DE60307344T2

DE60307344T2 - Schuhsohle

Info

Publication number: DE60307344T2
Application number: DE60307344T
Authority: DE
Inventors: Robert J. Lucas; Stephen Michael Vincent; Allen W. Van Noy; Christian Tresser
Original assignee: Adidas International Marketing BV
Current assignee: Adidas International Marketing BV
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2023-03-12
Also published as: US6920705B2; DE60307344D1; ATE335417T1; EP1346655B1; JP3990308B2; EP1346655A1; US20030208929A1; JP2004033739A; DE10212862C1

Description

1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schuhsohle, insbesondere für einen Sportschuh.
2. Der Stand der Technik
Schuhsohlen müssen in erster Linie zwei Anforderungen erfüllen. Zum einen sollen sie eine gute Haftung am Boden bereitstellen, zum anderen sollen sie die in einem Schrittzyklus auftretenden Bodenreaktionskräfte ausreichend dämpfen, um die Belastungen der Muskeln und des Knochengerüsts zu verringern.
Bei der traditionellen Schuhherstellung wird die erste Aufgabe von der Außensohle übernommen, während zur Dämpfung oberhalb der Außensohle eine Zwischensohle angeordnet wird. Bei Sportschuhen, aber auch bei anderen Schuhen, die größeren mechanischen Belastungen unterworfen sind, wird die Zwischensohle typischerweise aus durchgehend aufgeschäumten EVA (Äthylenvinylacetat) hergestellt.
Die genauere Untersuchung der biomechanischen Vorgänge beim Laufen hat jedoch zu der Erkenntnis geführt, dass eine homogen gestaltete Zwischensohle den komplexen Vorgängen während eines Schrittzyklus nicht gerecht wird. Der Bewegungsablauf vom Aufsetzen mit der Ferse bis zum Abstoßen mit dem Zehenbereich ist ein dreidimensionaler Vorgang mit einer Vielzahl komplexer Drehbewegungen des Fußes von der lateralen auf die mediale Seite und zurück.
Um diesen Bewegungsablauf gezielt zu beeinflussen, wurden daher in der Vergangenheit in die aufgeschäumte Zwischensohle verschiedene Stützelemente mit unterschiedlichen Materialeigenschaften eingefügt, die beispielsweise gezielt eine Supination oder eine zu starke Pronation des Trägers des Schuhs verhindern sollen. Dies gilt insbesondere für den Vorderfußbereich, der das Abroll- und das Abstoßverhalten bestimmt, aber auch für den Fersenbereich der Sohle, der das Verhalten des Schuhs in der Aufsetzphase beeinflusst.
Obwohl durch diese Entwicklungen gewisse Fortschritte bei der biomechanischen Kontrolle des Schrittzyklus erzielt werden konnten, ergeben sich jedoch eine Reihe von Nachteilen: So führt die Hinzufügung von besonderen Stützelementen in die aufgeschäumte Zwischensohle zu einer erheblichen Gewichtszunahme des Schuhs, die sich insbesondere bei Laufschuhen bemerkbar macht. Ferner erhöht die Integration der Stützelemente in das umgebende Sohlenmaterial substantiell die Fertigungskosten der Sohle, da bei der Herstellung eines Schuhs jedes dieser Elemente sicher mit der sie umgebenden Zwischensohle durch Verkleben, Verschmelzen etc. verbunden werden muss.
Schließlich erschwert der beschriebene Ansatz aus dem Stand der Technik eine einfache und kostengünstige Anpassung der biomechanischen Eigenschaften der Zwischensohle, da jede Veränderung der Stützelemente, sei es in Bezug auf ihr Material oder ihre Form, eine vollständige Neukonstruktion der Zwischensohle erfordert. Eine schnelle Anpassung eines Schuhmodells an neue Erkenntnisse aus der biomechanischen Forschung oder an veränderte Anforderungen bei neuen Sportarten ist damit nicht möglich.
Die US 5,367,791 offenbart eine Schuhsohleneinlage mit Schaum-gefüllten Bereichen, die unabhängig komprimierbar sind. Fünf Gruppen solcher Bereiche befinden sich unter den metatarsalen Knochen (Mittelfußknochen) und proximalen Zehenknochen.
Die US 5,353,523 offenbart eine Mittelsohle für einen Schuh einschließlich einer oder mehrerer Schaumsäulen, die zwischen einer oberen und einer unteren Platte im Fersenbereich eines Schuhs angeordnet sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Schuhsohle bereitzustellen, die die oben erläuterten Nachteile des Stands der Technik überwindet.
3. Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schuhsohle, insbesondere für einen Sportschuh, mit einer ersten Lastverteilungsplatte, die im Vorderfußbereich der Schuhsohle angeordnet ist und mit zumindest einem lateralen und einem medialen Verformungselement, wobei die erste Lastverteilungsplatte zumindest das laterale und/oder das mediale Verformungselement vom hinteren Ende des Vorderfußbereichs ausgehend zumindest teilweise umgreift.
Erfindungsgemäß wird somit eine Lastverteilungsplatte bereitgestellt, die als ein Träger für die funktionalen Elemente der Schuhsohle dient. Dieses Strukturelement überträgt und verteilt das Antwortverhalten der einzelnen Verformungselemente auf externe Belastungen auf den vorderen Bereich des Fußes. Durch die Anzahl, Anordnung und die spezifischen Materialeigenschaften des lateralen und des medialen Verformungselements lässt sich der Bewegungsablauf beispielsweise beim Abrollen und Abstoßen wesentlich gezielter als bisher beeinflussen, beispielsweise im Hinblick auf die Verhinderung einer Supination oder einer zu starken Pronation. Mit anderen Worten ermöglichen die unabhängigen Verformungselemente eine genaue Anpassung an die in einem bestimmten Bereich benötigten Deformationsanforderungen.
