DE19640655A1

DE19640655A1 - Schuhsohle

Info

Publication number: DE19640655A1
Application number: DE19640655A
Authority: DE
Inventors: Hans-Christian Voss
Original assignee: JOHANN NEUNER METALLTECHNIK AP
Current assignee: GROSSE, ANDREAS, 68159 MANNHEIM, DE VOSS, HANS-CHR
Priority date: 1996-10-02
Filing date: 1996-10-02
Publication date: 1998-04-16
Anticipated expiration: 2016-10-03
Also published as: ES2157067T3; ATE200959T1; EP0942666A1; WO1998014085A1; DE19640655C2; DE59703520D1; US6134812A; EP0942666B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schuhsohle, bei welcher im Fersen- und im Ballenbereich jeweils mit Luft gefüllte Hohlräume vorhanden sind, die über eine Leitung und Ventile miteinander verbunden sind, welche eine Dämpfung des Sto ßes beim Auftreten bewirken und einen weiteren Hohlraum im Knickbereich auf weisen, der die Fortbewegung fördert.

Es ist bekannt, Schuhe mit elastischen Schaumstoffsohlen auszurüsten, die eine Dämpfung des Stoßes beim Auftreten bewirken. Die durch den Auftritt erfolgende Verformung der Sohle erfordert jedoch einen zusätzlich Kraftaufwand beim Gehen.

Es ist weiterhin bekannt, im Fersen- und Ballenbereich der Schuhsohle deformier bare, luftgefüllte Hohlräume anzubringen, welche durch Leitungen miteinander verbunden sind, um so nicht nur eine Dämpfung des Auftrittsstoßes zu bewirken, sondern auch die natürliche Abrollbewegung des Fußes zu verbessern. Die ggf. unter erhöhtem Druck stehende Luft wird dabei über die Leitung unmittelbar aus dem belasteten Bereich in den unbelasteten gedrückt, wodurch eine Massage der Fußmuskulatur bewirkt werden soll. Eine Ausnutzung der Kompressionsenergie zur Fortbewegung wird dabei nicht erreicht (vgl. DE-PS 116 106 und DE-AS 11 95 639).

In der DE-PS 30 12 945 wird eine Schuhsohle beschrieben, bei der die Auftritts energie beim Auftreten mit der Ferse auf den Boden in der letzten Phase des Schrittes beim Verlassen des Bodens wiederverwendet werden soll. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, daß die beim Auftreten der Ferse auf den in diesem Bereich der Sohle befindlichen Hohlraum entstehende, komprimierte Luft in einem Zwischenspeicher gesammelt wird, von dem sie über ein durch die Durchbiegung der Schuhsohle ausgelöstes Ventil in den im Ballenbereich der Sohle befindlichen Hohlraum geleitet werden soll, um diesen im Moment des Abhebens aufzublasen und damit die Abhebebewegung zu fördern. Da die Luft in diesem Hohlraum in dieser Stellung jedoch durch die Belastung des Ballens, auf dem das ganze Körpergewicht in diesem Moment ruht, bereits komprimiert ist, findet praktisch ein Einströmen von Luft aus dem Zwischenspeicher, die keinen höheren Druck auf weist, nicht statt.

Aus der DE 33 13 767 ist eine weitere Einlegesohle bekannt, welche eine Stoßdämpfung und einen Wärmeausgleich beim Gehen bewirken soll. Bei dieser Vorrichtung sind Hohlräume im Ballen- und Fersenbereich jeweils über Ventile mit der Außenluft und über eine Leitung und ein Ventil miteinander verbunden. Bei Belastung des Sohlenbereiches strömt Luft über diese Leitung und das Ventil in den Fersenbereich, von wo sie bei Belastung des Fersenbereiches über das Ventil zur Außenluft abgegeben wird. Während der Belastung des Fersenberei ches und der Entlastung des Sohlenbereiches wird über das in diesem befindli chen Ventil gleichzeitig Außenluft angesaugt. Die Stoßdämpfung wird durch ent sprechende Dimensionierung der Durchgangsventile geregelt. Eine Ausnutzung der Stoßenergien zum Fortbewegen wird auch hier nicht erreicht.

