DE3707538A1 - Verbundsohle aus holz fuer schuhe mit nachgiebigem gelenk im ballenbereich der fusssohle, verfahren zur herstellung derartiger verbundsohle sowie einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundsohle aus Holz für Schuhe mit nachgiebigem Gelenk im Ballenbereich der Fussohle, ein Verfahren zur Herstellung derartiger Verbundsohle, das auf dem Spritzgiessen des Polyurethans und dessen Schäumen basiert, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus AT-C-3 52 585 sind eine Sohle aus Holz für Schuhe und ein Verfahren zur Herstellung derselben bekannt, bei welchen sich es um je einen geometrisch präzis gefertigten voneinander getrennten Vorder- und Hinterteil der Sohle handelt, zwischen denen im Ballenbereich der Fussohle eine verhältnismässig grosse Lücke vorliegt, die durch Ausgiessen in einer Giessform mit Polyurethan ausgefüllt wird, welche Giessform bezüglich ihrer Abmessungen und Form den Sohlenteilen genau entspricht.

Da die Technologie der Herstellung der bekannten Sohlen auf der Vorraussetzung völliger Uebereinstimmung zwischen dem Werkzeug und den darin eingelegten Sohlenteilen beruht, werden für die Sohlenteile sehr kleine Abmessungsabweichungen, gegebenenfalls nur 0,2 mm, vorgeschrieben, was wegen des Aufquellens und Eingehens des Holzes entweder überhaupt nicht oder nur unter streng überwachten und eingehaltenen Klimaverhältnissen durchführbar ist.

Ausserdem wird festgestellt, dass - zumindest den zehenseitigen Sohlenteil betreffend - dessen Lage im Werkzeug nicht definiert ist; denn es besteht die Möglichkeit der Verschiebung dieses Teils in Richtung zu fersenseitigem Sohlenteil oder sogar der Verdrehung um eine zur Trittfläche der Sohle senkrechte Achse.

Als Ergebnis dieser Verhältnisse erhält man nach dem beendeten Spritzgiessen und Schäumen des Polyurethans eine Sohle, deren Länge in zu grossem Masse von einer Sollgrösse abweicht, wobei auf der Oberfläche der Holzsohle Schwimmhäute verbleiben, deren Beseitigung eine anspruchsvolle Zusatzoperation darstellt; diese Schwimmhäute sind nämlich auch an Holz gebunden, und zwar auf der einen Seite chemisch dadurch, dass OH-Gruppen des Holzes mit den Isocyanatgruppen des Polyurethans gebunden werden, und auf der anderen Seite formschlüssig, d. h. mechanisch, dadurch, dass die Schäumung des Polyurethans in die Poren des Holzes eindringt.

Des weiteren erweist es sich als nachteilig, dass bei der Verwendung des Schuhs trotz der beschriebenen chemisch-mechanischen Verbindung die Bindung zwischen den Holzteilen und dem elastischen Zwischenteil aus geschäumtem Polyurethan sehr schnell mechanisch ermüdet, was zur Folge hat, dass die Bindungen nachgeben und zu brechen beginnen.

So wird in der neueren Schrift EU-A2-00 80 456 eine nachgiebige Holzsohle nur als eine mögliche Variantenlösung erwähnt (siehe Seite 6 der genannten Schrift), und sogar in diesem Fall ist es vorgesehen, dass der elastische Zwischenteil einstückig mit dem elastischen Tritteil der Sohle gefertigt wird, worauf man auf die derart vorbereitete Unterlage die hölzernen Sohlenteile aufklebt.

Obwohl eine solche Ausführungsform an sich technisch befriedigend sein könnte, ist sie keineswegs fertigungstechnisch zweckmässig; sie fordert gesondert die Herstellung von hölzernen Sohlenteilen, gesondert das Spritzausgiessen von elastischem Sohlenteil und gesondert das Kleben, was die Materialkosten für das Klebemittel und jeweiliges Risiko bezüglich der Qualität der Klebverbindung mit sich zieht.

Infolgedessen hat der Anmelder der obigen Lösung den einstückigen Holzsohlen, die mit einer elastischen Trittschicht versehen werden, Vorrang gegeben. Zu diesem Zweck wird ein zweiteiliges Spritzgiesswerkzeug verwendet, bei welchem, wie oben, wiederum strenge Abmessungsforderungen hinsichtlich der Vorbereitung des hölzernen Einsatzes gestellt werden. Diese Forderungen reichen so weit (vergl. Seite 9 der genannten Schrift), dass der hölzerne Einsatz mit einem Uebermass bearbeitet werden muss, so dass er ins Werkzeug sogar hineingepresst sein muss, wobei sich das Werkstück erwartungsgemäss geringfügig verformt.

