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1. Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sohle für einen Schuh, insbesondere eine Sohle oder einen Teil einer Sohle für einen Schuh, sowie einen Fahrradschuh mit solch einer Sohle.
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2. Stand der Technik
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Die Ausgestaltung einer Schuhsohle versieht einen Schuh mit einer Vielzahl verschiedener Eigenschaften und Charakteristika. Eine wichtige Eigenschaft des Schuhs, welche durch seine Sohle beeinflusst werden kann, ist die Biegesteifigkeit. Dies ist besonders wichtig für einen Fahrradschuh, wie zum Beispiel ein Fahrradschuh für Fahren auf der Straße, für Mountainbiken, Querfeldeinrennen, Triathlon, Bergabfahrten, etc.
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Ein Fahrrad und sein Fahrer werden durch die Kräfte, welche der Fahrer über seine Füße auf die Pedale des Fahrrads überträgt, vorwärtsgetrieben. Diese Kräfte werden dann weiter von den Pedalen über die Kurbeln und das Antriebssystem übertragen, um das Hinterrad des Fahrrades anzutreiben. Um eine effiziente Übertragung der Kräfte, welche von dem Fahrer aufgebracht werden, von seinen Füßen zu den Pedalen zu unterstützen, sollten ein Fahrradschuh und insbesondere seine Sohle ein hohes Maß an Biegesteifigkeit aufweisen. Andernfalls könnte sich die Sohle unter den hohen Kräften, welche vom Fahrer aufgebracht werden, verformen, was zu einem unerwünschten Energieverlust führt und verhindert, dass der Fahrer seine Muskelkraft effizient einsetzt. Auch kann der Fuß des Fahrers und insbesondere der Fußbogen anfällige für Verletzungen sein, zum Beispiel durch Überbelastung des Fußbogens, wenn die Sohle des Schuhs nicht genug Unterstützung bietet.
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Diese Aspekte sind nicht nur für Fahrradschuhe relevant, sondern betreffen auch andere Sportschuhe, wie solche für Feldsportarten, Laufen, Fußball, Basketball, amerikanischen Fußball, Freiluftsportarten, etc. Auch bei diesen exemplarisch genannten Sportarten ist es sehr wichtig, eine vernünftige Übermittlung der Kräfte vom Fuß eines Trägers auf den Boden sicherzustellen und zur gleichen Zeit den Fuß zu unterstützen.
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Beispielsweise beinhalten Sohlen herkömmlicher Fahrradschuhe deshalb oft Sohlenplatten, welche beispielsweise aus Carbonfasern hergestellt sind, um der Sohle die gewünschte Steifigkeit zu verleihen. Solche Carbonfaserplatten erhöhen jedoch das Gewicht des Schuhs, wenn ein hohes Maß an Steifigkeit erwünscht ist, und sie verhindern ferner eine ausreichende Ventilation des Fußes. Zudem können sie schwer an die Anatomie der Sohle eines Fußes eines Fahrers angepasst werden, so dass eine Nutzeranpassung der Schuhsohle, beispielsweise um Abschürfungen oder Druckpunkte zu vermeiden, nicht oder nur in begrenztem Maße möglich sein kann.
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Die
US 2010 / 0 154 257 A1 betrifft Schuhwaren im Allgemeinen und spezieller solche zum Gehen oder Sportschuhe. Laut der Druckschrift wird der Federeffekt, d. h. die Fähigkeit, den Schuh voranzutreiben, einer Sohlenanordnung erhöht.
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Die
DE 10 2007 027 054 A1 betrifft eine orthopädische Einlegesohle, die im Wesentlichen an eine Plantarfläche eines menschlichen Fußes angepasst ist, wobei die Einlegesohle eine Trägerschicht aufweist, die mit einer Verstärkungsschicht verbunden ist, einen posterior, d.h. hinten gelegenen Fersenbereich, einen anterior, d.h. vorne gelegenen Zehenbereich und einen dazwischen befindlichen Mittelfußbereich aufweist, wobei der Mittelfußbereich einen fußinnenseitig gelegenen Innenfußbereich aufweist.
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In letzter Zeit wurden additive Herstellungsverfahren wie selektives Lasersintern zur Bereitstellung maßgeschneiderter dreidimensionaler Objekte in Erwägung gezogen. Beispielsweise werden in der
WO 2014/ 100 462 A1 Vorrichtungen und Verfahren zur Ausgestaltung und Herstellung maßgeschneiderter Schuhwaren diskutiert. Genauer gesagt können die Schuhwaren für verschiedene athletische Aktivitäten maßgeschneidert werden, inklusive Fahrradfahren. Dieses Dokument offenbart auch, dass selektives Lasersintern für die Herstellung von Schuhwaren benutzt werden könnte.
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Weitere Dokumente, die die Benutzung von additiven Herstellungsverfahren wie Lasersintern in Bezug zu Schuhen diskutieren sind die
WO 2014/ 066 172 A1 ,
WO 2014/ 066 173 A1 ,
WO 2014/ 066 174 A1 oder
WO 2014/ 008 331 A2 .
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Die gesinterten Sohlen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, können jedoch den Nachteil aufweisen, dass sie die Anatomie der Füße zukünftiger Träger nicht genügend in Betracht ziehen und sie nicht optimal auf die spezifischen Umstände und Anforderungen im Hinblick auf die erwünschte direkte Übertragung von Kräften von den Füßen eines Fahrers an die Pedale eines Fahrrads wie oben diskutiert zugeschnitten sind.
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Es ist daher eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, verbesserte Sohlen für Schuhe bereitzustellen, welche die oben diskutierten Nachteile zumindest teilweise überwinden. Es werden insbesondere verbesserte Sohlen für Fahrradschuhe benötigt, welche ein geringes Gewicht haben und eine ausreichende Ventilation und ein Maßschneidern an die Anatomie der Füße eines Trägers erlauben, und gleichzeitig eine ausreichende Biegesteifigkeit und Unterstützung für die Füße des Trägers bereitstellen, um die erwünschte direkte Übertragung von Kräften von den Füßen zu den Pedalen eines Fahrrads sicherzustellen.
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3. Zusammenfassung der Erfindung
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Die beanspruchte Erfindung umfasst eine Sohle gemäß Anspruch 1 und einen Schuh gemäß Anspruch 21 Weitere Ausführungsformen der beanspruchten Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Etwaige „Aspekte“, „Ausführungsformen“, „Beispiele“, usw., die im Folgenden beschrieben werden und nicht in den Bereich der so definierten Erfindung fallen, sind als technische Hintergrundinformationen aufzufassen, die dem Verständnis der beanspruchten Erfindung dienen sollen.
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Gemäß einem Aspekt der beanspruchten Erfindung wird die oben genannte Aufgabe zumindest teilweise gelöst durch eine Sohle für einen Schuh, insbesondere eine Sohle für einen Fahrradschuh, mit einem dreidimensional geformten Rand, wobei der Rand dreidimensional geformt ist, um die Region des Fußbogens zu stützen, und mit einer Vielzahl von ersten Verstärkungsstreben und einer Vielzahl von zweiten Verstärkungsstreben. Zumindest zwei der Vielzahl von ersten und zweiten Verstärkungsstreben erstrecken sich dabei von einer Fersenregion des Randes der Sohle zu einer Zehenregion des Randes der Sohle, und der Rand der Sohle und die Vielzahlen von ersten und zweiten Verstärkungsstreben sind einstückig in einem additiven Herstellungsprozess gefertigt. Die Vielzahl von ersten Verstärkungsstreben bilden dabei ferner eine erste Verstärkungsschicht der Sohle und die Vielzahl von zweiten Verstärkungsstreben bilden eine zweite Verstärkungsschicht, wobei eine oder mehrere erste Verstärkungsstreben in der ersten Verstärkungsschicht im Wesentlichen parallel zu einer oder mehreren korrespondierenden zweiten Verstärkungsstreben in der zweiten Verstärkungsschicht sind.
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Durch Bereitstellung eines dreidimensional geformten Randes, im Gegensatz zu einem einfachen flachen Rand, kann der Rand an die Form des Fußes eines Trägers angepasst werden und daher eine Art Stabilitätsrahmen für die Sohle bereitstellen. Dies kann die erwünschte Unterstützung für den Fuß des Trägers bereitstellen und Erschöpfung und Überbeanspruchung der Fußmuskeln verhindern oder hinauszögern. Der dreidimensionale Rand kann auch das Anbringen eines Oberteils an die Sohle erleichtern.
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Durch die Vielzahl von ersten Verstärkungsstreben kann die Sohle mit der gewünschten Biegesteifigkeit versehen werden. Von der Vielzahl von ersten Verstärkungsstreben erstrecken sich zumindest zwei von der Fersenregion des Randes zur Zehenregion des Randes, so dass die hohe Biegesteifigkeit entlang der gesamten Länge der Sohle bereitgestellt werden kann. Da ferner mehr als eine erste Verstärkungsstrebe sich entlang der Länge der Sohle erstreckt, kann auch die Torsionssteifigkeit der Sohle erhöht werden.
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Durch die einstückige Herstellung des Randes der Sohle und der Vielzahl von ersten Verstärkungsstreben in einem additiven Herstellungsprozess kann eine sehr haltbare und steife Sohle bereitgestellt werden. Die Benutzung eines additiven Herstellungsprozesses erlaubt es ferner, die Sohle an die individuelle Anatomie eines Fußes eines zukünftigen Trägers maßzuschneidern. Die einstückige Herstellung des Randes der Sohle und der Vielzahl von ersten Verstärkungsstreben schließt nicht aus, dass andere Teile der Sohle unter Benutzung anderer Herstellungsprozesse inklusive anderer 3D Herstellungsprozesse erzeugt werden können.
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Im Folgenden werden weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten und optionale Merkmale solch einer erfindungsgemäßen Sohle beschrieben, welche wie gewünscht durch den Fachmann kombiniert werden können, um den jeweils erwünschten Effekt hinsichtlich der Eigenschaften der Sohle zu erreichen.
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Es ist beispielsweise möglich, dass zumindest eine der ersten Verstärkungsstreben, welche sich von der Fersenregion des Randes zu der Zehenregion des Randes erstrecken, sich in einer glatten S-Form von der Fersenregion des Randes über die Unterseite der Sohle zu der Zehenregion des Randes erstreckt.
