DE102014206419B4 - Stützelement für Schuhe sowie Sohle und Schuh mit einem solchen Stützelement - Google Patents

Stützelement für Schuhe sowie Sohle und Schuh mit einem solchen Stützelement Download PDF

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Abstract

Stützelement (200; 400; 500; 600a; 600b; 600c; 700) für einen Schuh (550; 650a; 650b; 650c; 750; 800), insbesondere einen Fußballschuh oder einen American Football-Schuh, wobei das Stützelement (200; 400; 500; 600a; 600b; 600c; 700) so ausgebildet ist, dass esa. bei Biegungen von einem Ausgangszustand ohne Biegung bis zu einem Grenzwinkelbereich eine erste Biegesteifigkeit aufweist; undb. bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus eine zweite Biegesteifigkeit aufweist,c. wobei die zweite Biegesteifigkeit größer ist als die erste Biegesteifigkeit, wobeid. das Stützelement (200; 400; 500; 600a; 600b; 600c) ein Biegesystem (205; 405; 500; 600a; 600b; 600c; 905; 1005; 1105) aufweist, das so ausgebildet ist, dass bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus eine zusätzliche Zugspannung in dem Biegesystem (205; 405; 500; 600a; 600b; 600c; 905; 1005; 1105) erzeugt wird und dadurch die Biegesteifigkeit erhöht wird, und wobeie. das Biegesystem (205; 405; 500; 905; 1005) ein erstes Biegeelement (210; 410; 510; 910; 1010) und ein zweites Biegeelement (220; 420; 520; 920; 1020) aufweist, die so angeordnet sind, dass sie bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus ineinandergreifen, um die zusätzliche Zugspannung zu erzeugen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stützelement für Schuhe, insbesondere für Fußballschuhe oder American Football-Schuhe, sowie eine Sohle und einen Schuh mit einem Stützelement.
  • Stand der Technik
  • Schuhe werden heutzutage mit einer Fülle verschiedener Eigenschaften versehen und oft aus verschiedenen Schuhteilen hergestellt. Je nach spezieller Art des Schuhs und der zur Herstellung verwendeten Teile können diese Eigenschaften unterschiedlich stark ausgeprägt sein.
  • So weisen zum Beispiel Schuhsohlen vornehmlich eine Schutzfunktion auf. Des Weiteren schützt üblicherweise die Außensohle durch eine erhöhte Abriebbeständigkeit die Mittelsohle des Schuhs vor übermäßiger Abnutzung. Auch kann eine Schuhsohle dämpfend wirken, um z.B. die beim Kontakt des Schuhs mit dem Untergrund auftretenden Kräfte abzufedern oder aufzunehmen. Ferner kann eine Schuhsohle den Fuß vor Schmutz oder Spritzwasser schützen.
  • Eine weitere Funktion von Schuhsohlen kann zudem sein, die Haftung bzw. Griffigkeit eines Schuhs auf dem jeweiligen Untergrund zu verbessern, um so eine schnellere Bewegung zu erleichtern und das Risiko eines Sturzes des Trägers zu minimieren.
  • Insbesondere bei Ballsportarten, wie zum Beispiel Fußball, American Football, Baseball oder Basketball, aber auch bei Laufsportarten, kommt es im Laufe eines Spiels oder eines Laufs oft zu einem Wechsel zwischen Bewegungen in verschiedenen Intensitäts- und Belastungsbereichen. Gemeint sind hiermit auf der einen Seite Bewegungen geringerer Intensität, wie zum Beispiel langsames Laufen, Traben oder Joggen, etc., bei denen der Athlet keine allzu großen Kräfte aufwenden muss. Dafür werden solche Bewegungen typischerweise über einen längeren Zeitraum ausgeführt. Teil eines Spiels, z.B. eines Fußballspiels, American Football-Spiels, Baseballspiels oder Basketballspiels, bzw. Teil eines Laufes wie z.B. eines Cross-Country Laufes oder eines Berglaufes, sind auf der anderen Seite jedoch häufig auch Phasen hoher Bewegungsintensität, zum Beispiel während eines Sprints, während des Springens, bei abrupten Richtungswechseln, während des Bergauflaufens, und so weiter. Typischerweise gehen mit den verschiedenen Intensitätsbereichen auch jeweils typische Bewegungsmuster einher, die sich zum Teil deutlich voneinander unterscheiden.
  • Die WO 2010/ 121 709 A1 betrifft einen Schuh, insbesondere einen Sportschuh, mit einer Sohle die mindestens ein Federelement enthält, welches die Biegesteifigkeit der Sohle um eine Achse herum erhöht, die horizontal und senkrecht zu einer Längsachse der Sohle ausgerichtet ist.
  • Die WO 2009/ 106 077 A1 betrifft eine Mittelsohle für einen Schuh, insbesondere einen Laufschuh, wobei die Mittelsohle in einem Mittelfußbereich asymmetrisch ist, einen oberen Fersenabschnitt aufweist, der das Fersenbein eines Trägers umfasst, und ein sich nach oben erstreckendes Zehenende aufweist. Im Mittelfußbereich geht von der Mittelsohle eine vertikale, mediale Stützstruktur aus, die den Fußbogen unterstützend umfasst.
  • Die WO 2004/ 021 819 A1 betrifft einen Schuh oder Schuhwerk mit einer Sohle bestehend aus einer Außenseite, die mit dem Boden in Berührung kommen soll, und einer Innenseite, die mit dem Fuß des Benutzers in Berührung kommen soll. Die Sohle umfasst ein dynamisches Stützelement, das mindestens zwei elastisch verformbare Elemente umfasst und zur Speicherung und Abgabe von Energie dient, wenn die Sohle lateral-wirkenden Belastungen ausgesetzt ist.
  • Die US 6 954 998 B1 betrifft Schuhwerk mit einer Sohle mit einem Chassis, das so konstruiert ist, dass es in einer vorgewählten Weise Komfort, Flexibilität, Unterstützung und Kraftübertragung bereitstellt durch Variieren der Anordnung, Dicke und / oder des Materials des Chassis in verschiedenen Bereichen des Chassis, wodurch unterschiedliche Steifigkeitsgrade des Schuhwerks erzeugt werden können.
  • Die US 7 832 117 B2 betrifft eine Verbundplatte voller Länge, die als Teil einer Außensohlenanordnung in Schuhwerk verwendet wird. Die Verbundplatte voller Länge umfasst ein Verbundmaterial, das eine bestimmte prozentuale Dehnung aufweist.
  • Die DE 19 73 891 U betrifft eine Sportschuhsole, insbesondre für Fußballschuhe, aus einem federelastischen Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohle im Gelenkbereich zur Fußsohle hin weniger leicht durchbiegbar ist als zur anderen Seite hin.
  • Die US 4 779 361 A betrifft eine Schuhsohle, welche eine Durchbiegung eines Schuhs begrenzt. Die Sohle umfasst einen flexiblen Abschnitt, der in dem Biegebereich des Schuhs positioniert ist, welcher dem Fußballen des Trägers entspricht, eine im Allgemeinen starre vordere Platte, die sich von dem flexiblen Abschnitt nach vorne erstreckt, und eine im Allgemeinen starre hintere Platte, die sich von dem flexiblen Abschnitt nach hinten erstreckt.
  • Die US 2004/ 0 111 920 A1 betrifft Schuhwerk, welches eine Bodenanordnung umfasst, wobei die Bodenanordnung mindestens eine Abnutzungssohle und ein Element zum Verstärken der Bodenanordnung umfasst, sowie ein Oberteil mit ein Verstärkungselement, das mit dem Verstärkungselement der Bodenanordnung gekoppelt ist.
  • Vor diesem Hintergrund besteht ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Schuhe darin, dass diese typischerweise nur für einen einzigen Anwendungsbereich ausgelegt sind und an die dafür typischen Bewegungsmuster angepasst sind.
  • Ausgehend vom Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Stützelement, eine Sohle und einen Schuh bereitzustellen, die sich den veränderlichen Anforderungen, die sich durch den Wechsel zwischen Bewegungen in verschiedenen Intensitätsbereichen ergeben, dynamisch anpassen können.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Zunächst sei hervorgehoben, dass die beanspruchte Erfindung durch die unabhängigen Ansprüche 1, 13 und 14 definiert wird. Weitere Ausführungsformen der beanspruchten Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • „Aspekte“, „Ausführungsformen“ ,„Beispiele“ usw., die im Folgenden beschrieben werden und nicht unter die so definierte beanspruchte Erfindung fallen, sind daher als Hintergrundinformationen aufzufassen, die das Verständnis der beanspruchten Erfindung fördern sollen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der beanspruchten Erfindung wird die oben genannte Aufgabe zumindest teilweise gelöst durch ein Stützelement für einen Schuh, insbesondere einen Fußballschuh oder einen American Football-Schuh, wobei das Stützelement so ausgebildet ist, dass es bei Biegungen von einem Ausgangzustand ohne Biegung bis zu einem Grenzwinkelbereich eine erste Biegesteifigkeit aufweist und bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus eine zweite Biegesteifigkeit aufweist, wobei die zweite Biegesteifigkeit größer ist als die erste Biegesteifigkeit. Gemäß der beanspruchten Erfindung weist das Stützelement hierzu ein Biegesystem auf, das so ausgebildet ist, dass bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus eine zusätzliche Zugspannung in dem Biegesystem erzeugt wird und dadurch die Biegesteifigkeit erhöht wird, wobei das Biegesystem ein erstes Biegeelement und ein zweites Biegeelement aufweist, die so angeordnet sind, dass sie bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus ineinandergreifen, um die zusätzliche Zugspannung zu erzeugen.
  • Für Bewegungen geringerer Intensität, wie zum Beispiel langsames Laufen, Traben oder Joggen, ist typisch, dass im Bereich der Metatarsophalangealgelenke (MTP Gelenke), auch Zehengrundgelenke genannt, nur ein geringes Abwinkeln stattfindet. Wichtig ist bei solchen Bewegungen, dass das Abrollen des Fußes möglichst natürlich von statten gehen kann. Ferner ist es von Vorteil, wenn möglichst wenig Energie von der Sohle absorbiert und damit dem Athleten entzogen wird. Generell kann man sagen, dass es in diesem Intensitätsbereich vornehmlich auf ein komfortables und energiesparendes Laufen ankommt, und darauf, dass die natürlichen Bewegungsmuster möglichst erhalten bleiben können. Dies wird durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stützelements gewährleistet, indem es bei Biegungen von einem Ausgangzustand ohne Biegung bis zu einem Grenzwinkelbereich eine erste, geringere Biegesteifigkeit aufweist und somit den natürlichen Bewegungsfluss nur geringfügig beeinflusst.
