DE102020202237A1

DE102020202237A1 - Sohle umfassend individuell auslenkbaren Verstärkungselemente, und Schuh mit einer solchen Sohle

Info

Publication number: DE102020202237A1
Application number: DE102020202237.2A
Authority: DE
Inventors: Robbie Paterson; Harry Miles; Daniel Ruiz; Fabian Schweizer; Sam Forester; Falk Bruns; Peter Valdivia; Jochen Bartl; Tobias Biegel
Original assignee: Adidas AG
Current assignee: Adidas AG
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2021-08-26
Anticipated expiration: 2040-02-22
Also published as: JP7355771B2; CN113287829A; EP4241605A3; CN113287830A; EP3868242A3; EP3868242A2; JP2021133244A; JP2023143905A; US20210259357A1; DE102020202237B4; EP3868243A1; JP2021133245A; EP4241605A2; US11779077B2; EP3868243B1; US20210259358A1; US20240008595A1

Abstract

Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Sohle für einen Schuh, insbesondere für einen Laufschuh, sowie einen Schuh umfassend eine solche Sohle.Es wird eine Sohle für einen Schuh bereitgestellt, die mindestens zwei Verstärkungselemente umfasst, die sich in einer vorderen Hälfte der Sohle erstrecken, wobei die Verstärkungselemente angepasst sind, durch Kräfte, die während eines Gangzyklus auf die Sohle wirken, unabhängig voneinander ausgelenkt zu werden.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sohle für einen Schuh, insbesondere für einen Laufschuh. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf einen Schuh, insbesondere einen Laufschuh, umfassend solch eine Sohle.
II. Stand der Technik
Eine Schuhsohle erfüllt typischerweise eine Reihe verschiedener Funktionen, wie z.B. Dämpfung der beim Aufprall des Fußes auftretenden Aufprallkräfte und Bereitstellen von Traktion, um ein Abrutschen des Fußes des Trägers zu vermeiden. Eine weitere Funktion einer Schuhsohle besteht typischerweise darin, dem Fuß des Trägers ein gewisses Maß an Stabilität zu verleihen, so dass die Gefahr eines Umknickens des Knöchels oder anderer Arten von Verletzungen, z.B. Verletzungen der Plantarfaszie oder Muskelüberlastung usw., verringert wird. Eine weitere Funktion einer Schuhsohle, insbesondere bei Leistungsschuhen wie Laufschuhen, besteht darin, eine gute Kraftübertragung von den Beinen des Athleten über den Fuß auf den Boden und einen effizienten Laufstil zu ermöglichen, um die Leistung des Athleten zu verbessern.
Um die erwähnten Stabilitäts- und Leistungsprobleme bei Laufschuhen anzugehen, wurden Schaftelemente, Torsionssysteme, Versteifungsplatten usw. in Betracht gezogen. Eine Schwäche dieser Konstruktionen ist jedoch, dass sie zu Schuhen mit hoher Festigkeit und Steifigkeit führen, was zu einem wenig ergonomischen Lauferlebnis führt. Es wurde auch festgestellt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Schuhkonstruktionen keine spezifischen anatomischen Orientierungspunkte im Fuß berücksichtigen. Solche Konstruktionen tendieren dazu, die Füße künstlich auf eine Ebene zu beschränken und zu fixieren, so dass beim Laufen nur ein bestimmtes Maß an Bewegung und ein unnatürliches Abstoßen möglich ist. Dies kann dazu führen, dass die Gelenke im Bein und im Fuß überbeansprucht oder in einer Weise benutzt werden, die langfristig zu Beschwerden oder sogar Verletzungen führen kann.
Andererseits ist ein stabilisierendes Element mit fünf stabilisierenden Gliedern, die von einem Verbindungsglied ausgehen, aus US 6,968,637 B1 bekannt. Dieses stabilisierende Element befindet sich jedoch hauptsächlich im Mittelfußbereich. Daraus ergibt sich z.B. das Problem der unzureichenden Unterstützung im Zehenabstoßbereich der Sohle, die ein wichtiger Faktor für ein dynamisches und energieeffizientes Abstoßen des Fußes beim Laufen ist.
US 2005/0268489 A1 beschreibt einen elastischen Schuhheber mit einer Reihe von Hebelstangen, die durch Stangen stabilisiert und integral in die Struktur einer Schuhsohle eingegossen sind.
EP 1906 783 B1 beschreibt eine Sohle, umfassend mindestens drei längliche Elemente, die in Längsrichtung innerhalb der horizontalen Ebene der Sohle orientiert sind und dazu geeignet sind, die Steifigkeit als Reaktion auf eine Erhöhung der Längsspannung der Sohle zu erhöhen.
US 6,502,330 B1 beschreibt eine Sohle, die eine Verstärkung in Form einer geschlossenen Schlaufe beinhaltet, welche die Zone, auf der die Ferse ruht, umgibt und sich in Form von zwei Zweigen, die sich entlang der beiden Kanten der Sohle mindestens bis zur Zone des ersten und fünften Metatarsalköpfchens erstrecken, nach vorn erstreckt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es ein Problem der vorliegenden Erfindung, eine Verstärkungsstruktur für eine Sohle für einen Schuh, insbesondere für einen Laufschuh, bereitzustellen, die zumindest einige der Nachteile der oben erwähnten bekannten Konstruktionen verbessert und überwindet. Ein besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verstärkungsstruktur bereitzustellen, die es ermöglicht, die Physiologie der Füße des Trägers besser zu berücksichtigen und die ein natürliches und angenehmes Lauferlebnis ermöglicht und dazu beiträgt, das hilft das Verletzungsrisiko zu senken.
III. Zusammenfassung der Erfindung
Die oben skizzierten Probleme werden angesprochen und zumindest teilweise durch die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung gelöst.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Sohle für einen Schuh bereitgestellt.
Die Sohle kann insbesondere in einem Laufschuh verwendet werden. Die Sohle kann jedoch auch in verschiedenen Arten von Schuhen verwendet werden, insbesondere in anderen Arten von Sportschuhen, und ihre Verwendung ist nicht auf Laufschuhe beschränkt. Beispielsweise kann die Sohle in Schuhen für Leichtathletik, in Schuhen für Weitsprung, in Schuhen für Sprint- oder Kurzstreckenläufe, in Schuhen für Hürdenläufe, in Schuhen für Mittel- oder Langstreckenläufe usw. verwendet werden.
In einer Ausführung umfasst die Sohle mindestens zwei Verstärkungselemente, die sich in einer vorderen Hälfte der Sohle erstrecken, wobei die Verstärkungselemente so ausgelegt sind, dass sie durch Kräfte, die während eines Gangzyklus auf die Sohle wirken, unabhängig voneinander ausgelenkt werden können.
Es kann wünschenswert sein, eine ausreichende Steifigkeit und Dämpfung um den Zehenbereich des Fußes herum vorzusehen, um Bewegung und Ermüdung zu reduzieren, sowie an den Metatarsophalangeal-Gelenken (MTP-Gelenken) und dem ersten Metatarsalknochen um eine Überbeanspruchung zu vermeiden. Durch die Ausdehnung in der vorderen Hälfte der Sohle können die Verstärkungselemente die Zehen und Zehengelenke, die beim Laufen hohen Belastungen ausgesetzt sind, angemessen stützen und stabilisieren und helfen, die Überlastung wichtiger anatomischer Landmarken und Muskelgruppen zu reduzieren.
Die Verstärkungselemente können ferner helfen, die beim Laufen entstehende exzentrische Arbeit zu reduzieren, was wiederum dabei helfen kann, den Energieverlust eines Athleten zu verringern, was die an den MTP-, Knie-, Knöchel- und Hüftgelenken geleistete Arbeit reduzieren kann. Weniger geleistete Arbeit bedeutet weniger Ermüdung und weniger Überlastungs- oder Überlastungsverletzungen für den Träger eines solchen Schuhs. Die Verstärkungselemente können auch der Anatomie und Physiologie des Fußes gerecht werden, im Gegensatz zu den bisher bekannten starren oder einheitlichen Elementen des Stands der Technik.
Darüber hinaus können die Verstärkungselemente, wenn sie zusammenwirken, auch eine stabilisierende Plattform bieten, auf der der Fuß aufsetzen kann und die dem Benutzer ein reibungsloses Lauferlebnis bietet. Die Stabilität kann z.B. durch eine steife, stabförmige Struktur der Verstärkungselemente erreicht werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verstärkungselemente nach der vorliegenden Erfindung der menschlichen Fußstruktur und ihrer Anatomie Rechnung tragen, um biomechanischen Schutz, Bewegung und Leichtigkeit zu gewährleisten. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung ist vom menschlichen Fuß selbst inspiriert: Indem sie die natürliche Form und Anatomie des Fußes ergänzt, verbessert sie die Schnittstelle zwischen Fuß und Boden, erhöht die Leichtgängigkeit des Abrollens und vermindert die Aufprallkräfte, wodurch die Struktur des Fußes und die Muskelgruppen weniger belastet werden. Dies kann dem Träger helfen, einen sanfteren und natürlicheren Gangzyklus zu erreichen.
Darüber hinaus kann die Verstärkungsfunktion durch mehrere Verstärkungselemente und durch die Tatsache, dass die einzelnen Verstärkungselemente unabhängig voneinander auf die während eines Gangzykluses auftretenden Kräfte reagieren und antworten, detaillierter kontrolliert und auf die spezifischen Bedürfnisse eines Läufers zugeschnitten werden, als wenn ein einfaches einzelnes Verstärkungselement verwendet wird. Die einzelnen Verstärkungselemente können auf spezifische anatomische Landmarken im Fuß, wie z.B. jede einzelne Metatarsalstruktur, eingehen. Zum Beispiel kann die Steifigkeit jedes Verstärkungselements solchen anatomischen Landmarken gerecht werden. Alles in allem kann die Verwendung einzelner Verstärkungselemente, die allein und/oder in Kombination miteinander wirken, eine Stabilisierung der Sohle und des Schuhs in Längsrichtung ermöglichen und gleichzeitig eine biomechanisch bevorzugte Bewegung des Fußes, des Knöchels und der umgebenden Substrukturen während der Standphase des Gangzyklus beim Laufen ermöglichen.
Ein weiterer Vorteil des Verwendens der offenbarten Verstärkungselemente, die vorzugsweise in einem Zwischensohlenmaterial wie z.B. einem weichen Schaumstoffmaterial aufgehängt werden können, besteht darin, dass sie eine Bewegung des Fußes von einer lateralen zu einer medialen Seite und umgekehrt mit mehr Kontrolle ermöglichen. Da sich jedes Verstärkungselement unabhängig vom anderen bewegen kann, wird sich der Fuß nicht so schnell bewegen und verdrehen, sondern es wird stattdessen eine „kontrollierte Freiheit“ bereitgestellt. Die folgende Analogie kann verwendet werden, um diesen Effekt weiter zu verdeutlichen: Beim Klavierspiel mit den fünf Fingern kann jeder Finger eine Taste anschlagen, ohne dass die anderen Tasten gedrückt werden, so dass die Bewegung von links nach rechts mit geringerer Geschwindigkeit und größerer Kontroller über jede Taste erfolgen kann. Würde man dagegen statt fünf einzelner Finger eine einzige einheitliche Struktur verwenden, z.B. einen flachen Balken oder eine Platte, könnte man nur wenig Steuerung darüber ausüben, wie viele Tasten gedrückt werden, und in Wirklichkeit wäre es höchstwahrscheinlich nur möglich, die verschiedenen Tasten alle gleichzeitig zu drücken. In ähnlicher Weise kann mit Hilfe der einzelnen Verstärkungselemente der vorliegenden Erfindung jedes Element einzeln von einer lateralen zu einer medialen Seite während des Laufens aktiviert werden, um ein sanftes und stabiles Laufen zu ermöglichen, während eine einheitliche Struktur sofort aktiviert wird und somit weniger stabil sein und weniger Kontrollierbarkeit bereitstellen könnte.
Bereits an dieser Stelle wird betont, dass für die Verstärkungsteile unterschiedliche Geometrien und Querschnittsformen möglich sind. Die Querschnittsform kann auch entlang verschiedener Schnitte eines bestimmten Verstärkungselements und/oder zwischen verschiedenen Verstärkungselementen variieren. Beispiele für mögliche Querschnittsformen für die Verstärkungselemente oder Schnitte der Verstärkungselemente beinhalten, sind aber nicht beschränkt darauf, kreisförmige, elliptische, prismatische, trapezförmige, quadratische, rechteckige, und die Verstärkungselemente können stab-, rohr- oder plattenartig sein (oder Abschnitte mit einer solchen Form enthalten), wie im Rest dieses Dokuments ausführlicher behandelt wird.
Jedes der Verstärkungselemente kann einen nichtlinearen Abschnitt umfassen.
In diesem Zusammenhang bedeutet „nichtlinear“, sich nicht entlang einer geraden Linie zu erstrecken. Mit anderen Worten, jedes der Verstärkungselemente kann einen gekrümmten oder gebogenen Abschnitt aufweisen. Knicke oder scharfe Biegungen sind zum Beispiel auch möglich, werden aber im Allgemeinen weniger bevorzugt.
Bei Verstärkungsteilen, die z.B. einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, ist es unproblematisch zu bestimmen, ob sie einer geraden Linie folgen oder nicht. Bei Verstärkungselementen, die einen anderen Querschnitt aufweisen, z.B. plattenartige Verstärkungselemente, wie weiter unten näher erläutert, wird im Folgenden jedoch der Begriff „Fließspur des Verstärkungselements“ verwendet, um die allgemeine Form und Geometrie des Verstärkungselements zu beschreiben. Die Fließspur eines bestimmten Verstärkungselements kann als eine Linie betrachtet werden, die durch die „Mitte“ des Verstärkungselements verläuft (oder durch die Mitte jedes Abschnitts des Verstärkungselements, wenn die Querschnittsform des Verstärkungselements über verschiedene Abschnitte des Verstärkungselements variiert).