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Durch das Erstrecken in einer glatten S-Form über die Unterseite der Sohle kann die entsprechende erste Verstärkungsstrebe den natürlichen „Flusslinien“ oder der Anatomie der Sohle des Fußes eines Trägers folgen und sie kann in vorteilhafter Weise die Seitenstabilität der Sohle im Hinblick auf laterale / mediale Kräfte und ihre Torsionssteifigkeit beeinflussen, verglichen mit einer geraden Verstärkungsstrebe.
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Wenn von der Unterseite der Sohle gesprochen wird, so bezieht sich dies im Allgemeinen auf die Seite der Sohle, welche von dem Fuß des Trägers weg zeigt und zum Boden oder den Pedalen des Fahrrads zeigt. Eine Strebe wird dann als eine S-Form aufweisend bezeichnet, wenn sie zumindest einen Wendepunkt aufweist, an dem die Krümmung der Strebe ihre Orientierung ändert. Dies bedeutet, dass beispielsweise eine Gestalt in Form eines „gespiegelten S“ innerhalb dieses Dokuments auch als eine S-Form bezeichnet werden kann. Ferner ist eine glatte S-Form eine S-Form ohne irgendwelche ausgeprägten Knicke, Kanten oder allgemeiner plötzlichen und ausgeprägten Richtungsänderung.
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Es ist ferner möglich, dass zumindest zwei der ersten Verstärkungsstreben, welche sich von der Fersenregion des Randes zu der Zehenregion des Randes erstrecken, sich im Wesentlichen parallel und jeweils in einer glatten S-Form von der Fersenregion des Randes entlang der Unterseite der Sohle zur Zehenregion des Randes erstrecken.
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Auf diese Weise kann die oben genannte vorteilhafte Einflussnahme auf die Seitenstabilität der Sohle und ihre Torsionssteifigkeit in einem noch ausgeprägteren Maße entwickelt sein und der Tragekomfort der Sohle kann weiter erhöht werden.
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Wenn davon gesprochen wird, dass die ersten Verstärkungsstreben sich „im Wesentlichen parallel“ von der Fersenregion des Randes entlang der Unterseite der Sohle zur Zehenregion des Randes erstrecken, so bedeutet dies, dass sich der Abstand zwischen zwei solchen ersten Verstärkungsstreben nur sehr geringfügig ändert, verglichen zu der Länge der zwei Verstärkungsstreben. Insbesondere in der Fersenregion oder der Zehenregion der Sohle können zwei solche im Wesentlichen parallele Verstärkungsstreben jedoch auch von einer perfekten Parallelität im mathematischen Sinne abweichen. Sie können beispielsweise im Bereich innerhalb typischer Herstellungstoleranzen geringfügig konvergieren oder divergieren.
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Erfindungsgemäß bildet die Vielzahl von ersten Verstärkungsstreben eine erste Verstärkungsschicht der Sohle.
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Durch das Bilden einer Verstärkungsschicht kann die Seitenstabilität der Sohle weiter erhöht werden. Auch kann beispielsweise eine gute Verbindung mit einem Pedal des Fahrrads erreicht werden. Solch eine Verstärkungsschicht kann, insbesondere wenn sie die Unterseite der Sohle bildet, auch verhindern, dass ein Fahrer eines Fahrrads sich den Knöchel verstaucht, wenn er vom Fahrrad absteigt und beispielsweise auf einer Straße läuft.
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Die Sohle weist erfindungsgemäß ferner eine Vielzahl von zweiten Verstärkungsstreben auf, welche einstückig mit dem Rest der Sohle in einem additiven Herstellungsprozess hergestellt wurden und eine zweite Verstärkungsschicht bilden.
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Durch die Bildung solch einer zweiten Verstärkungsschicht kann die Stabilität der Sohle und insbesondere ihre Biegesteifigkeit weiter erhöht werden. Auch kann die Dicke der Sohle in dieser Weise erhöht werden, so dass die Gefahr, sich beim Auftreten beispielsweise auf spitze Objekte auf dem Boden Verletzungen zuzuziehen, verringert werden kann. Auch kann die Wärmeisolation beim Gehen auf kaltem Boden verbessert werden. Die Bildung solch einer zweiten Verstärkungsschicht kann beispielsweise auch zu einer besseren Ventilation des Fußes und daher zu einem verbesserten Tragekomfort führen.
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Erfindungsgemäß sind ferner eine oder mehrere erste Verstärkungsstreben in der ersten Verstärkungsschicht im Wesentlichen parallel zu einer oder mehreren entsprechenden zweiten Verstärkungsstreben in der zweiten Verstärkungsschicht.
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Auf diese Weise kann eine gute Ventilation des Fußes aufrechterhalten werden, da zwischen den parallelen ersten und zweiten Verstärkungsstreben Ventilationsöffnungen bereitgestellt werden können. Auch können, wie unten weiter beschrieben, zusätzliche Sohlenelemente zwischen den „Wänden“, welche durch entsprechende Paare paralleler erster und zweiter Verstärkungsstreben geformt werden, angeordnet werden. Solche zusätzlichen Sohlenelemente können zwischen den zwei Verstärkungsschichten der Sohle in einer sehr stabilen Art und Weise verankert werden, insbesondere hinsichtlich auf sie einwirkender Hebelkräfte.
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Generell gesprochen können zwei oder mehrere Verstärkungsstreben durch eine Vielzahl von Knoten miteinander verbunden sein. Genauer gesagt ist es insbesondere möglich, dass zwei benachbarte erste Verstärkungsstreben und die ihnen entsprechenden im Wesentlichen parallelen zweiten Verstärkungsstreben durch eine Vielzahl von Knoten miteinander verbunden sind.
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Durch solche Knoten kann die Gesamtstabilität der Sohle weiter erhöht werden. Dies betrifft insbesondere Scherkräfte, Torsionskräfte und Biegekräfte, welche auf die Sohle einwirken. Durch die Konstruktion der Sohle mit ersten und zweiten Verstärkungsstreben, welche durch solche Knoten miteinander verbunden sind, kann ferner eine sehr leichtgewichtige und atmungsaktive Sohle bereitgestellt werden.
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Die Knoten können eine X-förmige Querschnittsform aufweisen in zumindest einer der folgenden Ansichten: eine Untenansicht, eine Rückansicht und eine Seitenansicht der Sohle. Die Knoten können insbesondere eine X-förmige Querschnittsform in allen drei Ansichten aufweisen.
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Knoten mit einer X-förmigen Querschnittsform können auf die Sohle einwirkende Kräfte in einer weitestgehend isotropen Art und Weise verteilen und so zu einer Stabilisation der Sohle hinsichtlich jeglicher Kräfte führen, die in einer Richtung innerhalb der Ebene, in welcher der Querschnitt betrachtet wird, wirken. Im Fall, dass die Knoten eine X-förmige Querschnittsform in allen drei der oben genannten Ansichten aufweisen, ist dieser Effekt besonders stark ausgeprägt, d.h. die Sohle weist hochgradig isotrope Stabilitätseigenschaften auf hinsichtlich Kräften, die in irgendeine Raumrichtung wirken.
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Wenn von der Untenansicht, der Rückansicht und der Seitenansicht der Sohle gesprochen wird, so soll dies eine Ansicht der Sohle im getragenen Zustand bedeuten, d.h. wenn die Sohle an einem Schuh angebracht ist und der Schuh von dem Träger getragen wird.
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Die Sohle kann ferner eine Gitterstruktur aufweisen, welche einstückig mit dem Rahmen, der Vielzahl von ersten Verstärkungsstreben und der Vielzahl von zweiten Verstärkungsstreben in einem additiven Herstellungsprozess hergestellt ist. Die Gitterstruktur kann zwischen der Vielzahl von ersten Verstärkungsstreben und der Vielzahl von zweiten Verstärkungsstreben eingebettet sein. Die Gitterstruktur kann die Vielzahl von Knoten aufweisen.
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Die Gitterstruktur kann die Gesamtstabilität der Sohle weiter erhöhen und sie kann insbesondere die Biegesteifigkeit der Sohle erhöhen und gleichzeitig ihr Gewicht reduzieren. Auf diese Weise kann das Gewicht geringer sein, die Biegesteifigkeit kann jedoch höher sein, beispielsweise verglichen mit einer Sohle aus Carbonfasern.
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Die Gitterstruktur kann eine Vielzahl von zweiten Knoten aufweisen während die Vielzahl von ersten Verstärkungsstreben und die Vielzahl von zweiten Verstärkungsstreben auf dem Gitter zwischen benachbart liegenden zweiten Knoten positioniert sein können. Die Knoten und die zweiten Knoten können versetzt sein, so dass die Vielzahl von ersten Verstärkungsstreben und die Vielzahl von zweiten Verstärkungsstreben von den Knoten versetzt sind. Auf diese Weise können Biegekräfte, welche auf die Sohle einwirken, auf eine optimale Weise abgelenkt werden, wobei Material und Gewicht eingespart werden.
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Die Sohle kann weiter Mittel aufweisen, mit denen ein Stollen an der Unterseite der Sohle befestigt werden kann, wobei die Mittel einstückig mit den ersten und / oder zweiten Verstärkungsstreben geformt sind.
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Insbesondere für Fahrradschuhe werden solche Stollen oft benutzt, um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Schuh des Fahrers und dem Pedal seines Fahrrads zu bewirken, um die bestmögliche Übermittlung von Kräften von dem Fuß auf das Pedal zu ermöglichen. Dies erlaubt es dem Fahrer auch, das Pedal nicht nur während der ersten Hälfte einer vollen Pedalumdrehung nach unten zu drücken, sondern auch, das Pedal mit seinem Fuß während der zweiten Hälfte der Pedalumdrehung nach oben zu ziehen. Durch einstückiges Formen der Mittel zum Befestigen solch eines Stollens an der Unterseite der Sohle können die Mittel in einer besonders haltbaren und stabilen Art und Weise innerhalb der Sohle verankert werden.
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Es ist möglich, dass die Sohle ferner zumindest ein erstes Dämpferelement in der Zehenregion und / oder in der Fersenregion aufweist. Dämpferelemente können zwischen zwei benachbarten ersten Verstärkungsstreben und / oder zwei benachbarten zweiten Verstärkungsstreben angeordnet sein und von der Unterseite der Sohle nach unten hervorragen. Der zumindest eine Dämpfer kann direkt mit einer oder mehreren der ersten Verstärkungsstreben verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich kann der zumindest eine Dämpfer auch mit einer Trägerplatte verbunden sein. Im Allgemeinen ist der zumindest eine Dämpfer mit der Sohle verbunden.
