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1. Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stützelement für die Sohle eines Schuhs, insbesondere eines Sportschuhs, eine Sohle und einen Schuh mit solch einem Stützelement und ein Verfahren zur Herstellung eines Stützelements.
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2. Stand der Technik
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Die Ausgestaltung einer Schuhsohle macht es möglich, einen Schuh mit einer Vielzahl von verschiedenen Eigenschaften zu versehen, die je nach Art des Schuhs verschieden stark ausgeprägt sein können. Hauptsächlich erfüllen Schuhsohlen schützende Funktionen. Sie schützen den Fuß durch ihre im Vergleich zum Schuhschaft erhöhte Härte vor Verletzungen, welche beispielsweise durch spitze Objekte hervorgerufen werden, auf die ein Träger treten kann. Weiterhin schützt die Schuhsohle den Schuh üblicherweise vor übermäßigem Verschleiß durch eine erhöhte Abriebbeständigkeit. Schuhsohlen können auch die Bodenhaftung eines Schuhs auf dem jeweiligen Untergrund erhöhen. Weitere Funktionen einer Schuhsohle können das Bereitstellen einer gewissen Stabilität zum Bewegungsablauf sein. Zusätzlich kann eine Schuhsohle eine Dämpfungswirkung bereitstellen, um die Kräfte abzudämpfen, welche während des Kontakts des Schuhs mit dem Untergrund wirken. Schließlich kann eine Schuhsohle den Fuß vor Schmutz oder Spritzwasser schützen oder eine Vielzahl von weiteren Funktionalitäten bereitstellen.
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Um dieser Vielzahl von Anforderungen gerecht zu werden, welche sich aus den oben genannten exemplarischen Funktionen ergeben, sind viele verschiedene Materialien für die Herstellung von Schuhsohlen aus dem Stand der Technik bekannt. Als Beispiele für diese verschiedenen Materialien seien hier Ethylenvinylacetat (EVA), thermoplastisches Polyurethane (TPU), Gummi, Polypropylen (PP) oder Polystyrol (PS) genannt.
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Weiter wurde die Benutzung von expandierten Materialien, insbesondere expandiertem thermoplastischem Polyurethan (eTPU) oder expandiertem Polyetherblockamid (ePEBA), für die Herstellung einer Schuhsohle in Betracht gezogen. Expandiertes TPU und expandiertes PEBA zeichnen sich durch ein geringes Gewicht und gute Elastizitäts- und Dämpfungseigenschafen aus.
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Beispielsweise beschreibt die
WO 2005/066250 A1 eine Sohle, welche aus expandiertem thermoplastischem Polyurethan gefertigt ist, und die ohne ein zusätzliches Haftmittel mit einem Schuhschaft verbunden werden kann. Die
DE 10 2012 206 094 A1 und die
EP 2 649 896 A2 offenbaren Schuhe mit Sohlen mit Partikeln, welche aus eTPU gemacht sind, und Verfahren zu deren Herstellung.
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Um die Eigenschaften der Sohle selektiv zu beeinflussen, ist die Verwendung zusätzlicher funktionaler Elemente, wie zum Beispiel eines Verstärkungselements oder eines Stützelements, aus dem Stand der Technik bekannt. Solche ein Verstärkungs- oder Stützelement kann die Stabilität der Sohle in ausgewählten Bereichen erhöhen, wie beispielsweise in dem medialen Bereich des Mittelfußes, und es kann dazu dienen, den Bewegungsapparat zu entlasten, beispielsweise während des Rennens auf unebenem Terrain oder wenn man überproniert.
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Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Verstärkungs- und Stützelemente ist jedoch, dass sie typischerweise einstückig aus einem einzigen Ausgangsmaterial gegossen oder geformt werden. Somit sind die Flexibilitäts- und Deformationseigenschaften über das gesamte Verstärkungselement hinweg bereits zu einem großen Maß durch die Auswahl des Ausgangsmaterials festgelegt. Auch ist die Anzahl der möglichen Funktionen, die ein solches Verstärkungselement übernehmen kann, limitiert.
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Es ist daher eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, Stützelemente für Sohlen von Schuhen und Verfahren für deren Herstellung bereitzustellen, welche die Möglichkeiten, die Eigenschaften der Sohle zu beeinflussen, weiter erhöhen. Dabei soll die Herstellung eine möglichst geringe Anzahl einzelner Herstellungsschritten beinhalten und einen möglichst geringen Herstellungsaufwand.
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3. Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe zumindest teilweise durch ein Stützelement für eine Schuhsohle oder für ein Dämpfungselement gelöst, welches ein erstes Teilelement und ein zweites Teilelement aufweist, wobei das zweite Teilelement durch ein Spritzgussprozess in einem Verbindungsbereich drehbar und/oder verschiebbar mit dem ersten Teilelement verbunden ist.
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Das Stützelement kann es beispielsweise erlauben, die Elastizitäts-, Flexibilitäts- und Deformationseigenschaften der Sohle lokal wie gewünscht zu beeinflussen. Aufgrund der drehbaren und/oder verschiebbaren Verbindung des ersten Teilelements mit dem zweiten Teilelement können die Möglichkeiten des Beeinflussens der Eigenschaften der Sohle durch Benutzung des Stützelements signifikant erhöht werden im Vergleich zu einem einstückig gegossenen Stützelement. Es ist beispielsweise möglich, die Flexibilität der Sohle unabhängig von der Torsionssteifigkeit der Sohle in verschiedenen Bereichen der Sohle zu beeinflussen. Die drehbare und/oder verschiebbare Verbindung kann insbesondere in Bereichen der Sohle angeordnet sein, in welchen eine erhöhte Beweglichkeit der Sohle aufrechterhalten werden soll. Eine drehbare und/oder verschiebbare Verbindung kann beispielsweise im Vorderfußbereich angeordnet sein, in welchem die Sohle ein ausreichendes Maß an Flexibilität entlang der longitudinalen Richtung aufweisen soll, um das Abrollen des Fußes über die Zehen nicht zu behindern. Im Mittelfußbereich oder im Zehenbereich kann es vorteilhaft sein, wenn die Sohle relativ steif ausgestaltet ist, um Verletzungen des Trägers zu verhindern. Ein erfindungsgemäßes Stützelement kann es daher erlauben, relativ steife und stabile Bereiche der Sohle bereitzustellen, welche voneinander durch einen flexibleren Teil der Sohle getrennt sein können. Mit einem einstückig geformten Stützelement ohne drehbare und/oder verschiebbare Verbindung von zwei Teilelementen kann dies schwer zu erreichen sein, sofern es überhaupt möglich ist.
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Im Folgenden werden weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten und optionale Merkmale erfindungsgemäßer Stützelemente beschrieben, welche durch den Fachmann wie gewünscht miteinander kombiniert werden können, um den jeweils gewünschten Effekt im Hinblick auf das Beeinflussen der Eigenschaften der Sohle zu erzielen.
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Das erste Teilelement kann ein erstes Kunststoffmaterial aufweisen und das zweite Teilelement kann ein zweites Kunststoffmaterial aufweisen, wobei die beiden Kunststoffmaterialien so ausgewählt sind, dass der Verbindungsbereich keine chemische Verbindung der beiden Materialien aufweist.
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Durch solch eine Wahl des ersten und zweiten Kunststoffmaterials kann das Stützelement in einem einfachen Spritzgussprozess derart hergestellt werden, dass das erste und zweite Teilelement die drehbare und/oder verschiebbare Verbindung aufweisen, ohne dass hierfür nachfolgende Verfahrensschritte vonnöten sind, wie beispielsweise ein nachfolgendes Verbinden, Zusammenclipsen, beispielsweise in Form eines Einschnappens, oder eine andere Art des Zusammenbaus des ersten und zweiten Teilelements. Dies kann die Haltbarkeit der drehbaren und/oder verschiebbaren Verbindung signifikant erhöhen und die Herstellung vereinfachen. Dies kann auch bedeuten, dass typische Toleranzen, welche für Teile, die ineinander einschnappen, benötigt werden, nicht eingehalten werden müssen. Dies kann zu konsistenteren Teilen und „perfekter Passform und Funktion” führen.
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Hierbei können das erste Kunststoffmaterial und das zweite Kunststoffmaterial chemisch inkompatible sein. Dies wird im Folgenden als „Option I” bezeichnet.
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Aufgrund der Benutzung solcher inkompatibler Kunststoffmaterialien müssen keine zusätzlichen Vorkehrungen während der Herstellung getroffen werden, um ein Zusammenkleben, Zusammenschmelzen oder das Entstehen einer anderen Art von chemischer Verbindung zwischen den beiden Kunststoffmaterialien zu verhindern. Es ist beispielsweise möglich, dass das erste Kunststoffmaterial ein Polyamid aufweist oder daraus besteht und das zweite Kunststoffmaterial Polyoxymethylen (POM) aufweist oder daraus besteht (oder umgekehrt). Das POM kann über das Polyamid überspritzt werden, wobei aufgrund der chemischen Inkompatibilität der beiden Materialien sich keine chemische Verbindung in dem Verbindungsbereich ausbildet.
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Es ist auch möglich, dass das erste Kunststoffmaterial eine erste Schmelztemperatur hat, die signifikant höher liegt als eine zweite Schmelztemperatur des zweiten Kunststoffmaterials (oder umgekehrt). Dies wird im Folgenden als „Option II” bezeichnet.
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Es ist dann möglich, dass das erste Kunststoffmaterial mit dem zweiten Kunststoffmaterial bei einer Temperatur unterhalb der ersten Schmelztemperatur überspritzt wird. Auf diese Weise wird keine chemische Verbindung in dem Verbindungsbereich erzeugt, da das erste Material während des Überspritzens mit dem zweiten Material nicht schmilzt. Es ist beispielsweise möglich, dass das erste Kunststoffmaterial Polyamid 6.6 (PA6.6) mit einer Schmelztemperatur von ungefähr 260°C aufweist oder daraus besteht, welches mit dem zweiten Plastikmaterial überspritzt wird, das Polyamid 12 (PA12) mit einer Schmelztemperatur von ungefähr 180°C aufweist oder daraus besteht (oder umgekehrt), wobei das Überspritzen bei einer Temperatur unterhalb 260°C aber bevorzugt höher als 180°C durchgeführt wird.
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Es ist ferner möglich, dass das erste und zweite Kunststoffmaterial aufgrund eines Additivs, welches in einem oder beiden aus dem ersten und/oder zweiten Kunststoffmaterial enthalten ist, keine chemische Verbindung in dem Verbindungsbereich ausbilden. Dies wird im Folgenden als „Option III” bezeichnet.
