EP0875164B1 - Energieaufnehmende Schuh-Unterkonstruktion für Sicherheitsschuhe - Google Patents

Energieaufnehmende Schuh-Unterkonstruktion für Sicherheitsschuhe Download PDF

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EP0875164B1
EP0875164B1 EP98107271A EP98107271A EP0875164B1 EP 0875164 B1 EP0875164 B1 EP 0875164B1 EP 98107271 A EP98107271 A EP 98107271A EP 98107271 A EP98107271 A EP 98107271A EP 0875164 B1 EP0875164 B1 EP 0875164B1
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EP
European Patent Office
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wall
energy
sole
base construction
construction according
Prior art date
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EP98107271A
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English (en)
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EP0875164A1 (de
Inventor
Karl Götze
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Otter Schutz Gesellschaft fuer Entwicklung und Vertrieb Persoenlicher Schutzausruestungen mbH
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Otter Schutz Gesellschaft fuer Entwicklung und Vertrieb Persoenlicher Schutzausruestungen mbH
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B7/00—Footwear with health or hygienic arrangements
    • A43B7/32—Footwear with health or hygienic arrangements with shock-absorbing means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B21/00—Heels; Top-pieces or top-lifts
    • A43B21/24—Heels; Top-pieces or top-lifts characterised by the constructive form
    • A43B21/26—Resilient heels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B21/00—Heels; Top-pieces or top-lifts
    • A43B21/24—Heels; Top-pieces or top-lifts characterised by the constructive form
    • A43B21/30—Heels with metal springs

Definitions

  • the invention relates to a shoe substructure, especially for safety shoes, with a sole construction with one to protect against impulses or impacts Injuries arranged in the heel or heel area
  • a flat, about disc-like hollow body with a circular contour has first wall and a second wall, the second wall, bowl-shaped, in particular frustoconical is formed, the shell-shaped second wall a flat-conical circumferential section and one centric, flat, integral with the Connected peripheral portion and to one by the Sole structure in the heel area defined foot contact area has approximately parallel central section and that the two walls of the hollow body as separate Molded parts formed and in the area of their peripheral edges - preferably via a positive or non-positive Snap connection - so tightly connected are that the internal cavity of the embedded, in particular with PU-foamed hollow body free of that surrounding material of the elastic sole layer is.
  • Footwear for the commercial sector is meant to be in case falls to protect against impact-related injuries, in particular heel fractures, an energy absorbing Show shoe base.
  • EN 344 For energy absorption the European standard EN 344 requires a value of 20 Joules, while the previous national DIN 4843 had a value of 30 joules.
  • the different values are on the one hand due to the fact that so far in certain countries faced technical problems with the higher value to reach. On the other hand, it is also due to different ones Measuring methods, which are in the standards for detection energy consumption are described. in principle but it can be assumed that an energy intake of at least 30 joules provides better protection than 20 Joule.
  • a shoe substructure of this type is known for example from EP-A-0 749 705.
  • This well-known Construction has already proven itself quite well, because they are both comfortable to wear and a good energy absorption capacity of about 30 joules (measured according to EN 344, section 5.10).
  • This is a made of relatively soft elastic material Damping element with a relatively harder, but nevertheless also elastically compressible material existing energy absorption element combined. 0
  • a shoe substructure according to the generic term is over WO 81/03602 known. It includes two in series switched, hollow-tapered spring elements that such are built up and embedded that a progressive suspension characteristics results.
  • the object of the present invention is now based on the energy consumption behavior at the same time good comfort to improve even further, while also an economical production process can also be possible should.
  • the energy absorption element has a stiff elastic deformation behavior with a Force / path characteristic that is initially steep increasing and gradually declining Has initial section.
  • This invention Energy absorption element is preferred as a flat one Insert part designed and in a soft elastic Material (in particular PU existing sole layer embedded) so that by overlaying the Force / displacement characteristics of the rigid energy absorption element and the soft elastic sole view a resulting characteristic curve arises in such a way that the from the surface and the resulting characteristic resulting energy in the range of about 30 to 40 joules, in particular around 35 joules.
  • the invention is based on the knowledge that it is common with elastic materials because of them Deformation behavior at most with special, complex measures is possible, an energy intake to reach over 30 joules. Because such elastic compressible materials typically have one progressive characteristic curve with a relatively flat initial increase. Because the energy (or work) from the area below the force / displacement characteristic curve (displacement integral of the force), becomes the first part of the total deformation path with only low energy consumption, so practical wasted. Because the maximum in the sales area of shoes possible deformation path with about 15 mm extremely anyway is low, that is enough after the flat rise remaining path despite the then progressive increase no longer looking to still target the energy value to come from about 30 joules.
  • the energy absorption element according to the invention can advantageously be designed so that a resulting characteristic curve arises in the overall effect of the sole structure, which increases very quickly to a maximum permissible force when deformed and retains approximately this value of the force when deformed further. In theory, almost the maximum energy could be absorbed as a product of power.