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Solch ein erstes Dämpferelement kann dazu dienen, die Bodenhaftung der Sohle beispielsweise auf einer Straße zu erhöhen, auf welche ein Fahrer eines Fahrrads treten kann, wenn er von seinem Fahrrad absteigt, und es somit verhindert, dass der Fahrer ausrutscht oder sich den Knöchel verstaucht. Allgemeiner kann es auch den Tragekomfort solch eines Schuhs erhöhen, wenn dieser während normalen Gehens benutzt wird. Durch die Anordnung solch eines ersten Dämpferelements zwischen zwei benachbarten ersten und / oder zweiten Verstärkungsstreben kann es auch möglich sein, das erste Dämpferelement auszuwechseln, wenn es abgenutzt ist. Hierfür kann solch ein erstes Dämpferelement beispielsweise derart bereitgestellt werden, dass es zwischen den benachbarten ersten und / oder zweiten Verstärkungsstreben einrastet. Dies kann es auch ermöglichen, den ersten Dämpfer herauszunehmen, wenn er nicht benötigt wird, beispielsweise um während des Fahrradfahrens Gewicht zu sparen.
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Es ist auch möglich, dass die Sohle ferner zumindest ein zweites Dämpferelement aufweist, welches an der Unterseite zumindest einer der ersten Verstärkungsstreben befestigt ist.
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Solch ein zweites Dämpferelement kann beispielsweise auf die entsprechende erste Verstärkungsstrebe aufgegossen sein, es kann einstückig mit der entsprechenden ersten Verstärkungsstrebe geformt sein oder es kann per Hand auf die entsprechende erste Verstärkungsstrebe aufgeklammert werden oder anderweitig an ihr befestigt werden. Letztgenannte Option kann wiederum den Vorteil haben, dass das zweite Dämpferelement abgenommen werden kann, wenn es abgenutzt ist oder nicht benötigt wird, beispielsweise während des Fahrradfahrens.
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Generell kann das genannte zumindest eine erste oder zweite Dämpferelement ein chemisch verbundener Dämpfer sein, ein übergossener Dämpfer, zumindest ein ummanteltes Sohlenelement (z.B. eine oder mehrere erhabene Streben), ein mechanisch verbundener Dämpfer (z.B. hineingedrückt, hineingepresst, durch Eingriff verbunden, hineingeschnappt), etc.
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Es ist denkbar, dass zumindest eine der ersten oder zweiten Verstärkungsstreben einen T-förmigen Querschnitt aufweist, aber sie kann auch eine andere Geometrie haben.
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Ein T-förmiger Querschnitt kann es erlauben, eine erste oder zweite Verstärkungsstrebe mit einer sehr hohen Biegesteifigkeit in Bezug auf ihre longitudinale Achse bereitzustellen, wobei nur eine reduzierte Menge von Material notwendig ist. Somit kann durch Bereitstellung erster oder zweiter Verstärkungsstreben mit dem T-förmigen Querschnitt Gewicht ohne Beeinträchtigung der Stabilität und Biegesteifigkeit der Sohle eingespart werden.
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Allgemeiner wird hier erwähnt, dass eine individuelle Strebe, sowohl aus der Vielzahl von ersten Verstärkungsstreben als auch der Vielzahl von zweiten Verstärkungsstreben, in ihrer Dicke, Steifigkeit, Querschnittsform, etc., entlang ihrer Länge variieren kann.
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Solche Charakteristika können auch zwischen verschiedenen Streben der Vielzahl von ersten Verstärkungsstreben bzw. der Vielzahl von zweiten Verstärkungsstreben differieren, und auch zwischen den zwei Mengen oder Vielzahlen von Streben.
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Erfindungsgemäß ist der Rand wie schon erwähnt dreidimensional geformt, um die Region des Fußbogens zu unterstützen.
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Der Fußbogen ist eine besonders empfindliche Region des Fußes und kann insbesondere während langer Fahrten auf einem Fahrrad anfällig für Ermüdung, Überbelastung und sogar Verletzungen sein. Durch Bereitstellung eines dreidimensional geformten Randes in solch einer Art und Weise, dass er die Region des Fußbogens unterstützt, können solche Ermüdung und Überbelastung vermieden werden, der Tragekomfort kann erhöht werden, maximale Übertragung der Kräfte von dem Fuß des Trägers auf das Pedal des Fahrrads kann unterstützt werden und die Ausdauer des Athleten kann erhöht werden.
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Es ist möglich, dass der additive Herstellungsprozess ein Lasersintern eines Metallmaterials umfasst.
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Lasersintern ist für die Herstellung einer Schuhsohle mit einer hohen Biegesteifigkeit besonders gut geeignet, da gesintertes Metall eine sehr hohe Stabilität und Steifigkeit aufweisen kann. Gleichzeitig ist Lasersintern eine gut entwickelte Herstellungsprozedur, die auch die Herstellung von Teilen mit einer komplexen dreidimensionalen Form bei vergleichsweise niedrigen Kosten ermöglicht. Dabei kann das Metallmaterial beispielsweise AlSi10Mg, 239 und / oder Ti6Al4 V umfassen und allgemeiner irgendeine Legierung eines Metalls, z.B. Al, Ti, Mg, Fe, rostfreier Stahl, etc.
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Im Kontext der vorliegenden Erfindung können auch Materialien wie Keramiken, Polymere, ein gedruckter Verbundwerkstoff und eine Kombination von zwei oder mehreren additiv hergestellten Materialien verwendet werden.
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Auf der einen Seite sind die oben genannten Materialien in der Industrie wohl bekannt und für die Herstellung von Teilen mit komplexer dreidimensionaler Form gut geeignet. Auf der andern Seite können sie auch die hierin beschriebenen Anforderungen an eine Schuhsohle erfüllen. Sie können insbesondere für die Herstellung einer leichtgewichtigen, atmungsaktiven, und hochgradig stabilen Sohle mit einer hohen Biegesteifigkeit verwendet werden. Sie sind auch unbedenklich für die Umwelt und stellen keine Gefahr für das Wohlbefinden des Trägers solch einer Sohle dar.
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Die Sohle kann eine Biegesteifigkeit aufweisen, die abhängig von der Position der Messung differieren kann. Auf einer Fahrradplatte kann die Biegesteifigkeit beispielsweise nahe einer Fersenregion und / oder einer Zehenregion wie hierin offenbart gemessen werden. Bei Messung an einer Fahrradplatte der Standardgröße UK 8,5 wie hierin beschrieben kann eine Biegesteifigkeit einer Aluminiumfahrradplatte in der Fersenregion größer als 40 N/mm sein. Ferner kann die Biegesteifigkeit der Aluminiumfahrradplatte, gemessen in der Zehenregion, größer als 220 N/mm sein. Allgemein kann die Biegesteifigkeit für eine Sohlenplatte für eine andere Art von Sportschuh (d.h. anders als Fahrradfahren) unterschiedlich sein.
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Diese Werte haben sich als vorteilhaft herausgestellt in dem Sinne, dass sie die erwünschte direkte Übermittlung von Kräften von dem Fuß des Trägers auf das Pedal des Fahrrads erlauben. Gleichzeitig liegen sie innerhalb des Bereiches, der beispielsweise mit Lasersintern mit einem der oben genannten Materialien und mit den oben beschriebenen Konstruktionen erreicht werden kann.
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Abhängig von den Materialien und Anpassungen der Ausgestaltung können Fahrradplatten, welche unter Benutzung additiver Herstellung wie Lasersintern konstruiert sind, ein geringeres Gewicht aufweisen, verglichen zu einer äquivalenten, auf herkömmliche Art und Weise konstruierten Sohlenplatte. Beispielsweise können lasergesinterte Sohlenplatten für Fahrradschuhe ein Gewicht von weniger als 150 g für eine Standard-UK-Größe 8,5 haben. In einigen Fällen kann das Gewicht einer kompletten lasergesinterten Sohlenplatte weniger als 130 g sein. Ferner kann die Sohle ein Gewicht von weniger als 100 g aufweisen. Einige Beispiele einer lasergesinterten Sohlenplatte können ein Gewicht von weniger als 70 g für eine Standard-UK-Größe 8,5 haben. Allgemein kann das Gewicht für eine Sohlenplatte für eine andere Art von Sportschuh (d.h. anders als Fahrradfahren) unterschiedlich sein. Solch eine sehr leichtgewichtige Sohle kann die Ausdauer eines Athleten oder eines Freizeitfahrers eines Fahrrads verbessern.
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Ein weiterer Aspekt der beanspruchten Erfindung ist durch einen Schuh, insbesondere einen Fahrradschuh, mit einer erfindungsgemäßen Sohle gegeben.
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Solch einen Schuh kann besonders leichtgewichtig, atmungsaktiv und allgemein gut geeignet zum Fahrradfahren sein, besonders weil er eine direkte Übermittlung der Muskelkraft des Fahrers über seine Füße zu den Pedalen des Fahrrads durch die hohe Biegesteifigkeit der Sohle des Schuhs ermöglicht, wie bereits hierin diskutiert. Auch kann die Sohle auf den Fuß des Trägers maßgeschneidert sein, da die Sohle in einem additiven Herstellungsprozess hergestellt wird. Solch ein Maßschneidern kann auch auf das Schuhoberteil und gegebenenfalls weitere Teile solch eines Schuhs ausgedehnt werden, um seine Passform weiter zu erhöhen und somit Ausdauer und Wohlbefinden des Trägers zu fördern.
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Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten und optionale Merkmale solcher erfindungsgemäßer Schuhe werden im Folgenden beschrieben, welche wie gewünscht durch den Fachmann miteinander kombiniert werden können, um den jeweils erwünschten Effekt auf die Eigenschaften solch eines Schuhs zu erreichen.
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Der Schuh kann einen Schuhoberteil aufweisen, welches an dem dreidimensional geformten Rand der Sohle befestigt ist.
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Durch Befestigen des Schuhoberteils an dem dreidimensional geformten Rand der Sohle können zusätzliche Teile vermieden werden, sodass das Gewicht des Schuhs gering gehalten werden kann. Gleichzeitig kann der komplette Schuh sehr stabil sein und eine gute Fixierung des Fußes innerhalb des Schuhs bereitstellen. Dies kann abermals die erwünschte direkte Übermittlung von Kräften von dem Fuß zu dem Pedal fördern und auch helfen, Verletzungen wie beispielsweise das Verstauchen des Knöchel zu verhindern, usw.
