DE102010047837A1

DE102010047837A1 - Biegesteife Sohle mit druckübertragendem Konus

Info

Publication number: DE102010047837A1
Application number: DE201010047837
Authority: DE
Inventors: Holger Rosenbusch
Original assignee: GECKO MOTION GmbH
Current assignee: GECKO MOTION GmbH
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2012-04-12

Abstract

Biegesteife Sohle für Sport- und Arbeitsschuhe in der Ausbildung als Einlegesohle oder als Brandsohle oder als Laufsohle, wobei an der Unterseite der Sohle mindestens ein Konus angeordnet ist, der übeeht und der die Kraftübertragung von dem menschlichen Fuß auf die durch den mindestens einen Konus gebildete Druckübertragungsfläche konzentriert.

Description

Die Erfindung betrifft eine biegesteife Sohle mit druckübertragendem Konus nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1–3.
Die Erfindung umfasst hierbei biegesteife Einlegesohlen, jedoch auch biegesteife Brandsohlen, die unmittelbar über einen Schaftaufbau und einen Zwickeinschlag als Brandsohle für Sportschuhe oder Arbeitsschuhe verwendet werden. Der hier verwendete Begriff „Brandsohle” umfasst auch Schuhe, bei denen die Brandsohle und die Laufsohle aus einem einzigen (werkstoff-einstückigen) Teil bestehen. Ebenso werden darunter Schuhtypen verstanden, bei denen die Brandsohle unterseitig mit einer Laufsohle verbunden ist. Diese werkstoff-zweistückige Verbindung kann durch Verklebung, Vernähung oder andere Verbindungsarten, wie Anschäumen oder Anspritzen, erfolgen.
Biegesteife Sohlen nach dem Oberbegriff werden für bestimmte Spezialzwecke für Sportschuhe und Arbeitsschuhe eingesetzt. Kennzeichnend für die bekannten biegesteifen Brandsohlen oder Einlegesohlen ist, dass eine Längsflexibilität und Querflexibilität während des Laufens nicht gegeben ist. Solche Spezialeinlegesohlen und Brandsohlen werden für spezielle Sportschuhe verwendet, bei denen es darauf ankommt, über eine starr ausgebildete Sohle die Kräfte des Fußes auf einen bestimmten Krafteinleitungspunkt zu konzentrieren.
Solche Schuhe mit biegesteifen Sohlen werden zum Beispiel als Sportschuhe für Radrennfahrer, als Skating-Schuhe für Roller- oder Eisskater, als Schuhe für Rollschuhe, als Skischuhe für den nordischen Langlauf, als Schuhe für Ruderer und dergleichen verwendet.
Hierbei ist es z. B. bei einem Fahrrad-Sportschuh der Firma Shimano bekannt, die Kombination aus Brand- und Laufsohle als starres, aus Kunststoff gegossenes Produkt auszubilden, wobei an der Unterseite der Laufsohle ein Pedalaufnahmesockel mit einer einrastbaren Fassung angeschraubt ist, über die die auf die starre Laufsohle übertragenden Kräfte auf das Fahrradpedal eingeleitet werden.
Diese Ausführung verwendet allerdings eine gummi-elastische (geschäumte) Einlegesohle. Diese ist längs- und quer-flexibel ausgebildet und weist lediglich zur Erhöhung des Fuß-Längsgewölbes an der Unterseite (der Einlegesohle) eine konische Fläche auf. Diese konische Fläche ist jedoch ebenfalls biegbar ausgebildet und dient nur dazu, das Längsgewölbe des Fußes anzuheben, um dem Knickfußeffekt entgegenzuwirken.
Die Druckkonzentrationsfläche in Form einer aufschraubbaren Pedalbindung ist auf die Außenseite der Brandsohle aufgesetzt. Es handelt sich also um einen zweistückigen Aufbau, ohne dass die sohlenseitige Pedalaufnahmefläche in der Laufsohle selbst integriert ist.
Damit besteht aber der Nachteil, dass diese Fläche weit über die Oberfläche der Laufsohle hinaus steht, was zu einer ungünstigen Kraftübertragung von der Fußfläche auf diese Pedalaufnahmefläche führt.
Nachteilig ist ferner, dass der bekannte Sportschuh mit einer flexiblen Einlegesohle getragen wird, was mit dem Nachteil verbunden ist, dass die Schub- und Längskräfte, die auf die Einlegesohle vom Fuß her ausgeübt werden und in die Pedalkraftfläche eingeleitet werden sollen, bereits schon von der flexiblen Einlegesohle absorbiert werden, die sich in ungünstiger Weise verformen und daher zu einer schlechteren Krafteinleitung auf die Pedalfläche führt.
Mit dem bekannten Sportschuh ist es deshalb nicht möglich, unmittelbar die an der Fußsohle des menschlichen Trägers entstehenden Schub- und Druckkräfte ohne Wirkungsverlust auf eine an der Unterseite und Außenseite der Brandsohle angeordnete Krafteinleitungsfläche zu übertragen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, an einem Sportschuh oder Arbeitsschuh der eingangs genannten Art eine verbesserte Krafteinleitung von dem menschlichen Fuß auf eine an der Unterseite der Laufsohle angeordnete Druckübertragungsfläche vorzusehen.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass die Sohle erfindungsgemäß als Einlegesohle und/oder als Brand- und/oder als Laufsohle ausgebildet ist, die in sich biegesteif ausgebildet ist und dass an der Unterseite dieser Sohle ein Konus angeordnet ist, der über die Oberfläche der Unterseite der Sohle hervorsteht und der die Kraftübertragung von dem menschlichen Fuß auf diese Druckübertragungsfläche konzentriert.
Unter dem Begriff „Konus” wird eine Verdickung an der Unterseite der jeweiligen Sohle (Einlege- und/oder Brand- und/oder Laufsohle) verstanden, die über die Oberfläche der Sohle etwa inselförmig nach unten in Richtung zur Aufstandsfläche gerichtet hervor steht und in der Lage ist, die in der Ebene der Sohle entstehenden und normal zur Ebene der Sohle oder schräg zur Ebene entstehenden Kräfte auf den Konus abzuleiten.
Der Umriss des inselförmigen Konus ist etwa oval, wobei die Längsachse des Ovals im Winkel zur Querachse der Sohle gerichtet ist. Die Höhenerstreckung (Höhenprofil) des inselförmigen Ovals ist konisch ausgebildet. Das bedeutet, dass von dem ovalen Umriss des Konus ausgehend sich der in Richtung zur Mitte ovale, umlaufende Höhenlinien ausbilden, die etwa im Mittenbereich der „Insel” ihre höchste Erhebung einnehmen.
Damit werden erstmals eine wesentliche Leistungssteigerung und eine Krafterhöhung bei der Einleitung von Kräften vom menschlichen Fuß auf eine an der Unterseite des Sportschuhs angeordnete Druckübertragungsfläche erreicht.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist nämlich, dass der Konus als Druckkonzentrationsfläche ausgebildet ist, die unmittelbar Bestandteil der harten, biegesteifen Sohle ist, unabhängig davon, ob diese Sohle als Einlegesohle und/oder als Brand- und/oder Laufsohle ausgebildet ist.
Damit ergibt sich erstmals der Vorteil, dass am tiefsten Punkt der Sohlenunterfläche (unabhängig davon, ob dieser tiefste Punkt Teil der Brandsohle oder Teil der Laufsohle ist) eine bestimmte Druckkonzentrationsfläche geschaffen wird und alle in den übrigen Bereichen der Sohle entstehenden Kraftvektoren, die von dem menschlichen Fuß erzeugt werden, in diese Druckkonzentrationsfläche konzentriert abgeleitet werden.