Eine mathematisch striktere Art und Weise, die Fließspur für ein Verstärkungselement unabhängig von seiner Querschnittsform zu definieren, wäre z.B., das Verstärkungselement in Längsrichtung in eine Vielzahl von Scheiben mit konstanter Dicke (z.B. mit einer Dicke von 1 mm oder 2 mm oder 5 mm oder so weiter, je nach dem gewünschten Genauigkeitsgrad) zu unterteilen, den Massenschwerpunkt für jede Scheibe zu bestimmen und mit einem Punkt zu markieren, das Verstärkungselement wieder zusammenzusetzen und dann alle so bestimmten Punkte zu verbinden. Die sich ergebende Linie kann dann als die Fließspur des Verstärkungselements betrachtet werden. Während der oben beschriebene Prozess prinzipiell „physikalisch“ durchgeführt werden kann, indem das Verstärkungselement tatsächlich in Stücke geschnitten wird, wird normalerweise eine Computersimulation verwendet, um dies „virtuell“ zu tun, ohne das Verstärkungselement zerstören zu müssen. Geeignete Verfahren und Vorrichtungen (z.B. 3D-Scanner) hierfür sind dem Fachmann bekannt und werden hier nicht weiter erörtert.
Unabhängig vom Querschnitt der Verstärkungselemente folgt also die Mittellinie oder Fließspur eines nichtlinearen Verstärkungselements nicht einer geraden Linie.
Ein gegebenes Verstärkungselement kann jedoch zusätzlich zu dem oder den nichtlinearen Abschnitten auch einen oder mehrere lineare (d.h. gerade) Abschnitte umfassen, oder das gesamte Verstärkungselement kann nichtlinear sein. Lineare und nichtlineare Abschnitte können sich auch abwechseln. Darüber hinaus sind auch Kombinationen von Verstärkungselementen mit und ohne solche geraden Abschnitte innerhalb einer Sohle möglich. Diese Aussagen gelten auch für die folgende Diskussion, in der spezifischere Formen und Geometrien der Verstärkungselemente diskutiert werden, auch wenn sie nicht explizit noch einmal wiederholt werden.
Verwenden von nichtlinearen Abschnitten in den Verstärkungselementen ermöglicht es den Verstärkungselementen beispielsweise, der allgemeinen Form und Anatomie des Fußes zu folgen und somit eine angemessene Unterstützung, Stabilität und Führung des Fußes und der umgebenden Substrukturen bereitzustellen, und helfen dadurch, Verletzungen, Überlastung der Gelenke und Fehlbelastungen zu vermeiden und generell ein gutes Abrollverhalten der Sohle zu fördern.
Zum Beispiel kann jedes der Verstärkungselemente einen Abschnitt umfassen, der in einer Seitenansicht der Sohle eine konkave Form aufweist (wenn sich die Sohle auf einem flachen Stück Boden oder einem Tisch in einem kraftfreien Zustand befindet, ohne gebogen oder verdreht zu sein, und von der medialen oder lateralen Seite betrachtet wird).
Eine „konkave Form“ wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung als eine Form verstanden, die einer Schüssel, einer Untertasse oder einer Schöpfkelle ähnelt, d.h. eine Form, in der sich Wasser sammeln und nicht ausgestoßen werden würde.
Bildlich gesprochen können die Verstärkungselemente daher eine „Schüsselform“ oder „Untertassenform“ oder „Pfannenform“ in der vorderen Hälfte des Fußes bereitstellen, in der die Zehen und insbesondere die Metatarsalknochen und die Metatarsophalangeal-Gelenke (MTP-Gelenke) ruhen können, wodurch z.B. Druckstellen vermieden werden. Darüber hinaus begünstigt diese Geometrie insbesondere die anatomisch effiziente Führung der Metatarsal- und Phalangealknochenstruktur durch die Standphase und vor allem die Erhöhung des Drehmomentarms zwischen Knöchel und Boden im Zehenabstoß. Diese Geometrie reduziert auch die Bremskräfte, die an jedem MTP-Gelenk gedämpft werden, und kann zur Verletzungsprävention während der Standphase des Gangzyklus beim Laufen beitragen.
Um diese Effekte weiter zu fördern, können die Verstärkungselemente in der gesamten vorderen Fußhälfte sanft und kontinuierlich gekrümmt sein, z.B. kann ihre Geometrie (wie z.B. durch ihre Fließspurn definiert) mindestens annähernd einem Kreisbogen folgen (möglicherweise mit unterschiedlichen Bögen/Kreisen für verschiedene Verstärkungsteile). Dies kann ein sehr sanftes Abrollen oder Schreiten während des Laufens, von der Ferse bis zu den Zehen, d.h. eine Abrollbewegung, ermöglichen, da ein Kreis eine sehr effiziente Form für die Bewegung darstellt und somit einen sehr effizienten Bewegungsweg bereitstellt, da er mühelos abrollt.
Jedes der Verstärkungselemente kann eine Form aufweisen, die einen relativ zu einer horizontalen Ebene lokalisierten Tiefpunkt aufweist, wobei sich jeder dieser Tiefpunkte in der vorderen Hälfte der Sohle befindet.
Der Begriff „horizontale Ebene“ wird verwendet, um eine Ebene parallel zu einem flachen Bodenstück in dem Zustand zu bezeichnen, in dem die Sohle auf diesem flachen Bodenstück aufliegt und nicht gebogen oder verdreht ist, d.h. in einem kraftfreien Zustand.
Betrachtet man z.B. noch einmal die oben definierten Fließspurn der Verstärkungselemente, so geht nach der hier diskutierten Option jede dieser Fließspurn durch einen lokalisierten Tiefpunkt in der vorderen Hälfte der Sohle hindurch. „Lokalisiert“ bedeutet, dass der Tiefpunkt kein ausgedehnter Bereich, sondern ein identifizierbarer Punkt ist. Mit anderen Worten, auf beiden Seiten des Tiefpunktes bewegen sich die Verstärkungselemente nach oben.
Jeder dieser Tiefpunkte kann sich in einem Bereich zwischen dem Mittelfussbereich und dem Zehenbereich der Sohle befinden. Insbesondere kann sich jeder dieser Tiefpunkte im Bereich der MTP-Gelenke befinden.
Wenn die Tiefpunkte der Verstärkungselemente dem Tiefpunkt der Knochenstruktur entsprechen und die Anatomie des Fußes wieder hilft eine angemessene Unterstützung des Fußes bereitzustellen, wird eine stabile Struktur erzeugt, um die Überlastung der Muskeln und Sehnen beim Laufen zu reduzieren.
Jeder dieser Tiefpunkte kann in einem Abstand von mindestens 5 mm unterhalb einer Ebene liegen, die tangential zur Oberseite der durch die Verstärkungselemente gebildeten Struktur verläuft, vorzugsweise mindestens 8 mm.
Der Abstand von dieser (konzeptionellen) Ebene beschreibt die „Tiefe“ der „Untertasse“, die durch die Verstärkungselemente in der vorderen Hälfte des Fußes gebildet wird. Diese Tiefe kann in Abhängigkeit von einer Reihe von Faktoren gewählt werden, z.B. von der allgemeinen Größe der Sohle (im Allgemeinen gilt: je größer die Sohle, desto größer die Tiefe). Da die vorliegende Erfindung jedoch einzelne Verstärkungselemente verwendet, kann die Tiefe jedes einzelnen Verstärkungselements auch unabhängig voneinander gewählt und angepasst werden, was eine besonders fein abgestimmte Steuerung der Eigenschaften der Sohle ermöglichen kann. Die genannten Mindestwerte können eine ausreichende Tiefe vorsehen, um z.B. ein angenehmes Tragegefühl zu gewährleisten und Ermüdung zu vermeiden, und sie können es auch ermöglichen, dass sich die Anatomie des Vorderfußes in der von den Verstärkungsgliedern bereitgestellten Verstärkungsstruktur „einnistet“. Die Tiefe der Tiefpunkte kann auch entsprechend der beabsichtigten Tätigkeit, für die die Sohle und der Schuh bereitgestellt werden, eingestellt werden. Zum Beispiel kann für eine Aktivität, die mehr Stabilität erfordert oder begünstigt, eine größere Tiefe gewählt werden. Die Tiefe der Tiefpunkte kann weiter eingestellt werden, um eine gewünschte Stapelhöhe der Zwischensohle zu ermöglichen, z.B. wenn eine dünnere Zwischensohle gewünscht wird, kann die Tiefe der Tiefpunkte etwas geringer gewählt werden.
Der Abstand zwischen der Tangentialebene und jedem der genannten Tiefpunkte kann gleich oder zumindest annähernd gleich sein, um ein konstantes Abrollverhalten über die gesamte Breite der Sohle bereitzustellen, was die Stabilität beim Abrollen und Abstoßen verbessern und dazu beitragen kann, Verletzungen und Ermüdung z.B. in den Vorderfußgelenken zu vermeiden.
Der Abstand zwischen der Tangentialebene und jedem der Tiefpunkte kann jedoch auch von der Position des jeweiligen Tiefpunktes relativ zu einer seitlichen oder einer medialen Kante der Sohle abhängen.
Mit anderen Worten, die Tiefe jedes Tiefpunktes kann über die Sohle von der medialen Seite zur lateralen Seite hin variieren.
In einem Beispiel kann die Tiefe der Tiefpunkte an den medialen und lateralen Kanten der Sohle geringer sein als in der Mitte der Sohle, so dass die von den Verstärkungselementen bereitgestellte Verstärkungsstruktur nicht nur eine Krümmung in Seitenansicht der Sohle und in Längsrichtung aufweist, sondern auch eine Krümmung in medial zu lateral Richtung.
In einem anderen Beispiel nimmt die Tiefe der Tiefpunkte von der medialen Seite zur lateralen Seite hin allmählich zu. Eine solche Konstruktion kann vorteilhaft sein, da sie einen größeren Hüftaussenrotationswinkel erlaubt, was die Glutealmuskelaktivierung durch den letzten Punkt des Bodenkontakts erhöhen kann. Dadurch kann der positive Arbeitsbeitrag von den unteren Extremitäten nach oben umverteilt werden, um die Laufeffizienz zu verbessern. Eine solche Formgebung kann auch den Vorfuß etwas mehr in Eversion führen, was die Aktivierung des Hallux verbessern und dem Druckzentrum eine stärkere lineare Translation in Bewegungsrichtung, beim Zehenabsprung, erlauben kann.
Zusammenfassend lässt sich sagen, da es bevorzugt sein kann, dass die Tiefpunkte mit den anatomischen Landmarken des Fußes, z.B. der Position der MTP-Gelenke, wie bereits oben erwähnt, übereinstimmen, und da diese im Allgemeinen von Person zu Person sowohl in der Lage als auch in der Tiefe variieren, bietet die Möglichkeit, die Lage und/oder Tiefe jedes Tiefpunktes separat und unabhängig voneinander zu wählen, ein hohes Maß an Anpassbarkeit, was mit einheitlichen Stabilitätsstrukturen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, nur sehr schwer, wenn nicht gar unmöglich zu erreichen ist.
Der Abschnitt jedes Verstärkungselements, der die nichtlineare Form aufweist, kann sich mindestens vom Mittelfußbereich bis zum Zehenbereich der Sohle erstrecken.
Der Bereich von den Zehen bis zum Mittelfuß ist besonders wichtig für den Zehenabsprung oder das Abstoßen des Fußes und wird daher durch die Verstärkungsstruktur der erfinderischen Sohle besonders unterstützt. Das Vermeiden von geraden Linien, d.h. linearen Verstärkungselementen, in diesem Bereich trägt dazu bei, eine natürliche Abroll- und Abstoßbewegung des Fußes zu fördern und gleichzeitig die nötige Stabilität und Steifigkeit bereitzustellen, um die unteren Extremitäten weniger zu belasten und zu ermüden und die exzentrische Arbeit des Sportlers zu reduzieren.
Die Verstärkungsteile können jedoch auch nach hinten über den Mittelfußbereich hinaus bis in einen Fersenbereich der Sohle reichen.
In diesem Bereich können die Verstärkungselemente auch gekrümmt und nichtlinear sein, oder sie können gerade oder zumindest gerader verlaufen, da der Hinterfußbereich in der Regel nicht so stark gebeugt ist wie der Mittelfuß- und Zehenbereich. Die Verwendung von annähernd geraden Abschnitten für die Verstärkungselemente kann hier also tatsächlich von Vorteil sein, um ein hohes Maß an Stabilität beim Fersenauftritt bereitzustellen.
Es ist jedoch vorzuziehen, dass die Verstärkungselemente nicht nach hinten über die Projektion des Calcaneusknochen hinausragen, da die Ferse im Vergleich zu den Zehen möglicherweise eine solidere Unterstützung benötigt. Im Fersenbereich befindet sich während der Standphase hauptsächlich ein Knochen in Kontakt, nämlich der Calcaneusknochen, während beim Übergang zum Vorderfussbereich die Knochen im Allgemeinen unabhängig voneinander wirken. Daher sind die einzelnen Verstärkungselemente, die den Mittelfuss und insbesondere den Vorfussbereich stützen, zwar so angepasst, dass sie sich unabhängig voneinander bewegen können, aber sie können im Fersenbereich Platz für eine solidere Stützstruktur schaffen, z.B. das weiter unten besprochene Lastverteilungselement.
Die Verstärkungselemente können plattenartige Elemente sein.
In diesem Zusammenhang kann „plattenartig“ bedeuten, dass sie eine vertikale Dicke aufweisen, die im Vergleich zur Längs- und Querausdehnung des Trägers gering ist.
Plattenartige Verstärkungselemente können vorteilhaft sein, da sie eine große Oberfläche bereitstellen, auf der der Fuß ruhen kann, wodurch dem Fuß ein guter Stabilitätsrahmen geboten wird.
Die Verstärkungselemente können auch stabförmige und/oder rohrförmige Elemente sein.
Stab- oder rohrförmige Elemente sind zum Beispiel Elemente, die einen (annähernd) kreisförmigen, elliptischen, prismatischen, trapezförmigen, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei der Querschnitt im Vergleich zur Längsausdehnung der Elemente klein ist. Stabförmige Elemente können als im Allgemeinen massive Elemente betrachtet werden (d.h. überwiegend aus massiven Abschnitten), während rohrförmige Elemente als im Allgemeinen hohle Elemente betrachtet werden können (d.h. überwiegend aus hohlen Abschnitten).