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Dies kann es erlauben, die Palette an Materialien, welche als erstes bzw. zweites Kunststoffmaterial verwendet werden können, zu verbreitern, wobei dennoch die Erzeugung der drehbaren und/oder verschiebbaren Verbindung des ersten und zweiten Teilelements sichergestellt wird. Das erste Kunststoffmaterial könnte beispielsweise ein Polyamid aufweisen, welches mit einem Schmiermittel modifiziert ist, beispielsweise ein mit Polytetrafluorethylen (PTFE) modifiziertes Polyamid, und das zweite Kunststoffmaterial könnte ein unmodifiziertes Polyamid aufweisen oder daraus bestehen (oder umgekehrt). Das zweite Kunststoffmaterial könnte dann beispielsweise über das erste Kunststoffmaterial überspritzt werden, wobei aufgrund des zugefügten Schmiermittels in dem ersten Kunststoffmaterial sich in dem Verbindungsbereich keine chemische Verbindung ausbildet.
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Es wird hier erwähnt, dass die Optionen I, II und III in einer gegebenen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements auch miteinander kombiniert werden können.
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Das erste Kunststoffmaterial kann beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Polyamid (PA), insbesondere Polyamid-6.6 (PA6.6), Polytetrafluorethylen (PTFE).
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Das zweite Kunststoffmaterial kann beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Polyamid (PA), insbesondere Polyamid-12 (PA12), Polyoxymethylen (POM), Polytetrafluorethylen (PTFE).
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Diese Materialien sind für die Herstellung von Stützelementen gut geeignet, da sie leicht bearbeitet werden können und günstig sind und die typischen Anforderungen solcher Stützelemente im Hinblick auf ihre Flexibilitäts- und Elastizitätseigenschaften erfüllen können. Hierbei kann die Auswahl des ersten Kunststoffmaterials und des zweiten Kunststoffmaterials so erfolgen, dass sich während des Spritzgießens in dem Verbindungsbereich keine chemische Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kunststoffmaterial ausbildet, wie oben erwähnt.
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Weiterhin können solche Stützelemente, wenn sie in Dämpfungselementen oder Sohlen für Schuhe (s. unten), insbesondere in Mittelsohlen oder Teilen von Mittelsohle, genutzt werden, eine komplexe Struktur aufweisen, ohne in dem Dämpfungselement oder der Sohle arretiert zu sein. Das Material des Stützelements, welches sich im Kontakt mit dem Material des Dämpfungselements oder der Sohle befindet, kann zu dem Material des Dämpfungselements oder der Sohle inkompatibel sein, so dass das Stützelement von dem Dämpfungselement oder der Sohle umgeben oder teilweise umgeben ist, aber nicht daran klebt oder sich damit verbindet. Insbesondere wird keine chemische Verbindung erzeugt. Dies kann vorteilhaft sein, beispielsweise um es dem Stützelement zu erlauben, sich in dem Material des Dämpfungselements oder der Sohle zu bewegen. Die Wechselwirkung des Stützelement und des Dämpfungselement oder der Sohle kann somit optimiert werden. Das Stützelement kann auf Dehnungs-, Verdrehungs- und Kompressionsbewegungen des Dämpfungselements oder der Sohle reagieren. Daher kann das Stützelement die Bewegung des Dämpfungselements oder der Sohle steuern und optimieren.
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In einigen Ausführungsform kann die Position des Dämpfungselements innerhalb der Sohle verändert werden. Es kann beispielsweise seitwärts bewegt werden oder in seiner horizontalen oder vertikalen Richtung umgedreht werden, um die Eigenschaften der Sohle, welche das Dämpfungselement beinhaltet, zu verändern.
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Ein Stützelement kann auch innerhalb eines Dämpfungselements oder einer Sohle eingebettet sein und eine Anpassungsvorrichtung haben, welche zu einer Oberfläche des Dämpfungselements oder der Sohle hingewendet ist. Somit kann das Element durch einen Träger individuell angepasst werden.
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In dieser Hinsicht stellen insbesondere Dämpfungselemente und Sohlen, welche aus Partikelschäumen (s. unten) hergestellt sind, einen weiteren Vorteil für solche eingebetteten Stützelemente bereit. Die Stützelemente können in einer Form zur Erzeugung des Dämpfungselements oder der Sohle, welche das Stützelement zumindest teilweise umgibt (s. ebenfalls unten), eingelegt werden. Die in diesem Prozess verwendeten Partikel können als feste expandierte Partikel in die Form eingebracht werden. Nur die Oberflächen der Partikel können dann geschmolzen werden, um den Partikelschaum und somit das Dämpfungselement oder die Sohle zu erzeugen. Daher wird während der Herstellung innerhalb der Form kein flüssiges Material zugegen sein, welches in das Stützelement hineinfließen und es in seiner Position arretieren oder die Bewegung in bestimmten Positionen durch Blockieren der beweglichen Verbindungen verhindern oder limitieren könnte, usw. Es ist somit möglich, Stützelemente mit sehr komplexen Strukturen einzubetten.
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Es ist weiter denkbar, dass das Stützelement zumindest eine Sperrrichtung aufweist, in der eine Verschiebung des ersten Teilelements relativ zu dem zweiten Teilelement stärker eingeschränkt ist als in einer anderen Richtung. Diese andere Richtung wird im Folgenden als freie Richtung bezeichnet.
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Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, die Eigenschaften der Sohle dahingehend zu beeinflussen, das Materialkompressionen, Materialdehnung oder Scherbewegungen in der Sperrrichtung verglichen zu der freien Richtung verringert werden und dass die Sohle daher in der Sperrrichtung steifer bzw. stabiler erscheint als in der freien Richtung. Hierbei kann diese freie Richtung beispielsweise senkrecht zur Sperrrichtung liegen oder sie kann schräg zu ihr sein. Es ist insbesondere denkbar, dass die Scherfähigkeit oder Kompressibilität unter Verschiebungen in der Sperrrichtung zunächst einen ersten, kleineren Wert aufweist und nur für Verschiebungen über einen bestimmten Grenzwert hinaus einen zweiten, größeren Wert. Auf diese Weise kann übermäßiges Scheren der Sohle vermieden oder begrenzt werden, um beispielsweise Verletzungen zu vermeiden, welche durch eine übermäßige Destabilisierung des Fußes hervorgerufen werden.
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Es ist auch möglich, dass das Stützelement zumindest eine Sperrachse aufweist, um die herum eine Drehung des ersten Teilelements stärker eingeschränkt ist als eine Drehung um eine andere Achse. Diese andere Achse wird im Folgenden als freie Achse bezeichnet.
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Dies kann dazu führen, dass die Torsionssteifigkeit der Sohle um die Sperrachse herum größer ist als die Torsionssteifigkeit um die freie Achse. Auch hier ist es möglich, dass für Verdrehungen um die Sperrachse die Torsionssteifigkeit zunächst einen ersten, kleineren Wert aufweist und nur für eine Verdrehung über einen gewissen Grenzwinkel hinaus einen zweiten, größeren Wert. Auf diese Weise können übermäßige Verdrehungen der Sohle um die Sperrachse herum vermieden oder begrenzt werden, was andernfalls zu Verletzungen führen kann.
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Auch in diesem Fall kann die freie Achse beispielsweise senkrecht zur Sperrachse liegen oder sie kann schräg zu ihr sein. Die Sperrachse kann insbesondere in einer Richtung von der Ferse der Sohle zur Fußspitze hin ausgerichtet sein, sodass die Torsionssteifigkeit der Sohle im Bezug zu dieser longitudinalen Achse höher ist als eine Torsionssteifigkeit der Sohle im Bezug zu einer freien, transversalen Achse von der medialen zur lateralen Seite der Sohle. Auch die umgekehrte Situation kann vorliegen, d. h. die Sperrachse läuft in medial-lateraler Richtung.
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Die freie (transversale) Achse kann insbesondere unterhalb der Zehengelenke von der medialen Seite der Sohle zur lateralen Seite der Sohle verlaufen, wohingegen die Sperrachse von der Ferse zur Fußspitze verläuft. Dies kann es erlauben, eine Sohle bereitzustellen, welche im Bereich der Zehengelenke ausreichend flexibel ist, um ein natürliches Abrollen des Fußes zu erlauben, und gleichzeitig eine ausreichend hohe Torsionssteifigkeit um ihre longitudinale Achse herum aufweist, um ein Verstauchen des Knöchels oder Ausbrechen des Fußes eines Trägers zu verhindern.
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Hierbei ist auch ein Stützelement denkbar, dass beispielsweise scharnierartig ausgebildet ist, dessen freie Scharnierachse unterhalb der Zehengelenke von der medialen zur lateralen Seite verläuft. Um diese Scharnierachse herum sind Drehbewegungen des Scharniers einfach möglich, d. h. die Sohle unterstützt das Abrollen des Fußes. Drehungen des ersten und zweiten Flügels des Scharniers um eine andere Achse, beispielsweise um eine Sperrachse senkrecht zur Scharnierachse (beispielsweise um die longitudinale Achse der Sohle) sind im Wesentlichen nicht möglich.
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Der Verbindungsbereich kann beispielsweise als Kugelgelenk ausgebildet sein.
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Ein Kugelgelenk erlaubt es, einen Verbindungsbereich bereitzustellen, der ein großes Maß an Mobilität und insbesondere Drehbewegungen zwischen dem ersten und dem zweiten Teilelement erlaubt. Somit kann ein solches Kugelgelenk in Bereichen eingesetzt werden, in denen die Sohle „beweglich” sein soll. In Kombination mit einer Sperrachse ist es jedoch auch möglich, mit einem als Kugelgelenk ausgestalteten Verbindungsbereich beispielsweise die Torsionssteifigkeit der Sohle um verschiedene Achsen herum unabhängig voneinander zu steuern oder zu beeinflussen.
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Der Verbindungsbereich kann auch einen Kolben aufweisen und einen Zylinder, in dem der Kolben angeordnet ist.
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Verbindungsbereiche, die in dieser Art ausgestaltet sind, können beispielsweise den Effekt haben, dass die Biegefähigkeiten einer Sohle mit solch einem Stützelement entlang der Kolben- und Zylinderachse verringert werden können, d. h. die Sohle wird entlang dieser Achse steifer, wohingegen die Torsionssteifigkeit um diese Achse herum im Wesentlichen unbeeinflusst bleibt. Solch eine Zylinderkonstruktion kann es auch erlauben, Scher- oder Kompressionsbewegungen des Sohlenmaterials entlang der Zylinderachse im Wesentlichen unbeeinflusst zu lassen, bis eine Situation eintritt, in welcher der Kolben an einem Rand des Zylinders anstößt.
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Es ist weiterhin denkbar, dass der Verbindungsbereich derart ausgestaltet ist, dass eine Bewegung des ersten Teilelements relativ zum zweiten Teilelement eine Pumpwirkung erzeugt. Hierbei kann das Stützelement so ausgestaltet sein, dass die Bewegung des ersten Teilelements relativ zum zweiten Teilelement durch das Gehen mit der Schuhsohle erzeugt wird.