Unter Beachtung des bereits erwähnten Aufquellens und Eingehens der hölzernen Sohlen ist es offensichtlich, dass das Einlegen des Holzeinsatzes ins Werkzeug sowie das Herausnehmen der Verbundsohle aus dem Werkzeug eine sehr verwickelte Arbeit darstellt, die auf der einen Seite die Beschädigungen entweder am Holzeinsatz oder am Werkzeug nicht ausschliesst und keine einheitliche Endform der Sohlen gewährleistet und auf der anderen Seite trotz sämtlichen Abmessungsforderungen das Vorkommen von Schwimmhäuten und der damit verbundenen Nacharbeiten nicht eliminiert.

Aufgrund der oben angegebenen Würdigung des Standes der Technik ist die Aufgabe der Erfindung, aus orthopädischen Gründen doch bei einer gelenkigen Holzsohle zu bleiben, bei welcher es nicht zu kritischem Auftreten der Ermüdung der Bindung zwischen den Holzteilen und dem dazwischenliegenden, aus spritzgegossenem und geschäumten Polyurethan geformten nachgiebigen Zwischenteil kommt und wobei die Dimensions- und Formgenauigkeit der Sohle gewährleistet und die Gefahr des Vorkommens der Schwimmhäute zuverlässig beseitigt ist.

Die gestellte Aufgabe wird bei der erfindungsgemässen Verbundsohle, die eine zweiteilige Holzsohle und eine daran angeschlossene elastische Trittschicht umfasst, welche Trittschicht mit einem die zwei Holzteile verbindenden nachgiebigen Sohlenzwischenteil einstückig ausgebildet ist, welcher nachgiebige Sohlenzwischenteil mit den Holzteilen chemisch und mechanisch , ggf. formschlüssig, verbunden ist, dadurch gelöst, dass mit Bezug auf eine vertikale, quergestellte, zur Trittfläche der Sohle senkrechte Ebene symmetrisch gestellte zusammenstossende Flächen zwischen dem jeweiligen hölzernen Sohlenteil und den nachgiebigen, dazwischen eingegliederten Zwischenteil jeweils aus zwei übereinander angeordneten kontinuierlichen Teilflächen zusammengesetzt sind, deren Krümmungsachsen auf einer gemeinsamen, näher der oberen Oberfläche der Sohle liegenden Horizontalebene auf der Seite der Holzteile der Sohle liegen. Dabei ist der Krümmungsradius der oberen Teilfläche zweckmässig kleiner als der Krümmungsradius der unteren Teilfläche, so dass die Bindungsflächen mit Bezug auf die erwähnte Symmetrieebene zueinander ein Paar von nichtlinearen, konvergent-divergent verlaufenden Flächen bilden.

Durch einen solchen Aufbau erreicht man einerseits eine verhältnissmässig umfangreiche Kontaktfläche zwischen dem Holzteil und dem nachgiebigen Zwischenteil und andererseits einen optimalen Beanspruchungszustand im nachgiebigen Zwischenteil, indem sich die Lage der hölzernen Teile während des Gehens winkelmässig ändert.

Es ist festgestellt worden, dass bei Knickbewegung der hölzernen Teile der Sohle im Scheitelbereich des nachgiebigen Zwischenteils kein Buckel oder Wulst entsteht, der das Gehen stören könnte, obwohl man analogisch mit den druckverursachten Deformationen bei der Biegungsbeanspruchung eine derartige Deformation erwarten könnte.

Das Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Verbundsohle umfasst die Herstellung eines hölzernen Vorerzeugnisses der künftigen zweiteiligen hölzernen Sohle; das Einspannen dieses Vorerzeugnisses über eine Giessform zur Herstellung der Polyurethan-Sohlenschicht, deren Bestandteil der künftige nachgiebige Verbindungsabschnitt zwischen den hölzernen Teilen ist; das Ausfüllen der Giessform mit Polyurethan einschliesslich dessen Ausschäumen; das Abnehmen des erhaltenen Halberzeugnisses aus der Giessform sowie die mechanische Nachbearbeitung des Halberzeugnisses bis zur Endform.