  • Für Phasen hoher Bewegungsintensität ist indes typisch, dass der Athlet in kurzer Zeit sehr hohe Kräfte, insbesondere Abdruckkräfte, auf den Boden bringen muss. Je besser hierbei die Kraftübertragung vom Athleten auf den Boden ist, desto schneller kann er rennen oder die Richtung wechseln, desto höher kann er springen, usw.. Typisch ist für solche Bewegungen, dass der Fuß in den MTP Gelenken stark abgewinkelt wird und die Kraftübertragung hauptsächlich über den Vorderfuß erfolgt. Dieses Abwinkeln wird insbesondere bei schnellem Laufen oder Sprinten weiter durch die nach vorne geneigte Körperhaltung des Athleten verstärkt. Um eine möglichst große Kraftübertragung zu gewährleisten, darf der Fuß hierbei den wirkenden Kräften nicht nachgeben, da diese sonst gleichsam „ins Leere laufen“. D.h. die Muskulatur des Athleten, insbesondere die Fußmuskulatur und die Wadenmuskulatur, muss für eine Beibehaltung des oben genannten Winkels im Bereich der MTP Gelenke und gleichzeitig einen möglichst starken Abdruck des Fußes vom Boden sorgen. Dies führt zu einer erheblichen Belastung der entsprechenden Muskelpartien. Daher ist für solche Bewegungsphasen wünschenswert, dass die Sohle eine verbesserte Stützwirkung bereitstellt, um die Stützmuskulatur des Athleten zu entlasten und den Kraftschluss zwischen Fuß und Boden zu verbessern. Dies wird durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stützelements ebenso ermöglicht, da dieses für Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus eine zweite Biegesteifigkeit aufweist, die größer ist als die erste Biegesteifigkeit und den Fuß daher beim Abdrücken wie eben erläutert unterstützt.
  • Es sind hierbei eine Reihe technischer Realisierungen und Ausführungsformen des soeben beschriebenen, erfindungsgemäßen Stützelements denkbar, von denen mehrere im Folgenden weiter beschrieben werden. Es sei jedoch bereits hier darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Stützelement nicht auf die hierin konkret beschriebenen Ausführungsformen beschränkt werden kann.
  • Denkbar ist etwa, dass der Grenzwinkelbereich sich von 10° bis 30° erstreckt, wobei der Biegewinkel relativ zum Ausgangzustand ohne Biegung gemessen wird. Denkbar ist insbesondere, dass sich der Grenzwinkelbereich von 15° bis 25° und ganz besonders von 18° bis 22° erstreckt.
  • Es wurde erkannt, dass der Übergang zwischen Bewegungen geringerer Intensität und höherer Intensität in dem oben diskutierten Sinne typischerweise bei Beugungswinkel im Fußbereich, insbesondere im Bereich der MTP Gelenke, in diesen Winkelbereichen von statten geht, sodass es vorteilhaft ist, wenn das Stützelement in diesen Winkelbereichen von seiner „weicheren Phase“, in der es die erste Biegesteifigkeit aufweist, in seine „härtere Phase“, in welcher es die zweite, größere Biegesteifigkeit aufweist, übergeht.
  • Denkbar ist hierbei ferner ein Verhältnis der zweiten Biegesteifigkeit zur ersten Biegesteifigkeit im Bereich von 1,1:1 bis 4:1, insbesondere im Bereich von 1,2:1 bis 3:1 und ganz besonders von 2:1 bis 2,4:1.
  • Ein solches Verhältnis der Biegesteifigkeiten stellt einen optimalen Kompromiss dar zwischen dem Bereitstellen der oben diskutierten wünschenswerten Abroll- bzw. Stützfunktion eines Schuhs mit einem solchen Stützelement auf der einen, und der generellen Funktionalität und dem Tragekomfort eines solchen Schuhs auf der anderen Seite.
  • Denkbar ist hierbei ferner, dass im Grenzwinkelbereich sowohl eine kontinuierliche Veränderung der Biegesteifigkeit des Stützelements als auch eine sprunghaft Veränderung erfolgt. Nähere Ausführungen hierzu folgen weiter unten im Rahmen der Diskussion erfindungsgemäßer Ausführungsformen.
  • Durch eine geeignete Wahl des Grenzwinkelbereichs und des Verhältnisses von erster Biegesteifigkeit zu zweiter Biegesteifigkeit lässt sich ferner das Verhalten des Stützelements individuell den jeweiligen Anforderungen anpassen. Solch verschiedenen Anforderungen werden weiter unten in der detaillierten Beschreibung in Bezug zu den 12a-b noch eingehender erläutert.
  • Hierbei bezeichnen die erste Biegesteifigkeit und die zweite Biegesteifigkeit beispielsweise jeweils eine Biegesteifigkeit des Stützelements längs einer Abrollrichtung des Fußes. Weiterhin ist denkbar, dass das Stützelement so ausgebildet ist, dass es die vordere Fußhälfte, insbesondere den Bereich der MTP Gelenke, unterstützt.
  • Wie bereits erwähnt stellt das Abwinkeln der MTP Gelenke ein entscheidendes Kriterium für den Übergang zwischen den verschiedenen Intensitätsbereichen der Bewegungen eines Athleten dar, sodass das Stützelement auf eine Veränderung des Abwinkelns durch Anpassen seiner Biegesteifigkeit längs einer Abrollrichtung des Fußes reagieren kann und den Fuß bei hohen Intensitäten in diesem Bereich unterstützen kann.
  • Denkbar ist jedoch auch, dass das Stützelement in anderen Bereichen, z.B. dem Mittelfußbereich oder dem Fersenbereich, unterstützend wirkt oder aber auch, dass sich die Biegesteifigkeit auf eine Biegesteifigkeit bezüglich einer anderen Vorzugsrichtung, z.B. einer medial-lateralen Richtung, bezieht.
  • Wie erwähnt weist das Stützelement gemäß der beanspruchten Erfindung ein Biegesystem auf, welches so ausgebildet ist, dass bei einer Biegung des Biegesystems über den Grenzwinkelbereich hinaus eine zusätzliche Zugspannung in dem Biegesystem erzeugt wird und dadurch die Biegesteifigkeit erhöht wird.
  • Beispielsweise kann ein auf das Biegesystem wirkendes Biegemoment bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus in eine zusätzliche Zugspannung, welche auf das Biegesystem wirkt, übersetzt werden. Die zusätzliche Zugspannung in dem Biegesystem erzeugt eine Rückstellkraft, die sich einer weiteren Verbiegung des Biegesystems entgegenstellt und somit die Biegesteifigkeit des Biegesystems bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus erhöht. Dabei kann durch die Wahl des Materials für das Biegesystem die zusätzliche Zugspannung, bzw. die dadurch erreichte Erhöhung der Biegesteifigkeit beeinflusst werden.
  • Hierbei ist zudem denkbar, dass die durch Erzeugen der Zugspannung bei Biegung des Biegesystems aufgebrachte Energie zumindest teilweise wieder zurückgegeben wird, sobald der Biegewinkel wieder abnimmt. Dies kann die Bewegung des Athleten weiter unterstützen.
  • Gemäß der beanspruchten Erfindung weist das Biegesystem wie erwähnt ein erstes Biegeelement und ein zweites Biegeelement auf, die so angeordnet sind, dass sie bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus ineinandergreifen, um die zusätzliche Zugspannung zu erzeugen.
  • Bei Biegungen bis zu dem Grenzwinkelbereich können das erste Biegeelement und das zweite Biegeelement sich dabei frei oder weitestgehend ungehindert gegeneinander verschieben oder anderweitig bewegen. Bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus hingegen greifen das erste und das zweite Biegeelement ineinander. Dies verhindert oder erschwert eine weitere Bewegung, was in einer Zugspannung in dem ersten und/oder dem zweiten Biegeelement resultiert. Diese Zugspannung wiederum kann wie oben beschrieben die Biegesteifigkeit des Biegesystems erhöhen.
  • Das erste Biegeelement kann zumindest einen Vorsprung aufweisen, der in einer Aussparung des zweiten Biegeelements angeordnet ist und bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus kraftschlüssig an einem Rand der Aussparung anliegt. Insbesondere kann sich hierbei der Vorsprung bei Biegungen bis zu dem Grenzwinkelbereich frei in der Aussparung bewegen.
  • Dies stellt eine konstruktiv einfache und zugleich robuste Ausgestaltungsmöglichkeit eines solchen erfindungsgemäßen Biegesystems dar. Außerdem kann eine solche Ausführungsform ermöglichen, dass ein deutlich merkbarer Unterschied zwischen der ersten Biegesteifigkeit und der zweiten Biegesteifigkeit erreicht wird.
  • Insbesondere ist es hierbei möglich, dass das erste und das zweite Biegeelement als zwei flexible Metallplatten ausgebildet sind. Denkbar sind beispielsweise Metallplatten aus Federstahl. Auch können das erste und das zweite Biegeelement aus Kunststoff hergestellt sein, oder zumindest einen Kunststoff aufweisen. Im Vergleich zu Metall kann Kunststoff insbesondere sehr leicht und sehr günstig in der Herstellung sein, und Kunststoff kann teilweise sogar biegefester sein als Metall.
  • Metallplatten haben den Vorteil, dass sie sehr dünn und, wenn gewünscht, flexibel gefertigt werden können, sodass die Biegesteifigkeit bei Biegungen bis zum Grenzwinkelbereich gering gehalten werden kann.
  • Gleichwohl weise Metallplatten eine sehr hohe Stabilität und Zugfestigkeit auf.
  • Denkbar ist hierbei zum einen, dass das erste Biegeelement und das zweite Biegeelement nebeneinander angeordnet sind, beispielsweise auf der Unterseite einer Mittel- oder Innensohlenplatte. Denkbar ist aber auch, dass das erste Biegeelement und das zweite Biegeelement übereinander angeordnet sind.
  • Denkbar ist, dass das Biegesystem eine erste Befestigungsvorrichtung und eine zweite Befestigungsvorrichtung aufweist, wobei die erste Befestigungsvorrichtung so angeordnet ist, dass sie eine Bewegung des Biegesystems relativ zur ersten Befestigungsvorrichtung verhindert und die zweite Befestigungsvorrichtung so angeordnet ist, dass sie bei einer Biegung bis zu dem Grenzwinkelbereich eine Bewegung des Biegesystems relativ zur zweiten Befestigungsvorrichtung ermöglicht und bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus die Bewegung verhindert und dadurch eine Zugspannung im Biegesystem erzeugt.
  • Dies stellt eine weitere Möglichkeit dar, die Biegesteifigkeit des Biegesystems bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus zu erhöhen. Denkbar ist insbesondere, dass diese Ausgestaltungs-möglichkeit in Verbindung mit dem oben beschriebenen ersten Biegeelement und zweiten Biegeelement zum Einsatz kommt.
  • Das zweite Befestigungselement kann hierbei so in einer Öffnung in dem Biegesystem angeordnet sein, dass es sich bei einer Biegung bis zu dem Grenzwinkelbereich im Wesentlichen frei in der Öffnung bewegen kann, und bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus durch einen Rand der Öffnung eine weitere Bewegung verhindert wird.
  • Denkbar ist dabei zum Beispiel, dass die Öffnung in dem Biegesystem als ein Langloch ausgebildet ist.
  • Eine im Wesentlichen freie Bewegung meint im Rahmen dieser Schrift dabei eine Bewegung, bei der nur geringfügige, konstruktiv nicht vermeidbare Reibungskräfte auftreten.
  • Dies stellt eine konstruktiv besonders einfache Möglichkeit zur Bereitstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stützelements dar. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten und zweiten Befestigungselement um Nieten oder Schrauben handeln, welche das Biegesystem mit einer Innensohlenplatte, beispielsweise aus Kunststoff, Metall, einem Schaummaterial oder Ähnlichem, verbinden.
  • Denkbar ist auch, dass das Biegesystem ein Schnurelement aufweist, wobei das Schnurelement bei Biegungen bis zu dem Grenzwinkelbereich unter einer ersten Zugspannung steht und das Schnurelement bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus unter einer zweiten Zugspannung steht, die größer ist als die erste Zugspannung.
