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1. Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sohle und einen Schuh.
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2. Der Stand der Technik
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Die meisten handelsüblichen Sportschuhe weisen heutzutage Schuhsohlen mit aufgeschäumten Materialen auf. Beispielsweise zeigen Schäume aus Ethylen-Vinyl-Acetat (EVA) oder auch aus Polyurethan (PU) exzellente Dämpfungseigenschaften für die in einer Schuhsohle auftretenden Belastungen und werden daher häufig als Mittel- oder Zwischensohlenmaterial verwendet, das sich zwischen einem Innensohlenbereich und einem Außensohlenbereich einer Schuhsohle befindet.
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Allerdings ist die Lebensdauer von Zwischen- bzw. Mittelsohlen aus aufgeschäumten Materialien sehr begrenzt. Irreversible Veränderungen des aufgeschäumten Materials unter wiederkehrenden Kompression- und Scherbelastungen auf die Sohle führen dazu, dass die ursprünglich guten Dämpfungseigenschaften schnell verloren gehen. Der Sportschuh ist dann „ausgetreten” und wird den Anforderungen an die Dämpfung aber auch an die biomechanische Unterstützung des Fußes nicht mehr gerecht.
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Darüber hinaus sind die dynamischen Eigenschaften der genannten aufgeschäumten Materialien stark temperaturabhängig, so dass sich insbesondere beim (Lauf-)Sport im Winter, Probleme ergeben, da das aufgeschäumte Material hart wird und seine Dämpfungseigenschaften weitgehend verliert. Ein weiterer Nachteil der Verwendung von aufgeschäumten Materialien liegt in den eingeschränkten Möglichkeiten die Dämpfungseigenschaften an die Größe eines Schuhs und das erwartete Gewicht des Trägers anzupassen. Bei kleineren Größen ist der Oberflächenanteil des aufgeschäumten Materials im Verhältnis zum Volumen größer, was ebenfalls zu einer unerwünschten Harte führt. Modifikationen im Sohlenaufbau, die über die Verwendung unterschiedlich dicker Zwischensohlenschichten hinausgehen, können bei einer Massenproduktion nur mit großem Aufwand und zu großen Kosten realisiert werden.
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Aus dem Stand der Technik ist daher eine Vielzahl von Ansätzen bekannt, mit denen Mittelsohlen aus aufgeschäumten Materialien zumindest zum Teil ersetzt werden sollen.
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So offenbart beispielweise die
DE 10 2006 015 649 , unterhalb einer Sohlenfläche Dämpfungselemente aus thermoplastischem Urethan (TPU) anzuordnen, die ohne aufgeschäumte Materialien auskommen. Aus der
US 2007/0209230 sind ferner Sohlenkonstruktionen bekannt, in denen eine Vielzahl von gebogenen Federelementen mit einer im Wesentlichen gleichen Orientierung im Sohlenbereich angeordnet sind. Die
US 5,185,943 zeigt einen federnden Einsatz, der zu Verstärkung in eine ansonsten gewöhnliche Mittelsohle eines Schuhs integriert wird.
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Allerdings ist es mit den bislang bekannten Konstruktionen noch nicht gelungen das vorteilhafte Dämpfungsverhalten einer neuen Zwischensohle aus aufgeschäumten Materialien zu erreichen. Darüber hinaus sind die in den letzten beiden Druckschriften genannten Konstruktionen sehr aufwändig in der Herstellung und haben daher schon aus diesem Grund kaum praktische Anwendung gefunden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine einfach zu fertigende Sohlenkonstruktion bereitzustellen, die weitgehend auf aufgeschäumte Materialien verzichten kann und sich zudem kostengünstig herstellen lässt, um damit die genannten Nachteile des Stands der Technik zumindest zum Teil zu überwinden.
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3. Zusammenfassung der Erfindung
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Dieses Problem wird durch Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gelöst. Gemäß Anspruch 1 umfasst eine Sohle für einen Schuh, insbesondere einen Sportschuh, zumindest ein erstes Blattfederelement, das im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Sohle orientiert ist und zumindest ein zweites Blattfederelement, das im Vorderfußbereich angeordnet ist und im Wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung der Sohle orientiert ist.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich mit Blattfederelementen in einer Schuhsohle ein Dämpfungsverhalten erzielen lässt, das gegenüber der Verwendung von aufgeschäumten Materialien keine Nachteile aufweist. Allerdings gilt dies nur dann, wenn die Blattfederelemente optimal auf die erwarteten Belastungen hin ausgerichtet sind. Anders als ein aufgeschäumtes Material, das ein isotropes Dämpfungsverhalten aufweist, da das Material unter Belastung komprimiert wird, können Blattfederelemente nur bei einer Auslenkung in ihrer jeweiligen Vorzugsrichtung eine elastische Unterstützung der Fußsohle bereitstellen. Die vorliegend beanspruchte Anordnung des ersten Blattfederelements in Längsrichtung ermöglicht es, die beim Aufsetzen mit der Ferse auftretenden Bodenreaktionskräfte elastisch aufzunehmen, während das zumindest eine zweite Blattfederelement im Vorderfußbereich aufgrund seiner orthogonalen Ausrichtung geeignet ist, den Fuß seitlich auszurichten und gegen Fehlstellungen wie Pronation und Supination zu unterstützen, d. h. ein Abknicken auf die mediale bzw. die laterale Seite der Vorderfußbereiches zu verhindern.
