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DE69901005T2 - Shoe sole with double system for influencing energy - Google Patents

Shoe sole with double system for influencing energy

Info

Publication number
DE69901005T2
DE69901005T2 DE69901005T DE69901005T DE69901005T2 DE 69901005 T2 DE69901005 T2 DE 69901005T2 DE 69901005 T DE69901005 T DE 69901005T DE 69901005 T DE69901005 T DE 69901005T DE 69901005 T2 DE69901005 T2 DE 69901005T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sole unit
region
dynamic stiffness
sole
unit according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69901005T
Other languages
German (de)
Other versions
DE69901005D1 (en
Inventor
Franz-Xaver Karl Kaelin
Dr. Krabbe
Simon Luthi
Daniel Eugene Norton
Kwang Ho Park
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Adidas International Marketing BV
Original Assignee
Adidas International BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Adidas International BV filed Critical Adidas International BV
Priority to DE69901005T priority Critical patent/DE69901005T2/en
Publication of DE69901005D1 publication Critical patent/DE69901005D1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE69901005T2 publication Critical patent/DE69901005T2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A43FOOTWEAR
    • A43BCHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B13/00Soles; Sole-and-heel integral units
    • A43B13/02Soles; Sole-and-heel integral units characterised by the material
    • A43B13/12Soles with several layers of different materials
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A43FOOTWEAR
    • A43BCHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B13/00Soles; Sole-and-heel integral units
    • A43B13/14Soles; Sole-and-heel integral units characterised by the constructive form
    • A43B13/18Resilient soles
    • A43B13/187Resiliency achieved by the features of the material, e.g. foam, non liquid materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Footwear And Its Accessory, Manufacturing Method And Apparatuses (AREA)

Description

1. Technisches Gebiet der Erfindung1. Technical field of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sohleneinheit für Schuhe. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Sohleneinheit für Sportschuhe, die ein sog. duales Energiemanagement-System bereitstellt, um die bio-mechanischen Eigenschaften des Schuhs zu verbessern.The present invention relates to a sole unit for shoes. In particular, the present invention relates to a sole unit for sports shoes that provides a so-called dual energy management system to improve the bio-mechanical properties of the shoe.

2. Hintergrund der Erfindung2. Background of the invention

Während jedes Bodenkontakts beim Gehen, Laufen oder Springen wirken zwischen dem Boden und dem Fuß Kräfte. Diese Kräfte werden üblicherweise als Bodenreaktionskräfte (ground reaction forces, GRF) bezeichnet. Sie können mit geeigneten Meßgeräten quantifiziert werden. Die Größenordnung der GRF beträgt beim Gehen 1-1.5 mal das Gewicht des Körpers des Athleten (body weight, BW). Beim Laufen entsprechen die Kräfte 2-3 BW und beim Springen wurden Kräfte zwischen 5 und 10 BW gemessen.During each contact with the ground when walking, running or jumping, forces act between the ground and the foot. These forces are usually referred to as ground reaction forces (GRF). They can be quantified using suitable measuring devices. The magnitude of the GRF is 1-1.5 times the athlete's body weight (BW) when walking. When running, the forces correspond to 2-3 BW and when jumping, forces between 5 and 10 BW have been measured.

Das Kraft-Zeit-Muster zeigt bei jeder Art von Fuß-Boden-Wechselwirkung typischerweise zwei unterschiedliche Phasen. Eine Auftreffphase a), wenn der Fuß auf dem Boden auftritt, gefolgt von einer Abstoßphase b), in der sich der Athlet nach vorne und nach oben abstößt. Fig. 1a zeigt die Landungsbewegung des Fußes bei Laufen über große Distanzen. Ungefähr 80% aller Läufer kontaktieren zuerst mit der Fersen den Boden. Fig. 1b zeigt das nachfolgende Abstoßen mit dem Mittel- und Vorderfußbereich. Die entsprechende vertikale Komponente der GRF ist in Fig. 1c dargestellt. Wie zu erkennen ist, weist die Kurve zwei deutliche Kraft-Maxima auf.The force-time pattern typically shows two distinct phases for any type of foot-ground interaction. An impact phase a) when the foot hits the ground, followed by a push-off phase b) in which the athlete pushes forward and upward. Fig. 1a shows the landing motion of the foot when running long distances. Approximately 80% of all runners contact the ground first with the heel. Fig. 1b shows the subsequent push-off with the middle and Forefoot area. The corresponding vertical component of the GRF is shown in Fig. 1c. As can be seen, the curve shows two clear force maxima.

Das erste Maximum tritt nach 20-40 Millisekunden (ms) als Folge des Auftreffens mit der Ferse auf. In der Literatur wird dieses Kraft-Maximum häufig als "Impact- Kraft-Maximum" bezeichnet, da der menschliche Körper während dieses kurzen Intervalls nicht darauf reagieren und sich anpassen kann. Das zweite Kraft- Maximum tritt nach 80 ms - 100 ms auf und wird durch das Abstoßen verursacht. Dieses Kraft-Maximum wird häufig als "aktives Kraft-Maximum" oder Abstoß- Kraft-Maximum" bezeichnet.The first maximum occurs after 20-40 milliseconds (ms) as a result of heel impact. In the literature, this force maximum is often referred to as the "impact force maximum" because the human body cannot react and adapt during this short interval. The second force maximum occurs after 80 ms - 100 ms and is caused by the push-off. This force maximum is often referred to as the "active force maximum" or "push-off force maximum".

Diese zwei Arten von Kräften haben verschiedene Konsequenzen im Hinblick auf das Knochen- und Muskelsystem:These two types of forces have different consequences for the bone and muscle system:

Impact-Kräfte tragen zur Leistung des Athleten nichts bei. Impact-Kräfte wurden jedoch in einer Vielzahl von Studien mit chronischen und degenerativen Verletzungen bei zahlreichen Sportarten in Verbindung gebracht, insbesondere, wenn die Ferse betroffen ist. Es ist daher das Ziel, die auftretenden Impact-Kräfte durch die Verwendung geeigneter Konstruktionen für die Schuhsohlen zu reduzieren. Angestrebt sind dabei Systeme die sich unter Belastung leicht deformieren und dabei Energie dissipieren.Impact forces do not contribute to the athlete's performance. However, impact forces have been linked in a number of studies to chronic and degenerative injuries in numerous sports, particularly when the heel is affected. The aim is therefore to reduce the impact forces that occur by using suitable designs for the shoe soles. The aim is to create systems that deform slightly under load and dissipate energy in the process.

Die Größe und die Dauer der aktiven Kräfte bestimmen die Leistung des Athleten, d. h. seine Laufgeschwindigkeit, und die Sprunghöhe. Das bedeutet, daß ein bestimmtes Niveau von aktiven Kräften aufrecht erhalten werden muß, wenn der Athlet mit einer bestimmten Geschwindigkeit laufen möchte. Es ist daher die Absicht diese Kräfte zu unterstützen. Eine Schuhsohle, die die Energiedissipation so stark wie möglich minimiert und gleichzeitig die notwendige Dämpfung erzeugt, kann dies beeinflussen.The magnitude and duration of the active forces determine the athlete's performance, ie his running speed, and the height of the jump. This means that a certain level of active forces must be maintained if the athlete wants to run at a certain speed. It is therefore the intention to support these forces. A shoe sole that allows energy dissipation so minimized as much as possible while providing the necessary damping can influence this.

Studien haben belegt, daß je nach Sportart, Laufgeschwindigkeit, anatomischer Ausbildung der Füße, etc. die relativen Höhen der passiven und aktiven Spitzenwerte zueinander variieren können. So kann je nach Einzelfall die in Fig. 1c gezeigte Situation sich dahingehend ändern, daß der aktive Spitzenwert die gleiche Größe erreicht wie der passive Spitzenwert, oder auch größer wird. Typisch ist jedoch das Auftreten von zwei Spitzenwerten, die etwa 60 ms auseinanderliegen.Studies have shown that the relative heights of the passive and active peak values can vary depending on the sport, running speed, anatomical shape of the feet, etc. Depending on the individual case, the situation shown in Fig. 1c can change in such a way that the active peak value reaches the same size as the passive peak value, or even becomes larger. However, it is typical for two peak values to occur that are about 60 ms apart.

Im Hinblick auf Dämpfungssysteme in der Sportindustrie wurden im Stand der Technik folgende Wege beschritten:With regard to damping systems in the sports industry, the following approaches have been taken in the state of the art:

Aus der US-A-5 695 850 ist beispielsweise das Konzept bekannt, einen Sportschuh mit einer Sohleneinheit zu versehen, die die Leistungsfähigkeit (Performance) des Schuhs verbessern soll. Dies soll erreicht werden, indem man Schuh- bzw. Sohlenkomponenten verwendet, die die beim Laufen auftretenden Energien "wiedergewinnen" und in der Fußabstoßphase vom Boden (also im Bereich des aktiven Spitzenwertes in Fig. 1c) in eine Vorwärtsbewegung umsetzen. Hierzu wird die Verwendung von elastischen Materialen entweder im gesamten Sohlenbereich, oder auf den Vorderfußbereich beschränkt beschrieben. Als geeignete elastische Materialien werden unter anderem 1,4-Polybutadiene/Gummiverbindungen, oder - als Schuheinlage- eine Mischung aus EVA und natürlichem Gummi empfohlen.For example, US-A-5 695 850 discloses the concept of equipping a sports shoe with a sole unit that is intended to improve the performance of the shoe. This is to be achieved by using shoe or sole components that "recover" the energy that occurs when running and convert it into a forward movement in the push-off phase from the ground (i.e. in the area of the active peak value in Fig. 1c). For this purpose, the use of elastic materials is described either in the entire sole area or limited to the forefoot area. Suitable elastic materials include 1,4-polybutadiene/rubber compounds or - as a shoe insole - a mixture of EVA and natural rubber.