Aus der DE 39 42 777 ist eine weitere Vorrichtung bekannt, bei der ein Hohl raum im Fersenbereich zur Stoßdämpfung dient, wobei die komprimierte Luft über Leitungen in den Sohlenbereich geführt wird, wo sie ausströmt und die im Schuh innenraum angesammelte feuchte Luft verdrängt. Bei Entlastung des Fersenbe reiches wird frische Außenluft über entsprechende Ventile von außen nachge saugt. Auch hier findet eine Nutzung der Auftrittsenergie zur Fortbewegung nicht statt.

Aufgabe der vorliegende Erfindung war es daher eine Vorrichtung zu finden, die es erlaubt die beim Auftreten ausgeübten Kräfte zur Förderung des Gehvorgangs zu nutzen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs erreicht und durch die der Unteransprüche gefördert.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird es erreicht, daß einerseits in an sich bekannter Weise die Auftrittsstöße, insbesondere der Ferse, durch luftgefüllte Hohlräume abgefedert werden und in neuartiger Weise die durch die Kompression der Luft gespeicherte Energie genutzt wird, um die Sohle kurz vor dem Abheben des Fußes zwangsweise gerade zu richten und dem Schuh damit einen vorwärts gerichteten Impuls zu verleihen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die komprimierte Luft zusätzlich zum Kühlen und Trocknen des Schuhinnenraums genutzt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Schuhsohle;

Fig. 2 den Längsschnitt eines Schuhes mit der erfindungsgemäßen Schuh sohle in unbelastetem Zustand;

Fig. 3 die Schuhsohle im Moment des Aufsetzens der Ferse;

Fig. 4 die Schuhsohle im Abrollvorgang bei Entlastung der Ferse;

Fig. 5 die Sohle im Stadium einer Belastung der Ballen;

Fig. 6 die Sohle kurz vor Abheben des Fußes;

Fig. 7a-d einen Mechanismus zur Herstellung einer Verbindung mit der Außenluft in verschiedenen Betätigungsstadien;

Fig. 8 das Schema eines Auslösemechanismus.

Fig. 1 zeigt einen Schuh mit der erfindungsgemäßen Sohle 1, einem Hohlraum im Fersenbereich 2, einen Druckzwischenspeicherraum (Hohlraum 3) im Ballen bereich, einem weiteren Hohlraum 4 in einem zwischen Ballen- und Fersenbe reich befindlichen Spalt 5 der Sohle 1. Eine Leitung 6 mit einem Ventil 7 verbindet die Hohlräume 2 und 3, eine Leitung 8 mit einem Ventil 9 die Hohlräume 3 und 4. Leitung 10 und Sperrmechanismus 17 verbinden den Hohlraum 4 mit der Außen luft bzw. dem Schuhinneren. Eine Leitung 11 und ein Ventil 12 verbinden den Hohlraum 2 mit der Außenluft. Unter der Sohle 1 ist eine Untersohle 13 vorgese hen. Der Auslösemechanismus 19 ermöglicht es, über die Schraube 14 im Kanal 15 das Ventil 9 auszulösen. Der Druckzwischenspeicherraum (Hohlraum 3) hat vorteilhaft eine der Ballenauflage nachgebildete Ausgestaltung 16. Der durch ein gezogene Wände gebildete Sperrmechanismus 17 verschließt den Hohlraum 4 je nach Ausdehnung mehr oder weniger dicht, wobei die Luft gegebenenfalls über Auslaßöffnung 18 mit Ableitung 10 entweichen kann.

Die Wandungen der verschiedenen Hohlräume bestehen vorzugsweise aus einem elastischen Gummi oder Kunststoff.

