DE10325805B4

DE10325805B4 - Sportschuh mit Anzeige des Verschleißes und/oder der Nutzung seiner Dämpfung

Info

Publication number: DE10325805B4
Application number: DE10325805A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Kastner-Jung; Ulf Pillkahn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2023-06-07
Also published as: DE10325805A1

Abstract

Schuh, insbesondere Sportschuh,
mit Dämpfungsteilen und
mit Mitteln (2) zur Anzeige des Maßes der Nutzung bzw. des Verschleißes der Dämpfungsteile,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ermittlung des Maßes darauf beruht, dass bei Benutzung des Schuhes (1) ein Fluidum verlagerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schuh bzw. ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. 5.
Viele Schuhe bieten eine in das Schuhbett bzw. in die Sohle eingearbeitete dämpfende Schicht. Insbesondere bei Sportbzw. Laufschuhen ist die Qualität dieser dämpfenden Schicht mit eine der wichtigsten Eigenschaften des Schuhs. Mit jedem Schritt, das heißt bei jedem Wirken der Dämpfungsschicht, wird bei dem verwendeten Material neben den üblichen Abnutzungserscheinungen ein irreparabler Verschleiß der Dämpfung hervorgerufen. Nach längeren Einsatzzeiten liegt die Dämpfung nicht mehr im zweckgebundenen Toleranzbereich und der Schuh muss in der Regel ausgemustert werden.
Um den Verschleiß der Dämpfung zu erkennen, wird bisher auf dem Schuh das Kaufdatum markiert. Nur bei annähernd bekannter Laufleistung, also Laufdistanz und Schrittlänge, kann heute, aber auch das nur sehr vage, auf die Einsätze und die Abnutzung der Dämpfungsschicht geschlossen werden. Dabei sind zwei Kriterien ausschlaggebend: Einmal die Alterung durch Materialermüdung und zum anderen die Abnutzung durch Gebrauch. Beide Kriterien können unabhängig zur Unbrauchbarkeit des Schuhs führen und stellen so eine enorme Verletzungsgefahr dar. Das Tückische ist, dass der Vorgang schleichend vonstatten geht. Die heutige Lösung ist nicht nur äußerst ungenau, sondern wird von der Vielzahl der Nutzer wegen unbekannter oder wechselnder Größen in Bezug auf durchschnittliche Laufleistung einerseits und häufig wegen der Unbequemlichkeit, die sich durch das Notieren von Laufdistanzen ergibt, andererseits trotz großen Bedarfs nicht eingesetzt.

Die US 2001/0049890 A1 offenbart eine Schuhbenutzungsanzeigevorrichtung. Dies betrifft einen Schuh mit einer eingebauten elektronischen Benutzungsanzeigevorrichtung, die zur Anzeige a) des Ausmaßes des Schuhsohlentragens, b) den Verlust der Abfederung und Stoßabsorbierfähigkeit und c) die Notwendigkeit des Ersetzens des Schuhs geeignet ist. Die Benutzungsanzeigevorrichtung umfasst a) einen Sensor und einen Mikroprozessor, die die Verwendungsgeschichte des Schuhs messen und anzeigen können, b) eine Benutzungsanzeigevorrichtung, die dem Benutzer den derzeitigen Stand des Schuhlebensdauerzyklus anzeigt und c) eine Leistungsversorgungsquelle. Die Benutzungsanzeigevorrichtung ist zwischen der Mittelsohle und der Außensohle während des Herstellungsprozesses angeordnet und ist deshalb für den Nutzer unaufdringlich eingebaut.

Die US 6 578 291 B2 offenbart ebenso eine Schuhnutzungsanzeigevorrichtung. Es wird ein Schuh vergleichbar der US 2001/0049890 A1 bereitgestellt.

