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Die
Erfindung betrifft eine Zehenschutzkappe für Sicherheitsschuhe oder -stiefel,
bestehend aus einem einteiligen Formstück aus Metall, das den Vorfuß umschließt und in
seinen oberhalb und seitlich des Fußes angeordneten Bereichen
durch zumindest eine sich quer zur Längsrichtung erstreckende, durchgehend
ausgebildete Sicke verstärkt
ist, die sich bis zum unteren Rand des Formstücks erstreckt.
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Derartige
Zehenschutzkappen gelangen in Schutzschuhen und -stiefeln zur Anwendung.
Sie sind dazu bestimmt, die Zehen des Trägers vor äußerer Schlag- und Stoßwirkung
zu schützen.
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Zehenschutzkappen
bestehen in der Regel aus vergütetem
Stahl, neuerdings auch aus faserverstärkten Kunststoffen, bzw. Kunststoff-Verbundwerkstoffen.
Die damit erzielte Schutzwirkung wird bestimmt, indem eine Belastung
mit einer fallenden Masse vorgenommen wird bzw. durch eine Druckprüfung zwischen
planparallelen Platten.
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Die
Prüfbedingungen
für Sicherheitsschuhe, die
nach der Norm das höchste
Sicherheitsniveau darstellen, sehen eine Schlagenergie der fallenden Masse von
200 Joule vor. Dabei wird angestrebt, dass die Zehenschutzkappe
im Anschluss an eine entsprechende Prüfung an der hinteren Kante
eine bestimmte Mindestresthöhe,
bezogen auf die Aufstandsfläche,
aufweist.
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Die
in den Sicherheitsnormen vorgeschriebenen Resthöhen werden bei Kunststoffzehenkappen
im Wesentlichen durch eine sehr große Wandstärke im vorderen Bereich der
Kappe und eine größere Innenhöhe erzielt.
Dabei ist es auch bekannt, die Wandstärke durch eingeformte Kunststoffrippen zu
vergrößern, die
auf ihrer ganzen Länge
eine übereinstimmende
Tiefe und einen übereinstimmenden Querschnitt
haben.
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Die
Zehenschutzkappe der eingangs genannten Art ist aus
DE 94 11 460 U1 bekannt.
Sie besteht aus Stahl und ist zur Verbesserung der mechanischen
Widerstandsfähigkeit
bei vergleichsweise vermindertem Gewicht mit sickenartigen Verformungen
versehen. Die Verformungen sind auf ihrer ganzen Länge von übereinstimmendem
Querschnitt. Das Profil ist in allen Teilbereichen gewölbt.
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Gegenüber Stahlschutzzehenschutzkappen dieser
Art weisen Kunststoffzehenschutzkappen ein um ca. 45% vermindertes
Gewicht auf. Während
eine Stahlzehenschutzkappe im allgemeinen 90 g/Stück wiegt,
ist das Vergleichsgewicht einer Kunststoffzehenschutzkappe mit 50
g/Stück
deutlich niedriger. Die naturgemäß deutlich
niedrigeren Werte des Elastizitätsmoduls
der Kunststoffe gegenüber
Stahl machen es erforderlich, gewisse konstruktive Maßnahmen
vorzunehmen, um die nötige
Standfestigkeit zu erzielen. Bei Kunststoffzehenschutzkappen resultieren
daraus voluminöse
Formen, die den Schuh optisch nachteilig beeinträchtigen.
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Als
weiterer Nachteil hat sich zwischenzeitlich erwiesen, dass bei einer
seitlichen Belastung, wie sie beispielsweise beim Überrollen
durch das Rad eines Gabelstaplers auftritt, die Kunststoffzehenschutzkappe
einer Stahlschutzzehenschutzkappe in gravierender Weise unterlegen
ist. Obwohl eine Prüfung
mit einer seitlichen Belastung in den einschlägigen Sicherheitsnormen nicht
vorgesehen ist, stellt dieses ungünstige Verformungsverhalten
in der Praxis ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar.