Nach der Erfindung ist neu, einen mit starrer Lauffläche versehenen Sportschuh dadurch mit einer Druckkonzentrationsfläche auszubilden, dass an einem bestimmten Punkt der Sohlenfläche (z. B. im Ballenbereich) eine Bindung oder ein anderes Druckübertragungsmittel eines Sportgerätes an dieser Stelle angeordnet wurde.
Hier setzt die Erfindung ein, die eine angeschraubte Bindung als Kraftübertragungsmittel vermeidet. Stattdessen sieht die Erfindung eine in die Sohle (Einlege- und/oder Brand- und/oder Laufsohle) integrierte Druckkonzentrationsfläche am tiefsten Punkt der Sohlenunterseite vor, um so alle Schub- und Querkräfte, die auf die Oberseite der Einlegesohle oder der Brandsohle oder der Laufsohle eingeleitet werden, auf diese am tiefsten Punkt der Sohlenunterfläche angeordnete Druckkonzentrationsfläche einzuleiten.
Die vorliegende Erfindung betrifft also verschiedene Arten von Schuhen, nämlich Sportschuhe und Arbeitsschuhe. Unter dem Begriff Sportschuhe werden alle Schuhe verstanden, die mindestens eine biegesteife Laufsohle haben und die für Spezialsportzwecke eingesetzt werden, wie z. B. als Fahrradschuh, als Langlauf-Schuh für den nordischen Langlauf, als Ruderschuh oder Skaterschuh für Roller- oder Eisskater oder als Schuhe für Bergkletterer für die Befestigung von Steigeisen. Diese nicht abschließende Aufzählung betrifft demnach alle Sport- und Arbeitsschuhe, bei denen es darauf ankommt, die Kräfte des menschlichen Fußes auf mindestens einen laufsohlenseitigen Punkt einzuleiten.
Selbstverständlich sind die erfindungsgemäßen Schuhe auch für Baumsteiger verwendbar und andere Spezialzwecke (z. B. Feuerwehrschuhe oder Brandschutzstiefel), die jeweils biegesteife Laufsohlen voraussetzen.
Erfindungsgemäß betrifft das Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung die besagten Sportschuhe und ebenso Arbeitsschuhe mit den oben genannten Eigenschaften, wobei in einer Ausführungsform die Druckübertragung ohne Klick- oder Bindungssysteme funktioniert.
Die Erfindung betrifft nicht nur die Ausbildung einer Einlegesohle mit der erfindungsgemäßen Druckkonzentrationsfläche, sondern auch Brandsohlen und/oder Laufsohlen, die mindestens eine derartige Druckkonzentrationsfläche ausbilden.
Das heißt, die Druckkonzentrationsfläche nach der vorliegenden Erfindung ist unmittelbar in der Brandsohle eines Spezialschuhs integriert, wobei dann die darunter befindliche Laufsohle eine ebene Fläche bilden kann.
Der vereinfachten Beschreibung wegen wird deshalb im Folgenden nur noch die Funktion einer Einlegesohle beschrieben, obwohl die Erfindung sich auch auf Brandsohlen und/oder Laufsohlen oder deren Kombination untereinander bezieht.
Die nachfolgende Beschreibung der Eigenschaften der erfindungsgemäßen Einlegesohle soll also den breiten Anwendungszweck der vorliegenden Erfindung nicht beschränken.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist ferner, dass nach der Erfindung die Druckkonzentrationsfläche in unterschiedlichen Bereichen bezüglich der Längsachse an der Unterseite der Sohlenfläche angeordnet sein kann. Geht es beispielsweise um die Ausbildung eines Sportschuhs für das Fahrradfahren, dann wird es bevorzugt, wenn die Druckkonzentrationsfläche im Ballenbereich des Fußes an der Einlegesohle angeordnet wird, weil dort die maximale Kraftübertragung auf die Pedale erfolgt.
Bei Sportschuhen für das Rudern wird es hingegen bevorzugt, wenn die Druckkonzentrationsfläche im Fersenbereich angeordnet wird, und bei anderen Sportarten kann es bevorzugt sein, wenn eine solche Druckkonzentrationsfläche im Zehenbereich angeordnet wird.
Die Erfindung ist also nicht auf die Anordnung der Druckkonzentrationsfläche an einer bestimmten Stelle an der Sohlenunterseite der Einlegesohle beschränkt, sondern sie kann sich an beliebigen Stellen befinden.
Ebenso ist die Erfindung nicht auf die Anordnung einer einzigen Druckkonzentrationsfläche beschränkt, sondern es können auch mehrere getrennt voneinander angeordnete Druckkonzentrationsflächen vorhanden sein.
Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung ist, dass an der Oberseite der Einlegesohle eine Aufnahmefläche für die von der Fußsohle eingeleiteten Kräfte geschaffen wird, die sich bevorzugt über die gesamte Fläche der Einlegesohle erstreckt, wo alle Kräfte, die z. B. als Schubkräfte, Querkräfte oder Scherkräfte ausgebildet sind, auf die Oberfläche der Einlegesohle eingeleitet werden und diese Kräfte über die besondere Materialzusammensetzung der Einlegesohle auf die erfindungsgemäß an der Unterseite der Einlegesohle angeordnete Druckkonzentrationsfläche eingeleitet werden.
Es handelt sich also um ein Kraft-Sammelsystem an einer Einlegesohle, mit dem es gelingt, alle auf die Oberseite der Einlegesohle eingetragenen Kräfte, die vom menschlichen Fuß und den anderen damit verbundenen Körperteilen auf die Oberfläche der Einlegesohle eingeleitet werden, auf die Unterseite der Einlegesohle auf eine bestimmte Druckkonzentrationsfläche einzuleiten.
Die Größe der Druckkonzentrationsfläche richtet sich nach der, auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Kraftaufnahmefläche an dem jeweiligen Sportgerät.
Wird z. B. eine solche Einlegesohle für einen Fahrradschuh verwendet, dann ist die Druckkonzentrationsfläche relativ schmal, denn es kommt darauf an, über eine sogenannte Klick-Bindung die Kraft in das Pedal einzuleiten. In diesem Fall beträgt die Breite der Druckkonzentrationsfläche etwa der Breite der Einlegesohle, und in Längsrichtung beträgt die Druckkonzentrationsfläche etwa 3 bis 5 cm.
Wichtig ist, dass die Größe der Druckkonzentrationsfläche und deren Anordnung an der Unterseite der Einlegesohle von der Art des zu betätigenden Sportgerätes abhängen. Hier sollte die Größe der Druckkonzentrationsfläche etwa der Fläche der gegenüberliegenden Aufnahme am Sportgerät entsprechen. Damit wird eine großflächige Kraftübertragung gewährleistet.
Vorstehend wurde erläutert, dass das Wesen der Erfindung darin liegt, die Kräfte auf der Oberseite der Einlegesohle zu bündeln und zu konzentrieren und in konzentrierter Form auf die an der Unterseite der Einlegesohle (oder Brandsohle oder Laufsohle) angeordnete Druckkonzentrationsfläche einzuleiten. Zunächst wird darauf hingewiesen, dass es in einer bevorzugten Ausgestaltung bevorzugt wird, wenn die Druckkonzentrationsfläche werkstoffeinstückig mit dem harten, biegesteifen Material der Einlegesohle ausgebildet ist. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt.