  • the special characteristic of the energy absorption element according to the invention is achieved constructively in that the Energy absorption element from a flat, in particular with a circular contour like a disc-like hollow body with a first, e.g. lower, i.e. one Bottom of the sole (profile side) facing wall and a second, e.g. upper, a shoe upper facing wall is formed, one of the two Walls curved essentially in a bowl shape, in particular frustoconical and the other flat is trained.
  • the bowl-shaped wall needed for Deformation due to a kind of arch effect at first a relatively high force (steep rise in the characteristic curve), and after a certain deformation path the increase then correspondingly flatter; it can even be achieved that the characteristic curve climbs steeply and then degressively flattening initial section subsequent, sloping curve section.
  • the bowl-shaped or frustoconical shape acts for this Wall of the hollow body according to the principle of an Children's toy known "crack frog" (jumping around Leaf or plate spring) with the just formed Wall together advantageously. Through this curve becomes in cooperation with the surrounding soft Sole material and its very much in this area achieved a much steeper curve that the resulting characteristic curve over the further deformation path remains at about the maximum force.
  • a safety shoe 1 in section, which consists of an upper shoe 2 and a substructure 4.
  • the substructure consists essentially of a sole structure 6, which in turn is a conventional profile sole 8 and one made of soft elastic material Has sole layer 10.
  • This sole layer 10 is with such safety shoes usually a steel midsole 12 embedded.
  • This steel midsole serves as a puncture-proof insert (e.g. according to DIN 32768), around the foot, especially in the construction area in front of pointed objects, such as nails, etc.
  • the sole structure 6 is in the heel or heel area equipped with an energy absorption element 16.
  • the present Invention is particularly concerned with the design and arrangement of this energy absorption element 16, which now in particular with reference to FIGS. 2 to 4 or 4a to be explained in more detail.
  • the energy absorption element 16 as a flat insert trained and in particular made of polyurethane (PU) existing sole layer 10 embedded.
  • This insert part is of a flat, preferably with a circular contour (see Fig. 3) approximately discus-like (Fig. 2,4 and 4a) Hollow body 18 formed.
  • This hollow body 18 consists of a first, lower in this embodiment, the Bottom of the sole (profile side) facing wall 20 and a second, here upper, facing the shoe upper 2 Wall 22.
  • the first wall 20 is preferably in the essentially flat, while the second wall 22 has an approximately cup-shaped contour. This will enclosed a cavity 24 between the two walls 20, 22.
  • the shell-shaped second wall 22 preferably has the shape of a truncated cone with a flat-conical Circumferential section 26 and a central, in essential plane center distance 28.
  • This middle section 28 runs approximately parallel to one through the Sole structure 6 in the heel area defined footrest area; see Fig. 1.
  • the two walls 20, 22 of the Hollow body 18 preferably formed as two separate molded parts and here in the region of their peripheral edges - preferably via a positive or non-positive snap connection 30 (in the manner of a can lid closure) - so closely connected that the inner cavity 24 embedded in the elastic sole layer 10 according to FIG. 1 Hollow body 18 when embedding or foaming free of the surrounding material of the sole layer 10 remains. This prevents the deformation behavior influenced by material penetrating into the cavity 24 becomes.
  • the snap connection 30 is shown in FIG. 4 by a circumferential Edge web 32 of the first wall 20 is formed, wherein the upper wall 22 engages latching in the edge web 32.
  • both walls 20 and 22 each have an edge web 32 or 32a, which interlock with one another.
  • Energy absorption element 16 has this a force / displacement characteristic curve illustrated in FIG. 5 with a initially steeply rising and then degressive flattening initial section 34. At this initial section 34 is followed by a second curve section 36, the - as shown - preferably a sloping course has. This second curve section 36 of the force / travel characteristic of the energy absorption element 16 then goes finally into a progressively increasing end section 38 over.
  • the transition from the start section 34 to the second curve section 36 is approximately 1/3 of the maximum deformation path s max and preferably a force F 1 .
  • the maximum deformation path s max is approximately 10 to 20 mm, in particular 10 to 15 mm.
  • the force F 1 is in the range of approximately 3,000 to 4,000 N.
  • the transition from the second curve section 36 to the end section 38 is then approximately 2/3 of the maximum deformation path s max and preferably a force F 2 which is in the range of approximately 1,000 to 3,000 N.
  • the maximum deformation path s max is preferably achieved at a force F 3 of approximately 5,000 N.
  • the deformation or suspension behavior of the energy absorption element 16 can be influenced in a wide range by design.
  • the flat-conical peripheral section 26 of the second wall 22 has a wall thickness that changes from the outer peripheral edge in the direction of the center, preferably increasing. 4a, the wall thickness in the region of the outer peripheral edge is denoted by d 1 , while the wall thickness at the transition to the central section 28 is illustrated by d 2 .
  • the flat central section 28 is preferably formed with a wall thickness d ′ which corresponds approximately to the (larger) wall thickness d 2 of the peripheral section 26.
  • the characteristic curve can be influenced effectively by these dimensional relationships in particular.
  • the second curve section 36 runs approximately linearly and approximately parallel to the path axis (abscissa).