  • Auch dies stellt eine konstruktiv einfache Möglichkeit zur Bereitstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stützelements dar, welches zudem sehr platzsparend ausgestaltet werden kann. Ferner kann durch die Zugfestigkeit der Schnur die Biegesteifigkeit des Stützelements auf einfache Art und Weise beeinflusst werden.
  • Beispielsweise ist hierbei die erste Zugspannung null. D.h. das Schnurelement ist zunächst ohne Zug an dem Biegesystem angeordnet. Erst bei Biegungen des Stützelements bzw. des Biegesystem über den Grenzwinkelbereich hinaus steht das Schnurelement unter Zugspannung, was zu einer Erhöhung der Biegesteifigkeit des Biegesystems führt. Somit lässt sich die Biegesteifigkeit des Biegesystems bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus durch geeignete Wahl der Materialparameter des Schnurelements besonders einfach und direkt beeinflussen.
  • In einer weiteren Ausgestaltungsform weist das Stützelement ein Biegesystem auf, das so ausgebildet ist, dass bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus eine zusätzliche Druckspannung in dem Biegesystem erzeugt wird und dadurch die Biegesteifigkeit erhöht wird.
  • Hier stellt sich also bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus eine Druckspannung einer weiteren Biegung des Biegesystems als Rückstellkraft entgegen, was zu einer Erhöhung der Biegesteifigkeit des Biegesystems für solche Biegungen führt.
  • Hierbei ist auch denkbar, dass die durch Erzeugen der Druckspannung bei Biegung des Biegesystems aufgebrachte Energie zumindest teilweise zurückgegeben wird, sobald der Biegewinkel wieder abnimmt. Dies unterstützt die Bewegung weiterhin vorteilhaft.
  • Denkbar ist, dass das Biegesystem dabei ein erstes Druckelement und ein zweites Druckelement aufweist, die so angeordnet sind, dass sie bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus gegeneinander gedrückt werden, um die zusätzliche Druckspannung zu erzeugen.
  • Ein solches Stützelement kann beispielsweise in einer Schuhsohle zum Einsatz kommen. Denkbar ist aber auch, dass ein solches Stützelement auf einem Schuhoberteil, beispielsweise im Bereich des Spannes oder der Zunge, o.Ä. angeordnet ist.
  • Beispielsweise handelt es sich bei dem bisher genannten Grenzwinkelbereich um einen ersten Grenzwinkelbereich und das Stützelement ist ferner so ausgebildet, dass es bei Biegungen über einen zweiten Grenzwinkelbereich hinaus eine dritte Biegesteifigkeit aufweist, die größer ist als die zweite Biegesteifigkeit und wobei sich der zweite Grenzwinkelbereich, gemessen relativ zum Ausgangszustand, bei höheren Winkeln erstreckt als der erste Grenzwinkelbereich.
  • Dies erlaubt eine noch detailliertere und selektivere Anpassung der Biegesteifigkeit des Stützelements an verschiedene Belastungen, Bewegungsphasen und Bewegungsmuster eines Trägers in mehreren „Steifigkeitsstufen“.
  • Es ist möglich, dass das Stützelement eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweist: Metalle, Kunststoffe; insbesondere Federstahl, Polyoxymethylen, Polyamid, Glasfasern.
  • Wie bereits erwähnt hat Federstahl den Vorteil, dass er sehr dünn und, falls erwünscht, auch flexibel gearbeitet werden kann und trotzdem eine hohe Stabilität und Zugfestigkeit aufweist. Die anderen genannten Materialien hingegen weisen ihrerseits vorteilhafte Eigenschaften für die Bereitstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements auf, beispielsweise ein geringes Gewicht, gute Verarbeitbarkeit, usw..
  • Einen weiteren Aspekt der beanspruchten Erfindung stellt eine Sohle für einen Schuh, insbesondere eine Sohle für einen Fußballschuh oder einen American Football-Schuh, mit einem erfindungsgemäßen Stützelement dar.
  • Wie bereits erwähnt ist jedoch auch ein Einsatz eines erfindungsgemäßen Stützelements in Verbindung mit einem Schuhoberteil denkbar.
  • Ferner umfasst die beanspruchte Erfindung einen Schuh, insbesondere einen Fußballschuh oder einen American Football-Schuh, mit einer solchen Sohle, oder einem solchen Schuhoberteil.
  • Bei Ausführungsformen erfindungsgemäßer Sohlen, erfindungsgemäßer Schuhoberteile und erfindungsgemäßer Schuhe können mehrere der hierin offenbarten Eigenschaften und Ausgestaltungsoptionen eines erfindungsgemäßen Stützelements miteinander kombiniert werden, je nachdem welche spezifischen Anforderungen bestehen. Auch können hierbei einzelne Aspekte außer Acht gelassen werden, sofern sie für den intendierten Einsatzzweck verzichtbar erscheinen, ohne dass die resultierende Ausführungsform nicht mehr zur Erfindung gehören würde.
  • Figurenliste
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung werden einige denkbare Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren in mehr Einzelheiten beschrieben:
    • 1a-c: Illustration der Bedeutung der in dieser Schrift verwendeten Parameter;
    • 2a-e: Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stützelements mit einem Biegesystem;
    • 3a-b: Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sohle für einen Fußballschuh;
    • 4a-f: Weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stützelements sowie Messergebnisse der Biegesteifigkeit;
    • 5: Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Stützelements und eines erfindungsgemäßen Fußballschuhs mit einem solchen Stützelement;
    • 6a-c: Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Stützelemente, die jeweils ein Schnurelement aufweisen, sowie Ausführungsformen je eines erfindungsgemäßen Fußballschuhs mit einem solchen Stützelement;
    • 7: Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Stützelements, welches eine Mehrzahl von Druckelementen aufweist, und eines Fußballschuhs mit einem solchen Stützelement;
    • 8: Ausführungsbeispiel eines weiteren erfindungsgemäßen Fußballschuhs, der ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stützelements auf dem Schuhoberteil aufweist;
    • 9 - 11: Weitere Varianten des in den 2a-e gezeigten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Biegesystems;
    • 12a-b: Illustration des Abwinkelns des Vorderfußbereichs während verschiedener Bewegungsmuster und daraus resultierender Verletzungsgefahren.
  • Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen
  • In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung werden einige mögliche Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf Sportschuhe, insbesondere Fußballschuhe und American Football-Schuhe, beschrieben. Es wird jedoch betont, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die vorliegende Erfindung beispielsweise auch vorteilhaft bei Baseballschuhen, Basketballschuhen oder Laufschuhen, sowie Arbeitsschuhen, Freizeitschuhen, Trekkingschuhen, Golfschuhen und anderen Arten von Schuhen Anwendung finden.
  • Die 1a-c dienen der Klarstellung der hierin benutzten Begriffe und Parameter. 1a zeigt ein flexibles Bauteil 100, dessen eine Ende 110 fest eingespannt ist. Das Bauteil 100 besitzt die Länge L. Wirkt nun auf das freie Ende 120 des Bauteils 100 eine Kraft F, so erzeugt diese ein Biegemoment und dieses wiederum führt zu einer Biegung des Bauteils 100 und damit einer Auslenkung des freien Endes 120 um eine Strecke s. Referenzpunkt für die Messung der Auslenkung s ist die Lage des Bauteils 100 im kräftefreien Zustand, welcher in 1a durch die gestrichelte Linie 130 angedeutet ist. Unter dem Biegewinkel eines Bauteils 100 kann beispielsweise der Winkel α gemeint sein, der sich als Schnittwinkel der Tangente 140 an das eine Ende 110 des Bauteils 100 mit der Tangente 145 an das andere Ende 120 des Bauteils 100 ergibt. Wie dem Fachmann klar ist, besteht bei gegebener Länge L des Bauteils 100 eine eindeutige Beziehung zwischen Biegewinkel α und Auslenkung s, sodass die Auslenkung s und der Biegewinkel α quasi synonym verwendet werden können. Die genaue Beziehung zwischen α und s kann dabei ggf. aus einer Messreihe ermittelt werden. Die Auslenkung s, bzw. der Biegewinkel α, werden dabei von der wirkenden Kraft F abhängen. Diese Abhängigkeit wird durch die Biegesteifigkeit des Bauteils 100 beeinflusst. Eine noch genauere Definition der Biegesteifigkeit folgt unten mit Bezug zu 1c.
  • 1b illustriert den Fall, dass das Bauteil 100 bereits im kräftefreien Zustand, angedeutet durch die gestrichelte Linie 130, eine Krümmung α0 aufweist, welche sich analog zu oben als Schnittwinkel der Tangente 150 an das erste Ende 110 des Bauteils 100 im kräftefreien Zustand 130 mit der Tangente 155 an das zweite Ende 120 des Bauteils 100 im kräftefreien Zustand 130 ergibt. Wirkt nun eine Kraft auf das Ende 120, so führt dies zu einer Biegung des Bauteils 100, welche zu einem Winkel α1 zwischen den Tangenten 140 und 145 führt. In einem solchen Fall kann als Biegewinkel α die Differenz der beiden Tangentenschnittwinkel im belasteten und im unbelasteten Zustand verstanden werden: α = α1 - α0.
  • Es ist hierbei für den Fachmann völlig klar, dass die 1a-b lediglich zur Verdeutlichung der Bedeutung der hierin benutzten Paramater dient. Selbstverständlich wird bei einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stützelements während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs das eine Ende nicht wie in 1a-b gezeigt fest in einer Wand oder Befestigungsvorrichtung wie einem Schraubstock eingespannt sein. Jedoch stellt eine solche Anordnung eine exemplarische Möglichkeit zur Vermessung der relevanten Parameter und Eigenschaften dar, welche auch zur Vermessung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements herangezogen werden kann.
  • 1c zeigt eine hypothetische Messkurve für eine solche Vermessung eines flexiblen Bauteils 100. Aufgetragen ist auf der x-Achse die Auslenkung s des Endes 120 des Bauteils 100, welche aus der auf das Bauteil 100 wirkenden Kraft F resultiert. Diese Kraft F ist auf der y-Achse aufgetragen. Wie bereits erwähnt besteht für ein gegebenes Bauteil eine eindeutige Beziehung zwischen der Auslenkung s und dem Biegewinkel α, sodass der x-Wert auch ein Maß für den Biegewinkel α darstellt.
  • Die Biegesteifigkeit kann nun ein Maß dafür sein, welche Kraft notwendig ist, um eine weitere Biegung des Bauteils 100 um einen festen Biegewinkel, z.B. um 0.1° oder um 1° o.Ä., zu erreichen. Die hierfür notwendige Kraft hängt dabei ggf. vom bereits vorliegenden Grad der Biegung des Bauteils ab. Im Rahmen dieser Schrift wird deshalb bevorzugt von der „differenziellen“ Biegesteifigkeit die Rede sein. Das heißt genauer gesagt: Die Biegesteifigkeit bezeichnet bevorzugt die Steigung ΔF/Δs der Tangente an die Auslenkungs-Kraft-Kurve eines Bauteils 100 in einem gegebenen Zustand P1 (s1 , F1 ), und nicht etwa das Verhältnis der Absolutwerte s1/F1.
