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Dokumentenidentifikation DE60034569T2 20.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001198185
Titel Federgefämpfter Schuh
Anmelder Shoe Spring, Inc., El Paso, Tex., US
Erfinder KRAFSUR, David S., Lenoir City, TN 37771, US;
LEVERT, Francis E., Knoxville, TN 37923, US
Vertreter Andrae Flach Haug, 83022 Rosenheim
DE-Aktenzeichen 60034569
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 26.04.2000
EP-Aktenzeichen 009264235
WO-Anmeldetag 26.04.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/US00/11318
WO-Veröffentlichungsnummer 2000065943
WO-Veröffentlichungsdatum 09.11.2000
EP-Offenlegungsdatum 24.04.2002
EP date of grant 25.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.12.2007
IPC-Hauptklasse A43B 13/28(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse A43B 13/18(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
STAND DER TECHNIK Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft die Verwendung von Wellenfedern zum Abfedern eines Schuhs. Wellenfedern ermöglichen eine verringerte Einwirkung auf den Nutzer während des Fußauftritts, wodurch der Komfort erhöht und Verletzungen verringert werden. Die Wellenfedern geben auch einen Teil der Auftreffenergie an den Nutzer zurück, so daß sich ein effizienteres Springen, Gehen und/oder Laufen ergibt.

Stand der Technik

Wer sich an normalen Übungsprogrammen beteiligt, sucht stets nach neuer Ausrüstung, mit der das Verletzungsrisiko für Körperteile, das durch Beanspruchung auf Grund des Fußauftritts verursacht wird, minimiert werden kann. Athleten suchen ebenfalls ständig nach Möglichkeiten, ihr Leistungsniveau bei einer Reihe von Sport- und Aerobic-Ereignissen, bei denen es um Gehen, Laufen oder Springen geht, zu verbessern, während sie gleichzeitig Maßnahmen ergreifen, um den Verschleiß zu reduzieren, der mit dem Aufprallen verbunden ist, welchem Gelenke und Knochen ausgesetzt sind. Dies kann bis zu einem gewissen Grad durch die Verwendung von verbesserter Sportausrüstung und spezieller durch verbesserte Schuhe für Sportler und Nichtsportler erreicht werden.

Bei der Teilnahme an sportlichen Aktivitäten, insbesondere an Sportarten, die mit einem starken Aufprall verbunden sind, wie zum Beispiel Volleyball und Basketball, ist der Fuß des Teilnehmers, sind speziell die Ballen- und Fersenbereiche extremen mechanischen Belastungen auf Grund der Kraft ausgesetzt, die einwirkt, wenn der Fuß auf eine relativ starre Fläche auftrifft. Diese Kraft, die je nach der Art des Ereignisses, an dem die Person beteiligt ist, und dem Gewicht der Person variiert, kann immerhin fünfmal so groß wie das Körpergewicht des Teilnehmers sein. Die Reaktionskraft, die sich aus dem Kontakt mit einer unnachgiebigen Fläche ergibt, verursacht einen großen Stoß für den Körper, der den unteren Bereich des Rückens und alle Drehgelenke des Beins verletzen kann.

Anders als bei Ereignissen, die mit Springen verbunden sind, beinhaltet das Laufen oder Gehen einen festgelegten Satz von Bewegungen, soweit der Fuß betroffen ist. Außer bei den Ereignissen, die mit einem Sprint verbunden sind, trifft die Ferse auf den Boden zuerst auf, dann verlagert sich das Gewicht rollend nach vorn auf den Ballen des Fußes, wobei der Zehenbereich für den letzten Kontakt mit dem Boden sorgt. Der erste Aufprall im Fersenbereich ist bei nicht sprintenden Läufern von besonderem Interesse, weil genau hier die Landekräfte ins Spiel kommen. Es ist wünschenswert, soviel Aufprallenergie wie möglich zu absorbieren, was mit einer stabilen Landung, ohne den Läufer abzubremsen, übereinstimmt. Es ist auch wünschenswert, einen vollständigen Verlust der Energie zu vermeiden, die beim Aufprall vom Schuh absorbiert wird. Da die Ballen- und Zehenbereiche des Fußes die Fläche in Kontakt mit dem Boden als letzte verlassen, ist es wünschenswert, einen Teil der Landungsenergie, die beim anfänglichen Aufprall absorbiert wurde, wiederzugewinnen. Eine Reihe von Patenten betrifft Schuhkonstruktionen, die auf verschiedene Weise so ausgelegt sind, daß sie sich mit einem oder mehreren der wünschenswerten Schuhmerkmale, welche oben diskutiert werden, befassen, und die unten besprochen werden:

Das US-Patent Nr. 5,896,679 offenbart einen Schuhartikel mit einem Federmechanismus, der sich im Fersenbereich eines Schuhs befindet, einschließlich zwei Platten, die miteinander verbunden sind, und einer Befestigung an der Unterseite der Schuhsohle. Die Erfindung des 679er Patents stellt einen Fersenmechanismus bereit, der den Stoß oder Aufprall des Fußauftretens absorbiert. Das US-Patent Nr. 5,743,028 (T.D. Lombardino) offenbart mehrere vertikale Druckfedern, die sich im Fersenbereich eines Laufschuhs befinden. Die Federn des 028er Patents sind in einer hermetisch abgedichteten Einheit untergebracht, die mit unter Druck stehendem Gas gefüllt ist, welches in Kombination mit den Federn für eine Stoßdämpfung sorgt und ein Energierückführungssystem bereitstellt. Die Federn haben ein im wesentlichen gewundenes Aussehen, bei dem jedes Spiralwindung für eine Torsionsfederkraft sorgen muß, und fallen zu einem vertikalen Stapel zusammen, der kompakte Höhe genannt wird, wenn sie vollständig zusammengedrückt sind. Wegen ihrer Konstruktion müssen diese Federn eine beträchtliche freie Höhe besitzen, um große Durchbiegungen zu ermöglichen. Das US-Patent Nr. 4,815,221 (Diaz) offenbart ein Energiesteuerungssystem, das eine Federplatte umfaßt, welche mehrere Federvorsprünge hat, die über die Oberfläche der Platte verteilt sind, welche sich in einem Freiraum in der Mittelsohle eines Sportschuhs befindet. Das US-Patent Nr. 5,511,324 (R. Smith) offenbart einen Schuh, bei dem eine Schraubenfeder sich von der Oberseite durch die Keilsohle bis in den Fersenbereich eines Sportschuhs erstreckt. 5,437,110 (Goldston et al.) offenbart eine einstellbare Schuhfersenfeder und Stabilisierungsvorrichtung für einen Laufschuh, einschließlich eines Federmechanismus, der in der Mittelsohle des Schuhs angeordnet ist. Die Schuhfersenfeder umfaßt ein freitragendes Federelement und einen einstellbaren Drehpunkt. Ein Schuh, der speziell zum Springen ausgelegt wurde, wird im US-Patent Nr. 5,916,071 (Y.Y. Lee) offenbart. Lee offenbart einen Schuh, der auf einem Rahmen befestigt ist, welcher eine Schraubenfeder enthält, die sich horizontal von den Bereichen des Rahmens aus erstreckt, die sich in den Zehen- und Fersenbereichen des Schuhs befinden, welcher sich beim Gehen und Springen ausdehnt und zusammenzieht. Das US-Patent Nr. 4,492,046 (Kosova) offenbart einen Laufschuh, der einen Federdraht umfaßt, welcher sich im Längsschlitz in der Schuhsohle befindet, der sich von der Hinterkante derselben bis in den Fußgewölbebereich erstreckt. Das US-Patent Nr. 2,447,603 (Snyder) offenbart eine U-förmige Federplatte, die im Bereich der Schuhferse angeordnet ist und über einem hinteren Abschnitt der Schuhsohle liegt. Mehrere andere US-Patente des Standes der Technik sind: US-Patente mit den Nummern 5,875,567 (R. Bayley); 5,269,081 (Gray); 2,444,865 (Warrington); 3,822,490 (Murawski); 4,592,153 (Jacinta) und, 5,343,636 (Sabol); 5,435,079 (Gallegos); 5,502,901 (Brown); 5,517,769 (Zhao) und 5,544,431 (Dixon).

Wenn man die oben erwähnten wünschenswerten Attribute eines Schuhs dieser Art nochmals betrachtet und erweitert, entsteht das Bedürfnis nach einem Schuh, der die Leistung des Trägers verstärkt, indem er eine beträchtliche Federkraft bereitstellt, die über eine beträchtliche Entfernung wirkt, gleichzeitig aber ein Minimum an Volumen für den Einsatz benötigt. Außerdem besteht ein Bedürfnis nach einem Schuh, der mit mehreren Federn ausgelegt ist, die ebenfalls unterstützend beim Abheben des Fußes vom Boden wirken, während sie trotzdem eine ausreichende seitliche Stabilität des Schuhs für eine schnelle Seitwärtsbewegung des Trägers aufrechterhalten. Diese Leistungsverstärkung kann durch zeitweiliges Speichern der Stoßenergie, die durch das Auftreten des Fußes mitgeteilt wird, und Rückführung eines beträchtlichen Energiebetrages des Fußes des Trägers während des Abhebeabschnitts des Schritts erreicht werden. Es besteht auch ein Bedürfnis, eine angemessene Federermüdungsdauer dadurch zu sichern, daß die maximalen Spannungen begrenzt werden und verhindert wird, daß die Feder bis zur kompakten Höhe zusammengedrückt wird.

Der Stand der Technik, der oben zitiert wird, hat Federvorrichtungen in Sportschuhen offenbart, die den Zweck haben, Stoßenergie zu absorbieren und Energie in den Fuß des Trägers zurückzuführen.

DE 298 13 203 offenbart einen Sohlenaufbau für einen Schuh oder Stiefel mit den Merkmalen der Präambel von Anspruch 1, mit integrierten Wellenfedern, die als Schutzvorrichtungen zur Verringerung oder Verhütung von Vibrationen fungieren. Mehrere Wellenfedern befinden sich überall in der Sohle in Freiräumen, die darin gebildet sind. Während der ganzen Benutzung des Schuhs können die Wellenfedern wiederholt auf ihre kompakte Höhe zusammengedrückt werden.