  • absa absorption element
  • the energy absorption element 16 is preferably seated directly on the steel midsole 12 expediently engages an extension 42 of the first wall 20 for relative position fixation in an opening in the midsole 12 a. This allows the steel midsole 12 simultaneously with the energy absorption element 16 in the Sole layer 10 are embedded, resulting in a simple Manufacturing leads.
  • the energy absorption element is located in its upper area 16 also directly in connection with the insole 14.
  • the insole 14 covers the central one Center section 28 of the second wall 22 such that the Material of the elastic sole layer 10 - see Fig. 1 - only in the area of the flat-conical peripheral section 26 with wedge-like decreasing thickness radially from outside to inside between the energy absorption element 16 and the insole 14 is arranged.
  • the energy absorption element lies 16 with direct investment contact directly between the Steel midsole 12 and the insole 14. Therefore lies the foot - apart from the midsole 14 and one possibly additionally provided insole - directly on the energy absorption element 16. hereby is achieved in the event of an impact that almost immediately Characteristic curve of the energy absorption element 16 according to the invention comes into effect, especially in the initial area of the deformation path to achieve a high energy consumption.
  • a sprayable is preferred thermoplastic with a hardness about Range from 60 to 70 Shore-D used. Suitable for this is for example polyamide (PA, e.g. PA6), polypropylene (PP) or polyoxymethylene (POM).
  • PA polyamide
  • PP polypropylene
  • POM polyoxymethylene
  • the present invention leads - except for an improved one Energy consumption behavior - also at an inexpensive Manufacturability.
  • the energy absorption element 16 is the same for all shoe sizes, i.e. with the same size, can be formed. hereby only a single set of molding tools is required.
  • the handling when embedding the energy absorption element is very simple because of its preferred Connection with the steel midsole well fixed and very is positioned exactly.
  • the energy absorption element is located 16 immediately below a sole or footbed-like insert 44.
  • This insert 44 expediently consists of a relatively dimensionally stable, but elastically deformable plastic material.
  • Fig. 7 an embodiment is shown in which the energy absorption element 16 with the central section 28 of the second Wall 22 abuts the underside of the insert part 44.
  • the invention is not limited to that shown and described Embodiments limited, but also includes all designs having the same effect in the sense of the invention. Furthermore, the invention is not yet based on the Claim 1 defined combination of features limited, but can also be by any other combination of certain characteristics of all of the individual characteristics disclosed be defined.

Landscapes

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Description

Die Erfindung betrifft eine Schuhunterkonstruktion, insbesondere für Sicherheitsschuhe, mit einem Sohlenaufbau mit einem zum Schutz gegen impuls- bzw. stoßbedingte Verletzungen im Fersen- bzw. Absatzbereich angeordneten Energieaufnahmeelement das einen flachen, etwa diskusartigen Hohlkörper kreisförmiger Kontur mit einer ersten Wandung und einer zweiten Wandung hat, wobei die zweite Wandung, schalenförmig, insbesondere kegelstumpfförmig ausgebildet ist wobei die schalenförmige zweite Wandung einen flach-konischen Umfangabschnitt sowie einen zentrischen, ebenen, integral mit dem Umfangsabschnitt verbundenen und zu einer durch den Sohlenaufbau im Fersenbereich definierten Fuß-Auflagefläche etwa parallelen Mittenabschnitt aufweist und dass die beiden Wandungen des Hohlkörpers als separate Formteile ausgebildet und im Bereich ihrer Umfangsränder - vorzugsweise über eine form- oder kraftformschlüssige Schnappverbindung - derart dicht miteinander verbunden sind, daß der innere Hohlraum des eingebetteten, insbesondere mit PU umschäumten Hohlkörpers frei von dem umgebenden Material der elastischen Sohlenschicht ist.
Schuhwerk für den gewerblichen Bereich soll für den Fall von Stürzen zum Schutz vor aufprallbedingten Verletzungen, insbesondere Fersenbeinbrüchen, einen energieaufnehmenden Schuhunterbau aufweisen. Für das Energieaufnahmevermögen fordert die europäische Norm EN 344 einen Wert von 20 Joule, während die frühere nationale DIN 4843 einen Wert von 30 Joule verlangte. Die unterschiedlichen Werte sind einerseits darauf zurückzuführen, daß bisher in bestimmten Ländern technische Probleme bestanden, den höheren Wert zu erreichen. Andererseits liegt es aber auch an unterschiedlichen Meßverfahren, die in den Normen zur Ermittlung der Energieaufnahme beschrieben sind. Grundsätzlich ist aber davon auszugehen, daß eine Energieaufnahme von mindestens 30 Joule einen besseren Schutz bietet als 20 Joule.