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Solch eine Pumpwirkung, insbesondere wenn diese Wirkung durch das Gehen mit der Schuhsohle erzeugt wird, kann eingesetzt werden, um Luft in den inneren Teil des Schuhs oder aus ihm heraus zu transportieren und somit die Ventilation des inneren Teils des Schuhs und somit des Fußes zu erhöhen. Dies kann den Tragekomfort erhöhen, insbesondere während längeren Tragens des Schuhs. Es ist jedoch auch möglich, dass durch die Pumpwirkung eine Flüssigkeit zwischen verschiedenen Bereichen der inneren Teile der Sohle bewegt wird. Die Wirkung kann beispielsweise dazu dienen, eine Flüssigkeit von einer ersten Flüssigkeitsblase in einem ersten Bereich der Sohle in eine zweite Flüssigkeitsblase in einem anderen Bereich der Sohle zu transportieren.
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Anstatt ausgebildet zu sein, eine solche Pumpwirkung aktiv durchzuführen, kann das Stützelement prinzipiell auch derart ausgestaltet sein, dass es als ein Ventil agiert, um solche Flüssigkeits- oder Luftströme zu regulieren.
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Es ist auch möglich, dass das erste Teilelement und/oder das zweite Teilelement als flächige Elemente ausgestaltet sind.
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Ein scharnierartig ausgestaltetes Stützelement und die Möglichkeiten für den Einsatz solch eines Stützelements wurden bereits angedeutet. Generell gesprochen können Teilelemente, welche als flächige Elemente ausgestaltet sind, es erlauben, die Eigenschaften der Sohle und insbesondere ihre Biegsamkeit/Flexibilität in (großen) flächigen Bereichen zu beeinflussen, um eine Sohle zu erhalten, deren Eigenschaften über diese flächigen Bereiche hinweg relativ konstant sind. Es kann beispielsweise wünschenswert sein, dass die Flexibilitäts- und Elastizitätseigenschaften der Sohle im Bereich der Zehen, im Mittelfußbereich oder im Fersenbereich einheitlich beeinflusst werden, um ein angenehmes Tragegefühl zu erreichen. Teilelemente, welche in solch einer flächigen Art und Weise ausgestaltet sind, können auch als Durchtrittschutz agieren, beispielsweise unterhalb des Vorderfußes oder der Ferse, um Verletzungen zu vermeiden, welche durch spitze Gegenstände, etc. während des Auftretens oder Abstoßens des Fußes hervorgerufen werden und um ein sicheres Tragegefühl zu unterstützen.
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Hierbei können das erste flächige Element und das zweite flächige Element verschiebbar zueinander ausgestaltet sein.
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Es ist insbesondere möglich, dass das erste flächige Element und das zweite flächige Element einander mit ihren flächigen Oberflächen zugewandt sind, und es ist auch möglich, dass zwischen dem ersten und zweiten flächigen Element ein gewisser Zwischenraum ist, der mit einem Material wie einem Gel oder einer Flüssigkeit gefüllt sein kann, und dass die flächigen Elemente relativ zueinander entlang ihrer flächigen Oberflächen verschoben werden können. Solch eine Konstruktion kann beispielsweise im Fersenbereich benutzt werden, um Scherkräfte abzumildern, welche auf den Bewegungsapparate des Trägers beim Auftreten wirken, wie beispielsweise in den Dokumenten
DE 102 44 433 B4 und
DE 102 44 435 B4 beschrieben.
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Das erste Teilelement und/oder das zweite Teilelement können auch einen stabförmigen Abschnitt aufweisen, welcher in den Verbindungsbereich übergeht.
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Solche stabförmigen Abschnitte können den Vorteil haben, dass sie ein relativ geringes Volumen der Sohle einnehmen und daher die Dämpfungseigenschaften und Dämpfungsfähigkeiten der Sohle nicht merklich beeinflussen. Dies kann auch eine Gewichtsersparnis bedeuten, verglichen zu Teilelementen, welche auf eine andere Art und Weise ausgebildet sind. Gleichzeitig können stabförmige Abschnitte dazu dienen, beispielsweise die Biegesteifigkeit der Sohle entlang einer Achse des stabförmigen Abschnitts zu erhöhen.
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Es ist weiterhin möglich, dass das erste Teilelement durch ein Spritzgussprozess in einer Vielzahl von Verbindungsbereichen drehbar und/oder verschiebbar mit einer Vielzahl von zweiten Teilelementen verbunden ist.
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Dabei kann das erste Teilelement als ein zentrales Teilelement fungieren, welches beispielsweise in der Mitte der Sohle angeordnet ist, um dem Mittelfußbereich und insbesondere dem Bereich des Fußbogens die gewünschte Stabilität zu verleihen. Die zweiten Teilelemente, welche drehbar und/oder verschiebbar mit dem ersten Teilelement verbunden sind, können sich beispielsweise von diesem zentralen ersten Teilelement in Richtung der Ränder der Sohle, der Spitze des Fußes oder zur Ferse hin erstrecken, um die Stabilitäts- und Elastizitätseigenschaften der Sohle in diesen Bereichen wie gewünscht zu beeinflussen.
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Es ist insbesondere möglich, dass das erste Teilelement und die Vielzahl von zweiten Teilelementen eine skelettartige Struktur innerhalb der Sohle ausbilden, welche es erlaubt, die Eigenschaften der Sohle in allen oder zumindest überwiegenden Teilen der Sohle zu beeinflussen. Wenn das erste und die Vielzahl von zweiten Teilelementen zusätzlich (zumindest teilweise) stabförmig ausgebildet sind, kann dies geschehen, ohne das Gewicht oder die Dämpfungseigenschaften der Sohle signifikant zu beeinträchtigen.
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Die entgegengesetzte Situation, in welcher das zweite Teilelement durch ein Spritzgussprozess in einer Vielzahl von Verbindungsbereichen drehbar und/oder verschiebbar mit einer Vielzahl von ersten Teilelementen verbunden ist, ist auch denkbar.
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Es ist insbesondere denkbar, dass eine Vielzahl von ersten Teilelementen und eine Vielzahl von zweiten Teilelementen in einer Vielzahl von Verbindungsbereichen abwechselnd drehbar und/oder verschiebbar miteinander verbunden sind. Es ist somit möglich, Stützelemente bereitzustellen, welche eine kettenartige, skelettartige oder netzartige Struktur aufweisen, um so die Eigenschaften der Sohle auf verschiedenen Wegen selektiv in spezifischen Teilen der Sohle oder über den gesamten Sohlenbereich hinweg zu beeinflussen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Dämpfungselement, insbesondere eine Mittelsohle oder Teil einer Mittelsohle, mit einem erfindungsgemäßen Stützelement. Dabei kann das Dämpfungselement zufällig angeordnete Partikel eines expandierten Materials aufweisen, beispielsweise expandierten thermoplastischen Polyurethans (eTPU) und/oder expandierten Polyetherblockamids (ePEBA). Die zufällig angeordneten Partikel können an ihren Oberflächen miteinander verschweißt sein, beispielsweise dadurch, dass die Partikel innerhalb einer Form Wärme, Dampf und/oder einer Druckbehandlung ausgesetzt werden, usw.
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Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffen eine Sohle mit einem erfindungsgemäßen Stützelement sowie einen Schuh, insbesondere einen Laufschuh, mit solch einer Sohle oder einem Dämpfungselement.
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Eine erfindungsgemäße Sohle kann beispielsweise ein Dämpfungselement aufweisen oder daraus gebildet sein, insbesondere eine Mittelsohle, mit einem wie oben diskutierten Stützelement. Das Stützelement könnte jedoch auch Teil einer Sohle sein, welche kein solches Dämpfungselement aufweist.
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Der Knappheit wegen wird im Folgenden stets auf eine Schuhsohle Bezug genommen. Sofern anwendbar ist der Fall eines individuellen Dämpfungselements jedoch auch immer mitumfasst.
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Für solch eine Sohle oder einen Schuh ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die diskutierten Ausgestaltungsmöglichkeiten und optionalen Merkmale eines erfindungsgemäßen Stützelements in jeglicher Reihenfolge miteinander zu kombinieren, und es ist auch möglich, einzelne Aspekte außen vor zu lassen, wenn diese für den jeweiligen Schuh oder die jeweilige Sohle entbehrlich erscheinen.
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Es wird ferner explizit darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Sohle oder eines erfindungsgemäßen Schuhs zusätzlich zu einem erfindungsgemäßen Stützelement weitere Elemente aufweisen können, insbesondere dreidimensional geformte Elemente, wie beispielsweise: Stabilisierungselemente, Stützelemente, insbesondere Elemente, die dem Fuß während lateraler Seitenschrittbewegungen eine Neigungsstütze bieten, Elemente, die die Atmungsaktivität verbessern, Elemente, um die Bodenhaftung der Sohle/des Schuhs auf dem Untergrund zu verbessern, weitere Dämpfungs- oder Abdämpfungselemente, Elemente für dekorative Zwecke, z. B. LEDs, Elemente, die eine Verbindung eines Schuhoberteils mit der Sohle erleichtern, Elemente, die die Steifigkeit, Scherbewegungen und Deformationen des Sohlenmaterials steuern, Flüssigkeits- oder Gasblasen oder ein System hieraus, Elemente, welche der Sohle einen federartigen Effekt verleihen oder jegliche weitere Sohlenelemente, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind.
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Zusätzlich betrifft ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Stützelements für eine Schuhsohle (oder für ein Dämpfungselement, vgl. die Anmerkung oben) mit einem ersten und einem zweiten Teilelement, wobei das erste und das zweite Teilelement miteinander durch Spritzgießen in einem Verbindungsbereich drehbar und/oder verschiebbar verbunden werden.
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Wie bereits erwähnt ist es in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft, dass die drehbare und/oder verschiebbare Verbindung in dem Verbindungsbereich während des Spritzgießens erzeugt wird. Es ist daher nicht notwendig, das erste und das zweite Teilelement in zusätzlichen Prozessschritten mechanisch miteinander zu verbinden, beispielsweise durch Einschnappen oder Ineinanderclipsen oder andere Arten des Zusammenbaus. Auf diese Weise kann eine drehbare und/oder verschiebbare Verbindung erreicht werden, die besonders haltbar und widerstandsfähig ist und wenig Materialverschleiß zeigt, und zudem können die üblichen Toleranzen, welche für Teile, die ineinander geschnappt werden, eingehalten werden müssen, verringert oder komplett weggelassen werden.
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Für das hierin beschriebene erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere das Material zur Herstellung des ersten bzw. zweiten Teilelements so gewählt und das Verfahren so angepasst werden, wie dies weiter oben als Optionen I, II und III beschrieben ist.
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Beispielsweise kann in dem Verfahren das zweite Teilelement durch das Spritzgießen in einer Form, in der das erste Teilelement angeordnet ist, hergestellt und gleichzeitig in dem Verbindungsbereich drehbar und/oder verschiebbar mit dem ersten Teilelement verbunden werden. Dabei kann das erste Teilelement auch durch Spritzgießen hergestellt werden, vorzugsweise in derselben Form, möglicherweise in einer unterschiedlichen Position der Form. Im Fall, dass die Materialien gemäß Option II gewählt sind, kann beispielsweise die Gusstemperatur für die Herstellung des ersten bzw. zweiten Teilelements geeignet angepasst werden.
