DE2953824C2 - Aufblasbares Einsatzteil mit Hüllteil für einen Schuh - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung des prioritätsgleichen deutschen Patents Nr. 29 54 589, welches allgemein ein Hüllteil aus elastomerem Schaum beansprucht.

In weiterer Ausbildung des Gegenstands des genannten Patents werden gemäß Anspruch 1 des vorliegenden Patents spezielle Schaummaterialien vorgeschlagen, die sich als besonders zweckmäßig herausgestellt haben. So ist dieses Material für Umgebungsluft permeabel, so daß diese bei Bedarf durch das Hüllteil und ggf. auch durch das Folienmaterial hindurch diffundieren kann. Die Härte des Schaums kann an den Aufblasdruck im Einsatz angepaßt werden. Bei höherem Ablaßdruck wird ein steiferes Schaummaterial verwendet und dementsprechend bei niedrigem Drücken ein weicheres.

In der nachveröffentlichten DE 28 01 197 A ist zwar ein aufblasbares Einsatzteil für ein Schuh mit wenigstens eine durch Folienmaterial begrenzten, mit Druckgas versehenen Kammer beschrieben. Ein dieses Einsatzteil einschließendes, an dieses Teil formangepaßtes, elastisch nachgiebiges Hüllteil ist hier jedoch nicht vorgesehen.

Die Erfindung wird im folgenden an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht eines aufgeblasenen Einsatzteiles, welches als Anlegesohle oder als Teil einer zusammengesetzten Zwischensohle oder einer Außensohle eines Fußes verwendbar ist;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht in teilweise weggebrochener Darstellung des in einem Schaum eingekapselten Einsatzteils nach Fig. 1, wodurch ein zusammengesetzter Einsatz und eine Polsterstruktur zur Verwendung als Einlegesohle, als Zwischensohle oder als Außensohle eines Schuhs gebildet wird;

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt in der Ebene 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine Teilaufsicht mit weggebrochenen Teilen des Einsatzteils und des einkapselnden Schaums mit einem Belüftungs- oder Entlüftungsventil;

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Absatz eines Schuhs mit einem in einem Schaum eingekapselten aufgeblasenen Einsatz, wobei diese Kombination die Zwischensohle des Schuhs bildet;

Fig. 6 eine Draufsicht eines Teils eines eingekapselten Einsatzteils mit Öffnungen, welche durch die Einkapselung mit Schaum entstehen;

Fig. 7 einen Querschnitt in der Ebene 7-7 in Fig. 6;

Fig. 8 einen Querschnitt durch den Absatz eines Schuhs mit einem eingekapselten Einsatz, welcher eine in einen vorhandenen Schuh einlegbare Einlegesohle bildet;

Fig. 9 einen Querschnitt in Explosionsdarstellung eines Einsatzteils mit einem einkapselnden Schaum, wobei der Schaum zur Aufnahme des Einsatzteils aus zwei Teilen hergestellt wird und wobei die Teile in geeigneter Weise miteinander verbunden werden;

Fig. 10 einen Querschnitt durch den Absatz eines Schuhs mit einem in einer Ausnehmung der Zwischensohle angeordneten aufgeblasenen Einsatzteil in nicht belastetem Zustand; und

Fig. 11 eine der Fig. 10 entsprechende Darstellung mit belastetem Absatz.

Fig. 1 zeigt ein aufgeblasenes Einsatzteil 10 zur Verwendung in Schuhwerk, welches als Einlegesohle verwendbar oder in einer Zwischensohle oder Außensohle einbettbar ist, wie dies im folgenden noch genauer beschrieben wird. Besitzt der Schuh keine Außensohle, so dient die das aufgeblasene Einsatzteil enthaltende Mittelsohle als Außensohle, so daß sie beim Laufen mit dem Boden in Berührung gelangt. Das aufgeblasene Einsatzteil besitzt zwei Schichten 11 und 12 (Fig. 3) aus elastomerem Material, wobei dessen Außenrand 13 dem Umriß des menschlichen Fußes generell angepaßt ist. Die beiden Schichten sind längs des Außenrandes 13 sowie längs zweier weiterer Verbindungslinien 14 miteinander verbunden oder verschweißt (beispielsweise durch Hochfrequenzschweißen), wodurch eine Vielzahl von generell in Längsrichtung verlaufenden rohrförmigen dichten Kammern 15 gebildet wird.