Eine Schuh-Unterkonstruktion dieses Typs ist beispielsweise aus der EP-A-0 749 705 bekannt. Diese bekannte Konstruktion hat sich bereits recht gut bewährt, weil sie gleichzeitig einen guten Tragekomfort und ein gutes Energieaufnahmevermögen von etwa 30 Joule (gemessen nach EN 344, Abschnitt 5.10) gewährleistet. Hierzu ist ein aus relativ weichelastischem Material bestehendes Dämpfungselement mit einem aus relativ härterem, aber dennoch ebenfalls elastisch kompressiblen Material bestehenden Energieaufnahmeelement kombiniert. 0
Eine Schuh-Unterkonstruktion nach dem Oberbegriff ist aus der WO 81/03602 bekannt. Sie umfaßt zwei in Serie geschaltete, hohlkegelige Federelemente, die derart aufgebaut und eingebettet sind, dass sich eine progressive Federungscharakterisitk ergibt.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Energieaufnahmeverhalten bei gleichzeitig gutem Tragekomfort noch weiter zu verbessern, wobei zudem auch ein wirtschaftlicher Fertigungsablauf möglich sein soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Schuh-Unterkonstruktion nach dem Oberbegriff dadurch erreicht, daß die erste Wandung eben ausgebildet ist. Das Energie-Aufnahmeelement weist dadurch ein steifelastisches Verformungsverhalten mit einer Kraft/Wegkennlinie auf, die einen zunächst steil ansteigenden und im weiteren Verlauf degressiven Anfangsabschnitt besitzt. Dieses erfindungsgemäße Energie-Aufnahmeelement ist bevorzugt als flaches Einsatzteil ausgebildet und in einer aus weichelastischem Material (insbesondere PU bestehende Sohlenschicht eingebettet) so daß durch Überlagerung der Kraft/Wegkennlinien des steifelastischen Energie-Aufnahmeelementes und der weichelastischen Sohlensicht eine resultierende Kennlinie derart entsteht, dass die sich aus der Fläche und der resultierenden Kennlinie ergebende Energie im Bereich von etwa 30 bis 40 Joule, insbesondere um etwa 35 Joule liegt.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es mit üblichen elastischen Werkstoffen wegen deren Verformungsverhalten allenfalls mit speziellen, aufwendigen Maßnahmen möglich ist, eine Energieaufnahme über 30 Joule zu erreichen. Denn solche elastisch komprimierbaren Werkstoffe besitzen typisch eine progressive Kennlinie mit relativ flachem Anfangsanstieg. Da sich die Energie (bzw. Arbeit) aus der Fläche unter der Kraft/Weg-Kennlinie (Wegintegral der Kraft) ergibt, wird der erste Teil des gesamten Verformungsweges mit nur geringer Energieaufnahme aufgezehrt, also praktisch verschwendet. Da der im Absatzbereich von Schuhen maximal mögliche Verformungsweg mit etwa 15 mm ohnehin äußerst gering ist, reicht der nach dem flachen Anstieg verbleibende Weg trotz des dann progressiven Anstiegs nicht mehr aus, um noch auf den angestrebten Energiewert von ca. 30 Joule zu kommen.
Dieser Nachteil der üblichen Elastikwerkstoffe wird nun durch das erfindungsgemäße Energieaufnahmeelement kompensiert, indem der steil, gegebenenfalls zunächst stark progressiv ansteigende Anfangsabschnitt seiner Kraft/Weg-Kennlinie schon im ersten Bereich des Verformungsweges des Sohlenaufbaus für eine hohe Energieaufnahme sorgt, weil in diesem Bereich die Fläche (= Energie) unter der resultierenden Kennlinie im Vergleich zur typischen Kennlinie eines elastischen Werkstoffes deutlich vergrößert wird. Dabei kann das erfindungsgemäße Energieaufnahmeelement vorteilhafterweise sogar so ausgelegt werden, dass in der Gesamtwirkung des Sohlenaufbaus eine resultierende Kennlinie entsteht, die bei Verformung sehr schnell auf eine maximal zulässige Kraft ansteigt und bei weiterer Verformung in etwa diesen Wert der Kraft beibehält. Somit könnte theoretisch sogar nahezu die maximale Energie als Produkt aus Kraft Weg aufgenommen werden. Die maximal zulässige Kraft sollte dabei aus ergonomischen Gründen bei etwa 5.000 N liegen; dieser Wert stellt etwa die maximale Kraft dar, die ein menschliches Fersenbein noch ohne Bruch aushält. Wird ein Verformungsweg von etwa 15 mm vorausgesetzt, so könnte rein theoretisch eine Energie von 5.000 N 0,015 m = 75 Nm (J) aufgenommen werden, wenn die Kraft/Weg-Kennlinie schon im Ursprung sprunghaft auf den Wert Fmax ansteigen und über den gesamten Verformungsweg smax hinweg konstant bleiben würde. In der Praxis läßt sich dieser Wert natürlich nicht erreichen, allerdings gelingt es durch die Erfindung durchaus, deutlich höhere Werte als 30 Joule zu erreichen.