  • 2a-e zeigen eine denkbare Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements 200. Das Stützelement 200 ist so ausgebildet, dass es bei Biegungen von einem Ausgangszustand ohne Biegung bis zu einem Grenzwinkelbereich eine erste Biegesteifigkeit aufweist und bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus eine zweite Biegesteifigkeit aufweist, welche größer ist als die erste Biegesteifigkeit. Hierbei bezeichnen die erste Biegesteifigkeit und die zweite Biegesteifigkeit in dem in den 2a-e gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils eine Biegesteifigkeit in Längsrichtung des Stützelements 200, also in Abrollrichtung des Fußes. Das Stützelement 200 weist ein Biegesystem 205 auf. In der hier gezeigten Ausführungsform weist das Stützelement 200 ferner eine Innensohlenplatte 250 auf, an der das Biegesystem 205 angeordnet ist. Ferner ist das Biegesystem 205 in dieser Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements 200 so an der Innensohlenplatte 250 angeordnet, dass das Stützelement 200 ausgebildet ist, um die vordere Fußhälfte, insbesondere den Bereich der MTP Gelenke, zu unterstützen. Dies kann z.B. in Sportschuhen besonders vorteilhaft sein, um Verletzungen eines Trägers vorzubeugen und ferner seine Leistungsfähigkeit und Ausdauer zu erhöhen.
  • Wie bereits erwähnt ist es für Bewegungen geringerer Intensität, wie zum Beispiel langsames Laufen, Traben oder Joggen, typisch, dass im Bereich der MTP Gelenke, auch Zehengrundgelenke genannt, nur ein geringes Abwinkeln stattfindet. Wichtig ist bei solchen Bewegungen, dass das Abrollen des Fußes möglichst natürlich von statten gehen kann.
  • Für Phasen hoher Bewegungsintensität ist hingegen typisch, dass der Athlet in kurzer Zeit sehr hohe Kräfte, insbesondere Abdruckkräfte, auf den Boden bringen muss. Je besser hierbei die Kraftübertragung vom Athleten auf den Boden ist, desto schneller kann er rennen oder die Richtung wechseln, desto höher kann er springen, usw.. Typisch ist für solche Bewegungen, dass der Fuß in den MTP Gelenken stark abgewinkelt wird und die Kraftübertragung hauptsächlich über den Vorderfuß erfolgt. Um eine möglichst große Kraftübertragung zu gewährleisten, darf der Fuß hierbei den wirkenden Kräften nicht nachgeben, da diese Kräfte sonst gleichsam „ins Leere laufen“. D.h. die Muskulatur des Athleten, insbesondere die Fußmuskulatur und die Wadenmuskulatur, muss für eine Beibehaltung des oben genannten Winkels im Bereich der MTP Gelenke und gleichzeitig einen möglichst starken Abdruck des Fußes vom Boden sorgen. Dies führt zu einer erheblichen Belastung der entsprechenden Muskelpartien.
  • Beispielsweise sind in den 12a-b Momentaufnahmen zweier verschiedener, sporttypischer Situation/Bewegungsabläufe dargestellt.
  • 12a zeigt eine Situation hoher Intensität, wie sie beispielsweise während eines American Football-Spiels entstehen könnte. Der rechts auf dem Bild gezeigte Spieler stütz sich dabei so auf seinem rechten Fuß ab, dass es zu einem starken Abwinkeln und damit einer sehr hohen Beanspruchung der MTP Gelenke kommt, vgl. 1200. Im hier gezeigten Beispiel beträgt der Winkel, bedingt durch das tiefe „Absitzen“ des Athleten, ca. 90°. Dies ist mit einem erheblichen Verletzungspotential für die MTP Gelenke und die Fußknochen und Sehnen verbunden. Bei einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements kann hier durch eine geeignete Wahl des Grenzwinkelbereichs, z.B. im Bereich von 60° - 90°, oder 60° - 75° o.Ä., gewährleistet werden, dass der Fuß eines Spielers in solchen Situationen zusätzliche Unterstützung erhält, sodass die herrschenden Kräfte nicht alleine vom Bewegungsapparat des Athleten aufgenommen werden müssen. Ferner kann ein Abwinkeln z.B. über 90° hinaus vermieden oder zumindest erschwert wird. Hierzu kann beispielsweise die zweite Biegesteifigkeit bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus deutlich größer gewählt werden als die erste Biegesteifigkeit. Dies kann die Verletzungsgefahr erheblich reduzieren.
  • 12b hingegen zeigt den Fuß eines Athleten während des Laufens. Deutlich zu erkennen ist hierbei, dass der Winkel im Bereich der MTP Gelenke, vgl. 1250, deutlich geringer ist, als in 12a. In 12b beträgt der Winkel ca. 40°. Dem Fachmann ist hierbei klar, dass es beispielsweise von der Geschwindigkeit des Läufers abhängen kann, wie groß dieser Abknickwinkel während eines Bewegungszyklus maximal wird. Bei langsamem Laufen oder Walken wird der Winkeln beispielsweise nicht größer als 20° oder 30° werden. Bei schnellerem Laufen kann der Winkel z.B. 40° oder mehr erreichen, wie hier gezeigt. Durch geeignete Wahl des Grenzwinkelbereichs kann die Biegesteifigkeit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements dabei auf der einen Seite den für eine spezifische Sportart vorherrschenden Bedingungen und Bewegungsmustern individuell angepasst werden, um den Fuß bestmöglich zu unterstützen und Verletzungen vorzubeugen. Auf der anderen Seite können die erste und zweite Biegesteifigkeit und/oder die Wahl des Grenzwinkelbereich so erfolgen, dass der natürliche Bewegungsablauf so wenig wie möglich behindert, oder sogar aktiv unterstütz wird.
  • Die Innensohlenplatte 250 kann hierbei beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein. Ferner weist die Innensohlenplatte 250 typischerweise eine Biegesteifigkeit auf, die weitgehend unabhängig vom Biegewinkel des Stützelements 200 ist. Beispielsweise weist die Innensohlenplatte 250 eines oder mehrere der folgenden Materialien auf, welche sich für die Herstellung einer solchen Innensohlenplatte 250 besonders gut eignen: VESTAMID® LX9012, Federstahl 301 20,5H oder WNr. 1.4310 (X10CrNi18-8) [= 301 0,5 H nach AISI Norm] beziehbar von HER CHANG TECHNOLOGY CO., LTD.
  • Es ist hier jedoch anzumerken, dass die Innensohlenplatte 250 nicht notwendiger Teil jeder Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements ist. Vielmehr kann das Biegesystem 205 auch ohne eine Innensohlenplatte 250 in einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements bzw. einer Sohle oder einem Schuh Anwendung finden. Beispielsweise kann das Biegesystem 205 direkt an einer Mittel- oder Außensohlenschicht angeordnet sein oder dergleichen.
  • Das Biegesystem 205 ist so ausgebildet, dass bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus eine zusätzliche Zugspannung in dem Biegesystem 205 erzeugt wird und dadurch die Biegesteifigkeit erhöht wird. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird diese zusätzliche Zugspannung auf zwei unterschiedliche Arten erzeugt:
  • Zum einen weist das Biegesystem 205 ein erstes Biegeelement 210 und ein zweites Biegeelement 220 auf. Diese sind in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eines Biegesystems 205 als zwei flexible Metallplatten ausgebildet. Denkbar sind jedoch auch Ausgestaltungs-formen, in denen das Stützelement 200 und insbesondere die Biegeelemente 210 und 220 ein oder mehrere andere Materialien wie Kunststoffe, zum Beispiel Polyoxymethylen oder Polyamid, und/oder Glasfasern aufweisen.
  • Das erste Biegeelement 210 und das zweite Biegeelement 220 sind so angeordnet, dass sie bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus ineinandergreifen, um die zusätzliche Zugspannung zu erzeugen. Bei der in den 2a-e gezeigten Ausführungsform eines Biegesystems 205 geschieht dies dadurch, dass das erste Biegeelement 210 zumindest einen Vorsprung 215 aufweist, welcher in einer Aussparung 226 des zweiten Biegeelements 220 angeordnet ist und bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus, zumindest teilweise, kraftschlüssig an einem Rand der Aussparung 226 anliegt. Diese Situation, in der die beiden Biegeelemente „verriegeln“, ist besonders deutlich in den 2c und 2e dargestellt.
  • Denkbar ist auch, dass, wie hier gezeigt, das zweite Biegeelement 220 seinerseits mindestens einen solchen Vorsprung 225 aufweist, der in einer Aussparung 216 des ersten Biegeelements 210 angeordnet ist und bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus, zumindest teilweise, kraftschlüssig an einem Rand der Aussparung 216 in dem ersten Biegeelement 210 anliegt. Besonders vorteilhaft an der in den 2a-e gezeigten Ausführungsform eines Biegesystems 205 ist dabei, dass der Vorsprung 215 direkt in die Aussparung 216 übergeht und ebenso die Aussparung 226 direkt in den Vorsprung 225 übergeht: Durch die gewählte Anordnung „verzahnen“ sich das erste 210 und das zweite 220 Biegeelement besonders stark und es ist somit ein besonders guter Kraftschluss der beiden Biegeelemente 210 und 220 bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus möglich, vgl. 2c und 2e.
  • Zum anderen weist das Biegeelement 205 eine erste Befestigungsvorrichtung 211, 221 und eine zweite Befestigungsvorrichtung 212, 222 auf, wobei die erste Befestigungsvorrichtung 211, 221 so angeordnet ist, dass sie eine Bewegung des Biegesystems 205 relativ zur ersten Befestigungsvorrichtung 211, 221 verhindert und die zweite Befestigungsvorrichtung 212, 222 so angeordnet ist, dass sie bei einer Biegung bis zu dem Grenzwinkelbereich eine Bewegung des Biegesystems 205 relativ zur zweiten Befestigungsvorrichtung 212, 222 ermöglicht und bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus die Bewegung verhindert und dadurch eine Zugspannung im Biegesystem 205 erzeugt.
  • Möglich ist hierbei, dass, wie in den 2b-e angedeutet, die zweite Befestigungsvorrichtung 212, 222 so in einer Öffnung 218, 228 in dem Biegesystem 205 angeordnet ist, dass sie sich bei einer Biegung bis zu dem Grenzwinkelbereich im Wesentlichen frei - d.h. bis auf geringfügige, konstruktiv nicht vermeidbare Reibungskräfte - in der Öffnung 218, 228 bewegen kann, und bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus durch einen Rand der Öffnung 218, 228 eine weitere Bewegung verhindert wird. Diese Situation, in der eine weitere Bewegung verhindert und dadurch eine Zugspannung in dem Biegesystem 205 erzeugt wird, ist besonders deutlich in den 2c und 2e dargestellt. Konstruktiv besonders einfach ist es dabei, wenn die Öffnungen 218, 228, wie hier angedeutet, als Langloch ausgebildet sind. Denkbar sind jedoch auch ovale Öffnungen oder gerade oder gekrümmte Nuten o.Ä.. Als erste Befestigungsvorrichtung 211, 221 und/oder zweite Befestigungsvorrichtung 212, 222 kommen insbesondere eine oder mehrere Schrauben und/oder Nieten in Frage, welche beispielsweise aus Kunststoff und/oder Metall gefertigt sein können. Denkbar sind jedoch auch andere Befestigungsvorrichtungen z.B. aus Kunststoff.
  • In der in den 2a-e gezeigten Ausführungsform eines Stützelements 200 mit Biegesystem 205 ist das erste Biegeelement 210 dabei im lateralen Mittel- bis Vorderfußbereich angeordnet und das zweite Biegeelement 220 im medialen Mittel- bis Vorderfußbereich.