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Anders als eine Zwischensohle aus einem aufgeschäumten Material lassen sich die ersten und zweiten Blattfederelemente der vorliegenden Erfindung aus Materialien bereitstellen, die langlebig sind und keine wesentliche Temperaturabhängigkeit aufweisen. Darüber hinaus lassen sich die ersten und zweiten Blattfederelemente in einfacher Weise an unterschiedliche Schuhgrößen und das dafür erwartete Gewicht des Trägers des Schuhs anpassen.
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Eine besonders gute Stützungs- und Führungsfunktion der Sohle wird gewährleistet, wenn zumindest ein Paar von zweiten Blattfederelementen so nebeneinander im Vorderfußbereich angeordnet ist, dass sie sich von der medialen auf die laterale Seite des Vorderfußbereiches der Sohle erstrecken. In dieser bevorzugten Ausführungsform kommt es darauf an, dass sowohl auf der lateralen Seite als auch auf der medialen Seite des Vorderfußbereiches eine Unterstützung des Fußes durch Blattfederelemente erzielt wird. Dies kann durch unterschiedliche Anordnungen erreicht werden, beispielsweise durch ein Paar separate oder auch miteinander verbundene zweite Blattfederelemente, wobei sich das eine Blattfederelement vom lateralen Rand bis in etwa zur Mitte des Vorderfußbereiches erstreckt und das andere Blattfederelement von der Mitte bis zum medialen Rand des Vorderfußbereiches. Allerdings ist eine symmetrische Aufteilung nicht zwingend.
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Am meisten bevorzugt ist gegenwärtig die Anordnung eine Mehrzahl von Paaren zweiter Blattfederelemente, die sich parallel zueinander von der medialen auf die laterale Seite des Vorderfußbereiches der Sohle erstrecken. Diese Anordnung kann den beim Abstoßen mit dem Vorderfußbereich auftretenden Belastungen besonders gut standhalten und zeigt dabei ein Deformationsverhalten, das im Wesentlichen den dynamischen Eigenschaften eines aufgeschäumten Materials entspricht, das üblicherweise in der Zwischensohle des Vorderfußbereichs Verwendung findet.
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Bevorzugt weisen das erste und/oder das zweite Blattfederelement eine nicht-planare Form auf, so dass es sich von einem Innensohlenbereich bis zu einem Außensohlenbereich erstreckt. Damit überbrücken die gekrümmten Blattfederelemente ausgehend vom nahe am Fuß angeordneten Innensohlenbereich den Mittelsohlenbereich, der üblicherweise von einer aufgeschäumten Zwischensohle eingenommen wird, bis in den Außensohlenbereich, d. h. denjenigen Bereich der Sohle, der nahe am Boden aber weiter vom Fuß entfernt angeordnet ist. Diese bevorzugte Ausbildung ermöglicht eine weitgehend ungehinderte elastische Auslenkung der Blattfederelemente zwischen dem Innensohlenbereich und dem Außensohlenbereich der Sohle. Besonders bevorzugt ist es, wenn das erste und/oder das zweite Blattfederelement jeweils einen konkav und einen konvex gekrümmten Bereich aufweist.
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In einem Ausführungsbeispiel sind zwei entgegengesetzt orientierte erste Blattfederelemente vorgesehen, die sich bevorzugt im Bereich des Fußgewölbes befinden. Die entgegengesetzte Orientierung der Blattfederelemente versteift diesen Sohlenbereich, in dem eine ausreichende Unterstützung des Fußes von wesentlicher Bedeutung ist, um Verletzungen zu vermeiden.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn die Sohle zumindest eine Sohlenplatte aufweist, unterhalb derer das zumindest eine erste Blattfederelement und das zumindest eine zweite Blattfederelement angeordnet sind. Anders ausgedrückt erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel das erste und das zweite Blattfederelement in dem Raum zwischen der Sohlenplatte und dem Boden. Die Sohlenplatte und die Blattfederelemente können einstückig ausgebildet sein, beispielsweise durch Spritzgießen. Dadurch lässt sich der erfindungsgemäße Sohlenaufbau in einfacher Weise zu geringen Kosten herstellen. Die erläuterte Sohlenplatte kann gemeinsam mit dem vorzugsweise einstückig verbundenen ersten Blattfederelement auch bereits dann vorteilhaft verwendet werden, wenn die Sohle im Vorderfußbereich einen anderen als den oben erläuterten Aufbau verwendet.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Sohlenplatte im Wesentlichen über die gesamte Längsausdehnung der Sohle und weist eine optionale Fersenschale auf, die die Ferse schalenförmig umgreift. Bei der Verwendung von diskreten Blattfederelementen anstellen der bekannten homogenen Zwischensohle aus einem aufgeschäumten Material, kommt der Führung des Fußes besondere Bedeutung zu. Die dreidimensional ausgeformte Sohlenplatte stellt zum einen sicher, dass die Blattfederelemente auf ihrer Oberseite keine punktförmigen Belastungen auf die Fußsohle ausüben und verhindert zum anderen ein unbeabsichtigtes Umknicken des Fußes während des Schrittzyklus. Darüber hinaus kann die Sohlenplatte mit der bevorzugten Ausdehnung über im Wesentlichen die gesamte Länge der Sohle als ein Chassis oder Rahmen dienen, um den herum der Schuh aufgebaut wird.
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Jedes Blattfederelement weist dabei bevorzugt ein mit der Sohlenplatte verbundenes Ende und ein nicht mit der Sohlenplatte verbundenes Ende auf, wobei die nicht mit der Sohlenplatte verbundenen Enden einer Mehrzahl von Blattfederelementen miteinander verbunden sein können.
