen 30 übermäßige seitliche
Abmessungen des gesamten Dämpfungssystems 10 erfordert.
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Allerdings
ist auch die umgekehrte Anordnung denkbar (nicht dargestellt), in
der der Arm 23 länger
ist als der Arm 21, so dass die sich ergebene Dehnung des
Dehnungselements 30 größer ist
als die Dämpfungsbewegung
in vertikaler Richtung. Eine geringere Dehnung ermöglicht eine
kompaktere Ausbildung des gesamten Dämpfungssystems während eine
größere Dehnung
des Dehnungselements die Verwendung weniger steifer Dämpfungselemente
ermöglicht.
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Da
sich die vertikalen Abschnitte 17 im Randbereich der unteren
Sohlenfläche 11 befinden, kann
sich der Hebel 20 weitgehend unbegrenzt nach innen drehen.
Bei einer Drehung der Hebel 20 um ihre zur Längsachse
des Schuhs im Wesentlichen parallelen Drehachsen (in den Figuren
nicht dargestellt) wird die obere Sohlenfläche 19 nach unten
bewegt. Sie bleibt dabei jedoch innerhalb der durch die vertikalen
Abschnitte definierten Grenzen. Anders als im Stand der Technik,
befindet sich somit das erfindungsgemäße Dämpfungssystem nicht zwischen den
beiden Sohlenflächen 11 und 19,
sondern im Wesentlichen daneben und dämpft deren Relativbewegung
von außen.
Der Raum direkt unterhalb der oberen Sohlenfläche 19 ist im Wesentlichen
frei von Bestandteilen des Dämpfungssystems 10,
so dass anders als im Stand der Technik Dämpfungsbewegungen nur dadurch
begrenzt werden, dass die untere Sohlenfläche 11 gegen den direkt
unterhalb der oberen Sohlenfläche 19 angeordneten
Streifen 30 stößt. Der
Anteil an der Gesamtdicke der Sohle, der für eine Dämpfungsbewegung zur Verfügung steht, ist
daher signifikant größer als
im Stand der Technik.
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Lediglich
als zusätzliches
Sicherheitsmerkmal könnte
ein aufgeschäumtes
Element oder eine andere Dämpfungsstruktur
im Freiraum unterhalb der oberen Sohlenfläche 19 angeordnet
werden, um einen direkten Kontakt der oberen Sohlenfläche 19 mit
der unteren Sohlenfläche 11 bei
extremen Belastungen zu verhindern.
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Der
Streifen 30 weist vorzugsweise in der Mitte einen Vorsprung 38 auf,
mit dem er in einer passenden Öffnung
der oberen Sohlenfläche 19 verankert
werden kann, (vgl. 2). Dies erlaubt nicht nur eine
einfache Montage sondern entkoppelt auch im Wesentlichen die Dehnung
auf der lateralen Seite von der Dehnung auf der medialen Seite.
Wird ein Dehnungsstreifen 30 verwendet, der unterschiedliche
Eigenschaften auf der medialen und der laterale Seite aufweist,
kann damit gezielt Fehlstellungen wie Pronation oder Supination
entgegengewirkt werden. Allgemein ermöglicht ein Austausch von einem
oder mehreren Dehnungsstreifen 30 eine einfache Anpassung
der Dämpfungseigenschaften
des Schuhs. Wenn die Verbindung des Streifens 30 mit dem
Ende des Arms 23 hinreichend leicht lösbar ist, kann eine solche
Anpassung auch durch den Träger
des Schuhs erfolgen, beispielsweise, wenn ein Streifen zu weich
geworden ist oder gerissen ist oder wenn eine andere Dämpfungscharakteristik
erwünscht
ist.
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Im
Allgemeinen kann jegliches Element als Dehnungselement für die vorliegende
Erfindung verwendet werden, welches sich unter Spannung dehnt, unabhängig von
seinem Material und seiner Struktur oder ob die Dehnung vollständig elastisch
ist und eine lineare oder eine progressive Dämpfungscharakteristik aufweist.
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Die
Sohlenfläche 19 ist
vorzugsweise anatomisch an die Form einer Fußsohle angepasst, d.h. sie
ist vorzugsweise in der Ferse wie eine Schale oder ein Käfig geformt,
um ein hohes Maß an
Tragekomfort ohne übermäßige Punktbelastungen
sicherzustellen. Darüber
hinaus befinden sich oberhalb der oberen Sohlenfläche 19 vorzugsweise
weitere Sohlenschichten, die weiter unten im Zusammenhang mit dem
Ausführungsbeispiel
aus 6 erläutert
werden.