Nur in Ausnahmefällen, beispielsweise wenn das Sohlenmaterial selbst genügend Festigkeit oder Gasdichtigkeit besitzt, können die Wandungen der verschiedenen Hohlräume aus dem Sohlenmaterial selbst gefertigt werden.

Anstelle des Sperrmechanismus 17 kann auch ein Ventil in der Leitung 10 vorge sehen sein, welches sich bei vollständiger Öffnung des Spaltes 5 öffnet und beim Zusammenbiegen wieder schließt.

Als Ventile werden vorzugsweise einfache Rückschlagventile oder Ventilklappen verwendet, die durch den Druck bzw. Unterdruck in der jeweiligen Leitung gesteuert werden. Nur für das Ventil 9 ist eine Steuerung durch einen mit der Verbiegung der Sohle gekoppelten Auslöser erforderlich.

Fig. 2 zeigt einen Schuh mit der Sohle in einem Zustand, in dem kein Hohlraum belastet ist.

Fig. 3 zeigt eine Ansicht der Sohle in einem Zeitpunkt, wo lediglich der Fersen bereich belastet ist, so daß sich der Hohlraum 2 komprimiert (dargestellt durch eine Einbuchtung der oberen Wand) und Luft über das durch die Kompression geöffnete Ventil 7 in den Druckzwischenraum 3 strömt (dargestellt durch eine Ausbuchtung der oberen Wand), die Ventile 12 und 9 sind in diesem Stadium geschlossen. Der Sperrmechanismus 17 ist in dieser Stellung geöffnet, so daß der Hohlraum 4 druckentlastet wird.

In der Fig. 4 wird der Zeitpunkt dargestellt, in dem sich die Ferse vom Boden abhebt und das Gewicht des Körpers in den Ballenbereich verlagert wird. Der Ausstoß der Hauptmenge des Luftvolumens aus Hohlraum 4 ist in diesem Sta dium bereits vollzogen, der Sperrmechanismus 17 ist durch die Biegung der Sohle 1 und das Zusammendrücken von Hohlraum 4 geschlossen. Die mit der Gewichtsverlagerung verbundene Knickbewegung der Sohle bedarf keiner zusätz lichen Deformationsenergie. Die Ventile 9 und 7 sind in diesem Zustand geschlos sen. Durch die Plazierung vom Druckzwischenspeicherraum 3 unter dem Ballen kann der Druck in diesem Hohlraum ein zweites Mal erhöht werden. Ventil 12 ist in dieser Phase geöffnet, so daß Luft von außen in den Hohlraum 2 nachströmen kann und die vorher in den Hohlraum 3 abgegebene Luft ersetzt. Durch die vorge gebene elastische Spannung der Wandungen von Hohlraum 2 erzeugt die Entla stung des Fersenbereichs ein Vakuum, in welches die Luftüberleitung 11 nach strömt.

Fig. 5 zeigt die zweite Verdichtung der bereits vorkomprimierten Luft durch Druck des Ballens auf Druckzwischenspeicherraum 3 (dargestellt durch Ausbuch tungen der oberen und der Seitenwände). Dieser Raum 3 ist gemäß den Haupt auflagedruckpunkten Höhe Fußballenmitte und Höhe großer Zehballen einschließ lich der Zehen anatomisch angepaßt.

Fig. 6 zeigt den Moment des Abhebens der Sohle. Ventil 9 ist in dieser Stellung geöffnet und das Ventil 7 geschlossen, so daß die 2fach komprimierte Luft aus dem Hohlraum 3 den Hohlraum 4 aufweitet und damit den Spalt 5 auseinander zwängt und die gerade Ausrichtung der Sohle 1 wieder herstellt.

Die Abmessungen der Hohlräume 2 und 3 sind so zu wählen, daß die darin erzeugte, komprimierte Luft etwa dem Füllvolumen des Hohlraums 3 entspricht. Abweichungen in kleinerem Umfang kompensieren sich durch die Änderung des Betriebsdruckes in den Hohlräumen 3 und 4.