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Um die dynamischen Eigenschaften der Sohle gezielt zu beeinflussen, kann zwischen zumindest einem freien Ende eines Blattfederelements und der Sohlenplatte ein erstes Dämpfungselement angeordnet werden. Beispielsweise kann das erste Dämpfungselement dazu auf der Oberseite eines Blattfederelements und/oder auf der Unterseite der Sohlenplatte angeordnet werden, z. B. durch Verkleben.
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Ein zweites Dämpfungselement, das aus einem aufgeschäumten Material gefertigt werden kann, ist vorzugsweise so angeordnet, dass es erst nach einer bevorzugt vordefinierten Auslenkung des ersten und/oder des zweiten Blattfederelements verformt wird. Die erläuterte Anordnung der ersten und zweiten Dämpfungselemente erlaubt eine genaue Anpassung des dynamischen Verhaltens der Sohle auf die erwarteten Belastungen. Während die Blattfederelemente bei einer Auslenkung durch eine Druckbelastung auf die Sohle im Wesentlichen eine elastische Rückstellkraft bereitstellen, wird durch die Dämpfungselemente sowohl die Auslenkungsbewegung als auch die Rückstellbewegung gedämpft. Dadurch werden Belastungsspitzen auf die Fußsohle und die Gelenke des Trägers des Schuhs vermieden. Da das vorzugsweise aufgeschäumte zweite Dämpfungselement bevorzugt erst nach einer vordefinierten Auslenkung der ersten und/oder der zweiten Blattfederelement verformt wird, tritt der oben erläuterte Verschleiß dieses Materials erst viel später als in bekannten Sohlenkonstruktionen auf, in denen jede Belastung unmittelbar zu einer Deformation des aufgeschäumten Zwischensohlenmaterials führt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Schuh mit einer Sohle gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen. Ein solcher Schuh, der beispielsweise als ein Sportschuh Verwendung finden kann, hat eine deutlich längere Lebensdauer bei gleichbleibenden Dämpfungseigenschaften als ein Schuh mit einer aufgeschäumten Zwischensohle. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Schuh ein Schuhoberteil aufweist, das mit der oben erläuterten Sohlenplatte zumindest teilweise unmittelbar verbunden ist. Dadurch ergibt sich eine besonders stabile und direkte Verbindung zwischen dem Schuhoberteil und dem tragenden Element der Sohlenkonstruktion. Der Fuß wird zwischen diesen beiden Bestandteilen des Schuhs sicher gehalten, so dass die Dämpfungsfunktion der Blattfederelemente unmittelbar auf den Fuß einwirken kann.
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Weitere mögliche Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in weiteren abhängigen Ansprüchen erläutert.
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4. Kurze Beschreibung der begleitenden Figuren
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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 Explosionsdarstellung eines Schuhs mit einer Sohle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2: Eine Seitenansicht der Sohlenplatte und der Blattfederelemente des Schuhs aus 1;
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3: Eine Seitenansicht der Sohlenplatte und der Blattfederelemente aus 2 mit zusätzlichen Dämpfungselementen;
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4: An Ansicht des Ausführungsbeispiels aus 3 schräg von hinten;
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5: Eine Seitenansicht einer Sohlenplatte, mehrerer Blattfederelemente und mehrerer Dämpfungselemente im Fersenbereich gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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6: Eine Ansicht des Ausführungsbeispiels aus 5 schräg von hinten;
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7: Eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels mit mehreren zusätzlichen Dämpfungselementen im Vorderfußbereich;
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8: Ein Schnitt durch den Vorderfußbereich des Ausführungsbeispiels aus 7;
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9: Ein Schnitt durch den Vorderfußbereich eines weiteren Ausführungsbeispiels;
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10: Ein Schnitt durch den Vorderfußbereich noch eines weiteren Ausführungsbeispiels;
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11: Eine schematische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
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12: Eine Ansicht des Ausführungsbeispiels aus 11 von unten;
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13: Eine schematische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
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14: Eine Ansicht des Ausführungsbeispiels aus 13 von unten;
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15: Eine schematische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
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16: Eine Ansicht des Ausführungsbeispiels aus 15 von unten;
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17: Eine schematische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels; und
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18: Eine schematische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels.
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5. Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden gegenwärtig bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand einer Sohlenkonstruktion für einen Sportschuh näher erläutert. Allerdings kann die vorliegende Erfindung auch in anderen Schuharten eingesetzt werden. Die besonderen Vorteile einer langen Lebensdauer ohne Veränderung der dynamischen Eigenschaften des Schuhs sowie der vielfältigen Möglichkeiten das Dämpfungsverhalten des Schuhs auf die Größe und die Anforderungen des Trägers des Schuhs anzupassen, haben jedoch für Sportschuhe eine besondere Bedeutung.
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1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Schuhs 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie man erkennen kann, weist der Schuh 1 einen Aufbau aus einem Schuhoberteil 10, einer Sohlenplatte 20, einer Gruppe von ersten Dämpfungselementen 30 und einer Außensohlenschicht 40 auf. Obwohl im Folgenden anhand des Ausführungsbeispiels in 1 Merkmale dieser vier Baugruppen im Zusammenhang diskutiert werden, versteht es sich, dass ihre jeweiligen Bestandteile weitgehend unabhängig voneinander sind, so dass die nachfolgend erläuterten Merkmale nicht zwingend gemeinsam realisiert werden müssen sondern auch einzeln oder in anderen Kombinationen dazu führen, dass der Schuh 1 die oben genannten Nachteile des Stand des Technik zumindest teilweise überwindet.