Aus der Druckschrift DE 87 09 757 ist eine Sohleneinheit bekannt, die aus einer Laufsohle und einer darauf befestigten Zwischensohle besteht. Die Zwischensohle wird durch einen relativ schmalen, rahmenartig umlaufenden Streifen gebildet, der eine Aufnahme definiert, die nach unten durch die Laufsohle geschlossen ist. Innerhalb der Aufnahme sind zwei Sohlenteile vorgesehen, von denen sich eines vom Vorderfußbereich des Schuhs bis zum Beginn des Absatz- bzw. Fersenbereichs erstreckt, in dem das zweite Sohlenteil vorgesehen ist. Das erste Sohlenteil besteht vorzugsweise aus einer Kunstoffstützeinlage, die eine relativ hohe Nachgiebigkeit bei Druckbelastung aufweist, so daß sich beim Gehen mit dem Schuh auf dem Sohlenteil ein Fußbett bilden kann, das einen gewissen Tragekomfort gewährleistet. Das im Fersenbereich angeordnete Sohlenteil bildet einen Stoßdämpfer und besteht aus stoß- bzw schockdämpfendem Material, wie etwa Silikon.From the publication DE 87 09 757, a sole unit is known which consists of an outsole and a midsole attached to it. The midsole is formed by a relatively narrow, frame-like strip which defines a receptacle which is closed at the bottom by the outsole. Two sole parts are provided within the receptacle, one of which extends from the forefoot area of the shoe to the beginning of the heel area, in which the second sole part is provided. The first sole part preferably consists of a plastic support insert that is relatively flexible when subjected to pressure, so that when walking with the shoe on, a footbed can form on the sole part, which ensures a certain level of comfort. The sole part arranged in the heel area forms a shock absorber and is made of shock-absorbing material, such as silicone.

Auf ähnliche Weise beschreibt auch die US-A-4 910 886 die Verwendung von schockabsorbierenden Einlagen im Fersenbereich einer Sohleneinheit. Die US-A-4 316 335 offenbart die Verwendung eines schockabsorbierenden Materials sowohl im Vorderfußbereich einer Sohle, wie auch im Fersenbereich, wobei allerdings die Dämpfungseigenschaften im Fersenbereich besser sein sollen.In a similar way, US-A-4 910 886 describes the use of shock-absorbing inserts in the heel area of a sole unit. US-A-4 316 335 discloses the use of a shock-absorbing material in both the forefoot area of a sole and the heel area, although the damping properties in the heel area are said to be better.

Die Druckschrift EP 0 272 082 schließlich beschreibt die Verwendung einer Federplatte im Vorderfußbereich einer Sohleneinheit. Die Federplatte hat den Zweck, während jedes Schrittes Energie aufzunehmen und in der Fußabstoßphase wieder abzugeben.Finally, the publication EP 0 272 082 describes the use of a spring plate in the forefoot area of a sole unit. The spring plate has the purpose of absorbing energy during each step and releasing it again during the push-off phase.

Alle oben beschriebenen bekannten Lösungskonzepte weisen jedoch den Nachteil auf, daß die vorgeschlagenen Materialien wie Materialparameter für den Fersen- bzw. Vorderfußbereich nicht auf den Zeitverlauf des oben erläuterten passiven und aktiven Kraftspitzenwertes abgestimmt bzw. optimiert sind. Ferner sind die vorgeschlagenen Materialien nicht auf die sonst im Schuh verwendeten Materialien abgestimmt, so daß möglicherweise konkurrierende Effekte nicht berücksichtigt werden. Dies wiederum führt dazu, daß der gewünschte Effekt nur unvollkommen erreicht wird und sich beim Laufen ein "schwammiges" oder "federndes" Gefühl einstellt, wodurch eine erhebliche Beeinträchtigung der Vorwärtsbewegung eintritt.However, all of the known solution concepts described above have the disadvantage that the proposed materials, such as material parameters for the heel and forefoot areas, are not adapted or optimized to the time course of the passive and active force peak values explained above. Furthermore, the proposed materials are not adapted to the materials otherwise used in the shoe, so that potentially competing effects are not taken into account. This in turn means that the desired effect is only partially achieved and a "spongy" or "springy" feeling occurs when running, which significantly impairs forward movement.

3. Zusammenfassung der Erfindung3. Summary of the invention

Der vorliegenden Erfindung stellt sich somit das Problem, eine insgesamt abgestimmte Sohleneinheit insbesondere für Sportschuhe zu schaffen, die den bei natürlichen Bewegungsabläufen auftretenden passiven und aktiven Kraftspitzenwerten optimal Rechnung trägt und die natürliche Bewegungsdynamik optimal nutzt.The present invention therefore poses the problem of creating an overall coordinated sole unit, in particular for sports shoes, which optimally takes into account the passive and active force peak values that occur during natural movement sequences and optimally uses the natural movement dynamics.

Darüber hinaus soll die erfindungsgemäße Sohleneinheit bevorzugt preiswert herzustellen sein und eine lange Lebensdauer aufweisen.In addition, the sole unit according to the invention should preferably be inexpensive to manufacture and have a long service life.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine Sohleneinheit nach den Ansprüchen 1 bzw. 2 bzw. 3 gelöst.According to the invention, this problem is solved by a sole unit according to claims 1, 2 and 3, respectively.

Im einzelnen erfolgt die Lösung des obigen Problems durch eine Sohleneinheit für Schuhe, insbesondere Sportschuhe, die aus mindestens einer Sohlenschicht besteht. Die Sohleneinheit unterteilt sich von der Spitze bis zur Ferse (d. h. horizontaler) Richtung erfindungsgemäß in wenigstens zwei unterschiedliche Bereiche. Der erste horizontale Bereich erstreckt sich dabei über den Vorderfußbereich und wahlweise auch über den Mittelfußbereich der Sohleneinheit, wohingegen sich der zweite horizontale Bereich über den Hinterfußbereich erstreckt.In detail, the above problem is solved by a sole unit for shoes, in particular sports shoes, which consists of at least one sole layer. The sole unit is divided according to the invention into at least two different areas from the tip to the heel (i.e. horizontal) direction. The first horizontal area extends over the forefoot area and optionally also over the midfoot area of the sole unit, whereas the second horizontal area extends over the rear foot area.

Erfindungsgemäß wird nach der Lehre des Patentanspruchs 1 in dem ersten horizontalen Bereich ein Material mit überwiegend elastischen Eigenschaften verwendet, das einen (materialspezifischen) Energieverlust von höchstens 27% aufweist.According to the invention, according to the teaching of patent claim 1, a material with predominantly elastic properties is used in the first horizontal region, which has a (material-specific) energy loss of at most 27%.

Nach der Lehre des Patentanspruchs 2 wird in dem zweiten horizontalen Bereich ein Material mit überwiegend viskosen Eigenschaften verwendet, das einen (materialspezifischen) Energieverlust von mindestens 55% aufweist.According to the teaching of patent claim 2, a material with predominantly viscous properties is used in the second horizontal region, which has a (material-specific) energy loss of at least 55%.

Schließlich wird gemäß der Lehre des Patentanspruchs 3 im Vorderfußbereich ein elastisches Material verwendet, das einen ersten Energieverlust aufweist, und im Hinterfußbereich ein viskoses Material, das einen zweiten Energieverlust aufweist, wobei die Differenz zwischen dem zweiten Energieverlust und dem ersten Energieverlust mindestens 28% beträgt.Finally, according to the teaching of patent claim 3, an elastic material is used in the forefoot area, which has a first energy loss, and a viscous material is used in the rearfoot area, which has a second energy loss, the difference between the second energy loss and the first energy loss being at least 28%.

Anders ausgedrückt besteht der Kern der vorliegenden Erfindung somit in dem Merkmal, in dem Vorderfußbereich eines Sohlenensembles eine Materialschicht verzusehen, die eine überwiegend elastische Dämpfungscharakteristik hat. Eine Materialschicht mit überwiegend elastischer Dämpfungscharakteristik hat bei der Vorwärtsbewegung die Eigenschaft, daß die Abstoßung vom Boden durch die "elastische Rückstreuung" der Bewegungsenergie unterstützt wird.In other words, the core of the present invention is the feature of providing a material layer in the forefoot area of a sole assembly that has a predominantly elastic damping characteristic. A material layer with a predominantly elastic damping characteristic has the property during forward movement that the repulsion from the ground is supported by the "elastic backscattering" of the kinetic energy.

Demgegenüber wird erfindungsgemäß im Hinterfußbereich des Schichtenensembles der Sohle (dem Fersenbereich) bevorzugt eine Materialschicht verwendet, die eine überwiegend viskose Dämpfungscharakteristik aufweist. Die Verwendung eines viskosen Materials führt zur einer "rückstoßfreien" Absorption der auftretenden Stöße, die beim Laufen insbesondere auf die Ferse des Fußes einwirken, da die Stoßenergie in Wärme umgewandelt wird.In contrast, according to the invention, a material layer that has a predominantly viscous damping characteristic is preferably used in the rear foot area of the layered ensemble of the sole (the heel area). The use of a viscous material leads to a "recoil-free" absorption of the shocks that occur when running, especially on the heel of the foot, since the shock energy is converted into heat.

Die erfindungsgemäß verwendeten elastischen und viskosen Materialien sind durch ihren materialspezifischen Energieverlust gekennzeichnet. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, das die kritische Materialgröße bei der Bereitstellung der optimalen Materialien für den Hinterfußbereich und den Forderfußbereich der experimentell zu bestimmende Energieverlust ist. Der Energieverlust ist diejenige Größe, die sich aus dem Antwortverhalten eines Testmaterials bei Beaufschlagung mit einem dynamischen Kraftfeld ergibt. Um das Antwortverhalten biomechanisch angepaßt bestimmen zu können, wird ein erfindungsgemäßes Verfahren verwendet, nach dem eine Probe des zu testenden Materials mit einem dynamischen Kraftfeld beaufschlagt wird, das von seinem Verlauf her dem Kraftfeld entspricht, das auf die Füße beim menschlichen Gehen bzw. Laufen einwirkt. Bevorzugt wird hierbei das in Fig. 1c gezeigte GRF- Kraftprofil (für den Vorder- und Hinterfußbereich getrennt) auf das Testmaterial aufgebracht.The elastic and viscous materials used in the invention are characterized by their material-specific energy loss. The inventors of the present invention have found that the critical material size in providing the optimal materials for the rear foot area and the Forefoot area is the energy loss to be determined experimentally. The energy loss is the value that results from the response behavior of a test material when subjected to a dynamic force field. In order to be able to determine the response behavior in a biomechanically adapted manner, a method according to the invention is used, according to which a sample of the material to be tested is subjected to a dynamic force field, the course of which corresponds to the force field that acts on the feet when humans walk or run. Preferably, the GRF force profile shown in Fig. 1c (separately for the forefoot and rearfoot areas) is applied to the test material.