Wie aus dem Abschnitt Stand der Technik zu ersehen ist, hat es bisher viele Versuche gegeben, Schuhe mit einer Federdämpfung zu versehen. Man braucht sich aber nur den Markt anzusehen, um zu erkennen, daß federgedämpfte Schuhe nicht ohne weiteres zu erhalten sind.

Dementsprechend ist es ein Ziel dieser Erfindung, einen federgedämpften Schuh bereitzustellen, der für eine starke Fersenabbremsung und Ballenbeschleunigung während des Fußauftritts sorgt.

Ein zweites Ziel dieser Erfindung besteht darin, einen Schuh mit vielen Federn bereitzustellen, die sich im Fersen- und Ballenbereich des Fußes befinden.

Ein drittes Ziel dieser Erfindung besteht darin, einen Schuh bereitzustellen, der in Form der Federkraft eine beträchtliche Energie zurückgibt, die in den Federn während des anfänglichen Kompressionszyklus des Fersen- oder Ballenbereichs des Fußes gespeichert wird.

Ein weiteres Ziel ist es, einen Schuh mit maximaler Kraft und Biegung in einem minimalen Volumen sowie seitlicher Stabilität bereitzustellen. Andere Ziele dieser Erfindung werden beim Betrachten der Figuren und beim Durchlesen der ausführlichen Beschreibung der Schuhe dieser Erfindung ersichtlich.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt eine Dämpfung für einen Schuh bereit, die Wellenfedern nutzt, welche in den Ballen- und Fersenbereichen der Sohle eines Schuhs angeordnet sind. Für den Fachmann auf dem Gebiet ist offensichtlich, daß die Anordnung der Wellenfedern nicht auf den Ballen- und Fersenbereich des Schuhs beschränkt ist. In der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 1 offenbart, ist der mittlere Abschnitt des Schuhsohlenaufbaus aus Schaum mit Freiräumen hergestellt, die sich in den Ballen- und Fersenbereichen des Fußes oder in deren Nähe befinden, um die Federn aufzunehmen. Es gibt zahlreiche andere Verfahren und Konstruktionen, um die Wellenfedern zum Dämpfen und zur Rückführung von Energie in einen Schuh zu bringen. Die nachfolgende Beschreibung der vorliegenden Erfindung offenbart nur eine begrenzte Zahl der zahllosen Verfahren und Abwandlungen derselben, die verwendet werden können. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der Beschreibung der Erfindung in den bevorzugten Ausführungsformen, die unten angeführt werden, ersichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 illustriert eine Seitenansicht der bevorzugten Ausführungsform des federgedämpften Schuhs.

2 illustriert eine Querschnittsansicht des federgedämpften Schuhs, die den Fersenbereich des federgedämpften Schuhs betrifft.

3 illustriert eine Ansicht der Wellenfedernkomponente der bevorzugten Ausführungsform.

4 illustriert eine Draufsicht auf die äußere Sohle des federgedämpften Schuhs.

5 illustriert eine Seitenansicht der zweiten Ausführungsform des federgedämpften Schuhs.

6 illustriert eine Draufsicht auf die äußere Sohle der zweiten Ausführungsform des federgedämpften Schuhs.

7 illustriert eine Querschnittsansicht einer der Federeinheiten der zweiten Ausführungsform des federgedämpften Schuhs mit Stabilisator und Druckbegrenzer.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Diese Erfindung betrifft die Verwendung normaler Druckfedern als integrierter Bestandteil von Schuhen zum Dämpfen des Aufpralls von Fußauftritten und für die Rückführung von Rückgewinnungsenergie zum Träger. Ein federgedämpfter Schuh, der die verschiedenen Merkmale der vorliegenden Erfindung enthält, wird allgemein bei 2 in den 1 und 2 illustriert. Der federgedämpfte Schuh 2 wird hierin nachfolgend mit SCS 2 bezeichnet.

Der SCS 2 in 1 umfaßt: einen oberen Schuhabschnitt 5, der fest am Schuhsohlenaufbau 4 befestigt ist. Der Schuhsohlenaufbau 4 umfaßt eine äußere Sohle 4A mit einer ersten und zweiten Fläche; die Mittelsohle 4B, die eine erste und zweite Fläche hat, welche so angeordnet sind, daß ihre erste Fläche klebend an der zweiten Fläche der äußeren Sohle 4A befestigt ist, und die Innensohle 4C, deren erste Fläche klebend an der zweiten Fläche der Mittelsohle 4B befestigt ist und deren zweite Fläche sich in Arbeitskontakt mit dem unteren Bereich des oberen Schuhabschnitts 5ist. In der vorliegenden Erfindung besteht die Mittelsohle 4B aus geschäumtem Polymermaterial, und die inneren und äußeren Sohlen 4A und 4C sind aus kompaktem Polymermaterial gemacht. Insbesondere besteht die äußere Sohle 4A aus Ethylvinylacetat, wobei die erste Fläche der äußeren Sohle 4A Haftmerkmale aufweist. Wie in 1 gezeigt, ist die Mittelsohle 4B so ausgelegt, daß sie die Freiräume 6 und 7 umfaßt. Freiraum 6, dessen Ausdehnung durch vertikal gegenüberliegende Flächen 8A und 8B aus geschäumtem Polymermaterial des Mittelsohlenaufbaus 4B festgelegt ist, wurde im Fersenbereich 8C von SCS 2 gebildet. Die Flächen 8A und 8B, die sich von der ersten bzw. zweiten Fläche der Mittelsohle 4B unterscheiden, legen dicke Abschnitte der Mittelsohle 4B im Fersenbereich des Schuhsohlenaufbaus 4 fest, in denen zylindrische eingelassene Volumina 11A bzw. 11B gebildet sind, wie in 2 gezeigt. Freiraum 7 ist zwischen den vertikal sich gegenüberliegenden Flächen 10A und 10B aus geschäumtem Polymermaterial 4B im Bereich 10C des Schuhsohlenaufbaus 4 angeordnet. Wie die Flächen 8A und 8B, definieren die Flächen 10A und 10B dicke Abschnitte von Polymermaterial der Mittelsohle 4B, die sich unterhalb und oberhalb von Freiraum 7 in vertikaler Richtung befinden, so daß die zylindrischen eingelassenen Volumina 16a und 16b (in 1 oder 2 nicht dargestellt) darin gebildet werden können. Die zylindrischen eingelassenen Volumina 11A und 11B und 16A und 16B sorgen für eine vertikale Stabilisierung und Sicherung der Wellenfedern 15 und 19. Der Schuhsohlenaufbau 4 ist fest am oberen Abschnitt 5 von SCS 2 befestigt. Die Wellenfedern 15 und 19 werden in den Freiräumen 6 bzw. 7 aus geschäumtem Polymermaterial 4B des Schuhsohlenaufbaus 4 eingesetzt.