Da die Lastverteilungsplatte die Verformungselemente vom hinteren Ende des Vorderfußbereiches ausgehend umgreift, wird einerseits im Bereich des Fußgewölbes durch die dreidimensionale Gestaltung der Lastverteilungsplatte eine stär kere Stützung erzielt und andererseits ein hohes Maß an Flexibilität für den Vorderfußbereich ermöglicht, sei es zur Dämpfung oder zur elastischen Energiespeicherung. Stellt sich heraus, dass andere Verformungselemente besser geeignet sind, den bisherigen oder geänderten Anforderungen an die Sohle zu entsprechen, können sie ohne weiteres an die Stelle der bisher verwendeten treten, ohne dass irgendwelche Veränderungen im sonstigen Fertigungsprozess der Sohle erforderlich sind.
Schließlich wird durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Vorderfußbereiches mit separat angeordneten Verformungselementen anstelle eines durchgehend aufgeschäumten Materials das Gesamtgewicht der Sohle erheblich reduziert.
Vorzugsweise sind das laterale und das mediale Verformungselement mit einem Abstand voneinander unterhalb der ersten Lastverteilungsplatte angeordnet, um sich bei Belastung der Schuhsohle unabhängig voneinander zu verformen. Die separate Anordnung der einzelnen Verformungselemente ermöglicht anders als bei einer Integration in einen umgebenden EVA-Schaum eine vollkommen unbeeinflusste Deformation jedes Elements.
Die erste Lastverteilungsplatte weist die Form eines nach vorne geöffneten U auf. Diese Gestaltung führt zu einer erhöhten strukturellen Stabilität der Sohle, da die Verformungselemente von hinten und von unten von der ersten Lastverteilungsplatte eingefasst werden.
Vorzugsweise weist die erste Lastverteilungsplatte eine laterale und eine mediale Unterseite auf, die unabhängig voneinander ausgelenkt werden können und dazu vorzugsweise durch einen Einschnittsbereich voneinander getrennt sind. Dieser Einschnittsbereich spiegelt auf Seiten der Lastverteilungsplatte die separate Bereitstellung eines lateralen und eines medialen Verformungselements wider. Das Antwortverhalten der Sohle auf der medialen Seite kann somit unabhängig vom Verhalten auf der lateralen Seite des Vorderfußbereiches eingestellt werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind ein hinteres laterales, ein vorderes laterales, ein hinteres mediales und ein vorderes mediales Verformungselement mit einem Abstand voneinander unterhalb der ersten Lastverteilungsplatte angeordnet. Ferner ist bevorzugt ein Zehen-Verformungselement im vordersten Bereich unter der ersten Lastverteilungsplatte mit einem Abstand von den anderen Verformungselementen vorgesehen. Die einzelnen Verformungselemente werden beim Abrollen und Abstoßen mit dem Fuß nacheinander belastet. Ihre jeweiligen Materialeigenschaften, insbesondere ihre Kompressibilität, ermöglich daher, jeden Abschnitt dieses Vorgangs gezielt zu beeinflussen, sowohl auf der lateralen als auch auf der medialen Seite. Das Zehen-Verformungselement überragt vorzugsweise die erste Lastverteilungsplatte nach vorne und weist eine besondere Elastizität auf, die das Abstoßen vom Boden erleichtert.
Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich eine zweite Lastverteilungsplatte im Fersenbereich der Schuhsohle angeordnet mit zumindest einem unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte angeordneten Dämpfungselement, das das Dämpfungsverhalten der Schuhsohle beim ersten Bodenkontakt mit der Ferse bestimmt, und mit zumindest einem unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte angeordneten Führungselement mit Materialeigenschaften, die den Fuß nach dem ersten Bodenkontakt in eine neutrale Position bringen.
Während das Dämpfungselement die Gelenke und Muskeln vor den beim ersten Bodenkontakt auftretenden Bodenreaktionskräften schützt, wird durch die Materialeigenschaften des Führungselements sichergestellt, dass bereits unmittelbar nach dem Aufsetzen eine "Pronationskontrolle" erfolgt, durch die der Fuß in die für dieses Stadium des Schrittzyklus korrekte, mittlere Position gebracht wird.
Die zweite Lastverteilungsplatte im Fersenbereich stellt einerseits eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die Ferse sicher und sorgt andererseits dafür, dass die Dämpfungs- und Führungswirkung der genannten Elemente nicht auf einzelne Teilbereiche der Ferse begrenzt ist, sondern gleichmäßig auf den gesamten Hinterfußbereich übertragen wird. Zusätzlich zu der bekannten Dämpfungsfunktion wird somit der Fuß für die nachfolgende Abrollphase über den erfindungsgemäßen Vorderfußbereich optimal vorbereitet.
Vorzugsweise sind ein laterales und ein mediales Führungselement unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte angeordnet. Das Zusammenspiel dieser beiden Funktionseinheiten ermöglicht beim Aufsetzen der Schuhsohle den kontrollierten Übergang des Schwerpunkts von der hinteren lateralen Seite in das Zentrum der Ferse.