Über dieses GRF-Kraftprofil wird eine bestimmte Energie in die Materialien eingespeist, die zu einer Deformation des Materialkörpers führt. Diese Deformation wird durch die materialspezifischen Elastizitätseigenschaften mit einem bestimmten Zeitverhalten wieder abgebaut, und führt so zu einer Energierückgewinnung. Die derart zurückgewonnene Energie ist aus physikalischen Gründen jedoch immer kleiner als die eingespeiste Energie, da ein Teil der eingespeisten Energie materialabhängig in Wärme umgesetzt wird. Bildet man also die Differenz zwischen eingespeister Energie und rückgewonnener Energie, ergibt sich eine positive Differenz, die man als "Energieverlust" bezeichnen kann.A certain amount of energy is fed into the materials via this GRF force profile, which leads to a deformation of the material body. This deformation is reduced again by the material-specific elastic properties with a certain time behavior, thus leading to energy recovery. However, for physical reasons, the energy recovered in this way is always smaller than the energy fed in, since part of the energy fed in is converted into heat depending on the material. If you calculate the difference between the energy fed in and the energy recovered, you get a positive difference that can be described as "energy loss".

Es hat sich nun erfindungsgemäß gezeigt, daß für den Vorderfußbereich geeignete elastische Materialien einen Energieverlust von höchstens 27% haben dürfen, um in der Abstoßphase des Fußes zu einer meßbaren Unterstützung bei der Aufwärts- und Vorwärtsbewegung des Fußes zu führen.It has now been shown according to the invention that elastic materials suitable for the forefoot area may have an energy loss of no more than 27% in order to lead to measurable support in the upward and forward movement of the foot in the push-off phase of the foot.

Ferner hat sich gezeigt, daß die zur Schockdämpfung erfindungsgemäß im Hinterfußbereich verwendeten viskosen Materialien einen Energieverlust von mindestens 55% haben müssen, um zu einer meßbaren Verminderung der Verletzungsgefahr zu führen.Furthermore, it has been shown that the viscous materials used in the rear foot area for shock absorption must have an energy loss of at least 55% in order to lead to a measurable reduction in the risk of injury.

Schließlich hat sich erfindungsgemäß gezeigt, daß sich bei einer Kombination von elastischen und viskosen Materialien im Vorder- bzw. Hinterfußbereich, die einen Energieverlustunterschied von wenigstens 28% aufweisen, sich ein Kombinationseffekt einstellt, der zu einer erhöhten Leistungsfähigkeit des Sportlers führt, da das Laufen (bzw. Gehen) zu einem verminderten Energieverbrauch führt. Dies wurde experimentell in Vergleichstudien über den jeweiligen Sauerstoffverbrauch der Athleten festgestellt.Finally, the invention has shown that a combination of elastic and viscous materials in the forefoot and rearfoot areas, which have an energy loss difference of at least 28%, results in a combination effect that leads to increased performance of the athlete, since running (or walking) leads to reduced energy consumption. This was determined experimentally in comparative studies on the respective oxygen consumption of the athletes.

Bevorzugterweise handelt es sich bei dem ersten horizontalen Bereich um den Vorderfußbereich, und bei dem zweiten horizontalen Bereich um den Hinterfußbereich der Sohleneinheit, wobei die ersten und zweiten horizontalen Bereiche des Schichtenensembles gemäß einer bevorzugten Ausführungsform entweder in der gleichen transversalen Schicht angeordnet sein können (Anspruch 4), oder gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in zwei unterschiedlichen transversalen Schichten (Anspruch 5).Preferably, the first horizontal region is the forefoot region and the second horizontal region is the rearfoot region of the sole unit, wherein the first and second horizontal regions of the layer ensemble can be arranged either in the same transverse layer according to a preferred embodiment (claim 4) or, according to a further preferred embodiment, in two different transverse layers (claim 5).

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht neben der Schicht bzw. den Schichten mit dem elastischen und dem viskosen Bereich weitere Schichten in der Sohleneinheit vor, wie etwa eine Innensohle und eine Brand- oder Außensohle. Werden derartige zusätzliche Schichten verwendet, ist es vorteilhafterweise geboten, eine weitere Materialkonstante zu berücksichtigen, nämlich die dynamische Steifheit sowohl des elastischen als auch des viskosen Materials im Vergleich zu den dynamischen Steifheiten der Materialien, die die weiteren Schichten der Sohleneinheit bilden. Unter der dynamischen Steifheit (Dynamic Stiffness) versteht man die Steigung der Kurve im Deformations-Kraft- Diagramm bei bestimmten Kraftintervallen (bevorzugt zwischen 1000 N und 1500 N, sowie zwischen 200 N und 400 N).A further advantageous embodiment of the present invention provides, in addition to the layer or layers with the elastic and viscous regions, further layers in the sole unit, such as an insole and an insole or outsole. If such additional layers are used, it is advantageous to take into account a further material constant, namely the dynamic stiffness of both the elastic and the viscous material in comparison to the dynamic stiffnesses of the materials that form the further layers of the sole unit. The dynamic stiffness (Dynamic Stiffness) is the slope of the curve in the deformation-force diagram at certain force intervals (preferably between 1000 N and 1500 N, and between 200 N and 400 N).

Die Einbeziehung der dynamischen Steifheit bei Ausführungformen, bei denen die Sohleneinheit aus mehreren Schichten besteht, ist wichtig, da bei entsprechend falsch gewählten Materialien die elastischen Eigenschaften im Vorderfußbereich und die viskosen Eigenschaften im Hinterfußbereich nicht zum Tragen kommen. Man kann sich die Situation vorstellen, wie sie bei zwei seriell gekoppelten Federn vorliegt. Die Wirkung der Feder 1 mit speziell angepaßter Federcharacteristik kommt nicht zum Tragen, wenn die Federkonstante der zweiten Feder kleiner ist als die der ersten. In diesem Fall wird das Dämpfungsverhalten der gekoppelten Federn maßgeblich durch die Feder 2 bestimmt. Erst wenn die Feder 2 (vollständig) komprimiert ist, wird die erste Feder wirksam.The inclusion of dynamic stiffness in designs in which the sole unit consists of several layers is important because if the materials are chosen incorrectly, the elastic properties in the forefoot area and the viscous properties in the rear foot area are not effective. One can imagine the situation as it is with two springs coupled in series. The effect of spring 1 with specially adapted spring characteristics is not effective if the spring constant of the second spring is smaller than that of the first. In this case, the damping behavior of the coupled springs is determined primarily by spring 2. The first spring only becomes effective when spring 2 is (fully) compressed.

Aus diesem Grund wird in der bevorzugten Ausführungsform gemäß den Patentansprüchen 7 und 8 vorgeschlagen, optional vorhandene weitere Schichten der Sohleneinheit mit einer dynamischen Steifheit zu versehen, die größer ist als die des viskosen Materials bzw. des elastischen Materials. Für die viskosen Materialien ist dies besonders relevant für Kräfte zwischen 200 N und 400 N.For this reason, in the preferred embodiment according to patent claims 7 and 8, it is proposed to provide optionally present additional layers of the sole unit with a dynamic stiffness that is greater than that of the viscous material or the elastic material. For the viscous materials, this is particularly relevant for forces between 200 N and 400 N.

Bei den vorteilhaften Ausführungsformen nach den Patentansprüchen 9 bis 11 handelt es sich erfindungsgemäß um Sohleneinheiten, die bevorzugt bei Feldsportarten Verwendung finden (Patentanspruch 9), bei Laufschuhen (Patentanspruch 10) und bei Universalschuhen (Patentanspruch 11).The advantageous embodiments according to patent claims 9 to 11 are, according to the invention, sole units which are preferably used in field sports (patent claim 9), in running shoes (patent claim 10) and in universal shoes (patent claim 11).

Der erfindungsgemäß bevorzugt im Vorderfußbereich verwendete elastische Kunststoff weist 50 Vol.-% Ethylenvinylacetat (EVA) und 50 Vol.-% Naturkautschuk (Anspruch 13) auf.The elastic plastic preferably used in the forefoot area according to the invention comprises 50 vol.% ethylene vinyl acetate (EVA) and 50 vol.% natural rubber (claim 13).

Schließlich weist das erfindungsgemäß bevorzugt im Hinterfußbereich verwendete viskose Material einen Butyl-Polymer auf (Patentanspruch 14).Finally, the viscous material preferably used in the rear foot area according to the invention comprises a butyl polymer (patent claim 14).

Es hat sich gezeigt, daß diese Kunststoffe die Anforderungen an ein erfindungsgemäßes Schichtenensemble besonders gut erfüllen. Daher eignen sie sich hervorragend als Materialien für das erfindungsgemäße duale Energiemanagement- System.It has been shown that these plastics meet the requirements of a layer ensemble according to the invention particularly well. They are therefore ideally suited as materials for the dual energy management system according to the invention.