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Der
Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde,
eine Zehenschutzkappe aus Stahl derart weiter zu entwickeln, dass
sich ein mit dem Gewicht von Kunststoffzehenschutzkappen vergleichbares Gewicht
ergibt bei einer den bekannten Stahlzehenschutzkappen vergleichbaren
Stabilität
bei seitlicher Belastung sowie ein vermindertes Volumen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer
Zehenschutzkappe für
Sicherheitsschuhe nach dem Oberbegriff dadurch gelöst, dass
die Sicke, von der Mitte des Formstücks ausgehend, eine beiderseits
abnehmende Tiefe hat. Die Zehenschutzkappe weist durch diese Ausbildung
im mittleren Bereich das maximale Biegemoment auf, d.h. an derjenigen Stelle,
die während
der vorgeschriebenen Tests der Maximalbelastung ausgesetzt ist.
Ausgehend von dieser Stelle nimmt das Biegemoment beiderseits in Richtung
des Randes linear ab. Eine vergleichsweise verminderte Tiefe der
Sicke im Randbereich genügt dadurch
bereits zur Gewährleistung
des erwünschten
Verformungswiderstandes. Sowohl das Gewicht als auch das Volumen
der Zehenschutzkappe ist dadurch entsprechend vermindert.
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Eine
besonders gute Tragfähigkeit
wird erhalten, wenn die Sicke des Formstücks ein trapezförmiges Profil
hat. Die Sicke kann dabei zumindest in den im Wesentlichen horizontal
verlaufenden Bereichen eine bogenförmig abnehmende Tiefe haben. Sie
lässt sich
dadurch besonders leicht in Schuhwerk einfügen, das gehobenen Ansprüchen an
das Aussehen gerecht wird.
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Das
Profil der Sicken ist zwischen den Stellen, an denen eine scharfkantige
Richtungsänderung vorgesehen
ist, möglichst
eben ausgebildet. Hierdurch wird die statische Tragfähigkeit
wesentlich erhöht,
was in Bezug auf die Lösung
der erfindungsgemäßen Aufgabe
von wesentlicher Bedeutung ist.
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Die
Sicke kann im Verlauf der im Wesentlichen senkrecht verlaufenden
Abschnitte eine im Wesentlichen gleichbleibende Tiefe haben. Diese
Bereiche sind während
der vorgeschriebenen Tests maßgeblich
nur in senkrechter Richtung belastet. Sie vermögen derartigen Lasten durch
diese Ausbildung in besonders guter Weise standzuhalten.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass mehrere
Sicken vorgesehen sind, die sich im Wesentlichen parallel zueinander
erstrecken und das Formstück
im Bereich der Sicken gegebenenfalls wellblechartig zu gestalten.
Der Verformungswiderstand wird dadurch weiter erhöht.
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Hinsichtlich
der Herstellung hat es sich unter Kostengesichtspunkten als vorteilhaft
erwiesen, das Formstück
durch einen Tiefziehprozess zu erzeugen.
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Um
das Einfügen
der Zehenschutzkappe in geschmackvolles Schuhwerk zu erleichtern,
hat es sich als vorteilhaft bewährt,
wenn die maximale Tiefe der im hinteren Bereich angeordneten Sicken
geringer ist als die maximale Tiefe der am vorderen Bereich angeordneten
Sicken. Die Übergangszonen
in die nicht armierten Bereiche lassen sich so leichter verdecken.
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Um
zusätzliche
Sicherheit in Bezug auf eine Schrägbelastung von vorn zu erhalten,
hat es sich als vorteilhaft bewährt,
wenn zusätzlich
zu der Sicke oder zu den Sicken im vorderen Bereich des Formstücks zumindest
ein weitere Sicke vorgesehen ist, die sich im Wesentlichen in Längsrichtung
erstreckt und ein der Sicke entsprechendes Profil hat. Die weitere
Sicke und die vorderste Sicke können
dabei T-förmig
ineinanderübergehend
ausgebildet sein. Bei einer entsprechenden Ausbildung vermögen sie
einander besonders vorteilhaft in ihrer Abstützwirkung zu ergänzen.