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Es ist auch möglich, dass der Schuh ferner ein Netz oder eine Membran aufweist, welche auf der Oberseite der Sohle angeordnet ist.
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Solch ein Netz oder eine Membran kann beispielsweise verhindern, dass Schmutz, Wasser oder spitze Objekte durch die Sohle in den Schuh gelangen. Es kann auch dekorativen Zwecken dienen, beispielsweise um eine Innensohle oder den Fuß des Trägers vor Sichtbarkeit von außen durch die Öffnungen der Sohle zu verbergen. Es kann auch die Wärmeisolation des Schuhs erhöhen, beispielsweise wenn es vorgesehen ist, dass der Schuh primär während kalter Jahreszeiten getragen wird.
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Das Schuhoberteil des Schuhs kann insbesondere einen Fersenteil aufweisen, der aus einer Reihe textiler Materialien gefertigt ist.
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Eine gute Fixierung der Ferse des Fußes ist von besonderer Bedeutung, insbesondere während des Fahrradfahrens, da ein Verrutschen der Ferse Unbehagen oder sogar Blasen hervorrufen kann und auch eine maximale Übermittlung von Kräften von dem Fuß auf das Pedal behindern kann. Durch Verwendung eines Materials, welches eine hohe Stabilität aber ein sehr geringes Gewicht hat, kann eine stabile Fixierung des Fußes des Trägers innerhalb des Schuhs erreicht werden, während das Gesamtgewicht des Schuhs sehr gering gehalten wird.
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Es ist möglich, dass der Fersenteil mit dem Material sich um den Knöchel des Fußes herum in Richtung des Spanns des Fußes erstreckt, um den Fuß innerhalb des Schuhs zu sichern.
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Durch Erstrecken des Fersenteils um den Knöchel herum und in Richtung des Spanns des Fußes kann beispielsweise in der Region des Verschluss- (z.B. Schnür-) Systems des Schuhs der Fuß des Trägers sogar noch besser innerhalb des Schuhs gesichert werden und weiteres Gewicht kann eingespart werden. Auch kann ein homogenes Aussehen des Fersen- und Mittelfußteils des Schuhoberteils erreicht werden.
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Zudem kann der Schuh ferner eine Innensohle aufweisen. Solch eine Innensohle kann dem Schuh eine gewisse „Weichheit“ verleihen, um beispielsweise den Tragekomfort zu erhöhen, ohne die Biegesteifigkeit der Sohle zu beeinträchtigen. Durch Bereitstellen einer zusammengesetzten oder mehrschichtigen Innensohle kann die Innensohle eine sehr hohe Reißfestigkeit haben und sie kann den Fuß des Trägers weiter vor Verletzungen schützen, insbesondere vor spitzen Objekten, welche in den Schuh gelangen, und sie kann auch irgendwelche möglichen Druckpunkte, welche durch die Struktur der Sohlenplatte erzeugt werden, verteilen.
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Figurenliste
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Momentan bevorzugte Ausführungsformen der beanspruchten Erfindung und der weiteren Offenbarung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug zu den folgenden Figuren beschrieben:
- 1a-g: Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schuhsohle;
- 2a-c: Weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schuhsohle;
- 3a-g: Ansichten von Teilen von erfindungsgemäßen Sohlen;
- 4a-g: Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schuhs;
- 5a-b: Ausführungsform einer Innensohle, welche mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schuhs verwendet werden kann;
- 6: Verfahren zur Herstellung einer Innensohle, wie sie in den 5a-b gezeigt ist;
- 7: Einzelheiten des Herstellungsprozesses einer erfindungsgemäßen Schuhsohle und eines erfindungsgemäßen Schuhs;
- 8a-e: Ausführungsform einer Schuhsohle;
- 9a-e: Weitere Ausführungsform einer Schuhsohle;
- 10: Weitere Ausführungsform einer Schuhsohle und eines Schuhs;
- 11: Weitere Ausführungsform einer Schuhsohle;
- 12: Weitere Ausführungsform eines Schuhs;
- 13: Vorrichtung zum Messen der Biegesteifigkeit einen Schuhsohlenplatte; und
- 14: Einzelheiten zum Messen der Biegesteifigkeit.
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5. Detaillierte Beschreibung momentan bevorzugte Ausführungsformen
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Ausführungsformen der beanspruchten Erfindung und der weiteren Offenbarung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug zu Sohlen für Schuhe zum Radfahren beschrieben. Es wird jedoch betont, dass die vorliegende Erfindung und Offenbarung nicht hierauf beschränkt ist. Vielmehr kann die vorliegende Erfindung und Offenbarung auch vorteilhaft Anwendung finden bei Komponenten, Sohlen und / oder Schuhen einer anderen Art, bei denen Steifigkeit wichtig ist, für alle Sportsegmente beinhaltend aber nicht beschränkt auf Laufen, Trainieren, Fußball, Basketball, Freiluftsport, sportinspiriert und in Modesegmenten, etc. Weiterhin kann in einigen Schuhen eine Teilsohle, welche unter Verwendung additiven Herstellens konstruiert ist, verwendet werden, anstelle einer kompletten Sohlenstruktur.
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Es wird auch erwähnt, dass im Folgenden nur einzelne Ausführungsformen der Erfindung und weiteren Offenbarung in mehr Detail beschrieben werden können. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die Merkmale und Ausgestaltungsoptionen, welche in Bezug zu diesen spezifischen Ausführungsformen beschrieben werden, auch auf eine andere Weise innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung und Offenbarung modifiziert oder kombiniert werden können, und dass individuelle Merkmale auch weggelassen werden können, wenn sie für einen gegebenen Fall entbehrlich erscheinen. Um Redundanzen zu vermeiden wird deshalb insbesondere auf die Ausführungen im vorhergehenden Abschnitt 3. („Zusammenfassung der Erfindung“) verwiesen, welche auch für die nun folgende detaillierte Beschreibung gültig sind.
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Die 1a-g zeigen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sohle 100 für einen Schuh, insbesondere für einen Fahrradschuh, wie beispielsweise den Schuh 300, welcher in den 4a-g gezeigt ist.
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Die Sohle 100 weist einen dreidimensional geformten Rand 110 auf. Der Rand 110 ist in solch einer Art dreidimensional geformt, dass er der natürlichen Anatomie des Randes des Fußes folgt und daher einen Stabilitätsrahmen bereitstellt, auf welchem der Fuß ruhen kann. Insbesondere in der lateralen Mittelfußregion 118 und der medialen Mittelfußregion 119 ist der Rahmen 110 dreidimensional geformt, um den Bereich des Fußbogens zu unterstützen, um eine Überbeanspruchung dieser Region während einer langen Fahrradfahrt zu vermeiden oder dergleichen.
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Die Sohle 100 weist auch eine Vielzahl von ersten Verstärkungsstreben 121-127 auf, welche einstückig mit dem Rahmen 110 in einem additiven Herstellungsprozess gefertigt sind und eine erste Verstärkungsschicht der Sohle 100 bilden. Im vorliegenden Fall konstituiert diese erste Verstärkungsschicht, welche die Vielzahl von ersten Verstärkungsstreben 121-127 aufweist, die Unterseite der Sohle 100, welche in den 1a, b, d und f gezeigt ist. In den 1c, e und g zeigt die Unterseite der Sohle 100 zur Oberkante der jeweiligen Figur.
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Der additive Herstellungsprozess kann beispielsweise das Lasersintern eines Metallmaterials umfassen. Für den hier gezeigten Fall wurde eine Aluminiumlegierung, genauer AlSi10Mg, 239 als Metallmaterial für das Lasersintern der Sohle 100 benutzt. Ein Metallmaterial, welches beispielsweise Ti6Al4 V aufweist, könnte auch benutzt werden. Generell können die benutzten Materialien Metalle wie Aluminium, Titan, Stahl (z.B. martensitaushärtender Stahl, rostfreier Stahl), oder dergleichen, Legierungen wie Aluminiumlegierungen (z.B. AlSiMg), Titanlegierungen (z.B. Ti64, Ti6AlV4), Kobalt-Chrom-Legierungen (z.B. CC MP1), Nickellegierungen (z.B. IN718, NiCr19Fe19NbMo3), Superlegierungen, Kompositmaterialien, Thermoplasten, Duroplasten und / oder Kombinationen hieraus beinhalten.
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Von der Vielzahl von ersten Verstärkungsstreben erstrecken sich die ersten Verstärkungsstreben 122-125 von einer Fersenregion 112 des Randes 110 zu einer Zehenregion 115 des Randes 110. Die Fersenregion 112 des Randes 110 kann sich beispielsweise um das Fersenende der Sohle 100 herum erstrecken, ungefähr bis zu dem Punkt, an dem sich der Knöchel befindet. Die Zehenregion 115 des Randes 110 kann sich vor den Zehen und bis zu dem ersten Zehengelenk des medialen bzw. lateralen Zehs befinden.
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Die ersten Verstärkungsstreben 121, 126 und 127 erstrecken sich demgegenüber nicht von der Fersenregion 112 des Randes 110 bis zu der Zehenregion 115 des Randes 110. Die ersten Verstärkungsstreben 126 und 127 beginnen erst in der Mittelfußregion der Sohle 100. Die erste Verstärkungsstrebe 121, welche zwischen den ersten Verstärkungsstreben 122 und 123 angeordnet ist, wird demgegenüber durch Mittel 151 (s. unten) zum Befestigen eines Stollens an der Unterseite der Sohle 100 unterbrochen und somit in zwei Teilabschnitte geteilt.
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Die ersten Verstärkungsstreben 122-125 erstrecken sich hingegen in einer durchgängigen glatten S-Form über die Unterseite der Sohle 100, d.h. sie sind insbesondere nicht in separate Teilabschnitte geteilt, beispielsweise durch andere Elemente der Sohle 100, und sie umfassen keinerlei ausgeprägte Knicke oder Kanten. Genauer gesagt biegen sich im hier gezeigten Fall die ersten Verstärkungsstreben 122-125 in der Mittelfußregion zur lateralen Seite der Sohle 100 hin und „ändern dann ihre Richtung“ und biegen sich dann in der Vorderfußregion zur medialen Seite der Sohle hin, so dass sie im Gesamtbild ein umgedrehtes S zeigen.