Das Material, aus dem das Einsatzteil hergestellt ist, kann insofern als Barrierenmaterial bezeichnet werden, als die Kammern ein unter Druck stehendes strömendes Medium oder Gas enthalten, wobei das Material eine Barriere für das strömende Medium bildet, um dessen Austreten aus den Kammern zu verhindern.

Die Verbindungslinien 14, welche die rohrförmigen Kammern festlegen, enden in Punkten 16, welche unter nichtbelasteten Bereichen des Fußes des Trägers liegen. Abstände 17 zwischen den Endpunkten bilden Verbindungskanäle, durch die unter Druck stehendes strömendes Medium frei zwischen den Kammern 15 strömen kann, so daß der Druck in allen Kammern zu jeder Zeit der gleiche ist.

Gemäß Fig. 1 sind Verbindungslinien 14a im vorderen Teil des Einsatzes in einem Fischgrätenmuster angeordnet, so daß die rohrförmigen Kammern generell eine Zick-Zackform besitzen. Diese spezielle Ausgestaltung einer Einlegesohle ist in der nachveröffentlichten DE 28 01 197 A beschrieben. Daraus ergibt sich der Vorteil eines flachen Aufliegens, wodurch die Verwendung in einem Schuh erleichtert wird. Es hat sich gezeigt, daß sich der hintere Teil des Einsatzteils 10 bis zu einem geringen Grad aufwellen kann. Das Fischgrätenmuster des vorderen Teiles verhindert jedoch ein Aufwellen bis zu einem solchen Maß, daß eine Behinderung durch andere Teile des Schuhs beim Einlegen nicht auftreten kann.

Das Einsatzteil wird durch Einbringen eines großmolekularen Gases aufgeblasen. Dies erfolgt durch Einstechen einer hohlen Nadel in eine der Kammern durch die das aufblasende Gas eingebracht wird, bis der gewünschte Druck in den Kammern erreicht ist. Danach wird die Nadel herausgezogen und der durch sie bedingte Einstich abgedichtet. Das aufblasende Medium kann ein großmolekulares Gas allein, eine Mischung des Gases und Luft oder Luft allein sein. Wie im folgenden noch beschrieben wird, ist es jedoch zweckmäßig, ein großmolekulares Gas oder eine Kombination von Gas mit Luft zu verwenden, da es sich gezeigt hat, daß der Druck in den Kammern 15 zunächst zunimmt und dann graduell abnimmt, wobei der wirksame aufgeblasene Zustand des Einsatzteils bis zu 5 Jahren erhalten bleibt.

Die aufgeblasene Einlegesohle wird in einer geeigneten Form (nicht dargestellt) in einem Hüllteil 19 aus Schaum eingekapselt, wobei es sich um ein elastomeres und durchlässiges Material handelt. Die aufgeblasene Einlegesohle wird in die Form eingelegt, wobei ein sie umgebender erforderlicher Freiraum vorhanden ist. Die Einlegesohle kann in der Form beispielsweise durch (nicht dargestellte) Stifte gehalten werden, welche an den Ober- und Unterseiten der Verbindungslinien 14 anliegen. Ein nicht ausgehärtetes flüssiges Polymer, ein Katalysator sowie der Schaum werden in den Formhohlraum eingebracht, wobei sich das ausgeschäumte elastomere Material ausdehnt und den Raum zwischen dem Einsatz und den Formwänden ausfüllt. Der Schaum kann sodann aushärten und sich mit der Einlegesohle verbinden, wodurch ebene Ober- und Unterseiten 20 und 21 und Seitenflächen 22 aus einkapselndem Material sowie Räume 23 entstehen, welche sich von den Verbindungslinien 14 nach außen erstrecken. Diese Räume entstehen, nachdem die Form geöffnet ist und die (nicht dargestellten) Stifte herausgezogen sind. Die Räume oder Öffnungen 23 können jede geeignete Form, wie beispielsweise eine rechteckige Form nach Fig. 2 oder eine Kreisform 23a nach Fig. 6 besitzen.

Eine andere Form des Einkapselns des Einsatzteils 10 in einem elastomeren Material ist dadurch gegeben, daß ein oberer Teil 19a und ein unterer Teil 19b des Hüllteils 19 hergestellt wird, wodurch die Form des Einsatzteils 10 nachgebildet wird, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist. Die beiden Teile des Hüllteils 19 werden dann auf das Einsatzteil 10 aufgesetzt und mittels eines geeigneten Klebers miteinander und mit dem Einsatzteil selbst verbunden.