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Falls
mehrere, weitere Sicken vorgesehen sind, hat es sich als vorteilhaft
bewährt,
wenn die weiteren Sicken die Mitte des vorderen Endes des Formstücks strahlenförmig umschließen. Auch
Belastungen schräg
von vorn werden hierdurch unter Vermeidung von unzulässigen Verformungen
ausgezeichnet aufgefangen.
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Eine
deutliche Verbesserung des Tragekomforts lässt sich erzielen, wenn das
Formstück
zumindest im Bereiche der Sicke und/oder der weiteren Sicken von
jeweils zumindest einer Ventilationsöffnung durchdrungen ist. Um
hierdurch die Gesamtstabilität nicht
zu beeinträchtigen,
hat es sich als vorteilhaft bewährt,
wenn mehrere Ventilationsöffnungen
von kreisförmiger
Begrenzung vorgesehen sind, mit einem Durchmesser, der höchstens
5 mal so groß ist wie
die Dicke des Formstücks.
Zweckmäßigerweise ist
das vordere Ende des Formstücks
frei von Ventilationsöffnungen,
um das unerwünschte
Eindringen von Fremdkörpern
durch die Ventilationsöffnungen
in das Innere des Schuhs zu unterbinden.
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In
die senkrecht verlaufenden Abschnitte der Sicken und/oder der weiteren
Sicken können
Stützelemente
eingefügt
sein, um den Verformungswiderstand gegen senkrechte Belastungen
weiter zu vergrößern. Zweckmäßig haben
die Stützelemente
eine an die Form der Sicken und/oder der weiteren Sicken angepaßte Gestalt
und Größe. Die
Stützelemente bestehen
zweckmäßig aus
demselben Werkstoff wie das Formstück, beispielsweise aus Stahlblech.
Sie sind vorzugsweise mit dem Formstück unlösbar verbunden, zweckmäßig durch eine
Verklebung, Verschweißung
oder Vernietung. Ihre Anzahl wird maßgeblich durch die aufzunehmende
Belastung bestimmt. In Abhängigkeit
von der Anzahl kann somit eine Anpassung an die verschiedensten
Anforderungen erfolgen.
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Unter
Kostengesichtspunkten hat es sich als vorteilhaft bewährt, das
Formstück
aus tiefgezogenem Stahlblech zu erzeugen. Zweckmäßig gelangt dabei Kohlenstoffstahl
zur Anwendung, der zusätzlich
vergütet
ist.
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Die
erfindungsgemäße Zehenschutzkappe wird
nachfolgend anhand der in der Anlage beigefügten Zeichnungen weiter verdeutlicht.
Es zeigen:
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1: ein erstes Ausführungsbeispiel
der Zehenschutzkappe in quergeschnittener Darstellung;
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2: ein zweites Ausführungsbeispiel
der Zehenschutzkappe in quergeschnittener Darstellung;
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3: ein drittes Ausführungsbeispiel
der Zehenschutzkappe in längsgeschnittener
Darstellung;
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4: ein viertes Ausführungsbeispiel
der Zehenschutzkappe in einer Ansicht von oben;
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5: ein fünftes Ausführungsbeispiel der Zehenschutzkappe
in einer Ansicht von oben;
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6: die Zehenschutzkappe
nach 5 in längsgeschnittener
Darstellung;
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7: die Zehenschutzkappe
nach 5 in teilweise
quergeschnittener Darstellung.
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Die
in den Zeichnungen wiedergegebenen Zehenschutzkappen sind für Sicherheitsschuhe
oder -stiefel bestimmt. Sie bestehen aus einem materialeinheitlichen
Formstück
aus Metall, das den Vorfuß umschließt und das
zumindest in den oberhalb und seitlich des Vorfußes angeordneten Bereichen
durch zumindest eine sich quer zur Längsrichtung erstreckende, durchgehend
ausgebildete Sicke verstärkt ist,
die sich bis zum unteren Rand des Formstücks erstreckt, wobei die Sicke
von der Mitte 4 des Formstücks 1 ausgehend eine
beiderseits abnehmende Tiefe H hat. Entsprechend ist der Querschnitt
der Sicke, von der Mitte ausgehend, in seitlicher Richtung zunehmend
vermindert. Sie weist dadurch auf ihrer ganzen Breite eine im wesentlichen übereinstimmend
hohe Tragfähigkeit
auf. Am unteren Ende ist das Formstück 1 durch eine nach
innen weisende Bördelung 7 begrenzt.