  • Die erste Befestigungsvorrichtung 211 umfasst dabei eine Doppelniete an der dem Mittelfuß zugewandten Seite des ersten Biegeelements 210. Die zweite Befestigungsvorrichtung 212 umfasst eine Niete in der Mitte des ersten Biegeelements 210 sowie eine Doppelniete an der der Fußspitze zugewandten Seite des ersten Biegeelements 210.
  • Die erste Befestigungsvorrichtung 221 umfasst eine Doppelniete an der der Fußspitze zugewandten Seite des zweiten Biegeelements 220. Die zweite Befestigungsvorrichtung 222 umfasst eine Niete in der Mitte des zweiten Biegeelements 220 sowie eine Doppelniete an der dem Mittelfuß zugewandten Seite des zweiten Biegeelements 220.
  • Es sei hier darauf verwiesen, dass beispielsweise die Einzelnieten in der Mitte der beiden Biegeelemente 210 und 220 auch entfallen können oder hier mehrere Nieten angeordnet sein können, und dass statt der gezeigten Doppelnieten an den entsprechenden Stellen jeweils auch nur eine oder mehr als zwei Nieten angeordnet sein können. Generell erschließt sich dem Fachmann die Möglichkeit, die ersten Befestigungsvorrichtungen 211, 221 und/oder die zweiten Befestigungsvorrichtungen 212, 222 in ihrer Anordnung und Anzahl so zu variieren, dass die gewünschten Eigenschaften des Biegesystems 205 und des Stützelements 200 bereitgestellt werden können.
  • Eine mögliche Variation ist beispielsweise in 9 gezeigt. Die dort gezeigte Ausführungsform eines Biegesystems 905 ist der Ausführungsform eines Biegesystems 205 sehr ähnlich. Insofern wird hier auf die Erläuterungen zum Biegesystem 205 verwiesen. Insbesondere weist das Biegesystem 905 ein erstes Biegeelement 910 und ein zweites Biegeelement 920 auf, die jeweils Vorsprünge 915, 925 und korrespondierende Aussparungen 916, 926 aufweisen.
  • Das Biegesystem 905 unterscheidet sich hauptsächlich durch die Anordnung der ersten 911, 921 und zweiten 912, 922 Befestigungsvorrichtungen. Im Gegensatz zu der in den 2a-e gezeigten Ausführungsform eines Biegesystems 205 umfasst hier die erste Befestigungsvorrichtung 911 eine Doppelniete an der der Fußspitze zugewandten Seite des ersten Biegeelements 910. Die zweite Befestigungsvorrichtung 912 umfasst eine Niete in der Mitte des ersten Biegeelements 910 sowie eine Doppelniete an der dem Mittelfuß zugewandten Seite des ersten Biegeelements 910.
  • Die erste Befestigungsvorrichtung 921 umfasst eine Doppelniete an der dem Mittelfuß zugewandten Seite des zweiten Biegeelements 920. Die zweite Befestigungsvorrichtung 922 umfasst eine Niete in der Mitte des zweiten Biegeelements 920 sowie eine Doppelniete an der der Fußspitze zugewandten Seite des zweiten Biegeelements 920.
  • Es soll an dieser Stelle ferner besonders hervorgehoben werden, dass der oben erläuterte Mechanismus mit erster und zweiter Befestigungsvorrichtung für jedes der Biegeelement 210 und 220 bzw. 910 und 920 individuell Gültigkeit hat. Es ist also denkbar, dass ein auf diesem Prinzip beruhendes Biegesystem (nicht gezeigt), nur z.B. ein erstes Biegeelement 210 mit erster Befestigungsvorrichtung 211 und zweiter Befestigungsvorrichtung 212, wie oben beschrieben, aufweist.
  • Beispielsweise kann das Biegesystem ein einzelnes Biegeelement aufweisen, z.B. in Form einer Metall- oder Kunststoffplatte. Das Biegesystem kann ferner eine erste Befestigungsvorrichtung aufweisen mit der das Biegeelement fest mit einer Sohle verbunden, z.B. vernietet oder verschraubt, ist. Das Biegesystem kann eine zweite Befestigungsvorrichtung aufweisen, etwa eine in einem Langloch oder einer sonstigen Öffnung in dem Beigeelement angeordnete Niete oder Schraube. Die zweite Befestigungsvorrichtung ermöglicht es dem Biegesystem, sich bei einer Biegung bis zu dem Grenzwinkelbereich im Wesentlichen frei - d.h. bis auf geringfügige, konstruktiv nicht vermeidbare Reibungskräfte - in dem Langloch oder der Öffnung zu bewegen. Bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus wird durch einen Rand des Langlochs oder der Öffnung eine weitere Bewegung des Biegesystems verhindert. Die erste Befestigungsvorrichtung kann dabei etwa im Vorderfußbereich der Sohle angeordnet sein und die zweite Befestigungsvorrichtung im Mittelfußbereich, oder umgekehrt.
  • Es sei hier noch einmal explizit erwähnt, dass es möglich ist, dass eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements mit einem Biegesystem sich nur einem der beiden oben beschriebenen Mechanismen zur Erhöhung der Zugspannung bedient. Hierzu wird auf die 10 und 11 verwiesen, die Ausschnitte von Ausführungsformen erfindungsgemäßer Biegesysteme 1005, 1105 zeigen, ähnlich den 2d und 2e.
  • Das in 10 gezeigte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Biegesystems 1005 weist ein erstes Biegeelement 1010 und ein zweites Biegeelement 1020 auf, welche jeweils zumindest einen Vorsprung 1015 bzw. 1025 aufweisen, die bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus mit zumindest einer entsprechenden Aussparungen 1016 bzw. 1026 verriegeln (vgl. rechte Hälfte der 10), um die zusätzliche Zugspannung und damit erhöhte Biegesteifigkeit in dem Biegesystem 1005 zu erzeugen. Beispielsweise sind das erste und zweite Biegeelement 1010, 1020 dabei an geeigneter Stelle (nicht gezeigt) fest mit einer Sohle, Sohlenplatte oder Ähnlichem verbunden. Für mehr Details hierzu wird auf die anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen verwiesen, insbesondere die Ausführungen zum Stützelement 200.
  • Das in 11 gezeigte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Biegesystems 1105 weist ebenfalls eine erstes Biegeelement 1110 und ein zweites Biegeelement 1120 auf. Das erste Biegeelement 1110 und das zweite Biegeelement 1120 sind dabei beispielsweise ebenfalls durch entsprechende erste Befestigungsvorrichtungen (nicht gezeigt) fest mit einer Sohle, Sohlenplatte oder Ähnlichem verbunden, vgl. die Diskussion zu 10. Das erste Biegeelement 1110 und das zweite Biegeelement 1120 weisen hier jedoch jeweils zumindest eine zweite Befestigungsvorrichtung 1112 bzw. 1122 auf, die so in einem jeweiligen Langloch 1118 bzw. 1128 in dem ersten bzw. zweiten Biegeelement 1110,1120 angeordnet sind, dass sie es dem Biegesystem 1105 ermöglichen, sich bei einer Biegung bis zu dem Grenzwinkelbereich im Wesentlichen frei - d.h. bis auf geringfügige, konstruktiv nicht vermeidbare Reibungskräfte - in dem Langloch zu bewegen. Bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus wird durch einen Rand des Langlochs eine weitere Bewegung des Biegesystems 1105 verhindert.
  • Dem Fachmann ist klar, dass die hierein beschriebenen Mechanismen zur Erhöhung der Zugspannung in geeigneter Weise kombiniert und variiert werden können, um ein Stützelement mit den gewünschten Eigenschaften bereitzustellen.
  • Die Biegesysteme 905, 1005 oder 1105 können zur Bereitstellung eines erfindungsgemäßen Stützelements dabei beispielsweise die Stelle der Biegesysteme 205 oder 405 in den Stützelementen 200 oder 400 einnehmen (zum Stützelement 400, s. unten).
  • Ferner sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die 2b-e, 9, 10 und 11 hauptsächlich der Illustration der beiden oben genannten Mechanismen dienen und die tatsächlichen Verhältnisse nicht notwendigerweise detailgetreu widergeben.
  • Auch soll hier nochmals erwähnt werden, dass die hier beschriebenen Biegesysteme 205, 905, 1005 und 1105 nicht an die Verwendung einer Innensohlenplatte 250 gekoppelt sind. Beispielsweise kann die erste Befestigungsvorrichtung 211, 221 auch dadurch ersetzt werden, dass das erste Biegeelement 210 und/oder das zweite Biegeelement 220 an der entsprechenden Stelle stoffschlüssig mit z.B. einer Mittel- und/oder Außensohle verbunden ist oder in deren Material eingelassen ist. Gleiches gilt, wie gesagt, für die Ausführungsformen von Biegesystemen 905, 1005 und 1105.
  • Die Lage des Grenzwinkelbereichs hängt in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel eines Stützelements 200 mit Biegesystem 205 (bzw. Biegesysteme 905, 1005, 1105) vor allem davon, wie viel „Spiel“ im neutralen, kräftefreien Zustand vorliegt (d.h. wie groß der Abstand ist):
    1. a) zwischen den ineinandergreifenden Vorsprüngen 215, 225 und Aussparungen 216, 226 des ersten Biegeelements 210 und zweiten Biegeelements 220, sowie,
    2. b) zwischen den zweiten Befestigungsvorrichtungen 212, 222 und denjenigen Rändern der entsprechenden Öffnungen 218, 228 in dem Biegesystem 205, welche die weitere Bewegung des Biegesystems bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus verhindern.
  • Beispielsweise kann dieses Spiel so gewählt werden, dass der Grenzwinkelbereich - gemessen relativ zum Ausgangszustand, vgl. die Erläuterungen zu 1b - bei Winkeln zwischen 10° und 30° liegt, insbesondere zwischen 15° und 25° und ganz besonders zwischen 18° und 22°. Um dies zu erreichen kann das oben genannte Spiel zum Beispiel ca. 1 mm betragen. Dem Fachmann ist hierbei klar, dass sich die benötigte Menge an Spiel grundsätzlich aus geometrischen Überlegungen herleiten lässt, wenn insbesondere die Länge des Stützelements 200 und dessen spätere Lage in einer Sohle bzw. einem Schuh bekannt ist.
  • Möglich ist insbesondere, dass dabei die oben unter a) und b) genannten Abstände so gewählt werden, dass beide Mechanismen im gleichen Grenzwinkelbereich „verriegeln“.
  • Denkbar ist jedoch auch, dass die jeweiligen Abstände so gewählt werden, dass die beiden Mechanismen in unterschiedlichen Grenzwinkelbereichen verriegeln und so einen stufenweisen Anstieg der Biegesteifigkeit des Stützelements 200 bewirken. Beispielsweise kann der oben unter b) genannte Abstand größer, zum Beispiel doppelt so groß, gewählt werden, als der unter a) genannte Abstand (oder auch umgekehrt, s. unten). Dann würden bei Biegungen über einen ersten Grenzwinkelbereich hinaus zunächst die Vorsprünge 215, 225 und Aussparungen 216, 226 verriegeln, während eine Bewegung des Biegesystems 205 relativ zu den zweiten Befestigungsvorrichtungen 212, 222 noch möglich ist, da diese noch nicht am Rand der Öffnungen 218, 288 „anstehen“. Dies erzeugt eine erste zusätzliche Zugspannung die zu einer ersten Erhöhung der Biegesteifigkeit führt. Bei weiterer Biegung über einen zweiten Grenzwinkelbereich hinaus verriegeln dann auch die zweiten Befestigungsvorrichtungen 212, 222 mit den Öffnungen 218, 228 und erzeugen somit eine zusätzliche zweite Zugspannung im Biegesystem 205, welche der ersten zusätzlichen Zugspannung hinzutritt. Dies führt zu einer abermaligen Erhöhung der Biege-steifigkeit, die somit in „zwei Stufen“ ansteigt. Dies kann die Haltbarkeit des Biegesystems 205 erhöhen.