Die GB 2 353 937 A offenbart einen Schuh mit einer Überwachungsvorrichtung und einer Anzeige. Ein Schuh umfasst demnach eine Vorrichtung zur Überwachung einer Variablen und eine Vorrichtung zur Anzeige der Größe der Variablen, wobei die Anzeigevorrichtung auf einer Außenfläche des Schuhs befestigbar ist. Ein Paar von Schuhmerkmalen ist ebenso offenbart, wobei eine kumulative Gesamtheit der Variablen durch ein erstes Merkmal angezeigt wird und eine Gesamtheit der Variablen über eine spezielle Dauer durch ein zweites Merkmal überwacht wird. Außerdem kann ein programmierbarer Mikroprozessor bereitgestellt sein, wobei Eingangsinformationen bei zusätzlichen Berechnungen verwendet werden können. Die Überwachungsvorrichtung kann ein oder mehrere eines Bewegungssensors, eines Drucksensors, eines Impulssensors, eines Steigungssensors und einer Zeitgebevorrichtung aufweisen. Sensoren, die Piezoelemente verwenden, sind besonders bevorzugt. Typischerweise ist die Anzeigevorrichtung eine Flüssigkristallanzeige, die auf der Vorderseite des Schuhs bereitgestellt ist.

Die DE 199 48 504 A1 offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung zur gezielten Kontrolle der mechanischen Belastung der Beine. Dies betrifft ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zur gezielten Kontrolle der mechanischen Belastung der Beine, das bzw. die dadurch gekennzeichnet sind, dass in einem Schuh ein Drucksensor oder eine Drucksensoreinlage eingearbeitet wird, der die aktuelle Belastung der Beine registriert. Die Registrierung der Beinbelastung spielt vor allem bei Genesungsprozessen von Beinoperationen eine wichtige Rolle. Die mechanischen Belastungen der Beine werden durch den Sensor während der Rekonvaleszenzzeit bzw. während des Heilungsprozesses registriert und die Messdaten werden durch Draht und/oder drahtlose Informationsübertragung zu einem Auswertegerät übermittelt. Durch akustische oder optische Signalgebung können dem Patienten Warnhinweise bei Erreichen einer kritischen mechanischen Belastung gegeben werden, so dass er eine mechanische Überbelastung vermeiden kann und dadurch ein optimaler Genesungsprozess sichergestellt wird.

Die US 4 510 704 offenbart einen Schuh mit einem Pedometer oder dergleichen. Ein Schuh weist eine Einrichtung zur Erfassung auf, wenn ein Schritt erfolgt, und eine Einrichtung zur Aufzeichnung und Anzeige der Gesamtheit der auf diese Weise aufgezeichneten Schritte. Die Einrichtung kann ein mechanischer Zähler sein und kann mittels eines Druckknopfs betrieben werden, der in dem Schuhabsatz befestigt ist.

Die DE 199 09 871 A1 offenbart insbesondere eine Verschleißanzeige mit piezoelektrischem Sensor.

Die WO 01/64460 A1 offenbart eine Verschleißanzeige für Reifen, die insbesondere piezoelektrisch arbeitet.

Die DE 100 57 984 C2 offenbart einen Laufschuh mit einer in einer Schuhsohle des Schuhs vorgesehenen Einrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie mittels eines von einem Strömungsmedium angetriebenen Generators. Beim Gehen wird durch Verdrängung des Strömungsmediums Energie gewonnen.

Die DE 195 22 100 A1 offenbart eine mehrlagige Einlegesohle für einen Schuh, die dauerhaft und/oder lösbar mit dem Schuh verbunden ist und zwei Zuschnitte aus einer dünnen, flexiblen Folie aus schweißbarem Kunststoff aufweist. Dadurch wird ein Hohlraum erzeugt, der mindestens eine Kammer aufweist, in der sich eine Flüssigkeit befindet. Durch Verdrängung der Flüssigkeit in Kammern und zwischen Kammern wird auf die Einlegesohle eine günstige Kraftverteilung ermöglicht.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Schuhe, insbesondere Sportschuhe, sicherer und komfortabler zu machen, insbesondere soll der Benutzer des Schuhs eine Information erhalten, in welchem Maß die Dämpfungsmittel des Schuhs genutzt oder abgenutzt wurden.

Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Dementsprechend weist ein Schuh, insbesondere ein Sportschuh, mit Mitteln zur Dämpfung, etwa in Form einer dämpfenden Schicht, Mittel zur Anzeige des Verschleißes und/oder der Nutzung, insbesondere der Abnutzung und/oder der Gesamtnutzung, der Mittel zur Dämpfung auf.

Der Verschleiß und/oder die Nutzung der Mittel zur Dämpfung, der und/oder die durch die Anzeige des Verschleißes der Mittel zur Dämpfung angezeigt wird, ist vorteilhaft durch Messen von bei der Nutzung der Dämpfung freigesetzter Energie messbar.

Dies kann dadurch geschehen, dass die bei einem unterschiedlichen Verschleißgrad der Dämpfung unterschiedliche freigesetzte Energie gemessen wird. Allerdings muss die Energie hierzu jeweils sehr präzise gemessen werden.

Deshalb ist es einfacher und somit günstiger, im Schuh Mittel zum Aufsummieren von bei der Nutzung der Dämpfung freigesetzter Energie vorzusehen. Dadurch wird die bei jedem Schritt jeweils gemessene Energie aufsummiert und die Summe der Energie ist ein Maß für die Gesamtlaufleistung des Schuhs.

Die Energie lässt sich auf mechanische und/oder elektrische Weise messen und/oder aufsummieren.

So kann der Schuh beispielsweise über Mittel zum mikromechanischen Verlagern eines Fluidums verfügen, insbesondere von Luft oder einer farbigen Flüssigkeit.

Ein Aufsummieren des Verlagerns des Fluidums kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Schuh für das Fluidum ein Behältnis mit einer Teilung aufweist und durch das Verlagern des Fluidums die Teilung des Behältnisses für den Benutzer sichtbar verschoben wird.

Alternativ oder ergänzend kann der Schuh aber auch mehrere Behältnisse für das Fluidum aufweisen, wobei durch das Verlagern das Fluidum zu schnellen Behältnissen umverteilt wird. Die für den Benutzer sichtbare Umverteilung ist dann ein Maß für die Nutzung und/oder den Verschleiß der Mittel zur Dämpfung des Schuhs.

Auf elektromechanischem Wege lässt sich der Verschleiß und/oder die Nutzung der Mittel zur Dämpfung über Mittel zum Erzeugen eines piezoelektrischen Effekts messen. Ein Aufsummieren des piezoelektrischen Effekts kann hier beispielsweise über einen Energiespeicher, insbesondere einen Kondensator, erfolgen, dessen Ladezustand angezeigt wird.

Cooler und deshalb für den Benutzer attraktiver ist jedoch das Aufsummieren des piezoelektrischen Effekts über ein Diodenarray, das durch das Aufsummieren sequentiell zerstört wird. Diese Lösung hat gegenüber dem Kondensator auch den Vorteil, dass keine Selbstentladungseffekte die Messung verfälschen. Je mehr Dioden des Diodenarrays zerstört sind, desto höher ist die Laufleistung des Schuhs.

Die Energie zum Betrieb und/oder Auslesen der (Leucht-)Dioden kann entweder ebenfalls piezoelektrisch beim Laufen oder auch durch eine im Schuh angeordnete Solarzelle erzeugt werden.

