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Die
Erfindung betrifft einen Schuh, insbesondere einen Sportschuh, mit
einem Schuhoberteil und einer Sohle, wobei die Sohle ein mit dem
Schuhoberteil verbundenes Träger-
oder Innenteil, eine mit dem Träger-
oder Innenteil verbundene Zwischensohle und eine mit der Zwischensohle
verbundene Außensohle
aufweist, wobei die Zwischensohle zumindest über einen Teil der Boden-Auftrittsfläche des
Schuhs ein Dämpfungselement
enthält
oder als Dämpfungselement
ausgebildet ist, das eine Anzahl nebeneinander angeordneter erste
Elemente aufweist, die sich im wesentlichen in eine Belastungsrichtung
im unbelasteten Zustand des Dämpfungselements über eine
vorgegebene Höhe
erstrecken und, als Hohlkörper
ausgebildet, einen Aufnahmeraum definieren, in den ein zugehöriges zweites
Element, im Querschnitt kleinerer Abmessungen als das erste Element
zumindest teilweise eindringen kann, wobei das zweite Element sich
im wesentlichen in Belastungsrichtung im unbelasteten Zustand des
Dämpfungselements über eine
vorgegebene Höhe
erstreckt und koaxial zum ersten Element angeordnet ist.
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Ein
Schuh dieser Art ist aus der WO 03/092423 A1 bekannt. Um das Feder- und Dämpfverhalten
des Schuhs gemäß gewünschter
Kriterien zu beeinflussen, ist es bekannt, insbesondere in die Zwischensohle Dämpfelemente
zu integrieren, so dass der Sohle diesbezüglich bestimmte Eigenschaften
verliehen werden. Die WO 03/092423 A1 beschreibt hierfür ein Dämpfungselement
der genannten Art, insbesondere für einen Sportschuh, das einen
speziellen Aufbau aufweist. Das Dämpfungselement hat eine Vielzahl
von nebeneinander angeordneten Einzelelementen, die jeweils eine
Feder- und Dämpfkammer
nach Art eines Kolben-Zylinder-Systems bilden. In der Form entsprechende
erste und zweite Elemente sind über
einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden, wobei bei Belastung der
Sohle das kleiner ausgebildete Element in das größere eintritt, das hierfür einen
Aufnahmeraum bildet.
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Ein
derartiges Dämpfelement
ist gemäß der genannten
Lösung
primär
dafür vorgesehen,
in eine Zwischensohle integriert zu werden, wozu es im Stand der
Technik weitere Vorbilder gibt. Hierzu wird auf die
EP 0 387 505 A1 hingewiesen,
die ein wabenförmig
ausgebildetes Dämpfungselement
offenbart, das in einen Aufnahmeraum in der Zwischensohle des Schuhs
eingesetzt wird.
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Die
Wahl der für
das Dämpfungselement zum
Einsatz kommenden Materialien sowie die Wahl der Geometrie (Abmessungen
der ersten und zweiten Elemente, insbesondere deren Wanddicke) ermöglichen
es, in gewissen Grenzen das Feder- und Dämpfverhalten des Dämpfungselements
zu bestimmen. Mitunter sind jedoch die diesbezüglichen Möglichkeiten aufgrund der Platzverhältnisse
beschränkt, so
dass die Beeinflussung der Charakteristik des Dämpfungselements begrenzt bleibt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schuh, insbesondere
einen Sportschuh, zu schaffen, dessen Feder- und Dämpfeigenschaften stärker beeinflusst
und dadurch gemäß vorgegebener
Wünsche
eingestellt werden können.
Dies soll in einfacher Weise und fertigungstechnisch kostengünstig erfolgen
können.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Element des Dämpfungselements
eine Prismen- oder Zylinderform aufweist, wobei das Prisma bzw. der
Zylinder zumindest teilweise als massives Teil ausgebildet ist.
Dies gilt zumindest für
einen Teil der vorgesehenen zweiten Elemente des Dämpfungselements.