Die Druckkonzentrationsfläche kann auch als getrenntes Teil mit der Einlegesohle verbunden sein. Die Verbindung kann hierbei lösbar oder unlösbar ausgebildet sein. An unlösbaren Verbindungen kommen stoffschlüssige Verbindungen, insbesondere Klebe- oder Schweißverbindungen in Betracht. Es sind jedoch auch lösbare Verbindungen denkbar, wie z. B. Schraub-, Klemm- oder Nietverbindungen. Die lösbaren Verbindungen haben den Vorteil, dass je nach Bedarf die Druckkonzentrationsfläche an verschiedenen Stellen an der Unterseite der Einlegesohle befestigt werden kann.
Wenn es darum geht, die insbesondere im Fersenbereich entstehenden Kräfte auf die Oberfläche der Einlegesohle mit großem Wirkungsgrad einzuleiten, sieht die Erfindung in einer bevorzugten Ausgestaltung vor, dass der hintere Rand (fersenseitige Rand) der Einlegesohle als Zugschale ausgebildet ist. Unter dem Begriff Zugschale wird hierbei ein mindestens im Fersenbereich hochstehender Rand gemeint, der bevorzugt werkstoffeinstückig mit der übrigen Fläche der Einlegesohle verbunden ist, wobei diese Zugschale bevorzugt den gesamten hinteren Bereich des Fersenbeines umspannt und umfasst und beispielsweise mit einer Höhe von 2 cm über die Unterseite der Einlegesohle nach oben sphärisch gewölbt empor steht, um so einen zangenartigen Umgriff des Fersenbeins zu erlauben. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Zugschale ist diese zweistückig ausgebildet, so dass ein elastisches Spiel zwischen der Druckplatte und der Zugschale möglich ist.
Wichtig ist hierbei, dass sich diese Zugschale bis nach vorne in den Anfangsbereich des Fersenbeins erstreckt, um so eine wirksame Umschließung des Fersenbeins des menschlichen Fußes zu gewährleisten.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung ist es vorgesehen, dass der durch die Zugschale ausgebildete, hintere, umlaufende Rand noch zusätzlich durch ein sogenanntes Zugband gegen Umknicken verstärkt ist.
Ein solches Zugband ist im Wesentlichen eine randseitige Verstärkung dieser Zugschale, um zu vermeiden, dass bei Einwirkung entsprechender Schubkräfte, die nach hinten gerichtet sind, der umlaufende, das Fersenbein umschließende Rand, nach hinten umbiegt.
Bei dem Zugband handelt es sich also um eine zusätzliche Verstärkung des umlaufenden Randes, um eine unerwünschte Flexibilität des Randes zu vermeiden.
Die fersenseitige Zugschale geht erfindungsgemäß in eine Mittelfußschale über, die seitliche Fußschalenbereiche bildet. Der an der Innenseite des Fußes anliegende Bereich wird hierbei als Innenfußschale bezeichnet, während der außenseitig anliegende Bereich als Außenfußschale bezeichnet wird.
Während die fersenseitige Zugschale für eine Übertragung der Schubkräfte im hinteren Fersenbereich nach vorne in Richtung der Längsachse der Einlegesohle sorgt, dient die Mittelfußschale, welche den Mittelfußbereich des Fußes einschließt, insbesondere das Sprunggelenk, dazu, senkrecht auf die Einlegesohle vom Mittelfußbereich eingeleitete Kräfte in Längskräfte umzuwandeln und in Längsrichtung auf die Einlegesohle zu übertragen, um von dort eine Übertragung auf die unterseitig an der Einlegesohle angeordnete Druckkonzentrationsfläche zu ermöglichen.
Es handelt sich um zwei möglicherweise auch getrennt voneinander funktionierende Kraftaufnahmemittel, nämlich einmal die fersenseitig angeordnete Zugschale, die insbesondere fersenseitig auftretende Schubkräfte vom Fuß nach vorne in die Einlegesohle einleitet und in Kombination eine damit zusammenwirkende Mittelfußschale, die aus einer links- und rechtsseitig angeordneten Außen- und Innenfußschale besteht.
Die genannten Aufnahmemittel (Zugschale einerseits und Mittelfußschale andererseits) können auch getrennt voneinander vorhanden sein, so dass sowohl die Kombination der beiden Kraftaufnahmemittel als auch deren gesonderte Ausbildung jeweils separat für sich als erfindungswesentlich beansprucht wird.
Wenn von Zugkräften auf die Zugschale gesprochen wird, so bedeutet dies, dass eine an der Druckkonzentrationsfläche entstehende Kraft, die z. B. von einem Pedal ausgeübt wird, auch auf den menschlichen Fuß übertragen werden muss. Aus diesem Grund werden deshalb parallel zur Längsachse der Einlegesohle und in der Ebene der Einlegesohle entstehende Zugkräfte nach hinten auf die Zugschale übertragen und von dort auf den fersenseitigen Bereich des menschlichen Fußes.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Einlegesohle mehrteilig ausgebildet, wobei das erste Teil aus einem biegesteifen Rohling besteht, der vorzugsweise aus einem Kunststoff-Faserverbundstoff, wie z. B. einem Kunststoff-Karbonfaserverbund, gefertigt ist. Das zweite Teil, welches für Zugschale bzw. für die Einbettung der biegesteifen Platte eingesetzt wird, besteht aus z. B. einem Ethylenvinylacetat-Material (EVA-Material) oder dergleichen.
Selbstverständlich sind für den Rohling und das Zugband auch andere Materialien möglich, die die gewünschten Matereigenschaften in Bezug auf Elastizität, Härte und Biegesteifigkeit ermöglichen.
Es ist jedoch auch möglich die Einlegesohle einteilig auszubilden, wobei die Einlegesohle vorzugsweise aus einem biegesteifen Kunststoff-Faserverbundstoff, wie z. B. einem Karbonfaserverbund, gefertigt ist.
Die Biegesteifigkeit wird dergestalt definiert, dass im Wesentlichen eine Längs- und Querflexibilität entfällt, so dass die erfindungsgemäße Einlegesohle sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung biegesteif ausgebildet ist.
Selbstverständlich umfasst der Begriff „biegesteif” die Tatsache, dass Außenbereiche der Einlegesohle, d. h. also randseitige Bereiche, durchaus biegbar ausgebildet sein können. Beispielsweise kann die Zugschale durch Fingerdruck flexibel verformt werden, und ebenso können durch Fingerdruck geringfügig die Umfangsbereiche (Randbereiche) der Einlegesohle verformt werden. Es handelt sich also nicht um eine aus Stahl bestehende absolut steife Sohle, sondern eine aus Kunststoff bestehende Sohle, deren Kunststoff für sich genommen eine gewisse Flexibilität aufweist.
Wichtig ist jedenfalls, dass die Einlegesohle (oder wie vorhin angegeben die Brandsohle oder die Laufsohle) längs und quer stabil ist und während der Benutzung der Einlegesohle oder Brandsohle im Wesentlichen eine Biegesteifigkeit gegeben ist.
Statt der Ausbildung der Einlegesohle oder Brandsohle oder Laufsohle aus einem Karbonfaserverbundmaterial, können auch andere Kunststoffe verwendet werden, wie z. B. thermoplastische Kunststoffe oder biegesteife Polyurethankunststoffe.
Die Erfindung sieht verschiedene Ausführungsformen von Schuhsystemen entsprechend den unabhängigen Patentansprüchen 1 bis 3 wie folgt vor:
1. Verwendung einer biegesteifen Einlegesohle mit unterseitigem Konus:

1.1 In Kombination mit einer starren Brandsohle und
1.2 unter Verwendung einer elastischen Laufsohle oder
1.3 in Kombination mit einer elastischen Brandsohle und
1.4 unter Verwendung einer starren Laufsohle oder
1.5 in Kombination mit einer starren Brandsohle und
1.6 unter Verwendung einer starren Laufsohle oder
1.7 in Kombination mit einer elastischen Brandsohle und
1.8 unter Verwendung einer elastischen Laufsohle

Alle oben genannten Kombinationen werden für sich genommen oder in einer beliebigen Kombination untereinander als erfindungswesentlich beansprucht.
2. Verwendung einer biegesteifen Brandsohle mit unterseitigem Konus:

2.1 In Kombination mit einer aufgeklebten Deckbrandsohle, jedoch unter Wegfall einer biege-elastischen (oder auch geschäumten) Einlegesohle oder
2.2 gleich wie Ziffer 2.1 jedoch Verwendung einer biegesteifen Einlegesohle oder
2.3 alle Kombinationen aus Ziffer 2.1 und 2.2 in Verbindung mit einer gummi-elastischen Laufsohle oder
2.4 alle Kombinationen aus Ziffer 2.1, 2.2 und 2.3 in Verbindung mit einer starren Laufsohle