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Auch erstrecken sich die ersten Verstärkungsstreben 122-125 sowie 121 im Wesentlichen parallel über die Unterseite der Sohle 100. Während die ersten Verstärkungsstreben 121, 122-125 in der Fersenregion der Sohle 100 in der Tat leicht divergieren und in der Zehenregion der Sohle 100 leicht konvergieren, wie beispielsweise in 1a zu sehen ist, ändert sich der relative Abstand zwischen zwei der ersten Verstärkungsstreben 121, 122-125 nicht signifikant über weite Teile der Unterseite der Sohle 100, zumindest verglichen zur Länge dieser ersten Verstärkungsstreben.
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Wie beispielsweise in 1b zu sehen ist, weist die Sohle 100 ferner eine Vielzahl von zweiten Verstärkungsstreben 131-135 auf, welche einstückig mit dem Rest der Sohle 100 in dem additiven Herstellungsprozess gefertigt sind. Die Vielzahl von zweiten Verstärkungsstreben 131-135 bildet eine zweite Verstärkungsschicht. In der perspektivischen Ansicht, welche in 1b gezeigt ist, ist die zweite Verstärkungsschicht unterhalb der ersten Verstärkungsschicht angeordnet. Wird die Sohle 100 getragen, so ist die zweite Verstärkungsschicht auf der ersten Verstärkungsschicht angeordnet, wobei Letztere die Unterseite der Sohle 100 konstituiert. Auf der Sohle 100 und der zweiten Verstärkungsschicht ist ein Netz 190 angeordnet. Das Netz 190 ist in 1d besser sichtbar. In den 1a, c und e-g wurde es demgegenüber weggelassen.
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Die zweiten Verstärkungsstreben 131-135 sind im Wesentlichen parallel zu den entsprechenden ersten Verstärkungsstreben 121-125 angeordnet, was wiederum bedeutet, dass der Abstand zwischen einem Paar einer ersten Verstärkungsstrebe, beispielsweise der ersten Verstärkungsstrebe 123, und der korrespondierenden zweiten Verstärkungsstrebe, beispielsweise der zweiten Verstärkungsstrebe 133, sich nicht signifikant ändert, zumindest verglichen zur Länge der Streben. Im Allgemeinen können alle zweiten Verstärkungsstreben mit einer entsprechenden parallelen ersten Verstärkungsstrebe korrespondieren oder nur eine Teilmenge der ersten bzw. zweiten Verstärkungsstreben kann in im Wesentlichen parallelen Paaren angeordnet sein.
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Weiter sind in der hier gezeigten Sohle 100 zwei benachbarte erste Verstärkungsstreben, zum Beispiel die ersten Verstärkungsstreben 123 und 124, zusammen mit ihren korrespondierenden parallelen zweiten Verstärkungsstreben, zum Beispiel den zweiten Verstärkungsstreben 133 und 134, durch eine Vielzahl von Knoten 140 miteinander verbunden. Wie beispielsweise in 1a deutlich zu sehen ist, weisen die Knoten 140 in einer Untenansicht der Sohle 100 eine X-förmige Querschnittsform auf. Für viele der Knoten 140, welche nicht an der Seite der Sohle 100 angeordnet sind, und die zwei Paare von korrespondierenden ersten und zweiten Verstärkungsstreben miteinander verbinden, ist dies jedoch nicht nur in einer Untenansicht der Sohle 100 der Fall, sondern auch in einer Rückansicht der Sohle 100 und in einer Seitenansicht der Sohle 100. Somit kann die allgemeine Form solcher Knoten 140, welche vier Verstärkungsstreben miteinander verbinden, grob als durch die vier Diagonalen eines Kubus gegeben visualisiert werden, welche im Mittelpunkt des Kubus miteinander verbunden sind. In der Nähe von Kanten, Dämpfern, Stollenbefestigungspunkten und / oder vorbestimmten Bereichen können die Knoten zwischen weniger als vier Streben geformt sein.
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Die Sohle 100 weist ferner Kopplungsstrukturen 151, 152 und 153 zum Befestigen eines Stollens an der Unterseite der Sohle 100 auf. Die Kopplungsstrukturen 151, 152 und 153 sind einstückig mit den ersten und / oder zweiten Verstärkungsstreben geformt. Beispielsweise ist die Kopplungsstruktur 151 einstückig mit der ersten Verstärkungsstrebe 121 und der korrespondierenden parallelen zweiten Verstärkungsstrebe 131 geformt und sie teilt beide Verstärkungsstreben 121, 131 in jeweils zwei entsprechende Teilabschnitte. Die Kopplungsstruktur 152 auf der andern Seite ist zwischen den zwei parallelen ersten Verstärkungsstreben 123 und 124 und ihren korrespondierenden parallelen zweiten Verstärkungsstreben 133 und 134 angeordnet, wobei die Kopplungsstruktur 152 in die Streben 123, 124, 133 und 134 übergeht, ohne sie zu unterbrechen.
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Wie in 1d gezeigt kann die Sohle 100 ferner ein oder mehrere erste Dämpferelemente 160, 165 in der Fersenregion und / oder in der Zehenregion der Sohle 100 aufweisen. In dem hier gezeigten Fall sind die ersten Dämpferelemente 160 und 165 zwischen zwei benachbarten ersten Verstärkungsstreben und ihren korrespondierenden parallelen zweiten Verstärkungsstreben angeordnet. Insbesondere können die ersten Dämpferelemente 160, 165 in die „Zellen“ geklemmt oder gedrückt werden, welche durch benachbarte erste und zweite Verstärkungsstreben und die Verbindungsknoten 140 geformt werden, ohne Notwendigkeit für zusätzliche Binde- oder Befestigungsmittel, sodass die ersten Dämpferelemente 160 und 165 durch den Träger an der Sohle 100 angebracht oder von ihr abgenommen werden können. Im angebrachten Zustand können die ersten Dämpferelemente 160 und 165 von der Unterseite der Sohle 100 nach unten hervorragen und sie können somit die Bodenhaftung der Sohle 100 erhöhen, beispielsweise beim Absteigen von einem Fahrrad und dem Gehen auf einer Straße.
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Wie in den 1e-g gezeigt ist es ferner auch möglich, dass die Sohle 100 ein oder mehrere zweite Dämpferelemente 170 aufweist, die an der Unterseite einer oder mehrerer erster Verstärkungsstreben befestigt sind. In dem hier gezeigten Fall ist ein zweites Dämpferelement 170 an der Unterseite der ersten Verstärkungsstrebe 121 befestigt und ein zweites Dämpferelement 170 ist an der ersten Verstärkungsstrebe 124 befestigt, sodass die zweiten Verstärkungselemente 170 symmetrisch um die zentrale erste Verstärkungsstrebe 123 herum angeordnet sind. Dies kann helfen zu verhindern, dass ein Träger der Sohle 100 sich den Knöchel verstaucht, was leicht passieren könnte, wenn die zweiten Dämpferelemente 170 in einer asymmetrischen Art und Weise angeordnet sind. Wie am besten in 1e zu sehen ist, ragen die zweiten Dämpferelemente 170 in der Fersenregion der Sohle 100 ungefähr 5 mm von der Unterseite der Sohle 100 nach unten hervor.
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In Bezug zu der eben genannten symmetrischen Anordnung der zweiten Dämpferelemente 170 wird der Fachmann verstehen, dass dies auch auf die ersten Dämpferelemente 160 und 165, welche oben diskutiert wurden, zutreffen kann.
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Es ist im Rahmen der Erfindung insbesondere möglich, die Anordnung der ersten und zweiten Verstärkungsstreben zu verändern, um ein Positionieren der ersten und zweiten Dämpferelemente wie benötigt oder gewünscht zu erlauben, um der Sohle die geforderte Stabilität zu geben, beispielsweise beim Laufen auf einer Straße.
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Ein Beispiel einer solchen möglichen Modifikation der Anordnung der ersten und zweiten Verstärkungsstreben ist in den 2a-c gezeigt. Die Sohle 200 unterscheidet sich von der Sohle 100 hauptsächlichen in der Anordnung der ersten und zweiten Verstärkungsstreben und möglicherweise der Knoten, welche die Streben verbinden. Der Einfachheit halber sind in den 2a und c nur erste Verstärkungsstreben gezeigt. Wie beispielsweise in 2a zu sehen ist weist die Sohle 200 keine zentrale Verstärkungsstrebe auf (zum Vergleich sind die ersten Verstärkungsstreben und insbesondere die zentrale erste Verstärkungsstrebe 123 der Sohle 100 in den 2a und 2c auch in einer abgeschatteten Weise angedeutet). Vielmehr sind die beiden innersten ersten Verstärkungsstreben 221 und 222 beide symmetrisch um einen gemeinsamen Abstand von einer zentralen Achse der Sohle 200 versetzt. Weitere erste Verstärkungsstreben sind dann parallel zu diesen beiden innersten ersten Verstärkungsstreben 221 und 222 angeordnet. Gleichartige Aussagen können auf die entsprechenden zweiten Verstärkungsstreben zutreffen, falls vorhanden.
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Durch einen Vergleich der 2a und 2c mit den 1d-g wird es für den Fachmann ersichtlich, wie eine Neuanordnung der ersten und zweiten Verstärkungsstreben die mögliche Positionierung der ersten Dämpferelemente und zweiten Dämpferelemente beeinflusst (während nur erste Dämpferelemente 260, 265 in den 2a-c gezeigt sind, ist der Effekt auf die mögliche Positionierung der zweiten Dämpferelemente klar). Schließlich kann, wie in der Fersenregion der Sohle 200 in 2c angedeutet, durch die Ausgestaltung und Anordnung der Knoten 240, welche die ersten und gegebenenfalls zweiten Verstärkungsstreben verbinden, die Ausgestaltung der Zellen, in welchen die ersten Dämpferelemente 260, 265 angebracht werden können, und somit die Ausgestaltung der ersten Dämpferelemente 260, 265 selbst, weiter beeinflusst werden.
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1c illustriert schließlich die Möglichkeit, die ersten und / oder zweiten Verstärkungsstreben mit unterschiedlichen Querschnittsformen zu versehen. Wie für den exemplarischen Fall der ersten Verstärkungsstrebe 123 und der entsprechenden parallelen zweiten Verstärkungsstrebe 133 gezeigt, ist es beispielsweise möglich, erste und zweite Verstärkungsstreben, oder einige von ihnen, mit einem T-förmigen Querschnitt zu versehen. Wie in 1c gezeigt kann es in diesem Fall weiter vorteilhaft sein, dass der Balken des entsprechenden „T“ zu der entsprechenden Außenseite der Sohle 100 zeigt (d.h. die Unterseite der ersten Verstärkungsstrebe 123 und die Oberseite der zweiten Verstärkungsstrebe 133), sodass scharfe Kanten auf der Unterseite oder Oberseite der Sohle 100 vermieden werden können, welche zu Verletzungen und Schnitten an dem Fuß des Trägers führen könnten. Für den Fachmann sind weitere mögliche Querschnitte ersichtlich, beispielsweise Querschnitte, welche die Stabilität und Biegesteifigkeit der Verstärkungsstreben weiter erhöhen.