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Während im
Stand der Technik die einzelnen Abschnitte des Dämpfungselements stets aus Kunststoff
im wesentlichen konstanter Dicke bestehen, sieht die Erfindung also
vor, zumindest teilweise massiv ausgebildete Teile im Dämpfungselement
vorzusehen.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass zwischen 20 % und 100 % des Prismen- oder Zylindervolumens aus
dem Material des zweiten Elements bestehen. Besonders bevorzugt
ist vorgesehen, dass zwischen 30 % und 70 % des Prismen- oder Zylindervolumens aus
dem Material des zweiten Elements bestehen.
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Der
massiv ausgebildete Bereich des zweiten Elements ist mit Vorteil
zumindest in dem von dem ersten Element entfernten Endbereich des
zweiten Elements angeordnet.
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Ferner
ist eine besonders gute Beeinflussung der Feder- und Dämpfeigenschaften
des Dämpfungselements
möglich,
wenn der massiv ausgebildete Bereich des zweiten Elements eine konkav ausgebildete
Oberfläche
aufweist. Hierbei kann es sich um einen Teil einer Kugeloberfläche oder
um einen Teil der Oberfläche
eines Ellipsoids handeln.
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Die
Zwischensohle kann zumindest über
einen Teil der Boden-Auftrittsfläche
des Schuhs ausschließlich
als Dämpfungselement
ausgebildet werden, d. h. das Dämpfungselement
stellt die ausschließliche
Verbindung zwischen Träger-
oder Innenteil und Außensohle
dar. Dabei kann die Außensohle
durch eine Anzahl einzelner Sohlenteile gebildet werden, wobei jedes
Sohlenteil an dem vom ersten Element abgewandten Ende des zweiten
Elements oder an dem vom zweiten Element abgewandten Ende des ersten
Elements angeordnet ist. Weiterhin kann vorgesehen werden, dass
die Form der einzelnen Teile der Außensohle derjenigen des zweiten
Elements oder derjenigen des ersten Elements in einem Schnitt senkrecht
zur Belastungsrichtung entspricht.
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Die
beiden einander zugeordneten Elemente können über einen elastischen Verbindungsabschnitt miteinander
verbunden sein, welcher sich lediglich zwischen dem ersten Element
und dem zweiten Element erstreckt. Dabei kann vorgesehen werden, dass
jeweils ein erstes Element und ein zweites Element zusammen mit
dem Verbindungsabschnitt eine gasdichte Kammer bilden.
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Das
erste Element und das zweite Element können in einem Schnitt senkrecht
zur Belastungsrichtung eine zueinander korrespondierende Form aufweisen.
Das erste Element und das zweite Element haben nach einer Ausführungsform
dabei in einem Schnitt senkrecht zur Belastungsrichtung eine mehreckige,
insbesondere sechseckige, Form. Alternativ dazu kann auch vorgesehen
sein, dass das erste Element und das zweite Element in einem Schnitt senkrecht
zur Belastungsrichtung eine Kreisform aufweisen.
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Die
ersten Elemente können
in ihrem seitlichen Bereich miteinander verbunden sein oder ihre seitlichen
Begrenzungswände
können
jeweils aus einem gemeinsamen Abschnitt gebildet werden.
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Die
ersten und/oder zweiten Elemente weisen bevorzugt zumindest teilweise
im unbelasteten Zustand des Dämpfungselements
unterschiedliche Höhen
auf. Der Verbindungsabschnitt kann im unbelasteten Zustand des Dämpfungselements
in einer Ebene senkrecht zur Belastungsrichtung eben oder gewölbt verlaufen.
Mit der letztgenannten Ausgestaltung wird das Eintreten des „Kolbens" in den „Zylinder" bei Belastung begünstigt.
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Das
erste Element, der Verbindungsabschnitt und das zweite Element können einstückig ausgebildet
sein. Dann ist mit Vorteil vorgesehen, dass das erste Element, der
Verbindungsabschnitt und das zweite Element durch einen gemeinsamen Spritzgießprozess
hergestellt sind.