Weiterhin ist vorzugsweise zusätzlich ein Stabilitätselement unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte angeordnet, das Materialeigenschaften aufweist, mit denen eine zu starke Pronation beim Übergang in die Abrollphase eines Schrittzyklus verhindert wird. Über die Funktion der Führungselemente hinaus verhindert das zusätzliche Stabilitätselement eine zu starke Drehung des Fußes auf die mediale Seite. Der Fachmann erkennt ebenso wie im Fall der Führungselemente unmittelbar, dass die wesentliche Materialeigenschaft, die zur Pronationskontrolle verwendet werden kann, die Kompressibilität der entsprechenden Elemente unter den auftretenden Belastungen ist.
Vorzugsweise nehmen das Dämpfungselement, die beiden Führungselemente und das Stabilitätselement jeweils einen im wesentlichen sektorförmigen Bereich der Fläche unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte ein, wobei das Dämpfungselement im wesentlichen den hinteren lateralen Bereich, das erste Führungselement den vorderen lateralen Bereich, das zweite Führungselement den hinteren medialen Bereich und das Stabilitätselement den vorderen medialen Bereich des Fersenbereichs der Schuhsohle einnimmt.
Diese bevorzugte Anordnung der Funktionselemente ermöglicht in vorteilhafter Weise die vollständige "Pronationskontrolle" vom ersten Bodenkontakt bis zum Übergang in die Abrollphase: Nach der dämpfenden Kompression des Dämpfungselements beim ersten Bodenkontakt wird durch die diagonal angeordneten Führungselemente die Schwerpunktsbelastung in die Mitte der Ferse geführt. Das im vorderen medialen Bereich angeordnete Stabilitätselement stellt sicher, dass der Schwerpunkt nicht im Zuge einer weiteren Drehung des Fußes zu stark auf die mediale Seite wandert.
Zu Erhöhung der Lebensdauer der erfindungsgemäßen Sohlenkonstruktion umgreift die zweite Lastverteilungsplatte vorzugsweise ähnlich der ersten Lastverteilungsplatte zumindest teilweise U-förmig das Dämpfungs- und/oder das/die Führungs- und/oder das/die Stabilitätselement/e. Spiegelbildlich zur bevorzugten Ausbildung der ersten Lastverteilungsplatte ist die U-förmige Umgreifung der zweiten Lastverteilungsplatte vorzugsweise an ihrem dem Vorderfußbereich zugewandten Ende angeordnet, um am rückwärtigen Ende die zur Dämpfung erforderliche größte Flexibilität bereitzustellen. Gleichzeitig wird damit im mittleren Sohlenbereich die erforderliche Unterstützung des Fußgewölbes gewährleistet.
Zusätzliche vorteilhafte Weiterentwicklungen der erfindungsgemäßen Sohle bilden den Gegenstand weiterer abhängiger Patentansprüche.
4. Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden derzeit bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der zeigt:
1: eine Seitenansicht eines Schuhs mit einer Sohle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2: eine Ansicht der Sohle aus 1 von unten;
3: eine Detailansicht des Vorderfußbereichs der Sohle aus 1;
4–6: Aufsicht, Seitenansicht und Ansicht von unten eines Ausführungsbeispiels der ersten Lastverteilungsplatte;
7: Explosionsdarstellung des Vorderfußbereiches gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
8: Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung mit einer zweiten Lastverteilungsplatte im Fersenbereich;
9: eine Ansicht des Schuhs aus 8 von hinten;
10: eine Ansicht des Schuhs aus 8 von unten;
11: eine Detailansicht des Fersenbereichs von unten;
12: eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Fersenbereichs;
13a–d: Schematische Darstellung der Führung der Kraftbelastungslinie vom Aufsetzen bis zum Abstoßen mit der in den 8–12 gezeigten bevorzugten Ausführungsform;
14: einen Schuh mit einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sohle; und
15: eine Ansicht der Ausführungsform aus 14 von unten.
5. Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sohle anhand eines Sportschuhs beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung auch in anderen Typen von Schuhen Verwendung finden kann.
1 zeigt eine schematisch vereinfachte Seitenansicht eines Sportschuhs 1, dessen Sohle das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung realisiert. Unterhalb eines konventionellen Schuhoberteils 2 ist eine Schuhsohle mit einem erfindungsgemäßen Vorderfußbereich angeordnet. Im Vorderfußbereich, unter dem im Folgenden die vordere Fußhälfte verstanden wird, sind unterhalb einer U-förmig gebogenen Lastverteilungsplatte 100 mehrere Verformungselemente angeordnet. Die U-förmige Umgreifung führt zum einen zu einer größeren strukturellen Stabilität der erfindungsgemäßen Sohle, indem zwei der im folgenden erläuterten Verformungselemente zumindest teilweise auf mehreren ihrer Seiten umfasst werden, zum anderen zu einer größeren Steifigkeit im hinteren Vorderfußbereich, der unterhalb des Fußgewölbes liegt, und daher zu dessen Unterstützung für den Mittelfuß dient.