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Unterhalb
der unteren Sohlenfläche 11 ist bevorzugt
unmittelbar eine Außensohle 40 angeordnet
(vgl. insbesondere 3), die die erforderliche Haftung
und Abriebsfestigkeit sicherstellt. Vorzugsweise sind sowohl die
Außensohle 40 als
auch andere Bestandteile des erläuterten
Dämpfungssystems in
Bereichen, die weniger Abrieb ausgesetzt sind, mit Aussparungen
versehen, um durch Materialeinsparungen das Gesamtgewicht des erläuterten
Sohlenaufbaus so gering wie möglich
zu halten. Darüber
hinaus erleichtern die Aussparungen 42 in der Außensohle 40 und
die entsprechenden Aussparungen 44 in der unteren Sohlenfläche 11 (vgl. 5),
dass Verunreinigungen, die in den inneren Bereich zwischen oberer
und unterer Sohlenfläche
gelangt sind, beim Anheben der Sohle automatisch nach unten fallen und
daher die Dämpfungsbewegung
beim nachfolgenden Aufsetzen nicht behindern.
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6 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung und erläutert
zudem die Integration des Dämpfungssystems
in den gesamten Sohlenauf bau. Diese Integration ist unabhängig von der
speziellen Ausführungsform
des Dämpfungssystems
und kann daher auch für
das im Zusammenhang mit den 2-5 erläuterte Ausführungsbeispiel
verwendet werden.
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Wie
man erkennen kann, ist oberhalb der oberen Sohlenfläche 19 eine
dünne Mittelsohlenschicht 50 angeordnet,
die im vorderen Bereich des Schuhs die übliche Dicke einer normalen
Mittelsohle annehmen kann. Dadurch wird der unmittelbare Kontakt
des Fußes
mit der vergleichsweise harten oberen Sohlenfläche 19 verhindert.
Diese Mittelsohle 50 kann aus einem üblichen aufgeschäumten Material bereitgestellt
werden, beispielsweise EVA, oder sie umfasst strukturelle oder sonstige
Dämpfungselement.
Gegebenenfalls kann darüber
noch eine dünne Innensohle
(Sockliner) angeordnet werden (in 6 nicht
dargestellt).
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6 zeigt
ferner, dass die Außensohlenschicht 40 sich
vorzugsweise über
die gesamte Länge
des Schuhs erstreckt und zusätzlich
zu einer stabilen Integration des Dämpfungssystems 10' in den Sohlenaufbau
beiträgt.
Das Dämpfungssystem
ist damit zwischen der durchgehenden Mittelsohlenschicht 50 und
der durchgehenden Außensohlenschicht 40 eingefasst.
Unmittelbar vor dem Dämpfungssystem
können
ein oder mehrere zusätzliche strukturelle
Verformungselemente 60 angeordnet werden, die in etwa keilförmig ausgebildet
sind und damit einen gleichmäßigen Übergang
zwischen dem Dämpfungssystem 10' und dem dünneren Vorderfußbereich
bereitstellen.
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Das
Element
60 ist im Detail in
7 dargestellt.
Wie man erkennen kann, umfasst es eine Seitenwand
61, eine
Oberseite
64, die die durchgehende Zwischensohle
50 (oder
sonstige obere Lagen) des Sohlenaufbaus unterstützen kann, sowie eine Zwischenfläche
62.
Insgesamt hat das Element
60 eine fachwerkartige Struktur ähnlich dem
Deformationselement
70, welches im Fersenbereich angeordnet
ist und im Detail in der oben erläuterten
DE 10 2005 006 267 B3 der
Anmelderin beschrieben ist.
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Das
in
6 gezeigte Dämpfungssystem
10' unterscheidet
sich von der oben erläuterten
Ausführungsform
in mehrfacher Hinsicht: Zum einen sind die abgewinkelten Hebel
20 nur
auf der lateralen und der medialen Seite des Fersenbereichs angeordnet
und nicht im hintersten Fersenbereich. Im hintersten Fersenbereich
befindet sich ein strukturelles Verformungselement
70,
wie es beispielsweise in der bereits erwähnten
DE 10 2005 006 267 B3 der
Anmelderin offenbart ist. Alternativ ist es auch denkbar, in diesem
Sohlenbereich ein EVA-Element anzuordnen oder jede andere Art von
konventionellem Dämpfungselement
(nicht dargestellt).