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Das zweite Teilelement kann beispielsweise in dem Verbindungsbereich um das erste Teilelement herum oder in es hinein gegossen werden, sodass Verbindungsbereiche hergestellt werden können, welche Hinterschneidungen usw. aufweisen. Da das zweite Teilelement gleichzeitig mit der Erzeugung der Verbindung in dem Verbindungsbereich hergestellt wird, kann die Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit des Stützelements weiter verbessert werden. Dies kann insbesondere dann zutreffen, wenn das erste Teilelement auch durch Spritzgießen erzeugt wird, beispielsweise bei einer höheren Temperatur, wenn die Materialien gemäß Option II ausgewählt sind.
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Der entgegengesetzte Fall, in welchem das erste Teilelement durch das Spritzgießen in einer Form, in welcher das zweite Teilelement angeordnet ist, hergestellt und gleichzeitig in dem Verbindungsbereich drehbar und/oder verschiebbar mit dem zweiten Teilelement verbunden wird, ist auch möglich. Hierbei kann das zweite Teilelement auch durch Spritzgießen hergestellt werden, vorzugsweise innerhalb derselben Form aber möglicherweise in einer anderen Position der Form.
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Es ist weiterhin möglich, dass das erste und das zweite Teilelement in einem einzigen Herstellungsschritt durch das Spritzgießen hergestellt und gleichzeitig miteinander in dem Verbindungsbereich drehbar und/oder verschiebbar verbunden werden. Dies kann insbesondere zutreffen, wenn die Materialien gemäß Option I und/oder Option III ausgewählt sind.
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Durch die Verwendung inkompatibler Kunststoffmaterialien, beispielsweise gemäß den Optionen I, II und/oder III, kann es das erfindungsgemäße Verfahren daher erlauben, besonders haltbare und widerstandsfähige Stützelemente mit einem oder mehreren beweglichen Verbindungsbereichen auf eine besonders einfache Art und Weise und mit sehr geringem Herstellungsaufwand bereitzustellen.
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4. Kurze Beschreibung der Figuren
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Momentan bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug zu den folgenden Figuren beschrieben:
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1a–b: Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements;
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2a–g: Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sohle mit einem wie in den 1a–b gezeigten erfindungsgemäßen Stützelement;
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3: Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements;
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4a–c: Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements, welches scharnierartig ausgestaltet ist;
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5a–b: Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sohle mit solch einem scharnierartigen Stützelement;
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6a–c: Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements;
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7a–g: Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements mit einem Kolben und einem Zylinder;
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8a–b: Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sohle mit einem wie in den 7a–g gezeigten erfindungsgemäßen Stützelement;
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9a–c: Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements mit einem Kugelgelenk;
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10a–b: Weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements mit einem Kugelgelenk;
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11a–b: Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements mit flächigen Teilelementen und Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sohle mit solch einem Stützelement;
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12a–b: Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stützelemente mit mehreren ersten und/oder zweiten Teilelementen;
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13a–c: Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens; und
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14a–b: Weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;
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15a–k: Schematische Skizzen denkbarer Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stützelemente;
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16a–q: Weitere schematische Skizzen denkbarer Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stützelemente;
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17a–e: Weitere schematische Skizzen denkbarer Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stützelemente;
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18a–h: Weitere schematische Skizzen denkbarer Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stützelemente;
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19a–d: Schematische Skizzen weiterer Ausführungsformen skelettartiger Stützelemente; und
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20a–b: Schematische Skizzen von Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stützelemente zur Benutzung mit einem Schnürsystem eines Schuhs.
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5. Detaillierte Beschreibung momentan bevorzugter Ausführungsformen
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Momentan bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug zu Stützelementen für die Sohlen von Laufschuhen beschrieben. Es wird jedoch hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die vorliegende Erfindung auch vorteilhaft in Sohlen für andere Arten von Schuhen Anwendung finden, insbesondere Sohlen für Sportschuhe, Wanderschuhe, Freizeitschuhe, Straßenschuhe, Arbeitsschuhe usw.
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Es wird auch erwähnt, dass im Folgenden nur einzelne Ausführungsformen der Erfindung in mehr Detail beschrieben werden können. Der Fachmann wird jedoch verstehen, dass die Merkmale und Ausgestaltungsoptionen, welche in Bezug zu diesen spezifischen Ausführungsform beschrieben werden, im Rahmen der Erfindung auch modifiziert oder anderweitig miteinander kombiniert werden können, und einzelne Merkmale können auch weggelassen werden, wenn sie verzichtbar erscheinen. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird insbesondere auf die Ausführungen im vorhergehenden Abschnitt 3. („ Zusammenfassung der Erfindung”) verwiesen, welche auch für die folgende detaillierte Beschreibung gültig sind.
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Die 1a bis b zeigen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements 100. Das Stützelement 100 weist ein erstes Teilelement 110 und zwei zweite Teilelemente 120 und 125 auf. Das zweite Teilelement 120 wird in einem Spritzgussprozess in dem Verbindungsbereich 130 drehbar um die Rotationsachse 170 mit dem ersten Teilelement 110 verbunden. Auch wird das andere zweite Teilelement 125 in einem Spritzgussprozess in einem weiteren Verbindungsbereich 135 drehbar um die Rotationsachse 170 mit dem ersten Teilelement 110 verbunden.
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Die zwei zweiten Teilelemente 120 und 125 weisen jedes eine Y-Form auf, welche jeweils durch zwei abgeflachte Arme ausgebildet wird.
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1a zeigt das Stützelement 100 in einer neutralen Position, in welcher die zwei zweiten Teilelemente 120, 125 in einer Ebene angeordnet sind. 1b, auf der anderen Seite, zeigt eine Position des Stützelements 100, in welcher die zwei zweiten Teilelemente 120 und 125 gegeneinander verdreht sind, was durch ihre jeweilige drehbare Verbindung mit dem ersten Teilelement 110 ermöglicht wird. Die unterschiedlichen Orientierungen der zwei zweiten Teilelemente 120 und 125 sind in den 1a bis b insbesondere anhand von zwei Kerben 180 und 185 in den zwei zweiten Teilelementen 120 und 125 ersichtlich, welche in den 1a bis b hervorgehoben sind, um die Wahrnehmung zu erleichtern.
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Das erste Teilelement 110 und die beiden zweiten Teilelemente 120 und 125 können so ausgestaltet sein, dass das Stützelement 100 in der in 1a gezeigten, neutralen Position einschnappt, so dass eine erhöhte Kraft, beispielsweise verglichen mit der in 1b gezeigten Position, notwendig ist, um die zweiten Teilelemente 120 und 125 gegenüber dem ersten Teilelement 110 und damit auch gegeneinander zu verdrehen.
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Eine Verschiebung der zweiten Teilelemente 120 und 125 in Bezug zu dem ersten Teilelement 110 ist für das vorliegende Stützelement 100 nicht möglich. Das Stützelement 100 kann deshalb beispielsweise dazu dienen, die Flexibilität und Biegeeigenschaften der Sohle zu steuern, ohne die Torsionsfähigkeiten um die Achse 170 herum negativ zu beeinflussen.
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Im vorliegenden Fall wurde das erste Teilelement 110 aus Polyamid 6.6 mit einem zugefügten Schmiermittel in einer ersten Position der benutzten Form hergestellt, wohingegen die zweiten Teilelemente 120 und 125 aus Polyamid 12 bei einer niedrigen Temperatur und in einer zweiten Position der Form hergestellt wurden. Es wurde eine Rotationsform benutzt, aber andere Arten von Formen sind auch möglich.
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Prinzipiell ist es auch möglich, andere Materialien zu benutzen, wobei das erste Teilelement 110 ein erstes Kunststoffmaterial aufweisen kann und die zweiten Teilelemente 120 und 125 ein zweites Kunststoffmaterial aufweisen können. Hierbei ist es vorteilhaft, die beiden Kunststoffmaterialien so zu wählen, dass die beiden Materialien während des Spritzgießens in den Verbindungsbereichen 130 und 135 keine chemische Verbindung eingehen. Das erste Kunststoffmaterial kann beispielsweise aus den folgenden Materialien ausgewählt werden: Polyamid (PA), insbesondere Polyamid-6.6 (PA6.6), Polytetrafluorethylen (PTFE).
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Das zweite Kunststoffmaterial kann beispielsweise aus den folgenden Materialien ausgewählt werden: Polyamid (PA), insbesondere Polyamid-12 (PA12), Polyoxymethylen (POM), Polytetrafluorethylen (PTFE).
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Generell kann jede Kombination der oben beschriebenen Optionen I, II und III für die Herstellung des Stützelements 100 benutzt werden.
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Die 2a bis g zeigen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sohle 200. 2a zeigt die Oberseite der Sohle 200, 2b zeigt die laterale Seitenwand der Sohle 200 und 2c die Unterseite der Sohle 200. 2d zeigt die Sohle 200 unter einer Biegebelastung. Die 2e und 2f zeigen vergrößerte Ansichten der Sohle 200 von ihrer Oberseite, wobei 2f dem in 2g gezeigten Zustand der Sohle 200 entspricht, in dem eine Torsionskraft auf die Sohle 200 ausgeübt wird.
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Die Sohle 200 weist ein Dämpfungselement in Form einer Mittelsohle 250 auf. Die Mittelsohle 250 weist zufällig angeordnete Partikel eines expandierten Materials auf, im vorliegenden Fall aus expandiertem thermoplastischem Polyurethan (eTPU), welche an ihren Oberflächen miteinander verschweißt sind. Alternativ kann die Mittelsohle 250 auch zufällig angeordnete Partikel aus expandiertem Polyetherblockamid (ePEBA) aufweisen, die an ihren Oberflächen miteinander verschweißt sind. Die Sohle 200 weist ferner eine Außensohle 260 auf, welche im vorliegenden Fall gitter- oder netzartig ausgebildet ist.
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Die Mittelsohle 250 weist ferner ein Stützelement 100 auf. Dies ist das Stützelement 100, wie es in den 1a und 1b gezeigt ist. Nur die Einfärbung des ersten Teilelements 110 des Stützelements 100 wurde unterschiedlich zu dem ausgewählt, was in den 1a und 1b gezeigt ist. Das erste Teilelement 110 sowie die beiden Verbindungsbereiche 130 und 135, in welchen die zwei zweiten Teilelemente 120 und 125 drehbar mit dem ersten Teilelement 110 verbunden sind, sind innerhalb eines Fensters 255 der Mittelsohle angeordnet, sodass dieser Bereich des Stützelements 100 von der Außenseite her sichtbar ist und die Beweglichkeit des Stützelements 100 im Bereich der Verbindungsbereiche 130 und 135 nicht beeinträchtigt wird.