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Unterhalb des Schuhoberteils 10 ist eine dreidimensional ausgeformte Sohlenplatte 20 angeordnet. Die Sohlenplatte 20 dient als Chassis oder Gerüst für den gesamten Schuhaufbau und wird vorzugsweise einschließlich einer Vielzahl von ersten und zweiten Blattfederelementen 22, 23 und einer Fersenschale 24 als ein einstückiges Bauteil gefertigt, beispielsweise durch Spritzgießen eines geeigneten Kunststoffmaterials wie TPU. Denkbar ist auch die Verwendung von Polyamid oder Verbundwerkstoffen, die gegebenenfalls durch Fasern verstärkt werden können. Dabei sind die Fasern bevorzugt in Fließrichtung des Materials eingelegt. Sollen unterschiedliche Materialien verwendet werden, beispielsweise ein härterer Kunststoff für die Sohlenplatte 20 und ein flexibleres Material für die Blattfederelemente 22, 23, kann Mehrkomponentenspritzguß für eine kostengünstige Herstellung verwendet werden.
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An einem oberen Rand 26 der Sohlenplatte 20 ist das Schuhoberteil 10 befestigt, bevorzugt durch Vernähen mit einer Naht 12 oder durch andere Befestigungstechniken wie Verkleben, Verschweißen, etc.. Die Sohlenplatte kann auch direkt an eine Strobelsohle (wenn vorhanden) des Schuhoberteils gespritzt oder mit dieser verklebt werden.
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Aus den 2–10 erkennt man, dass die ersten Dämpfungselemente 30 unterhalb der Sohlenplatte 20 aber oberhalb der freien Enden der ersten und zweiten Blattfederelemente 22, 23 angeordnet sind.
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Im Fersenbereich überlappen sich die Sohlenplatte 20 und das Schuhoberteil 10. Dies verstärkt den Fersenbereich, ohne dass zusätzliche konstruktive Maßnahmen erforderlich sind. Der Fuß eines Trägers des Schuhs 1 (in 1 nicht dargestellt) kann direkt auf der nach oben gerichteten Oberseite der Sohlenplatte 20 aufliegen, wobei vorzugsweise noch eine dünne Innensohlenschicht, beispielsweise eine Einlegesohle (in 1 nicht dargestellt), zur Verbesserung des Tragekomforts oberhalb der Sohlenplatte 20 angeordnet wird.
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Nicht nur die Fersenschale 24, die den Fuß sicher von unten und drei Seiten umgreift, sondern auch der Rand 26, der sich vorzugsweise bis in den Vorderfußbereich erstreckt, tragen zur Stabilität des Schuhs 1 bei. Dies gilt zum einen für die konstruktive Stabilität des Schuhs 1 selbst, da die Verwindungssteifigkeit der Sohlenplatte 20 erhöht wird und zum anderen für die stabile Führung, die der Schuh 1 für den Fuß bereitstellt, so dass ein seitliches Abkippen von der Sohlenplatte 20 zuverlässig vermieden wird.
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Unterhalb der Sohlenplatte 20 und damit zwischen dem bereits erläuterten Innensohlenbereich und einem Außensohlenbereich, der durch die Außensohlenschicht 40 definiert wird, deren Unterseite unmittelbar mit dem Boden in Kontakt steht, ist die bereits erwähnte Mehrzahl von Blattfederelementen 22, 23 angeordnet. Die Blattfederelemente 22, 23 ersetzen damit die Mittelsohlenschicht in einem herkömmlichen Sohlenaufbau. Belastungen auf den Schuh 1, beispielsweise beim Aufsetzen mit der Ferse und beim Abstoßen mit dem Vorderfußbereich, führen zu einer elastischen Verformung der Blattfederelemente 22, 23, wie sie weiter unten unter Bezugnahme auf 2 genauer erläutert wird. In einem Ausführungsbeispiel wird die Außensohle direkt an die Blattfederelemente gespritzt.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Blattfederelemente 22, 23 unter Vorspannung stehen, d. h. der Abstand zwischen der Sohlenplatte 20 und einem freien Ende eines Blattfederelementes ist nach der Fertigung des Blattfederelements anders als nach seiner Montage im Schuh. Blattfederelemente könnten entweder so vorgespannt montiert werden, dass die nachfolgend genauer erläuterten Dämpfungselemente, wenn diese nicht belastet werden, unter Zugspannung stehen, d. h. der Abstand zwischen der Sohlenplatte und dem freien Ende eines Blattfederelementes ist nach der Fertigung größer als nach der Montage. Dadurch wird die Dämpfungsfunktion bereits bei geringster Belastung ausgelöst. Umgekehrt können die Dämpfungselemente bereits ohne Belastung auf die Sohle, nur durch die Blattfederelemente, zusammengedrückt werden (d. h. der Abstand zw. Sohlenplatte und freien Ende des Blattfederelements ist nach der Fertigung kleiner als nach der Montage). Dadurch lassen sich Spannungen im Material bei Auslenkung der Blattfederelemente verringern. Denkbar ist auch die Kombination von unterschiedlich vorgespannten Blattfederelementen in verschiedenen Bereichen der Sohle.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel (in den Figuren nicht dargestellt) sind mehrere Blattfederelemente übereinander angeordnet, so dass sie bei einer entsprechenden Belastung gemeinsam ausgelenkt werden.
