Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Zehenschutzkappe für Sicherheitsschuhe oder
-stiefel, bestehend aus einem einteiligen Formstück aus Metall, das den
Vorderfuß umschließt und in den 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.
Derartige Zehenschutzkappen gelangen in Schutzschuhen und -stiefeln zur
Anwendung. Sie sind dazu bestimmt, die Zehen des Trägers vor äußerer
Schlag- und Stoßwirkung zu schützen.
Stand der Technik
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.
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.
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.
Die Zehenschutzkappe der eingangs genannten Art ist aus DE GM 94 11 460.9
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.
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.
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.
Darstellung der Erfindung
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Hinsichtlich der Herstellung hat es sich unter Kostengesichtspunkten als
vorteilhaft erwiesen, das Formstück durch einen Tiefziehprozess zu erzeugen.
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.
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.
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.
Eine deutliche Verbesserung des Tragekomforts lässt sich erzielen, wenn das
Formstück zumindest im Bereich die 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.
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. Die Anzahl wird maßgeblich
durch die aufzunehmende Belastung bestimmt. In Abhängigkeit von der Anzahl
kann somit eine Anpassung an die verschiedensten Anforderungen erfolgen.
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.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die erfindungsgemäße Zehenschutzkappe wird nachfolgend anhand der in der
Anlage beigefügten Zeichnungen weiter verdeutlicht. Es zeigen:
- Fig. 1:
- ein erstes Ausführungsbeispiel der Zehenschutzkappe in
quergeschnittener Darstellung;
- Fig. 2:
- ein zweites Ausführungsbeispiel der Zehenschutzkappe in
quergeschnittener Darstellung;
- Fig. 3:
- ein drittes Ausführungsbeispiel der Zehenschutzkappe in
längsgeschnittener Darstellung;
- Fig. 4:
- ein viertes Ausführungsbeispiel der Zehenschutzkappe in einer
Ansicht von oben;
- Fig. 5:
- ein fünftes Ausführungsbeispiel der Zehenschutzkappe in einer
Ansicht von oben;
- Fig. 6:
- die Zehenschutzkappe nach Fig. 5 in längsgeschnittener Darstellung;
- Fig. 7:
- die Zehenschutzkappe nach Fig. 5 in teilweise quergeschnittener
Darstellung.
Ausführung der Erfindung
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.
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.
Die Sicke 3 kann ein trapezförmiges Profil haben, wie in Fig. 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.
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.
Bei der in Fig. 1 wiedergegebenen Ausbildung hat die Sicke 3 auf ihrer
gesamten Länge eine bogenförmig abnehmende Tiefe H. Das Einfügen in das
Schuhwerk ist dadurch erleichtert.
Bei der in Fig. 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.
In den Fig. 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.
In Fig. 3 ist ferner erkennbar, daß die maximale Tiefe T 1 der im hinteren
Bereich angeordneten Sicken 3 geringer ist als die maximale Tiefe T 2 der am
vorderen Bereich angeordneten Sicken 3. Auch dies ist eine Ausbildung, die
dazu beiträgt, das Einfügen der Zehenschutzkappen in modisches Schuhwerk
zu erleichtern.
Bei der in Fig. 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.
In Fig. 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.
Bei der Ausbildung nach Fig. 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.
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 diesen 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
Fig. 4 sind keine Ventilationsöffnungen vorgesehen. Verletzungen durch von
außen eindringenden, spitzen Körpern wird dadurch begegnet.
Die in Fig. 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.
In Fig. 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.
In Fig. 7 ist die vorstehend beschriebene Ausführung nach den Fig. 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.
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.