Die Wellenfedern 15 und 19 sind im wesentlichen identisch mit den Wellenfedern, die von Greenhill im US-Patent Nr. 4,901,987 beschrieben werden. Greenhill beschreibt eine Mehrfach-Druckfeder mit deutlichen Kämmen und Tälern. Eine separate Zeichnung der Wellenfeder 15 wird in 3 zur Verdeutlichungen präsentiert. Die Wellenfeder 15 mit kreisförmigen flachen Scheibenenden 15A und 15B und Wellenkamm 15C und Wellental 15D mit vorgegebener Periodizität wird in 3 gezeigt. 3 illustriert den Aufbau der Wellenfedern 15 und 19, die für eine akzeptable Kraft und Biegung beim Einsatz bei einer gegebenen freien Höhe der Scheiben sorgen. Die DruckWellenfedern der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können durch Mehrfach-Wellenfedern ersetzt werden, die keine Scheibenenden verwenden, sondern sich vielmehr auf die Verwendung von flachen Endplatten in Kombination mit gewöhnlichen Wellenfedern verlassen.

Die zylindrischen eingelassenen Volumina 11A und 11B sind zur gleitenden Aufnahme des ersten und zweiten Scheibenendes 15A bzw. 15B der Wellenfeder 15 im Fersenbereich 8C ausgelegt. Bei vollständiger Versenkung werden die flachen Scheibenenden 15A und 15B von Wellenfeder 15 in festem mechanischem Kontakt mit den geschlossenen Enden der zylindrischen eingelassenen Volumina 11A bzw. 11B gehalten.

Der Bereich des Schuhsohlenaufbaus 4 des SCS 2, der sich normalerweise an die Metatarsalregion des Fußes anschließt, hat gleichfalls die Flächen 10A und 10B (siehe 1 und 4), die eingelassene zylindrische Volumina 16a und 16b (nicht dargestellt) zur gleitfähigen Aufnahme des ersten Scheibenendes 19A bzw. des zweiten Scheibenendes 19B (nicht dargestellt) von Wellenfeder 19 in dieser Reihenfolge enthalten. Bei vollständiger Versenkung sind die Scheibenenden 19A und 19B der Wellenfedern 19 in mechanischem Kontakt mit den geschlossenen Enden der zylindrischen Volumina 16a bzw. 16B. Die Flächen 8A und 8B werden mechanisch so gehalten, daß sie für eine minimale Druckbelastung der Scheibenenden 15A und 15B von Wellenfeder 15 durch den durchsichtigen Streifen 22 (siehe 4) sorgen, der daran mit Klebstoff befestigt ist. Analog sorgt der transparente Streifen 28 (siehe 4), wenn er klebend an den Flächen 10A und 10B befestigt ist, für eine leichte Druckbelastung auf die Scheibenenden 19A und 19B von Wellenfeder 19. Neben der Abdichtung der Freiräume 6 und 7 gegenüber der Umgebung sorgen die Streifen 22 und 28 für eine gewisse seitliche Stabilität für die Nutzer des SCS 2. Es sollte zu erkennen sein, daß die Streifen 22 und 28 auch aus einer Reihe anderer verschiedener Materialien hergestellt werden könnten. Der obere Abschnitt 5 des SCS 2 in 1 ist aus hochfestem synthetischem Gewebe hergestellt. Die Materialien, die den SCS 2 bilden, sind nicht auf diejenigen beschränkt, die in dieser Patentschrift genannt werden. Es kann eine beliebige Zahl von Materialien bei der Herstellung der Schuhe dieser Erfindung verwendet werden. Die zylindrischen Volumina 11A und 11B und 16a und 16b sorgen zusammen mit den transparenten Streifen 22 und 28 für die Sicherung und vertikale Stabilisierung der Wellenfedern 15 und 19, wenn sie in die Freiräume 6 bzw. 7 eingesetzt werden.