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Durch die diskutierten Ausgestaltungsoptionen und Merkmale kann die Sohle 100 und auch die modifizierte Sohle 200 mit einer Biegesteifigkeit versehen werden, die größer ist als diejenige, die von konventionell konstruierten Sohlenplatten bereitgestellt wird. Beispielsweise kann eine Biegesteifigkeit einer Sohlenplatte, welche unter Verwendung additiven Herstellens konstruiert wurde, im Fersenteil der Sohlenplatte größer sein als 40 Newton/Millimeter (im Folgenden „N/mm“) und größer als 220 N/mm im Zehenteil der Sohlenplatte bei Messung wie hierin beschrieben. Diese Werte können basierend auf Materialien und Ausgestaltung variieren.
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Beispielsweise kann eine Sohlenplatte, welche unter Verwendung von Lasersintern konstruiert wurde, eine Biegesteifigkeit in der Fersenregion der Sohle von größer als 45 N/mm und in der Zehenregion von größer als 300 N/mm haben bei Messung wie hierin beschrieben. Insbesondere können Sohlen 100, 200 unter Verwendung von Lasersintern aus einer Aluminiumlegierung konstruiert werden, so dass die Biegesteifigkeit in der Fersenregion der Sohle größer als 50 N/mm und in der Zehenregion größer als 350 N/mm ist bei Messung wie hierin beschrieben. Somit sind die Sohlen 100, 200 besonders gut geeignet zur Verwendung in Fahrradschuhen.
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Die 3a-g zeigen verschiedene Ansichten von Teilen der Sohlen 100, 200. 3a ist eine Obenansicht eines vergrößerten Ausschnitts von zwei relativ parallelen Streben 123, 124 und einer Gitterstruktur 180, welche mit den Streben assoziiert ist. Die Gitterstruktur 180 beinhaltet die Knoten 140, welche zwischen den Streben angeordnet sind, wie in der Querschnittsansicht von 3a, welche in 3b gezeigt ist, klar zu sehen ist. Wie in dem Querschnitt zu sehen ist, sind die Streben 123, 124, 133, 134 auf dem Gitter 180 zwischen benachbarten Knoten 140 bei den Knoten 142 positioniert. Wie in den 3b-3c gezeigt, sind die Knoten 140 und die Knoten 142 versetzt, so dass die Streben 123, 124, 133, 134 von den Knoten 140 versetzt sind.
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In den perspektivischen Ansichten eines Teils einer Platte, welche in den 3d-3g gezeigt sind, sind die Knoten 140 als Teil der Gitterstruktur gezeigt, dort wo acht Stützelemente 144 zusammenlaufen um die Knoten 140 zu formen. Im Gegensatz hierzu werden die Knoten 142 bei dem Zusammenlaufen von vier Stützelementen 144 gebildet, wie gezeigt. Wie in den 3d-f gezeigt sind beispielsweise aufeinanderfolgende Kanten der Gitterknoten 142 zwischen zwei Streben geformt. In alternativen Ausführungsformen können Knoten genutzt werden, um eine oder mehrere Verstärkungsstreben zu verbinden. Um beispielsweise die Dichte der Stützelemente und / oder die Steifigkeit eines Teils, wie beispielsweise einer Sohle, zu erhöhen, können Knoten benutzt werden, um vier oder mehr Verstärkungsstreben zu verbinden.
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Wie in 3g deutlich gezeigt, können Verstärkungsstreben durch eine Vielzahl von Knoten miteinander verbunden sein. Genauer gesagt sind benachbarte erste Verstärkungsstreben 123, 124 und ihre entsprechenden im Wesentlichen parallelen zweiten Verstärkungsstreben 133, 134 durch eine Vielzahl von Knoten 140, 142 miteinander verbunden.
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Das Konstruieren der Sohle mit ersten und zweiten Verstärkungsstreben, welche durch solche Knoten miteinander verbunden sind, ermöglicht eine leichtgewichtige und atmungsaktive Sohle, welche bedeutsam leichter sein kann als eine konventionelle Sohlenplatte, welche ähnliche Eigenschaften, beispielsweise ähnliche Steifigkeitswerte, hat.
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Die 4a-g zeigen eine Ausführungsform eines Fahrradschuhs 300. 4a zeigt eine Obenansicht des Schuhs 300 und 4b eine Untenansicht. 4c zeigt eine mediale Seitenansicht des Schuhs 300 und 4d eine laterale Seitenansicht. 4e zeigt eine Rückansicht des Schuhs 300 und 4f eine Vorderansicht. Schließlich zeigt 4g eine vergrößerte Ansicht der Fersenregion des Schuhs 300 in einer Obenansicht.
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Der Schuh 300 weist eine erfindungsgemäße Sohle 100 auf, wie oben diskutiert. Alternativ könnte der Schuh 300 auch eine Sohle 200 wie oben diskutiert aufweisen oder eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sohle. Der Schuh 300 weist ferner ein Oberteil 310 auf, welches an dem dreidimensional geformten Rand 110 der Sohle 100 befestigt ist. Das Oberteil 310 kann beispielsweise an den Rand 110 geklebt oder anderweitig mit ihm verbunden sein.
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Das Oberteil 310 weist einen Fersenteil 320 auf, welches sich unterhalb und um den Knöchel herum bis zum Spann des Fußes erstreckt und insbesondere bis zu den medialen und lateralen obersten Löchern 321 und 322 des Schnürsystems, um ein Sichern des Fußes innerhalb des Schuhs 300 zu ermöglichen. Alternative Verschlussmechanismen für Schuhe können auch benutzt werden, beinhalten aber nicht beschränkt auf Klettverschlüsse (z.B. elcro®), Haken- und Flor-Verschlüsse, Berührungsverschlüsse, Reißverschlüsse, Schnappverschlüsse, Knarren, Schnürsysteme (z.B. Spule- und Kabel-Systeme, Schnürsenkel, etc.) und / oder Kombinationen hieraus.
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Der Fersenteil 320 weist ein textiles Material auf. Wie in den 4a-g gezeigt ist ein Beispiel für das textilen Material im vorliegenden Fall ein triaxiales textiles Gewebe, welches auf beiden Seiten mit einem Kunststoffmaterial laminiert ist. Das triaxiale textile Gewebe besteht aus drei Sätzen von parallelen textilen Strängen, wie gezeigt. Die Stränge der jeweiligen Sätze sind in solch einer Weise angeordnet, dass sie Stränge der beiden anderen Sätze in einem Winkel von ungefähr 60° schneiden. Materialien, welche im Fersenteil benutzt werden können, beinhalten sind aber nicht beschränkt auf textile Materialien, nicht-gewebte Materialien, Laminate, nicht-textile Materialien wie gegossene Teile, beispielsweise EVA Teile, PU Teile, irgendwelche Materialien die in konventionellen Oberteilen benutzt werden, Bänder und / oder Kombinationen hieraus. Es sollte verstanden werden, dass das triaxiale textile Gewebe ein Beispiel ist und dass andere Materialien, wie Folien, nicht-gewebte Materialien, textile Materialien oder Gewebe auch benutzt werden können.
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Wie gezeigt weist das Oberteil 310 weiterhin ein netzartiges textiles Material 330 in der Zehenregion auf, um die Atmungsaktivität des Schuhs 300 zu verbessern. Alternativ kann jegliches atmungsaktive Material in der Zehenregion des Oberteils benutzt werden. In der medialen und lateralen zentralen Region weist das Oberteil 310 weiterhin mediale und laterale Seitenflügel 341 und 342 auf, welche ein folienartiges Material aufweisen. Materialien, welche in den Flügeln 341, 342 benutzt werden, können Materialien beinhalten, welche eine hohe Zugfestigkeit bei geringem Gewicht haben. Beispielsweise können Materialien, welche in den Flügeln benutzt werden, beinhalten sind aber nicht beschränkt auf textile Materialien, nicht-gewebte Materialien wie flexible nicht-gewebte Laminate, Polyethylene mit ultrahohem Molekulargewicht (z.B. Dyneema®), und / oder andere Materialien, welche in der Technik bekannt sind. Die Seitenflügel 341 und 342 können mit weiteren Stabilisierungselementen versehen sein, die an die Innen- oder Außenseite des folienartigen Materials geklebt, geschweißt oder anderweitig damit verbunden sind.
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Weiterhin weist der Schuh 300 ein Netz 190 auf, welches auf der Oberseite der Sohle 100 angeordnet ist, wie bereits diskutiert. Das Netz 190 könnte auch als eine Membran ausgestaltet sein, um Wasser vom Eindringen in den Schuh 300 durch die Sohle 100 abzuhalten.
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Schließlich kann der Schuh 300 ferner eine Innensohle 400 aufweisen, wie in 4a gezeigt. Die Innensohle 400 wurde in 4g entfernt, um die Sicht auf das Netz 190 zu ermöglichen.
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Die Innensohle 400 ist in mehr Detail in den 5a-b gezeigt. Die Innensohle 400 kann beinhalten ist aber nicht beschränkt auf Verbundmaterialien, textile Materialien, Carbonfasern, Polypropylen („PP“), Polyurethane („PU“, wie beispielsweise thermoplastisches Polyurethan („TPU“)), thermoplastische Elastomere („TPE“), thermisch leitende Materialien, geschäumte Materialien, beispielsweise Ethylenvinylacetat („EVA“), expandiertes Polypropylen („EPP“) und / oder expandiertes thermoplastisches Polyurethan („eTPU“) und / oder Kombinationen hieraus.
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Wie gezeigt kann die Innensohle 400 eine Materialschicht 410 aufweisen, welche vorzugsweise auf der Unterseite der Innensohle 400 angeordnet ist. Beispielsweise kann die Materialschicht gewobene Carbonfasern aufweisen, um die Stabilität und Reißfestigkeit der Innensohle 400 zu erhöhen. Andere Fasern können auch benutzt werden. Auf der Oberseite kann die Innensohle 400 beispielsweise ein Filzmaterial aufweisen oder dergleichen, um den Tragekomfort zu erhöhen. Schließlich kann die Innensohle 400 eine Anzahl von Löchern 420 mit verschiedenen Durchmessern und in verschiedenen Regionen und Anordnungen aufweisen, welche dazu beitragen können, die Innensohle 400 an die Anatomie eines Fußes eines Trägers anzupassen und die Durchlüftung des Schuhs 300 zu verbessern.