2 zeigt in einer Ansicht von unten die bevorzugte Verteilung der einzelnen Verformungselemente unterhalb der Lastverteilungsplatte 100. Von der Mitte der Sohle ausgehend ist zunächst ein hinteres laterales Verformungselement 110 neben einem hinteren medialen Verformungselement 111 angeordnet, gefolgt von einem vorderen lateralen Verformungselement 112 und einem vorderen medialen Verformungselement 113. Ein Zehen-Verformungselement 114 befindet sich im Zehenbereich am vordersten Ende der Schuhsohle. Wie in 2 gut zu erkennen, sind die Verformungselemente 110, 111, 112, 113, 114 jeweils mit einem Abstand 120 voneinander von unten an der Lastverteilungsplatte 100 befestigt. Dies ermöglicht eine vollkommen unabhängige Verformung jedes einzelnen Elements. Die Verformungselemente 110 und 111 haben dabei in erster Linie eine Führungsfunktion, d. h. sie halten den Fuß beim Übergang in die Abrollphase in einer neutralen Position zwischen Supination und Pronation. Die Verformungselemente 112 und 113 und insbesondere das Zehen-Verformungselement 114 sind zunehmend elastisch ausgebildet (siehe unten).
Die Abstände 120 sind vorzugsweise auf sternförmig angeordnet. Möglich sind jedoch auch andere Verteilungen der lateralen und medialen Verformungselemente, beispielsweise mit geradlinigen, von der medialen zur lateralen Seite verlaufenden Abständen. In Einzelfällen ist es auch denkbar, dass sich die Kanten der Verformungselemente berühren. Dies ist jedoch solange bedeutungslos, solange eine im Wesentlichen unabhängige Deformation jedes einzelnen Verformungselements gewährleistet ist. Das Zehen-Verformungselement 114 kann auch zweiteilig ausgebildet sein, wie durch die gestrichelte Linie in 2 angedeutet. Denkbar sind auch Formen, bei denen zwischen dem lateralen und dem medialen Bereich des Zehen-Verformungselements 114 nur eine rillenartige Vertiefung angeordnet ist, um getrennte laterale und mediale Abstoßbereiche für den Vorderfußbereich bereitzustellen.
Durch verschiedene Materialeigenschaften, aber auch unterschiedliche Größen und Geometrien kann das Kompressionsverhalten der Verformungselemente 110, 111, 112, 113, 114 bestimmt werden, um gezielt Einfluss auf das Abrollverhalten des Schuhs zu nehmen: So wird beispielsweise ein vorderes mediales Verformungselement 113 und/oder ein hinteres mediales Verformungselement 111, das im Vergleich zu den anderen Verformungselementen eine größere Härte aufweist, einer Pronation entgegenwirken. Neigt ein Sportler eher zur Supination, könnte umgekehrt durch ein vorderes laterales Verformungselement 112 und/oder ein hinteres laterales Verformungselement 110 größerer Härte diesem Fehlstand entgegengewirkt werden. In ähnlicher Weise können auch Unterschiede zwischen den vorderen und den hinteren Verformungselementen der lateralen und/oder der medialen Seite vorgesehen werden. Im Allgemeinen werden für die Verformungselemente auf einer Gummimischung basierende EVA-Elemente verwendet, die Härten von beispielsweise 57 Shore C aufweisen. Denkbar ist darüber hinaus auch, ein Verformungselement mit einem Härtegradienten zu versehen, d. h. einer sich über seine Länge und/oder Breite hinweg ändernden Härte, anstelle einer konstanten Härte.
Auch die Formgebung kann das Deformationsverhalten beeinflussen. So führt beispielsweise eine konkave Einbuchtung oder Rille auf der Außenseite eines Verformungselements zu einer anderen Charakteristik (weicher) als eine konvexe Ausbuchtung (härter).
Für das Zehen-Verformungselement 114 bietet sich die Verwendung von hochelastischen Materialien an, die sich weitgehend ohne Energieverlust deformieren und dadurch das Abstoßen vom Boden erleichtern. Beim Beginn der Abrollphase wird dieses Element durch die zunehmende Belastung zunächst "aufgeladen", d. h. es wird potentielle Energie durch die elastische Verformung in dem Element gespeichert. Beim Abschluss der Abrollphase, d. h. unmittelbar beim Abstoßen, wird die gespeicherte Energie wieder frei, um in Form von kinetischer Energie auf den Fuß des Trägers übertragen zu werden und dadurch den Bewegungsablauf zu unterstützen.
Insgesamt erkennt der Fachmann, dass die vorliegende Erfindung gleichsam einen Baukasten zur Erzielung unterschiedlichster Sohleneigenschaften bereitstellt, ohne dass eine Veränderung dieser Eigenschaften eine Veränderung des Fertigungsprozesses für die erfindungsgemäße Sohle erfordert.
Die 4 bis 6 zeigen Detailansichten einer bevorzugten Ausführungsform der Lastverteilungsplatte 100. Die Seitenansicht in 5 lässt dabei deutlich die kleinen Haltestege 101 erkennen, die die Flächen zur Aufnahme der Verformungselemente 110, 111, 112, 113, 114 begrenzen. Durch diese Haltestege 101 wird ein seitliches Verrutschen auch der nicht von der U-förmigen Umgreifung erfassten Verformungselemente 112, 113, 114 verhindert, ohne dass sie sich gegenseitig abstützen müssen. Das Zehen-Verformungselement 114 weist eine Kante 115 auf, mit der es von vorne zusätzlich am Oberteil 109 der Lastverteilungsplatte 100 Halt findet. Den Zusammenbau der Verformungselemente 110, 111, 112, 113, 114 und der Lastverteilungsplatte 100 sowie die eben erläuterten konstruktiven Details werden besonders deutlich in der Explosionszeichnung der 7.