Alle oben genannten Kombinationen werden für sich genommen oder in einer beliebigen Kombination untereinander als erfindungswesentlich beansprucht.
3. Verwendung einer biegesteifen Laufsohle mit unterseitigem Konus:

3.1 In Kombination mit einer biegesteifen Einlegesohle oder
3.2 In Kombination mit einer biege-elastischen Einlegesohle oder
3.3 alle Kombinationen aus Ziffer 3.1 und 3.2 in Verbindung mit einer starren Brandsohle oder
3.4 alle Kombinationen aus Ziffer 3.1 und 3.2 in Verbindung mit einer biegeelastischen Brandsohle

Alle oben genannten Kombinationen werden für sich genommen oder in einer beliebigen Kombination untereinander als erfindungswesentlich beansprucht.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
1: Draufsicht auf eine Einlegesohle nach der Erfindung
2: die Unteransicht der Einlegesohle nach 1
3: die perspektivische Ansicht der Einlegesohle
4: der Schnitt gemäß Linie A-A in 3
5: die Draufsicht auf einen Rohling vor der Verarbeitung zu einer Einlegesohle nach den 1 bis 4
6: die isometrische Ansicht des Rohlings nach 5
7: die Unteransicht des Rohlings
8: der Schnitt gemäß der Linie B-B in 7
9: der Schnitt gemäß der Linie C-C in 7
9a: die schematisierte Darstellung des Konus, der durch die Druckkonzentrationsfläche erreicht wird
10: die Hinteransicht der Einlegesohle mit Darstellung des Zugbandes
11: die verschiedenen Phasen der Unterstützung bei der Krafteinleitung auf die Einlegesohle
12: ein Kraftdiagramm bei der Einleitung von Druckkräften auf die Einlegesohle
13: ein Kraftdiagramm bei der Einleitung von Zugkräften auf die Einlegesohle
14: ein Kraftdiagramm bei der Einleitung von Schubkräften auf die Einlegesohle
Wenn in den folgenden Ausführungsbeispielen lediglich eine Einlegesohle 1 beschrieben wird, so ist dies nicht beschränkend zu verstehen. Alle Begriffe, die nachfolgend mit dem Begriff „Einlegesohle 1” bezeichnet werden, können genauso eine Brandsohle oder eine Laufsohle oder eine Kombination aus einer Brandsohle und einer Laufsohle betreffen. Die Begriffe sind also direkt gegeneinander austauschbar. Lediglich der einfacheren Beschreibung wegen wird in der folgenden Beschreibung die Funktion einer Einlegesohle 1 beschrieben.
Im Ausführungsbeispiel einer Einlegesohle 1 nach den 1 bis 3 besteht diese aus einer Druckplatte 2 aus einem Faserverbundwerkstoff, die praktisch der gesamten Erstreckung einer üblichen Einlegesohle entspricht.
Ausgehend von einer Zugschale 4, die gemäß 3 einen hochstehenden, den Fersenbereich umschließenden erhöhten Rand ausbildet, gestaltet die Zugschale 4 eine obere Außenrandlinie 11, die gemäß 1 in die Ebene der Druckplatte 2 einläuft.
Der untere Bereich des Randes der Zugschale 4 wird durch eine Innenrandlinie 13 gebildet, die mit der Fläche der Druckplatte 2 eine randseitige Fersenaufnahmefläche 12 definiert.
Die Zugschale 4 läuft in die Ebene der Druckplatte 2 mit einer äußeren Bogenlinie 10 ein, während eine nach innen verlaufende Bogenlinie 9 die Innenfußschale 3b einer sich an die fersenseitige Zugschale 4 anschließenden Mittelfußschale 3 ausbildet.
Auf der gegenüberliegenden Seite ist in gleicher Weise die Außenfußschale 3a angeordnet und ebenfalls durch die Linien 9, 10 gebildet.
Zur besseren Verstärkung der Biegesteifigkeit der Zugschale 4 ist im Fersenbereich außenseitig ein Zugband 5 angeformt, welches sich gemäß 2 teilweise in den Fersenbereich erstreckt und bandförmig ausgebildet ist (siehe 2), wobei zwischen den Enden der beiden Bänder ein Zwischenraum 42 ausgebildet ist. Somit definiert das Zugband 5 die vorher erwähnte Fersenaufnahmefläche 12, und durch die gewisse Flexibilität des Materials ist somit der Zwischenraum 42 in seiner Größe veränderbar. Zweck dieser Maßnahme ist, eine günstige Anpassung an die Innenkontur eines Schuhs zu ermöglichen. Eine solche Einlegesohle ist auch im Fersenbereich mit der Zugschale 4 leicht konisch ausgebildet, so dass der umlaufende, konisch nach außen sich erstreckende Rand der Zugschale 4 sich an der entsprechenden Innenfläche des Schaftes des Sportschuhs anschmiegt, dort einen Kraftschluss mit dem Schaft bildet.
Die Flexibilität durch Variation des Zwischenraums 42 dient also zur Größenanpassung der Einlegesohle an unterschiedliche Fersenformen im verwendeten Sportschuh.
Die 4 zeigt im Schnitt nach der Linie A-A nach 3, dass sich das Zugband 5 nur teilweise in dem Unterbereich (Bodenbereich) erstreckt.
Aus den 1 bis 3 ergibt sich im Übrigen, dass die Einlegesohle 1 im Wesentlichen aus einem aus Verbundfaserwerkstoff bestehenden Rohling 21 besteht, der bevorzugt seitlich und unten (bodenseitig) mit einem elastischen Füllmaterial 8 beschichtet ist. Solches Füllmaterial ist ein EVA-Kunststoff, mit dem mindestens die Unterseite der Einlegesohle 1 beschichtet ist und ebenso die in den 1, 2 und 3 kreuzschraffierten Bereiche, bei denen das Füllmaterial 8 verwendet wurde. Das Füllmaterial 8 zeichnet sich durch eine gewisse gummielastische Eigenschaft aus, und es ist aus 3 erkennbar, dass dieses gummielastische Füllmaterial 8 sich auch über den gesamten Fersenbereich erstreckt und dort die Zugschale 4 ausbildet. Um dort die Zugschale 4 biegesteif zu gestalten, ist das erfindungsgemäße Zugband 5 fersenseitig und außen noch zusätzlich aufgedoppelt.
Das Zugband 5 besteht im Wesentlichen aus einem thermoplastischen Kunststoffstreifen, der die Materialstärke des Füllmaterials 8 in diesem Bereich aufdoppelt, um eine zusätzliche Biegesteifigkeit zu erreichen. Selbstverständlich kann das Zugband 5 auch aus einem Faserverbundwerkstoff oder einem anderen verhärteten Material bestehen, wobei lediglich wichtig ist, dass im Bereich der fersenseitigen Zugschale 4 eine Biegung des Randes nach hinten verhindert wird. Auf diese Weise wird eine optimale Kraftübertragung bei Einleitung von Zugkräften gemäß 13 ermöglicht.
Demzufolge bildet die Zugschale 4 eine biegesteife Randfläche 14, die durch das Zugband 5 gegen Ausbiegung oder Umknicken geschützt ist.
In 5 ist ein Rohling 21 dargestellt bevor er mit dem Füllmaterial 8 zu einer Einlegesohle 1 verbunden ist.
Aus dem Rohling 21 gemäß den 5 bis 7 lassen sich somit auch weitere Eigenschaften der Einlegesohle 1 ableiten.
In den 5 und 6 sind deshalb die gleichen Teile der Einlegesohle 1 bezüglich des Rohlings 21 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 7 ist erkennbar, dass eine asymmetrische Verdickungsfläche 18 an der Unterseite der Einlegsohle 1 angeformt ist, wobei die Anformung werkstoffeinstückig oder auch werkstoffgetrennt erfolgen kann.
Wichtig ist, dass die Verdickungsfläche 18 in der (gezeichneten) ziegelschraffierten Struktur gemäß 7 über die Unterseite der Ebene der Sohlenfläche 24 um z. B. 2 mm hervorsteht, wobei das Material der Verdickungsfläche 18 bevorzugt aus einem Faserverbundwerkstoff besteht.
Die Verdickungsfläche 18 bildet somit eine umlaufende, in sich geschlossene Umrisslinie 6, wobei die Länge der Verdickungsfläche etwa der Länge der Einlegesohle 1 bzw. der Länge des Rohlings 21 entspricht, während die Breite der Verdickungsfläche nur im Ballenbereich etwa der Breite des Rohlings 21 entspricht, während die übrigen Bereiche (siehe 7) ausgespart sind. Die Umrisslinie 6 geht abgeflacht mit einem gewissen Konuswinkel in die Ebene der Sohlenfläche 24 über.
Während die Dicke des Rohlings im Bereich der Sohlenfläche 24 etwa eine Stärke von 0,5 mm aufweist, weist die Verdickungsfläche 18 der dargestellten ziegelförmigen Schraffur eine Dicke zusätzlich zur Dicke der Hohlfläche von 2 mm auf.
Wichtig ist nun, dass im gezeigten Ausführungsbeispiel im Ballenbereich eine sogenannte Druckkonzentrationsfläche 7 angeordnet ist, die eine Umrisslinie 15 ausbildet, die etwa ovalförmig ausgebildet ist.
Lediglich der Übersichtlichkeit halber ist dort ein Druckkonus 25 mit gestrichelten Linien eingezeichnet, um zu kennzeichnen, dass die Druckkonzentrationsfläche 7 konisch ausgebildet ist, wie sich durch diese schräg ovalförmige Formgebung ergibt. Der Druckkonus 25 ist also lediglich ein symbolischer Hinweis auf die Funktion der Druckkonzentrationsfläche und darauf, dass diese etwa oval oder konisch ausgebildet ist, nämlich als Druckkonus 25.