Die spezielle Kennlinie des erfindungsgemäßen Energieaufnahmeelementes wird konstruktiv dadurch erreicht, daß das Energieaufnahmeelement von einem flachen, insbesondere mit kreisförmiger Kontur etwa diskusartigen Hohlkörper mit einer ersten, z.B. unteren, d.h. einer Sohlenunterseite (Profilseite) zugekehrten Wandung und einer zweiten, z.B. oberen, einem Schuhoberteil zugekehrten Wandung gebildet ist, wobei eine der beiden Wandungen im wesentlichen schalenförmig gewölbt, insbesondere kegelstumpfförmig und die andere eben ausgebildet ist. Die schalenförmige Wandung benötigt zur Verformung aufgrund einer Art Gewölbewirkung zunächst eine relativ hohe Kraft (steiler Anstieg der Kennlinie), und nach einem bestimmten Verformungsweg wird der Anstieg dann entsprechend flacher; es kann sogar erreicht werden, daß die Kennlinie einen sich an den steil ansteigenden und dann degressiv abflachenden Anfangsabschnitt anschließenden, abfallenden Kurvenabschnitt aufweist. Hierzu wirkt die schalen- bzw. kegelstumpfförmige Wandung des Hohlkörpers nach dem Prinzip eines als Kinderspielzeug bekannten "Knackfrosches" (umspringende Blatt- oder Tellerfeder) mit der eben ausgebildeten Wandung vorteilhaft zusammen. Durch diesen Kurvenverlauf wird im Zusammenwirken mit dem umgebenden weichen Sohlenmaterial und dessen in diesem Bereich bereits sehr viel steiler ansteigenden Kennlinienverlauf erreicht, daß die resultierende Kennlinie über den weiteren Verformungsweg etwa auf der Höhe der maximalen Kraft bleibt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.
Anhand von in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:
Fig. 1
einen Längs-Vertikalschnitt durch einen Schuh, der eine erfindungsgemäße Unterkonstruktion aufweist,
Fig. 2
eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Energieaufnahmeelementes in Kombination mit einer nur bereichsweise dargestellten Stahl-Zwischensohle,
Fig. 3
eine Draufsicht in Pfeilrichtung III gemäß Fig. 2,
Fig. 4
einen Schnitt durch das Energieaufnahmeelement in der Ebene IV-IV gemäß Fig. 3 (entspricht dem Schnitt in Fig. 1),
Fig. 4a
eine Darstellung analog zu Fig.4, jedoch in einer Ausführungsvariante des Energieaufnahmeelementes,
Fig. 5
ein schematisches Kraft/Weg-Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung, und
Fig. 6 und 7
zwei weitere Ausführungsformen der Erfindung.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal beschrieben.
In Fig.1 ist ein Sicherheitsschuh 1 im Schnitt dargestellt, der aus einem Oberschuh 2 und einer Unterkonstruktion 4 besteht. Die Unterkonstruktion besteht im wesentlichen aus einem Sohlenaufbau 6, der seinerseits eine übliche Profilsohle 8 und eine aus weichelastischem Material bestehende Sohlenschicht 10 aufweist. In dieser Sohlenschicht 10 ist bei derartigen Sicherheitsschuhen üblicherweise eine Stahl-Zwischensohle 12 eingebettet. Diese Stahl-Zwischensohle dient als durchtrittsichere Einlage (z.B. nach DIN 32768), um den Fuß insbesondere im Baubereich vor spitzen Gegenständen, wie Nägel usw., zu schützen. In Richtung des Oberschuhs 2 schließt sich an die elastische Sohlenschicht 10 eine Innensohle 14 an.
Der Sohlenaufbau 6 ist im Fersen- bzw. Absatzbereich mit einem Energieaufnahmeelement 16 ausgestattet. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich speziell mit der Ausgestaltung und Anordnung dieses Energieaufnahmeelementes 16, welches nun insbesondere anhand der Fig. 2 bis 4 bzw. 4a genauer erläutert werden soll.
In der in Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsform ist das Energieaufnahmeelement 16 als flaches Einsatzteil ausgebildet und in die insbesondere aus Polyurethan (PU) bestehende Sohlenschicht 10 eingebettet. Dieses Einsatzteil ist von einem flachen, vorzugsweise mit kreisförmiger Kontur (siehe Fig. 3) etwa diskusartigen (Fig. 2,4 und 4a) Hohlkörper 18 gebildet. Dieser Hohlkörper 18 besteht aus einer ersten, in diesem Ausführungsbeispiel unteren, der Sohlenunterseite (Profilseite) zugekehrten Wandung 20 und einer zweiten, hierbei oberen, dem Schuhoberteil 2 zugekehrten Wandung 22. Bevorzugt ist die erste Wandung 20 im wesentlichen eben ausgebildet, während die zweite Wandung 22 eine etwa schalenförmige Kontur aufweist. Hierdurch wird zwischen den beiden Wandungen 20, 22 ein Hohlraum 24 umschlossen. Die schalenförmige zweite Wandung 22 weist vorzugsweise die Form eines Kegelstumpfes mit einem flach-konischen Umfangsabschnitt 26 sowie einem zentrischen, im wesentlichen ebenen Mittenabstand 28 auf. Dieser Mittenabschnitt 28 verläuft etwa parallel zu einer durch den Sohlenaufbau 6 im Fersenbereich definierten Fußauflageflache; siehe Fig. 1.