4. Kurze Beschreibung der Zeichnungen4. Brief description of the drawings

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in der zeigen:Preferred embodiments of the present invention will now be explained with reference to the drawings, in which:

Fig. 1 den natürlichen Bewegungsablauf eines Fußes beim Laufen (Fig. 1a-b), und daß sich ergebende GRF-Kraftprofil (Fig. 1c);Fig. 1 the natural movement of a foot during running (Fig. 1a-b), and the resulting GRF force profile (Fig. 1c);

Fig. 2a ein Kraft-Zeit-Diagramm von zwei Kraftfeldern, die von einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung auf den Fersenbereich und den Vorderfußbereich von erfindungsgemäßen Sohleneinheiten bzw. Materialschichten ausgeübt werden, um den erfindungsgemäßen Energieverlust und die dynamische Steifheit zu bestimmen;Fig. 2a shows a force-time diagram of two force fields exerted by a measuring device according to the invention on the heel area and the forefoot area of sole units or material layers according to the invention in order to determine the energy loss according to the invention and the dynamic stiffness;

Fig. 2b eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung, wie sie zum Aufbringen der in Fig. 2a dargestellten Kraftprofile und zur Messung der sich ergebenden Deformation (und somit des Energieverlustes und der dynamischen Steifheit) verwendet wird;Fig. 2b shows a measuring device according to the invention as used for applying the force profiles shown in Fig. 2a and for measuring the resulting deformation (and thus the energy loss and the dynamic stiffness);

Fig. 2c die in der Vorrichtung gemäß Fig. 2b verwendeten Kraftstempel für den Fersenbereich und den Vorfußbereich;Fig. 2c the force stamps used in the device according to Fig. 2b for the heel area and the forefoot area;

Fig. 3 das Deformationsverhalten eines viskosen Materials mit dem sich ergebenden Energieverlust (schraffiert) und der dynamischen Steifheit DS zwischen 1 KN und 1,5 KN;Fig. 3 the deformation behavior of a viscous material with the resulting energy loss (hatched) and the dynamic stiffness DS between 1 KN and 1.5 KN;

Fig. 4 das Deformationsverhalten eines elastischen Materials mit dem sich ergebenden Energieverlust (schraffiert) und der dynamischen Steifheit DS zwischen 1 KN und 1,5 KN;Fig. 4 the deformation behavior of an elastic material with the resulting energy loss (hatched) and the dynamic stiffness DS between 1 KN and 1.5 KN;

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Sohlenschicht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, bei der im Vorderfußbereich ein elastisches Material Verwendung findet, und im Hinterfußbereich ein viskoses Material Verwendung findet;Fig. 5 shows a sole layer according to the invention according to a preferred embodiment, in which an elastic material is used in the forefoot area and a viscous material is used in the rear foot area;

Fig. 6a einen Schnitt entlang der Linie A-A (bzw. B-B) der Fig. 5, in der eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sohleneinheit dargestellt ist; undFig. 6a is a section along the line A-A (or B-B) of Fig. 5, in which a preferred embodiment of the sole unit according to the invention is shown; and

Fig. 6b einen Schnitt entlang der Linie A-A (bzw. B-B) der Fig. 5, in der eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sohleneinheit dargestellt ist.Fig. 6b is a section along the line A-A (or B-B) of Fig. 5, in which a further preferred embodiment of the sole unit according to the invention is shown.

5. Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen5. Detailed description of the preferred embodiments

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.The presently preferred embodiments of the present invention are described below with reference to the drawings.

In Fig. 1 ist ein menschlicher Fuß mit einem Schuh 10 dargestellt, der im wesentlichen aus einem Schaft 20 und einer Sohleneinheit 50 besteht. Wie im einzelnen noch erläutert werden wird, besteht die Sohle 50 bevorzugterweise aus einer Vielzahl von Schichten, die im folgenden als Schichtenensemble bezeichnet wird.In Fig. 1, a human foot is shown with a shoe 10, which essentially consists of an upper 20 and a sole unit 50. As will be explained in detail, the sole 50 preferably consists of a plurality of layers, which are referred to below as a layer ensemble.

Um die erfindungsgemäßen Prinzipien zu erläutern wird zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 1 ein Fuß in seinem natürlichen Bewegungsablauf beim Gehen bzw. Laufen näher erläutert.In order to explain the principles of the invention, a foot in its natural movement sequence when walking or running is first explained in more detail with reference to Fig. 1.

Wie in Fig. 1a dargestellt und im einleitenden Teil bereits erwähnt, beginnt bei ca. 80% der Menschen der Bewegungsablauf in einer Schrittfolge mit dem Aufsetzen des Fersenbereiches des Fußes auf den Untergrund. Zu diesem Zeitpunkt erfährt der Bewegungsapparat des Menschen einen starken Kraftstoß. In der sich anschließenden Phase der Abrollbewegung nimmt die einwirkende Kraft zunächst wieder ab, bis sie im Moment des Abstoßens (vergl. Fig. 1b) wieder zunimmt. Daher stellt sich als Kraft-Zeitdiagramm eine Kurve mit zwei Maxima ein.As shown in Fig. 1a and already mentioned in the introductory part, for around 80% of people the movement sequence in a step sequence begins with the heel area of the foot touching the ground. At this point, the human musculoskeletal system experiences a strong burst of force. In the subsequent phase of the rolling movement, the acting force initially decreases again until it increases again at the moment of push-off (see Fig. 1b). Therefore, the force-time diagram is a curve with two maxima.

Läßt man zur Bestätigung der obigen Überlegung eine Testperson den etwa beim Laufen typischen Bewegungsvorgang auf einer Kraft-Zeit-Meßplattform durchführen, ergibt sich demnach das in Fig. 1c dargestellte Kraftprofil. Aufgetragen ist auf der Ordinate ein Kraftequivalent (in Vielfachem vom Körpergewicht) und auf der Abszisse die Zeit in Millisekunden. Das in Fig. 1c dargestellte Diagramm nennt man auch GRF-Diagramm (da man die während eines Schrittes auf den Fuß einwirkenden Kräfte -wie in der Einleitung erwähnt- auch Bodenreaktionskräfte (GRF) nennt).If, to confirm the above consideration, a test person is asked to perform the movement process typical for running on a force-time measuring platform, the force profile shown in Fig. 1c is obtained. A force equivalent (in multiples of body weight) is plotted on the ordinate and the time in milliseconds on the abscissa. The diagram shown in Fig. 1c is also called a GRF diagram (since the forces acting on the foot during a step are also called ground reaction forces (GRF) - as mentioned in the introduction).

Wie man der Fig. 1c entnehmen kann, zeigt die GRF-Kurve nach ca. 20-40 ms ein erstes scharfes Maximum, das sich aus einer schnell ansteigenden Kraft ergibt, die in dem in Fig. 1c gezeigten Beispiel etwa dem 2,5-fachen der Gewichtskraft entspricht. Wie im einleitenden Teil bereits erwähnt, nennt man diesen ersten Spitzenwert auch vertikalen Kraftspitzenwert (VFIP-Wert). Die in Fig. 1c dargestellte Phase von t = 0 bis t = A (etwa bei 30 ms - 50 ms) im GRF-Diagramm nennt man die passive Phase. Sie entspricht dem Auftreten des Fersenbereichs des Fußes auf den Boden (vergl. Fig. 1a).As can be seen from Fig. 1c, the GRF curve shows a first sharp maximum after about 20-40 ms, which results from a rapidly increasing force, which in the example shown in Fig. 1c corresponds to about 2.5 times the weight force. As already mentioned in the introductory part, this first peak value is also called the vertical force peak value (VFIP value). The phase shown in Fig. 1c from t = 0 to t = A (around 30 ms - 50 ms) in the GRF diagram is called the passive phase. It corresponds to the impact of the heel area of the foot on the ground (see Fig. 1a).

An die passive Phase des Bewegungsvorgangs schließt sich die sogenannte aktive Phase im GRF-Diagramm an. Der erneute Kraftansteig in der aktiven Phase beruht auf dem Abstoßvorgang des Fußes von dem Boden (vergl. Fig. 1b). Der sich hier einstellende, auf den Bewegungsapparat einwirkende Kraftstoß ist erheblich geringer, da der Kraftaufbau langsamer erfolgt als in der passiven Phase (in etwa 80 ms - 100 ms). Der Verlauf des GRF-Diagramms kann im Einzelfall je in Abhängigkeit der Randbedingungen (Laufgeschwindigkeit, Fußanatomie, Härte des Bodens, etc.) erheblich variieren.The passive phase of the movement process is followed by the so-called active phase in the GRF diagram. The renewed increase in force in the active phase is based on the push-off process of the foot from the ground (see Fig. 1b). The force impulse that occurs here and acts on the musculoskeletal system is considerably smaller, as the build-up of force occurs more slowly than in the passive phase (approximately 80 ms - 100 ms). The course of the GRF diagram can vary considerably in individual cases depending on the boundary conditions (running speed, foot anatomy, hardness of the ground, etc.).

Da der Kraftanstieg in der passiven Phase erheblich schneller erfolgt als in der aktiven Phase, führt er auch zu einer höheren Belastung der Ferse, da der einwirkende Impuls (Kraftstoß) entsprechend größer ist. Darüberhinaus wird beim Auftreffen auf eine harte Oberfläche der Impuls vom Boden "reflektiert", so daß er von der Anatomie absorbiert werden muß. Dies führt insbesondere bei lang anhaltenden Belastungen (wie Marathonläufen) zu erheblichen Verletzungs- bzw. Verschleißerscheinungen.Since the increase in force in the passive phase occurs much faster than in the active phase, it also leads to a higher load on the heel, since the The impulse (force impulse) acting on the body is correspondingly greater. In addition, when hitting a hard surface, the impulse is "reflected" by the ground, so that it has to be absorbed by the anatomy. This leads to significant injuries and wear and tear, particularly in the case of long-term stress (such as marathon running).

Im Vergleich hierzu ist schon wegen dem geringeren Kraftstoß (längere Kraftaufbauzeit) die Belastung des Vorderfußbereichs entsprechend geringer. Darüberhinaus verfügt er über die größere Fläche und eine anatomische Ausgestaltung, die eine bessere körperinterne Dämpfung erlaubt.In comparison, the load on the forefoot area is correspondingly lower due to the lower force impact (longer power build-up time). In addition, it has a larger surface area and an anatomical design that allows for better internal body cushioning.