Fig. 7a zeigt Hohlraum 4 perspektivisch. Um eine erweiterte Durchlässigkeit bei zunehmender Ausdehnung zu erreichen, ist es zunächst sinnvoll, den Ausgang 18 der Ableitung 10 weitestmöglich gegenüberliegend vom Einlaß von Leitung 8 zu plazieren. Ferner ist es sinnvoll, die Größe der Auslaßöffnung 18 enger als den Einlaß von Leitung 8 zu gestalten. Der Sperrmechanismus 17 ist durch drei paral lele Wände angedeutet, die im entlasteten Zustand eine Öffnung freilassen.

Fig. 7b zeigt den Hohlraum 4 im Querschnitt. Der Hohlraum ist in einem zusam mengedrückten Zustand. Luft kann in diesem Stadium durch die wandähnlichen Einlassungen vom Sperrmechanismus 17, welche infolge des zusammengedrück ten Zustands des Hohlraums 4 ineinander verschränkt sind, nicht entweichen, dagegen strömt komprimierte Luft über die Leitung 8 aus dem Hohlraum 3 ein.

Fig. 7c zeigt den Hohlraum 4 etwas aufgeweitet, nachdem durch Leitung 8 ein Teil der komprimierten Luft eingegeben wurde. Der Arbeitsschritt der Expansion und somit der Aufweitung des Spaltes, in dem sich Hohlraum 4 befindet, ist in die sem Stadium überwiegend vollzogen.

Fig. 7d zeigt den vollständig aufgeweiteten Hohlraum 4. Die Wände des Sperr mechanismus 17 sind geöffnet. Ein Großteil des darin befindlichen Luftvolumens, d. h. der aus Hohlraum 3 zugeführte Überdruck, kann in diesem Stadium bis zum Einknicken der Sohle ohne Aufwand an Deformationsenergie entweichen.

Fig. 8 zeigt schematisch einen Auslösemechanismus 19 für das Ventil 9. Durch diesen Auslösemechanismus 19 wird im geschlossenen Zustand des Spaltes 5 gemäß Fig. 4 und Fig. 5 das Ventil 9 geöffnet und im entspannten Zustand des Spaltes gemäß Fig. 3 wiederum das Ventil 9 geschlossen, um so den Ausgangs zustand gemäß Fig. 2 wieder herzustellen. Die Justierschraube 14 in Kanal 15, welche beim Einknicken auf den Auslöser des Ventils 9 drückt und den Lufteinlaß in Leitung 8 ermöglicht, kann eine Feineinstellung des Öffnungszeitpunktes bewirken.

Alternativ läßt sich eine Steuerung des Ventils 9 auch über einen Auslösemecha nismus steuern, der auf den Auflagedruck der Sohle im Ballenbereich auf dem Boden reagiert.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die aus der Kammer 4 austretende Luft nicht ungenutzt in die Umgebung abgegeben werden muß, sondern daß man über eine entsprechende Leitung 10 diese Luft in den Innenraum des Schuhs leiten kann, so daß sie von dort die schweißfeuchte Luft verdrängt und für eine Trocknung und Kühlung des Fußes sorgt. Ein entspre chendes Prinzip ist durch die Darstellung der Leitung 10 in Fig. 1 angedeutet.

Der Hohlraum 4 muß, um eine optimale Ausweitung des Spaltes 5 zu gewährlei sten, seine Hauptangriffsfläche an der Oberkante des Spaltes 5 haben, damit der größtmögliche Hebel ausgenutzt werden kann. Es ist vorzugsweise eine ovale Ausbildung des Hohlraums 4 zu wählen, alternativ kann jedoch auch eine schlauch- oder keilförmige Ausbildung, welche die größte Ausdehnung im oberen Bereich aufweist, aus Stabilitätsgründen von Vorteil sein. Die Wände des Spaltes 5 selbst sollten aus festerem Material bestehen, um den Preßdruck des Hohl raums 4 möglichst verlustfrei in die Rückbiegung der Sohle umzusetzen, wozu es auch günstig sein kann, die an den Spalt angrenzenden Bereiche der Sohle eben falls aus festerem Material auszubilden. Da der Fuß an dieser Stelle die Sohle nicht oder kaum belastet, spielt eine entsprechende festere Ausbildung des Sohlenmaterials an dieser Stelle für den Gehkomfort keine Rolle. Um den Spalt selbst fester auszubilden, muß natürlich der Spaltabschluß, um den die beiden Sohlenteile sich in der entsprechenden Knickbewegung bewegen und der etwa auf der Hälfte der Höhe der Sohlendicke endet, aus einem biegsamen Material bestehen, wozu der Einfachheit halber eine zusätzliche Sohle 13 aus einem bieg samen Material auf die feste, erfindungsgemäß Sohle aufgeklebt wird, welche sol cher Art ein "Scharnier" bildet.