Es sind auch Mischformen zwischen stab-/rohrförmig und plattenartig möglich, und die Querschnittsform kann sich auch entlang eines bestimmten Verstärkungselements ändern (z.B. kann ein bestimmtes Element einen stab-/rohrförmigen Abschnitt oder Abschnitte und einen plattenartigen Abschnitt oder Abschnitte aufweisen). Darüber hinaus müssen nicht alle Verstärkungselemente innerhalb einer bestimmten Sohle des gleichen Typs und der gleichen Form sein, auch Mischungen sind möglich.
Wie bereits oben angezeigt, können die Verstärkungselemente massive Abschnitte umfassen und die Verstärkungselemente können auch hohle Abschnitte umfassen. Auch dies kann sich entlang eines bestimmten Verstärkungselements ändern, und nicht alle Verstärkungselemente innerhalb einer bestimmten Sohle müssen in dieser Hinsicht baugleich sein.
Die Verwendung von hohlen Abschnitten, insbesondere für kreisförmige oder elliptische rohrförmige Verstärkungselemente, kann eine besonders leichte Konstruktion ermöglichen und gleichzeitig das erforderliche Maß an Verstärkung (z.B. Versteifung) der Sohle bereitstellen.
Verwenden von massiven Abschnitten hingegen kann z.B. eine gezielte Gewichtserhöhung in bestimmten Bereichen oder Abschnitten der Sohle ermöglichen, die zum Ausgleich der Sohle und zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens der Sohle während eines Gangzyklus genutzt werden kann, wenn sie mehrere Beschleunigungsstufen in verschiedene Richtungen durchläuft.
Der Durchmesser der Verstärkungselemente kann auch zwischen mindestens zwei der Verstärkungselemente variieren und/oder der Durchmesser von mindestens einem der Verstärkungselemente kann entlang des Verstärkungselements variieren.
Mit anderen Worten, der Durchmesser ist ein weiterer Parameter der Verstärkungselemente, der geändert und angepasst werden kann, um das dynamische Verhalten der Sohle wie gewünscht zu modifizieren. Verstärkungselemente, die an Stellen angeordnet sind, die während des Zehenabstoßes höheren Kräften ausgesetzt sind (z.B. unter dem ersten und dritten Zeh und den entsprechenden Metatarsalen), können beispielsweise einen größeren Durchmesser aufweisen, um solchen Kräften standzuhalten und speziell in diesen Bereichen eine hohe Verstärkung bereitzustellen.
Bei kreisförmigen Abschnitten ist die Bedeutung des Durchmessers klar. Bei anderen Arten von Geometrien für stab- oder rohrförmige Elemente kann der Durchmesser zum Beispiel der kleinste (oder alternativ der größte) Abstand über den Querschnitt eines solchen Elements sein. Bei einem elliptischen Querschnitt kann der Durchmesser zum Beispiel die Länge der Nebenachse (oder alternativ der Hauptachse) der Ellipse sein. Bei plattenartigen Verstärkungselementen kann die vertikale Dicke als Maß für ihren Durchmesser genommen werden.
In einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt es fünf Verstärkungselemente, die jeweils einem Metatarsalknochen entsprechen. Diese können anatomische Unterstützung beim Abrollen von dem lateralen zum medialen Zehenabstoß bereitstell en.
Beispielsweise können die fünf Verstärkungselemente etwa bis unter die Metatarsalknochen des Fußes reichen. Sie müssen sich jedoch nicht genau unter diesen Knochen befinden, sondern können auch leicht zu einer Seite verschoben werden (zumindest einige von ihnen), z.B. zur Unterstützung des Massenschwerpunkts der Sohle, die zur Großzehe hin verschoben wird, um eine maximale Abstoßeffizienz zu erzielen oder um natürlichere Fließspurn bereitzustellen, die der allgemeinen Anatomie des Fußes besser folgen.
In diesem Fall können die Verstärkungselemente, die dem ersten und dem dritten Metatarsalknochen entsprechen, eine höhere Biegesteifigkeit aufweisen als die drei übrigen Verstärkungselemente.
Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass die Verstärkungselemente, die dem ersten und dritten Metatarsalknochen entsprechen, einen größeren Durchmesser aufweisen als die drei übrigen Verstärkungselemente.
Eine erhöhte Steifigkeit für den ersten Metatarsalknochen ist vorteilhaft, da dieser typischerweise die größte und stärkste Struktur der fünf Metatarsalknochen im Fuß ist, der daher beim Laufen die größten Kräfte ausüben und aushalten muss. Der dritte Metatarsalknochen in der Mitte des Fußes hingegen sitzt während der Standphase des Gangzyklus beim Laufen natürlich um das Druckzentrum und profitiert daher auch von einer erhöhten Unterstützung.
Um die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte vorteilhafte Abstützung weiter zu fördern, kann das Verstärkungsglied unterhalb des ersten Metatarsalen auch bis zur Kante der Mittelsohleneinheit verlängert werden, um den Abstand zwischen Sprunggelenk und Zehenabstoßposition zu vergrößern, wodurch der Drehmomentarm in der anterior - posterioren Achse (d.h. der longitudinalen Achse) verstärkt wird.
Die Verstärkungselemente können aus Kohlenstofffasern, einem Kohlenstofffaserverbundwerkstoff und/oder einem Glasfaserverbundwerkstoff bestehen. Ein Beispiel für einen geeigneten Kohlenstoff-Faser-Verbundwerkstoff ist z.B. ein mit Kohlenstofffasern durchsetztes Polyamid-Material und ein Beispiel für einen geeigneten GlasfaserVerbundwerkstoff ist z.B. ein mit Glasfasern durchsetztes Polyamid-Material.
Diese Materialien können bevorzugt werden, da sie eine hohe Stabilität und Steifigkeit bei vergleichsweise geringem Gewicht aufweisen.
Aber auch andere Arten von Material für die Verstärkungselemente wie Metall oder Holz oder spritzgegossene Kunststoffmaterialien sind möglich und von der vorliegenden Erfindung abgedeckt.
Darüber hinaus kann die Materialzusammensetzung zwischen den verschiedenen Verstärkungselementen und/oder entlang eines bestimmten Verstärkungselements variieren, was es auch ermöglichen kann, verschiedenen Verstärkungselementen oder verschiedenen Abschnitten eines bestimmten Verstärkungselements unterschiedliche physikalische Eigenschaften zu verleihen.
Die Verstärkungselemente können mit einer Reihe von Herstellungsverfahren hergestellt werden. Bevorzugte Verfahren beinhalten z.B.: Gießen (z.B. Spritzgießen), additive Herstellung (z.B. 3D-Druck) oder Kohlenstoffextrusion.
Mindestens zwei der Verstärkungselemente können zusätzlich durch ein Verbindungselement verbunden werden.
Dies kann dazu beitragen, der gesamten Verstärkungsstruktur, die durch die Verstärkungselemente bereitgestellt wird, eine gewisse zusätzliche Stabilität zu verleihen, z.B. im Fersenbereich, wo Fersenaufprall normalerweise auftritt. Die durch dieses Verbindungselement bereitgestellte Verbindung kann jedoch nur ergänzend in dem Sinne sein, dass sie die Fähigkeit der Verstärkungselemente, auf die während eines Gangzyklus auf sie einwirkenden Kräfte unabhängig zu reagieren und zu antworten, insbesondere nicht in der vorderen Hälfte des Fußes, nicht behindert oder zumindest nicht vollständig aufhebt.
Das Verbindungselement kann z.B. an oder in der Nähe eines Endbereichs der Verstärkungselemente angeordnet sein. Das Verbindungselement kann z.B. mehrere oder alle Verstärkungselemente in der Nähe ihres hinteren Endes verbinden, um die Stabilität in diesem Bereich zu verbessern (dies kann z.B. der Mittelfuß- oder Fersenbereich sein, abhängig von der Ausdehnung der Verstärkungselemente nach hinten).
Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Verbindung zwischen den beiden Verstärkungselementen, die sich am nächsten an der medialen Seite der Sohle befinden (z.B. die Verstärkungselemente, die der Großzehe und der zweiten Zehe entsprechen) und nahe dem vorderen Ende dieser beiden Verstärkungselemente (z.B. im Bereich unterhalb der oben genannten Zehen) vorzusehen. Durch eine geeignete Positionierung und Gestaltung einer solchen Verbindung kann eine gewisse zusätzliche Unterstützung für ein stabiles Abstoßen über diese beiden Zehen bereitgestellt werden, während die beiden verbundenen Verstärkungselemente möglicherweise noch in der Lage sind, ein hohes Maß an Unabhängigkeit hinsichtlich ihrer Reaktion auf Kräfte zu bewahren, die in den Phasen des Gangzyklus vor dem eigentlichen Abstoßen über die Zehenspitzen wirken. In jedem Fall wird die Bewegungsunabhängigkeit der übrigen Verstärkungselemente (falls vorhanden) nicht beeinträchtigt, wenn nur ein Paar Verstärkungselemente miteinander verbunden ist.
Die Verstärkungselemente können sich im Wesentlichen entlang der Längsrichtung der Sohle erstrecken.
So können die Fließspurn der Verstärkungselemente den natürlichen Fließspurn des Fußes und der Anatomie folgen und somit eine besonders gute Unterstützung zur Reduzierung von Überlastungen der unteren Extremitäten bereitstellen. Auch das Abrollen des Fußes erfolgt überwiegend in dieser Richtung, so dass die Verstärkungselemente durch ihre Form und Gestaltung auch der natürlichen Abrollbewegung Rechnung tragen.
Das Wort „wesentlich“ kann in diesem Zusammenhang so verstanden werden, dass die Abweichung der Fließspurn der Verstärkungselemente von der Längsrichtung im Vergleich zur Länge der Verstärkungselemente gering ist. Um ein spezifisches Beispiel zu nennen: Bei einem Verstärkungselement von 20 cm Länge kann eine Abweichung der Fließspur dieses Elements von der Längsrichtung (d.h. eine „seitliche Bewegung“) von bis zu 1 cm oder von bis zu 2 cm oder sogar von bis zu 5 cm immer noch als „wesentliche“ Längserstreckung des Elements angesehen werden.
Die Verstärkungselemente können nebeneinander in medialer zu lateraler Richtung angeordnet werden.
Dies kann dazu beitragen, einen Stützrahmen bereitzustellen, auf dem der Fuß des Trägers ruhen kann und gut abgestützt ist, und kann auch aus konstruktiver Sicht vorteilhaft sein, da die Dicke der Sohle z.B. in einem akzeptablen Bereich gehalten werden kann.
Es erleichtert auch die Möglichkeit, dass die Verstärkungselemente mit einem netzartigen Material verbunden werden können.
Ein solches netzartiges Material kann die von den Verstärkungselementen bereitgestellte Gesamtstabilität der Verstärkungsstruktur weiter erhöhen, während ihre Fähigkeit, sich individuell zu biegen, d.h. auf die einwirkenden Kräfte individuell zu reagieren und zu antworten, zumindest weitgehend erhalten bleibt.
Die Verstärkungselemente können vorteilhaft je nach den Bedürfnissen des Trägers, z.B. Laufgeschwindigkeit, Laufstil und Anatomie des Athleten sowie der Laufstrecke, weiter gestaltet und angepasst werden. Eine solche Anpassung kann damit zusammenhängen, dass Steifigkeit, Länge, Materialzusammensetzung, Abschnitte, Elastizität, Plastizität usw. der einzelnen Verstärkungselemente nach Wunsch verändert werden.
Durch die Verwendung eines plastischeren Materials zur Herstellung der Verstärkungselemente kann beispielsweise deren Form an das Gangbild des Läufers angepasst werden, indem die Struktur der Zwischensohle, die die Verstärkungselemente umfasst, an die tatsächlichen individuellen anatomischen Eigenschaften des Läufers angepasst wird.
In einem anderen Beispiel behalten die elastischeren Verstärkungselemente ihre ursprüngliche Form bei und bieten eine bessere Energierückgabe, wodurch die Startphase reibungsloser verläuft und die Belastung und Beanspruchung der unteren Gelenke, insbesondere der MTP-Gelenke und des Sprunggelenks, reduziert wird.
Die Sohle kann ferner ein Lastverteilungselement umfassen, das in einer hinteren Hälfte der Sohle, vorzugsweise im Fersenbereich der Sohle, angeordnet ist.
Wie der Name schon sagt, kann ein solches Lastverteilungselement dazu dienen, die z.B. beim Fersenauftritt auftretenden hohen Kräfte auf eine größere Fläche des Fußes und der Sohle zu verteilen, die Gelenke des Läufers zu schonen und auch die Stabilität des Fersenaufpralls zu verbessern, um Verletzungen und Knöchelverdrehungen zu vermeiden. Genauer gesagt kann das Lastverteilungselement dazu beitragen, die beim Aufprall von den unteren Extremitäten in die Schuhsohle auftretenden Kräfte vom Calcaneusknochen auf die Schuhsohle zu verteilen, um zu verhindern, dass alle Kräfte direkt unter dem Ursprung der Plantarfaszie verteilt werden, und um die Verteilung der Kräfte über die gesamte Fläche des Calcaneusknochen zu erleichtern. Um diesen Effekt zu verstärken, kann das lastverteilende Element leicht gekrümmt und nicht völlig flach sein, da der Fuß dann ergonomischer auf dem lastverteilenden Element aufliegen kann und die medialen/lateralen Kräfte durch das lastverteilende Element (aufgrund seiner Krümmung nach oben) aufgenommen und von dort in das Material der Zwischensohle verteilt werden können.
Das Lastverteilungselement kann insbesondere aus einer Lastverteilungsplatte bestehen oder als Lastverteilungsplatte konstruiert sein, um einen besonders hohen Grad an Lastverteilung bereitzustellen und gleichzeitig das Gewicht niedrig zu halten. Die Platte kann gekrümmt sein, z.B. an ihren Kanten nach oben gekrümmt, und zwar aus den oben bereits erwähnten Gründen.
Zum Beispiel kann ein Lastverteilungselement in Form einer Fersenplatte dazu beitragen, die Stabilität des Sprunggelenks bei Bodenreaktion beim Auftreffen des Fußes beim Laufen zu gewährleisten, was wiederum dazu beitragen kann, die Überlastung des Sprunggelenks zu reduzieren.