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Die Innensohle 400 kann auch ein thermisch leitendes Material aufweisen, um Wärme vom Fuß weg zu bewegen. Die Innensohle kann auch Druck des Gitters verteilen, um Blasen etc. am Fuß des Trägers zu vermeiden.
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6 illustriert wie die Anordnung und Ausgestaltung der Löcher 420 ermittelt werden kann, um die Innensohle 400 an die Anatomie eines Fußes eines Trägers anzupassen. In einem ersten Schritt 510 wird die Druckverteilung des Fußes mithilfe einer Druckplatte gemessen. Solch eine Druckplatte ist in der Branche gut bekannt. In einem nächsten Schritt 520 wird die Druckverteilung auf ein rechteckiges 2-D Raster abgebildet, die Bereiche des höchsten gemessenen Drucks werden von dem Raster entfernt und in Bereichen mit geringem Druck werden die Durchmesser der Rasterpunkte proportional zu dem gemessenen Druck erhöht. Aus dem resultierenden angepassten Raster wird die Verteilung und die Durchmesser der Löcher 420 in der Innensohle 400 dann in einem weiteren Schritt 530 ermittelt und die Innensohle 400 dementsprechend hergestellt.
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Weiter können Druckverteilungskarten, wovon ein Beispiel im Schritt 510 der 6 gezeigt ist, auch benutzt werden, um die Ausgestaltung der Sohle anzupassen. Beispielsweise kann ein Gitter ganzheitlich ausgestaltet oder lokal verstärkt werden, unter Benutzung der Druckkarte, um eine maßgeschneiderte Steifigkeit zu erlauben, um den individuellen Bedürfnissen eines Nutzers zu genügen. Dies kann eine spezifische Nutzeranpassungen der Steifigkeit des Gitters erlauben, basierend auf der Belastung der Schuhwaren. Beispielsweise kann eine Anzahl von Knoten und / oder eine Anzahl von Stützelementen, welche die Knoten bilden, erhöht oder verringert werden, abhängig von vorbestimmten Anforderungen an eine Ausgestaltung. In einigen Fällen kann die Dicke der Stützelemente in spezifischen Bereichen erhöht und / oder verringert werden, abhängig von den Belastungsanforderungen für die Sohle.
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Wie in dem Flussdiagramm in 7 gezeigt kann die Herstellung von Teilen unter Benutzung additiven Herstellens mehrere Schritte und / oder Rückmeldungsschleifen beinhalten. Ausgestaltungen für Teile können unter Benutzung kommerziell erhältlicher oder entwickelter Software erstellt und / oder optimiert werden. Simulationen können durchgeführt werden, um Spannungsverformungswerte, Spannungsbelastungswerte und / oder die Steifigkeit an verschiedenen Punkten in der Ausgestaltung zu ermitteln. Beispielsweise können Simulationen benutzt werden, um für eine gegebene Ausgestaltung und eine gegebene Anwendung Bereiche mit hoher Spannungsverformung in der Ausgestaltung zu ermitteln. Basierend auf den ermittelten Spannungsverformungswerten kann die Ausgestaltung abgeändert werden. Insbesondere können in Bereichen mit hoher Verformung die Geometrien der Ausgestaltung und / oder die verwendeten Materialien angepasst werden, sodass die Ausgestaltung in den identifizierten Bereichen mit hoher Spannungsverformung eine erhöhte Arbeitsspannungsverformung hat.
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Wie in 7 illustriert können, nachdem die Ausgestaltung beendet ist, Testteile unter Verwendung additiven Herstellens konstruiert werden. Additive Herstellungsverfahren können beinhalten sind aber nicht begrenzt auf Lasersintern, wie direktes Metalllasersintern, Laserschmelzen, Elektronenstrahlschmelzen, selektives Laserschmelzen, selektives Wärmesintern, selektives Lasersintern, etc., verschweißtes Ablagerungsmodellieren, Freiform-Elektronenstrahl-Fabrikation, 3-D Drucken, laminierte Objektherstellung, Stereolithographie, Feinschichttechnik, Auftropfpuder, digitale Lichtverarbeitung, andere in der Technik bekannte Prozesse und / oder Kombinationen hieraus.
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Benutzte Materialien können beinhalten sind aber nicht limitiert auf Metalle wie Magnesium, Aluminium, Titan, Stahl (z.B. martensitaushärtender Stahl, rostfreier Stahl) oder dergleichen, Legierungen wie Aluminiumlegierungen (z.B. AlSiMg), Titanlegierungen (z.B. Ti64, Ti6AlV4), Kobalt-Chrom-Legierungen (z.B. CC MP1), Nickellegierungen (z.B. IN718, NiCr19Fe19NbMo3), Superlegierungen, Kompositmaterialien, Thermoplasten, Duroplasten und / oder Kombinationen hieraus.
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In einigen Fällen können konstruierte Teile zusätzlichen Nachbehandlungsschritten unterzogen werden. Nachbehandlungsschritte, welche verwendet werden können, beinhalten sind aber nicht limitiert auf Sandstrahlen, Kugelstrahlen, Polieren, elektrochemisches Polieren, optisches Polieren, Zerspanen, Computer-numerischkontrollierte (CNC) Oberflächentechnik, Reibungsfluss-Zerspanen, Galvanotechnik, Mikrozerspanungsbearbeitung, heißisostatisches Pressen, Wärmebehandlung, andere in der Technik bekannte Prozesse und / oder Kombinationen hieraus.
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Fertiggestellte Teile werden hinsichtlich verschiedener Eigenschaften getestet, wie in 7 gezeigt, die verschiedenen Eigenschaften der Teile können wenn nötig angepasst werden und der Prozess kann erneut beginnen. Nach Fertigstellung der Teile können diese für weitere Tests in Schuhe integriert werden. Danach können wenn nötig Anpassungen der Ausgestaltung gemacht werden.
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Das Gewicht von Teilen, welche durch additives Herstellen und genauer gesagt Lasersintern gefertigt wurden, kann abhängig von der Größe des Teils variieren. Allgemein gesprochen werden Testresultate für hierin beschriebene Schuhsohlen für eine Standard-UK-Größe 8,5 angegeben. Testresultate, beispielsweise Gewichte, Steifigkeitswerte, etc. werden abhängig von der Größe der Sohlenplatte oder der Teile und dem vorgesehenen Einsatzbereich der Sohlenplatte, genauer gesagt der vorgesehenen Sportart, variieren.
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Allgemein kann es für eine lasergesinterte Fahrradsohlenplatte wünschenswert sein, ein Gewicht von weniger als ungefähr 150 g für eine Standard-UK-Größe 8,5 zu haben. Ein Beispiel kann lasergesinterte Platten beinhalten, die ein Gewicht von weniger als 130 g haben. Fahrradplatten, welche ein Gewicht von weniger als 100 g haben, können erwünscht sein. Einige Sohlenplatten können ein Gewicht von weniger als 70 g haben.
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Ein Vorteil dieses Prozesses und der Ausgestaltung, welche damit gefertigt werden kann, ist das verringerte Gewicht der Teile in Bezug auf ihre Steifigkeit. In dieser Weise hergestellte Teile können ein höheres Verhältnis von Biegesteifigkeit zu Gewicht haben als ähnliche Teile, welche aus konventionellen Materialien geformt sind, wie beispielsweise Carbonfaser-basierte Teile. Additive Herstellungsverfahren erlauben komplexere Ausgestaltungen, die unter Benutzung konventioneller Verfahren äußerst kostspielig, wenn nicht sogar unmöglich zu konstruieren sind.
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Der Wert des Verhältnisses der Steifigkeit zum Gewicht kann durch die Materialwahl und / oder die Ausgestaltung des Teils beeinflusst werden. Beispielsweise kann die Verstärkungsstrebendicke variiert werden, um die Steifigkeit in lokalisierten Bereichen zu erhöhen, sodass die angesprochenen Eigenschaften der Komponente erreicht werden. Weiter kann die Geometrie des Teils variieren, beispielsweise können Verstärkungsstreben in jeglicher Richtung (z.B. medial-lateral, diagonal, etc.) positioniert sein und müssen nicht notwendigerweise nur von Ferse zu Zeh verlaufen.
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Weiter kann in einigen alternativen Beispielen wie in den 8a-9e gezeigt eine Sohle für einen Schuh in solch einer Weise geformt sein, dass die Verstärkungsstreben reduziert und / oder eliminiert sind. Die 8a-9e zeigen ein Gitter 180, welches einstückig mit dem Rand 110 geformt ist. Wie hierin diskutiert kann das Gitter 180 so ausgestaltet sein, dass Stützelemente 144, welche in Bereichen hoher Spannungsverformung lokalisiert sind, beispielsweise dicker sein können, um die Stärke des Gitters in diesen Bereichen zu erhöhen. In einigen Bereichen können andere Materialien benutzt werden, um Bereiche des Gitters und / oder des Randes zu verstärken, welche als Bereiche, die hohe Spannungsverformungswerte erfahren, identifiziert wurden.
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10 zeigt eine Sohle 500, welche an einen Stollen 502 gekoppelt ist. Wie gezeigt kann der Stollen 502 unter Benutzung von Verbindungsmitteln 504 wie Schrauben oder irgendwelchen anderen Verbindungsmitteln, die in der Technik bekannt sind, an die Sohle 500 gekoppelt werden. Der Stollen 502 kann teilweise aus thermisch isolierenden Materialien konstruiert sein, um einen Wärmetransfer zwischen dem Boden und der Sohle in extremen Wetterbedingungen zu unterdrücken und / oder verhindern.
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Alternativ kann eine Sohle, welche unter Verwendung additiver Herstellungstechniken gefertigt wurde, eine Vorrichtung beinhalten, um die Sohle direkt an ein Pedal zu koppeln. Beispielsweise kann der Stollen in die Struktur der Sohle hineinkonsturiert sein. Zusätzlich kann es wünschenswert sein, eine Sohle so auszugestalten, dass die Sohle direkt an ein Pedal gekoppelt werden kann. Weiter kann es wünschenswert sein, eine Sohle und ein Pedal in Kombination so auszugestalten, dass die Sohle direkt an ein Pedal gekoppelt werden kann, um die bestmögliche Kraftübertragung von dem Fahrradfahrer an das Fahrrad zu gewährleisten.