Das einstückige hölzerne Vorerzeugnis unterscheidet sich von der zweiteiligen Finalsohle nur dadurch, dass im Bereich oberhalb der Ausnehmung für den nachgiebigen Zwischenteil ein integraler Holzzusatz gelassen ist; dass ferner die Tiefe der erwähnten Ausnehmung in dieses Massivholz geringfügig bis über die Ebene der oberen Fläche der Finalsohle reicht und dass der Zehen- und Fersenbereich des Vorerzeugnisses jeder in seiner Richtung in einen Ansatz zum Unterstützen eines Anpresswerkzeugs verlängert wird.

Die mechanische Nachbearbeitung umfasst somit nur die Beseitigung des erwähnten Massiv-Zusatzes und beider Unterstützungsansätze sowie die Finalisierung des Sohlen-Randes.

Die Einrichtung zur Durchführung der Operation des Polyurethan-Giessens umfasst eine Giessform, die dem Aussenumriss der Polyurethanschicht der Verbundsohle entspricht, sowie ein waagegehängtes Anpressgestänge zur Befestigung des hölzernen Vorerzeugnisses zwischen zwei Paaren von lagefixierenden Ansätzen an der Giessform und zwischen zwei Seitenansätzen, mittels welcher im geklemmten Zustand die durch Schneiden erhaltene Ausnehmung des hölzernen Vorerzeugnisses seitlich geschlossen wird.

Die Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung eines vorzugsweisen Ausführungsbeispiels hervor, das in den beigelegten Zeichnungen dargestellt ist.

Darin zeigen:

Fig. 1 eine Verbundsohle mit zwei hölzernen Sohlenteilen, einem Polyurethan-Sohlenteil und einem nachgiebigen Polyurethan-Zwischenteil - im senkrechten Längsschnitt und nicht betretenen Zustand;

Fig. 2 wie in Fig. 1, doch im betretenen Zustand beim Gehen;

Fig. 3 eine Einzelheit des nachgiebigen Polyurethan-Zweischenteils aus Fig. 1, vereinfacht gezeichnet;

Fig. 4 ein Vorerzeugnis der hölzernen Sohle, von unten gesehen;

Fig. 5 den Schnitt entlang Linie V-V der Fig. 4;

Fig. 6 den Schnitt entlang Linie VI-VI der Fig. 5;

Fig. 7 eine Einrichtung zur Herstellung des Polyurethanteiles der Verbundsohle - in räumlicher Darstellung und

Fig. 8 die Darstellung des Giesshohlraumes zum Ausgiessen mit Polyurethan - im senkrechten Längsschnitt.

Die erfindungsgemässe Verbundsohle weist einen Vorderteil 1 a und einen Hinterteil 1 b aus Holz auf, welche Teile durch einen nachgiebigen Zwischenteil 2 a aus Polyurethan verbunden sind, der gleichzeitig mit einer Trittsohlenschicht 2 b durch Spritzgiessen gefertigt wird.

Die Anbringungsstelle des nachgiebigen Zwischenteiles 2 a und dessen Querverlauf richten sich je nach den anatomischen Eigenschaften des Fusses, so dass das Verhältnis des vorderen Längsabschnitts u zum hinteren Längsabschnitt v für die Fussgrösse bis "40" etwa 0.47 und für die höheren Fussgrössen etwa 0.42 beträgt, wobei in Draufsicht der nachgiebige Zwischenteil 2 a mit Bezug auf die Längsachse der Sohle 1 entweder normal darauf oder gedreht unter einem Winkel im Bereich von 85° bis 98° gestellt ist.

Der nachgiebige Zwischenteil 2 a ist als eine Profilleiste ausgebildet, die mit Bezug auf die lotrechte Längsebene E-E der Leiste symmetrisch ist und deren obere und gedachte untere Grundflächen eben, während die Seitenflächen konkav gekrümmt sind, so dass bei der Höhe B des Zwischenteils 2 a seine kleinste Stärke A vorliegt, wobei das Verhältnis B zu A etwa 1,8 beträgt. Die kleinste Stärke A ist dabei gegen die obere Grundfläche der Sohle 1 verschoben, so dass das Verhältnis der Stärkenabschnitte B 2 zu B 1 bis 3,5 vorzugsweise 2, beträgt. Die konkave Krümmung der seitlichen Flächen des nachgiebigen Zwischenteils 2 a ist jeweils durch ein Paar von Halbmessern r ₁, r ₂ bestimmt, deren Drehpunkt auf einer gemeinsamen, durch die Stelle der kleinsten Stärke A gelegten Ebene liegt. Der Halbmesser r ₁ bestimmt dabei den oberen Abschnitt 2′ und der Halbmesser r ₂ den unteren Abschnitt 2″der konkaven Krümmung unter einem Verhältnis von r ₂ zu r ₁ gleich bis 10 : 3, vorzugsweise 10 : 6,5.