Um Gewicht zu sparen, kann das Lastverteilungselement auch aus Kohlenstofffasern, einem Kohlenstofffaserverbundwerkstoff und/oder einem Glasfaserverbundwerkstoff bestehen. Ein Beispiel für ein geeignetes Kohlefaser-Verbundmaterial ist beispielsweise ein mit Kohlenstofffasern durchsetztes Polyamid-Material und ein Beispiel für ein geeignetes Glasfaser-Verbundmaterial ist beispielsweise ein mit Glasfasern durchsetztes Polyamid-Material. Wie bereits erwähnt, bieten diese Materialien eine besonders vorteilhafte Kombination aus hoher Festigkeit und Steifigkeit bei geringem Gewicht.
Das Lastverteilungselement kann auch weiter nach oben und in den Mittelfußbereich der Sohle reichen.
Das Lasterverteilungselement kann somit auch dazu beitragen, das Fußgewölbe, eine besonders empfindliche Region des Fußes, zu stützen und die dort wirkenden Kräfte und Druckbelastungen zu verteilen, um Ermüdung und Verletzungen zu vermeiden und ein angenehmes Tragegefühl und eine gute Gesamtstabilität der Sohle zu ermöglichen.
Die Verstärkungselemente und das Lasterverteilungselement können sich auch zumindest teilweise überlappen.
In diesem Zusammenhang bezieht sich der Begriff „Überlappung“ auf eine vertikale Projektion oder Draufsicht auf die Sohle. Aus einer solchen Perspektive betrachtet, liegen Teile der Verstärkungselemente unter oder über dem Lasterverteilungselement. Der Begriff „Überlappung“ bedeutet nicht, dass die Verstärkungselemente und das Lasterverteilungselement einander berühren oder gar miteinander verbunden sein müssen (obwohl dies im Allgemeinen auch möglich ist).
Einerseits kann diese Überlappung eine gewisse Verzahnung zwischen der hinteren Hälfte und der vorderen Hälfte des Fußes bereitstellen, was wiederum zu einer hohen Gesamtstabilität und der gewünschten Verstärkung beiträgt, um dynamische Laufbewegungen zu erleichtern. Mit anderen Worten: Auch wenn die Verstärkungselemente und das Lasterverteilungselement in der Regel nicht physisch miteinander verbunden sind, kann die Überlappung bewirken, dass das Lasterverteilungselement, sobald es belastet wird, die Kräfte gleichmäßig auf die Verstärkungselemente überträgt (z.B. über das zwischenliegende Zwischensohlenmaterial), was zur Aufrechterhaltung einer angemessenen Längsunterstützung und auch zur Schaffung einer hohen Stabilität im Mittelfußbereich hilft, was mit einer Verringerung des Verletzungsrisikos, z.B. durch Verdrehen der Füße, verbunden ist.
Andererseits kann die Überlappung auch den Übergang des Fußes von der Fersenplatte im Fersenbereich zu den Verstärkungselementen im Vorfußbereich erleichtern und somit zu einem bequemen Sitz im Bereich des Fußgewölbes führen.
Die Verstärkungselemente und das Lasterverteilungselement sind jedoch vorzugsweise unabhängige Elemente.
Dies kann zwar die oben erwähnte Verzahnung verringern, trägt aber dazu bei, die Unabhängigkeit der einzelnen Verstärkungselemente beizubehalten, um auf die einwirkenden Kräfte zu reagieren und zu antworten, was bereits als ein vorteilhaftes Merkmal der oben erwähnten Erfindung dargelegt wurde.
Die Verstärkungselemente können zumindest teilweise in eine Zwischensohle der Sohle eingebettet werden. Die Zwischensohle kann ferner aus einem Kunststoffschaummaterial umfassen. Die Verstärkungselemente können auch vollständig in die Zwischensohle eingebettet werden.
Die (teilweise oder vollständige) Einbettung der Verstärkungselemente in eine Zwischensohle, insbesondere in eine Schaumstoffzwischensohle, bietet eine Reihe von Vorteilen:

Erstens können durch die Einbettung des Verstärkungselements zusätzliche Befestigungsmittel oder Konstruktionen überflüssig werden, und es muss nicht einmal ein Bindemittel oder Klebstoff verwendet werden (obwohl dies im Rahmen der Erfindung auch möglich ist), da die Verstärkungselemente einfach durch das umgebende Zwischensohlenmaterial in Position gehalten werden. Dies erleichtert die Herstellung und macht die gesamte Sohle umweltfreundlicher. Je mehr die Verstärkungselemente von dem Zwischensohlenmaterial umgeben sind, desto besser ist im Allgemeinen ihre Fixierung, d.h. wenn die Verstärkungselemente vollständig in der Zwischensohle eingebettet sind, ist ihre Fixierung mittels des Zwischensohlenmaterials im Allgemeinen am besten.

Zweitens können die Verstärkungselemente durch die zumindest teilweise Einbettung in die Zwischensohle vom direkten Kontakt sowohl mit den Füßen des Trägers als auch mit dem Boden ferngehalten werden. Erstere können unangenehm und unbequem sein, während letztere aufgrund der relativen Steifigkeit der Verstärkungselemente die Traktion vermindern und ein Rutschen der Sohle verursachen können, wenn man z.B. auf eine Wurzel oder einen Stein tritt. Unter diesem Gesichtspunkt kann es akzeptabel sein, einige Abschnitte der Verstärkungselemente z.B. an den Seitenwänden der Sohle freizulegen, während eine Freilegung der Verstärkungselemente an der Ober- oder Unterseite der Sohle nicht wünschenswert sein kann. Es ist jedoch auch möglich, die Verstärkungselemente zumindest teilweise von der Ober- oder Unterseite der Sohle aus freizulegen, wenn dies aus ästhetischen, technischen oder passgenauen Gründen erforderlich ist.
Verwenden eines Schaumstoffmaterials für die Zwischensohle trägt dazu bei, das Gewicht der Sohle niedrig zu halten und gleichzeitig gute Dämpfungs- und Stoßdämpfungseigenschaften bereitzustellen.
Die Zwischensohle kann einen Partikelschaum umfassen. Die Zwischensohle kann insbesondere einen Partikelschaum umfassen, der Partikel aus einem oder mehreren der folgenden Materialien umfasst: expandiertes thermoplastisches Polyurethan (eTPU), expandiertes Polyamid (ePA), expandiertes Polyether-Block-Amid (ePEBA), expandiertes thermoplastisches Polyester-Ether-Elastomer (eTPEE).
Diese Materialien eignen sich besonders für Leistungsschuhe wie Laufschuhe, da sie ein vergleichsweise geringes Gewicht, eine hohe Lebensdauer, eine gute Temperaturstabilität (d.h. sie behalten ihre Dämpfungs- und Energierückgabeeigenschaften über einen großen Temperaturbereich) und eine hohe Dämpfung und Energierückgabe an den Läufer aufweisen. Insbesondere im Hinblick auf die Möglichkeit, einen ePEBA-Partikelschaum zu verwenden, besteht ein spezifischer Vorteil eines solchen Partikelschaums darin, dass er es ermöglicht, bei geringerem Gewicht ein ähnliches Leistungsniveau wie andere Partikelschäume zu erreichen.
Alternativ oder zusätzlich können für die Partikel der Partikelschaummittelsohle auch folgende Materialien einzeln oder in Kombination verwendet werden: expandiertes Polylactid (ePLA), expandiertes Polyethylenterephthalat (ePET), expandiertes Polybutylenterephthalat (ePBT) und expandiertes thermoplastisches Olefin (eTPO).
Die Zwischensohle kann alternativ oder zusätzlich zu einem Partikelschaummaterial auch einen homogenes Schaumstoffmaterial enthalten.
Beispiele für solche Materialien sind Ethylen-Vinylacetat (EVA), spritzgegossenes TPU, TPEE oder andere geeignete Materialien. Solche Materialien können verwendet werden, weil sie in bestimmter Hinsicht billiger und/oder einfacher zu verarbeiten sind als Partikelschäume. Beispielsweise kann es beim Spritzgießen, bei dem ein flüssiges Material unter hohem Druck in einen Formhohlraum eingespritzt wird, einfacher sein, eine gleichmäßige Verteilung des Zwischensohlenmaterials um die Verstärkungselemente herum zu erreichen, als ein partikelförmiges Basismaterial zu verwenden, welches stecken bleiben könnte.
Auch hier können Partikelschäume und homogene Schaumstoffmaterialien in der Zwischensohle kombiniert werden, und insbesondere können verschiedene Materialien an verschiedenen Stellen in der Zwischensohle verwendet werden, um den jeweiligen Regionen unterschiedliche Eigenschaften zur Verfügung zu stellen.
Alternativ oder zusätzlich zum Verwenden eines Schaumstoffmaterials für die Zwischensohle können auch andere Materialien und Herstellungsmöglichkeiten verwendet werden, und was oben über die Einbettung der Verstärkungselemente in eine Schaumstoffzwischensohle gesagt wurde, kann, soweit physikalisch und technisch durchführbar, auch für solche anderen Zwischensohlenoptionen gelten. Zum Beispiel kann die Zwischensohle eine Gitterstruktur umfassen oder aus einer solchen bestehen, z.B. eine additiv hergestellte Gitterstruktur (z.B. eine Struktur, die mittels eines 3D-Druckverfahrens oder eines Lasersinterverfahrens oder eines Stereolithographieverfahrens hergestellt wird), die sowohl für Langstreckenlaufschuhe, bei denen eine hohe Dämpfung bevorzugt wird, als auch für Sprintspikes oder Laufschuhe für niedrigere Distanzen, bei denen eine hohe Dämpfung nicht notwendig ist, aber eine hohe Steifigkeit und eine anatomische Führung des Fußes während des Bodenkontakts von Vorteil ist, zugeschnitten werden kann.
Die Zwischensohle kann einen unteren Zwischensohlenteil und einen oberen Zwischensohlenteil umfassen, wobei die Verstärkungselemente zwischen dem unteren Zwischensohlenteil und dem oberen Zwischensohlenteil angeordnet sind.
Dies kann die Montage der Sohle erleichtern, indem zunächst der obere und der untere Teil getrennt hergestellt werden und dann die Verstärkungselemente zwischen den beiden Teilen angeordnet werden. Dies kann z.B. bei der Verwendung von Partikelschäumen von Bedeutung sein, da es nicht immer einfach ist, während der Herstellung eine gleichmäßige Verteilung der Partikel um die Verstärkungselemente herum zu erreichen, insbesondere wenn die Verstärkungselemente innerhalb der Zwischensohle „dicht“ sind und keine ausreichenden Öffnungen bereitstellen, durch die die Partikel während der Formbelastung hindurchragen können. Durch die individuelle Herstellung des oberen und unteren Zwischensohlenteils können solche Probleme vermieden werden. Ein solcher Ansatz kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn andere Material- und/oder Herstellungsoptionen für die Zwischensohle verwendet werden, zum Beispiel die oben erwähnten Gitterstrukturen.
Darüber hinaus kann die Verwendung getrennter Ober- und Unterteile auch dazu verwendet werden, die verschiedenen Teile der Zwischensohle mit unterschiedlichen physikalischen und Leistungseigenschaften bereitzustellen. Beispielsweise kann der untere Teil verschleißfester und stabiler gemacht werden, während der obere Teil speziell auf Dämpfung und Stoßdämpfung ausgerichtet werden kann, um nur ein mögliches Beispiel zu nennen.
Diese Konstruktion mit einem oberen und unteren Zwischensohlenteil kann auch insofern vorteilhaft eingesetzt werden, als dass die Verstärkungselemente und das Lasterverteilungselement durch das obere Zwischensohlenteil getrennt werden können.
So kann z.B. das obere Zwischensohlenteil generell auf den Verstärkungselementen angeordnet werden, und das Lasterverteilungselement kann dann auf eine Oberseite des oberen Zwischensohlenteils aufgesetzt oder ganz oder teilweise in eine Oberseite des oberen Zwischensohlenteils eingebettet werden. Wie bereits erwähnt, werden die Verstärkungselemente und das Lasterverteilungselement vorzugsweise als getrennte Elemente gehalten und dennoch ein gewisses Maß an funktioneller Verzahnung bereitgestellt, und durch die Verwendung des oberen Mittelsohlenteils als Zwischenelement können beide Anforderungen vorteilhaft gegeneinander abgewogen werden.
Um dies noch einmal zu wiederholen, kann das Lasterverteilungselement zumindest teilweise in den oberen Zwischensohlenteil eingebettet werden.
Es wird jedoch betont, dass die Funktionsverriegelung zwischen den Verstärkungselementen und dem Lasterverteilungselement auch auf andere Weise erreicht werden kann, z.B. kann das Lasterverteilungselement Teile aufweisen, die in die Abstände zwischen den Verstärkungselementen hineinragen.
Abgesehen von der oben erwähnten funktionalen Verzahnung mit den Verstärkungselementen kann die Einbettung des Lastverteilungselements in den oberen Mittelsohlenteil auch dazu beitragen, das Lastverteilungselement an seinem Platz zu halten und es vor direktem Kontakt mit dem Fuß des Läufers oder zumindest vor einem Herausragen aus der Sohle zu schützen.
Es wird erwähnt, dass bei all diesen Konstruktionen die Verstärkungselemente jedoch ihre Fähigkeit behalten können, unabhängig von den anderen Verstärkungselementen beweglich zu sein und sich so an die anatomischen und biomedizinischen Eigenschaften der Füße des einzelnen Trägers „anpassen“ zu können.
Alternativ oder zusätzlich zur Einbettung des Lasterverteilungselements (teilweise oder vollständig) in den oberen Zwischensohlenteil kann die Sohle auch eine Einlegesohle umfassen.
Die Einlegesohle kann über dem oberen Zwischensohlenteil angeordnet werden und das Lastverteilungselement zumindest teilweise abdecken, um die oben genannten Vorteile direkt zu erreichen, sofern dies nicht bereits durch Einbettung des Lastverteilungselements in den oberen Zwischensohlenteil geschieht.