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Die
mit dem Dämpfungselement
versehene bzw. durch diese gebildete Zwischensohle kann bei Belastung
der Sohle in Belastungsrichtung Energie aufzunehmen und sie bei
Entlastung der Sohle wieder abgeben. Damit dies unter Erzielung
eines Rückstelleffekts
bei Druckentlastung des Dämpfungselements
erfolgen kann, ist der untere axiale Endbereich des ersten Elements
und der obere axiale Endbereich des zweiten Elements über den
Verbindungsabschnitt miteinander verbunden. Es handelt sich bei dem
Verbindungsabschnitt – wie
auch beim ersten und zweiten Element – um ein Teil aus elastischem Kunststoffmaterial,
so dass bei Aufgabe einer Belastungskraft auf das Dämpfungselement
in Belastungsrichtung eine Verformung stattfindet. Das zweite Element
tritt dabei kolbenartig in den Aufnahmeraum des ersten Elements
ein.
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Damit
nach Druckentlastung des Dämpfungselements
der Ausgangszustand wieder erreicht wird, wird nicht nur der Verbindungsabschnitt
elastisch ausgeführt,
sondern es können
weiterhin folgende Maßnahmen
ergriffen werden:
Das dem zweiten Element abgewandte Ende des ersten
Elements kann mit einer Dichtfolie verbunden, insbesondere damit
verschweißt
werden. Damit bilden das erste Element, das zweite Element, der
Verbindungsabschnitt und die Dichtfolie einen gasdicht abgeschlossenen
Raum, der optimale Feder- und Dämpfeigenschaften
aufweist.
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Einzelne „Kolben-Zylinder-Elemente" sind dabei zur Bildung
eines Dämpfungselements
mit größerer flächiger Erstreckung
nebeneinander angeordnet. Während
die als „Zylinder" fungierenden ersten Elemente
miteinander verbunden sind, stehen die zweiten Elemente, die „Kolben", frei nebeneinander.
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Die
Elemente bestehen bevorzugt aus Kunststoff, insbesondere aus thermoplastischem Material.
Dabei ist namentlich bevorzugt an Polyäthylen, Polypropylen, Polybutan,
Polyamid, Polyurethan oder eine Mischung von wenigstens zwei dieser Kunststoffe
gedacht. Der Kunststoff kann durchscheinend oder durchsichtig sein.
Auch die Außensohle kann
aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyäthylen, Polypropylen, Polybutan,
Polyamid, Polyurethan oder einer Mischung von wenigstens zwei dieser Kunststoffe,
oder aus Gummi bestehen, wobei das Material nicht durchscheinend
oder nicht durchsichtig ist.
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Der
Werkstoff des ersten Elements, des zweiten Elements und des Verbindungsabschnitts und/oder
die geometrischen Abmessungen dieser Teile und/oder der Volumenanteil
des massiv ausgebildeten Teils können
zur Festlegung der Feder- und/oder Dämpfungseigenschaften des Dämpfungselements
ausgewählt
werden. Insbesondere kann die sich ergebende Federsteifigkeit des
Dämpfungselements
durch die Wahl des Volumenanteils des Massivteils beeinflusst werden;
ein höheres
Volumen des Massivteils hat eine höhere Federsteifigkeit zur Folge.
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Mit
Vorteil befindet sich das erste Element im unbelasteten Zustand
der Zwischensohle mit seiner axialen Erstreckung im wesentlichen
außerhalb
der axialen Erstreckung des zweiten Elements. Darunter ist zu verstehen,
dass das kolbenartige zweite Element im unbelasteten Zustand der
Zwischensohle axial außerhalb
des zylinderartigen ersten Elements angeordnet ist. Erst bei Belastung
des Dämpfungselements
in Belastungsrichtung tritt dann der „Kolben" in den „Zylinder" ein.
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Mit
der vorgeschlagenen Ausgestaltung wird erreicht, dass über die
Wahl des Volumens des massiv ausgebildeten Teils im zweiten Element
des Dämpfungselements
die Federeigenschaften wesentlich beeinflusst werden können. Dem
gattungsgemäßen Typ
eines Dämpfungselements
kann damit über
weitere Bereiche hinweg, als dies im Stand der Technik möglich ist,
eine gewünschte
Federcharakteristik verliehen werden.