  • Zur Haltbarkeit des Biegesystems 205 ist generell anzumerken, dass die Befestigungsvorrichtungen 211, 212, 221 und 222 auch den Zweck haben können, zu verhindern, dass die Biegeelemente 210, 220 übereinander rutschen und ggf. blockieren.
  • In der hier beschriebenen Ausführungsform entspricht der bisher diskutierte Grenzwinkelbereich also einem ersten Grenzwinkelbereich und man erhält ein Stützelement 200, das so ausgebildet ist, dass es bei Biegungen von dem Ausgangszustand ohne Biegung bis zu dem ersten Grenzwinkelbereich eine erste Biegesteifigkeit aufweist und bei Biegungen über den ersten Grenzwinkelbereich hinaus eine zweite Biegesteifigkeit aufweist, wobei die zweite Biegesteifigkeit größer ist als die erste Biegesteifigkeit. Das Stützelement ist in dieser Ausführungsform ferner so ausgebildet, dass es bei Biegungen über einen zweiten Grenzwinkelbereich hinaus eine dritte Biegesteifigkeit aufweist, die größer ist als die zweite Biegesteifigkeit, wobei der zweite Grenzwinkelbereich, gemessen relativ zum Ausgangszustand, sich bei höheren Winkeln erstreckt, als der erste Grenzwinkelbereich.
  • In einer weiteren denkbaren Ausführungsform sind die Verhältnisse umgekehrt, d.h. der unter a) genannte Abstand zwischen den ineinandergreifenden Vorsprüngen 215, 225 und Aussparungen 216, 226 des ersten Biegeelements 210 und zweiten Biegeelements 220 ist größer als der unter b) genannte Abstand zwischen den zweiten Befestigungsvorrichtungen 212, 222 und denjenigen Rändern der entsprechenden Öffnungen 218, 228 in dem Biegesystem 205. Hierbei beträgt der unter a) genannte Abstand beispielsweise ca. 1,2 mm und der unter b) genannte Abstand beispielsweise ca. 1 mm.
  • In dieser Ausführungsform verriegeln also die Befestigungsvorrichtungen 212, 222 mit den Rändern der Öffnungen 218, 228 bevor die Vorsprünge 215, 225 mit den Aussparungen 216, 226 verriegeln. Dies bietet den Vorteil, dass so ein übereinander Rutschen und ggf. Blockieren der Biegeelemente 210 und 220 besonders gut vermieden werden kann. Diese wiederum kann die Haltbarkeit des Biegesystems 205 weiter erhöhen.
  • Das Verhältnis der ersten Biegesteifigkeit zur zweiten Biegesteifigkeit hängt insbesondere davon ab, wie hoch die zusätzliche Zugspannung ist, die bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus in dem Biegesystem 205 erzeugt werden. Diese hängt u.a. ab vom Material des Biegesystems 205, dessen Länge, Dicke, usw.. Möglich sind dabei Werte des Verhältnisses von zweiter zu erster Biegesteifigkeit zwischen 1,1:1 und 4:1, insbesondere zwischen 1,2:1 und 3:1 und ganz besonders zwischen 2:1 und 2,4:1. Diese Werte haben sich als passend erwiesen, um die anfangs diskutierten, wünschenswerten Abroll- und Stützeigenschaften zu realisieren.
  • Die 3a-b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sohle 300 für einen Fußballschuh. Die Sohle 300 weist ein Stützelement auf, bei welchem es sich in den 3a-b um das oben beschriebene Stützelement 200 handelt, welches eine Innensohlenplatte 250 und ein Biegesystem 205 aufweist. Es können hierbei jedoch auch andere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Stützelements Anwendung finden. Die Sohle 300 weist ferner eine Außensohle 340 auf. Diese weist eine Anzahl von Stollenelementen 342 auf. Die Stollenelemente sind dabei möglicherweise einstückig mit dem Rest der Außensohle 340 hergestellt. Dies führt zu einer besonders hohen Stabilität der Außensohle 340. Ferner weist die Außensohle 340 gegebenenfalls ein durchsichtiges Fenster 345 auf. Diese Fenster erlaubt es, das „Innenleben“ der Sohle und die Funktionsweise des Stütz-elements 200 von außen zu betrachten. Das Fenster muss jedoch nicht zwingend durchsichtig sein, sondern kann auch nur halbdurchsichtig sein und/oder eine Dekorationsfolie aufweisen, und so weiter. Zudem ist das Fenster auch nicht zwingender Bestandteil von Ausführungsformen erfindungsgemäßen Sohlen. Möglich ist auch, dass eine Ausführungs-form einer erfindungsgemäßen Sohle beispielsweise lediglich einen Freiraum aufweist, in dem das Innenleben der Sohle, insbesondere eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements oder Biegesystems, Platz hat.
  • Die 4a-d zeigen eine weitere denkbare Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements 400. Die für das Stützelement 200 gemachten Ausführungen gelten analog auch für das in den 4a-d gezeigte Stützelement 400. Unterschiede zwischen den Stützelementen 200 und 400 liegen vor allem in der Form und Anordnung der ersten 210, 410 und zweiten 220, 420 Biegeelemente, in der Form der Vorsprünge 215 & 225, 415 & 425 und Aussparungen 216 & 226, 416 & 426, sowie in der Anordnung der ersten 211 & 221, 411 & 421 und zweiten 212 & 222, 412 & 422 Befestigungsvorrichtungen.
  • In den 4a-b ist das Stützelement 400 dabei im neutralen, kräftefreien Zustand gezeigt, während die 4c-d das Stützelement 400 bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus zeigen.
  • 4a zeigt zunächst das Stützelement 400 als Ganzes. Das Stützelement 400 weist eine Innensohlenplatte 450 und ein Biegesystem 405 auf. Das Stützelement 400 ist dabei so ausgebildet, dass es insbesondere die vordere Fußhälfte in der oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Art und Weise unterstützt. Die Innensohlenplatte 450 weist in der hier gezeigten Ausführungsform weiterhin eine Aufnahme 490 auf. Diese kann z.B. der Aufnahme eines elektronischen Bauteils o.Ä. dienen. Es sei hier jedoch angemerkt, dass eine solche Aufnahme 490 lediglich ein optionales Merkmal ist und nicht zwingender Bestandteil von Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stützelemente oder Sohlen.
  • 4b zeigt eine vergrößerte Aufnahme der vorderen Hälfte des Stützelements 400 samt Biegesystem 405. Das Biegesystem 405 weist ein erstes Biegeelement 410 und ein zweites Biegeelement 420 auf. Die beiden Biegeelemente 410 und 420 sind dabei in der hier gezeigten Ausführungsform aus Federstahlplatten, beispielsweise mit einer Dicke von 0,3 mm - 0,7 mm, zum Beispiel ca. 0,5 mm, gefertigt. Es sei angemerkt, dass die Biegeelemente 410 und/oder 420 jedoch auch andere Materialien, z.B. Kunststoffmaterialien, aufweisen können oder aus diesen gefertigt sein können. Ferner weist das erste Biegeelement 410 Vorsprünge 415 auf, die jeweils in einer Aussparung 426 des zweiten Biegeelements 420 angeordnet sind und bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus, wie in den 4c und 4d gezeigt, zumindest teilweise kraftschlüssig an einem Rand der jeweiligen Aussparung 426 anliegen. In gleicher Weise weist das zweite Biegeelement 420 Vorsprünge 425 auf, die in Aussparungen 416 des ersten Biegeelements 410 angeordnet sind und bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus zumindest teilweise kraftschlüssig an einem Rand der jeweiligen Aussparung 416 anliegen. Dies führt bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus zu einer zusätzlichen Zugspannung im Biegesystem 405, die die Biegesteifigkeit des Biegesystems 405 und damit des Stützelements 400 erhöht (vgl. 4e).
  • Ferner weist jedes der Biegeelemente 410 und 420 zumindest eine erste Befestigungsvorrichtung 411 bzw. 421 und eine zweite Befestigungsvorrichtung 412 bzw. 422 auf. Die erste Befestigungsvorrichtung 411, 421 und die zweite Befestigungsvorrichtung 412, 422 besteht in dem hier gezeigten Stützelement 400 jeweils aus einer oder mehreren Nieten. Die erste Befestigungsvorrichtung 411, 421 ist dabei jeweils so angeordnet, dass sie eine Bewegung des ersten/zweiten Biegeelements 410/420 relativ zur ersten Befestigungsvorrichtung 411/421 verhindert. Im vorliegenden Falle ist das erste/zweite Biegeelement 410/420 durch die Nieten 411/421 fest mit der Innensohlenplatte 450 vernietet. Die zweite Befestigungsvorrichtung 412/422 besteht im hier gezeigten Ausführungsbeispiel hingegen aus Nieten, welche zwar fest mit der Innensohlenplatte 450 verbunden sind, jedoch in Langlöchern (in den 4a-d nicht sichtbar da durch die Nietenköpfe verdeckt) in dem ersten/zweiten Biegeelement 410/420 so angeordnet sind, dass sie sich bei Biegungen bis zu einem Grenzwinkelbereich im Wesentlichen frei in den Langlöchern bewegen können. Bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus jedoch, verhindert ein Rand der Langlöcher eine weitere Bewegung und erzeugt dadurch eine zusätzliche Zugspannung in den Biegeelementen 410 und 420 und damit im Biegesystem 405.
  • Das Spiel, d.h. der Abstand zwischen den Vorsprüngen 415, 425 und dem jeweiligen Rand der entsprechenden Aussparungen 416, 426 beträgt im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ca. 1,2 mm. Das Spiel der Nieten 412 und 422 in den Langlöchern ist in etwa ebenso groß gewählt. Beispielsweise ist das Spiel der Nieten 412, 422 in den Langlöchern ca. 1 mm. Dies führt dazu, dass der Grenzwinkelbereich - gemessen relativ zum Ausgangszustand, vgl. die Erläuterungen zu 1b - wie in 4e aufgezeigt, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel im Bereich um Auslenkungen von etwa 7 mm liegt, was für das Stützelement 400 der Größe UK 8.5 einem Biegewinkel von ca. 20° entspricht.
  • Die 4e-f zeigen schließlich verschiedene Auslenkungs-Kraft-Kurven 471, 472, 473,474, welche mit einem Messverfahren wie dem in den 1a-c beschriebenen Verfahren ermittelt wurden. Die Messkurven 471, 472 und 473 zeigen dabei die Auslenkungs-Kraft-Kurven für aus dem Stand der Technik bekannte Stützelemente, während die Auslenkungs-Kraft-Kurve 474 dem erfindungsgemäßen Stützelement 400 entspricht. Benutzt wurden hierbei Stützelemente für Sohlen von Schuhen der Größe UK 8.5.
  • Das auffälligste Merkmal der Messungen ist, dass bei allen aus dem Stand der Technik bekannten Stützelementen, d.h. Messkurven 471, 472, 473, die erste Biegesteifigkeit für Biegungen bis zum Grenzwinkelbereich kleiner ist, als für Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus. Der Grenzwinkelbereich liegt dabei bei allen Messungen im Bereich zwischen ca. 5 mm bis 9 mm. Das heißt, die aus dem Stand der Technik bekannten Stützelemente werden, ausgehend vom der neutralen, kräftefreien Ausgangszustand weicher.