In einer einfacher herzustellenden Variante ist die Sohle in der erfindungsgemä ßen Weise, jedoch unter Verzicht auf Ventil 9, mit seinem Auslöser auszugestal ten. Die Leitung 8 muß in diesem Fall so lang bemessen sein, daß die die Hohl räume ungehindert durchlaufende Luft von Hohlraum 3 nach Hohlraum 4 einen so langen Zeitraum benötigt, daß der Lufteintritt in Hohlraum 4 erst dann stattfindet, wenn dieser Hohlraum bereits eingeknickt ist bzw. seinen Luftauslaß vollzogen hat.

In einer aufwendigeren Variante kann eine Erhöhung der Leistung durch zusätzli che Eingabe eines Überdrucks aus einer externen Quelle erreicht werden. Dieser künstliche Überdruck führt im natürlichen Bewegungsablauf mit den weiteren vom Läufer erzeugten Überdrücken zu einer stark erhöhten Druck-/Bewegungsleistung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es in idealer Weise einerseits die Auftrittenergien beim Gehen oder Laufen zu dämpfen und damit Bein- und Hüftge lenke des Läufers zu entlasten und andererseits die Laufbewegung selbst aktiv zu fördern, in dem zumindest ein Teil der gespeicherten und verstärkten Auftritts energie an einer anatomisch sinnvollen Wirkungsstelle in Verbindung mit einer zusätzlichen Belüftung des Schuhs abgegeben wird. Der durch die Aufrichtung des Sohlenvorderteils bei der erzwungenen Geradstellung der Sohle entstehende Vorwärtsdrall soll dem Läufer ein leichtes Gefühl eines aktiven, helfenden Schuhs geben; insbesondere kann durch den Vorwärtsdrall auch das Nachziehen des Beines unterstützt werden.

Bezugszeichenliste

1

Sohle

2

Hohlraum im Fersenbereich

3

Hohlraum im Ballenbereich/Druck zwischenspeicherraum

4

Hohlraum im Knickbereich

5

Spalt

6

Leitung

7

Ventil

8

Leitung

9

Ventil

10

Leitung/Ableitung

11

Leitung

12

Ventil

13

Untersohle

14

Schraube/Justierschraube

15

Kanal

16

vorteilhafte Ausgestaltung

17

Sperrmechanismus

18

Auslaßöffnung

19

Auslösemechanismus

Claims

1. Schuhsohle, welche im Fersen- und Ballenbereich verformbare Hohlräume (2, 3) aufweist, welche miteinander und der Außenluft über mit Ventilen (7,19, 12) verschließbare Leitungen (6, 10, 11) verbunden sind, dadurch gekenn zeichnet, daß