Die gesamte Druckkonzentrationsfläche 7, die etwa ovalförmig oder konisch ausgebildet ist (siehe die Erläuterung zum Begriff Druckkonus 25) kann bei der Herstellung des Rohlings in den Pfeilrichtungen 16 an unterschiedlichen Stellen auf der Längsachse des Rohlings verschoben und dort festgelegt werden. Lediglich im Ausführungsbeispiel ist dargestellt, dass diese Druckkonzentrationsfläche 7 im Ballenbereich angeordnet ist. Sie kann jedoch in den Pfeilrichtungen 16 auch weiter vorne oder weiter hinten mit der Verdickungsfläche 18 einstückig oder mehrstückig verbunden sein.
Es wird noch angefügt, dass die Verdickungsfläche 18 eine vordere Verdickungsfläche 19 ausbildet, ferner eine mittlere Verdickungsfläche 20 und danach eine fersenseitige, hintere Verdickungsfläche 22.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind diese Verdickungsflächen 19, 20, 22 alle gleich dick ausgebildet. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Die Verdickungsflächen 19, 20, 22 können auch unterschiedliche Dicken aufweisen.
Die insgesamt mit 18 bezeichnete Verdickungsfläche 18 weist eine im Kleinzehenbereich ausgebildete Einschnürung 17 auf, so dass in diesem Bereich die Verdickungsfläche 18 entfällt.
Ferner wird noch angefügt, dass die im Mittelfußbereich angeordnete hintere Verdickungsfläche 22 in eine endseitige Verdickungsfläche 23 auslaufen kann.
Die 8 zeigt als Schnitt B-B durch die Druckkonzentrationsfläche 7 deren Funktion. Es ist erkennbar, dass die Druckkonzentrationsfläche über die Unterseite des Rohlings hinaus steht und nur in diesem Bereich eine Kraftübertragungsfläche ausbildet.
Damit dient die Auflagefläche 26 der Druckkonzentrationsfläche 7 als eigentliche Kraftübertragungsfläche auf eine Kraftaufnahmefläche, die an einem Sportgerät angeordnet ist.
Aus den 9 und 9a sind weitere Funktionen der erfindungsgemäßen Druckkonzentrationsfläche 7 zu entnehmen. Zunächst ist erkennbar, dass diese als Konus ausgebildet ist, was bedeutet, dass die beiden an die ballig ausgebildete Druckkonzentrationsfläche 7 angelegten Tangenten 43, 44 gemäß 9a einen Konuswinkel 45 bilden, welcher die Formgebung der Druckkonzentrationsfläche 7 beschreibt. Die konische Formgebung des Konus 25 ergibt sich somit in Richtung der Längsachse nach 9, als auch in Richtung der Querachse nach 7.
Bei dem Konus 25, der die Druckkonzentrationsfläche 7 ausbildet, handelt es sich somit um eine kissenförmige Erhöhung oder Verdickung an der Unterseite der Einlegesohle 1, die über bodenseitige Verdickungsfläche 18 hinaus steht und diese überragt.
Die Verdickungsfläche 18 unterteilt sich in die vordere (19), mittlere (20), hintere (22) und endseitige Verdickungsfläche (23).
In 10 ist die rückseitige Ansicht der Einlegesohle 1 dargestellt, wo erkennbar ist, dass fersenseitig im Bereich der Wandfläche 14 der Zugschale 4 das Zugband 5 angeordnet ist, welches etwa im mittleren Bereich des wandseitig angeordneten Füllmaterials 8 befestigt ist.
Die 11 bis 14 zeigen die Kraftübertragungsmechanismen, die mit der erfindungsgemäßen Druckkonzentrationsfläche und den weiteren Kraftübertragungsmitteln, bestehend aus der fersenseitigen Zugschale 4 und der Mittelfußschale 3 erreicht wird.
Die 11 zeigt einen vollständigen Bewegungsablauf beim Treten eines Fahrradpedals mit der erfindungsgemäßen Einlegesohle 1. Bezüglich des Kraftvektors 28 ist eine Hubbewegung, d. h. eine Abhebebewegung der Einlegesohle, von dem Fahrradpedal gegeben, was durch die Einlegesohle nicht unterstützt wird. Bei der sich anschließenden Schubbewegung mit dem Kraftvektor 29 erfolgt eine Unterstützung durch die Mittelfußschale 3. Bei der sich daran anschließenden, nach vorne gerichteten Bewegung. Mit dem Kraftvektor 30 erfolgt ein Druck des menschlichen Fußes von oben normal zur Oberfläche der Einlegesohle 1, was erfindungsgemäß in die Druckkonzentrationsfläche 7 eingeleitet wird. Bei der Zugbewegung des Schuhs in Richtung auf die Ferse mit dem Kraftvektor 31 erfolgt eine Unterstützung durch die Zugschale 4.
Aus dem Kraftdiagramm nach 11 ist demnach erkennbar, dass in drei verschiedenen Bewegungsabläufen eine wirksame Krafteinleitung aller Kräfte auf die Oberfläche der Einlegesohle 1 und somit auf die unterseitige Druckkonzentrationsfläche 7 erfolgt.
Die 12 zeigt, dass die in 11 mit dem Kraftvektor 30 bezeichnete Druckkraft nunmehr als Gesamtkraft 32 von der menschlichen Fußsohle auf die Oberfläche der Einlegesohle 1 übertragen wird und dort durch die Kraftübertragungsmechanismen gemäß 11 in Form von schräg in die Druckkonzentrationsfläche 7 einlaufende Kraftvektoren 34 umgeleitet wird.
Auf diese Weise wird die gesamte Druckkraft (Gesamtkraft 32) von der Einlegesohle 1 auf die Druckkonzentrationsfläche 7 übertragen und von dieser konzentriert in Form der übertragenden Kraft 33 auf das Sportgerät eingeleitet.
Damit ist nachgewiesen, dass eine überlegene Krafteinleitung gegeben ist und erstmalig eine Leistungssteigerung bei der Übertragung von Druckkräften des menschlichen Fußes auf eine bestimmte Stelle (Druckkonzentrationsfläche 7) der Einlegesohle 1 wird. Damit erfolgt eine konzentrierte Übertragung aller Kräfte in Form des zusammengefassten Kraftvektors 33.
Die 13 zeigt unter Bezugnahme auf die 11, dass bei der Einwirkung von Zugkräften (siehe den dortigen Kraftvektor 31) die dabei entstehenden Schubkräfte 35, die parallel zur Oberfläche der Einlegesohle 1 wirken, von der fersenseitigen Zugschale 4 aufgenommen werden, wobei diese dank des Zugbandes 5 einen gegen Umknicken schützenden Kraftvektor 38 erzeugt und somit die gesamte Schubkraft 36 auf die Zugschale 4 übertragen wird und nach hinten in Form der übertragenen Kraft 37 auf das Sportgerät abgegeben wird. Ebenso werden die Schubkräfte 35 von der Mittelschale 3, nämlich der Außenfußschale 3a und der Innenfußschale 3b aufgenommen, und ebenfalls in Form der Schubkraft 36 auf die fersenseitige Zugschale 4 eingeleitet. Von dort wird diese Schubkraft 36 als Gesamtkraft 37 nach hinten abgegeben.
Die 14 zeigt, dass auch auf der Ebene der Einlegesohle entstehende Schubkräfte 39, 40 über die Ebene der Einlegesohle nach vorn abgegeben werden und spitzenseitig in Form der übertragenen Kraft 41 nach außen auf das aufnehmende Sportgerät abgeleitet werden.
Hierbei ist erkennbar, dass die fersenseitig entstehenden Schubkräfte 39 von der Mittelfußschale 3 und der jeweils angeordneten Außenfußschale 3a und der Innenfußschale 3b aufgenommen und nach vorne abgeleitet werden.
Somit zeigt die 9a, dass die Kräfte, die in der Ebene der Einlegesohle 1 entstehen, in den Pfeilrichtungen 46 auf die Druckkonzentrationsfläche 7 eingeleitet und von dieser auf das entsprechende Sportgerät übertragen werden.
Durch die optimale Ableitung der Kräfte im Sinne der vorliegenden Erfindung werden somit Verletzungsgefahren im Bereich der Fußgelenke vermieden, und die Fußgelenke werden geschont, weil es zu einer großflächigen Kraftableitung aller dort entstehenden Kräfte auf eine an der Unterseite der Einlegesohle angeordneten Druckkonzentrationsfläche 7 kommt. Durch die Biegesteifigkeit der Einlegesohle 1 werden Scherkräfte im oberen Sprunggelenk und auch im Kniegelenk wirksam vermieden. Es werden deshalb weniger Bewegungen erzeugt, die zu einem vorzeitigen Verschleiß dieser Gelenke führen könnten. Man steht also auf einem relativ steifen Untergrund, der durch die erfindungsgemäße Einlegesohle, die erfindungsgemäße Brandsohle oder die erfindungsgemäße Laufsohle oder eine Kombination aus einer oder mehreren der genannten Bestandteile (Einlegesohle und/oder Brandsohle und/oder Laufsohle) gebildet wird. Dadurch werden die Fuß- und Zehen-Gelenke in optimaler Weise stabilisiert.
Um den gleichen Effekt einer Kraftübertragung auf ein bestimmtes Sportgerät zu erreichen, muss weniger Kraft eingesetzt werden. Dadurch ist die Belastung auf die Gelenke auch geringer.
Gleichzeitig ist der maximale Krafteinsatz mit einem höheren Wirkungsgrad versehen. Dadurch ist eine wesentliche Leistungssteigerung gegeben.
Bezugszeichenliste