Es wird auch betont, dass ein Einlegesohlenstoff auch in einer erfinderischen Sohle verwendet werden kann, die kein Lasterverteilungselement aufweist. Die Einlegesohle kann auch allgemeiner den Zweck eines oberen Mittelsohlenteils erfüllen, z.B. um die mit der Einbettung der Verstärkungselemente in die Mittelsohle verbundene Herstellungskomplexität zu reduzieren. Die Verstärkungselemente können z.B. in einer unteren Zwischensohlen-„Schale“ platziert werden, und wird die Einlegesohle einfach oben hinzugefügt, um als „Deckel“ zu fungieren, die die Verstärkungselemente innerhalb der Sohle bedeckt und enthält. Ein weiterer Vorteil der Verwendung einer Einlegesohle kann darin bestehen, dass die Dicke des oberen Zwischensohlenteils oder der Zwischensohle reduziert werden kann, und um den Dämpfungsverlust auszugleichen, kann dann eine hohe Einlegesohle mit guten Dämpfungseigenschaften beinhaltet werden (z.B. eine Einlegesohle mit einem eTPU-Partikelschaum). Mit anderen Worten, die Einlegesohle kann einen weiteren Grad an Dämpfung für die Sohle bereitstellen. Oder sie kann der Sohle ein weiteres Maß an Stabilität zur Verfügung stellen. Eine andere Möglichkeit ist jedoch, dass die Einlegesohle einfach wünschenswert sein kann, um austauschbare Elemente in einem Paar Schuhe aufzuweisen, z.B. wenn die Schuhe durch Regen oder Schweiß nass werden, wenn die Einlegesohlen durch ein trockenes Paar ersetzt werden können, ohne dass das gesamte Paar Schuhe gewechselt werden muss. Eine Einlegesohle kann weiter dazu beitragen, die exzentrischen Kräfte und Muskelschäden nach einem langen Gebrauch, z.B. nach einem langen Lauf, zu reduzieren.
Die Sohle kann ferner eine Außensohle umfassen.
Dies kann dazu beitragen, die Traktion zu erhöhen und auch eine verbesserte Abriebfestigkeit und damit eine längere Lebensdauer der Sohle und des Schuhs bereitzustellen.
Während die möglichen Merkmale, Optionen und Modifikationen, die eine Sohle gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung aufweisen können, oben in einer spezifischen Reihenfolge beschrieben worden sind, wird betont, dass dies nicht geschieht, um eine gewisse Abhängigkeit zwischen den beschriebenen Merkmalen und Optionen auszudrücken (sofern nicht anders angegeben). Vielmehr können die verschiedenen Merkmale und Optionen - soweit physikalisch und technisch machbar - auch in verschiedenen Reihenfolgen und Permutationen miteinander kombiniert werden, und solche Kombinationen von Merkmalen oder sogar Untermerkmalen sind ebenfalls von der vorliegenden Erfindung erfasst. Einzelne oben beschriebene Merkmale oder Untermerkmale können weggelassen werden, wenn sie zur Erzielung des gewünschten technischen Ergebnisses nicht erforderlich sind.
Schließlich wird ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung durch einen Schuh, insbesondere einen Laufschuh, bereitgestellt, der eine Sohle gemäß einer der oben beschriebenen oder weiter unten in diesem Dokument beschriebenen Optionen und Ausführungsformen aufweist. Wie bereits eingangs erwähnt, kann eine erfinderische Sohle jedoch auch in verschiedenen Arten von Schuhen verwendet werden, insbesondere in anderen Arten von Sportschuhen, z.B. in Schuhen für Leichtathletik, in Schuhen für Weitsprung, in Schuhen für Sprint- oder Kurzstreckenläufe, in Schuhen für Hürdenläufe oder in Schuhen für Mittel- oder Langstreckenläufe.
Figurenliste
Mögliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten anhand der folgenden Figuren näher beschrieben:

1a-f: Sohle mit fünf stab- bzw. rohrförmigen Verstärkungselementen mit variablem Durchmesser, die jeweils einem Metatarsalknochen entsprechen;
2: Sohle mit fünf stab- bzw. rohrförmigen Verstärkungselementen mit variablem Durchmesser, die jeweils einem Metatarsalknochen entsprechen;
3a-b: Sohle mit vier stab- bzw. rohrförmigen Verstärkungselementen;
4: Sohle mit vier stab- bzw. rohrförmigen Verstärkungselementen;
5a-b: Sohle mit zwei plattenartige Verstärkungselementen;
6a-d: Sohle mit vier plattenartige Verstärkungselementen;
7a-b: Sohle mit vier Verstärkungselementen, die eine Hybridform zwischen plattenartig und stab-/rohrförmig aufweisen; und
8a-b: Sohle mit vier Verstärkungselementen, die eine Hybridform zwischen plattenartig und stab-/rohrförmig aufweisen und durch ein netzartiges Material verbunden sind.

Detaillierte Beschreibung möglicher Ausführungsformen
Mögliche Ausführungsformen der verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben, vorwiegend in Bezug auf Laufschuhe. Es wird jedoch noch einmal betont, dass die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung auch in verschiedenen Arten von Schuhen angewandt werden können und nicht auf die unten aufgeführten Ausführungsformen beschränkt sind.
Es wird ferner darauf hingewiesen, dass im Folgenden nur einzelne Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben werden können. Der Fachmann wird jedoch verstehen, dass die Merkmale und möglichen Modifikationen, die mit Bezug auf diese spezifischen Ausführungsformen beschrieben werden, auch auf andere Weise oder in anderen Unterkombinationen weiter modifiziert und/oder miteinander kombiniert werden können, ohne vom Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Einzelne Merkmale oder Untermerkmale können auch weggelassen werden, wenn sie zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses entbehrlich sind. Zur Vermeidung von Redundanzen wird daher auf die Erläuterungen in den vorstehenden Abschnitten verwiesen, die auch für die folgende ausführliche Beschreibung gelten.
Die 1a-f zeigen eine Ausführungsform 100 oder Teile davon einer Sohle nach der vorliegenden Erfindung aus verschiedenen Blickwinkeln.
1a zeigt eine Explosionsdarstellung der gesamten Sohle 100. Die Sohle 100 umfasst eine Zwischensohle 110 mit einem oberen Zwischensohlenteil 111 und einem unteren Zwischensohlenteil 112. Vollständig eingebettet zwischen dem oberen Zwischensohlenteil 111 und dem unteren Zwischensohlenteil 112 befindet sich eine Verstärkungsstruktur 120, umfassend fünf Verstärkungselementen, die in 1a einzeln mit den Bezugszeichen 121 - 125 bezeichnet sind. Die Sohle 100 umfasst ferner ein Lasterverteilungselement 140, das teilweise in die Oberseite des oberen Zwischensohlenteils 111 eingebettet ist. Das obere Zwischensohlenteil 111 trennt somit die Verstärkungselemente 121 - 125 vom Lasterverteilungselement 140, d.h. die Verstärkungselemente 121 - 125 einerseits und das Lasterverteilungselement 140 andererseits werden als separate und individuelle Elemente bereitgestellt. Das Lasterverteilungselement 140 und das obere Zwischensohlenteil 111 werden zusätzlich durch eine Einlegesohle 150 abgedeckt, die austauschbar oder dauerhaft mit dem Lasterverteilungselement 140 und dem oberen Zwischensohlenteil 111 verbunden sein kann. In anderen Ausführungsformen kann die Einlegesohle 150 ebenfalls fehlen. Die Sohle 100 kann auch eine Außensohle umfassen (nicht abgebildet), um die Traktion und die Abriebfestigkeit zu verbessern. Die Sohle 100 kann auch mit Stollen und/oder Spikes ausgestattet sein, um sie z.B. für Leichtathletikaktivitäten geeignet zu machen.
Die Sohle 100 kann in einem Sportschuh, insbesondere in einem Laufschuh, verwendet werden.
Die oberen und unteren Zwischensohlenteile 111, 112 können ein Kunststoffschaummaterial umfassen oder aus einem solchen hergestellt sein. Die oberen und unteren Zwischensohlenteile 111, 112 können das gleiche Material umfassen oder aus demselben Material hergestellt sein, oder sie können aus unterschiedlichen Materialien bestehen oder hergestellt sein. Es ist auch möglich, dass sich innerhalb eines bestimmten Zwischensohlenteils die Materialzusammensetzung lokal ändert, d.h. dass in verschiedenen Regionen unterschiedliche Materialien verwendet werden, um z.B. die mechanischen Eigenschaften des oberen und/oder unteren Zwischensohlenteils 111, 112 lokal zu beeinflussen. Das Kunststoffschaummaterial kann ein homogenes Schaumstoffmaterial, wie Ethylen-Vinylacetat (EVA) oder spritzgegossenem thermoplastischen Polyurethan (TPU) oder thermoplastischem Polyesterether-Elastomer (TPEE) oder andere geeigneten Materialien umfassen. Das Kunststoffschaummaterial kann auch einen Partikelschaum umfassen. Beispielsweise sind Partikelschäume, die aus Partikeln aus expandiertem thermoplastischen Polyurethan (eTPU), expandiertem Polyamid (ePA), expandiertem Polyether-Block-Amid (ePEBA) und/oder expandiertem thermoplastischen Polyesterether-Elastomer (eTPEE) hergestellt oder umfassen Partikel aus diesen, wobie diese besonders gut für die Verwendung in Hochleistungsschuhen geeignet, da sie ein hohes Maß an Dämpfung und Energierückgabe an den Träger bereitstellen. Beispielsweise behalten Partikelschäume aus eTPU ihre vorteilhaften Eigenschaften über einen großen Temperaturbereich (z.B. von -20° C bis zu 40° C) bei. Partikelschäume beinhaltend Partikel aus expandiertem Polylactid (ePLA), expandiertem Polyethylenterephthalat (ePET), expandiertem thermo-plastischen Olefin (eTPO) und/oder expandiertem Polybutylenterephthalat (ePBT) sind ebenfalls möglich. Um ein spezifisches Beispiel zu nennen, kann der untere Zwischensohlenteil 112 aus einem homogenen EVA- oder TPU- oder TPEE-Schaumstoffmaterial hergestellt werden, um der Sohle 100 eine gute Gesamtstabilität und Verschleißfestigkeit zu verleihen, während der obere Zwischensohlenteil 111 aus einem Partikelschaumstoff bereitgestellt werden kann, der Partikel aus eTPU, ePA, ePEBA und/oder eTPEE umfasst, um eine gute Dämpfung, eine hohe Energierückgabe und einen weicheren Übergang bereitzustellen, der exzentrische Kräfte reduziert und ein komfortables Tragen ermöglicht.
Es wird jedoch betont, dass alternativ oder zusätzlich zur Verwendung eines Schaumstoffmaterials für die Zwischensohle 110 auch andere Materialien und Herstellungsmöglichkeiten verwendet werden können. Zum Beispiel kann die Zwischensohle 110 oder Teile davon eine Gitterstruktur umfassen oder aus einer solchen bestehen, zum Beispiel eine additiv hergestellte Gitterstruktur (z.B. eine Struktur, die mittels eines 3D-Druckverfahrens oder eines Lasersinterverfahrens oder eines Stereolithographie-Verfahrens hergestellt wird), die, wie bereits weiter oben erwähnt, sowohl für Langstrecken-Laufschuhe, bei denen eine hohe Dämpfung bevorzugt wird, als auch für SprintSpikes oder Laufschuhe für niedrigere Distanzen, bei denen eine hohe Dämpfung nicht notwendig ist, aber eine hohe Steifigkeit und anatomische Führung des Fußes während des Bodenkontakts von Vorteil ist, nützlich sein kann.
Darüber hinaus wird betont, dass die vorliegende Erfindung auch Ausführungsformen umfasst, bei denen die Sohle keine getrennten oberen und unteren Zwischensohlenteile, sondern nur eine einzige einheitliche Zwischensohlenkomponente umfasst. Eine solche Zwischensohle kann auch einen oder mehrere der oben erwähnten homogenen Schaumstoffmaterialien und/oder Partikelschäume und/oder nicht geschäumte Materialien wie z.B. eine Gitterstruktur, wie oben erwähnt, umfassen oder aus diesen hergestellt sein.
Das Lasterverteilungselement 140 befindet sich in der hinteren Hälfte der Sohle 100, vornehmlich im Fersenbereich der Sohle 100, wo der Fersenaufprall erfolgt. Es erstreckt sich auch in einem gewissen Abstand zur Mitte der Sohle 100, d.h. in den Mittelfußbereich, so dass in einer vertikalen Projektion der Sohle 100 das Lasterverteilungselement 140 teilweise mit der Verstärkungsstruktur 120 überlappt, die durch die fünf Verstärkungselemente 121 - 125 bereitgestellt wird (mehr Einzelheiten dazu weiter unten). Das Lasterverteilungselement 140 ist in der hier gezeigten Ausführungsform als im wesentlichen ebene Lastverteilungsplatte vorgesehen, aber auch andere Geometrien wie eine leichte Schalen- oder Schalenform, eventuell einschließlich einer Fersenkappe, sind möglich. Um Gewicht zu sparen und dennoch den gewünschten Grad der Lastverteilung bereitzustellen, kann das Lasterverteilungselement 140 beispielsweise umfassend aus Kohlefasern, einem Kohlefaserverbundwerkstoff und/oder einem Glasfaserverbundwerkstoff, wie z.B. einem mit Kohlenstofffasern durchsetztes Polyamidmaterial und/oder ein mit Glasfasern durchsetztes Polyamidmaterial, umfassen oder daraus hergestellt sein.