Mit Bezug auf 1 können das Vorderende 29, Hinterende 30 und der mittlere Bereich 32 des Schuhsohlenaufbaus 4 des SCS 2 so ausgelegt werden, daß sie die Sicherung der Wellenfedern 15 und 19 unterstützen, was die Abstützung verstärkt, für die die transparenten Streifen 22 und 28 sorgen. Solche eine Unterstützung bei der Sicherung kann aus Streifen bestehen, die den Schuhsohlenaufbau 4 mit dem oberen Schuhabschnitt 5 verbinden. In 1 werden die Wellenfedern 15 und 19 im eingesetzten Zustand in den Freiräumen 6 und 7 im Schuhsohlenaufbau 4 gezeigt, die am oberen Schuhabschnitt 5 befestigt ist. Die Querschnittsansicht in 2 zeigt die inneren Wellenfederndruckbegrenzer 36 und 38, die in die zylindrischen eingelassenen Volumina 11A bzw. 11B integriert sind. Das heißt, die Außenabmessungen des Druckbegrenzers bestimmen die Innendurchmesser der eingelassenen Volumina 11A bzw. 11B.

Die sich gegenüberliegenden Wellenfederndruckbegrenzer 36 und 38 (siehe 2 und 4) sind durch erweiterte Wellenfedern 15 getrennt, deren kompakte Höhe bei vollständigem Zusammendrücken durch die Schlagkraft des Fußes eines Nutzers kleiner als der lineare Abstand in vertikaler Richtung zwischen den Wellenfederndruckbegrenzern 36 und 38 ist. Die Höhen der Druckbegrenzer 36 und 38 werden durch die Tiefe der eingelassenen zylindrischen Volumina 11A und 11B in den Flächen 8A bzw. 8B vorgegeben. In den Schuhen der vorliegenden Erfindung wurde der Abstand zwischen den Anschlußenden der Druckbegrenzer 36 und 38 auf 12 mm eingestellt. Die Höhen der Wellenfederndruckbegrenzer 36 und 38 stehen mathematisch in Beziehung zur Federkonstante der Wellenfeder und der Masse der Nutzer und werden so gewählt, daß die Wellenfeder 15 während des Einsatzes nicht bis zu ihrer kompakten Höhe zusammengedrückt werden kann. Wegen der Kraft, die im Abschnitt des Schuhsohlenaufbaus 4 des SCS 2 erzeugt wird, der sich normalerweise an den Metatarsalabschnitt des Fußes während des normalen Gebrauchs anschließt, wird dementsprechend der Abstand zwischen den Anschlußenden der Wellenfederndruckbegrenzer 42 und 44 (nicht dargestellt) auf 9 mm eingestellt. Der Abstand zwischen den Wellenfederndruckbegrenzern 42 und 44 und die Federkonstante der Wellenfeder 19 wurden so gewählt, daß die Kraft, die erzeugt wird, wenn die erste Fläche des Schuhsohlenaufbaus 4 gegenüber dem Ballen des Fußes beim Laufen eine Fläche berührt, die Wellenfeder 19 nicht auf ihre kompakte Höhe zusammendrücken kann.

Für den Fachmann auf diesem Gebiet sollte offensichtlich sein, daß je nach dem Gewicht des Nutzers die vorgegebenen Abstände zwischen den Anschlußenden der Wellenfederndruckbegrenzer 36 und 38 sowie 42 und 44 variieren. In der vorliegenden Erfindung wurden die Freiräume 6 und 7 des Schuhsohlenaufbaus 4 durch Spalten der Mittelsohle 4B in zwei im wesentlichen gleiche Platten vom Fersenbereich nach vorn bis zum Zehenbereich des Schuhs gebildet. Die zylindrischen eingelassenen Volumina 11A und 11B und 16a und 16b wurden durch maschinelle Bearbeitung an den richtigen Stellen und Tiefen im geschäumten Polymermaterial der Mittelsohle 4B geformt. Die kombinierten Tiefen der zylindrischen eingelassenen Volumina 11A und 11B und 16a und 16b wurden so gewählt, daß die Höhen der Wellenfedern 15 und 19 die Freiräume 6 und 7 in den Bereichen von 4B erzeugen, wenn sie darin eingesetzt werden. Sobald die Wellenfedern 15 und 19 in die maschinell bearbeiteten eingelassenen Volumina eingesetzt wurden, wurden die gespaltenen Abschnitte des geschäumten Polymermaterials der Mittelsohle 4B klebend wieder am Mittelabschnitt des Schuhsohlenaufbaus 4 befestigt. Und die Freiräume 6 und 7 wurden mit den Streifen 22 bzw. 28 abgedichtet. Die Streifen 22 und 28 wurden mittels Klebstoff am Schuhsohlenaufbau 4 an der Ferse und am Ballen des Fußbereichs des SCS 2 befestigt. Das geschäumte Polymermaterial der Mittelsohle 4B kann aus einer beliebigen Zahl von Materialien hergestellt werden, wie zum Beispiel Polyurethan.