Aus diesem Grund wurde erfindungsgemäß gefolgert, daß der Fersenbereich im Vergleich zum Vorderfußbereich eines besseren Schutzes bedarf, um anatomische Schäden zu vermeiden. Da sich die Kräfte im Vorderfußbereich entsprechend langsamer aufbauen, ist der Fuß hier besser in der Lage, sich auf den Belastungsanstieg (der hier geringer ist) einzustellen.For this reason, the invention concluded that the heel area requires better protection than the forefoot area in order to avoid anatomical damage. Since the forces in the forefoot area build up more slowly, the foot is better able to adapt to the increase in load (which is lower here).

Vorteilhaft ist für den Vorderfußbereich allerdings eine Sohleneigenschaft, die dazu führt, die in Laufrichtung bzw. nach oben zeigende Komponente des einwirkenden Kraftstosses in Laufrichtung und/oder vom Boden fort zu reflektieren. Zur Illustration wird nochmals auf die Fig. 1b verwiesen. Wird beim Kontakt des Vorderfußes mit dem Boden kinetische Energie wieder auf den Fuß übertragen, führt dies zu einer Abstoßung des Fußes vom Boden, und somit zu einer Unterstützung der Vorwärtsbewegung.However, it is advantageous for the forefoot area to have a sole property that reflects the component of the force impulse pointing in the direction of travel or upwards in the direction of travel and/or away from the ground. For illustration, please refer again to Fig. 1b. If kinetic energy is transferred back to the foot when the forefoot comes into contact with the ground, this leads to the foot being pushed off the ground, thus supporting the forward movement.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, im Fersenbereich und im Vorderfußbereich einer Sohleneinheit Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften vorzusehen: Im Vorderfußbereich wird bevorzugt ein elastisches Material verwendet, während im Fersenbereich bevorzugt ein viskoses Material verwendet wird.The present invention is therefore based on the knowledge that materials with different properties can be provided in the heel area and in the forefoot area of a sole unit: In the forefoot area, an elastic material is used, while in the heel area a viscous material is preferred.

Nun gibt es in der Natur keine rein elastischen oder viskosen Materialien; es tritt immer eine Kombination dieser beiden Eigenschaften auf. Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind daher unter elastischen und viskosen Materialien genaugenommen Materialien mit elasto-viskosen Eigenschaften zu verstehen, bei denen die eine oder andere Eigenschaft stärker oder weniger stark ausgeprägt ist.Now, there are no purely elastic or viscous materials in nature; there is always a combination of these two properties. For the purposes of the present invention, elastic and viscous materials are therefore strictly speaking understood to mean materials with elasto-viscous properties in which one or the other property is more or less pronounced.

Unter einem "elastischen" Material wird somit erfindungsgemäß ein Material verstanden, das überwiegend elastisch ist, d. h. nur in geringem Umfang viskose Eigenschaften hat. Unter einem "viskosen" Material wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Material verstanden, das überwiegend viskos ist, d. h. nur in geringem Umfang elastische Eigenschaften aufweist.According to the invention, an "elastic" material is understood to mean a material that is predominantly elastic, i.e. has only a small amount of viscous properties. In the sense of the present invention, a "viscous" material is understood to mean a material that is predominantly viscous, i.e. has only a small amount of elastic properties.

Elastisch bedeutet hierbei, daß die Materialien unter Einwirkung von Kraftfeldern bzw. -stößen elastisch zurückfedern und dabei die über den Kraftstoß aufgenommene Energie idealerweise vollständig wieder abgeben. Materialien mit viskosen Eigenschaften hingegen sind Materialien, die einen Großteil der aufgenommenen Energie in Wärme umsetzen, d. h. sich nur geringfügig elastisch deformieren.Elastic here means that the materials spring back elastically under the influence of force fields or impacts and, ideally, completely release the energy absorbed by the impact. Materials with viscous properties, on the other hand, are materials that convert a large part of the absorbed energy into heat, i.e. they only deform slightly elastically.

Wird daher ein im erfindungssinne viskoses Material wie oben beschrieben bevorzugterweise im Fersenbereich einer Sohleneinheit verwendet, hat es die Eigenschaft, den von der Ferse übertragenen Kraftstoß zumindest teilweise in Wärme umzuwandeln und auf diese Art und Weise zu verhindern, daß der Kraftstoß quasi vom Boden "reflektiert" wird und die Ferse belastet. Als Ergebnis stellt sich subjektiv vom Läufer aus betrachtet ein sehr "weiches" Laufgefühl ein.Therefore, if a viscous material in the sense of the invention as described above is used, preferably in the heel area of a sole unit, it has the property of converting the force transmitted by the heel at least partially into heat and in this way preventing the force from being "reflected" by the ground and putting pressure on the heel. As a result, subjectively from the runner's point of view, a very "soft" running feeling is achieved.

Demgegenüber hat das im Vorderfußbereich bevorzugterweise verwendete, überwiegend elastische Material die Eigenschaft, den Fuß vom Boden abzustoßen und den Läufer quasi "vorwärts zu katapultieren", da es den Kraftstoß vom Boden reflektiert.In contrast, the predominantly elastic material used in the forefoot area has the property of pushing the foot off the ground and, as it were, "catapulting" the runner forward, as it reflects the force from the ground.

Aus den obigen Überlegungen wird deutlich, daß sich für die erfindungsgemäße Charakterisierung bzw. Quantifizierung von viskosen und elastischen Materialien insbesondere der bei der Deformation auftretende Energieverlust eignet. Diese Größe (gemessen in %) beschreibt das Verhältnis der über das auftretende Kraftfeld in das Material eingespeisten Energie zu der bei der Entspannung zurückgewonnenen Energie.From the above considerations it is clear that the energy loss occurring during deformation is particularly suitable for the inventive characterization or quantification of viscous and elastic materials. This value (measured in %) describes the ratio of the energy fed into the material via the force field to the energy recovered during relaxation.

Um den für die vorliegende Erfindung wesentlichen Energieverlust von geeigneten Materialien bestimmen zu können, wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung verwendet, die in Fig. 2b dargestellt ist. Die Vorrichtung besteht aus einer Plattform 5, auf der sich das zu untersuchende Material befindet. Dieses Material kann in Form einer einzelnen Materialschicht vorliegen (bevorzugt), oder - wie dargestellt - als fertiger Sportschuh. In jedem Fall ist es bevorzugt, daß das zu untersuchende Material in der gleichen Dicke und vorzugsweise in der gleichen Form bereitgestellt wird, in der es später in den Schuhen benutzt wird. Auf das zu untersuchende Material wird dann mit Hilfe einer Stempelanordnung 7 über einen (weiter unten noch näher zu beschreibenden) Stempel 8 (vergl. Fig. 2c) ein definiertes Kraftfeld aufgebracht. Unterhalb der Plattform 5 befindet sich eine (schematisch dargestellte) Meßanordnung 6, mit der die sich die ergebende Deformation des Testmaterials (in mm) gemessen wird. Der Aufbau der Stempelanordnung 7 und der Meßanordnung 6 ist dem Fachmann bekannt und braucht hier nicht weiter beschrieben zu werden. Ein entsprechendes Gerät ist mit Ausnahme der unten beschriebenen Stempel 8 kommerziell unter dem Namen INSTRON Testmaschine Testaufbau 8502 von der Firma INSTRON Ltd, High Vycoms, Great Britain, erhältlich.In order to be able to determine the energy loss of suitable materials that is essential for the present invention, a device is used according to the invention, which is shown in Fig. 2b. The device consists of a platform 5 on which the material to be examined is located. This material can be in the form of a single layer of material (preferred) or - as shown - as a finished sports shoe. In any case, it is preferred that the material to be examined is provided in the same thickness and preferably in the same form in which it will later be used in the shoes. A defined force field is then applied to the material to be examined using a stamp arrangement 7 via a stamp 8 (to be described in more detail below) (see Fig. 2c). Below the platform 5 there is a (schematically shown) measuring arrangement 6 with which the resulting deformation of the test material (in mm) is measured. The structure of the stamp arrangement 7 and the measuring arrangement 6 is known to the person skilled in the art and does not need to be described further here. A corresponding device, with the exception of the stamps 8 described below, is commercially available under the name INSTRON test machine test setup 8502 from INSTRON Ltd, High Vycoms, Great Britain.

Das mit Hilfe der Stempelanordnung 7 bzw. dem Stempel 8 aufgebrachte Kraftfeld hat erfindungsgemäß zur Untersuchung der erfindungsgemäßen elastischen und viskosen Materialien unterschiedliche Profile, um die tatsächlichen Gegebenheiten möglichst realitätsgetreu zu simulieren. Demnach wird für die Untersuchung von geeigneten viskosen Materialien ein Kraftfeld verwendet, das in Fig. 2a mit "Ferse" bezeichnet ist. Um so realitätsgenau wie möglich zu simulieren, wird weiterhin ein Stempel 8a verwendet, dessen Geometrie der einer menschlichen Ferse angenähert ist. Der Stempel 8a hat einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 5 cm und eine Querschnittsfläche an seinem unteren Ende von 19,63 cm² (die leicht gekrümmt ist). Für die Vermessung von geeigneten elastischen Materialien wird demgegenüber ein Kraftprofil verwendet, das in Fig. 2a mit "Vorderfuß" bezeichnet ist. Der bei diesen Messungen Verwendung findende Stempel 8b ist von seiner Geometrie her an den menschlichen Vorfuß angepaßt. Stempel 8b hat eine längliche Form mit einer Länge von 8,5 cm und einer Breite von 5 cm. Seine (wiederum leicht gekrümmte) Unterseite hat eine Querschnittsfläche von 42,50 cm². Schließlich wurden die Materialien in einer Dicke untersucht, wie sie in tatsächlichen Schuhen üblicherweise auftreten (1 Omm im Vorderfußbereich; 20 mm im Hinterfußbereich)The force field applied with the aid of the stamp arrangement 7 or the stamp 8 has, according to the invention, different profiles for examining the elastic and viscous materials according to the invention in order to simulate the actual conditions as realistically as possible. Accordingly, a force field is used for examining suitable viscous materials, which is designated as "heel" in Fig. 2a. In order to simulate as realistically as possible, a stamp 8a is also used, the geometry of which is close to that of a human heel. The stamp 8a has a circular cross-section with a diameter of 5 cm and a cross-sectional area at its lower end of 19.63 cm² (which is slightly curved). In contrast, a force profile is used for measuring suitable elastic materials, which is designated as "forefoot" in Fig. 2a. The stamp 8b used for these measurements is adapted in terms of its geometry to the human forefoot. Stamp 8b has an elongated shape with a length of 8.5 cm and a width of 5 cm. Its (again slightly curved) underside has a cross-sectional area of 42.50 cm². Finally, the materials were examined in a thickness that is usually found in real shoes (1 mm in the forefoot area; 20 mm in the rear foot area)

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung 6, 7 (vgl. Fig. 2b) gemessenen Versuchsergebnisse diskutiert.In the following, the test results measured with the aid of the measuring device 6, 7 according to the invention (cf. Fig. 2b) are discussed with reference to Figs. 3 and 4.