Was die beispielhafte Ausführungsform der Verstärkungsstruktur 120 anbelangt, die durch die fünf Verstärkungselemente 121 - 125 bereitgestellt wird, so erstrecken sich die Verstärkungselemente 121 - 125 in der vorderen Hälfte der Sohle 100. Genauer gesagt erstrecken sich die Verstärkungselemente 121 - 125 vom Mittelfußbereich - hier der Bereich unter dem Fußgewölbe - bis zu den Zehen. Die Verstärkungselemente 121 - 125 erstrecken sich im Wesentlichen in Längsrichtung durch die Sohle 100, d.h. ihre Ausdehnung in Längsrichtung (d.h. von der Rückseite der Sohle 100 nach vorne) ist wesentlich grösser als ihre Ausdehnung in lateraler und medialer Richtung entlang ihres Verlaufs durch die Sohle 100. Die Verstärkungselemente 121 - 125 sind ferner in medial-lateraler Richtung nebeneinander angeordnet, beginnend mit dem Verstärkungselement 121 auf der medialen Seite der Sohle 100 bis hin zum Verstärkungselement 125 auf der lateralen Seite der Sohle 100. Die Verstärkungsteile 121 - 125 der hier gezeigten Ausführungsform haben einen kreisförmigen Querschnitt, und ihre zentrale Symmetrieachse definiert die so genannten „Fließspur“ („flowlines“) im vorliegenden Dokument. Aber auch andere Abschnitte sind von der vorliegenden Erfindung erfasst. Beispiele für weitere mögliche Querschnittsformen beinhalten elliptische, prismatische, trapezförmige, quadratische oder rechteckige Querschnitte.
Wie oben erwähnt, sind die Verstärkungselemente 121 - 125 zwischen dem oberen und unteren Zwischensohlenteil 111, 112 angeordnet und können vollständig in die Zwischensohle 110 eingebettet sein. Falls erforderlich oder als vorteilhaft erachtet, können die Verstärkungselemente 121 - 125 mit dem Material der Zwischensohle 110 verbunden werden, z.B. durch ein Bindemittel oder Kleber oder durch mechanische Befestigungsmittel. Da sie jedoch vollständig in das Material der Zwischensohle 110 eingebettet sind, ist dies möglicherweise nicht erforderlich. In anderen Ausführungsformen können die Verstärkungselemente 121 - 125 auch teilweise aus dem Material der Zwischensohle hervorstehen und an der Außenseite der Sohle 100 freiliegen, z.B. an der medialen oder lateralen Seitenwand. Generell ist es jedoch vorzuziehen, dass die Verstärkungselemente 121 - 125 nicht auf der Oberseite und der Unterseite der Sohle 100 freiliegen, um das Tragegefühl bzw. die Traktion der Sohle nicht zu beeinträchtigen.
Die Verstärkungselemente 121 - 125 sind so ausgelegt, dass sie sich unter den während eines Gangzyklus wirkenden Kräften unabhängig voneinander bewegen. Sie sind insbesondere so angepasst, dass sie durch die während eines Gangzyklus wirkenden Kräfte unabhängig voneinander ausgelenkt werden können und somit eine lokal fein abgestimmte Stütz- und Verstärkungsfunktion bereitstellen, die z.B. durch einen einfachen, aus dem Stand der Technik bekannten einheitlichen Aufbau nicht erreicht werden kann. Damit tragen sie der komplizierten Anatomie des menschlichen Fußes und den komplexen Bewegungsmustern bei Lauf- oder Sprintbewegungen Rechnung, indem sie es ermöglichen, verschiedene Bereiche der Sohle 100, insbesondere in der vorderen Hälfte und im Zehenbereich der Sohle 100, unterschiedlich stark zu stützen und zu verstärken. Dies stellt eine stärker biomechanisch getriebene Lösung bereit, als dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Verstärkungselemente 121 - 125 stellen eine sanftere Landung des Fußes und einen sanfteren Übergang zur Verfügung, wodurch die exzentrischen Kräfte und die Überlastung von Muskeln, Knochen und Gelenken reduziert wird. Dies trägt dazu bei, das Gesamtrisiko von Verletzungen beim Sport zu senken.
Die Verstärkungselemente 121 - 125 sind nichtlinear, d.h. ihre Flusslinien folgen keiner geraden Linie, um der menschlichen Anatomie besser gerecht zu werden. In der hier gezeigten Ausführungsform bestehen die Verstärkungselemente 121 - 125 umfassen nicht einmal gerade Abschnitten, obwohl dies im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich möglich ist. Wie in den medialen Seitenansichten der 1d und 1e am besten zu erkennen ist, bilden die Verstärkungselemente 121 - 125 im Bereich zwischen Mittelfußbereich und Zehen eine konkave Struktur (d.h. eine Struktur in Form einer Schale oder Untertasse), die der allgemeinen Form und Anatomie des Fußes entspricht. Diese Form erleichtert auch eine sanfte Abrollbewegung des Fußes und fördert somit natürliche Bewegungsmuster.
In einer mathematischeren Sprache ausgedrückt, umfasst die Form (z.B. wie durch die Fließspur definiert) jedes der Verstärkungselemente 121 - 125 einen minimalen oder lokalisierten Tiefpunkt in Bezug auf die horizontale Ebene. Es wird darauf hingewiesen, dass diese Aussage die Annahme einschließt, dass die Sohle auf einem horizontalen, flachen Bodenstück aufliegt (wenn die Sohle gekippt ist, dann muss auch die Bezugsebene in gleicher Weise gekippt sein) und in kraftfreiem Zustand (d.h. ohne Biegung oder Verdrehung). Die Lage dieser Tiefpunkte wird in den 1a und 1b durch Kreuze für alle fünf Verstärkungselemente 121 - 125 angezeigt und mit den Bezugszeichen 131 - 135 bezeichnet. In der Seitenansicht der 1d und 1e sind nur zwei dieser Tiefpunkte dargestellt, um die Figuren nicht zu überladen. Alle Tiefpunkte 131 - 135 befinden sich in der vorderen Hälfte der Sohle 100. Genauer gesagt befindet sich jeder der Tiefpunkte zwischen dem Mittelfußbereich der Sohle 100 und den Zehen, hier im Bereich der MTP-Gelenke. Bei anderen Ausführungsformen kann die genaue Position von der hier gezeigten abweichen, z.B. um der spezifischen Anatomie der Füße eines Läufers, seinem Laufstil und Bewegungsmuster usw. Rechnung zu tragen. Es wird auch betont, dass die Position der Tiefpunkte 131 - 135 in den 1a, 1b, 1d und 1e (und auch in allen nachfolgenden Figuren der vorliegenden Anmeldung) zur Veranschaulichung des jeweiligen Punktes nur allgemein angezeigt und nicht mit höchster Präzision (z.B. mit Hilfe einer Computersimulation) bestimmt wird.
Wie bereits erwähnt, bilden die Verstärkungselemente 121 - 125 eine konkave Struktur (d.h. eine Struktur in Form einer Schale oder Untertasse) im Bereich zwischen Mittelfußbereich und den Zehen. Bezogen auf die Tiefpunkte 131 - 135 bedeutet dies, dass diese Punkte in einem gewissen Abstand unterhalb der Ebene tangential zur Oberseite der Verstärkungsstruktur 120 liegen, die durch die Verstärkungselemente 121 - 125 gebildet wird. Eine klare Veranschaulichung dieses Konzepts bietet 3b (s. die Ebene 339 und der Abstand d), und für weitere Einzelheiten und Erläuterungen wird auf die Diskussion dieser Figur verwiesen. Eine veranschaulichende Art und Weise, darüber nachzudenken, besteht darin, sich vorzustellen, dass die Verstärkungsstruktur 120 von der Sohle 100 isoliert wird, wobei ihre Form und Struktur intakt bleibt, und dann ein Blatt Pappe oder eine dünne Metallplatte auf die Struktur gelegt wird. Dann wird der (senkrechte) Abstand der Tiefpunkte 131 - 135 von dieser Ebene bestimmt. Je „schalenförmiger“ die Verstärkungsstruktur 120 ist, desto größer wird dieser Abstand im Allgemeinen sein.
Um der typischen menschlichen Anatomie gerecht zu werden, dürfen alle Tiefpunkte 131 - 135 einen Abstand von mindestens 5 mm unterhalb der oben definierten tangentialen Bezugsebene oder sogar einen Abstand von mindestens 8 mm aufweisen. Wie oben erwähnt, kann die Tiefe auch entsprechend der vorgesehenen Tätigkeit, für die Sohle und Schuh bereitgestellt werden, angepasst werden. Zum Beispiel kann für eine Tätigkeit, die mehr Stabilität erfordert oder begünstigt, eine größere Tiefe gewählt werden. Wird jedoch, wie ebenfalls bereits erwähnt, z.B. eine besonders dünne Zwischensohle gewünscht, so kann die Tiefe auch kleiner gewählt werden.
Alternativ oder zusätzlich zur Einhaltung einer durch die Verstärkungselemente 121 - 125 definierten unteren Begrenzung der Tiefe des Aufbaus kann auch der Abstand der Tiefpunkte 131 - 135 zu der genannten tangentialen Bezugsebene in Abhängigkeit von der Lage des jeweiligen Tiefpunktes in Bezug auf die medial-laterale Richtung eingestellt oder verändert werden. So kann z.B. der „Mittelpunkt“ 133 der tiefste sein, und der Abstand zur Bezugsebene (d.h. die Tiefe der Tiefpunkte) nimmt dann zu den lateralen und medialen Ecken entsprechend der allgemeinen Anatomie des menschlichen Fu-ßes ab. Es sind jedoch auch andere Konfigurationen möglich, um z.B. ein spezifisches anatomisches Merkmal oder ein individuelles Bewegungsmuster zu berücksichtigen.
Die Verstärkungselemente 121 - 125 können massiv (d.h. stabförmig) oder hohl (d.h. rohrförmig) sein, oder sie können teils massiv und teils hohl sein, je nach dem gewünschten Kompromiss zwischen Faktoren wie Gewicht, Stabilität, Steifigkeit usw. Auch in dieser Hinsicht müssen nicht alle Verstärkungselemente 121 - 125 die gleiche Konstruktion aufweisen.
Wie aus der Vertikalprojektion (oder Draufsicht) einiger Komponenten ersichtlich ist - die Sohle 100 in 1b und 1c - entspricht jedes der Verstärkungselemente 121 - 125 einer Zehe/einem Metatarsalknochen des Fußes. Um dies besser sichtbar zu machen, wird die aus den Verstärkungselementen 121 - 125 bestehende Verstärkungsstruktur 120 in 1b und 1c über eine schematische Darstellung eines Röntgenbildes eines typischen menschlichen Fußes gelegt. Aus dieser Überlagerungsansicht wird zwar ersichtlich, dass die Verstärkungselemente 121 - 125 nicht immer genau jedem „Knick und jeder Drehung“ der menschlichen Knochenstruktur folgen, aber der Zusammenhang zwischen den fünf Verstärkungselementen 121 - 125 und den fünf Metatarsalknochen ist dennoch deutlich sichtbar. Jedes der Verstärkungselemente 121 - 125 wird daher die vorherrschende Unterstützungsquelle für einen der Zehen des Fußes sein. Das Verstärkungselement 121 entspricht dem ersten Metatarsalknochen (d.h. der „Großzehe“), das Verstärkungselement 122 dem zweiten Metatarsalknochen, das Verstärkungselement 123 dem dritten Metatarsalknochen, das Verstärkungselement 124 dem vierten Metatarsalknochen und das Verstärkungselement 125 dem fünften Metatarsalknochen.
Wie auch in den 1b und 1a (aber auch in allen anderen 1a-f, die sich auf die Sohle 100 beziehen) deutlich zu erkennen ist, weisen die Verstärkungselemente 121 und 123, die dem ersten bzw. dritten Metatarsalknochen entsprechen, einen größeren Durchmesser auf als die übrigen drei Verstärkungselemente 122, 124 und 125. Der vergrößerte Durchmesser führt zu einer höheren Biegesteifigkeit der Verstärkungselemente 121 und 123 im Vergleich zu den anderen drei Verstärkungselementen 122, 124 und 125 unter den bei einem Gangzyklus wirkenden Kräften und damit zu einer erhöhten Abstützung des ersten und dritten Metatarsalknochens und des ersten und dritten Zehs. Das Verstärkungselement 121 weist darüber hinaus einen verlängerten vorderen Abschnitt 126 auf, der vorzugsweise unter der Spitze des großen Zehs „nach innen gebogen“ ist, um in diesem Bereich eine noch bessere Unterstützung bereitzustellen. Ein Grund für diese spezielle Form und Gestaltung der Verstärkungselemente 121 und 123 liegt darin, dass eine erhöhte Steifigkeit des ersten Metatarsalknochens vorteilhaft ist, da dies typischerweise die größte und stärkste Struktur der fünf Metatarsalknochen im Fuß ist, die daher beim Laufen die höchsten Kräfte ausüben und aushalten muss. Der dritte Metatarsalknochen in der Mitte des Fußes hingegen sitzt während der Standphase des Gangzyklus beim Laufen natürlich um den Druckmittelpunkt und profitiert daher auch von einer erhöhten Abstützung. Dies trägt weiter dazu bei, dass die Belastung biomechanisch getrieben und gleichmäßig auf die verschiedenen MTP-Knochen verteilt wird. Dadurch wird das Verletzungsrisiko reduziert.
Die unterschiedlichen Durchmesser der Verstärkungselemente 121 und 123 im Vergleich zu den Verstärkungselementen 122, 124 und 125 sind auch in der 1f sichtbar, die in der linken Hälfte der Figur einen Querschnitt durch die Sohle 100 von der medialen zur lateralen Seite im Bereich unter den MTP-Gelenken zeigt. Auch 1f zeigt noch einmal sehr schön, wie die fünf Verstärkungselemente 121 - 125 zwischen dem oberen Zwischensohlenteil 111 und dem unteren Zwischensohlenteil 112 eingebettet sind.
Allgemeiner gesagt wird erwähnt, dass der Durchmesser der Verstärkungselemente 121 - 125 auch zwischen ihnen verändert und unterschiedlich angepasst werden kann und der Durchmesser auch nicht entlang eines bestimmten Verstärkungselementes konstant bleiben muss, selbst wenn dies bei der Sohle 100 in den 1a-f der Fall ist. Durch Änderung des Durchmessers zwischen den verschiedenen Verstärkungselementen und/oder entlang eines bestimmten Verstärkungselements kann so eine Feinabstimmung auf einen bestimmten Anforderungskatalog hinsichtlich der von der Verstärkungsstruktur 120 bereitgestellten Unterstützung und Verstärkung erreicht werden.