Der untere Schenkel 105, 106, d. h. die Unterseite der U-förmigen Umgreifung der Lastverteilungsplatte 100 ist kürzer ausgebildet als ihre Oberseite 109 (vgl. 5, 7). Zudem ist der untere Schenkel zweiteilig ausgebildet, mit einer lateralen Unterseite 105 und einer medialen Unterseite 106, die durch einen Einschnittsbereich 107 voneinander getrennt sind. Dies ermöglicht eine getrennte Auslenkung der medialen und der lateralen Unterseiten der Lastverteilungsplatte 100, gegebenenfalls mit einer unterschiedlichen Rückstellkraft. Dies spiegelt einmal mehr die Möglichkeiten wider, wie mit der vorliegenden Erfindung das Verhalten der Sohle auf der medialen und auf der lateralen Seite des Vorderfußbereiches unabhängig voneinander eingestellt werden kann.
Die Lastverteilungsplatte 100 wird vorzugsweise aus einem belastbaren Kunststoff gefertigt, der zum einen eine ausreichende Biegesteifigkeit aufweist, um die von den einzelnen Verformungselementen übertragenen Belastungen großflächig zu verteilen und zum anderen hinreichend zäh ist, um über einen langen Zeitraum den ständigen Beanspruchungen standhalten zu können. Vorzugsweise wird die Lastverteilungsplatte aus einem thermoplastischen Polyäther-Blockamid wie etwa der Marke Pebax^® 7233 hergestellt, wie es von der Firma Atochem angeboten wird. Ein anderes für die Lastverteilungsplatte 100 bevorzugtes Kunststoffmaterial ist ein thermoplastisches Polyäther-Elastomer, wie etwa das, das von Dupont unter dem Warenzeichen Hytrel^® verkauft wird. Denkbar ist aber auch die Verwendung von Kohlefasern, Glasfasern, Para-Aramidfasern wie etwa der Marke Kevlar^®, die von Dupont verkauft werden, geeigneten Kompositmaterialien oder auch Metallblechen mit entsprechenden Materialeigenschaften.
Die 3 zeigt in einer Ausführungsform, wie die erfindungsgemäßen Konstruktionselemente in eine vollständige Sohle integriert werden können. Neben den bereits erläuterten Verformungselementen und der Lastverteilungsplatte erkennt man eine vordere Außensohle 200, die die Sohle im Vorderfußbereich nach unten hin abschließt. Je nach Einsatzzweck des Schuhs wird das Profil der Außensohle unterschiedlich gestaltet werden.
Um eine separate Deformation der Verformungselemente nicht zu behindern, werden die Abstände 120 durch balgartige Verbindungen 201 der Außensohle 200 überdeckt. Wird beispielsweise das Verformungselement 113 zu einer gegebenen Situation stärker deformiert als das Verformungselement 111, wird der von der Außensohle zu überdeckende Abstand 120 größer. Diese Veränderung kann jedoch durch die balgartige Verbindung 201 der Außensohle 200 leicht ausgeglichen werden, so dass die beiden Verformungselemente 111 und 113 weiterhin im Wesentlichen unabhängig voneinander auf auftretende Belastungen reagieren können. Die Verbindungen 201 verhindern somit, dass Staub oder Feuchtigkeit in die Abstände 120 eindringen, ohne jedoch das dynamische Verhalten der Verformungselemente zu behindern.
8 zeigt eine Seitenansicht eines Schuhs 1 mit einer Schuhsohle gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich zur oben beschriebenen Sohlenkonstruktion im Vorderfußbereich erstreckt sich im Fersenbereich der Sohle eine zweite Lastverteilungsplatte 10, von der in 8 nur die Seitenkante zu erkennen ist. Unterhalb der Lastverteilungsplatte 10 und damit ebenfalls im Fersenbereich der Sohle sind mehrere funktionale Elemente angeordnet. Die Seitenansicht zeigt ein am lateralen Ende der Sohle vorgesehenes Dämpfungselement 20 und ein Führungselement 21, das im vorderen Teil des Fersenbereichs auf der lateralen Seite angeordnet ist.
Eine genaue Wiedergabe der bevorzugten Anordnung sämtlicher Funktionselemente des Fersenbereichs dieser Ausführungsform ist in 11 gezeigt (die in der Seitenansicht zu erkennende Außensohlenschicht 30 wurde dabei der Klarheit wegen weggelassen). Wie man erkennt, sind vier Funktionselemente 20, 21, 22, 23 auf Sektoren der näherungsweise kreisförmigen Fläche unter der Lastverteilungsplatte 10 verteilt. Das Dämpfungselement 20 nimmt im Wesentlichen den hinteren lateralen Sektor ein. Das erste Führungselement 21 befindet sich im vorderen lateralen Bereich, während ein zweites Führungselement 22 am hinteren medialen Teil angeordnet ist. Am weitesten in Richtung Vorderfußbereich der Sohle erstreckt sich ein im vorderen medialen Sektor angeordnetes zusätzliches Stabilitätselement 23. Das Stabilitätselement 23 kann sich, wie in 11 angedeutet, auch auf der medialen Seite über den Rand der Lastverteilungsplatte 10 hinaus erstrecken, um die unten in Detail erläuterte Funktion, eine zu starke Pronation zu verhindern, besser erfüllen zu können.
Wie aus der perspektivischen Ansicht in 12 und der Seitenansicht in 8 zu erkennen, ist die bevorzugte zweite Lastverteilungsplatte 10 im vorderen Bereich ähnlich zur ersten Lastverteilungsplatte 100 U-förmig gebogen und umgreift das Stabilitätselement 23 und das erste Führungselement 21. Damit bildet die zweite Lastverteilungsplatte 10 ein gehäuseartiges Strukturelement, in dessen Innerem die genannten Funktionselemente eingesetzt sind. Dadurch erhält der gesamte Fersenbereich die für eine lange Lebensdauer erforderliche Stabilität.