Gemäß Fig. 4 bzw. 4a sind die beiden Wandungen 20, 22 des Hohlkörpers 18 bevorzugt als zwei separate Formteile ausgebildet und hierbei im Bereich ihrer Umfangsränder - vorzugsweise über eine form- oder kraftformschlüssige Schnappverbindung 30 (nach Art eines Dosendeckelverschlusses) - derart dicht miteinander verbunden, daß der innere Hohlraum 24 des gemäß Fig. 1 in die elastische Sohlenschicht 10 eingebetteten Hohlkörpers 18 bei dem Einbetten bzw. Umschäumen frei von dem umgebenden Material der Sohlenschicht 10 bleibt. Hierdurch wird vermieden, daß das Verformungsverhalten durch in den Hohlraum 24 eindringendes Material beeinflußt wird.
Die Schnappverbindung 30 wird gemäß Fig. 4 durch einen umlaufenden Randsteg 32 der ersten Wandung 20 gebildet, wobei die obere Wandung 22 rastend in den Randsteg 32 eingreift. Im Falle der Fig. 4a weisen beide Wandungen 20 und 22 jeweils einen Randsteg 32 bzw. 32a auf, die rastend ineinandergreifen.
Aufgrund dieser bisher beschriebenen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Energieaufnahmeelementes 16 besitzt dieses eine in Fig. 5 veranschaulichte Kraft/Weg-Kennlinie mit einem zunächst steil ansteigenden und nachfolgend degressiv abflachenden Anfangsabschnitt 34. An diesen Anfangsabschnitt 34 schließt sich ein zweiter Kurvenabschnitt 36 an, der - wie dargestellt - vorzugsweise einen abfallenden Verlauf besitzt. Dieser zweite Kurvenabschnitt 36 der Kraft/-Weg-Kennlinie des Energieaufnahmeelementes 16 geht dann schließlich in einen progressiv ansteigenden Endabschnitt 38 über.
In Fig. 5 ist zum Vergleich mit der durch eine durchgehende Linie veranschaulichten Kennlinie des erfindungsgemäßen Energieaufnahmeelementes 16 zusätzlich gestrichelt eine übliche Kennlinie 40 eines elastisch komprimierbaren Materials dargestellt. Diese Kennlinie 40 weist einen klar progressiven Verlauf mit einem zunächst sehr flachen Anstieg auf. Erfindungsgemäß ergibt sich nun durch die Einbettung des Energieaufnahmeelementes 16 in die elastische Sohlenschicht 10 eine resultierende Kennlinie, und zwar praktisch als Summe bzw. Überlagerung der beiden in Fig.5 gezeichneten Kennlinien.
Wie sich ferner aus Fig. 5 ergibt, liegt der Übergang vom Anfangsabschnitt 34 zum zweiten Kurvenabschnitt 36 bei etwa 1/3 des maximalen Verformungsweges smax sowie vorzugsweise bei einer Kraft F1. Der maximale Verformungsweg smax beträgt etwa 10 bis 20 mm, insbesondere 10 bis 15 mm. Die Kraft F1 liegt im Bereich von etwa 3.000 bis 4.000 N. Der Übergang vom zweiten Kurvenabschnitt 36 zum Endabschnitt 38 liegt dann bei etwa 2/3 des maximalen Verformungsweges smax und vorzugsweise bei einer Kraft F2, die im Bereich von etwa 1.000 bis 3.000 N liegt. Der maximale Verformungsweg smax wird bevorzugt bei einer Kraft F3 von etwa 5.000 N erreicht.
Die Summe der beiden Kurven in Fig. 5 ergibt eine Kurve, die relativ schnell auf die maximale Kraft F3 ansteigt und über den weiteren Weg auch etwa konstant auf diesem Wert F3 bleibt. Hieraus resultiert eine sehr große Fläche unter der resultierenden Kurve, die der Energieaufnahme entspricht.
Das Verformungs- bzw. Federungsverhalten des Energieaufnahmeelementes 16 läßt sich in einem weiten Bereich durch konstruktive Auslegung beeinflussen. Gemäß Fig. 4 und 4a ist es zweckmäßig, wenn der flach-konische Umfangsabschnitt 26 der zweiten Wandung 22 eine sich vom äußeren Umfangsrand in Richtung der Mitte ändernde, vorzugsweise zunehmende Wandungsdicke aufweist. In Fig. 4a ist die Wandungsdicke im Bereich des äußeren Umfangsrandes mit d1 bezeichnet, während die Wandungsdicke am Übergang zum Mittenabschnitt 28 mit d2 veranschaulicht ist. Vorzugsweise ist der ebene Mittenabschnitt 28 mit einer Wandungsdicke d' ausgebildet, die etwa der (größeren) Wandungsdicke d2 des Umfangsabschnittes 26 entspricht. Insbesondere durch diese Maßverhältnisse läßt sich die Kennlinie effektiv beeinflussen. So kann beispielsweise alternativ zu dem in Fig. 5 veranschaulichten Verlauf auch erreicht werden, daß der zweite Kurvenabschnitt 36 annähernd linear und zur Weg-Achse (Abszisse) etwa parallel verläuft. Ferner kann selbstverständlich auch ein noch deutlicher abfallender Verlauf erreicht werden.