Das Verfahren zum Bilden der Freiräume 6 und 7 und zum Fixieren der Wellenfedern 15 und 19 in der Mittelsohle 4B des SCS 2 in der vorliegenden Erfindung war so, wie oben diskutiert. Es ist jedoch für den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich, daß die Freiräume und die Scheibensicherungsverfahren auch durch eine beliebige Zahl von Herstellungsverfahren gebildet werden können, die in der Schuhindustrie verfügbar sind, wie zum Beispiel die Verwendung des Formpressens und Scheiben, die in die montierte Schuhsole eingefügt werden. Oder die komplette Schuhsohlenfedereinheit könnte in einem einzigen kontinuierlichen Prozeß hergestellt werden.

Die Wellenfeder 15, die in erster Linie für die Dämpfung während des Fußauftritts sorgt, hat eine freie Höhe, die so gewählt wird, daß sie größer als die von Wellenfeder 19ist, welche in erster Linie für die Abhebekraft für den Fuß des Trägers sorgt.

Obwohl die Wellenfedern 15 und 19, die in den Schuhen dieser Erfindung verwendet werden, metallisch in ihrem Aufbau sind, ist es für den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich, daß das Material der Wellenfedern nicht ausschließlich auf Metalle beschränkt ist und daß eine breite Palette anderer Materialien ebenfalls verwendet werden könnte. Analog können die Materialien, die in anderen Teilen des Schuhs verwendet werden, aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden, die üblicherweise in diesem Gebiet eingesetzt werden. Obwohl die Schuhe dieser Erfindung einteilige Kamm-Kamm-Wellenfedern verwenden, könnten sie auch verflochtene Wellenfedern, die im US-Patent Nr. 5,639,074 beschrieben werden, oder handelsübliche verschachtelte Wellenfedern einsetzen. Die verflochtenen und verschachtelten Wellenfedern, wie zum Beispiel die Kamm-Kamm-Wellenfedern, sorgen für die primären erwünschten Merkmale der Kamm-Kamm-Wellenfedern, die für den Schuh der Erfindung wichtig sind. Das heißt, wie die Kamm-Kamm-Wellenfedern sorgen die verflochtenen und verschachtelten Wellenfedern für maximale Kraft und Biegung für eine gegebene entspannte Wellenfedernhöhe.

5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Schuhe dieser Erfindung. In den 5 und 6 sind die Wellenfedern 50 und 52 in Freiraum 54 befestigt, wobei ihre ersten und zweiten Abschlußscheibenenden 56 und 58 in der U-förmigen Kunststoff-Aufnahmebügel 60 befestigt sind, die die vorstehenden Teile 64 enthält, wie in 7 gezeigt, welche die ersten und zweiten Abschlußscheibenenden 56 und 58 der Wellenfedern 50 und 52 gleitfähig aufnimmt, bis zwischen den Abschlußscheibenendenn 56 und 58 und den geschlossenen Enden 63 der vorstehenden Teile 64 der U-förmigen Aufnahmeplatte 60 ein fester mechanischer Kontakt erreicht ist. Die U-förmige Kunststoff-Aufnahmebügel 60, die die Wellenfedern 50 und 52 enthält, wird in den Freiraum 54 eingeführt, wo sie durch Klebstoff an den ebenen Innenflächen 53A und 53B von Freiraum 54 im Fersenbereich des geschäumten Polymermaterials 4B des Schuhsohlenaufbaus 4' befestigt wird. Die U-förmige Kunststoff-Aufnahmebügel 60 ist so ausgelegt, daß sie ein Paar zylindrisch geformter Druckbegrenzer 65 hat, die mit jeder Wellenfeder verbunden sind. Eines der Anschlußenden jedes Druckbegrenzers 65 wird klebend an jeder der gegenüberliegenden Innenflächen von Schelle 60 an den diametralen Mittelpunkten der vorstehenden Teile 64 durch Klebstoff befestigt, wie in 7 gezeigt. Die U-förmige Kunststoff-Aufnahmebügel 60 dieser zweiten Ausführungsform der Schuhe dieser Erfindung können durch zwei Kunststoffplatten ersetzt werden, die vorstehende Teile zur gleitenden Aufnahme der Abschlußenden von einer oder mehreren Wellenfedern enthalten. Freiraum 54 wird, wie in den 5 und 6 gezeigt, mit einem verlängerbaren Kunststoffteil 69 abgedichtet, das für Festigkeit des SCS 2' in seitlicher Richtung während des Gebrauchs sorgt.

Freiraum 66 befindet sich in der Metatarsalregion des Schuhsohlenaufbaus 4'. Die Kunststoffplatten 68 und 70 haben vorstehende Teile 72, welche im wesentlichen identisch mit den vorstehenden Teilen 64 von 7 sind, auf ihrer ersten Fläche, in die die ersten und zweiten Abschlußenden 73A und 73B der Wellenfedern 73 und die ersten und zweiten Abschlußenden 74A und 74B (nicht dargestellt) von Wellenfeder 74 (6) gleitend eingeführt werden. Die Kunststoffplatten 68 und 70 haben zusätzlich zu den ersten Flächen im wesentlichen parallele zweite Flächen. Die montierte Einheit, bestehend aus Kunststoffplatten 68 und 70, vorstehenden Teilen 72 und Wellenfedern 73 und 74, wird in den Freiraum 66 des Schuhsohlenaufbaus 4' eingeführt. Die zweiten Flächen der Kunststoffplatten 68 und 70 werden an den ebenen Innenflächen 75A und 75B von Freiraum 66 durch Klebstoff befestigt, wobei die Wellenfedern 73 und 74 zwischen dieselben eingeführt sind. Die Platten 68 und 70sind so ausgelegt, daß sie bei minimalem Widerstand die Druckbegrenzer 78 aufnehmen, die an den diametralen Mittelpunkten der Platten 68 und 70 in ähnlicher Weise befestigt sind, wie die Druckbegrenzer 65 an den Platten 68 und 70. Die Druckbegrenzer 78 dienen zum Begrenzen des Maßes an Zusammendrückung, die die Wellenfedern 73 und 74 während des Gebrauchs erfahren können. Freiraum 66 wird mit dem ausziehbaren Kunststoffteil 76 abgedichtet.