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Das Stützelement ist innerhalb der Mittelsohle 250 so angeordnet, dass die abgeflachten Arme der beiden Y-förmigen zweiten Teilelemente 120 und 125 sich annähernd durch die Mitte (in Bezug auf eine Richtung von der Oberseite der Sohle zur Unterseite der Sohle) der Mittelsohle 250 erstrecken. Andere Anordnungen sind jedoch auch denkbar.
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Wie 2a entnommen werden kann sind die Abmessungen des Stützelements 100, welche in 2a durch die gestrichelte Linie 105 angedeutet sind, so gewählt, dass sich das Stützelement ausgehend von dem Fenster 255 in der Mittelsohle zu einem gewissen Maß in den Fersenbereich und auch den Mittelfußbereich erstreckt. Das vorliegende Stützelement 100 erstreckt sich nicht, oder zumindest nicht zu einem großen Maße, in den Vorderfußbereich.
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Dies kann dazu führen, dass die Sohle 200 in den Bereichen, in welche sich das Stützelement 100 erstreckt, relativ biegesteif ist, wohingegen die Sohle 200 im Vorderfußbereich, in den sich das Stützelement 100 nicht erstreckt, flexibler ist, um das Abrollen über den Vorderfuß zu erleichtern, wie in 2d gezeigt.
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In den 2e und 2f sind vergrößerte Ansichten des Fensters 255 der Mittelsohle 250 und der Teile des Stützelements 100, welche darin angeordnet sind, gezeigt. Wie bereits erwähnt wurde in 2e die Sohle 200 in einem neutralen, kräftefreien Zustand fotografiert, wohingegen die vergrößerte Ansicht von 2f die Sohle 200 in dem Zustand zeigt, der in 2g dargestellt ist und in welchem eine Torsionskraft auf die Sohle 200 ausgeübt wird. Betrachtet man die zwei Kerben 180 und 185 in den beiden zweiten Teilelementen 120 und 125 des Stützelements 100, so ist deutlich sichtbar, dass die zwei zweiten Teilelemente 120 und 125 dem Verdrehen der Sohle 200 durch eine Drehung gegeneinander folgen. Diese Drehung gegeneinander wird dadurch ermöglicht, dass jedes der zwei zweiten Teilelemente 120 und 125 drehbar mit dem ersten Teilelement 110 verbunden ist. In Kombination mit der Darstellung in 2d wird es für den Fachmann ersichtlich, dass das Stützelement 100 beispielsweise dazu genutzt werden kann, die Biegesteifigkeit der Sohle 200 zu erhöhen, beispielsweise im Mittelfußbereich und im Fersenbereich, wobei gleichzeitig die Torsionsfähigkeiten der Sohle 200 im Wesentlichen beibehalten werden soll. Durch eine geeignete Ausgestaltung der Verbindungsbereiche 130 und 135 können jedoch auch die Torsionsfähigkeiten der Sohle 200 weiter beeinflusst werden. Je größer beispielsweise die Reibung während Drehungen der zweiten Teilelemente 120 und 125 relativ zu dem ersten Teilelement 110 ist, desto größer kann die Torsionssteifigkeit der Sohle 200 sein. Weitere Möglichkeiten, Einfluss auf die Eigenschaften der Sohle 200 auszuüben, sind für den Fachmann ersichtlich.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements 300. Das Stützelement 300 weist ein erstes Teilelement 310 auf. Das erste Teilelement 310 ist knochenförmig oder doppel-T-förmig geformt und weist einen runden Querschnitt auf. Das erste Teilelement 310 wurde in einem Spritzgussprozess aus Polyamid 6.6 mit einem zugefügten Schmiermittel in einer ersten Position der Form hergestellt. Um das erste Teilelement 310 herum wurde ein zweites, zylindrisch geformtes Teilelement 320 in einem weiteren Spritzgussschritt bei einer niedrigeren Temperatur und in einer zweiten Position der Form hergestellt und gleichzeitig drehbar und verschiebbar mit dem ersten Teilelement 310 in einem Verbindungsbereich 330 verbunden, welcher sich im vorliegenden Fall entlang der gesamten Länge des zweiten Teilelements 320 erstreckt. Das zweite Teilelement 320 wurde aus Polyamid 12 hergestellt. Es sind jedoch auch andere Materialkombination wie hierin beschrieben möglich und es kann insbesondere jegliche Kombination der oben diskutierten Optionen I, II und III benutzt werden.
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Das zweite Teilelement 320 ist gegenüber dem ersten Teilelement 310 um die Symmetrieachse 370 des Stützelements 300 herum frei drehbar. Weiterhin ist das zweite Teilelement 320 entlang dieser Symmetrieachse 370 zu einem gewissen Maße verschiebbar, genauer gesagt soweit, bis das zweite Teilelement 320 an einen der beiden Endbereiche 315 des knochenförmigen ersten Teilelements 310 anstößt. Eine Drehung oder Verschiebung um oder entlang einer anderen Achse ist für das vorliegende Stützelement 300 im Wesentlichen nicht möglich. Die Symmetrieachse 370 bildet deshalb eine „freie” Achse, entlang derer oder um die herum Verschiebungen und Drehungen – zumindest in einem gewissen Bereich – möglich sind. Auf der anderen Seite sind alle anderen Achsen oder Richtungen Sperrrichtungen bzw. Sperrachsen, die keine Verschiebungen oder Drehungen erlauben.
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Die 4a bis 4c zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements 400. Das Stützelement 400 ist scharnierartig ausgebildet. Die 4a und 4b zeigen das Stützelement 400 in einer neutralen Position, in welcher die beiden Scharnierflügel in einer Ebene angeordnet sind, wohingegen 4c das Stützelement 400 in einer gewinkelten Position zeigt.
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Das Stützelement 400 weist ein erstes Teilelement 410 und ein zweites Teilelement 420 auf, welche in einem Spritzgussprozess drehbar miteinander in einem Verbindungsbereich 430 verbunden werden, und jedes Teilelement 410, 420 weist einen Flügel des Scharniers auf. Das erste Teilelement 410 wurde aus Polyamid 6.6 mit einem hinzugefügten Schmiermittel hergestellt und das zweite Teilelement 420 aus Polyamid 12. Die beiden Teilelemente 410 und 420 können in einem einzigen Spritzgussprozess hergestellt und verbunden werden oder es können mehrere Spritzgussprozesse hierfür verwendet werden. Im vorliegenden Fall wurde das erste Teilelement 410 zuerst in einer ersten Position der Form gegossen und dann wurde das zweite Teilelement 420 in einer zweiten Position der Form und bei einer niedrigern Temperatur gegossen. Jedoch können auch andere Materialkombinationen wie hierin beschrieben und insbesondere jegliche Kombination der oben diskutierten Optionen I, II und III benutzt werden.
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Die 5a und 5b zeigen eine mögliche Anwendung solch eines scharnierartigen Stützelements 400 in einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sohle 500. Es ist nur schematisch eine Mittelsohle 550 gezeigt, in deren Vorderfußbereich solch ein scharnierartiges Stützelement 400 angeordnet ist. Die Scharnierachse des Stützelements 400 kann insbesondere im Bereich unterhalb der Zehengelenke angeordnet sein und von der medialen Seite zur lateralen Seite verlaufen.
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5a zeigt die Sohle 500 während der Einleitung der finalen Phase des Schrittzyklus und 5b zeigt die Sohle 500 während des Abstoßens über den Zehenbereich am Ende des Schrittzyklus. Aufgrund der gewählten Anordnung des Stützelements 400, insbesondere der Anordnung der Scharnierachse im Bereich unterhalb der Zehengelenke, wird dieses Abstoßen oder Abrollen über den Vorderfuß- und Zehenbereich nicht behindert. Gleichzeitig können die Flügel des Scharniers des Stützelements 400 den Vorderfußbereich stabilisieren und somit ein Verstauchen des Knöchels verhindern und als Durchtrittschutz fungieren, beispielsweise um den Fuß des Trägers vor spitzen Objekten, etc. während des Auftretens oder Abstoßens zu schützen.
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Die 15a–k zeigen schematische Skizzen möglicher Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stützelemente, die beispielsweise scharnierartig ausgestaltet sein können. Diese Skizzen dienen vornehmlich dazu, dem Fachmann einen Eindruck über den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung zu vermitteln und sie zeigen nicht notwendigerweise die Proportionen und Abmessungen, wie sie in einer tatsächlichen Ausführungsformen anzutreffen sind. Dasselbe trifft auch auf die Skizzen in den 16a–q, 17a–e, 18a–h, 19a–d und 20a–b zu.
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Ein Stützelement kann beispielsweise benutzt werden, um eine zusammenfaltbare Schuhstruktur bereitzustellen, um den benötigten Packraum zu minimieren, vgl. 15a.
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Ein Stützelement kann beispielsweise auch in einem Basketballschuh benutzt werden, um dynamische Bewegungen auszugleichen und Verstauchung oder ein Umknicken zu verhindern, vgl. 15b und 15c.
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Stützelemente können auch benutzt werden, um Scherbewegungen des Sohlenmaterials zu steuern, vgl. 15d.
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15e zeigt wie ein Stützelement benutzt werden kann, um Biegungen in eine bestimmte Richtung einzuschränken oder zu unterstützen oder Beugungsbereiche zu definieren (hier Beugungen im Bereich der Gelenke).
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15f zeigt eine weitere Ausführungsform eines scharnierartigen Stützelements, welches im Fersenbereich der Sohle angeordnet ist. Das Scharnier kann helfen, den Hebelarm zu verkürzen und abhängig von seiner Position die Winkelgeschwindigkeit in der frontalen (Pronations- oder Supinationsgeschwindigkeit) oder sagittalen Ebene (Sohlenwinkelgeschwindigkeit) zu verringern. Das Scharnier kann konstruiert sein, um das Maß an Drehungen zu limitieren und es kann helfen, ein besseres Einschließen der Ferse bereitzustellen, d. h. die Ferse kann sich mit der Bodeneinheit der Sohle mitbewegen, sodass die Sohle nicht versucht, sich vom Fuß zu lösen.
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15g zeigt wie ein scharnierartiges Stützelement, welches zwei Platten aufweist, die über ein Scharnier verbunden sind, und welches innerhalb der Mittelsohle eingebettet ist, dem Fuß eine Neigungstütze bieten kann, beispielsweise während lateraler Seitenschrittbewegungen. Das Stützelement könnte einen flexibleren Arm und einen steiferen Arm haben, um den Fuß in eine bevorzugte Position zu leiten.
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Die 15h–j illustrieren wie ein Stützelement dazu benutzt werden kann, dem Träger Stoßabsorption und/oder verbesserte Energierückgabe bereitzustellen. Insbesondere kann die in 15i gezeigte Ausführungsform auf Grund der additiven mechanischen Konstruktion eine zusätzliche Energierückgabe bereitstellen. Diese Konstruktion kann auch für eine Neigungsstütze wie oben diskutiert funktionieren. Das in 15j gezeigte Stützelement weist einen vordefinierten Winkel auf, um den Fuß in lateralen Sportarten bei Seitenbewegungen zu unterstützen.