Die Herstellung des eingekapselten Einsatzteils durch Einbringen des elastomeren Schaums in die das Einsatzteil 10 enthaltende Form hat den Nachteil, daß das Aufschäumen und Aushärten des Materials vorzugsweise bei Temperaturen unterhalb von etwa 76°C durchgeführt wird, um eine Verformung des Materials zu vermeiden, aus dem das Einsatzteil hergestellt ist. Eine Verformung der Teile 19a und 19b durch Spritzgut in geeigneten (nicht dargestellten) Formen in Anpassung an die Form der aufgeblasenen Einlegesohle 10 und ein nachfolgendes Verkleben der geformten Schaumteile mit der Ober- und der Unterseite der Einlegesohle (Teile 10 und 19) zur Herstellung einer zusammengesetzten, in Schaum eingekapselten Einlegesohle besitzt den Vorteil, daß der Schäumungsprozeß ohne Temperaturbeschränkung durchgeführt werden kann, da der Spritzguß-Prozeß in einer geeigneten Form ohne Kontakt mit der Einlegesohle durchgeführt wird.

Bei der Ausführungsform eines eingekapselten Einsatzes gemäß Fig. 4 ist ein Sperrventil 30 vorgesehen, durch das das aufblasende strömende Medium durch eine (nicht dargestellte) Pumpe oder eine Druckquelle in die Kammern 15 des Einsatzteils gepreßt werden kann. Das Sperrventil kann beispielsweise nach Art eines gewöhnlichen Reifenventils für Automobile ausgebildet sein. Ein Abziehen der Pumpe führt zu einem automatischen Verschließen des Sperrventils, so daß das strömende Medium unter Druck in den Einsatzkammern gehalten wird. Soll der Einsatz entlüftet werden, so ist es lediglich erforderlich, einen Ventilstift 31 einzudrücken, so daß das strömende Medium aus den Kammern ausströmen kann.

Das eingekapselte Einsatzteil 10 gemäß Fig. 8 braucht lediglich in einen vorhandenen Schuh eingelegt werden, wobei es auf einer Außensohle 32 aufliegt und sich ein Oberleder 33 über Seiten 22a der eingekapselten Einlegesohle zieht. Im Bedarfsfall kann ein flexibles Polster 34 mit Perforationen 35 auf die Oberseite des Hüllteils 19 aufgelegt werden, so daß der Fuß auf diesem Polster steht. Die Verwendung eines Polsters ist jedoch nicht erforderlich, da das eingekapselte Einsatzteil 10 auch ohne dieses richtig wirkt. Das Hüllteil 19 wirkt im Effekt selbst als Polster, wobei es die Räume zwischen den Einsatzkammern überbrückt und auch einen Randteil 36 des Einsatzes selbst einschließt.

Gemäß Fig. 5 werden das Einsatzteil 10 und das ihn umgebende einkapselnde Hüllteil 19 aus Schaum als Zwischensohle 40 eines Schuhs verwendet, an die das Oberleder 33 angeklebt ist. Eine Außen- bzw. Laufsohle 41 ist an der Unterseite der Zwischensohle befestigt. Im Bedarfsfall kann die Laufsohle 41 auch entfallen, wobei die Unterseite der Zwischensohle dann mit dem Boden in Berührung gelangt. Eine getrennte und entnehmbare Einlegesohle 42 kann auf das Hüllteil in den Schuh eingelegt werden. Eine solche Einlegesohle 42 braucht jedoch nicht verwendet zu werden, da das Hüllteil wie oben erwähnt selbst als Polster dienen kann. Es füllt dabei die Räume zwischen den aufgeblasenen Kammern 15 aus und haltert auch den Randteil 36 des Einsatzes.

Das Hüllteil 19 ist deformierbar, um die aufgebrachte Last auf den aufgeblasenen Einsatz 10 zu übertragen, dessen Kammern ebenfalls deformierbar sind. Beim Gehen, Laufen oder Stehen dienen das aufgeblasene Einsatzteil und das Hüllteil als Kissen für den Fuß. Um die Wirkung der Kombination aus Einsatzteil und Hüllteil zu verbessern, ist die Härte des Schaums proportional an den pneumatischen Aufblasdruck im Einsatz 10 angepaßt. Ist der Aufblasdruck groß, so wird ein steiferer einkapselnder Schaum verwendet. Bei kleineren pneumatischen Aufblasdrücken wird ein weicherer einkapselnder Schaum verwendet.