Gemäß Fig. 1 bis 3 sitzt das Energieaufnahmeelement 16 bevorzugt unmittelbar auf der Stahl-Zwischensohle 12. Dabei greift zweckmäßigerweise ein Ansatz 42 der ersten Wandung 20 zur relativen Lagefixierung in eine Öffnung der Zwischensohle 12 ein. Hierdurch kann die Stahl-Zwischensohle 12 gleichzeitig mit dem Energieaufnahmeelement 16 in die Sohlenschicht 10 eingebettet werden, was zu einer einfachen Herstellung führt.
In seinem oberen Bereich steht das Energieaufnahmeelement 16 ebenfalls unmittelbar mit der Innensohle 14 in Verbindung. Dabei überdeckt die Innensohle 14 den zentrischen Mittenabschnitt 28 der zweiten Wandung 22 derart, daß das Material der elastischen Sohlenschicht 10 - siehe Fig. 1 - nur im Bereich des flach-konischen Umfangsabschnittes 26 mit radial von außen nach innen keilartig abnehmender Dicke zwischen dem Energieaufnahmeelement 16 und der Innensohle 14 angeordnet ist. Somit liegt das Energieaufnahmeelement 16 mit unmittelbarem Anlagekontakt direkt zwischen der Stahl-Zwischensohle 12 und der Innensohle 14. Daher liegt der Fuß - abgesehen von der Zwischensohle 14 und einer eventuell zusätzlich noch vorgesehenen Einlagesohle - direkt auf dem Energieaufnahmeelement 16 auf. Hierdurch wird bei einem Aufprall erreicht, daß praktisch sofort die Kennlinie des erfindüngsgemäßen Energieaufnahmeelementes 16 zur Wirkung kommt, um so bereits im Anfangsbereich des Verformungsweges eine hohe Energieaufnahme zu erreichen.
Um die beschriebene Wirkungsweise zu erreichen, weist das Energieaufnahmeelement 16 in einer praktisch realisierten Ausführungsform bevorzugt folgende Abmessungen auf:
  • Gesamthöhe H etwa 10 bis 20 mm;
  • Außen-Durchmesser ca. 60 bis 80 mm;
  • Durchmesser des Mittenabschnittes 28 etwa 15 bis 25 mm;
  • lichte Höhe des inneren Hohlraums 24 ca. 5 bis 12 mm;
  • Dicke der zweiten Wandung 22 im Bereich des konischen Umfangsabsschnittes ca. 2 bis 5 mm;
  • Dicke d' des Mittenabschnittes 28 ca. 3 bis 5 mm;
  • Konuswinkel α der flach-konischen Umfangswandung 26 etwa 120° bis 150° (gemäß Fig. 4 ca. 135° und gemäß Fig. 4a ca. 140°).
    • Außer durch die Abmessungen läßt sich die Kennlinie des Energieaufnahmeelementes 15 natürlich auch durch das verwendete Material beeinflussen. Bevorzugt wird ein spritzbarer thermoplastischer Kunststoff mit einer Härte etwa im Bereich von 60 bis 70 Shore-D verwendet. Hierfür geeignet ist beispielsweise Polyamid (PA, z.B. PA6), Polypropylen (PP) oder Polyoximethylen (POM). Dabei können die beiden Einzelteile (untere und obere Wandung 20, 22) auch aus verschiedenen Materialien bestehen.
    Die vorliegende Erfindung führt - außer zu einem verbesserten Energieaufnahmeverhalten - auch zu einer preiswerten Herstellbarkeit. Hierzu ist es vor allem vorteilhaft, daß das Energieaufnahmeelement 16 für alle Schuhgrößen gleichartig, d.h. mit gleicher Größe, ausgebildet sein kann. Hierdurch ist nur ein einziger Satz von Formwerkzeugen erforderlich. Das Handling beim Einbetten des Energieaufnahmeelementes ist sehr einfach, da es durch seine bevorzugte Verbindung mit der Stahl-Zwischensohle gut fixiert und sehr genau positioniert ist.
    Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach Fig. 2, bei der das Energieaufnahmeelement 16 mit der ebenen, ersten Wandung 20 auf der Stahl-Zwischensohle 12 aufliegt, ist in der Ausführungsform nach Fig. 6 eine umgekehrte Anordnung vorgesehen. Dies bedeutet, daß gemäß Fig. 6 das Energieaufnahmeelement 16 mit dem flächenmäßig kleineren Mittenabschnitt 28 der zweiten Wandung 22 auf der Zwischensohle 12 aufliegt, während die ebene, flächenmäßig größere erste Wandung 20 nach oben weist. Mit dieser Ausführungsform wird ein besserer Tragekomfort erreicht, weil der Fuß über eine größere Fläche direkt von dem Energieaufnahmeelement 16 abgestützt wird.