Bei einem Verfahren zur Anzeige des Verschleißes und/oder der Nutzung von Mitteln zur Dämpfung eines Schuhs wird der Verschleiß und/oder die Nutzung der Mittel zur Dämpfung über im Schuh integrierte Mittel zur Anzeige des Verschleißes und/oder der Nutzung der Mittel zur Dämpfung angezeigt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich analog zu den vorteilhaften Ausgestaltungen des Schuhs und umgekehrt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:
1 einen Schuh mit mikromechanischen Mitteln zur Anzeige und zum Messen des Verschleißes und/oder der Nutzung von Mitteln zur Dämpfung des Schuhs;
2 die Mittel zur Anzeige und zum Messen des Verschleißes und/oder der Nutzung der Mittel zur Dämpfung des Schuhs nach 1 im Schnitt;
3 einen Schuh mit elektromechanischen Mitteln zur Anzeige und zum Messen des Verschleißes und/oder der Nutzung von Mitteln zur Dämpfung des Schuhs;
4 den Schuh nach 3 von unten.
Die Erfindung beruht auf dem Nutzen der freigesetzten, mechanischen Energie beim Wirken der Dämpfung. Diese Energie wird beispielsweise eingesetzt, um mikromechanisch Luft in einen geteilten Druckbehälter zu befördern und dort zu speichern, wobei die Teilung des Druckbehälters verschiebbar ausgelegt ist und als Anzeige dient.
Ein nach diesem Prinzip arbeitendes Ausführungsbeispiel ist in 1 dargestellt. Man erkennt dort einen Schuh 1 mit Mitteln 2 zur Anzeige und zum Messen des Verschleißes und/oder der Nutzung der Mittel zur Dämpfung des Schuhs 1. Die Mittel 2 zur Anzeige des Verschleißes und/oder der Nutzung der Mittel zur Dämpfung weisen eine Skala und einen für den Benutzer klar erkennbaren Farbbalken auf, durch dessen Länge gegenüber der Skala der Benutzer einwandfrei den Verschleiß und/oder die Nutzung der Mittel zur Dämpfung erkennen kann.
In 2 sind die in der Sohle 3 des Schuhs 1 integrierten Mittel 2 zur Anzeige des Verschleißes und/oder der Nutzung der Mittel zur Dämpfung im Schnitt dargestellt. Sie weisen ein Ventil 4 auf, über das Luft in ein als Speicher ausgelegtes Behältnis 5 gelangen kann. Aus dem Behältnis 5 wird bei jedem Auftreten etwas Luft über ein Ventil 6 in ein in Form eine Zylinders realisiertes Anzeigebehältnis 7 transportiert. Die Menge der Luft ist abhängig von der Intensität des Auftretens, so dass heftigeres Auftreten, das zu einem größeren Verschleiß der Dämpfung führt, sich auch stärker in Messung und Anzeige niederschlägt. Das Anzeigebehältnis 7 weist eine Teilung 8 in Form einer Trennwand auf, die im Anzeigebehältnis 7 verschiebbar ist. Der nicht über das Ventil 6 mit dem als Speicher fungierenden Behältnis 5 verbundene Teilraum des Anzeigebehältnisses 7 ist mit einem farbigen Gas gefüllt. Der andere Teilraum des Anzeigebehältnisses 7, der über das Ventil 6 mit dem als Speicher fungierenden Behältnis 5 verbunden ist, wird im Laufe der Benutzung des Schuhs 1 immer mehr aus dem als Speicher fungierenden Behältnis 5 mit Luft gefüllt, so dass die Teilung 8 verschoben und das farbige Gas komprimiert wird. Eine Nutzung der Mittel zur Dämpfung des Schuhs und ihr damit einhergehender Verschleiß schlägt sich also in einer Verkleinerung des Farbbalkens nieder.
Anders ausgedrückt wird also mittels einer Pumpvorrichtung und anschließendem Ventil zur Verhinderung des Rückstroms ein definiertes Gasvolumen in einen Teil eines geteilten Druckbehälters befördert. Die Teilung ist verschiebbar und dient zur Anzeige. Über das Pumpvolumen, den Initialdruck auf der gegenüberliegenden Seite des geteilten Druckbehälters und dessen Gesamtvolumen sowie die Flächendimensionen kann die Anzeige den jeweiligen Bedürfnissen angepasst und in unterschiedlicher Auflösung geeicht werden.