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15k zeigt schließlich wie ein Stützelement benutzt werden kann, um die Höhe des Fersenabschnitts einer Sohle oder eines Schuhs zu verändern, beispielsweise um eine eingebettete Steighilfe zur Verfügung zu stellen.
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Die 6a bis 6c zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements 600. Das Stützelement 600 ist schieberartig ausgestaltet. Es weist ein erstes Teilelement 610 auf, welches als ein Schieber ausgestaltet ist, und ein zweites Teilelement 620, welches als ein Rahmen ausgestaltet ist, in welchem das erste Teilelement 610 verschoben werden kann. In zwei Spritzgussschritten wurde das erste Teilelement 610 aus Polyamid 6.6 mit einem hinzugefügten Schmiermittel spritzgegossen und das zweite Teilelement 620 wurde aus Polyamid 12 spritzgegossen, wie bereits oben beschrieben. Weiterhin wurde das erste Teilelement 610 in zwei Verbindungsbereichen 630 und 635 in dem zweiten Spritzgussschritt verschiebbar mit dem zweiten Teilelement 620 verbunden. Andere Materialkombinationen wie hierin beschrieben und insbesondere jegliche Kombination der oben diskutierten Optionen I, II und III können jedoch auch benutzt werden.
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Im vorliegenden Fall sind die Verbindungsbereiche 630 und 635 derart ausgestaltet, dass das erste Teilelement 610 jeweils eine Nut auf zwei gegenüberliegenden Seiten aufweist, in welchen korrespondierende Vorsprünge oder Erhöhungen des zweiten Teilelements 620 angeordnet sind, sodass das erste Teilelement 610 entlang dieser Vorsprünge oder Erhöhungen verschoben werden kann. In einer anderen Richtung, welche von der Richtung entlang der Vorsprünge oder Erhöhungen verschieden ist, sind im Wesentlichen (d. h. abgesehen von herstellungsbedingten Toleranzen) keine Verschiebungen möglich. 6a zeigt den Schieber 610 in einer ersten Position am oberen Ende des Stützelements 600 und 6b zeigt den Schieber 610 in einer zweiten Position am unteren Ende des Stützelements 600. 6c zeigt eine Seitenansicht des Stützelements 600.
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Das erste Teilelement 610 weist ferner ein zylindrisch geformtes, vorstehendes Element 640 auf, welches beispielsweise ein Verankern des ersten Teilelements 610 in der Mittelsohle erleichtern kann.
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Die 16a–q zeigen schematische Skizzen möglicher Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stützelemente, insbesondere möglicher schieberartiger Ausführungsformen.
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Ein schieberartiges Stützelement kann beispielsweise als ein Klimaschalter verwendet werden, 16a. Durch Bewegen eines Schiebers von links nach rechts kann entweder eine Öffnung entstehen oder die Öffnung kann geschlossen werden und wenn geöffnet kann somit Durchlüftung erlaubt werden.
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Ein schieberartiges Stützelement kann auch benutzt werden, um den Vorderfuß oder die Ferse in einem bestimmten Winkel einzustellen, um den Schuh auf den Fuß oder die bevorzugte Bewegung (spezifischer Sport oder Terrain) anzupassen, vgl. 16b. Solch ein Stützelement könnte während des Gehens beweglich sein oder in verschiedenen Positionen fixierbar sein.
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Die Flexibilität des Schuhs kann auch eingestellt werden, beispielsweise durch verändern der Länge der Beugungsnut durch ein schieberartiges Stützelement, vgl. 16c.
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Mehrere schieberartige Stützelemente könnten in bestimmten Winkeln aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden, um eine Beugungszone oder -zonen zu definieren, vgl. 16d.
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Stützelemente könnte auch benutzt werden, um wertvolle Dinge wie beispielsweise Schlüssel während des Laufens aufzubewahren, oder sie könnten ein Gehäuse für eine elektronische Vorrichtung bereitstellt, vgl. 16e.
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Durch ein schieberartiges Stützelement könnte es Traktionselementen erlaubt werden oder sie könnten daran gehindert werden, aus der Unterseite während des Gehens hervorzutreten, vgl. 16f.
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Die Höhe der Ferse eines Schuhs könnte durch eine einfache Anpassung zweier Elemente angepasst werden, wovon eines keilförmig sein kann, und welche aufeinander zu oder voneinander weg verschoben werden können, vgl. 16g.
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Auch könnte ein Stollen für das Fahrradfahren eingebettet sein und in seiner Position verschiebbar sein, vorzugsweise in der Richtung von der Ferse zum Vorderfuß aber auch in einer Richtung von der medialen Seite zur lateralen Seite oder auch hinsichtlich seiner Tiefe innerhalb der Mittelsohle, vgl. 16h.
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Eine Fußbogenstütze könnte wie bevorzugt platziert sein oder sich mit dem Fuß während des Gehens oder Laufens mitbewegen, wie in 16i gezeigt.
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Die Steifigkeit der Mittelsohle könnte durch verschiebbare Elemente angepasst werden, ähnlich eines Bettrahmens oder durch Verschieben der Elemente zu der Seite hin, welche die steifeste sein soll, vgl. 16j.
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Durch ein schieberartiges Stützelement kann die Größe eines Schuhs in einem Bereich von beispielsweise UK 40–43 verschoben werden oder Toleranzen in der Größe können erlaubt sein, um eine Relativbewegung zwischen dem Vorderfuß und der Ferse zu erlauben, vgl. 16k.
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Ein schieberartiges Stützelement kann auch dazu dienen, Kontaktkräfte im Fersenbereich beim Auftreten des Fußes auf dem Untergrund abzumildern, vgl. 16l (dieses Konzept wird in Bezug zu den 11a–b unten weiter diskutiert).
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16m illustriert eine weitere Möglichkeit wie ein schieberartiges Stützelement benutzt werden kann, um die Steifigkeit einer Sohle zu steuern.
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16n illustriert noch eine weitere Möglichkeit wie ein schieberartiges Stützelement benutzt werden kann, um die Steifigkeit einer Sohle durch Benutzung eines Paars anpassbarer Zinken, welche parallel oder vertikal zu der Oberfläche der Sohle positioniert werden können, zu steuern.
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16o zeigt wie mit einem verschiebbaren Element innerhalb eines eingebetteten Elements die Steifigkeit, Orientierung oder Form des eingebetteten Elements angepasst werden könnte.
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16p illustriert das Konzept, einen steifen Balken zu haben, welcher durch ein weicheres Teil bedeckt sein könnte und sich relativ zu dem Balken bewegen könnte, um haltbare Elemente zu haben, beispielsweise Elemente, welche sich weiter biegen können und dünner sein können.
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Schließlich zeigt 16q wie Dehnung des Sohlenmaterials in medialer-nach-lateraler Richtung in definierten Bereichen durch einen Balken, welcher innerhalb eines Gehäuses in der longitudinalen Richtung von der Ferse zu den Zehen beweglich ist, eingeschränkt werden könnten.
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Die 7a–7g zeigen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements 700, welches einen Verbindungsbereich 730 aufweist. In diesem Verbindungsbereich 730 wurde ein erstes Teilelement 710 in einem Spritzgussprozess verschiebbar mit einem zweiten Teilelement 720 verbunden. Im vorliegenden Fall ist der Verbindungsbereich 730 dadurch ausgestaltet, dass das erste Teilelement 710 einen Zylinder aufweist und das zweite Teilelement 720 einen Kolben, welcher in dem Zylinder des ersten Teilelements 710 angeordnet ist. Der umgekehrte Fall ist jedoch auch möglich. Das erste Teilelement 710 und das zweite Teilelement 720 können ferner je einen stabförmigen Abschnitt aufweisen, welcher in den Zylinder bzw. den Kolben übergeht.
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Das erste Teilelement 710 kann beispielsweise aus einem ersten Kunststoffmaterial spritzgegossen werden, wohingegen das zweite Teilelement 720 aus einem zweiten Kunststoffmaterial spritzgegossen werden kann, beispielsweise gemäß den oben diskutierten Optionen I, II und/oder III.
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Das zweite Teilelement 720 und insbesondere sein Kolben können entlang der freien Richtung 770 innerhalb des Zylinder des ersten Teilelements 710 um eine gewisse Strecke verschoben werden, nämlich bis der Kolben an eines der entsprechenden Enden des Zylinders des ersten Teilelements 710 anstößt, wie beispielsweise in den 7a und 7b illustriert. Wie in den 7a und 7b gezeigt, ist die freie Richtung 770 die Zylinder-/Kolbenachse. Entlang einer Sperrrichtung 780, welche senkrecht zur freien Richtung 770 verläuft, sind im Wesentlichen (d. h. bis auf herstellungsbedingte Toleranzen) keine Verschiebungen des Kolben in Bezug zu dem Zylinder, und daher des zweiten Teilelements 720 in Bezug zu dem ersten Teilelement 710, möglich (jedenfalls sind sie stärker eingeschränkt als in der freien Richtung 770).
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Sofern der Zylinder und der Kolben ferner mit einem runden Querschnitt ausgestaltet sind, sind auch Drehungen des Kolbens in Bezug zu dem Zylinder um die freie Achse 770 herum möglich. Für den Fall, dass der Zylinder und der Kolben beispielsweise mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet sind, sind solche Drehungen nicht möglich. Jeden Falls sind Drehungen des ersten Teilelements 710 in Bezug zu dem zweiten Teilelement 720 um die Sperrachse 780 herum, welche senkrecht auf der freien Achse 770 steht, im Wesentlichen nicht möglich.
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Wie in den 7c, 7d und 7e gezeigt kann solch eine Verschiebung des Kolbens des zweiten Teilelements 720 (angedeutet durch die Pfeile 721 und 722) im Zylinder des ersten Teilelements 710 beispielsweise dazu benutzt werden, eine Pumpwirkung zu erzeugen. Hierzu kann der Zylinder des ersten Teilelements 710 beispielsweise eine Einlassöffnung 750 aufweisen, durch welche eine Flüssigkeit und/oder ein Gas 760 in den Zylinder eingesaugt werden kann (angedeutet durch den Pfeil 701) und wieder aus dem Zylinder herausgedrückt werden kann (angedeutet durch den Pfeil 702). Es ist dem Fachmann klar, dass die Illustrationen in den 7c bis 7e nur schematische Illustrationen sind, die nicht dazu dienen, den Pumpmechanismus in allen Details darzustellen. Dieser Pumpmechanismus wird durch den Fachmann passend ausgewählt werden, beispielsweise unter Berücksichtigung des Herstellungsaufwands.