Die Bördelung 7 bewirkt
eine Versteifung des unteren Endes des Formstücks 1 gegen ein seitliches
Ausweichen bei senkrechter Belastung von oben.
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Die
Zehenschutzkappe ist während
der bestimmungsgemäßen Verwendung
in Sicherheitsschuhe oder -stiefel eingefügt oder in deren Wandung eingebettet
und dem Auge des Betrachters durch das Obermaterial des Sicherheitsschuhs
bzw. -stiefels entzogen. Das Volumen der Zehenschutzkappe ist vergleichsweise
vermindert. Es ist dadurch nicht mehr ohne weiteres erkennbar, dass
es sich bei dem damit ausgestatteten Schuhwerk um Sicherheitsschuhwerk
handelt. Die Akzeptanz bei der Benutzung ist hierdurch deutlich
verbessert. Auch das vergleichsweise verminderte Gewicht wirkt sich
in dieser Hinsicht positiv aus.
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Die
Sicke 3 kann ein trapezförmiges Profil haben, wie in 3 wiedergegeben. Es ist
zwischen den Stellen, an denen eine scharfkantige Richtungsänderung
des Profils vorgesehen ist, möglichst
eben, in diesem Beispiel sogar völlig
eben, ausgebildet. Hierdurch wird die statische Tragfähigkeit
wesentlich erhöht.
Die Zehenschutzkappe erreicht bei einer entsprechenden Ausbildung
ihre maximale Tragfähigkeit.
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In
Hinblick auf die sich beim Tiefziehen von Stahlblechen ergebenden
Rückfederungen
läßt sich eine
völlig
ebene Ausbildung der Zwischenstege und eine scharfkantige Ausbildung
der Ecken nur sehr schwer erreichen. Dies steht einer Verwirklichung
der Erfindung nicht entgegen.
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Bei
der in 1 wiedergegebenen
Ausbildung hat die Sicke 3 auf ihrer gesamten Länge eine bogenförmig abnehmende
Tiefe H. Das Einfügen
in das Schuhwerk ist dadurch erleichtert.
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Bei
der in 2 wiedergegebenen
Ausführung
hat die Sicke 3 nur in den im Wesentlichen horizontal verlaufenden
Bereichen eine bogenförmig
abnehmende Tiefe H und in den sich beiderseits daran anschließenden,
sich im Wesentlichen senkrecht erstreckenden Abschnitten eine im
Wesentlichen gleichbleibende Tiefe H2. Eine
solche Bauform vermag dem nach den Sicherheitsbestimmungen vorgeschriebenen
Druckbelastungstest mit einer herabfallenden Last in besonders guter
Weise stand zu halten.
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In
den 3 und 4 sind Ausführungen
wiedergegeben, bei denen mehrere Sicken 3 vorgesehen sind,
die sich im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Dabei ist
das Formstück 1 im
Bereich der Sicken 3 wellblechartig gestaltet.
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In 3 ist ferner erkennbar,
daß die
maximale Tiefe T1 der im hinteren Bereich angeordneten Sicken 3 geringer
ist als die maximale Tiefe T2 der am vorderen Bereich angeordneten
Sicken 3. Auch dies ist eine Ausbildung, die dazu beiträgt, das
Einfügen
der Zehenschutzkappen in modisches Schuhwerk zu erleichtern.
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Bei
der in 4 wiedergegebenen
Ausbildung ist es ferner vorgesehen, dass zusätzlich zu der Sicke 3 im
vorderen Bereich des Formstücks 1 eine weitere
Sicke 3' vorgesehen
ist, die sich im Wesentlichen in Längsrichtung 2 erstreckt
und die ein der Sicke 3 entsprechendes Profil hat. Die
weitere Sicke 3' und
die vorderste Sicke 3 sind dabei T-förmig ineinander übergehend
ausgebildet. Sie vermögen
dadurch einander hinsichtlich der Versteifungswirkung vorteilhaft
zu ergänzen.