Zwischen dem Dämpfungselement 20 und den Führungselementen 21, 22 befinden sich im wesentlichen sektorartige Abstände 27, in die zusätzliche Verstärkungselemente (nicht dargestellt) eingefügt werden können, wenn der Schuh besonders hohen Belastungen unterworfen ist. In der kreisförmigen Aussparung 25 im Zentrum der Lastverteilungsplatte 10 kann bei Bedarf ein weiteres hochviskoses Dämpfungselement (nicht dargestellt) angeordnet werden, um direkt unter dem Calcaneus-Knochen des Fußes eine besonders gute Dämpfung bereitzustellen.
Wie zu erkennen, ist die zweite Lastverteilungsplatte 10 (bis auf eine vorzugsweise sternförmige Öffnung 11) durchgehend ausgebildet, um eine gleichmäßige Druckverteilung auf die Ferse des Sportlers zu gewährleisten. Die sternförmige Öffnung 11 – auch andere Formen sind möglich – dient der Atmungsaktivität und erleichtert die Verankerung der Funktionselemente 20, 21, 22, 23 unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte 10. Denkbar ist aber auch hier die Verwendung von Haltestegen 101 ähnlich zu denen an der ersten Lastverteilungsplatte 100, um ein seitliches Verrutschen zu verhindern.
Die durch die Kombination der ersten und zweiten Lastverteilungsplatten 100 bzw. 10 mit den genannten Funktionselementen 20, 21, 22, 23, 110, 111, 112, 113, 114 erreichte Wirkungsweise des Fersenbereichs sowie des erfindungsgemäßen Vorderfußbereiches gemäß der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sohle wird im folgenden anhand der 13a–13d erläutert. Dabei spiegeln die Pfeile die Kraftverlaufslinien während der verschiedenen Stadien des Schrittzyklus wider.
13a zeigt den Moment des ersten Bodenkontakts, der bei der Mehrzahl der Sportler mit der hinteren lateralen Seite der Sohle erfolgt. Das an dieser Stelle angeordnete Dämpfungselement 20 dissipiert die beim Aufsetzen auf den Fuß übertragene Energie und schützt damit die Fuß- und Kniegelenke vor übermäßiger Belastung.
13b zeigt den nächsten Schritt. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Führungselemente 21, 22 werden jetzt belastet (vgl. die entsprechenden Pfeile) und richten durch ihre aufeinander abgestimmten Materialeigenschaften den Fuß aus, d. h. sie bringen ihn in eine zum Untergrund im wesentlichen parallele Orientierung einer zwischen Supination und Pronation neutralen Lage. Das Belastungszentrum wandert dadurch von seiner ursprünglich auf der lateralen hinteren Seite befindlichen Position in das Zentrum des Fersenbereichs. Erreicht wird diese Funktion der Führungselemente 21, 22 durch geeignete Materialeigenschaften, insbesondere die Kompressibilität der Elemente 21 und 22.
13c zeigt das Stadium der Aufsetzphase unmittelbar vor dem Übergang zum Abrollen mit dem erfindungsgemäßen Vorderfußbereich. Durch das zusätzliche Stabilitätselement 23 wird die Verlagerung der Schwerpunktslage von der lateralen auf die mediale Seite gestoppt und somit eine zu starke Pronation verhindert. Die 13c spiegelt dies wider, indem die Kraftverlaufslinie in die Längsachse der Sohle umgelenkt wird und sich somit die Gesamtbelastung gleichmäßig sowohl auf die mediale als auch auf die laterale Seite des Schuhs verteilt.
13d, schließlich, zeigt die Kraftverlaufslinie beim Abrollen und während des Abstoßens. Zunächst wird die geradlinige Bewegung des Schwerpunkts parallel zur Längsachse des Schuhs fortgesetzt und die Belastung gleichmäßig auf die mediale und die laterale Seite des Vorderfußbereiches verteilt. Dadurch bleibt der Fuß weiterhin in der neutralen Position. Im vordersten Bereich der Schuhsohle knickt die Kraftverlaufslinie leicht auf die mediale Seite in Richtung des großen Zehs ab, auf dem beim Abstoßen die größte Last liegt.
Der in den 13a–13d schematisch angedeutete zeitliche Ablauf mit der erfindungsgemäßen Sohle stellt somit sicher, dass bereits nach Abschluss der Aufsetzphase mit der Ferse der Fuß für einen korrekten Bewegungsablauf ausgerichtet ist. Durch die zweite Lastverteilungsplatte 10 wird die Dämpfungs-, Führungs- und Stabilitätsfunktion der Elemente 20, 21, 22 bzw. 23 auf die gesamte Fersenfläche übertragen und damit die beabsichtigte Einwirkung auf die Orientierung des Fußes gewährleistet. Mit der ersten Lastverteilungsplatte 100 und den unter ihr angeordneten Verformungselementen 110, 111, 112, 113 wird die gezielte Steuerung des Bewegungsablaufs fortgesetzt, bis schließlich das Zehen-Verformungselement durch seine besondere Elastizität das Abstoßen unterstützt.