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Die 7f und 7g zeigen beispielsweise, wie solch ein Pumpmechanismus benutzt werden könnte, um eine Flüssigkeit und/oder ein Gas 760 in einem System von miteinander verbundenen Blasen 751 und 756 hin und her zu bewegen. Hierzu können die Blasen 751 und 756 durch Zuleitungen mit korrespondierenden Ein- und Auslassöffnungen 750 und 755 in dem Zylinder des ersten Teilelements 710 verbunden sein, sodass durch eine Bewegung des Kolbens des zweiten Teilelements 720 die Flüssigkeit bzw. das Gas 760 von einer Blase in die andere gepumpt werden kann. Auch hier wird darauf verwiesen, dass die Illustrationen in den 7f und 7g nur schematische Illustrationen sind, die nicht alle Details eines solchen Systems verbundener Blasen darstellen können. Es wird ferner erwähnt, dass ein Stützelement wie das hier gezeigte Stützelement 700 auch als ein „passives” Element arbeiten kann, beispielsweise als eine Art Ventil, welches einen Flüssigkeits- oder Gasstrom in einem solchen System verbundener Blasen lenkt und steuert, anstatt die Flüssigkeit und/oder das Gas 760 aktiv durch das System zu Pumpen.
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Hierbei ist es besonders vorteilhaft wenn, wie in den 8a und 8b gezeigt, solch ein Stützelement 700 in einer Mittelsohle 850 einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sohle 800 in solch einer Art und Weise angeordnet ist, dass die Pumpwirkung während des Gehens mit der Sohle 800 erzeugt wird. Beispielsweise kann das Anheben der Ferse (vgl. Pfeil 801) während des Abstoßens über die Spitze des Fußes am Ende eines Schrittzyklus dazu führen, dass sich der Zylinder des ersten Teilelements 710 in Bezug zu dem Kolben des zweiten Teilelements 720 im Vergleich zu der in 8a gezeigten „neutralen” Position der Sohle 800 bewegt (vgl. Pfeil 802) und somit die Pumpwirkung erzeugt. Beispielsweise kann auch ein System verbundener Blasen 751 und 756 in der Mittelsohle 850 angeordnet sein, wie in Bezug zu den 7f und 7g diskutiert.
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Die 17a–e zeigen weitere schematische Skizzen möglicher Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stützelemente, beispielsweise Ausführungsformen, welche einen Kolben und Zylinder oder eine Öse und Niete aufweisen.
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17a zeigt wie Schertöpfe benutzt werden können, um übermäßiges Scheren der Sohle zu verhindern.
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17b zeigt wie eine Kolben- und Zylinderkonstruktion benutzt werden kann, um ein Überdehnen der Sohle zu verhindern.
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17c illustriert die Möglichkeit, mehrere Zylinder/Kolbeneinheiten zu haben, welche in Serie entlang eines gemeinsamen Verbindungselements angeordnet sind.
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17d illustriert wie zwei schraubbare Muffen festgezogen oder gelockert werden können, um die Steifigkeit des Sohlenmaterials zu erhöhen oder zu verringern.
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Schließlich zeigt 17e wie eine Ösen- und Nietenkonstruktion genutzt werden kann, um Traktionselemente bereitzustellen, welche sich durch die Unterseite der Sohle erstrecken.
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Die 9a bis 9c zeigen weitere denkbare Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Stützelements 900 mit einem ersten Teilelement 910 und einem zweiten Teilelement 920, welche in einem Spritzgussprozess in einem Verbindungsbereich 930 drehbar miteinander verbunden wurden. Der Verbindungsbereich 930 ist als Kugelgelenk ausgestaltet. Hinsichtlich der Möglichkeiten zur Herstellung eines solchen Stützelements 900 und möglicher Materialien hierzu wird auf die entsprechenden Erklärungen in anderen Teilen dieses Dokuments verwiesen.
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Es ist insbesondere denkbar, dass das erste Teilelement 910 und das zweite Teilelement 920 jeweils einen stabförmigen Abschnitt aufweisen, der in den Verbindungsbereich 930 übergeht.
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Um die freie Achse 970 herum, welche beispielsweise wie in den 9a bis 9c gezeigt durch eine longitudinale Achse durch das Stützelement 900 und insbesondere die stabförmigen Abschnitte des ersten Teilelements 910 und des zweiten Teilelements 920 gegeben sein kann, können Drehungen des zweiten Teilelements 920 in Bezug zu dem ersten Teilelement 910 um beliebige Drehwinkel herum möglich sein. Durch entsprechend Stopper oder andere Elemente, welche hierfür geeignet sind, auf dem ersten Teilelement 910 und/oder dem zweiten Teilelement 920 können Drehungen um die Achse 970 im Prinzip auch begrenzt werden.
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Mit Bezug zu der Sperrachse 980, auf der anderen Seite, welche senkrecht auf der freien Achse 970 steht, können Drehungen des zweiten Teilelements 920 in Bezug zu dem ersten Teilelement 910 stärker eingeschränkt oder komplett ausgeschlossen sein. Dies kann von der Art und Weise abhängen, in welcher das erste Teilelement 910 in dem Verbindungsbereich 930 ausgestaltet ist.
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Wenn beispielsweise, wie in 9a gezeigt, das erste Teilelement 910 das zweite Teilelement 920 in dem Verbindungsbereich 930 zu solch einem Maße umschließt, dass in dem Verbindungsbereich 930 im Wesentlichen kein Spiel vorhanden ist, so kann eine Drehung des zweiten Teilelements 920 in Bezug zu dem ersten Teilelement 910 um die Sperrachse 980 herum im Wesentlichen unmöglich sein. Wenn, auf der anderen Seite, wie in den 9b und 9c gezeigt, der Verbindungsbereich 930 einen Mund 935 aufweist, so sind Drehungen des zweiten Teilelements 920 um die Sperrachse 980 herum möglich, bis das zweite Teilelement 920 an einem Rand des Mundes 935 anstößt. Hierbei kann der Mund 935 symmetrisch ausgestaltet sein, beispielsweise kreisförmig, sodass Drehungen des zweiten Teilelements 920 in Bezug zu dem ersten Teilelement 910 um eine zweite Sperrachse (nicht gezeigt), welche senkrecht auf der ersten Sperrachse 980 und der freien Achse 970 steht, zum selben Maße möglich sind wie Drehungen um die erste Sperrachse 980. Der Mund 935 kann jedoch auch asymmetrisch ausgestaltet sein, sodass Drehungen um die erste Sperrachse 980 und um die zweite Sperrachse in verschiedenem Maße möglich oder eingeschränkt sind.
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Die 10a und 10b zeigen eine weitere denkbare Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements 1000, wobei ein erstes Teilelement 1010 in einem Spritzgussprozess in einem Verbindungsbereich 1030 drehbar mit einem zweiten Teilelement 1020 verbunden wurde. Hierbei ist der Verbindungsbereich 1030 als Kugelgelenk ausgestaltet.
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In zwei Spritzgussschritten wurde das erste Teilelement 1010 aus Polyamid 6.6 mit einem hinzugefügten Schmiermittel hergestellt und das zweite Teilelement 1020 aus Polyamid 12, wie bereits diskutiert. Andere Materialkombination wie hierin beschrieben und insbesondere jegliche Kombination der oben diskutierten Optionen I, II und III können jedoch auch benutzt werden.
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Um die longitudinale Achse 1070 des Stützelements 1000 herum sind Drehungen des ersten Teilelements 1010 in Bezug zu dem zweiten Teilelement 1020 (oder umgekehrt, je nach Blickwinkel) um beliebige Drehwinkel möglich. Wie bereits erwähnt können Drehungen um diese freie Achse 1070 herum durch entsprechende Elemente auf dem ersten Teilelement 1010 und/oder dem zweiten Teilelement 1020 auch eingeschränkt werden. Um eine Sperrachse 1080, welche senkrecht auf der freien Achse 1070 steht, sind Drehungen des ersten Teilelements 1010 in Bezug zu dem zweiten Teilelement 1020 nur bis zu einem Grenzwinkel α möglich, wie in 10b gezeigt. Der Wert dieses Grenzwinkels α wird durch die Größe und Ausgestaltung des Mundes 1035 des Kugelgelenks 1030 bestimmt.
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Die 18a–h zeigen weitere schematische Skizzen möglicher Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stützelemente.
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18a, welche eine Ausführungsform ähnlich dem Stützelement 100 zeigt, illustriert wie der Drehbereich eines solchen Stützelements gesteuert werden kann.
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18b zeigt eine Ausführungsform mit zwei Kugelgelenken, welche jeweils einen Begrenzer aufweisen können, der den Drehbereich in den zwei Verbindungbereichen limitiert. Das Gelenk, welches die beiden Kugelgelenke verbindet, kann gewunden sein. Die hintere Platte des Stützelements kann sich auch als externe Fersenkappe erstrecken.
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18c zeigt wie eine Verschiebungsbewegung in einem Stützelement benutzt werden kann, um Drehbewegungen innerhalb des Stützelements durch zwei Sätze ineinandergreifender Zähne zu ermöglichen oder zu begrenzen. Diese Konstruktion könnte benutzt werden, um die Torsionssteifigkeit während dynamischer Bewegungen zu erhöhen, wenn die Zähne aufgrund der Verschiebungsbewegung innerhalb des Stützelements ineinandergreifen, wohingegen sich die Zähne bei flachem Aufliegen der Sohle auf dem Untergrund voneinander lösen und ein Verdrehen der Sohle und des Stützelements erlauben.
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18d illustriert die Idee, einen eingebetteten Impulsgenerator innerhalb der Sohle zu haben.
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18e illustriert wie ein Stützelement beispielsweise in seiner Höhe von einer Unterseite oder Oberseite der Mittelsohle aus durch verschiedene Interaktionselemente wie Schlösser, Schrauben oder Scharniere angepasst werden könnte.
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18f zeigt wie eine sich drehende interne Scheibe benutzt werden kann, um Ventilationsöffnungen innerhalb der Schuhsohle zu öffnen und zu schließen.
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18g illustriert wie ein Stützelement eine Schnappverbindung aufweisen kann, welche in einem Spritzgussprozess übergossen wurde.
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Schließlich zeigt 18h eine Ausführungsform, die ein Drehen nur in einem bestimmten Beugungswinkel des Fußes erlaubt oder begrenzt.
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Die 11a und 11b zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelements 1100 sowie eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sohle 1199, welche ein solches Stützelement 1100 aufweist.
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Das Stützelement 1100 weist ein erstes Teilelement 1110 und ein zweites Teilelement 1120 auf, die in einem Spritzgussprozess in einem Verbindungsbereich verschiebbar miteinander verbunden werden. Das erste Teilelement 1110 und das zweite Teilelement 1120 sind als flächige Elemente ausgestaltet. Hierbei sind das erste Teilelement 1110 und das zweite Teilelement 1120 in Bezug zueinander so angeordnet, dass ihre jeweiligen flächigen Oberflächen einander zugewandt sind. Somit können beide Teilelemente 1110, 1120 entlang ihrer flächigen Oberfläche gegeneinander verschoben werden. Das zweite Teilelement 1120 kann beispielsweise wie in 11a gezeigt als eine Art Schlitten ausgestaltet sein, welcher das erste Teilelement 1110, das als Platte ausgestaltet ist, entlang der longitudinalen Seiten auf eine solche Art umschließt, dass er entlang der flächigen Oberfläche des ersten Teilelements 1110 in einer longitudinalen Richtung gleiten kann.