a) im Knickbereich der Sohle eine querlaufende, nach unten geschlossene Spalte (5) vorgesehen ist, die durch einen weiteren verformbaren Hohlraum (4) gefüllt ist, der mit dem Hohlraum (3) über eine mit einem Ventil (9) ver schließbare Leitung (8) verbunden ist und mindestens eine mit einem Sperr mechanismus (17) verschließbare Ableitung (10) zur Außenluft besitzt;
b) der im Ballenbereich plazierte Hohlraum (3) ist durch Ventile (7, 9) abge trennt und wirkt als Druckzwischenspeicherraum;
c) wenn der Fersenbereich belastet wird, ist die den Hohlraum (2) im Fersen bereich mit der Außenluft verbindende Leitung (11) durch das Ventil (12) geschlossen, die zum Hohlraum (2) im Ballenbereich führende Leitung (6) geöffnet, die zum Hohlraum (4) im Spalt (5) führende Leitung (8) geschlos sen und die Ableitungen (10) aus Hohlraum (4) offen;
d) bei Entlastung des Fersenbereiches und Belastung des Ballens ist die Lei tung (11) vom Hohlraum (2) zur Außenluft geöffnet und die Leitung (6) zum Hohlraum (3) geschlossen, und durch die gleichzeitige Biegung der Sohle wird der Spalt (5) und der darin befindliche Hohlraum (4) zusammengedrückt und die Leitung (8) zum Hohlraum (3) und die Ableitung (10) aus Hohlraum (4) über den Sperrmechanismus (17) geschlossen;
e) nach Durchbiegung der Sohle und Schließung des Spaltes (5) wird über einen Auslösemechanismus 19 die Leitung vom Hohlraum (3) zum Hohlraum (4) geöffnet und die Ableitung (10) am Hohlraum (4) zur Außenluft geschlos sen, wobei die Leitung (6) vom Hohlraum (2) zum Hohlraum (3) geschlossen und die Leitung (11) zur Außenluft geöffnet ist;
f) bei Geraderichtung der Sohle und Öffnung des Spaltes (5) die Leitung (8) und die Leitung (11) wieder geschlossen und die Ableitung (10) am Hohl raum (4) durch die Sperre (17) geöffnet wird, um den Zustand zur Belastung des Fersenbereiches gemäß c) wieder herzustellen.

2. Schuhsohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile Rückschlagventile sind.

3. Schuhsohle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus lösemechanismus (19) in Leitung (8) einstellbar ist.

4. Schuhsohle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöseme chanismus (19) zeitverzögert ist.

5. Schuhsohle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (4) im oberen Bereich des Spaltes (5) keilförmig, rund oder als ovaler Schlauch ausgebildet ist.

6. Schuhsohle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungen (10) des Hohlraumes (4) im Spalt (5) in den Innenraum des Schuhs führen.

7. Schuhsohle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände des Spaltes (5) und die angrenzenden Berei che der Sohle (1) aus einem wenig biegsamen Material gebildet sind.

8. Schuhsohle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Sohle (1) eine biegsame Laufsohle (13) angebracht ist, die insbesondere den Spalt (5) der Sohle zusammenhält.

9. Schuhsohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckzwi schenspeicherraum (3) gemäß den Schwerpunkten des Ballenauflagedrucks anatomisch angepaßt ist.

10. Schuhsohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum im Fersenbereich durch ein Ventil mit Auflagedruck-Auslösemechanismus ein schließlich nach außen führender Leitung mit einer tragbaren, steuerbaren Sauerstoff-Überdruckkammer verbunden ist.

11. Schuhsohle nach Anspruch 5 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlraum (4) ein Sperrmechanismus (17) aus sich gegenüberliegenden, wand artigen Einlassungen angebracht ist, welche sich je nach Kompression oder Expansion des Hohlraumes mehr oder weniger stark ineinander verschränken.

12. Schuhsohle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöser (19) mit einer Justierschraube (14) in einem Kanal (15) angebracht ist, welcher sich schräg oder parallel zur Längsachse seitlich am äußeren Randbereich der Sohle befindet und auf das Ventil (9) wirkt.

13. Schuhsohle nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (9) und der Auslöser (19) im Spalt (5) durch eine verlängerte Leitung er setzt werden kann, deren Länge so bemessen ist, daß die Einknickung der Sohle zeitlich eher erreicht wird als die ungehinderte Durchströmung von Luft durch diese Leitung in den Hohlraum (4).