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Um die Verformungsbewegung der Blattfederelemente
22,
23 bei einer Belastung der Sohle und die umgekehrte Bewegung, wenn die Blattfederelemente
22,
23 zurückfedern, zu dämpfen, sind zwischen den freien Enden der Blattfedern
22,
23 und der Unterseite der Sohlenplatte
20 die ersten Dämpfungselemente
30 angeordnet. Aus den einleitend genannten Gründen sind die ersten Dämpfungselemente
30 vorzugsweise nicht aus aufgeschäumten Materialien gefertigt. Stattdessen finden vorzugweise strukturelle Dämpfungselemente Verwendung, wie sie beispielsweise in der
DE 102 34 913 A1 oder der
DE 10 2006 015 649 A1 offenbart sind. In dem in
1 dargestellten Ausführungsbeispiel, das teilweise auch in der Seitenansicht in
3 und der Ansicht schräg von hinten in
4 dargestellt ist, weist jedes erste Dämpfungselement
30 zwei gewölbte Seitenwände
32 auf, die durch ein Zugelement
34 miteinander verbunden sind. Bei einer Druckbelastung auf das Dämpfungselement
30 führt eine Zunahme der Wölbung der Seitenwände
32 zu einer Zugbelastung auf das verbindende Zugelement
34. Im Ergebnis wird mit dieser Anordnung die Druckbelastung in der Sohle effizient in eine Zugbelastung umgesetzt.
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Neben den in den 1, 3, und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen für erste Dämpfungselemente können auch andere Arten struktureller Dämpfungselemente zwischen den freien Enden der Blattfederelemente 22, 23 und der Unterseite der Sohlenplatte 20 angeordnet werden. Die 5 und 6 zeigen beispielhaft erste Dämpfungselemente 30, bei denen die Druckbelastung in einer Scherbewegung umgesetzt wird. Dabei wird das Dämpfungselement 30, das in seiner Ausgangskonfiguration einen in etwa parallelogrammartigen Querschnitt mit leicht gewölbten Seitenflächen aufweist, geschert, wenn sich der Abstand zwischen der Sohlenplatte 20 und Außensohlenschicht 40 verringert, so wie durch die beiden gestrichelte Pfeile in 5 angedeutet. Bei der Verwendung ähnlicher Wandstärken fallen die in den 5 und 6 gezeigten Dämpfungselemente weicher aus als die Dämpfungselemente aus den 1, 3 und 4. Allerdings zeigt eine genaue Betrachtung, dass auch in dem Ausführungsbeispiel in 5 und 6 am hinteren Ende ein optionales Dämpfungselement 35 verwendet wird, das kein Zugelement enthält sondern sich unter Belastung im Wesentlichen mit einer Scherbewegung verformt bzw. eine Bewegung, bei der sich die vordere und die hintere Seitenwand 32 des Dämpfungselements 35 parallel krümmen. In gleicher Weise fehlt auch dem Dämpfungselement 37 am vorderen Ende der Sohle (vgl. 3) ein Zugelement zwischen den parallelen Seitenwänden 32, um eine weichere Dämpfungscharakteristik bereitzustellen.
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Schließlich ist es auch möglich anstelle der erläuterten strukturellen Dämpfungselemente 30, Dämpfungselemente aus einem herkömmlichen Zwischensohlenmaterial zu verwenden, beispielsweise aus einem aufgeschäumten EVA. Anders als in den Mittelsohlen nach dem Stand der Technik, ist auch in diesem Fall eine längere Lebensdauer der Sohle zu erwarten, da das aufgeschäumte Material die Deformationsbewegung nur dämpfen muss, während die eigentliche Rückstellkraft gegen eine Verformung der Sohle durch die elastisch ausgelenkten Blattfederelemente 22, 23 bereitgestellt wird. Die Konstruktion gleicht insoweit einem Stoßdämpfer eines Fahrzeugs, in dem ebenfalls getrennte konstruktive Elemente die Rückstellkraft (beispielsweise eine Stahlfeder) und die Dämpfung (Öl) bereitstellen. Dies ermöglicht anders als bei der Verwendung einer homogenen Zwischensohle aus einem aufgeschäumten Material neben der längeren Lebensdauer auch eine genauere Abstimmung der Sohleneigenschaften.
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Obwohl in der bevorzugten Ausführungsform jedem freien Ende eines Blattfederelements 22, 23 ein separates Dämpfungselement 30 zugeordnet ist, sind auch andere Anordnungen denkbar, bei denen ein einzelnes Dämpfungselement 30 die Auslenkung mehrerer Blattfederelemente 22, 23 dämpft oder bei der mehrere Dämpfungselemente 30 nebeneinander oder übereinander zwischen einem freien Ende eines Blattfederelements 23, 22 und der Unterseite der Sohlenplatte 20 angeordnet sind. Alternativ kann bei eintsprechender konstruktiver Auslegung der Blattfederelemente auf die Dämpfungselemente auch völlig verzichtet werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Dämpfungselemente 30 lösbar an der Sohlenplatte 20 und/oder den freien Enden des Blattfederelements 22, 23 zu befestigen, um bei Verschleiß oder auch zur gezielten Veränderung der Dämpfungseigenschaften oder des Designs (z. B. der Farbe) einzelne oder auch mehrere Dämpfungselemente 30 austauschen zu können. Denkbar ist auch eine Anordnung (nicht dargestellt), bei der ein Dämpfungselement 30 nur einseitig befestigt ist, das heißt entweder am freien Ende eines Blattfederelements 22, 23 oder an der Sohlenplatte 20 und wobei das Dämpfungselement 30 auf seiner nicht befestigten Seite einen Abstand zum Blattfederelement bzw. zur Sohlenplatte aufweist. Dadurch kann das Blattfederelement 22, 23 zunächst ungedämpft ausgelenkt werden, da das Dämpfungselement 30 erst nach einer vordefinierten Auslenkungsbewegung des Blattfederelements 22, 23 komprimiert wird.