In Fig. 3 ist das Deformationsverhalten eines erfindungsgemäßen viskosen Materials dargestellt, das mit der in Fig. 2b dargestellten Vorrichtung dem in Fig. 2a mit "Ferse" bezeichneten Kraftprofil ausgesetzt wird, wobei auf der Abszisse die mit der Einrichtung 6 gemessene Deformation dargestellt ist, in Abhängigkeit des mit dem Stempel 7 aufgebrachten Kraftfeldes. Wie man der Figur entnehmen kann, zeigt das bevorzugt im Fersenbereich verwendete viskose Material ein stark ausgeprägtes Hystereseverhalten. Beim Aufbau der Kraft gemäß dem Kraftprofil "Ferse" aus Fig. 2a stellt sich eine Deformation ein, die sich über die Zeit hinweg nur langsam wieder zurückbildet, und dies mit einer erheblich geringeren Gegenkraft auf den Stempel 8a. Der sich ergebende Energieverlust läßt sich graphisch oder numerisch ermitteln und stellt sich als schraffiert dargestellte Fläche im Diagramm dar. Wie man erkennt, wird bei dem erfindungsgemäßen viskosen Material ein erheblicher Anteil der eingespeisten Energie in Wärme umgesetzt und steht nicht mehr als Rückstellkraft zur Verfügung, wenn das Material wieder seine ursprüngliche Form annimmt.Fig. 3 shows the deformation behavior of a viscous material according to the invention, which is subjected to the force profile designated "heel" in Fig. 2a using the device shown in Fig. 2b, with the deformation measured with the device 6 being shown on the abscissa, depending on the force field applied with the stamp 7. As can be seen from the figure, the viscous material preferably used in the heel area shows a strongly pronounced hysteresis behavior. When the force is built up according to the force profile "heel" from Fig. 2a, a deformation occurs that only slowly increases over time. reforms again, and does so with a considerably lower counterforce on the stamp 8a. The resulting energy loss can be determined graphically or numerically and is shown as a hatched area in the diagram. As can be seen, with the viscous material according to the invention, a considerable proportion of the energy fed in is converted into heat and is no longer available as a restoring force when the material returns to its original shape.

Dem Graphen aus Fig. 3 ist neben dem Energieverlust auch eine weitere, für die vorliegende Erfindung wesentliche Größe zu entnehmen, nämlich die dynamische Steifheit (Dynamic Stiffness = DS) des untersuchten Materials. Die dynamische Steifheit ist definiert als das Verhältnis zwischen der einwirkenden Kraft F [N] und der sich ergebenden Auslenkung d [mm]. Experimente haben gezeigt, daß für Sportschuhe insbesondere zwei Bereiche der dynamischen Steifheit von besonderem Interesse sind: die Steifheit zwischen 1000 N und 1500 N, sowie die Steifheit zwischen 200 N und 400 N. Sie berechnet sich wie folgt:In addition to the energy loss, the graph in Fig. 3 also shows another value that is important for the present invention, namely the dynamic stiffness (DS) of the material being examined. The dynamic stiffness is defined as the ratio between the acting force F [N] and the resulting deflection d [mm]. Experiments have shown that two areas of dynamic stiffness are of particular interest for sports shoes: the stiffness between 1000 N and 1500 N, and the stiffness between 200 N and 400 N. It is calculated as follows:

Dynamische Steifheit DS&sub1;&sub0;&sub0;&sub0;&submin;&sub1;&sub5;&sub0;&sub0; = (F&sub1;&sub5;&sub0;&sub0;N - F&sub1;&sub0;&sub0;&sub0;N)/(d&sub1;&sub5;&sub0;&sub0;N - d&sub1;&sub0;&sub0;&sub0;N) [N/mm]Dynamic stiffness DS10000-115500 = (F1500N - F10000N)/(d15500N - d1000N) [N/mm]

Der Wert für die dynamische Steifheit zwischen 200 N und 400 N ergibt sich entsprechend; er ist in Fig. 3 graphisch nicht dargestellt.The value for the dynamic stiffness between 200 N and 400 N is determined accordingly; it is not shown graphically in Fig. 3.

Die dynamische Steifheit ist erfindungsgemäß bei Sohleneinheiten von Interesse, die aus einem Schichtenensemble (d. h. aus einer Vielzahl von Schichten aus unterschiedlichen Materialien) bestehen. Bei derartigen Anordnungen (die beispielsweise eine Innenschicht, eine Mittelschicht, die erfindunggemäße Funktionsschicht - auf die im folgenden als Funktionsschicht(en) Bezug genommen wird - und eine Außensohle umfassen können) tritt der oben beschriebene Effekt nur auf, wenn die Steifheit der Funktionsschicht bei den interessierenden Kraftbereichen nicht höher ist als die der Materialien, aus denen die weiteren Schichten bestehen. Die im Sohlenbereich insbesondere verwendeten Materialien sind wegen ihrer leichten Verarbeitbarkeit und der geringen Kosten insbesondere EVA (Ethylvenylazetat) und PU (Polyurethan). Damit die elasto-viskosen Eigenschaften dieser Materialien nicht das Gesamtverhalten der Sohle bestimmen, ist es notwending, daß die dynamische Steifheit der erfindungsgemäßen viskosen und elastischen Stoffe niedriger ist als die dieser Materialien.According to the invention, the dynamic stiffness is of interest in sole units that consist of a layer ensemble (ie of a plurality of layers made of different materials). In such arrangements (which can comprise, for example, an inner layer, a middle layer, the functional layer according to the invention - referred to below as functional layer(s) - and an outsole), the effect described above only occurs occurs when the stiffness of the functional layer in the force ranges of interest is not higher than that of the materials from which the other layers are made. The materials used in the sole area in particular are EVA (ethyl vinyl acetate) and PU (polyurethane) because of their ease of processing and low cost. So that the elasto-viscous properties of these materials do not determine the overall behavior of the sole, it is necessary that the dynamic stiffness of the viscous and elastic materials according to the invention is lower than that of these materials.

In Fig. 4 ist demgegenüber das Antwortverhalten des erfindungsgemäßen elastischen Materials dargestellt. Wie man der Fig. 4 entnehmen kann, zeigt das elastische Material nur ein sehr schwach ausgeprägtes Hystereseverhalten, und somit nur einen sehr geringen, erfindungsgemäßen Energieverlust. Das Material entspannt sich quasi gleichzeitig mit abnehmender Kraft, wobei im wesentlichen die über den Kraftstempel 8b eingespeiste Energie auch wieder frei wird. Dargestellt ist graphisch auch hier der Wert für die dynamische Steifheit zwischen 1500 N und 1000 N (der entsprechende Wert für die dynamische Steifheit zwischen 400 N und 200 N wurde erneut der Einfachheit halber fortgelassen).In contrast, Fig. 4 shows the response behavior of the elastic material according to the invention. As can be seen from Fig. 4, the elastic material only shows a very weak hysteresis behavior, and thus only a very small energy loss according to the invention. The material relaxes almost simultaneously with decreasing force, whereby essentially the energy fed in via the force stamp 8b is also released again. Here, too, the value for the dynamic stiffness between 1500 N and 1000 N is shown graphically (the corresponding value for the dynamic stiffness between 400 N and 200 N was again omitted for the sake of simplicity).

Bei mit der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang stehenden, umfassenden Untersuchungen hat sich nun ergeben, daß zum Erreichen des erfindungsgemäßen Erfolgs bestimmte Werte sowohl für den Energieverlust im elastischen und viskosen Material, als auch (im Fall von Schuhen mit mehreren Schichten aus unterschiedlichen Materialien) für die dynamische Steifheit DS erreicht werden müssen. Diese erfindungsgemäß zu erzielenden Werte sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt: In extensive investigations related to the present invention, it has now been found that in order to achieve the success according to the invention, certain values must be achieved both for the energy loss in the elastic and viscous material and (in the case of shoes with several layers made of different materials) for the dynamic stiffness DS. These values that can be achieved according to the invention are summarized in the following table:

Wie man erkennt, sollte demnach bei den erfindungsgemäßen elastischen Materialien der auftretende Energieverlust höchstens 27% sein. Demgegenüber sollte der auftretende Energieverlust bei dem erfindungsgemäßen viskosen Material mindestens 55% betragen. Vergleichsstudien haben belegt, daß bei der sich ergebenden Mindestenergieverlustdifferenz von 28% zwischen Vorderfuß und Hinterfuß zum einen eine erhebliche Verminderung der Verletzungsgefahr im Bereich des vertikalen Kraftspitzenwerts erreicht wird, und zum anderen im Bereich des aktiven Spitzenwertes die gespeicherte Energie wieder optimal abgegeben wird. Das Ergebnis ist ein Schuh, der nicht nur sehr angenehm und ohne Verletzungsgefahr zu tragen ist, sondern auch die Leistungsfähigkeit des Sportlers erhöht. Vergleichsuntersuchungen mit herkömmlichen Schuhen habe ergeben, daß Athleten mit den erfindungsgemäßen Schuhen beim Durchlaufen einer Teststrecke einen verminderten Sauerstoffbedarf zeigten.As can be seen, the energy loss that occurs with the elastic materials according to the invention should be at most 27%. In contrast, the energy loss that occurs with the viscous material according to the invention should be at least 55%. Comparative studies have shown that with the resulting minimum energy loss difference of 28% between the forefoot and the hindfoot, on the one hand, a considerable reduction in the risk of injury in the area of the vertical force peak value is achieved, and on the other hand, the stored energy is released optimally in the area of the active peak value. The result is a shoe that is not only very comfortable to wear and without risk of injury, but also increases the athlete's performance. Comparative studies with conventional shoes have shown that athletes wearing the shoes according to the invention showed a reduced oxygen requirement when running a test track.