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Wie in 11b gezeigt kann ein solches Stützelement 1100 beispielsweise im Fersenbereich einer Mittelsohle 1150 in einer solchen Art angeordnet sein, dass Verschiebungen des ersten flächigen Teilelements 1110 relativ zum zweiten flächigen Teilelement 1120 in einer Ebene der Sohle 1199 und im Wesentlichen in longitudinale Richtung der Sohle 1199 von statten gehen, wie durch die Pfeile 1101 angedeutet, und es somit Scherkräfte, welche auf den Bewegungsapparat des Trägers beim Auftreten mit der Ferse einwirken können, zumindest teilweise absorbieren oder abmildern kann.
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Die 12a und 12b zeigen weitere denkbare Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stützelemente 1200a und 1200b, die jeweils eine Vielzahl von ersten Teilelementen und/oder zweiten Teilelementen aufweisen, welche in entsprechenden Verbindungsbereichen beweglich miteinander verbunden sind.
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Das Stützelement 1200a weist zwei erste Teilelemente 1210a und 1211a sowie zwei zweite Teilelemente 1220a und 1221a auf. Die ersten und zweiten Teilelemente 1210a, 1220a, 1211a, 1221a sind in Verbindungsbereichen 1230a, 1231a, 1232a abwechselnd beweglich miteinander verbunden, wobei diese Verbindungen in einem Spritzgussprozess beispielsweise gemäß den Optionen I, II und/oder III wie oben diskutiert erzeugt wurden. In dem hier gezeigten Fall sind die Verbindungsbereiche 1230a, 1231a und 1232a als Kugelgelenke ausgestaltet, sodass Drehungen der ersten Teilelemente 1210a, 1211a mit Bezug zu den zweiten Teilelementen 1220a, 1221a möglich sind.
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Das Stützelement 1200b, auf der anderen Seite, weist ein zentrales zweites Teilelement 1220b auf, mit dem eine Vielzahl von ersten Teilelementen 1210b, 1211b, 1212b, 1213b, 1214b und 1215b in einer Vielzahl von Verbindungsbereichen 1230b, 1231b, 1232b, 1233b, 1234b und 1235b in einem Spritzgussprozess beispielsweise gemäß den Optionen I, II und/oder III wie oben diskutiert drehbar und/oder verschiebbar verbunden wurden. Die Verbindungsbereiche 1230b, 1231b, 1234b und 1235b sind in dem hier gezeigten Fall als Kugelgelenke ausgebildet, wohingegen die Verbindungsbereiche 1232b und 1233b einen Kolben und Zylinder aufweisen.
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Der gegenteilige Fall, in dem ein erstes Teilelement in einem Spritzgussprozess in einer Vielzahl von Verbindungsbereichen drehbar und/oder verschiebbar mit einer Vielzahl von zweiten Teilelementen verbunden wird, ist selbstverständlich auch möglich.
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An diesem Punkt sei ferner explizit darauf verwiesen, dass die in den 12a und 12b gezeigten Ausführungsformen 1200a und 1200b nur dazu dienen, die Möglichkeiten aufzuzeigen, die dem Fachmann im Rahmen der Erfindung in Bezug auf das gewünschte Beeinflussen der Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Sohle mit einem erfindungsgemäßen Stützelement geboten werden, und sie deshalb nicht notwendigerweise die Proportionen und Abmessungen wiedergeben, wie sie in einer tatsächlichen Ausführungsformen anzutreffen sind.
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Die 19a–d zeigen weitere schematische Skizzen möglicher Ausführungsformen skelettartiger erfindungsgemäßer Stützelemente.
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In solch einem skelettartigen Stützelement, vgl. 19a, könnte das zentrale Element steif oder flexibel sein. Die gelenkigen Elemente, welche mit dem zentralen Element verbunden sind, können sich drehen oder seitwärts bewegen, um der Sohlenbewegung Stabilität/Flexibilität in gewisse Richtungen zu verleihen.
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Ein skelettartiges Stützelement kann als ein internes Skelettelement mit gelenkigen Elementen innerhalb einer Mittelsohle ausgestaltet sein, vgl. 19b.
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Oder das skelettartige Stützelement weist Blöcke aus Mittelsohlenmaterial auf, welche an den Enden der gelenkigen Elemente des Stützelements angeordnet sind, vgl. 19c.
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19d zeigt eine weitere mögliche Anordnung der Verbindungsbereiche solch eines skelettartigen Stützelements.
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In den 13a bis 13c sind denkbare Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens 1300 umrissen.
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Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Stützelements, beispielsweise eines der hierin explizit diskutierten Stützelemente 100, 300, 400, 600, 700, 900, 1000, 1100, 1200a oder 1200b, kann ein erstes Teilelement 1310 wie beispielsweise in den 13a und 13b gezeigt durch Spritzgießen, angedeutet durch den Pfeil 1350, in einem Verbindungsbereich 1330 beweglich, insbesondere drehbar und/oder verschiebbar mit einem zweiten Teilelement 1320 verbunden werden.
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Hierzu kann das erste Teilelement 1310 beispielsweise in einer Form 1360 positioniert werden, welche beispielsweise aus zwei Formteilen 1361 und 1362 bestehen kann, welche beweglich zueinander sind. Daraufhin kann die Form 1360 geschlossen werden und das zweite Teilelement 1320 kann durch den Spritzgussprozess 1350 in der geschlossenen Form 1360 hergestellt werden, wobei die Form 1360 bzw. die zwei Formteile 1361 und 1362 so ausgestaltet sein können, dass sie im geschlossenen Zustand einen Hohlraum 1321 aufweisen, der der Gestalt des herzustellenden zweiten Teilelements 1320 entspricht und der während des Spritzgussprozesses 1350 durch das für die Herstellung verwendete Material ausgefüllt wird, wodurch das zweite Teilelement 1320 erzeugt und gleichzeitig in dem Verbindungsbereich 1330 beweglich, insbesondere drehbar und/oder verschiebbar mit dem ersten Teilelement 1310 verbunden wird.
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In diesem Zusammenhang ist es insbesondere denkbar, dass vor dem Spritzgießen 1350 des zweiten Teilelements 1320 das erste Teilelement 1310 ebenfalls in einem Spritzgussprozess in der Form 1360 spritzgegossen wird, wie in 13c gezeigt und durch den Pfeil 1351 angedeutet. Hierbei können die Form 1360 bzw. die Formteile 1361 und 1362 in einem zweiten geschlossenen Zustand der Form 1360, welcher sich von dem geschlossenen Zustand der Form 1360 in dem das zweite Teilelement 1320 gegossen wird unterscheiden kann, einen weiteren Hohlraum 1311 aufweisen, wobei der Hohlraum 1311 der Gestalt des herzustellenden ersten Teilelements 1310 entspricht und während des Spritzgussprozesses 1351 durch das für die Herstellung benutzte Material ausgefüllt wird.
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Abhängig von der spezifischen Auswahl der für die Herstellung des ersten bzw. zweiten Teilelements verwendeten Materialien müssen die Verarbeitungsparameter und insbesondere die Gusstemperatur und die verschiedenen Formpositionen gegebenenfalls angepasst werden, wenn das erste bzw. zweite Teilelement spritzgegossen werden. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Materialien für das erste und zweite Teilelement gemäß der oben diskutierten Option II ausgewählt werden.
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Alternativ kann das erste Teilelement 1310 auch in einer anderen Form spritzgegossen werden und dann in die Form 1360 eingelegt werden.
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Es ist ferner möglich, dass anstelle des ersten Teilelements 1310 zunächst das zweite Teilelement 1320 in der Form 1360 positioniert oder in die Form spritzgegossen wird und dass nachfolgend in einem weiteren Spritzgussprozess das erste Teilelement 1310 in der Form hergestellt und in dem Verbindungsbereich 1330 beweglich, insbesondere drehbar und/oder verschiebbar mit dem zweiten Teilelement 1320 verbunden wird.
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Die Aussagen, welche oben in Bezug zur Anpassung der Verarbeitungsparameter und Formpositionen getroffen wurden, sind hier analog gültig.
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Die Form 1350 kann beispielsweise eine Rotationsform sein, aber andere Arten von Formen sind auch möglich.
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Die 14a und 14b illustrieren eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens 1400 für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Stützelements.
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In dieser Ausführungsform 1400 werden das erste Teilelement 1410 und das zweite Teilelement 1420 durch simultanes Spritzgießen, angedeutet durch die zwei Pfeile 1450, in einer Form 1460 hergestellt und in einem Verbindungsbereich 1430 beweglich, insbesondere drehbar und/oder verschiebbar miteinander verbunden. Hierzu kann die Form 1460 zwei Formteile 1461 und 1462 aufweisen, die zueinander beweglich sind, und die so ausgestaltet sein können, dass sie im geschlossenen Zustand der Form 1460 Hohlräume 1411 und 1421 aufweisen, die der Gestalt des herzustellenden ersten Teilelements 1410 bzw. zweiten Teilelements 1420 entsprechen und die während des Spritzgussprozesses 1450 durch das für die Herstellung verwendete Material ausgefüllt werden, wodurch das erste Teilelement 1410 und das zweite Teilelement 1420 erzeugt und gleichzeitig in dem Verbindungsbereich 1430 beweglich, insbesondere drehbar und/oder verschiebbar miteinander verbunden werden. Diese Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere dann Anwendung finden, wenn die Materialien zur Herstellung des ersten bzw. zweiten Teilelements gemäß der oben diskutierten Option I und/oder Option III gewählt werden.
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Schließlich wird darauf hingewiesen, dass die 13a, 13b und 13c sowie 14a und 14b nur Skizzen sind und dass insbesondere die spezifische Ausgestaltung der dort gezeigten Stützelemente nicht dahingehend ausgelegt werden kann, dass sie die beschriebenen Verfahren 1300, 1400, welche für die Herstellung jeglicher Art erfindungsgemäßer Stützelemente verwendet werden können, beschränken.
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Die 20a–b zeigen schematische Skizzen möglicher Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stützelemente, welche mit einem Schnürsystem eines Schuhs verwendet werden können.
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20a zeigt wie ein Stützelement benutzt werden kann, um ein eingebettetes Schnürsenkelverschlusssystem bereitzustellen. Verschiebbare Schnürsenkelbefestigungselemente können mit einer elastischen Verbindung oder einer Federverbindung verbunden sein, um eine gute Passform des geschnürten Schuhs bereitzustellen.
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20b illustriert das Konzept des Bündels der Schnürkräfte in einem Punkt, um durch ein Schnürsenkelverschlusssystem einen Komfort und eine zusammengedrückte Passform um den Mittelfuß zu erhalten, beispielsweise auf der Unterseite oder an der Seite der Mittelsohle.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2005/066250 A1 [0005]
- DE 2012206094 A1 [0005]
- EP 2649896 A2 [0005]
- DE 10244433 B4 [0045]
- DE 10244435 B4 [0045]