Für den Fachmann auf dem Gebiet sollte offensichtlich sein, daß mehr als zwei Wellenfedern sowohl im Fersenbereich als auch im Metatarsalbereich der Schuhe dieser Erfindung eingesetzt werden können. Ein Druckbegrenzer ist in dieser zweiten Ausführungsform mit jeder Wellenfeder verbunden. Jedoch könnten ein oder mehrere strategisch angeordnete Paare von regionalen Druckbegrenzern zur Begrenzung der Kompression mehrerer Wellenfedern verwendet werden.

Der federgedämpfte Schuh der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung enthält gegenüberliegende Platten, die durch dazwischen liegendes Schaummaterial getrennt sind, wie in 5 gezeigt. Die Kunststoffplatten könnten auch durch Reibung oder andere mechanische Mittel, außer dem vorher erwähnten Klebstoff, fest gesichert werden, damit sie gleitend in den Schuhsohlenaufbau 4' eingeführt oder aus derselben entfernt werden können, um so das Auswechseln der Wellenfedern durch andere Wellenfedern mit anderen Federkonstanten zu ermöglichen. Ferner könnten die Kunststoffplatten aneinandergereiht werden, wodurch ein Kunststoffelement entstehen würde, das sich vom Fersenbereich bis zum Ballen des Fußbereichs des Schuhsohlenaufbaus erstreckt. Ein Schuhsohlenaufbau, der zum Aufnehmen des Kunststoffelementes ausgelegt ist, könnte mit einem einzigen Freiraum ausgestattet sein, der sich über die volle Länge des Schuhsohlenaufbaus erstreckt.

Die Wellenfedern, die in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden, sind aus Federstahl mit Innen- und Außendurchmessern, Querdicken, Kammhöhen und Taltiefen und Mengen hergestellt, die so gewählt werden, das sich Federkonstanten für die Wellenfedern 15 und 19 von 105,11 kN/m (600 lb/in) bzw. 87,59 kN/m (500 lb/in) ergeben.

Die kritischen Konstruktionsparameter und -materialien der Wellenfedern können so gewählt werden, daß Wellenfedern mit unterschiedlichen Federkräften und anderen Merkmalen bereitgestellt werden. Andere metallische und nichtmetallische Werkstoffe, Polymere und Verbundwerkstoffe können zum Beispiel für unterschiedliche Gewichts- und Festigkeitsmerkmale ausgewählt werden. Die Konstruktionsparameter der Wellenfedern können auch geändert werden, um so für variierende Festigkeits-, Biegungs- und Belastungsmerkmale zu sorgen. Ferner wird die Ausführungsform dieser Erfindung an einem einzelnen gefederten Schuh beschrieben. Es sollte erkennbar sein, daß der andere Schuh identisch entworfen und aufgebaut ist.

Die Wirkungsweise des SCS 2 wird nun im Hinblick auf den Schuh von 1 beschrieben. Wenn ein Paar federgedämpfte Schuhe von einem Nutzer, zum Beispiel einem Läufer, in Gebrauch genommen wird, trifft der Bereich des Schuhs, der die Wellenfeder 15 enthält, zuerst auf die Lauffläche auf. Die Aufschlagkraft, die vom Kalkaneusabschnitt des Fußes ausgeübt wird, drückt die Wellenfeder auf eine vorgegebene Höhe zusammen, bevor der Fuß zur Ruhe kommt und die Körpermasse dynamisch auf die Metatarsalregion des Fußes in Kontakt mit der Fläche übertragen wird, wo die Wellenfeder 19 zusammengedrückt wird. Wenn die Körpermasse auf die Metatarsalregion des Fußes übertragen wird, durchläuft die Wellenfeder 15, die den ersten Fußauftritt erfahren hat, einen Kompressions-Wiedergewinnungs-Zyklus. Wenn der Nutzer die Metatarsalregion des Fußes abhebt, wird Energie in diese Region übertragen, während sich Wellenfeder 19 erholt. Die Wellenfedern 15 und 19 sorgen also beide für die Dämpfung und den Energierückfluß zum Nutzer des SCS 2.

Während des Fußauftritts (ob beim Springen oder Laufen) können Spitzenkräfte vom Mehrfachen des Körpergewichts auf die Wellenfedern ausgeübt werden. Wir können annehmen, daß ein durchschnittlicher Nutzer der Schuhe 75 kg wiegt. Daher können durchschnittliche Spitzenkräfte von mehr als 135 kg auf die Wellenfedern ausgeübt werden. Die vorher erwähnten Federkonstanten können also für eine Person von 75 kg verwendet werden.