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In 4 ist ferner zu erkennen,
dass mehrere, weitere Sicken 3' vorgesehen sind und dass die weiteren
Sicken 3' die
Mitte des vorderen Endes des Formstücks 1 strahlenförmig umschließen. Auch
bei einer Belastung schräg
von vorn wird hierdurch der gewünschte,
hohe Verformungswiderstand erreicht.
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Bei
der Ausbildung nach 4 sind
die Sicken 3 jeweils von Ventilationsöffnungen durchdrungen, vorwiegend
von drei bis vier Ventilationsöffnungen.
Die Belüftung
des Innenraums eines Schuhs wird hierdurch verbessert, was für die Erzielung
eines guten Tragekomforts von Vorteil ist.
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Die
einzelnen Ventilationsöffnungen 5 sind bei
dieser Ausführung
von kreisförmiger
Begrenzung. Sie haben einen Durchmesser, der 3 bis 6 mal so groß ist wie
die Dicke des Formstücks 1.
Es wurde gefunden, dass insbesondere bei Einhaltung dieses Bereiches
keine nennenswerte Beeinträchtigung
des Verformungswiderstands eintritt, verglichen mit einer Ausführung, die
frei von Ventilationsöffnungen
ist. Gleichwohl trägt
das Vorhandensein der Ventilationsöffnungen erheblich dazu bei,
den Innenraum des Schuhs während
der Benutzung frei von stauender Nässe zu halten und den Tragekomfort
zu verbessern. Im vorderen Bereich der Ausführung nach 4 sind keine Ventilationsöffnungen
vorgesehen. Verletzungen durch von außen eindringenden, spitzen
Körpern
wird dadurch begegnet.
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Die
in 5 gezeigte Ausführung ist
mit mehreren weiteren, nach vorn zeigenden Sicken 3' versehen, wobei
in die mittlere weitere Sicke 3' und in eine der Sicken 3 jeweils
ein senkrecht verlaufendes Stützelement 6 eingefügt ist.
Die Stützelemente 6 haben
einen im wesentlichen mit demjenigen der Sicke 3 bzw. 3' übereinstimmenden
Querschnitt. Sie bestehen ebenso wie das Formstück 1 aus Stahlblech
und sind durch eine Punktverschweißung mit dem Formstück 1 verbunden.
Die Stützelemente
bewirken eine wesentliche Verbesserung der Tragfähigkeit in senkrechter Richtung.
Ihre Anzahl kann nach Bedarf vergrößert werden. Sie können ferner
auch an die Stelle der senkrecht verlaufenden Teile der Sicken 3 bzw.
der weiteren Sicken 3' treten.
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In 6 ist die vorstehend beschriebene Ausführung in
längsgeschnittener
Darstellung wiedergegeben. Es wird gezeigt, daß das Stützelement in senkrechter Richtung
hinsichtlich seiner Form an die Gestalt der weiteren Sicke 3' angepaßt ist.
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In 7 ist die vorstehend beschriebene Ausführung nach
den 5 und 6 in längsgeschnittener Darstellung
wiedergegeben. Es wird gezeigt, daß das Stützelement auch in horizontaler
Richtung an die Gestalt der Sicke 3 bzw. der weiteren Sicke 3' angepaßt ist und
das Profil in die Sicke 3 und der weiteren Sicken 3' mit seinem
Querschnitt im wesentlichen vollständig ausfüllt. Das Formstück 1 und
das Stützelement 6 können durch
eine Verklebung, eine Verschweißung
und/oder Vernietung miteinander verbunden sein. Die Verwendung einer
Punktverschweißung
hat sich als besonders vorteilhaft bewährt.
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Sämtliche
in den Zeichnungen wiedergegebenen Bauformen bestehen aus tiefgezogenem Stahlblech
aus Kohlenstoffstahl, der im Anschluss an den Tiefziehprozess vergütet ist.
Die Herstellung in der Großserie
zu günstigen
Konditionen ist problemlos möglich.