Bei den Werten für die dynamische Steifheit stellt sich die Situation etwas komplexer dar: Hier ergibt sich sportartabhängig ein unterschiedliches Bild, da unterschiedliche Sportarten unterschiedliche Anforderungen an den Schuh stellen. So wurde herausgefunden, daß bei Feldsportarten (Basketball, Volleyball, Fußball) die dynamische Steifheit zwischen 1000 N und 1500 N weniger als 600 N/mm für das elastische Material betragen sollte, und weniger als 250 N/mm für das viskose Material.The situation is somewhat more complex when it comes to the values for dynamic stiffness: the picture varies depending on the sport, as different sports place different demands on the shoe. It was found that for field sports (basketball, volleyball, football) the dynamic stiffness between 1000 N and 1500 N should be less than 600 N/mm for the elastic material and less than 250 N/mm for the viscous material.

Bei Laufschuhen hingegen sollte die dynamische Steifheit des elastischen Materials zwischen 1000 N und 1500 N weniger als 450 N/mm betragen, und die dynamische Steifheit des viskosen Materials weniger als 200 N/mm.For running shoes, however, the dynamic stiffness of the elastic material should be less than 450 N/mm between 1000 N and 1500 N, and the dynamic stiffness of the viscous material should be less than 200 N/mm.

Für einen Universalschuh stellt folgendes einen guten Kompromiß dar: Die dynamische Steifheit des elastischen Materials sollte zwischen 1000 N und 1500 N weniger als 600 N/mm und zwischen 200 N und 400 N weniger als 300 N/mm betragen; die des viskosen Materials zwischen 1000 N und 1500 N weniger als 250 N/mm und zwischen 200 N und 400 N weniger als 130 N/mm.For a universal shoe, the following represents a good compromise: the dynamic stiffness of the elastic material should be less than 600 N/mm between 1000 N and 1500 N and less than 300 N/mm between 200 N and 400 N; that of the viscous material should be less than 250 N/mm between 1000 N and 1500 N and less than 130 N/mm between 200 N and 400 N.

Demnach eignen sich zum Zwecke der vorliegenden Erfindung die folgenden Materialien:Accordingly, the following materials are suitable for the purposes of the present invention:

Tabelle 1: Elastisches Material I.Table 1: Elastic material I. Parameter Material (VGB-1A)Material parameters (VGB-1A)

Energieverlust (%) 24,5%Energy loss (%) 24.5%

Steifheit (200 N - 400 N) 230 N/mmStiffness (200 N - 400 N) 230 N/mm

Steifheit (1000 N - 1500 N) 440 N/mmStiffness (1000 N - 1500 N) 440 N/mm

Max. Deformation 61%Max. deformation 61%

Durometer 52 Asker CDurometer 52 Asker C

Spezifisches Gewicht 0,28 g/cm³Specific gravity 0.28 g/cm³

Elastizität* 57%Elasticity* 57%

*: Gemessen nach DIN 53512*: Measured according to DIN 53512

Bei dem bevorzugten Material VGB-1A handelt es sich um einen Stoff mit der folgenden Zusammensetzung:The preferred material VGB-1A is a substance with the following composition:

EVA (21%): 50 phrEVA (21%): 50 phr

Isopren Gummi: 50 phrIsoprene rubber: 50 phr

RB-500 6 phrRB-500 6phr

Stearinsäure: 0,8 phrStearic acid: 0.8 phr

T4: 1 phrT4: 1phr

Zinkstearat: 1,2 phrZinc stearate: 1.2 phr

Zinkoxid: 2 phrZinc oxide: 2 phr

Dicumylperoxid: 0,6 phrDicumyl peroxide: 0.6 phr

Blasmittel: 3,5-5,0 phrBlowing agent: 3.5-5.0 phr

Pigment: X (in Abhängigkeit der Farbe)Pigment: X (depending on color)

Die Bezeichnung phr ist eine Mengeneinheit (parts per hundred parts of rubber) für Additive, die einem Kautschuk zur "Formulierung" zugegeben werden. (vergl. auch Römpp Lexikon Chemie - Version 1.3, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1997).The term phr is a unit of quantity (parts per hundred parts of rubber) for additives that are added to rubber for "formulation". (see also Römpp Lexikon Chemie - Version 1.3, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1997).

Dieses erfindungsgemäße elastische Material stellt jedoch nur die gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform dar. Erfindungsgemäß können die EVA/Gummianteile auch variiert werden: Auch ist es möglich, 40 bis 60 Vol.-% Ethylenvinylacetat (EVA), und 60 bis 40 Vol.-% Naturkautschuk zu verwenden. Dieses Material weist zum einen exzellente elastische Eigenschaften auf, und läßt sich zum anderen mit den gängigen Formgebungsverfahren einfach und preiswert in Schuhsohlen formen.However, this elastic material according to the invention only represents the currently preferred embodiment. According to the invention, the EVA/rubber proportions can also be varied: It is also possible to use 40 to 60% by volume of ethylene vinyl acetate (EVA) and 60 to 40% by volume of natural rubber. This material has excellent elastic properties on the one hand and can also be easily and inexpensively formed into shoe soles using standard molding processes.

Die derzeit besten Ergebnisse lassen sich aber erzielen, wenn man das oben beschriebene elastische Material 1 (VGB-1A) in der angegebenen Zusammensetzung verwendet. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die oben angegebenen Mischungsverhältnisse nicht bedeuten, daß nicht auch weitere Zusätze zur Mischung hinzugefügt werden können (beispielsweise um die Farbe zu beeinflussen).However, the best results can currently be achieved by using the elastic material 1 (VGB-1A) described above in the specified composition. It is expressly pointed out that the mixing ratios specified above do not mean that other additives cannot be added to the mixture (for example to influence the color).

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann auch ein anderes elastisches Material wie folgt verwendet werden:According to a further embodiment of the invention, another elastic material can be used as follows:

Tabelle 2: Elastisches Material II.Table 2: Elastic material II. Parameter Material (VGB-7A)Material parameters (VGB-7A)

Energieverlust (%) 27%Energy loss (%) 27%

Steifheit (200 N - 400 N) 210N/mmStiffness (200 N - 400 N) 210N/mm

Steifheit (1000 N - 1500 N) 480 N/mmStiffness (1000 N - 1500 N) 480 N/mm

Max. Deformation 61%Max. deformation 61%

Durometer 52 Asker CDurometer 52 Asker C

Spezifisches Gewicht 0,28 g/cm³Specific gravity 0.28 g/cm³

Elastizität 55%Elasticity 55%

Bei dem Material VGB-7A handelt es sich um einen Stoff mit den folgenden Hauptbestandteilen:The material VGB-7A is a substance with the following main components:

Eva 462: 60 phrEva 462: 60 phr

IR (Gummi): 30 phrIR (rubber): 30 phr

Engage 003: 10 phrEngage 003: 10 phr

RB-500: 6 phrRB-500: 6phr

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die folgenden Materialien insbesondere als viskose Materialien zu verwenden:According to the present invention, the following materials are particularly to be used as viscous materials:

Tabelle 3: Viskoses Material I.Table 3: Viscous material I. Parameter Material (B-HD45)Parameters Material (B-HD45)

Energieverlust (%) 65%Energy loss (%) 65%

Steifheit (200 N - 400 N) 120 N/mmStiffness (200 N - 400 N) 120 N/mm

Steifheit (1000 N - 1500 N) 200 N/mmStiffness (1000 N - 1500 N) 200 N/mm

Max. Deformation 60%Max. deformation 60%

Durometer 45 Asker CDurometer 45 Asker C

Spezifisches Gewicht 0,42 g/cm³Specific gravity 0.42 g/cm³

Elastizität 10%Elasticity 10%

Bei dem Material B-HD45 handelt es sich um einen Stoff mit der folgenden Zusammensetzung:The material B-HD45 is a substance with the following composition:

Butyl-Polymer: 100 phrButyl polymer: 100 phr

Füllmaterial: 30 phrFilling material: 30 phr

Aktivator: 1 phrActivator: 1 phr

Dicumylperoxid: 4 phrDicumyl peroxide: 4 phr

Antioxidant: 1 phrAntioxidant: 1 phr

Polymerischer Plastifizierer: 3 phrPolymeric plasticizer: 3 phr

Blasmittel: 4 phrBlowing agent: 4 phr

B-HD45 wird als ein flächiges Vorratsmaterial geliefert und nachfolgend in eine gewünschte Sohlenschicht weiterverarbeitet.B-HD45 is supplied as a flat stock material and subsequently processed into a desired sole layer.