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In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiels der
Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 schematisch
einen Schuh, von der Seite aus betrachtet,
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2 die
Vergrößerung „Z" gemäß 1,
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3 den
Schnitt A-B gemäß 2,
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4a bis 4c drei
Ausführungsbeispiele
des Dämpfungselements
in einer Darstellung analog zu 3 mit unterschiedlich
groß ausgebildeten massiven
Anteilen des zweiten Elements des Dämpfungselements und
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5a und 5c für
ein vorbekanntes und ein erfindungsgemäßes Dämpfungselement die lastfreie
bzw. die sich unter Belastung ergebende Form, jeweils mit den sich
dabei ergebenden Federkennlinien.
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In 1 ist
ein Schuh, nämlich
ein Sportschuh, lediglich sehr schematisch dargestellt. Der Schuh
hat in bekannter Weise ein Schuhoberteil 1, das mit einer
Sohle 2 verbunden ist.
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Die
Sohle 2 ist so ausgebildet, dass sie sich im Vordersohlenbereich 8 über eine
gewisse flächige Erstreckung
ausdehnt. Im Hintersohlenbereich 9 dehnt sie sich ebenfalls über eine
definierte flächige Erstreckung
aus.
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Der
Aufbau der Sohle 2 geht detaillierter aus 2 hervor.
Die Sohle 2 besteht aus drei (Sohlen)Teilen, nämlich einem
Träger-
oder Innenteil 2', einer
Zwischensohle 2'' und einer Außensohle 2'''. Bei
dem Träger-
oder Innenteil 2' kann
es sich um eine Innensohle, um eine Brandsohle, um eine Strobelsohle
oder direkt um Schaftmaterial handeln, das die Verbindung zwischen
dem Schuhoberteil 1 und der Zwischensohle 2'' bildet. Eine besonders bevorzugte
Ausgestaltung sieht vor, dass das Träger- oder Innenteil 2' als Kunststoff-Spritzgießteil (bevorzugt aus
EVA) gefertigt und schalenförmig
ausgebildet ist.
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Das
Träger-
oder Innenteil 2' ist
mit dem Schuhoberteil 1 verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise
durch einen Spritzgießprozess
hergestellt werden, indem das das Träger- oder Innenteil 2' bildende Kunststoffmaterial
an das beispielsweise aus Textilmaterial bestehende Oberteil 1 angespritzt wird.
Genauso ist auch ein Verkleben von Schuhoberteil 1 und
Träger-
und Innenteil 2' möglich.
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Die
Zwischensohle 2'' besteht aus
einer Vielzahl von Dämpfungselementen,
die nach Art eines Kolben-Zylinder-Systems aufgebaut sind. Am von dem
Träger-
oder Innenteil 2' entfernten
Ende der Zwischensohle 2'' ist die Außensohle 2''' angeordnet, die
aus einer der Anzahl der Dämpfungselemente entsprechenden
Anzahl Sohlensegmenten 2''' besteht.
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Es
sei angemerkt, dass nicht notwendiger Weise die gesamte Sohle wie
erläutert
aufgebaut sein muss. Beispielsweise kann nur der Vordersohlenbereich 8 wie
beschrieben ausgestaltet sein, während
der Hinterfußbereich
in vorbekannter Weise ausgebildet werden kann.
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In
den Ausführungsbeispielen
ist die Außensohle
2''' segmentiert
ausgebildet, wobei das Dämpfungselement
ausschließlich
die Zwischensohle
2'' bildet. Es
kann jedoch auch genauso vorgesehen sein, dass die Außensohle
2''' als
großflächiges Element
am axialen Ende der Kolben-Zylinder-Systeme angebracht wird. Ebenfalls
kann das skizzierte Dämpfungselement
in eine klassische Zwischensohle integriert sein, wie es beim Stand
der Technik gemäß der eingangs
genannten
EP 0 387
505 A1 der Fall ist.
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Der
genaue Aufbau der Sohle 2 geht für die Ausführungsform mit segmentierter
Außensohle 2''' aus
der Zusammenschau der 2 und 3 hervor.