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Unabhängig von ihrer besonderen Ausbildung können die Dämpfungselemente 30 zwischen die Sohlenplatte 20 und die freien Enden der Blattfederelemente 22, 23 geklebt werden. Besonders vorteilhaft ist das Aufbringen eines erhitzten und verflüssigten Klebers durch Tampondruck. Dabei nimmt ein Stempel/Tampon den Kleber in Form des Druckbilds auf und überträgt ihn auf den zu bedruckenden Körper Dadurch kann das manuelle und langwierige Aufbringen des Klebers automatisiert werden, was Zeit, Kosten und Klebstoff spart. Auch die Qualität der Klebung wird dadurch verbessert. Tampondruck eignet sich besonders gut für unebene Körper, da sich das Tampon/der Stempel dem Untergrund anpasst.
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2 illustriert die bevorzugte Orientierung und Form der Blattfederelemente 22, 23, die sich von der Sohlenplatte 20 nach unten erstrecken und vorzugweise einstückig mit ihr verbunden sind. Ausgehend vom Fersenbereich unterhalb der Fersenschale 24 bis zum Mittefußbereich unterhalb des Fußgewölbes sind drei Blattfederelemente 22 im Wesentlichen in Langsrichtung der Sohle angeordnet. Die Angabe „im Wesentlichen” schließt dabei auch Abweichungen von der Längsrichtung der Sohle mit ein, die durch übliche Fertigungstoleranzen bedingt sind. Gewollte Abweichungen von einer im Wesentlichen zur Längsrichtung parallelen Ausrichtung sind jedoch ebenfalls möglich. Die drei Blattfederelemente 22 sind vorzugsweise so orientiert, dass ihre freien Enden nach hinten in Richtung der Ferse zeigen. Zwei weitere erste Blattfederelemente 22, die sich im bevorzugten Ausführungsbeispiel im Mittelfußbereich neben der vordersten der drei nach hinten ausgerichteten Blattfederelemente 22 befinden, weisen eine genau umgekehrte Ausrichtung auf, bei der die freien Enden nach vorne zeigen. Diese dadurch gekreuzte Anordnung der Blattfederelemente 22 führt zu einer besonderen Versteifung des Mittelsohlenbereichs unterhalb des Fußgewölbes.
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Die freien Enden mehrerer Blattfederelemente 22, 23 können miteinander verbunden sein, entweder direkt oder über das Material der Außensohle, um in bestimmten Bereichen der Sohle ein größeres Maß an struktureller Integrität bereitzustellen. So sind beispielsweise die freien Enden der beiden hintersten Blattfederelemente 22 im Ausführungsbeispiel aus den 1–7 miteinander verbunden, während das erste Blattfederelement 22 von hinten zwei separate, nicht verbundene freie Enden aufweist (vgl. 1).
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Aufgrund ihrer besonderen Ausrichtung können die drei hinteren Blattfederelemente 22 beim Aufsetzen mit der Ferse, so wie in 2 schematisch dargestellt, leicht ausgelenkt werden, da die Bodenreaktionskraft (vgl. die Pfeile in 2) an den freien Enden der Blattfederelemente 22 angreift und die Blattfederelemente 22 jeweils in ihrer Vorzugsrichtung auslenkt, nämlich im Wesentlichen senkrecht zu ihrer Ausdehnung. Die bevorzugte Krümmung der Blattfederelemente 22, 23 mit einer sich ändernden Krümmungsrichtung von konkav zu konvex (von unten betrachtet) ermöglicht zum einen eine einfache Integration der Blattfederelemente 22, 23 in die Sohlenplatte 20 und stellt zum anderen den erforderlichen Raum für eine Auslenkung des freien Endes nach oben bereit. Der Wendepunkt der Krümmung, d. h. der Übergang von der konkaven zur konvexen Krümmung der Blattfederelemente 22, 23 liegt dabei vorzugsweise auf halber Höhe zwischen der Unterseite der Sohlenplatte 20 und der Außensohlenschicht 40, die unterhalb der freien Enden der Blattfederelemente 22, 23 angeordnet ist. Allerdings sind auch andere Formgebungen der Blattfederelemente 22, 23 denkbar, die zum einen eine gute Federcharakteristik bereitstellen und zum anderen den für eine Auslenkung erforderlichen Abstand zwischen der Sohlenplatte und der Außensohlenschicht sicherstellen. Beispielsweise können die Blattfederelemente z. B. mittig befestigt sein, oder auch abgewinkelt, gekrümmt oder geradlinig von der lateralen auf die mediale Seite verlaufen, wobei die Blattfeder entweder am medialen oder lateralen Rand befestigt ist und in einem Winkel zur Sohlenplatte steht.
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Unterhalb der Dämpfungselemente 30 ist die bereits erwähnte Außensohlenschicht 40 angeordnet. Diese Sohlenschicht dient in erster Linie dazu eine geeignete Haftung am Boden bereitzustellen und einen vorzeitigen Verschleiß durch Abrieb zu verhindern. Die Außensohlenschicht 40 kann individuelle Elemente umfassen, die unterhalb von einzelnen freien Enden der Blattfederelemente 22, 23 angeordnet sind. Allerdings ist es auch möglich, dass die Außensohlenschicht 40 sich über mehrere Blattfedern hinweg erstreckt, wie dies beispielsweise für den Fersenbereich und den Vorderfußbereich in 7 zu erkennen ist. Dabei weist die Außensohlenschicht 40 vorzugsweise zwischen zwei freien Enden der Blattfedern gekrümmte Bereiche 41 auf, die eine weitgehend individuelle Auslenkung einzelner Blattfedern 22, 23 ermöglichen, ohne dass es zu nennenswerten Zugspannungen innerhalb der Außensohlenschicht 40 kommt.