Bei der vorzugsgemässen Ausführungsform ist r ₂ gleich B ₂.

Zusammen mit dem nachgiebigen Zwischenteil 2 a wird einstückig damit auch die Tritt-Sohlenschicht 2 b durch Spritzgiessen gefertigt, deren Stärke C am grössten im Bereich der Ferse, kleiner im Zehenbereich der Sohle und am kleinsten im Zwischen-(Brücken-)Teil ist, wo diese Schicht eigentlich nicht beansprucht wird. Die Stärken C folgen sich in gegebener Reihenfolge im Verhältnis etwa 4 : 2,5 : 1.

Für das tadellose Funktionieren der Gelenksohle ist das Gewährleisten einer durch den Winkel ω gegebenen Abfederung wesentlich, während für stabiles Halten des Fusses es von Bedeutung ist, dass der aussenliegende Längsbord der Sohle im Bereich des Gelenkes hochgezogen (vgl. Fig. 1-2) ausgebildet ist.

Für die Herstellung einer derartigen Verbundsohle 1 bereitet man ein hölzernes einstückiges Vorerzeugnis S nach Fig. 4 bis 6 vor.

Im Vergleich mit den Sohlenteilen 1 a, 1 b des hölzernen Teils der fertigen Verbundsohle 1 ist das einstückige Vorerzeugnis S nur auf seiner unteren Sohlenfläche 3, zu welcher auch die quer verlaufende Profilausnehmung 4 gehört, endgültig bearbeitet. Die Umfangsfläche 5 des Vorerzeugnisses S ist mit Bezug auf die endgültige Kontur der Holzsohle zwar bearbeitet, doch mit einem verhältnismässig grossen Uebermass (bis 3 mm). Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemässen Vorerzeugnisses S besteht jedoch darin, dass oberhalb der Formausnehmung 4 ein Massivholz 7 von Stärke D und im Zehen- sowie im Fersenbereich Längsansätze 6 a, 6 b gelassen werden.

Wie aus Fig. 5-6 ersichtlich - worin durch strichpunktierte Linie der Verlauf der Kontur der endgültig bearbeiteten Holzsohle angedeutet ist - reicht die Bodenfläche der Formausnehmung 4 gewissermassen über diese Kontur ins Bereich des Massivholzes 7. Daraus folgt, dass die starre Verbindung zwischen den finalen Teilen 1 a, 1 b unterbrochen wird, nachdem der erwähnte Zusatz des Massivholzes beseitigt worden ist.

Das Massivholz 7 gewährleistet das Lageverhältnis des Sohlenteils 1 a zum Sohlenteil 1 b während des Spritzgiessens des Polyurethans, und deshalb muss dessen Stärke D entsprechend dimensioniert sein. Zweckmässiges Verhältnis von B : D beträgt 5 : 2.

Die Profilierung der Ausnehmung 4 ist der Profilierung des nachgiebigen Zwischenteils 2 a gleich, der oben mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben ist; eigentlich bestimmt aber die Ausnehmung 4 die Profilierung des nachgiebigen Zwischenteils 2 a.

Das Vorerzeugnis S , das im oben angegebenen Sinne bearbeitet worden ist, dient als die obere Hälfte der Giessform K zum Ausgiessen der Polyurethan-Sohlensicht 2 b und des nachgiebigen Zwischenteils 2 a. Die untere Hälfte 8 der Giessform K bildet die Trittsohlenfläche der Polyurethanschicht 2 b aus.

Das Vorerzeugnis S liegt mit seinem Bodenbord auf den Bord der Giessmulde 8 a der unteren Hälfte 8 der Giessform K an, an welchen Bord von oben mittels zwei Drucksäulen 9 eines Wagenhebels 10 gedrückt wird, welcher Waagenhebel auf einer Druckstange 11 gelenkig aufgehängt ist. Für die Lagebestimmung des Vorerzeugnisses S dienen ein vorderes Paar von Ansätzen 12 und ein hinteres Paar von Ansätzen 13 und ein Paar von verschiebbaren Positionierungsansätzen 14, die auf der oberen Formfläche der unteren Hälfte 8 der Giessform K befestigt sind. Das letzterwähnte Paar von seitlichen Ansätzen 14 ist dabei so angeordnet, dass dadurch die Ausnehmung 4 des Vorerzeugnisses S seitlich abgeschlossen wird.