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Die
einzelnen Dämpfungselemente,
die die Zwischensohle 2'' bilden, sind
im Ausführungsbeispiel – in Belastungsrichtung
R der Sohle 2 betrachtet – mit einer sechseckigen Grundform
nach Art eines Wabenmusters ausgebildet (s. 2).
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Jedes
Dämpfungselement
hat ein erstes Element 3, das sich über eine definierte Höhe H erstreckt
und einen Aufnahmeraum 4 bildet. Über einen stegförmigen Verbindungsabschnitt 6 ist
das von dem Träger-
oder Innenteil 2' abgewandte
Ende des ersten Elements 3 mit einem zweiten Element 5 verbunden,
das eine zur Form des ersten Elements 3 korrespondierende
Form aufweist – in
Richtung R betrachtet -, d. h. auch die zweiten Elemente 5 haben
im Ausführungsbeispiel
eine sechseckige Form. Das zweite Element 5 erstreckt sich über eine
Höhe h,
die nicht gleich der Höhe
H sein muss.
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Wie
aus 3 ersichtlich ist, sind die Abmessungen – Breite
B des ersten Elements 3 und Breite b des zweiten Elements 5 – so gewählt, dass das
zweite Element 5 bei Belastung des Dämpfungselements in Belastungsrichtung
R in den Aufnahmeraum 4 eintreten kann, der durch das erste
Element 3 definiert ist. Das erste Element 3 und
das zweite Element 5 arbeiten demzufolge nach Art eines
Teleskop-Dämpfers,
wobei das erste Element 3 als „Zylinder" fungiert, in das das zweite Element 5 nach
Art eines „Kolbens" eintreten kann.
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An
dem von dem Träger-
oder Innenteil 2' abgewandten
Ende des zweiten Elements 5 ist ein Außensohlensegment 2''' angebracht,
z. B. angeklebt oder auch direkt angespritzt, das beispielsweise
aus abriebfesten Kunststoffmaterial besteht. In Richtung R betrachtet
hat auch das Außensohlensegment 2''' eine
Form, die zu derjenigen des zweiten Elements 5 korrespondiert,
was jedoch nicht zwangsläufig
der Fall sein muss.
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Wird
auf das Außensohlensegment 2''' eine Kraft
in Richtung R aufgegeben, wie es beim Auftreffen des Schuhs auf
dem Boden erfolgt, verformt sich vor allem der Verbindungsabschnitt 6,
so dass, wie erläutert,
das zweite Element 5 nach Art eines Kolbens in den Aufnahmeraum 4 des
ersten Elements 3 eintritt.
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Um
das Einfederverhalten positiv zu beeinflussen, kann der vom ersten
Element 3, Verbindungsabschnitt 6 und zweiten
Element 5 eingeschlossene Raum gasdicht ausgebildet sein.
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Gegebenenfalls
kann Gasdichtigkeit zum Träger-
oder Innenteil 2' durch
eine Folie 7 hergestellt werden, die bei Bedarf auf den
dem Träger-
oder Innenteil 2' zugewandten
Endbereich der ersten Elemente 3 aufgeklebt oder aufgeschweißt wird.
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Sowohl
das erste Element 3 als auch das zweite Element 5 bilden
ein Prisma (im Falle eines mehreckig, z. B. sechseckig, ausgebildeten
Elementquerschnitts) bzw. einen Zylinder (im Falle eines rund ausgebildeten
Elementquerschnitts), das bzw. der sich über die jeweiligen Höhen H bzw.
h erstreckt.
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Wie
aus 3 hervorgeht, ist als wesentliches Merkmal der
Erfindung vorgesehen, dass zumindest ein Teil des sich ergebenden
Prismen- bzw. Zylindervolumens (als Produkt aus Querschnittsfläche und
Höhe h)
des zweiten Elements 5 massiv ausgebildet ist. Dargestellt
ist in 3 ein Anteil des massiven Volumens V, das etwa
bei 60 % des gesamten Prismen- bzw.