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Während bei dem in 2 schematisch dargestellten Aufsetzen mit der Ferse eine wirksame Dämpfung der Bodenreaktionskräfte im Vordergrund steht, kommt es in der nachfolgenden Abrollphase wesentlich darauf an, den Fuß für das Abstoßen mit dem Vorderfußbereich richtig auszurichten. Die Blattfedern 23 sind daher in diesem Teil der Sohle vorzugsweise orthogonal zu den Blattfedern 22 des Fersen- und Mittelfußbereichs ausgerichtet und erstrecken sich in Paaren von der lateralen auf die mediale Seite der Sohle so wie dies schematisch in den 8–10 dargestellt ist. Dabei erstreckt sich jeweils ein Blattfederelement vom Rand bis in etwa die Mitte der Sohle. Diese Figuren illustrieren darüber hinaus, dass auch hier die oben erläuterten Dämpfungselemente 30 zwischen den freien Enden der Blattfederelementen 23 und der Unterseite der Sohleplatte 20 angeordnet werden können. So zeigt die Seitenansicht aus 7 und der Querschnitt aus 8 die Anordnung von Dämpfungselementen 30 ohne ein Zugelement zwischen den Seitenwänden 32, die sich unter Last parallel wölben. Die äußere Seitenwand 32 des Dämpfungselementes 30 ist dabei vorzugsweise seitlich hochgezogen, damit sie mit dem Rand 26 der Sohlenplatte 20 überlappt, um ein einfaches Verbinden, beispielsweise durch Verkleben oder Verschweißen zu ermöglichen.
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Vorzugsweise ist nicht nur die äußere Seitenwand hochgezogen, sondern die Seitenwände sind an ihren oberen und unteren Enden miteinander verbunden, um so mit der Sohlenplatte und mit dem freien Ende der Blattfeder flächig verklebt werden zu können. Dabei ist die Verbindung am oberen Ende seitlich über den Rand der Sohlenplatte hochgezogen, um ein seitliches Verrutschen der Dämpfungselemente zu verhindern. Es ist auch denkbar die Blattfedern nicht nur mit der Sohlenplatte sondern auch mit dem Schuhoberteil zu verbinden, so dass sich Deformierungen der Blattfedern auch auf die Eigenschaften des Schuhoberteils auswirken (Schuhoberteil wird enger oder weiter). Beispielsweise könnte auch die Blattfeder an ihrem freien Ende eine Verlängerung vertikal in Richtung Schuhoberteil aufweisen, die sich bei Deformation der Blattfeder lateral entlang des Schuhoberteils nach oben schiebt und so zusätzliche laterale Stabilität bietet.
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Der Querschnitt aus 9 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem die Sohlenplatte 20 und die Blattfederelemente 23 des Vorderfußbereiches unabhängig voneinander gefertigt werden und erst bei der Montage des Schuhs miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Verkleben, Verschweißen, einen (lösbaren) mechanischen Verbund oder andere geeignete Verfahren. Allerdings sind auch hier zwei Blattfederelemente 23 gemeinsam als ein federndes Bauteil ausgebildet, das sich von der medialen auf die laterale Seite des Vorderfußbereiches der Sohle erstreckt. Denkbar ist auch eine Anordnung, bei der die Blattfederelemente 22, 23 nicht starr mit der Sohlenplatte 20 verbunden sind, sondern nur über die Außensohle und die Dämpfungselemente 30 indirekt mit der Sohlenplatte 20 verbunden sind, wodurch ein gewisses mechanisches Spiel zwischen den Blattfederelementen 22, 23 und der Sohlenplatte 20 ermöglicht wird.
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10 illustriert eine weitere Abwandlung für den Vorderfußbereich. Dabei ist mittig ein zweites Dämpfungselement 38 angeordnet, das beispielsweise aus einem aufgeschäumten Material gefertigt werden kann. Bei einer leichten Belastung der Blattfederelemente 23, beispielsweise beim normalen Laufen, berührt das Dämpfungselement 38 nicht den Boden, der in 10 schematisch durch die gestrichelten Linie dargestellt ist. Erst bei einer sehr starken Belastung auf den Vorderfußbereich, beispielsweise der Landung nach einem Sprung, werden die Blattfederelemente 23 soweit ausgelenkt, dass das zweite Dämpfungselement 38, komprimiert wird. Mit dieser progressiven Dämpfung kann ein so genanntes „Bottoming out”, d. h. ein Versagen der Dämpfung der Sohle bei einer extremen Überbeanspruchung verhindert werden. Bei Schuhen, die häufig extremen Belastungen ausgesetzt sind, beispielsweise beim Basketball sind vorzugsweise mehrere Dämpfungselemente 38 mittig zwischen den Federarmen der Blattfederelemente 23 des Vorderfußbereiches angeordnet.