1: Einlegesohle
2: Druckplatte
3: Mittelfußschale
3a: Außenfußschale
3b: Innenfußschale
4: Zugschale
5: Zugband
6: Umrisslinie (von 18)
7: Druckkonzentrationsfläche
8: Füllmaterial
9: Bogenlinie (innen)
10: Bogenlinie (außen)
11: Außenrandlinie
12: Fersenaufnahmefläche
13: Innenrandlinie
14: Wandfläche (Zugschale 4)
15: Umrisslinie
16: Pfeilrichtung
17: Einschnürung
18: Verdickungsfläche
19: vordere Verdickungsfläche
20: mittlere Verdickungsfläche
21: Rohling (Einlegesohle 1)
22: hintere Verdickungsfläche
23: endseitige Verdickungsfläche
24: Sohlenfläche (Rohling 21)
25: Druckkonus
26: Auflagefläche (Druckübertragung)
27
28: Kraftvektor
29: Kraftvektor
30: Kraftvektor
31: Kraftvektor
32: Gesamtkraft
33: übertragene Kraft
34: Kraftvektor
35: Schubkraft
36: Schubkraft
37: übertragene Kraft
38: Kraftvektor (Zugband 5)
39: Schubkraft
40: Schubkraft
41: übertragene Kraft
42: Zwischenraum
43: Tangente
44: Tangente
45: Konuswinkel
46: Pfeilrichtung