Ist ein Luftventil 30 im Einsatzteil vorgesehen, so können die Kammern durch Verwendung von Luft als aufblasendes Medium auf den gewünschten Druck aufgeblasen werden. Fällt der Druck unter einen gewünschten Wert, so kann zusätzliche Luft durch das Ventil 30 in die Einsatzkammern eingedrückt werden. Ist andererseits der Druck in den Kammern zu hoch, so kann Luft dadurch aus dem Einsatzteil ausgelassen werden, indem der Ventilstift 31 gedrückt und damit das Ventil geöffnet wird. Es ist jedoch zweckmäßig, die Einsatzkammern mit einem großmolekularen Gas aufzublasen, wobei das Material für das Einsatzteil so gewählt ist, daß das Gas nicht leicht aus den Kammern 15 entweichen kann. Umgebungsluft diffundiert jedoch durch den Einsatz in die Kammern, wodurch der Partialdruck der Luftkomponenten dem Aufblasdruck des großmolekularen Gases überlagert wird.

Spezielle Materialien, aus denen das Einsatzteil 10 hergestellt werden kann, sowie Gase, welche zum Aufblasen der Kammern verwendbar sind, sind im deutschen Patent 28 01 197 beschrieben. Als Material für den Einsatz können folgende Materialien verwendet werden:
Polyurethan; Polyesterelastomer; Fluorelastomer; chloriniertes Polyäthylen; Polyvinylchlorid; chlorsulfoniertes Polyäthylen; Polyäthylen/Äthylenvinylacetat-Copolymer; Neopren; Butadienacrylnitrilkautschuk; Butadienstryrolkautschuk; Äthylenpropylen-Polymer; natürlicher Kautschuk; hochfester Silikonkautschuk; Polyäthylen geringer Dichte; Adduktkautschuk; Sulfidkautschuk; Methylkautschuk; thermoplastische Kautschuke.

Als speziell zweckmäßiges Material aus den vorgenannten Materialien hat sich zur Herstellung für einen aufgeblasenen Einsatz ein Polyurethan-Film erwiesen.

Gase, welche sich zur Aufrechterhaltung des Drucks in den Kammern als zweckmäßig erwiesen haben, sind die folgenden:
Hexafluoräthan; Schwefelhexafluorid; Perfluorpropan; Perfluorbutan; Perfluorpentan; Perfluorhexan; Perfluorheptan; Octafluorcyclobutan; Perfluorcyclobutan; Hexafluorpropylen; Tetrafluormethan; Monochlorpentafluoräthan; 1,2-Dichlortetrafluoräthan; 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluoräthan; Chlortrifluoräthylen; Bromtrifluormethan; Monochlortrifluormethan. Diese Gase können als Supergase bezeichnet werden. Die beiden zweckmäßigsten Gase zur Verwendung im Einsatz sind Hexafluoräthan und Schwefelhexafluorid.

Elastomere Schaummaterialien, aus denen das einkapselnde Element hergestellt werden kann, sind die folgenden:
Polyätherurethan; Polyesterurethan; Äthylenvinylacetat; Polyäthylencopolymer; Polyesterelastomer (Hytrel); Äthylenvinylacetat; Polypropylencopolymer; Polyäthylen; Neopren; natürlicher Kautschuk; Dacron/Polyester; Polyvinylchloride; thermoplastische Kautschuke; Nitrilkautschuk; Butylkautschuk; Sulfidkautschuk; Polyvinylacetat; Methylkautschuk; Buna N; Buna S; Polystyrol; Äthylenpropylen; Polybutadien; Polypropylen; Silikonkautschuk.

Am zweckmäßigsten haben sich aus den oben genannten Materialien Polyurethane, Äthylenvinylacetat, Polyäthylen-Copolymer, Neopren und Polyester erwiesen.