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Die Figuren im Ausführungsbeispiel aus 11 und 12 illustrieren ein weiteres Ausführungsbeispiel einer einstückigen Sohlenplatte 20 mit einer Vielzahl von integrierten Blattfederelementen 22, 23. Allerdings folgt hier die Ausrichtung der Blattfederelemente dem Verlauf des Sohlenrands, so dass auch im Vorderfußbereich die Blattfedern 23 nahezu parallel zur Längsachse des Schuhs ausgerichtet sind. Zur Gewichtsreduktion und/oder zur besseren Belüftung kann die Sohlenplatte 20 kleinere oder größere Aussparungen 28 aufweisen, so wie dies schematisch in 12 dargestellt ist. Solche Aussparungen können auch in den oben erläuterten Ausführungsformen verwendet werden. Durch unterschiedliche Anzahl und/oder Steifigkeiten der Blattfederelemente 23 auf der lateralen und der medialen Seite des Vorderfußbereiches (und/oder des Rückfußbereichs) kann auch in dem Ausführungsbeispiel aus den 11, 12 gezielt Fehlstellungen wie Pronation und Supination entgegengewirkt werden. Darüber hinaus können auch hier Dämpfungselemente zwischen den freien Enden der Blattfederelemente 22, 23 angeordnet werden (in 11 und 12 nicht dargestellt).
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Die 13 und 14 zeigen die Umkehrung des Ansatzes aus den 11 und 12. Hier sind die einstückig mit der Sohlenplatte 20 verbundenen Blattfederelemente 22 und 23 bis auf den Mittelfußbereich in einem mittleren Zentralbereich der Sohlenplatte 20 angeordnet und werden am Rand von anderen Dämpfungselementen, beispielsweise einem hufeisenförmigen Dämpfungselement 70 im Vorderfußbereich und zwei separaten Dämpfungselementen 71 auf der medialen und der lateralen Seite des Fersenbereiches, umgeben. Die Dämpfungselemente 70, 71 können ein aufgeschäumtes Material umfassen oder auch wie die oben erläuterten strukturellen Dämpfungselemente 30 ohne aufgeschäumte Materialien gefertigt werden. Im Mittelfußbereich ist beispielhaft ein isoliertes Blattfederelement 22 angeordnet, das diesen Bereich der Sohlenplatte 20 federnd unterstützt. Denkbar ist es, hier weitere Blattfederelemente in die Sohlenplatte zu integrieren, sei es auf der medialen Seite oder auch gekreuzt, so wie im oben erläuterten Ausführungsbeispiel der 2 und 3. Auch die Ausführungsform der 13 und 14 verhindert einen vorzeitigen Verschleiß der Dämpfungselemente 70, 71, da die Blattfederelemente 22, 23 maßgeblich zu einer Rückstellkraft bei einer Kompression des Sohlenkörpers beitragen. Da die Blattfedern nach unten über die Dämpfungselemente 70 und 71 hervorstehen, wird auch hier eine progressive Dämpfung gewährleistet, indem zunächst im Wesentlichen nur die Blattfederelemente 22, 23 verformt werden und erst bei einer weiteren Kompression der Sohle auch die Dämpfungselemente 70, 71.
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In den 15 und 16 ist schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt, in dem keine weiteren Dämpfungselemente zusätzlich zu den in die Sohlenplatte 20 integrierten Blattfedern 22, 23 vorgesehen sind. Stattdessen erstrecken sich sowohl im Fersenbereich als auch im Mittel- und Vorderfußbereich ausschließlich Blattfederelemente die parallel zur Längsrichtung der Sohle ausgerichtet sind, so dass die freien Enden der Blattfederelemente 22, 23 entweder nach vorne oder nach hinten gerichtet sind.
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Auch in den Ausführungsbeispielen der 11–16 weist die Sohlenplatte 20 bevorzugt eine integrierte Fersenschale 24 größerer oder kleinerer Ausdehnung auf, um dem Fuß die notwendige seitliche Führung zu geben und die Entstehung von Fehlstellungen beim Aufsetzen mit der Ferse zu verhindern.
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Die 17 und 18 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele der vorlegenden Erfindung ohne das optionale Dämpfungselement 35 am hinteren Ende (vgl. 5 und 6). Dadurch ergibt sich unmittelbar beim Aufsetzen mit der Ferse eine weichere Dämpfungscharakteristik, da das hintere Ende des hintersten Blattfederelements 22 nahezu ungehindert ausgelenkt werden kann. Erst wenn der Schwerpunkt der Belastung sich im weiteren Verlauf der Anfangsphase eines Schrittzyklus innerhalb der Sohle weiter nach vorne verlagert, werden auch die hinteren Dämpfungselemente 30 verformt. Während das Ausführungsbeispiel aus 17 nur strukturelle Dämpfungselemente 30 verwendet, sind im Ausführungsbeispiel aus 18 ausschließlich aufgeschäumte Dämpfungselemente zwischen den Blattfederelementen und der Sohlenplatte 20 angeordnet. Dabei ist es aus Fertigungsgründen aber auch zur Verbesserung der Schwerfestigkeit bevorzugt, wenn die Dämpfungselemente 30 des Fersenbereiches und die des Vorderfußbereiches jeweils als ein gemeinsamens Bauteil gefertigt sind.
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Mit den erläuterten Ausführungsbeispielen können die biomechanischen Eigenschaften der Sohle genauestens auf die Belastungen angepasst werden, die für Schuhe unterschiedlicher Größe zu erwarten sind. Eine solche Feinabstimmung ist mit einer homogenen Mittelsohle aus einem aufgeschäumten Material nicht zu realisieren, bzw. verlangt z. B. eine von der Größe des Schuhs abhängige Veränderung der chemischen Zusammensetzung des verwendeten Mittelsohlenmaterials, was zu erheblichen Mehrkosten bei der Fertigung führt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006015649 [0006]
- US 2007/0209230 [0006]
- US 5185943 [0006]
- DE 10234913 A1 [0052]
- DE 102006015649 A1 [0052]