Claims

Biegesteife Sohle für Sport- und Arbeitsschuhe in der Ausbildung als Einlegesohle (1), dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite der Einlegesohle (1) mindestens ein Konus (25) angeordnet ist, der über die Oberfläche der Unterseite der Sohle hervorsteht und der die Kraftübertragung von dem menschlichen Fuß auf die durch den mindestens einen Konus (25) gebildete Druckübertragungsfläche (7) konzentriert.
Biegesteife Sohle für Sport- und Arbeitsschuhe in der Ausbildung als Brandsohle, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite dieser Sohle mindestens ein Konus (25) angeordnet ist, der über die Oberfläche der Unterseite der Sohle hervorsteht und der die Kraftübertragung von dem menschlichen Fuß auf die durch den mindestens einen Konus (25) gebildete Druckübertragungsfläche (7) konzentriert, wobei die Druckübertragungsfläche von einer ebenen Laufsohle nach unten abgedeckt ist.
Biegesteife Sohle für Sport- und Arbeitsschuhe in der Ausbildung als Laufsohle, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite dieser Sohle mindestens ein Konus (25) angeordnet ist, der über die Oberfläche der Unterseite der Sohle hervorsteht und der die Kraftübertragung von dem menschlichen Fuß auf die durch den mindestens einen Konus (25) gebildete Druckübertragungsfläche (7) konzentriert.
Sohle nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus (25) als Verdickung an der Unterseite der jeweiligen Sohle (Einlege- und/oder Brand- und/oder Laufsohle) ausgebildet ist, die über die Oberfläche der Sohle etwa inselförmig nach unten in Richtung zur Aufstandsfläche gerichtet hervor steht.
Sohle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Umriss des inselförmigen Konus oval ist, wobei die Längsachse des Ovals im Winkel zur Querachse der Sohle gerichtet ist.
Sohle nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von dem ovalen Umriss des Konus ausgehend sich in Richtung zur Mitte ovale, umlaufende Höhenlinien ausbilden, die etwa im Mittenbereich der „Insel” ihre höchste Erhebung einnehmen.
Sohle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der die Druckkonzentrationsfläche (7) ausbildende Konus (25) im Ballenbereich- und/oder im Mittelfußbereich und/oder im Fersenbereich und/oder Zehenbereich der Sohle angeordnet ist.
Sohle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftaufnahmefläche an der Oberseite der Sohle aus einer fersenseitigen Zugschale (4) besteht, die im Mittelfußbereich in eine Mittelfußschale (3) übergeht, die ihrerseits in eine als Druckplatte (2) ausgebildete Oberfläche der Sohle (1) übergeht, an deren Unterseite der im Ballenbereich befindliche Konus (25) angeordnet ist.
Sohle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugschale (4) und Mittelfußschale (3) jeweils separat voneinander einsetzbar sind.
Sohle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die fersenseitige Zugschale (4) durch ein randseitig an der Zugschale (4) angeordnetes Zugband (5) verstärkt ist.
Sohle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Rohling (21) aus einem Kunststoff-Faserverbundwerkstoff besteht, der randseitig und bodenseitig von einem elastischen Füllmaterial (8) abgedeckt ist.