Statt einer mikromechanischen Realisierung kann auch piezoelektrisch eine Spannung erzeugt werden. Diese kann in einer elektronischen Schaltung mit integriertem Diodenarray sequentiell Dioden irreversibel zerstören. Somit kann eine elektronische, nicht flüchtige (non-volatile) Zählvorrichtung realisiert werden. Angezeigt wird die Anzahl der noch intakten Dioden entweder direkt, falls es sich dabei um Leuchtdioden handelt, oder durch eine zweite Schaltung und beispielsweise eine LCD-Anzeige mit Energieversorgung mittels einer an der Schuhoberseite angeordneten Solarzelle. Sowohl die Schaltung, das Diodenarray als auch die LCD-Anzeige sind besonders für den Aufbau mittels Polymerelektronik geeignet, der mit geringen Kosten für den Konsumgütermarkt verbunden ist und ein flexibles Material für den Einsatz der Wearable Electronic im Schuh zur Verfügung stellt.
Ein solches Ausführungsbeispiel zeigen die 3 und 4. In 3 erkennt man einen Schuh 10, der an seiner Oberseite eine Solarzelle 11 zur Energiewandlung für Mittel zur Anzeige des Verschleißes und/oder der Nutzung von Mitteln zur Dämpfung des Schuhs aufweist.
Diese Mittel 12 zur Anzeige des Verschleißes und/oder der Nutzung der Mittel zur Dämpfung des Schuhs sind, wie in 4 dargestellt, zerstörungssicher an der Unterseite des Schuhs 12 angeordnet. Sie zeigen die Schrittzahl und das Herstellungsdatum mittels eines LCD-Displays an.
In allen Ausführungsbeispielen wird die freigesetzte mechanische Energie bei jedem notwendigen Einsatz des dämpfenden Materials zum Zählen, Speichern und in einer Ausführungsform sogar zur Anzeige der Gesamtschrittzahl des Schuhs verwendet. Dabei öffnen die Formfaktoren der Erfindung, hohe Flexibilität und Miniaturisierbarkeit, die besondere Möglichkeit der Integration in Schuhe. Ein Messen von außen mit aufwändigem, häufig nicht praktikablem Messaufbau ist nicht mehr notwendig.
Mit der Erfindung kann die Anzahl der Einsätze des dämpfenden Materials addiert und angezeigt werden. Die Anzeige, ab wann ein Schuh empfohlenermaßen ausgemustert werden sollte bzw. in welchem Zustand sich das Material befindet, kann individuell durch den Hersteller geeicht werden. Der Nutzeffekt spricht neben dem Nutzer selbst auch den Hersteller als Zielgruppe an. Auch eine Nutzung durch Krankenkassen im Sinne der Unterstützung von einer immer größeren Anzahl gesundheitssportlich aktiver Mitglieder ist als präventivmedizinische Maßnahme denkbar.

Claims

Schuh, insbesondere Sportschuh, mit Dämpfungsteilen und mit Mitteln (2) zur Anzeige des Maßes der Nutzung bzw. des Verschleißes der Dämpfungsteile, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Maßes darauf beruht, dass bei Benutzung des Schuhes (1) ein Fluidum verlagerbar ist.
Schuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schuh (1) für das Fluidum ein Behältnis (7) mit einer Teilung (8) aufweist und durch das Verlagern des Fluidums die Teilung (8) des Behältnisses (7) verschiebbar ist.
Schuh nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schuh (1) mehrere Behältnisse (5, 7) für das Fluidum aufweist und durch das Verlagern das Fluidum zwischen den Behältnissen (5, 7) umverteilbar ist.
Schuh nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (2) zur Anzeige des Maßes der Nutzung bzw. des Verschleißes der Dämpfungsteile so eingerichtet sind, dass abhängig von der Intensität des Auftretens, eine entsprechende Menge des Fluidums über ein Ventil (6) verlagerbar ist.
Verfahren zur Anzeige der Nutzung von Dämpfungsmitteln eines Schuhs, dadurch gekennzeichnet, dass ein bei der Nutzung bewirktes Verlagern eines Fluidums als Maß für die Nutzung herangezogen wird.