Die Verstärkungselemente 121 - 125 können eine große Anzahl von Materialien umfassen oder aus diesen hergestellt werden. Um jedoch einen vorteilhaften Kompromiss zwischen Steifigkeit und Verstärkung einerseits und geringem Gewicht andererseits zu erreichen, werden für die Konstruktion der Verstärkungselemente 121 - 125 bevorzugt Kohlenstofffasern, Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe und/oder Glasfaserverbundwerkstoffe verwendet, wie z.B. mit Kohlenstofffasern durchsetzte Polyamidwerkstoffe und/oder mit Glasfasern durchsetzte Polyamidwerkstoffe. Neben ihrem guten Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht sind sie auch sehr anpassungsfähig, was die Art der Geometrien und Formen der daraus herstellbaren Verstärkungselemente betrifft, was besonders wichtig ist, um eine gute Passform für ein so komplexes Objekt wie den menschlichen Fuß zu erreichen. Andere mögliche Materialien sind z.B. Metall, Holz oder spritzgegossene Kunststoffmaterialien.
Mögliche Verfahren zur Herstellung der Verstärkungselemente 121 - 125 beinhalten z.B. Gießen (z.B. Spritzgießen), Additive Herstellung (z.B. 3D-Druck) oder KohlenstoffExtrusion.
Ein weiteres Merkmal der Sohle 100, das oben bereits kurz angesprochen war, das aber in der Draufsicht in 1c und den medialen Seitenansichten der 1d und 1e deutlicher sichtbar wird, ist, dass sich das Lasterverteilungselement 140 und die hinteren Enden der Verstärkungselemente 121 - 125 zumindest teilweise überlappen (in einer Vertikalprojektion der Sohle, wie sie in 1c am besten zu erkennen ist). Der Überlappungsbereich wird durch das Bezugszeichen 145 in den 1c - 1e angezeigt. Diese Überlappung bewirkt, dass, obwohl die Verstärkungselemente 121 - 125 und das Lasterverteilungselement 140 als Einzelteile der Sohle vorliegen und durch das obere Zwischensohlenteil 111 getrennt sind, immer noch ein gewisses Wechselspiel bzw. eine Verzahnung zwischen beiden besteht, in dem Sinne, dass das Material des oberen Zwischensohlenteils 111 beide miteinander verbindet und die allgemeine Stabilität der Sohle während des gesamten Gangzyklus (wenn sich der Hauptdruckpunkt typischerweise vom Fersenbereich durch den Mittelfußbereich bis zu den Zehen bewegt, zum Abstoßen) verbessert wird, ohne dass es zu plötzlichen Sprüngen oder einer Diskontinuität der Antwort der Sohle auf die einwirkenden Kräfte kommt.
Die Ausführungsform 200 einer Sohle nach der in 2 gezeigten Erfindung (2 zeigt eine Explosionsdarstellung) ist der in 1a-f sehr ähnlich. Alles, was zu den entsprechenden Gliedern, Elementen und Komponenten der Sohle 100 gesagt wurde, gilt daher auch für die Ausführungsform der 2 (sofern nicht physikalisch oder technisch ausgeschlossen, versteht sich) und wird daher nicht noch einmal wiederholt.
Die Sohle 200 umfasst eine Zwischensohle 210 mit einem oberen Zwischensohlenteil 211 und einem unteren Zwischensohlenteil 212, zwischen denen fünf Verstärkungselemente 220 angeordnet sind. Sie sind vollständig in die Zwischensohle 210 eingebettet. Die Verstärkungselemente 220 sind wiederum stab- bzw. rohrförmig, und die Verstärkungselemente, die dem ersten und dritten Metatarsalknochen entsprechen, weisen einen größeren Durchmesser auf als die anderen drei Verstärkungselemente. Die Sohle umfasst zudem ein Lasterverteilungselement 240, das vorwiegend im Fersenbereich und über dem oberen Zwischensohlenteil 211 angeordnet ist, sowie eine Außensohle 260, die in der hier gezeigten Ausführungsform aus mehreren Einzelteilen besteht (dies muss aber nicht immer der Fall sein).
Ein erwähnenswertes Merkmal der Sohle 200 ist, dass das untere Zwischensohlenteil 212 fünf Rillen 215 umfasst, die jeweils einem der fünf Verstärkungselemente 220 entsprechen. Dies kann dazu beitragen, die Verstärkungselemente 220 in ihrer Position zu sichern und so z.B. die Verwendung von Klebemitteln und Kleber zu vermeiden oder einzuschränken und die Montage der Sohle 200 allgemein zu erleichtern.
Die Ausführungsform 300 einer Sohle nach der in den 3a und 3b gezeigten Erfindung ist wiederum recht ähnlich der in den 1a-f und 2 gezeigten. Alles, was über die entsprechenden Glieder, Elemente und Komponenten der Sohlen 100 und 200 gesagt worden ist, gilt daher auch für die Ausführungsformen der 3a und 3b (sofern nicht physikalisch oder technisch ausgeschlossen) und wird daher auch nicht wiederholt.
3a zeigt eine Explosionsdarstellung der Sohle 300 und 3b eine Seitenansicht der Sohle 300.
Die Sohle 300 umfasst eine Zwischensohle 310 mit einem oberen Zwischensohlenteil 311 und einem unteren Zwischensohlenteil 312, zwischen denen jedoch nur noch vier Verstärkungselemente 321 - 324 angeordnet sind, um die Verstärkungsstruktur 320 zu bilden. Diese Struktur ist wiederum vollständig in die Zwischensohle 310 eingebettet.
Eine Verringerung der Anzahl der einzelnen Verstärkungselemente kann beispielsweise die Konstruktion vereinfachen und Gewicht und Kosten reduzieren. Andererseits könnte dadurch ein gewisses Maß an Kontrolle über die von der Verstärkungsstruktur 320 bereitgestellte Verstärkungsfunktion aufgegeben werden, verglichen mit der Struktur 120 mit beispielsweise fünf einzelnen Verstärkungselementen 121 - 125. Andererseits kann sich durchaus herausstellen, dass für eine bestimmte Tätigkeit z.B. die Stützung des fünften Metatarsalen und des fünften Zehs nicht notwendig ist, und dann kann ein Verstärkungselement einfach weggelassen werden, während die verbleibenden vier Verstärkungselemente 321 - 324 immer noch dem ersten bis vierten Metatarsalknochen entsprechen. Oder das seitlichste der vier Verstärkungselemente, d.h. das Verstärkungselement 324, kann sowohl den vierten als auch den fünften Mittelfußknochen unterstützen, während die ersten drei Verstärkungselemente 321 - 323 jeweils einem Metatarsalknochen entsprechen. Für den Fachmann sind diesbezüglich weitere Permutationen denkbar. Die Verstärkungselemente 321 - 323 sind in der gezeigten Ausführungsform wiederum stab- bzw. rohrförmig.
Die Sohle 300 besteht ebenfalls aus einem Lasterverteilungselement 340, das vorwiegend im Fersenbereich und über dem oberen Mittelsohlenteil 311 angeordnet ist, sowie aus einer Außensohle 360 mit mehreren einzelnen Unterteilen.
3b veranschaulicht noch einmal die Bedeutung der Tiefpunkte der Verstärkungselemente und ihren Abstand zu der Ebene 339 tangential zur Oberseite der Verstärkungsstruktur 320, die durch die Verstärkungselemente 321 - 324 gebildet wird. In 3b ist einer der Tiefpunkte angezeigt, nämlich der Tiefpunkt 334 des Verstärkungselements 324. Bei den anderen Verstärkungselementen 321 - 323 ist die Situation ähnlich. Der Tiefpunkt 334 kann als der Punkt der Fließspur des Verstärkungselements 324 angesehen werden die dem am Boden nächsten ist, d.h. der horizontalen Ebene. Die Bezugsebene 339 hingegen ist die Ebene, die tangential zur Oberseite der von den Verstärkungselementen 321 - 324 gebildeten Struktur verläuft (diese Ebene 339 kann als ein „Deckel“ betrachtet werden, der auf die Struktur gelegt wird). Der Abstand d von dieser Ebene wird als die Tiefe des jeweiligen Tiefpunktes (hier der Tiefpunkt 334) bezeichnet.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform 400 einer erfindungsgemäßen Sohle in zerlegtem Zustand, die der 3a und 3b sehr ähnlich ist. Auch hier gelten analoge Zustände wie oben bezüglich z.B. der Sohle 300 und werden daher hier nicht wiederholt.
Die Sohle umfasst eine Zwischensohle 410 mit einem oberen Zwischensohlenteil 411 und einem unteren Zwischensohlenteil 412. In der in 4 gezeigten Ausführungsform sind beide Teile aus einem homogenen TPEE-Schaumstoffmaterial hergestellt. Die Teile 411 und 412 können jedoch im Allgemeinen aus allen in diesem Dokument genannten Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann das obere Mittelsohlenteil 411 einen Partikelschaum mit Partikeln aus ePEBA umfassen und das untere Mittelsohlenteil 412 einen Partikelschaum mit Partikeln aus eTPEE umfassen oder umgekehrt.
Die Sohle umfasst auch eine Verstärkungsstruktur 420 mit vier Verstärkungselementen 421 - 424, die zwischen den Zwischensohlenteilen 411, 412 angeordnet und vollständig in die Zwischensohle 410 eingebettet werden.
Eine Besonderheit der Verstärkungsstruktur 420 ist, dass die vier Verstärkungselemente 421 - 424 im Mittelfußbereich durch ein Verbindungselement 428 verbunden sind, das als kleine Verbindungsstäbe zwischen den einzelnen Verstärkungselementen 421 - 424 bereitgestellt wird. Dies kann die Montage der Sohle 400, aber auch die Herstellung der vier Verstärkungselemente 421 - 424 selbst erleichtern, da die einzelnen Verstärkungselemente als eine einzige, (teilweise) verbundene Einheit hergestellt oder gegossen werden können. Das Verbindungselement 428 kann auch die Stabilität der Sohle 400 im Mittelfußbereich erhöhen. Bemerkenswert ist, dass in der vorderen Hälfte der Sohle, insbesondere im Vorderfußbereich, keine Verbindung zwischen den Verstärkungselementen 421 - 424 besteht, um die Fähigkeit der einzelnen Verstärkungselemente 421 - 424, sich unter den während eines Gangzyklus wirkenden Kräften individuell durchzubiegen, nicht zu behindern.
Die Verwendung eines Verbindungselementes wie das Element 428 kann auch den Verzicht auf ein Lasterverteilungselement im Fersenbereich der Sohle (zumindest teilweise) kompensieren, wie dies bei der in 4 gezeigten Sohle 400 der Fall ist. Auf der anderen Seite kann ein solches Lasterverteilungselement auch der Sohle 400 hinzugefügt werden, um eine noch bessere Stabilität im Fersenbereich bereitzustellen.
Die 5a und 5b zeigen eine weitere Ausführungsform 500 einer erfindungsgemäßen Sohle. 5a zeigt eine Explosionszeichnung der gesamten Sohle 500 und 5b eine Draufsicht auf nur einen Teil der Teile.
Die Sohle 500 umfasst wiederum eine Zwischensohle 510 mit einem oberen Zwischensohlenteil 511 und einem unteren Zwischensohlenteil 512 sowie einer Außensohle 560 mit mehreren Einzelteilen. Alles, was zu diesen Komponenten im Zusammenhang mit den Ausführungsformen 100, 200, 300 und 400 zu diesen Komponenten gesagt wurde, gilt auch hier (soweit physikalisch und technisch kompatibel) und wird nicht noch einmal wiederholt.
Ein Unterschied zu den oben beschriebenen Ausführungsformen 100, 200, 300 und 400 liegt in der Form und Struktur der Verstärkungsstruktur 520, die im vorliegenden Fall durch zwei plattenartige Verstärkungselemente 521 und 522 bereitgestellt wird. Auch wenn diese beiden Verstärkungselemente eine andere Form aufweisen als die oben beschriebenen Verstärkungselemente, so sind sie doch so ausgelegt, dass sie durch die während eines Gangzyklus auf sie einwirkenden Kräfte unabhängig voneinander ausgelenkt werden können. Trotz ihrer plattenartigen Form können die Verstärkungselemente 521 und 522 z.B. auch einen hohlen Kern oder hohle Abschnitte aufweisen. Sie können auch feste Elemente sein.
Ein weiterer Unterschied zu den oben beschriebenen Ausführungsformen besteht darin, dass die Verstärkungselemente 521 und 522 nach hinten über den Mittelfußbereich hinaus in den Fersenbereich bis zum Calcaneus reichen. Dadurch kann die Steifigkeit der gesamten Sohle, nicht nur der vorderen Hälfte, erhöht werden.
In den 5a und 5b sind ferner die Fließspur 521a, 522a der Verstärkungselemente 521 bzw. 522 dargestellt. Wie oben in Abschnitt III. erörtert, besteht bei Verstärkungselementen mit nicht kreisförmigem (oder allgemeiner unsymmetrischem) Querschnitt eine Möglichkeit zur Definition der Fließspur darin, das Element (konzeptionell) in äquidistante Abschnitte zu unterteilen, den Massenschwerpunkt jedes Abschnitts zu bestimmen und diese Punkte zusammenzufügen, um die Fließspur zu erhalten. Wie bei den oben besprochenen Tiefpunkten 131 - 135 ist auch hier die Position der Fließspur 521a, 522a nicht mit absoluter mathematischer Präzision bestimmt worden, sondern nur grob angezeigt, um den vorliegenden Punkt zu veranschaulichen.
Aus den Fließspurn ist ersichtlich, dass die beiden Verstärkungselemente 521 und 522 einen nicht linearen Abschnitt umfassen, der sich über die vordere Hälfte der Sohle 500 erstreckt. In der hinteren Hälfte der Sohle 500 umfassen die Verstärkungselemente 521 und 522 gerade oder zumindest annähernd gerade Abschnitte. Genauer gesagt, in der vorderen Hälfte der Sohle 500 stellen die Verstärkungselemente 521 und 522 der Verstärkungsstruktur 520 eine konkave Form zur Verfügung, wobei die beiden Tiefpunkte 531 und 532 in einem gewissen Abstand unterhalb der Ebene tangential zur Oberseite der Verstärkungsstruktur 520 aufliegen. Geeignete Werte für eine untere Grenze in diesem Abstand wurden bereits diskutiert und werden nicht noch einmal wiederholt, da die diskutierten Werte auch für plattenartige Verstärkungselemente wie die Elemente 521 und 522 gelten können.