Das Hüllteil 19 aus Schaum ist durchlässig, so daß Umgebungsluft durch dieses Element durchtreten und durch das Material 11, 12 des Einsatzes 10 in die Kammern 15 eintreten kann, wodurch der Strömungsmediumdruck unterstützt und das Abfallen des Strömungsmediumdrucks unter einen nutzbaren Wert verhindert wird. Unter einen solchen Wert fällt der Druck lediglich nach einigen Jahren ab. Bei Benutzung des Schuhs geht eine gewisse Menge von Gas durch Diffusion aus der Einlegesohle und durch das Hüllteil verloren. Liegt der Druck der in den Einsatz eindiffundierten Luft unter dem Atmosphärendruck, so diffundiert zusätzliche Luft aus der umgebenden Atmosphäre durch das einkapselnde Element in das Innere des Einsatzes ein, wodurch sich deren Druck dem verbleibenden Gasdruck in den Einsatzkammern hinzuaddiert. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis der Luftdruck im Einsatz gleich dem Druck der Umgebungsluft ist.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 10 und 11 wird ein aufgeblasener Einsatz 10 in einen Hohlraum 50 in eine Außensohle 51 oder ein elastisches Fersenteil eines Schuhs eingesetzt, wobei an diesem Fersenteil ein Oberteil 52 befestigt ist. Auf der Oberseite der Außensohle liegt eine konventionelle Einlegesohle 53. Gemäß Fig. 10 steht eine Ferse 54 eines Fußes im Oberteil auf der Einlegesohle 53 auf, wobei die Außensohle 51 und die in dieser befindlichen Einlegesohle 10 nicht belastet sind. Wenn die Ferse einen Druck auf den Schuh ausübt, so baucht die Außensohle 51 in ihrem mittleren Bereich aus, wobei auch die Einlegesohle 10 unter Druck steht und sich proportional zu der durch die Ferse ausgeübten Drucklast dehnt (Fig. 11). Wird die Last weggenommen, so kehren die Außensohle 51 und die Einlegesohle 10 in ihren ursprünglichen Zustand zurück, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist.

Der elastische Fersenteil 51 ist ebenfalls durchlässig, so daß die Umgebungsluft in die Kammer 50 und durch die Wände der Kammer 15 in deren Inneres eintreten kann, so daß sich die Partialdrücke der Luftkomponenten dem Druck des die Einlegesohle anfänglich aufblasenden Gases überlagern.

Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wirkt das einkapselnde Element 19 oder 51 als Polster und überbrückt dabei die Spalte zwischen den Kammern 15 und andere Ungleichmäßigkeiten, welche in der Außenseite der aufgeblasenen Einlegesohle vorhanden sein können. Damit ergibt sich eine relativ glatte Fläche zur Stützung des Fußes.

Darüber hinaus wirkt das Hüllteil dämpfend, wodurch die Rückführung des vom aufgeblasenen Einsatzteil 10 nach einer Entlastung zurückgegebene Energiebetrag verzögert wird, so daß die Energiereflexion enger an die Bewegung des Körperteils angepaßt wird. Durch Einbau der eingekapselten Einlegesohle (Teile 10, 19) in den Schuh selbst wird das Gewicht des Schuhs reduziert, wodurch auch die von einer den Schuh beim Laufen oder Gehen verwendenden Person aufgewendete Energie reduziert wird. Der Einbau der eingekapselten Einlegesohle in den Schuh selbst, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, führt zu einer kleineren Relativbewegung zwischen dem Fuß und den benachbarten Innenflächen des Schuhs, wodurch ein Wundscheuern des Fußes und das Entstehen von Blasen so klein wie möglich gehalten oder gar vermieden wird.

Claims (1)

1. Aufblasbares Einsatzteil für einen Schuh mit wenigstens einer durch Folienmaterial begrenzten, mit Druckgas versehenen Kammer und mit einem das Einsatzteil einschließenden, an das Einsatzteil formangepaßten, elastisch nachgiebigen Hüllteil aus elastomerem Schaum nach dem deutschen Patent Nr. 29 54 589, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaummaterial eines der folgenden Materialien ist:
   Polyätherurethan, Polyesterurethan, Äthylenvinylacetat, Polyäthylencopolymer, Polyesterelastomer, Äthylenvinylacetat, Polypropylencopolymer, Polyäthylen, Neopren, natürlicher Kautschuk, Dacron, Polyester, Polyvinylchlorid, thermoplastischer Kautschuk, Nitrilkautschuk, Butylkautschuk, Sulfidkautschuk, Polyvinylacetat, Methylkautschuk, Buna N, Buna S, Polystyrol, Äthylenpropylen, Polybutadien, Polypropylen oder Silikonkautschuk.