  • Nur das Stützelement 400, Messkurve 474, zeigt das wünschenswerte Verhalten, nämlich, ausgehend vom kräftefreien Grundzustand, ein Zuwachs in der Biegesteifigkeit für Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus. D.h. das Stützelement 400 wird härter für Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus.
  • Wie in 4f angedeutet, ist die erste Biegesteifigkeit des Stützelements 400 für Biegungen bis zu dem Grenzwinkelbereich annähernd konstant. Gleiches gilt für die zweite Biegesteifigkeit für eine Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus (zumindest bis zu einem Sättigungswert bei hohen Biegewinkeln).
  • Anzumerken ist hierzu jedoch, dass eine solche konstante Biegesteifigkeit für Biegungen bis zu dem Grenzwinkelbereich und/oder für Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus kein zwingend erforderliches Merkmal der vorliegenden Erfindung darstellt. Der genaue Verlauf der Auslenkungs-Kraft-Kurve eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements hängt vielmehr von der im Einzelnen gewählten Ausgestaltungsform ab. Wichtig ist, wie bereits mehrfach erwähnt, dass das Stützelement für Biegungen bis zum Grenzwinkelbereich eine erste Biegesteifigkeit aufweist und für Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus eine zweite Biege-steifigkeit, wobei die zweite Biegesteifigkeit größer ist als die erste Biegesteifigkeit.
  • Wie in 4f angedeutet beträgt für die Bereiche jeweils annähernd konstanter Biegesteifigkeit dabei das Verhältnis der zweiten Biegesteifigkeit zur ersten Biegesteifigkeit in etwa 78 N mm-1 / 35N mm-1 ≈ 2,23.
  • Anzumerken ist ferner, dass bei allen vermessenen Stützelementen nicht die gesamte zur Biegungen der Stützelemente aufgebrachte Energie bei Rückkehr in den Ausgangszustand wieder freigegeben wird. Deshalb zeigen die Messkurven 471, 472, 473 und 474 den typischen Verlauf von Hysterese-Kurven.
  • Die 5, 6a-c, 7 und 8 zeigen weitere mögliche Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stützelemente, sowie Ausführungsformen von Schuhsohlen und Schuhen mit solchen Stützelementen. Um unnötige Wiederholungen zu vermieden, gelten die im Zusammenhang mit den bereits diskutierten Ausführungsformen gemachten Überlegungen dabei - soweit anwendbar - grundsätzlich auch für alle im Folgenden diskutierten oder weiter denkbaren erfindungsgemäßen Ausführungs-formen. Dies gilt insbesondere für die Lage des Grenzwinkelbereichs, das Verhältnis der ersten zur zweiten Biegesteifigkeit, die denkbaren zum Einsatz kommenden Materialien, usw..
  • 5 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements 500. Das Stützelement 500 weist ein Biegesystem 500 auf, welches so ausgebildet ist, dass bei einer Biegung über einen Grenzwinkelbereich hinaus eine zusätzliche Zugspannung in dem Biegesystem 500 erzeugt wird und dadurch die Biegesteifigkeit erhöht wird. Dies wird bei dem Biegesystem 500 dadurch erreicht, dass das Biegesystem 500 ein erstes Biegeelement 510 und ein zweites Biegeelement 520 aufweist, die so angeordnet sind, dass sie bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus ineinandergreifen, um die zusätzliche Zugspannung zu erzeugen. Genauer gesagt weist das erste Biegeelement 510 hierfür im vorliegenden Fall zumindest einen Vorsprung 515 auf, welcher in einer Aussparung 525 des zweiten Biegeelements 520 angeordnet ist und bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus kraftschlüssig an einem Rand der Aussparung 525 anliegt.
  • Das in 5 aufgezeigte Biegesystem 500 weist hierbei jeweils vier solcher Vorsprünge 515 und vier entsprechende Aussparungen 525 auf, wobei die Vorsprünge 515 quadratisch im Querschnitt und die Aussparungen 525 rechteckig im Querschnitt ausgebildet sind. Es sind jedoch auch andere Anzahlen von Vorsprüngen 515 und/oder Aussparungen 525 denkbar. Auch kann eine andere Querschnittsform gewählt werden. Beispielsweise könnten die Vorsprünge 515 kreisförmig im Querschnitt sein und die Aussparungen 525 dementsprechend als Langloch ausgebildet sein. Denkbar wäre insbesondere, dass die Vorsprünge 515 als Stifte ausgebildet sind, beispielsweise mit rundem oder ovalem Querschnitt. Dies kann zum Beispiel zu einer Vereinfachung der Herstellung im Vergleich zu dem in 5 gezeigten Biegesystem 500 führen. Auf der anderen Seite ist bei dem in 5 gezeigten Biegesystem 500 ggf. der Kraftschluss zwischen den Vorsprüngen 515 und den Rändern der Aussparungen 525 bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus besser.
  • Das erste Biegeelement 510 und/oder das zweite Biegeelement 520 können dabei als flexible Metallplatten ausgestaltet sein. Denkbar ist jedoch auch, dass das erste Biegeelement 510 und/oder das zweite Biegeelement 520 eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Kunststoffe, zum Beispiel Polyoxymethylen und/oder Polyamid, Glasfasern.
  • Weiter dargestellt in 5 ist ein Schuh 550, welcher eine Sohle 540 mit einem Stützelement 500 aufweist. Das Stützelement 500 ist dabei so angeordnet, dass es den Fuß im Bereich der vorderen Fußhälfte, insbesondere im Bereich der MTP Gelenke, unterstützt. Beispielsweise ist dabei das erste Biegeelement 510 mit einer Mittelsohlenschicht (nicht sichtbar) der Sohle 540 verbunden, z.B. mittels Schrauben 513 und/oder Nieten (nicht gezeigt) an den beiden dafür vorgesehenen Enden 512 des ersten Biegeelements 510, während das der Fußspitze zugewandte Ende des zweite Biegeelements 520 (das vordere Ende) mit einer Außensohlenschicht der Sohle 540 verbunden ist. Hierfür kann das vordere Ende das zweiten Biegeelements 520 beispielsweise in das Material der Außensohle eingebettet sein und/oder durch zusätzlich Halterungsvorrichtungen 542 an der Außensohle fixiert sein. Diese Halterungsvorrichtungen 542 können dabei beispielsweise einstückig so mit der Außensohle hergestellt sein, dass das zweite Biegeelement 520 unter Druck in den Halterungsvorrichtungen 542 einrastet und damit fixiert wird, wie in 5 gezeigt. Unter Biegung der Sohle 540 im Vorderfußbereich bis zum Grenzwinkelbereich verschiebt sich dann das so mit der Außensohle verbundene zweite Biegeelement 520 relativ zum fest mit der Mittelsohle verbundenen ersten Biegeelement 510. Für Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus hingegen, wird eine weiter Verschiebung durch die ineinandergreifenden Vorsprünge 515 und Aussparungen 525 verhindert und eine zusätzliche Zugspannung in der Sohle 540 erzeugt.
  • Die 6a-c zeigen weiter Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stützelemente 600a, 600b und 600c. Die Stützelemente 600a, 600b, 600c weisen dabei jeweils ein Biegesystem 600a, 600b, 600c auf, das so ausgebildet ist, dass bei einer Biegung über einen Grenzwinkelbereich hinaus eine zusätzliche Zugspannung in dem Biegesystem 600a, 600b, 600c erzeugt wird und dadurch die Biegesteifigkeit erhöht wird. Hierzu weist jeweils das Biegesystem 600a, 600b, 600c ein Schnurelement 625a, 625b, 625c auf, wobei das Schnurelement 625a, 625b, 625c bei Biegungen bis zu einem Grenzwinkelbereich unter einer ersten Zugspannung steht und bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus unter einer zweiten Zugspannung, die größer ist als die erste Zugspannung. Denkbar ist, dass hierbei die erste Zugspannung gleich null ist, d.h. bei Biegungen bis zu dem Grenzwinkelbereich liegt ein gewisses Maß an „lockerem“ Seil in dem Schnurelement 625a, 625b, 625c vor. Es ist jedoch auch denkbar, dass auch bei Biegungen bis zum Grenzwinkelbereich bereits eine erste Zugspannung in dem Schnurelement 625a, 625b, 625 c vorliegt. Beispielsweise kann das Schnurelement 625a, 625b, 625c zwei Arten von Faserelementen (nicht gezeigt) aufweisen, von denen die erste Art bei Biegungen bis zum Grenzwinkelbereich bereits unter Zugspannung steht, während die zweite Art zunächst im Wesentlichen spannungsfrei ist und erst bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus unter Zugspannungen gesetzt wird.
  • Das in 6a gezeigte Stützelement 600a weist dabei ein erstes Biegeelement 610a sowie ein zweites Biegeelement 620a auf. Das Schnurelement 625a ist ferner so an zwei gegenüberliegenden Enden des zweiten Biegeelements 620a befestigt und diagonal um dieses herumgewunden, dass bei Biegungen bis zu dem Grenzwinkelbereich eine gewisse Menge an „lockerem“ Seil in dem Schnurelement 625a vorliegt, während bei Biegungen über den zweiten Grenzwinkelbereich hinaus eine Dehnung des Schnurelements 625a stattfindet und damit eine zusätzliche Zugspannung in dem Schnurelement 625a erzeugt wird. Beispielsweise ist das erste Biegeelement 610a dabei fest an dem zweiten Biegeelement 620a angeordnet, z.B. angeschraubt mittels Schrauben 622a wie in 6a gezeigt, und/oder mittels Nieten.
  • Denkbar wäre ferner auch, dass das erste Biegeelement 610a und das zweite Biegeelement 620a wie hierin bereits beschrieben so mit einander verbunden sind, dass sie sich bei Biegungen bis zu dem Grenzwinkelbereich zunächst gegeneinander Bewegen können und erst bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich verriegeln. Hierzu könnten beispielsweise die Schrauben 622a in Langlöchern des zweiten Biegeelements 620a angeordnet sein. Die Erzeugung der zusätzlichen Zugspannung in dem Schnurelement 625a könnte dabei im selben Grenzwinkelbereich einsetzen in dem die Schrauben 622a mit dem zweiten Biegeelement 620a verriegeln oder in einem anderen Grenzwinkelbereich, beispielsweise erst bei größeren Biegewinkeln.
  • 6a zeigt weiterhin einen Schuh 650a mit einer Sohle 640a mit einem Stützelement 600a, welches mittels Schrauben 613a und/oder Nieten (nicht gezeigt) an den dafür vorgesehenen Enden 612a mit der Sohle 640a verbunden ist. Ferner können weitere Halterungsvorrichtungen 642a das Stützelement 600a weiter an der Sohle 640a fixieren.
  • Das in 6b gezeigte Stützelement 600b weist nur ein Biegeelement 610b auf. Das Biegeelement 610b weist dabei ein Schnurelement 625b auf, welches im Zick-Zack um eine Mehrzahl von Vorsprüngen 615b herumgeführt ist. Bezüglich des Schnurelements 625b, des Schuhs 650b und der Anordnung des Stützelements 600b an der Sohle 640b des Schuhs 650b gilt das bereits oben gesagte.