Die 6a - 6d zeigen weitere Variationen der Grundkonstruktion, die durch die Sohle 500 bereitgestellt werden. 6a zeigt eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 600 einer Sohle, und 6b zeigt eine Draufsicht auf einige Teile der Sohle 600 und einen entsprechenden Abschnitt entlang der Linie A-A. Die 6c und 6d zeigen mögliche Modifikationen der Verstärkungsstruktur.
Die Sohle 600 umfasst wiederum eine Zwischensohle 610 mit einem oberen Zwischensohlenteil 611 und einem unteren Zwischensohlenteil 612 sowie eine Außensohle 660 mit mehreren Einzelteilen. Diese Komponenten sind bereits ausführlich besprochen worden, und alles oben Gesagte gilt auch hier.
Bei der Sohle 600 wird die Verstärkungsstruktur 620 durch vier plattenartige Verstärkungselemente 621 - 624 bereitgestellt, im Vergleich zu den beiden der Sohle 500. Eine Besonderheit der Sohle 600 besteht darin, dass die Verstärkungselemente 621 - 624 entlang ihrer Mittellängsachsen (d.h. zumindest annähernd entlang ihrer Fließspur) leicht erhöhte Abschnitte aufweisen, die etwa am hinteren Ende des Fußgewölbes beginnen und sich nach vorne bis in den Zehenbereich erstrecken. Im Querschnitt entlang des in 6b unten links gezeigten Schnitts A-A können diese leicht erhöhten Abschnitte z.B. unterschieden werden. Solche erhöhten Abschnitte können z.B. die Steifigkeit der Verstärkungselemente 621 - 624 in den Abschnitten, in denen sie eingesetzt werden, erhöhen.
6c zeigt eine weitere mögliche Modifikation der Verstärkungsstruktur 620 durch die Verstärkungselemente 621 - 624, indem die Verstärkungselemente 621 - 624 in der hinteren Hälfte der Sohle 600, z.B. im Bereich des Fußgewölbes, durch ein Verbindungselement 628, hier in Form von Stäben, die jeweils zwei benachbarte Verstärkungselemente verbinden, verbunden werden können. Diese Verbindung kann vorzugsweise auf die hintere Hälfte der Sohle 600 beschränkt werden, damit die Fähigkeit der Verstärkungselemente, auf die in der vorderen Hälfte der Sohle 600 wirkenden Kräfte unabhängig zu antworten und zu reagieren, durch die Verbindung nicht beeinträchtigt wird.
Eine weitere Möglichkeit, die Gesamtstabilität der Sohle 600 zu erhöhen, ohne die Bewegungsunabhängigkeit der einzelnen Verstärkungselemente 621 - 624 übermäßig zu beeinträchtigen, ist in 6d dargestellt. Statt die Verstärkungselemente 621 - 624 untereinander zu verbinden, werden die Verstärkungselemente 621 - 624 hier mit einem netzartigen Werkstoff 680 laminiert (oder anderweitig verbunden). Ein solches Material kann sehr reißfest, aber dennoch flexibel genug sein, um einen guten Kompromiss zwischen Stabilität und Bewegungsunabhängigkeit der einzelnen Verstärkungselemente 621 - 624 zu ermöglichen. Es kann auch die Montage der Sohle 600 erleichtern und ihre Lebensdauer und Haltbarkeit erhöhen.
Schließlich zeigen die 7a und 7b sowie die 8a und 8b weitere Konstruktionen der vorliegenden Erfindung. Die 7a und 8a zeigen Explosionsdarstellungen der Ausführungsformen 700, 800 von erfinderischen Schuhsohlen, und die 7b und 8b zeigen entsprechende Draufsichten einiger Teile der Sohlen 700, 800.
Die Sohlen 700 und 800 sind z.B. der oben besprochenen Sohle 300 recht ähnlich. Beide Sohlen bestehen aus einer Zwischensohle 710, 810 mit einem oberen Zwischensohlenteil 711, 811 und einem unteren Zwischensohlenteil 712, 812 sowie jeweils einer Außensohle 760, 860. Beide Sohlen 700, 800 umfassen auch eine Verstärkungsstruktur 720, 820 mit vier Verstärkungselementen 721 - 724 bzw. 821 - 824.
Redundanzen werden daher vermieden, indem nicht alles wiederholt wird, was zu den entsprechenden Elementen und Komponenten oben gesagt wurde, was auch für die vorliegenden Ausführungsformen 700, 800 gilt.
Ein Unterschied ist jedoch der Querschnitt der Verstärkungselemente 721 - 724 und 821 - 824. Diese sind ein „Hybrid“ zwischen plattenartig und stab- bzw. rohrförmig, wobei sich der Querschnitt auch entlang der Verstärkungselemente ändert. Während die vorderen und hinteren Spitzen der Verstärkungselemente 721 - 724 und 821 - 824 abgeflacht sind, sind ihre mittleren Abschnitte kreisförmig oder elliptisch im Querschnitt. Eine Abflachung der Spitzen, insbesondere zum Vorderteil der Sohle 700, 800 hin, kann vorteilhaft sein, da die Sohle typischerweise zum Vorderteil hin dünner wird und somit weniger Platz zur Aufnahme der Verstärkungselemente vorhanden ist. Eine Ausdünnung zum Vorderende hin kann daher helfen, eine zu dicke und sperrige Vorderhälfte der Sohle zu vermeiden.
Zudem unterscheiden sich die Verstärkungselemente 721 - 724 und 821 - 824 auch in ihrer individuellen Länge. Generell gilt: Je länger ein Verstärkungselement ist, desto mehr transiente Unterstützung in der Standphase wird es zur Verfügung stellen und eine bessere Führung durch die konstruktive Bewegung bieten. Durch die Wahl unterschiedlicher Längen für die Verstärkungselemente 721 - 724 und 821 - 824 kann die Kraftverteilung entlang der verschiedenen Metatarsalknochen in einer anatomisch/ergonomisch besseren Art, im Vergleich zu bekannten einheitlichen Strukturen aus dem Stand der Technik, angepasst werden.
Es wird an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, dass diese Möglichkeit der Wahl unterschiedlicher Längen für die verschiedenen Verstärkungselemente auch für alle anderen in diesem Dokument beschriebenen Ausführungsformen gilt (sofern nicht ausdrücklich anders angegeben) und nicht auf die spezifischen Ausführungsformen 700 und 800 der 7a-b und 8a-b beschränkt ist.
Schließlich beinhaltet die Sohle 800 auch ein netzartiges Material 880, auf das die Verstärkungselemente 821 - 824 laminiert oder anderweitig verbunden sind, um z.B. die Gesamtstabilität zu erhöhen, den Zusammenbau zu erleichtern und/oder die Lebensdauer der Sohle 800 zu verlängern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6968637 B1 [0004]
US 2005/0268489 A1 [0005]
EP 1906783 B1 [0006]
US 6502330 B1 [0007]

Claims

Sohle für einen Schuh, insbesondere einen Laufschuh, umfassend: a. mindestens zwei Verstärkungselemente, die sich in einer vorderen Hälfte der Sohle erstrecken, b. wobei die Verstärkungselemente so angepasst sind, dass sie durch Kräfte, die während eines Gangzyklus auf die Sohle wirken, unabhängig voneinander ausgelenkt werden können.
Sohle nach Anspruch 1, wobei jedes der Verstärkungselemente einen nichtlinearen Abschnitt aufweist.
Sohle nach Anspruch 2, wobei jedes der Verstärkungselemente, in einer Seitenansicht der Sohle, einen Abschnitt mit einer konkaven Form aufweist.
Sohle nach einem der Ansprüche 2-3, wobei jedes der Verstärkungselemente eine Form hat, die einen relativ zu einer horizontalen Ebene lokalisierten Tiefpunkt aufweist, und wobei sich jeder dieser Tiefpunkte in der vorderen Hälfte der Sohle befindet.
Sohle nach Anspruch 4, wobei sich jeder der Tiefpunkte in einem Bereich zwischen einem Mittelfußbereich und einem Zehenbereich der Sohle befindet.
Sohle nach Anspruch 5, wobei sich jeder der Tiefpunkte in einem Bereich der Metatarsophalangeal Gelenke, MTP-Gelenke, befindet.
Sohle nach einem der Ansprüche 4-6, wobei jeder der Tiefpunkte in einem Abstand von mindestens 5 mm unterhalb einer Ebene liegt, die tangential zu einer Oberseite einer durch die Verstärkungselemente gebildeten Struktur verläuft, vorzugsweise mindestens 8 mm.
Sohle nach Anspruch 7, wobei der Abstand zwischen der Tangentialebene und jedem der Tiefpunkte von der Position des jeweiligen Tiefpunktes relativ zu einer lateralen oder einer medialen Kante der Sohle abhängt.
Sohle nach einem der Ansprüche 2-8, wobei sich der Querschnitt jedes Verstärkungselements mit der nichtlinearen Form mindestens vom Mittelfußbereich bis zum Zehenbereich der Sohle erstreckt.
Sohle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei sich Verstärkungselemente nach hinten über den Mittelfußbereich hinaus in den Fersenbereich der Sohle erstrecken.
Sohle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Verstärkungselemente plattenartige Elemente sind.
Sohle nach einem der Ansprüche 1-10, wobei die Verstärkungselemente stabförmige und/oder rohrförmige Elemente sind.
Sohle nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Verstärkungselemente massive Abschnitte umfassen.
Sohle nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Verstärkungselemente hole Abschnitte umfassen.
Sohle nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei ein Durchmesser der Verstärkungselemente zwischen mindestens zwei der Verstärkungselemente variiert und/oder wobei ein Durchmesser von mindestens einem der Verstärkungselemente entlang des Verstärkungselements variiert.
Sohle nach einem der Ansprüche 11-15, wobei es fünf Verstärkungselemente gibt, von denen jedes einem entsprechenden Metatarsalknochen entspricht.
Sohle nach Anspruch 16, wobei die dem ersten und dem dritten Metatarsalknochen entsprechenden Verstärkungselemente eine höhere Auslenksteifigkeit aufweisen als die drei übrigen Verstärkungselemente.
Sohle nach einem der Ansprüche 16 bis 17, wobei die Verstärkungselemente, die dem ersten und dem dritten Metatarsalknochen entsprechen, einen größeren Durchmesser haben als die drei übrigen Verstärkungselemente.
Sohle nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Verstärkungselemente eines oder mehrere der folgenden Materialien umfassen: Kohlenstofffasern, einem Kohlenstofffaser-Verbundmaterial, einem Glasfaser-Verbundmaterial.
Sohle nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei mindestens zwei der Verstärkungselemente durch ein Verbindungselement verbunden sind.
Sohle nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Verstärkungselemente im wesentlichen in Längsrichtung der Sohle verlaufen.
Sohle nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die Verstärkungselemente in medialer bis lateraler Richtung nebeneinander angeordnet sind.
Sohle nach Anspruch 22, wobei die Verstärkungselemente mit einem netzartigen Material verbunden sind.
Sohle nach einem der Ansprüche 1 bis 23, ferner umfassend ein Lastverteilungselement, das in einer hinteren Hälfte der Sohle, vorzugsweise im Fersenbereich der Sohle, angeordnet ist.
Sohle nach Anspruch 24, wobei das Lastverteilungselement eine Lastverteilungsplatte umfasst.
Sohle nach einem der Ansprüche 24-25, wobei das Lastverteilungselement eines oder mehrere der folgenden Materialien umfasst: Kohlenstofffasern, ein Kohlenstofffaser-Verbundmaterial, ein Glasfaser-Verbundmaterial.
Sohle nach einem der Ansprüche 24-26, wobei sich das Lastverteilungselement bis in den Mittelfußbereich der Sohle erstreckt.
Sohle nach einem der Ansprüche 24-27, wobei sich die Verstärkungselemente und das Lastverteilungselement zumindest teilweise überlappen.
Sohle nach einem der Ansprüche 24-28, wobei die Verstärkungselemente und das Lastverteilungselement unabhängige Elemente sind.
Sohle nach einem der Ansprüche 1 bis 29, wobei die Verstärkungselemente zumindest teilweise in einer Zwischensohle der Sohle eingebettet sind, wobei die Zwischensohle ein Kunststoffschaummaterial umfasst.
Sohle nach einem der Ansprüche 30, wobei die Verstärkungselemente vollständig in der Zwischensohle eingebettet sind.
Sohle nach einem der Ansprüche 30-31, wobei die Zwischensohle einen Partikelschaumstoff umfasst, insbesondere einen Partikelschaumstoff, umfassend Partikel aus expandiertem thermoplastischen Polyurethan, eTPU, Partikel aus expandiertem Polyamid, ePA, Partikel aus expandiertem Polyether-Block-Amid, ePEBA, und/oder Partikel aus expandiertem thermoplastischen Polyester-Ether-Elastomer, eTPEE.
Sohle nach einem der Ansprüche 30-32, wobei die Zwischensohle ein homogenes Schaumstoffmaterial umfasst.
Sohle nach einem der Ansprüche 30 bis 33, wobei die Zwischensohle einen unteren Zwischensohlenteil und einen oberen Zwischensohlenteil umfasst und wobei die Verstärkungselemente zwischen dem unteren Zwischensohlenteil und dem oberen Zwischensohlenteil angeordnet sind.
Sohle nach Anspruch 34 in Kombination mit einem der Ansprüche 24-29, wobei die Verstärkungselemente und das Lastverteilungselement durch den oberen Zwischensohlenteil getrennt sind.
Sohle nach Anspruch 35, wobei das Lastverteilungselement zumindest teilweise in den oberen Zwischensohlenteil eingebettet ist.
Sohle nach einem der Ansprüche 1 bis 36, ferner umfassend eine Einlagesohle.
Sohle nach Anspruch 37 in Kombination mit einem der Ansprüche 35 bis 36, wobei die Einlegesohle oben auf dem oberen Zwischensohlenteil angeordnet ist und das Lastverteilungselement zumindest teilweise bedeckt.
Sohle nach einem der Ansprüche 1 bis 38, ferner umfassend eine Außensohle.
Schuh, insbesondere Laufschuh, umfassend Sohle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-39.