Die Funktionselemente 20, 21, 22, 23 werden ebenso wie die Verformungselemente 110, 111, 112, 113, 114 des Vorderfußbereichs vorzugsweise aus aufgeschäumten Elementen hergestellt. Während im Fersenbereich die Verwendung eines PU-Schaums, der auf einem Polyäther basiert, besonders vorteilhaft ist, werden im Vorderfußbereich vorzugsweise auf Gummi basierende EVA-Schäume verwendet, da diese Materialien eine höhere Elastizität aufweisen. Wie bereits erwähnt, wird die gewünschte Dämpfungs- bzw. Führungs- bzw. Stabilisierungsfunktion durch unterschiedliche Kompressibilitäten der Funktionselemente erzielt. Im Allgemeinen liegt die bevorzugte Härte für die Elemente im Bereich von 55–70 Shore Asker C (ASTM 790), wobei die relativen Unterschiede zwischen Dämpfungs-, Führungs- und Stabilitätselementen vom Einsatzzweck des Schuhs, der Größe und dem Gewicht des Sportlers abhängen. Erzielen lassen sich die unterschiedlichen Kompressibilitäten beispielsweise durch unterschiedliche Dichten der genannten PU-Schäume. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist dabei die Dichte innerhalb des ersten 21 und/oder des zweiten 22 Führungselements sowie des Stabilitätselements 13 nicht konstant, sondern nimmt von hinten nach vorne zu, wodurch die Kompressibilität in dieser Richtung abnimmt.
Während der in 8 gezeigte Schuh eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sohle für einen Laufschuh beinhaltet, ist in 14 eine weitere Ausführungsform für einen Basketballschuh dargestellt. Dabei kann, wie in 14 zu sehen, der untere Teil der U-förmigen Umgreifung der zweiten Lastverteilungsplatte 10 weiter nach hinten gezogen werden, um eine noch größere Stabilität des Fersenbereichs zu erzielen. Ferner weist die zweite Lastverteilungsplatte 10 in der Ausführungsform aus 14 einen geringeren Krümmungsradius in ihrem U-förmigen Abschnitt auf, um eine ausgeprägtere Unterstützung des Fußgewölbes im sich anschließenden Vorderfußbereich zu ermöglichen.
Die Gestaltung der unterhalb der Funktionselemente angeordneten Außensohle des Fersenbereichs folgt dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel und der Anordnung der funktionalen Elemente. So entspricht der separate Teilabschnitt 31 dem Dämpfungselement 20, das sich somit beim Aufsetzen ungehindert deformieren kann. Die schematische Darstellung aus 15 hingegen zeigt die vorzugsweise in Schuhen mit hohen Belastungsspitzen, wie beispielsweise dem Basketballschuh aus 14, verwendete Variante einer durchgehenden Außensohle 30 im Fersenbereich. Alternativ kann die Außensohle im Fersenbereich ähnlich gestaltet sein wie die oben in Bezug auf den Vorderfußbereich erläuterte Außensohle 200, d. h. auch in diesem Bereich kann die Außensohle Abstände zwischen den einzelnen Funktionselementen durch balgartige Verbindungen überbrücken, um eine unabhängige Deformation zu gewährleisten und gleichzeitig das Eindringen von Verunreinigungen oder Feuchtigkeit zu verhindern.
Für eine maximale strukturelle Stabilität ist es eine weitere Möglichkeit (nicht dargestellt), die erste und die zweite Lastverteilungsplatte miteinander zu verbinden, um dadurch ein Basisgerüst für die gesamte Sohlenfläche zu kombinieren.

Claims

Schuhsohle, insbesondere für einen Sportschuh, aufweisend: a. eine erste Lastverteilungsplatte (100), die im Vorderfußbereich der Schuhsohle angeordnet ist; b. zumindest ein laterales (110, 112) und ein mediales (111, 113) Verformungselement; c. wobei die erste Lastverteilungsplatte (100) ausgehend von dem hinteren Ende des Vorderfußbereichs zumindest teilweise das laterale (110, 112) und/oder das mediale (111, 113) Verformungselement umgreift, dadurch gekennzeichnet, dass d. die erste Lastverteilungsplatte eine „U"-Form aufweist, die nach vorne offen ist.
Schuhsohle nach Anspruch 1, wobei das laterale (110, 112) und das mediale (111, 113) Verformungselement mit einem Abstand (120) voneinander unterhalb der ersten Lastverteilungsplatte (100) angeordnet sind, um sich bei Belastung der Schuhsohle unabhängig voneinander zu verformen.
Schuhsohle nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Lastverteilungsplatte (100) eine laterale (105) und eine mediale (106) Unterseite aufweist, die unabhängig voneinander auslenkbar sind.
Schuhsohle nach Anspruch 3, wobei die laterale (105) und die mediale (106) Unterseite durch einen Einschnitt (107) in der ersten Lastverteilungsplatte (100) voneinander getrennt sind.
Schuhsohle nach Anspruch 3 oder 4, wobei die erste Lastverteilungsplatte (100) eine Oberseite (109) aufweist, die sich weiter zur Vorderseite der Schuhsohle erstreckt als ihre laterale (105) und ihre mediale (106) Unterseite.
Schuhsohle nach einem der Ansprüche 1–5, wobei ein laterales hinteres Verformungselement (110), ein laterales vorderes Verformungselement (112), ein mediales hinteres Verformungselement (111) und ein mediales vorderes Verformungselement (113) mit einem Abstand (120) voneinander unterhalb der ersten Lastverteilungsplatte (100) angeordnet sind.