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Zylindervolumens
liegt (100 % des Volumens V ist in 3 durch
die gestrichelte Linie angedeutet). Der massive (Kunststoff-)Block
mit seinem Volumen V ist im vom ersten Element 3 entfernten
Ende des zweiten Elements 5 platziert. Die Oberfläche 10 des
massiv ausgebildeten Materials ist vorliegend mit einer konkaven
Form versehen, was Auswirkungen auf die Verformung des Dämpfungselements
hat.
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Bevorzugte
Werte für
das massive Teil des Prismas bzw. des Zylinders liegen bei Volumina
V zwischen 20 % und 100 % des gesamten Prismen- oder Zylindervolumens,
besonders bevorzugte Werte liegen zwischen 30 % und 70 %.
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In
den 4a bis 4c ist
dies für
drei Beispielfälle
illustriert. In 4a liegt der massive Volumenanteil
V bei ca. 25 % des gesamten Volumens des Prismas bzw. des Zylinders,
der durch das zweite Element 5 gebildet wird (das gesamte
Volumen ergibt sich als Produkt der Grundfläche A und der Höhe h).
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4b weist
einen massiven Anteil V von gut der Hälfte des gesamten Volumens
des Prismas bzw. des Zylinders auf, nämlich ca. 60 %; in 4c beträgt der Massivanteil
ca. 90 %.
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In 5a und 5b ist
der Vergleich der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
(in 5b) mit derjenigen gemäß dem Stand der Technik (in 5a) dargestellt.
In beiden Figuren ist mit ausgezogenen Linien die lastfreie Form
des dargestellten Dämpfungselements
zu sehen, während
mit gestrichelten Linien die Form eingetragen ist, die sich bei
Aufgabe einer Kraft F in Belastungsrichtung R ergibt.
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Wie
in 5a, oberes Teilbild, zu erkennen ist, werden durch
die Kraft F neben dem Verbindungsabschnitt 6 auch die Wände des
zweiten Elements 5 stark verformt, während die Wände des ersten Elements 3 kaum
deformiert werden. Das Dämpfungselement
ist dadurch relativ weich, was durch die flache Steigung der Kurve
im unteren Teilbild von 5a zu
sehen ist, wo in einem kartesischen Koordinatensystem der Verlauf
der Kraft F (auf der Ordinate aufgetragen) über dem Verschiebeweg x (auf der
Abszisse aufgetragen) ersichtlich ist.
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Demgegenüber versteift
der massive Volumenanteil V in 5b das
zweite Element 5, so dass sich bei Verformung dessen Wände kaum
biegen können.
Demgemäß muss der
Verbindungsabschnitt 6 stärker verformt werden, wenn
ein vorgegebener Verschiebeweg erreicht werden soll. Dies hat den steileren
Verlauf der Kurve im unteren Teilbild von 5b zur
Folge, d. h. eine höhere
Federsteifigkeit (in beiden 5a und 5b sind
die gleichen Verformungswege x im verformten Zustand illustriert).
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Das
Volumen V des massiven Teils des zweiten Elements 5 kann
bei dessen Spritzgießen
in fertigungstechnisch einfacher Weise mit eingebracht werden, so
dass praktisch keine Zusatzkosten bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Konzepts auftreten.
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- 1
- Schuhoberteil
- 2
- Sohle
- 2'
- Träger- oder
Innenteil
- 2''
- Zwischensohle
- 2'''
- Außensohle
- 3
- erstes
Element
- 4
- Aufnahmeraum
- 5
- zweites
Element
- 6
- Verbindungsabschnitt
- 7
- Dichtfolie
- 8
- Vordersohlenbereich
- 9
- Hintersohlenbereich
- 10
- Oberfläche
- R
- Belastungsrichtung
- H
- Höhe des ersten
Elements
- h
- Höhe des zweiten
Elements
- B
- Abmessung
des ersten Elements
- b
- Abmessung
des zweiten Elements
- V
- Volumen
- A
- Grundfläche
- x
- Verschiebeweg
- F
- Kraft