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Darüber hinaus
kommen in dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel
des Dämpfungssystems 10' anstelle der
Dehnungstreifen 30 Spiralfedern 30' zum Einsatz. Dabei führt die
Drehung eines Paares von abgewinkelten Hebeln 20 jeweils
zur Dehnung eines entsprechenden Paares von zwei Spiralfedern 30'. Die Spiralfedern 30' sind an ihrem Ende
vorzugsweise in der Mitte der Unterseite der oberen Sohlenfläche 19 befestigt
(in 6 nicht dargestellt). Damit wird die Dämpfung auf
der medialen Seite weitgehend von der Dämpfung auf der lateralen Seite
entkoppelt. Wie im Fall der Dehnungsstreifen 30 kann durch
die Verwendung von Spiralfedern 30' mit unterschiedlichen Elastizitätseigenschaften
auf der medialen und der lateralen Seite Fehlstellungen wie Pronation
oder Supination entgegengewirkt werden. Allerdings ist es ebenso
möglich,
durchgehende Federn (oder elastische Streifen) zu verwenden, die sich
von den Hebeln 20 auf der lateralen Seiten bis zu den gegenüberliegenden
Hebeln auf der medialen Seite erstrecken. Bei gleichen Materialien
für die
Spiralfedern führt
dies zu einer deutlich weicheren Dämpfungscharakteristik des Schuhs.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Befestigung der Spiralfedern 30' an den Hebeln 20 ist
im Detail in 8 gezeigt. Wie man erkennen
kann, ist jeweils ein Paar von Spiralfedern 30' für die mediale
bzw. die laterale Seite zwischen einem medialen und einem lateralen
Paar von Hebeln 20 angeordnet. Die zwei Hebel 20 jedes
Paares sind über
eine gemeinsame Achse 26 drehbar an der oberen Sohlenfläche 19 (nicht
dargestellt) befestigt. Die Drehachse 26 kann sich entweder
durch ein ge eignetes Lagerloch im Randbereich der oberen Sohlenfläche erstrecken oder
in eine geeignete Vertiefung eingeclipst werden. An den unteren
Enden der Arme 23 befindet sich eine weitere Achse 27,
die die beiden Hebel 20 des jeweiligen Paars miteinander
verbindet und zur Befestigung der Enden der beiden Spiralfedern 30' dient. Ein
Abstandshalter 28 kann zwischen den Befestigungen der beiden
Spiralfedern 30' auf
der Achse 27 angeordnet werden. Schließlich befindet sich eine dritte
Achse 29 an den unteren Enden der Arme 21, die
wiederum die beiden Hebel verbindet und sie drehbar am vertikalen
Abschnitt 17 befestigt. Die inneren Enden der Spiralfedern 30', die am weitesten von
den Hebeln 20 entfernt sind, sind durch einen Stab 31 oder
in anderer Weise miteinander verbunden, der mit der Unterseite der
oberen Sohlenfläche fest
verbunden sein kann. Wenn der Stab fest mit der Unterseite verbunden
ist (in 8 nicht dargestellt), ist die
Dehnung der medialen Spiralfedern 30' im Wesentlichen unabhängig von
der Dehnung der lateralen Spiralfedern 30'.
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Obwohl
die Befestigung oben mit Bezug auf die Spiralfedern 30' des Ausführungsbeispiels
aus 6 beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die
elastischen Streifen 30 des ersten Ausführungsbeispiels, das weiter
oben erläutert
worden ist, in mehr oder weniger der gleichen Weise angeordnet werden
können.
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Die
Spiralfedern 30' weisen
im Allgemeinen linearere elastische Eigenschaften auf als die oben erläuterten
elastischen Streifen 30, die aus Elastomeren oder Gummimaterialien
hergestellt werden und eher eine progressive, d.h. nichtlineare,
Charakteristik aufweisen. Federstahl oder andere Metalllegierungen,
aus denen die Spiralfedern 30' gefertigt werden, sind im Allgemeinen
langlebiger als die oben erläuterten
elastischen Streifen 30. Allerdings sind die elastischen
Streifen 30 dünner
als die Spiralfedern 30' und
ermöglichen
daher einen größeren Dämpfungsweg,
da der verbleibende Freiraum bis zu unteren Sohlenfläche 11 größer ist.
Darüber
hinaus besteht das Risiko, dass Spiralfedern durch Verunreinigungen
in ihrer Funktion beeinträchtigt
werden, was für
elastische Streifen ausgeschlossen werden kann. Um diesen Nachteil
zu überwinden,
können
die Spiralfe dern 30' in
Röhren
oder Vertiefungen auf der Unterseite der oberen Sohlenfläche angeordnet
werden (nicht dargestellt).
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Abgesehen
von der in den Figuren dargestellten und erläuterten Anordnung, in der die
Hebel 20 und die Streifen 30 oder die Spiralfedern 30' an der oberen
Sohlenfläche 19 angeordnet
sind, ist es ebenfalls möglich,
die gesamte Anordnung zu spiegeln. In diesem Fall erstrecken sich
die im Wesentlichen starren Abstandselemente 13 und 15 von
der oberen Sohlenfläche
nach unten und die Hebel 20 sowie der elastische Streifen 30 bzw.
die Spiralfedern 30' sind
an der unteren Sohlenfläche
angeordnet.