    In der Ausführungsform nach Fig. 7 liegt das Energieaufnahmeelement 16 unmittelbar unterhalb eines sohlen- bzw. fußbettartigen Einsatzteils 44. Dieses Einsatzteil 44 besteht zweckmäßigerweise aus einem relativ formstabilen, aber elastisch verformbaren Kunststoffmaterial. In Fig. 7 ist hierbei eine Ausführung dargestellt, bei der das Energieaufnahmeelement 16 mit dem Mittenabschnitt 28 der zweiten Wandung 22 an der Unterseite des Einsatzteils 44 anliegt. Alternativ dazu ist aber mit besonderem Vorteil auch eine umgekehrte Anordnung des Energieaufnahmeelementes 16 möglich; dabei wird durch eine großflächigere Anlage der ersten Wandung 20 an dem Einsatzteil 44 wiederum ein besserer Tragekomfort erreicht.
    Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein.

    Claims (10)

    1. Schuh-Unterkonstruktion (4), insbesondere für Sicherheitsschuhe (1), mit einem Sohlenaufbau (6) mit einem zum Schutz gegen impuls- bzw. stoßbedingte Verletzungen im Fersen- bzw. Absatzbereich angeordneten Energieaufnahmeelement (16) das einen flachen, etwa diskusartigen Hohlkörper (18) kreisförmiger Kontur mit einer ersten Wandung (20) und einer zweiten Wandung (22) hat, wobei die zweite Wandung (22), schalenförmig, insbesondere kegelstumpfförmig ausgebildet ist wobei die schalenförmige zweite Wandung (22) einen flach-konischen Umfangabschnitt (26) sowie einen zentrischen, ebenen, integral mit dem Umfangsabschnitt (26) verbundenen und zu einer durch den Sohlenaufbau (6) im Fersenbereich definierten Fuß-Auflagefläche etwa parallelen Mittenabschnitt (28) aufweist und dass die beiden Wandungen (20, 22) des Hohlkörpers (18) als separate Formteile ausgebildet und im Bereich ihrer Umfangsränder - vorzugsweise über eine form- oder kraftformschlüssige Schnappverbindung (30) - derart dicht miteinander verbunden sind, daß der innere Hohlraum (24) des eingebetteten, insbesondere mit PU umschäumten Hohlkörpers (18) frei von dem umgebenden Material der elastischen Sohlenschicht (10) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wandung (20) eben ausgebildet ist.
    2. Schuh-Unterkonstruktion nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß die eine Wandung (20) einen umlaufenden Randsteg (32) aufweist, in den die andere Wandung (22) rastend eingreift.
    3. Schuh-Unterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
      dadurch gekennzeichnet, daß der flach-konische Umfangsabschnitt (26) eine vom äußeren Umfangsrand in Richtung der Mitte sich ändernde, insbesondere zunehmende Wandungsdicke (d1 bis d2) aufweist.
    4. Schuh-Unterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
      dadurch gekennzeichnet, daß der ebene Mittenabschnitt (28) eine Wandungsdicke (d') aufweist, die etwa der Wandungsdicke (d2) des Umfangsabschnittes (26) am Übergang zum Mittenabschnitt (28) entspricht.
    5. Schuh-Unterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
      dadurch gekennzeichnet, daß das Energieaufnahmeelement (16) unmittelbar auf einer Stahl-Zwischensohle (12) des Sohlenaufbaus (6) sitzt, und zwar insbesondere auf deren einer Innensohle (14) bzw. Brandsohle zugekehrten Oberseite, wobei vorzugsweise ein Ansatz (42) der ersten Wandung (20) oder der zweiten Wandung (22) zur relativen Lagefixierung in eine Öffnung der Zwischensohle (12) eingreift.
    6. Schuh-Unterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
      dadurch gekennzeichnet, daß das Energieaufnahmeelement (16) in seinem oberen Bereich unmittelbar mit einer Innensohle (14) oder einem sohlen- bzw. fußbettartigen Einsatzteil (44) in Berührung steht.
    7. Schuh-Unterkonstruktion nach Anspruch 6,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Innensohle (14) bzw. das Einsatzteil (44) den zentrischen Mittenabschnitt (28) der zweiten Wandung (22) derart überdeckt, daß das Material der elastischen Sohlenschicht (10) nur im Bereich des flach-konischen Umfangsabschnittes (26) mit von außen nach innen keilartig abnehmender Dicke zwischen dem Energieaufnahmeelement (16) und der Innensohle (14) bzw. dem Einsatzteil (44) angeordnet ist.
    8. Schuh-Unterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
      dadurch gekennzeichnet, daß das Energieaufnahmeelement (16) aus einem spritzbaren, thermoplastischen Kunststoff mit einer Härte etwa im Bereich von 60 bis 70 Shore-D besteht, beispielsweise aus PA, PP und/oder POM.
    9. Schuh-Unterkonstruktion nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
      dadurch gekennzeichnet, daß das Energieaufnahmeelement (16) mit der ersten, im wesentlichen ebenen Wandung (20) nach oben weisend angeordnet ist.
    10. Schuh-Unterkonstruktion nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
      dadurch gekennzeichnet, daß das Energieaufnahmeelement (16) unmittelbar unterhalb des - bevorzugt aus einem relativ formstabilen Kunststoffmaterial bestehenden - Einsatzteils (44) angeordnet ist, wobei insbesondere die erste Wandung (20), oder aber die zweite Wandung (22) dem Einsatzteil (44) zugekehrt ist.
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