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11 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Sohle, welche eine Kombination von Streben und Knoten hat. Diese Ausgestaltung kann benutzt werden, um Steifigkeit bei reduziertem Gewicht bereitzustellen.
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Wie in 12 gezeigt kann auch eine Teilsohlenplatte 550 unter Verwendung der hierin beschriebenen Ausgestaltungen und / oder Verfahren konstruiert werden. Beispielsweise kann ein Chassis 552 für ein Aufhängungssystem 560 in einem Schuh eine metallgesinterte Teilsohlenplatte 550 wie in 12 gezeigt beinhalten.
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Komponenten von Schuhen, welche unter Verwendung additiven Herstellens aus Materialien geformt werden können, können Komponenten beinhalten, welche ein spezifisches Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht für eine gegebene Anwendung benötigen. Weiter kann es abhängig von dem konstruierten Teil erwünscht sein, die Steifigkeit eines Teils an verschiedenen Stellen des Teils zu variieren. Beispielsweise kann ein Teil einer Sohle eine erhöhte Steifigkeit nahe der Stollenbefestigung verglichen zu anderen Bereichen der Sohle haben.
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Messungen von Spannungsverformungswerten können durch die Befestigung von Spannungsverformungsmessern an dem Schuh und / oder der Sohle und / oder unter Verwendung eines 3-D optischen Spannungsverformungsmessgeräts gemacht werden. Basierend auf Belastungsgrenzen des gewählten Materials, erwünschter Lebensdauer der Sohle und Spannungsverformungsmessungen können akzeptable Spannungsverformungswerte ermittelt werden, um bei der Ausgestaltung der Geometrie der Sohle zu helfen. Ähnliche Ermittlungen können für jegliches Teil, welches unter Verwendung additiven Herstellens, insbesondere Lasersintern, konstruiert wurde, gemacht werden.
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Die Biegesteifigkeit von Teilen kann unter Verwendung verschiedener mechanischer Tests gemessen werden, beinhalten aber nicht limitiert auf einen 3-Punkt-Biegetest, einen Kantilever-Biegetest und / oder andere Tests, welche in der Technik bekannt sind. Insbesondere kann das Testen der Steifigkeit von Teilen ein Ermitteln der Last beinhalten, die notwendig ist, um eine spezifische Deformation und / oder Auslenkung aus der neutralen Position des Teils zu erreichen.
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Wie in 13 gezeigt wurde beispielsweise die Biegesteifigkeit einer Fahrradschuhplatte aus konventionellen Materialien unter Verwendung mechanischer Tests ermittelt, in welchen eine elektromechanische Testvorrichtungen (d.h. Instron 3366) bei einer Temperatur von 23 °C und einer Feuchtigkeit von 50 % verwendet wurde. Das Testen verschiedener Materialien und Konstruktionen wurde aufgezeichnet und benutzt, um die Simulation, welche benutzt wurde, um Werte für neue Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Platte anzunähern, zu kalibrieren.
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Tests für die Kalibrierung der Simulation wurden wie folgt durchgeführt. Wie in den 13-14 gezeigt wurde die Sohlenplatte 570 an Fixierungspunkten 582 an der Sohle und an Öffnungen 584 an dem starren Stollen 580 an einen starren Stollen 580 gekoppelt. Die Fixierungspunkte 582 können wie angedeutet in einer neutralen Stollenposition gelegen sein. Ein runder Stempel 586 und eine Belastungszelle 588 wurden benutzt, um eine Kraft für eine Belastungszeit von 1 s auf den Schuh 590 auszuüben. Die ausgeübte Kraft wurde derart gesteuert, dass die Sohle 2,5 mm in der Zehenauslenkungsregion 592 ausgelenkt wurde und 5 mm in der Fersenauslenkungsregion. Diese Belastung wurde für fünf Zyklen wiederholt mit 2 s zwischen den Zyklen. Nach dem fünften Zyklus wurde die Kraft, welche notwendig um ist die Auslegung hervorzurufen, als die Biegesteifigkeit der Platte gemessen.
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Basierend auf diesen Messungen wurde die Steifigkeit der AlSi10Mg, 239 Platte für zwei Punkte auf einer Standard-UK-Größe 8,5 Fahrradschuhplatte ermittelt. Genauer wurde die Steifigkeit in der Zehenauslenkungsregion 584 und der Fersenauslenkungsregion 586, wie in 14 gezeigt, ermittelt.
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Die Biegesteifigkeit in einem Schuh kann basierend auf der Position variieren. Wie in 14 gezeigt wurde beispielsweise die Biegesteifigkeit der Ferse der oben beschriebenen Fahrradplatte durch Ausüben einer Kraft auf die Fersenauslenkungsregion gemessen. Basierend auf diesen Messungen wurde die Biegesteifigkeit der Aluminiumfahrradplatte als ungefähr 49 N/mm in der Fersenauslenkungsregion ermittelt und als ungefähr 348 N/mm in der Zehenauslenkungsregion. Das Gewicht der getesteten Aluminiumfahrradplatte war ungefähr 92 g. Somit ergab sich ein Verhältnis der Biegesteifigkeit der Fahrradplatte zum Gewicht der Fahrradplatte zu ungefähr 0,5 N/(g*mm) in der Fersenauslenkungsregion und 3,8 N/(g*mm) in der Zehenauslenkungsregion.
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Konstruktionen einer gesamten Sohlenplatte oder eines Teils einer Sohlenplatte, welche Strukturen haben wie offene Gittergewerke wie in den 1-3 und 8a-i2 gezeigt, können einen signifikanten Vorteil für die Kühlung der Füße beinhalten. Das offene Gittergewerke wie abgebildet erstreckt sich durch die Sohle und stellt einen signifikanten Luftfluss zur Unterseite des Fußes bereit.
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In einigen Ausführungsformen können Materialien für das Gitter so ausgewählt werden, dass sie einen Wärmetransfer von dem Fuß zu dem Metall erhöhen. In einigen Fällen können Innensohlen minimiert oder nicht getragen werden, um den Kontakt mit dem Gitter zu vergrößern, um den Transfer von Wärme von dem Fuß zu dem Gittermetall zu erhöhen. Während der Benutzung erlaubt ein relativ konstanter Luftfluss durch das Gitter eine Kühlung und verbessert den Wärmetransfer von dem Fuß.
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In einem Beispiel kann eine Innensohle so konstruiert werden, dass sie thermisch leitenden Materialien beinhaltet, die den Wärmetransfer von dem Fuß zu der Sohlenplatte erhöhen.
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Ein Beispiel kann Dämpfer und / Stollen beinhalten, welche thermisch isolierende Eigenschaften haben, um den Transfer von Wärme vom Boden zur Sohle oder der Sohle zum Boden zu behindern.
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In einem anderen Beispiel kann die hierin beschriebene Sohle sich aufwärts in die Fersenregion erstrecken, sodass die Sohle eine Schale formt, um die Ferse zu unterstützen. Beispielsweise kann ein Fersenteil einen steifen Teil beinhalten, der durch additives Herstellen geformt ist, um Bewegungen der Ferse in dem Schuh zu behindern.
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Ferner kann eine Gitterstruktur in einer Sohle, welche widerstandsfähig und / oder nicht-porös hinsichtlich Wasser ist, für Fahrradfahrer interessant sein, welche an Multi-Sport-Veranstaltungen teilnehmen wie Wasserfahrrad-Rennen, Duathlon, Triathlon, etc. Ein Schuh mit einer wie hierin beschriebenen Gitterstruktur könnte während des Schwimmens getragen werden und dann während des Fahrradteils der Veranstaltung. Das offene Gerüst in der Sohle würde einen erhöhten Luftfluss durch die Sohle erlauben und gegebenenfalls die Trockenzeit des Schuhs verringern. Dies kann den Komfort des Schuhs erhöhen.
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Wie hierin offenbart können verschiedene Teile unter Verwendung additiven Herstellens konstruiert werden, beispielsweise Platten für Sohlen. In einem Beispiel kann ein Teil einer Sohlenplatte unter Verwendung additiven Herstellens konstruiert werden. Beispielsweise kann eine Sohlenplatte so ausgestaltet sein, dass das Gitter und der Rand einstückig unter Verwendung additiven Herstellens konstruiert sind. In einigen Fällen können Streben unter Verwendung konventioneller Verfahren geformt sein und an die Sohlenplatte unter Verwendung von Standardverfahren, die in der Technik bekannt sind, gekoppelt sein.
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Ein weiteres Beispiel kann beinhalten, ein Gitter, einen Rand und zumindest eine Strebe, welche sich an einen Teil des Gitters anschließt (z.B. an und / oder in dem Gitter), unter Verwendung additiven Herstellens zu konstruieren.
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Alternativ können Sohlenplatten konstruiert werden, welche Regionen haben, die einstückig unter Verwendung additiven Herstellens geformt sind, und andere Regionen unter Verwendung konventioneller Verfahren. Beispielsweise kann die Zehenregion einer Sohlenplatte unter Verwendung von Lasersintern konstruiert sein während der Teil der Sohlenplatte vom Spann zur Ferse unter Verwendung von Verfahren, die in der Technik bekannt sind, konstruiert sein kann. Diese Bereiche können aneinander unter Verwendung von Verfahren, die in der Technik bekannt sind, gekoppelt sein.
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Komponenten, die auf diese Weise konstruiert sind, können auch metallgesinterte Torsionsbalken beinhalten, beispielsweise für einen Laufschuh. Zusätzlich können für bestimmte Anwendungen metallgesinterte Stifte zum Rennen, Fußball, amerikanischen Fußball, Basketball, Rugby, Feldhockey, Lacrosse, Golf oder irgend eine andere Anwendung, welche Stifte benötigt, benutzt werden. Weiter können Oberteilkomponenten beinhaltend aber nicht beschränkt auf Teile eines Oberteils, Fersenkappen, Verschlusssysteme, Ösen und / oder Teile, welche eine spezifische Steifigkeit benötigen, unter Verwendung additiver Herstellungstechniken konstruiert werden. Oberteilkomponenten, welche auf diese Weise konstruiert sind, können den Wärmetransfer von dem Fuß weg erhöhen, basierend auf den ausgewählten Materialien und / oder Ausgestaltungen. Beispielsweise können Metallgitterstrukturen anschließend an Bereiche des Fußes, in denen ein erhöhter Wärmetransfer erwünscht ist, benutzt werden.