Wellenfedern sind ideal für die Anwendung mit einem solchen begrenzten Platz. Herkömmliche Federverfahren sind den Schuhdämpfungsanwendungen wegen der begrenzten Kombination von Kraft, Biegung und Platzanforderungen unterlegen.

Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde, versteht es sich, daß eine Einschränkung der Offenbarung nicht beabsichtigt ist, sondern daß vielmehr die Absicht besteht, alle Modifizierungen und alternative Verfahren zu erfassen, die in den Geltungsbereich der Erfindung fallen, wie in den angehängten Ansprüchen definiert.


Anspruch[de]
Sohlenaufbau (4') für einen Schuhwerkartikel (2'), wobei der Sohlenaufbau einen Fersenbereich und einen Ballenbereich hat und wobei der Sohlenaufbau Folgendes umfasst:

eine erste Wellenfeder (50), die im Fersenbereich angeordnet ist;

eine zweite Wellenfeder (73), die im Ballenbereich angeordnet ist;

einen ersten Freiraum (54) im Fersenbereich und einen zweiten Freiraum (66) im Ballenbereich, wobei die erste Wellenfeder im ersten Freiraum angeordnet ist und die zweite Wellenfeder im zweiten Freiraum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass

ein Aufnahmebügel (60) im ersten Freiraum angeordnet ist, wobei der Aufnahmebügel eine starre obere Innenfläche (53B) und eine starre untere Innenfläche (53A) hat, wobei die oberen und unteren Innenflächen jeweils ein vorstehendes Teil (64) haben, das eine Nut definiert,

wobei die erste Wellenfeder obere und untere Abschlussscheibenenden (56, 58) hat und die erste Wellenfeder im Aufnahmebügel derartig angeordnet ist, dass ihr oberes Abschlussscheibenende (56) in der Nut der oberen Innenfläche angeordnet ist und ihr unteres Abschlussscheibenende (58) in der Nut der unteren Innenfläche angeordnet ist, und

wobei der Aufnahmebügel ferner ein Paar von gegenüberliegenden Federdruckbegrenzern (65) umfasst, die an der oberen bzw. unteren Innenfläche befestigt sind, wobei die Federdruckbegrenzer in die obere bzw. untere Seite der Wellenfeder eingreifen.
Sohlenaufbau nach Anspruch 1, wobei die Federdruckbegrenzer (65) im Allgemeinen zylindrisch geformt sind. Sohlenaufbau nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Aufnahmebügel (60) im Wesentlichen U-förmig ist. Sohlenaufbau nach Anspruch 1, der ferner einen ersten Dichtungsstreifen (69) umfasst, der am Sohlenaufbau (4') über einer ersten oberen Fläche (53B) und unter einer ersten unteren Fläche (53A) des ersten Freiraums (54) befestigt ist, wobei der Streifen die erste obere Fläche zur ersten unteren Fläche hin zieht, wodurch eine Druckkraft auf die erste Wellenfeder (50) übertragen wird. Sohlenaufbau nach Anspruch 4, wobei der erste Dichtungsstreifen (69) horizontal auf einer Außenfläche des Sohlenaufbaus (4') angeordnet ist und eine seitliche Begrenzung für den ersten Freiraum (54) bereitstellt. Sohlenaufbau nach Anspruch 4, die ferner einen zweiten Dichtungsstreifen (76) umfasst, der am Sohlenaufbau (4') über einer zweiten oberen Fläche (75A) und unter einer zweiten unteren Fläche (75B) des zweiten Freiraums (66) befestigt ist, wobei der zweite Streifen (76) die zweite obere Fläche zu der zweiten unteren Fläche hin zieht, wodurch eine Druckkraft auf die zweite Wellenfeder (73) übertragen wird. Sohlenaufbau nach Anspruch 6, wobei ein Abstand zwischen der ersten oberen und der ersten unteren Fläche (53B, 53A) des ersten Freiraums (54) größer als ein Abstand zwischen der zweiten oberen und der zweiten unteren Fläche (75A, 75B) des zweiten Freiraums (66) ist. Sohlenaufbau nach Anspruch 1, wobei das Paar von gegenüberliegenden Federdruckbegrenzern (65) so ausgelegt sind, dass sie verhindern, dass die erste Wellenfeder (50) bis zu ihrer festen Höhe komprimiert wird. Sohlenaufbau nach Anspruch 1, wobei die Wellenfedern (50, 73) Wellenfedern vom Typ Kopf-zu-Kopf sind. Sohlenaufbau nach Anspruch 1, wobei die Wellenfedern (50, 73) aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus ineinandergeschachtelten Wellenfedern und verschachtelten Wellenfedern besteht. Sohlenaufbau nach Anspruch 1, wobei die erste Wellenfeder (50) eine größere freie Höhe als die zweite Wellenfeder (73) hat. Federgedämpfter Schuh (2'), umfassend:

ein oberes Stützelement (5') zum Aufnehmen eines menschlichen Fußes; und

einen Sohlenaufbau (4') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, der am oberen Stützelement befestigt ist.






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