Ein Zufuhrkanal 15 zum Zuführen von Polyurethan ist im Bereich unter dem vorderen Ansatz 6 a des Vorerzeugnisses S in der unteren Hälfte 8 der Giessform K vorgesehen.

Claims (6)

1. Verbundsohle aus Holz für Schuhe mit nachgiebigem, einstückig mit nachgiebiger Trittschicht aus geschäumten Polyurethan gefertigtem Gelenk im Ballenbereich der Fussohle, dadurch gekennzeichnet, dass mit Bezug auf eine lotrechte, quergestellte und zur Trittfläche der Sohle (1) rechtwinkelige Ebene (E-E) symmetrisch gestellte, zusammenstossende Flächen zwischen dem jeweiligen hölzernen Sohlenteil (1 a, 1 b) und dem nachgiebigen, dazwischen eingegliederten Zwischenteil (2 a) jeweils aus zwei übereinander angeordneten kontinuierlichen Teilflächen (2′, 2″) zusammengesetzt sind, deren Krümungsachsen auf einer gemeinsamen, näher der oberen Oberfläche der Sohle (1) liegenden Horizontalebene auf der Seite der Holzteile (1 a, 1 b) der Sohle liegen.

2. Verbundsohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius (r ₁) der oberen Teilfläche (2′) kleiner als der Krümmungsradius (r ₂) der unteren Teilfläche (2″) ist, so dass die Bindungsflächen mit Bezug auf die Symmetrieebene (E-E) zueinander ein Paar von nichtlinearen, konvergent-divergent verlaufenden Flächen bilden.

3. Hölzernes Halberzeugnis zur Herstellung der Verbundsohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die endgültig geformte untere Fläche eines hölzernen Vorerzeugnisses (S) eine quer auf die Längsachse des Vorerzeugnisses gestellte Profilausnehmung (4) eingeschnitten ist, über welcher mit Bezug auf die finale obere Oberfläche der Sohle (1) ein Zusatz- Massivholz (7) gelassen ist, wobei die Umfangsfläche des Vorerzeugnisses (S) gegenüber der endgültigen Umfangsfläche der Sohle (1) mit einem verhältnismässig grossen Uebermass (bis 3 mm) bearbeitet ist und im vorderen und hinteren Bereich in der Längsrichtung lagebestimmende Ansätze (6 a, 6 b) gelassen sind.

4. Hölzernes Halberzeugnis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Ausnehmung (4) ins Gebiet des Zusatzes des Massivholzes (7) über die finale Kontur der oberen Oberfläche der Sohle (1) reicht.

5. Verfahren zur Herstellung einer Verbundsohle nach Anspruch 1 unter Verwendung eines Halberzeugnisses nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorerzeugnis (S) mit seinem unteren Bordteil auf einen Formbord einer Giessmulde (8 a) einer nach oben geöffneten unteren Hälfte (8) einer Giessform (K) gelegt wird, wo es den oberen Teil der Giessform (K) bildet und zur unteren Hälfte (8) des Giesswerkzeugs gedrückt wird, wonach die Verbundsohle-Baugruppe nach dem Durchführen der Spritzgiess- und Schäumungsoperation aus dem Spritzgiesswerkzeug herausgenommen und mechanisch nachgearbeitet wird.

6. Einrichtung zur Durchführung der Operation des Spritzgiessens und der Schäumung des Polyurethans im Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass über der unteren, mit nach oben geöffneter Giessmulde (8 a) ausgebildeten Hälfte (8) der Giessform (K) eine Druckstange (11) angeordnet ist, auf welche ein Waagenhebel (10) gelenkig aufgehängt ist, zu welchem zwei senkrechten Drucksäulen (9) zum Drücken des hölzernen Vorerzeugnisses (S) auf die untere Hälfte (8) der Giessform (K) befestigt sind, wobei zur Lagebestimmung des Vorerzeugnisses (S) auf der Formoberfläche der unteren Hälfte (8) der Giessform (K) ein vorderes Paar (12), ein hinteres Paar (13) und ein Paar seitlicher Ansätze (14) angeordnet sind.