  • Das in 6c gezeigte Stützelement 600c schließlich unterscheidet sich von dem in 6b gezeigten Stützelement 600b lediglich durch die Anordnung des Schnurelements 625c, welches in dem in 6c gezeigten Stützelement 600c teilweise auf einer Oberseite, teilweise auf einer Unterseite des Stützelements 600c verläuft. Auch bezüglich des hier gezeigten Schuhs 650c mit einer Sohle 640c mit einem Stützelement 600c ergeben sich keine wesentlichen Unterschiede zu den Schuhen 650a oder 650b.
  • 7 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Stützelements 700, sowie eines Schuhs 750 mit einer Sohle 740 mit einem solchen Stützelement 700. Auch das Stützelement 700 ist so ausgebildet, dass es bei Biegungen von einem Ausgangszustand ohne Biegung bis zu einem Grenzwinkelbereich eine erste Biegesteifigkeit aufweist und bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus eine zweite Biegesteifigkeit, die größer ist als die erste. Bezüglich der Lage des Grenzwinkelbereichs, des Verhältnisses der ersten zur zweiten Biegesteifigkeit, etc. wird erneut explizit auf die Ausführungen weiter ober verwiesen, die auch für das Stützelement 700 Gültigkeit bewahren.
  • Das Stützelement 700 weist ein Biegesystem 700 auf. Das Biegesystem 700 ist nun jedoch so ausgebildet, dass bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus eine zusätzliche Druckspannung in dem Biegesystem 700 erzeugt wird und dadurch die Biegesteifigkeit erhöht wird. Im hier gezeigten Fall weist das Biegesystem 700 hierfür ein erstes Druckelement 710 und ein zweites Druckelement 720 auf. Diese sind so angeordnet, dass bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus das erste Druckelement 710 und das zweite Druckelement 720 gegeneinander gepresst werden, um eine zusätzliche Druckspannung zu erzeugen, die sich einer weiteren Biegung entgegensetzt und damit die Biegesteifigkeit des Biegesystems 700 erhöht. Beispielsweise sind das erste Druckelement 710 und das zweite Druckelement 720 dabei so ausgebildet, dass bei Biegungen bis zu dem Grenzwinkelbereich keinerlei zusätzliche Druckspannung zwischen den Druckelementen 710 und 720 erzeugt wird.
  • Beispielsweise kann hierfür ein geeigneter Abstand zwischen dem ersten Druckelement 710 und dem zweiten Druckelement 720 im kräftefreien Ausgangszustand ohne Biegung vorliegen. Ferner ist dem Fachmann klar, dass durch eine geeignet Wahl des Materials des ersten und/oder zweiten Druckelements 710, 720 die zusätzlich erzeugte Druckspannung und damit die Erhöhung der Biegesteifigkeit beeinflusst werden kann. Beispielsweise würde die Verwendung von Gummi für die Druckelemente 710, 720 zu eher kleinen zusätzlichen Druckspannungen und einer geringeren Erhöhung der Biegesteifigkeit bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus führen, verglichen mit z.B. der Verwendung von Federstahl.
  • Bezüglich der Befestigung des Stützelements 700 an der Sohle 740 des Schuhs 750 gilt grundsätzlich das bereits in Verbindung mit 6a-c gesagte. Allerdings ist zu beachten, dass aufgrund des veränderten Prinzips zur Erhöhung der Biegesteifigkeit, nämlich das Erzeugen einer zusätzlichen Druckspannung statt einer zusätzlichen Zugspannung, denkbar ist, dass die Druckelemente 710, 720 auf der dem Schuhinneren zugewandten Seite der Schuhsole 740 angeordnet sein werden.
  • Denkbar wäre ferner, ein solches Stützelement einstückig herzustellen, wobei zwischen den ersten und zweiten Druckelementen konisch ausgestaltete Zwischenräume verlaufen, welche auf der dem Schuhinneren zugewandten Seite einer Sohle angeordnet sein können. Bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich, können dann die konischen Zwischenräume durch die Biegung des Stützelements verschwinden, sodass die ersten und zweiten Druckelemente aneinandergepresst werden, um die zusätzliche Druckspannung zu erzeugen. Dem Fachmann ist hierbei klar, dass die Ausgestaltung der konischen Zwischenräume, insbesondere deren Winkel, den Grenzwinkelbereich beeinflusst.
  • 8. zeigt eine weiter denkbare Variation 800 des in 7 gezeigten Schuhs 750. Im Gegensatz zu dem Schuh 750 ist in dem in 8 gezeigten Beispiel 800 ein Stützelement, zum Beispiel das Stützelement 700, auf einem Schuhoberteil 840 angeordnet. Zu beachten ist hierbei, dass aufgrund der veränderten Lage bezüglich einer Krümmung des (Vorder)Fußes, die Druckelemente 710, 720 in diesem Fall möglicherweise auf der dem Schuhinneren abgewandten Seite des Schuhoberteils 840 angeordnet sein werden. Ansonsten gelten die gleichen Überlegungen wie zu den in 7 gezeigten Ausführungsbeispielen 700 bzw. 750.

Claims (14)

  1. Stützelement (200; 400; 500; 600a; 600b; 600c; 700) für einen Schuh (550; 650a; 650b; 650c; 750; 800), insbesondere einen Fußballschuh oder einen American Football-Schuh, wobei das Stützelement (200; 400; 500; 600a; 600b; 600c; 700) so ausgebildet ist, dass es a. bei Biegungen von einem Ausgangszustand ohne Biegung bis zu einem Grenzwinkelbereich eine erste Biegesteifigkeit aufweist; und b. bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus eine zweite Biegesteifigkeit aufweist, c. wobei die zweite Biegesteifigkeit größer ist als die erste Biegesteifigkeit, wobei d. das Stützelement (200; 400; 500; 600a; 600b; 600c) ein Biegesystem (205; 405; 500; 600a; 600b; 600c; 905; 1005; 1105) aufweist, das so ausgebildet ist, dass bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus eine zusätzliche Zugspannung in dem Biegesystem (205; 405; 500; 600a; 600b; 600c; 905; 1005; 1105) erzeugt wird und dadurch die Biegesteifigkeit erhöht wird, und wobei e. das Biegesystem (205; 405; 500; 905; 1005) ein erstes Biegeelement (210; 410; 510; 910; 1010) und ein zweites Biegeelement (220; 420; 520; 920; 1020) aufweist, die so angeordnet sind, dass sie bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus ineinandergreifen, um die zusätzliche Zugspannung zu erzeugen.
  2. Stützelement (200; 400; 500; 600a; 600b; 600c; 700) nach Anspruch 1, wobei sich der Grenzwinkelbereich, gemessen relativ zum Ausgangszustand, von 10° bis 30° erstreckt, bevorzugt von 15° bis 25° und besonders bevorzugt von 18° bis 22°.
  3. Stützelement (200; 400; 500; 600a; 600b; 600c; 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verhältnis der zweiten Biegesteifigkeit zur ersten Biegesteifigkeit im Bereich von 1,1:1 bis 4:1 liegt, bevorzugt im Bereich von 1,2:1 bis 3:1 und besonders bevorzugt im Bereich von 2:1 bis 2,4:1.
  4. Stützelement (200; 400; 500; 600a; 600b; 600c; 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Biegesteifigkeit und die zweite Biegesteifigkeit jeweils eine Biegesteifigkeit des Stützelements längs einer Abrollrichtung des Fußes bezeichnen.
  5. Stützelement (200; 400; 500; 600a; 600b; 600c; 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stützelement ausgebildet ist, um die vordere Fußhälfte zu unterstützen.
  6. Stützelement (200; 400; 500) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das erste Biegeelement (210; 410; 510; 910; 1010) zumindest einen Vorsprung (215; 415; 515; 915; 1015) aufweist, der in einer Aussparung (226; 426; 525; 926; 1026) des zweiten Biegeelements (220; 420; 520; 920; 1020) angeordnet ist und bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus kraftschlüssig an einem Rand der Aussparung (226; 426; 525; 926; 1026) anliegt.
  7. Stützelement (200; 400; 500) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das erste (210; 410; 510; 910; 1010, 1110) und das zweite (220; 420; 520; 920; 1020; 1120) Biegeelement als zwei flexible Metallplatten ausgebildet sind.
  8. Stützelement (200; 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-7, wobei das Biegesystem (205; 405; 905; 1105) eine erste Befestigungsvorrichtung (211; 221, 411; 421; 911; 921) und eine zweite Befestigungsvorrichtung (212; 222; 412; 422; 912; 922; 1112; 1122) aufweist, wobei die erste Befestigungsvorrichtung (211; 221, 411; 421; 911; 921) so angeordnet ist, dass sie eine Bewegung des Biegesystems (205; 405; 905; 1105) relativ zur ersten Befestigungsvorrichtung (211; 221, 411; 421; 911; 921) verhindert und die zweite Befestigungsvorrichtung (212; 222; 412; 422; 912; 922; 1112; 1122) so angeordnet ist, dass sie bei einer Biegung bis zu dem Grenzwinkelbereich eine Bewegung des Biegesystems (205; 405; 905; 1105) relativ zur zweiten Befestigungsvorrichtung (212; 222; 412; 422; 912; 922; 1112; 1122) ermöglicht und bei einer Biegung über den Grenzwinkelbereich hinaus die Bewegung verhindert und dadurch eine Zugspannung im Biegesystem (205; 405; 905; 1105) erzeugt.
  9. Stützelement (200; 400) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zweite Befestigungsvorrichtung (212; 222; 412; 422; 912; 922; 1112; 1122) so in einer Öffnung (218; 228; 1118; 1128) in dem Biegesystem (205; 405; 905; 1105) angeordnet ist, dass es sich bei einer Biegung bis zu dem Grenzwinkelbereich im Wesentlichen frei in der Öffnung (218; 228; 1118; 1128) bewegen kann, und bei Biegungen über den Grenzwinkelbereich hinaus durch einen Rand der Öffnung (218; 228; 1118; 1128) eine weitere Bewegung verhindert wird.
  10. Stützelement (200; 400) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Öffnung (218; 228; 1118; 1128) in dem Biegesystem (205; 405; 905; 1105) als ein Langloch ausgebildet ist.
  11. Stützelement (200; 400; 500; 600a; 600b; 600c; 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grenzwinkelbereich ein erster Grenzwinkelbereich ist, und wobei das Stützelement (200; 400; 500; 600a; 600b; 600c; 700) ferner so ausgebildet ist, dass es bei Biegungen über einen zweiten Grenzwinkelbereich hinaus eine dritte Biegesteifigkeit aufweist, die größer ist als die zweite Biegesteifigkeit, wobei der zweite Grenzwinkelbereich, gemessen relativ zum Ausgangszustand, sich bei höheren Winkeln erstreckt, als der erste Grenzwinkelbereich.
  12. Stützelement (200; 400; 500; 600a; 600b; 600c; 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stützelement (200; 400; 500; 600a; 600b; 600c; 700) eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweist: Federstahl, Polyoxymethylen, Polyamid, Glasfasern.
  13. Sohle (300; 540; 640a; 640b; 640c; 740) für einen Schuh (550; 650a; 650b; 650c; 750; 800), insbesondere einen Fußballschuh oder einen American Football-Schuh, mit einem Stützelement (200; 400; 500; 600a; 600b; 600c; 700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
  14. Schuh (550; 650a; 650b; 650c; 750; 800), insbesondere Fußballschuh oder American Football-Schuh, mit einer Sohle (300; 540; 640a; 640b; 640c; 740) gemäß dem vorhergehenden Anspruch.
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