Schuhsohle nach Anspruch 6, wobei ferner ein Zehen-Verformungselement (114) im vordersten Bereich unter der ersten Lastverteilungsplatte (100) mit einem Abstand (120) von den anderen Verformungselementen (110, 111, 112, 113) angeordnet ist.
Schuhsohle nach Anspruch 7, wobei das Zehen-Verformungselement (114) die erste Lastverteilungsplatte (100) nach vorne überragt.
Schuhsohle nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Abstände (120) zwischen dem lateralen hinteren Verformungselement (110), dem lateralen vorderen Verformungselement (112), dem medialen hinteren Verformungselement (111), dem medialen vorderen Verformungselement (113) und dem Zehen-Verformungselement (114) geradlinig sind.
Schuhsohle nach Anspruch 9, wobei entlang der geradlinigen Abstände (120) zumindest ein Steg (101) zwischen den Verformungselementen (110, 111, 112, 113, 114) unterhalb der ersten Lastverteilungsplatte (100) angeordnet ist.
Schuhsohle nach einem der Ansprüche 6–10, wobei die hinteren Verformungselemente (110, 111) eine andere Härte aufweisen als die vorderen Verformungselemente (112, 113).
Schuhsohle nach Anspruch 11, wobei die Elastizität der Verformungselemerte (110, 111, 112, 113, 114) von hinten nach vorne zunimmt.
Schuhsohle nach einem der Ansprüche 1–12, wobei das/die lateralen Verformungselement/e (110, 112) eine andere Härte aufweisen als das/die medialen Verformungselement/e (111, 113).
Schuhsohle nach einem der Ansprüche 1–13 ferner aufweisend: e. eine zweite Lastverteilungsplatte (10), die im Fersenbereich der Schuhsohle angeordnet ist; f. zumindest ein unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte (10) angeordnetes Dämpfungselement (20), das die Dämpfungseigenschaften der Schuhsohle beim ersten Bodenkontakt mit der Ferse bestimmt; g. zumindest ein unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte (10) angeordnetes Führungselement (21, 22) mit Materialeigenschaften, die den Fuß nach dem ersten Bodenkontakt in eine neutrale Position bringen.
Schuhsohle nach Anspruch 14, wobei ferner ein Stabilitätselement (23) unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte (10) angeordnet ist, das Materialeigenschaften aufweist, mit denen eine zu starke Pronation beim Übergang in die Abrollphase eines Schrittzyklus verhindert wird.
Schuhsohle nach Anspruch 15, wobei ein laterales (21) und ein mediales (22) Führungselement unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte (10) angeordnet sind.
Schuhsohle nach Anspruch 16, wobei das Dämpfungselement (20), die beiden Führungselemente (21, 22) und das Stabilitätselement (23) jeweils einen im wesentlichen sektorförmigen Bereich der Fläche unterhalb der zweiten Lastverteilungsplatte (10) einnehmen.
Schuhsohle nach Anspruch 17, wobei das Dämpfungselement (20) im wesentlichen den hinteren lateralen Bereich, das erste Führungselement (21) den vorderen lateralen Bereich, das zweite Führungselement (22) den hinteren medialen Bereich und das Stabilitätselement (23) den vorderen medialen Bereich der Fläche unterhalb der Lastverteilungsplatte (10) einnimmt.
Schuhsohle nach Anspruch 18, wobei das Dämpfungselement (20), das erste und das zweite Führungselement (21, 22) und das Stabilitätselement (23) jeweils mit einem Abstand (27) zwischeneinander angeordnet sind.
Schuhsohle nach Anspruch 19, wobei zumindest in einem der Abstände (27, 120) ein zusätzliches Verstärkungselement angeordnet ist.
Schuhsohle nach einem der Ansprüche 16–20, wobei das erste (21) und/oder das zweite Führungselement (22) eine größere Härte als das Dämpfungselement (20) aufweisen.
Schuhsohle nach einem der Ansprüche 16–21, wobei die Härte des ersten (21) und/oder des zweiten Führungselements (22) und/oder des Stabilitätselements (23) von hinten nach vorne zunimmt.
Schuhsohle nach einem der Ansprüche 16–22, wobei das Stabilitätselement (23) die zweite Lastverteilungsplatte (10) seitlich überragt.
Schuhsohle nach einem der Ansprüche 15–23, wobei die zweite Lastverteilungsplatte (10) das Dämpfungselement (20) und/oder das Führungselement (21, 22) und/oder das Stabilitätselement (23) zumindest teilweise U-förmig umgreift.
Schuhsohle nach Anspruch 24, wobei die U-förmige Umgreifung an dem dem Vorderfußbereich zugewandten Ende der zweiten Lastverteilungsplatte (10) angeordnet ist.
Schuhsohle nach einem der Ansprüche 14–25, wobei ferner eine durchgehende Außensohle (30, 200) unterhalb des Dämpfungselements (20), des/der Führungselements/-elemente (21, 22), des Stabilitätselements (23) und/oder der Verformungselemente (110, 111, 112, 113, 114) angeordnet ist.
Schuhsohle nach Anspruch 26, wobei die Außensohle (30, 200) balgartige Verbindungen (201) aufweist, um eine unabhängige Verformung des Dämpfungselements (20), des/der Führungselements/-elemente (21, 22), des Stabilitätselements (23) und der Verformungselemente (110, 111, 112, 113, 114) zu ermöglichen.
Schuhsohle nach einem der Ansprüche 1–27, wobei die erste und die zweite Lastverteilungsplatte miteinander verbunden sind.
Schuh mit einer Schuhsohle nach einem der Ansprüche 1–28.