Alternativ dazu kann ein weiteres viskoses Material mit Buty-Polymer und Norsorex (einer Art Gummi) als Hauptbestandteilen das folgende Material verwendet werden:Alternatively, another viscous material with Buty polymer and Norsorex (a type of rubber) as main components, the following material can be used:

Tabelle 4: Viskoses Material II.Table 4: Viscous material II. Parameter Material (BIM-50)Parameters Material (BIM-50)

Energieverlust (%) 65%Energy loss (%) 65%

Steifheit (200 N - 400 N) 120 N/mmStiffness (200 N - 400 N) 120 N/mm

Steifheit (1000 N - 1500 N) 200 N/mmStiffness (1000 N - 1500 N) 200 N/mm

Max. Deformation 60%Max. deformation 60%

Durometer 50 Asker CDurometer 50 Asker C

Spezifisches Gewicht 0,42 g/cm³Specific gravity 0.42 g/cm³

Elastizität 10%Elasticity 10%

Das Material BIM-50 entspricht, soweit es seine Zusammensetzung betrifft dem oben beschriebenen Material B-HD45. Der Unterschied ist jedoch, das BIM-50 kompressionsgeformt wurde, um die Sohlenschicht zu formen.The BIM-50 material is the same as the B-HD45 material described above in terms of its composition. The difference, however, is that BIM-50 has been compression molded to form the sole layer.

Im Vergleich zu den erfindungsgemäßen elastischen und viskosen Materialien werden in der folgenden Tabelle die erfindungswesentlichen Parameter von dem vorbekannten EVA zu Vergleichszwecken angegeben.In comparison to the elastic and viscous materials according to the invention, the parameters essential to the invention of the previously known EVA are given in the following table for comparison purposes.

Die erste Tabelle zeigt die Daten für typisches EVA, welches für einen Vorderfußteil einer Sohlenstruktur verarbeitet wurde, während die zweite Tabelle (Tabelle 6) die Daten für ein typisches EVA widerspiegelt, welches für den Gebrauch in einem Hinterfußteil einer Sohlenstruktur verarbeitet wurde.The first table shows the data for typical EVA processed for a forefoot portion of a sole structure, while the second table (Table 6) reflects the data for a typical EVA processed for use in a rearfoot portion of a sole structure.

Vergleichstabelle für Tabelle 5: EVA (Vorderfuß)Comparison table for Table 5: EVA (forefoot) Parameter Material (EVA)Parameters Material (EVA)

Energieverlust (%) 33+/-2%Energy loss (%) 33+/-2%

Steifheit (200 N - 400 N) 260+/-20 N/mmStiffness (200 N - 400 N) 260+/-20 N/mm

Steifheit (1000 N - 1500 N) 520+/-20 N/mmStiffness (1000 N - 1500 N) 520+/-20 N/mm

Vergleichstabelle für Tabelle 6: EVA (Hinterfuß)Comparison table for Table 6: EVA (rear foot) Parameter Material (EVA)Parameters Material (EVA)

Energieverlust (%) 38+/-2%Energy loss (%) 38+/-2%

Steifheit (200 N - 400 N) 120+/-20 N/mmStiffness (200 N - 400 N) 120+/-20 N/mm

Steifheit (1000 N - 1500 N) 220 +/-20 N/mmStiffness (1000 N - 1500 N) 220 +/-20 N/mm

Unter Berücksichtigung der oben im einzelnen diskutierten erfindungsgemäßen Materialien sind in den Fig. 5 und 6 bevorzugte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Sohleneinheit dargestellt.Taking into account the inventive materials discussed in detail above, preferred embodiments of a sole unit according to the invention are shown in Figs. 5 and 6.

Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Sohle im horizontalen Schnitt. Dargestellt ist die Laufsohle 50 des Schuhs 10, die sich in einen Vorderfußbereich 60 und einen Hinterfußbereich 80 aufteilt. Die Sohle 50 kann ihrerseits aus einer Vielzahl von einzelnen Schichten bestehen, wie das bei Sportschuhen üblicherweise der Fall ist. Beispielsweise kann die Sohle aus einer Außensohle 55, einer Mittelsohle 59 und einer nicht dargestellten Innensohle bestehen (vgl. Fig. 6a).Fig. 5 shows a sole according to the invention in horizontal section. Shown is the outsole 50 of the shoe 10, which is divided into a forefoot area 60 and a rear foot area 80. The sole 50 can in turn consist of a plurality of individual layers, as is usually the case with sports shoes. For example, the sole can consist of an outsole 55, a midsole 59 and an insole (not shown) (see Fig. 6a).

Zwischen der Außensohle 55 und der Mittelsohle 59 befindet sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die erfindungsgemäße Funktionsschicht 57. Die erfindungsgemäße Funktionsschicht 57 kann gemäß der vorliegenden Erfindung in zwei horizontale Bereiche unterteilt sein: nämlich den Vorderfußbereich 60, der aus erfindungsgemäß überwiegend elastischem Material besteht, und den Fersenbereich 80, der aus überwiegend viskosem Material besteht. Zwischen diesen beiden horizontalen Bereichen kann ein weiterer Übergangsbereich 70 vorgesehen sein. Dies ist jedoch nicht zwangsläufig notwendig; der Vorderfußbereich 60 und der Hinterfußbereich 80 können auch unmittelbar aneinanderstoßen.According to a preferred embodiment, the functional layer 57 according to the invention is located between the outsole 55 and the midsole 59. The functional layer 57 according to the invention can be divided into two horizontal areas according to the present invention: namely the forefoot area 60, which consists of a predominantly elastic material according to the invention, and the heel area 80, which consists of a predominantly viscous material. A further transition area 70 can be provided between these two horizontal areas. However, this is not necessarily necessary; the forefoot area 60 and the rearfoot area 80 can also directly abut one another.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (nicht dargestellt) können auch zwei Funktionsschichten 57 vorgesehen werden. in diesem Fall weist die erste Funktionsschicht im Vorderfußbereich das erfindunggemäße elastische Material auf, und die zweite Funktionsschicht im Fersenbereich das erfindungsgemäße viskose Material.According to an alternative embodiment of the present invention (not shown), two functional layers 57 can also be provided. In this case, the first functional layer in the forefoot area has the elastic material according to the invention, and the second functional layer in the heel area has the viscous material according to the invention.

Wie man den Fig. 6a und 6b entnehmen kann, kann sich die erfindungsgemäße Funktionsschicht 57 gemäß zwei bevorzugten Ausführungsformen seitlich etwas über die Mittelsohle 59 erstrecken (Fig. 6a), oder in erheblichem Umfang. Dies hängt von dem Anwendungsgebiet des Sportschuhs ab. Dort, wo die Wahrscheinlichkeit des seitlichen Auftreffens des Fußes auf einen Untergrund hoch ist (bei allen Sportarten, bei denen vermehrt Sprünge auftreten), ist die Ausführungsform gemäß Fig. 6b bevorzugt. Demgegenüber findet beispielsweise bei Laufschuhen bevorzugt die Ausführungsform gemäß Fig. 6a Verwendung.As can be seen from Fig. 6a and 6b, the functional layer 57 according to the invention can, according to two preferred embodiments, extend laterally slightly over the midsole 59 (Fig. 6a), or to a considerable extent. This depends on the area of application of the sports shoe. Where the probability of the foot hitting the ground sideways is high (in all sports where jumping occurs more frequently), the embodiment according to Fig. 6b is preferred. In contrast, the embodiment according to Fig. 6a is preferably used, for example, in running shoes.

Was die gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt zu verwendenden Materialien angeht, sind im Stand der Technik im Prinzip sowohl elastische, als auch viskose Materialien an sich bekannt. Allerdings sollten die verwendeten Materialien bevorzugterweise besondere Eigenschaften aufweisen, um sich als Sohlenmaterial für Sportschuhe zu qualifizieren.As far as the materials to be used preferably according to the present invention are concerned, both elastic and viscous materials are known in principle in the prior art. However, the materials used should preferably have special properties in order to qualify as sole material for sports shoes.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sollten die Materialien mit den gängigen Verfahren einfach zu formen sein, ein geringes Gewicht aufweisen und eine hohe Reiß- und Abriebfestigkeit aufweisen. Aus diesem Grund kommen viele der an sich bekannten Materialien (wie beispielsweise natürliches Gummi als elastisches Material) nicht in FrageAccording to the present invention, the materials should be easy to form using common processes, be lightweight and have high tear and abrasion resistance. For this reason, many of the known materials (such as natural rubber as an elastic material) are not suitable.

Es wurde insbesondere dargelegt, daß der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben diskutierten bevorzugten Ausführungsformen begrenzt ist. Insbesondere sollen alle naheliegenden Veränderungen der Merkmale mitumfasst sein. Beispielsweise wurde in der obigen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, daß zur Veränderung der bevorzugt verwendeten Steifigkeit der verschiedenen Sohlenschichten bevorzugt verschiedene Materialzusammensetzungen verwendet werden. Das gleiche Ergebnis kann erhalten werden, wenn die Dicke der Sohle oder Teilbereiche davon geeignet angepasst werden. Darüber hinaus müssen die Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung nicht den gesamten Vorderfußbereich oder Hinterfußbereich bilden. Alternativ dazu können kleine Stücke davon in die entsprechenden Sohlenbereiche eingefügt werden.It has been particularly stated that the scope of the present invention is not limited to the preferred embodiments discussed above. In particular, all obvious changes in the features are intended to be included. For example, in the above description of the preferred embodiments of the present invention, it has been suggested that different material compositions are preferably used to change the preferred stiffness of the various sole layers. The same result can be obtained if the thickness of the sole or Partial areas thereof can be suitably adapted. Furthermore, the materials according to the present invention do not have to form the entire forefoot area or rearfoot area. Alternatively, small pieces thereof can be inserted into the corresponding sole areas.

Claims (15)

1. Sohleneinheit für Schuhe, insbesondere Sportschuhe, die in horizontaler Richtung wenigstens zwei Bereiche umfaßt, wobei der erste Bereich (60) sich über den Vorderfußbereich erstreckt und der zweite (80) über den Hinterfußbereich, wobei der erste Bereich ein elastisches Material umfaßt, das einen Energieverlust von höchstens 27% aufweist.1. Sole unit for shoes, in particular sports shoes, which comprises at least two regions in the horizontal direction, the first region (60) extending over the forefoot region and the second region (80) over the rear foot region, the first region comprising an elastic material which has an energy loss of at most 27%. 2. Sohleneinheit für Schuhe, insbesondere Sportschuhe, die in horizontaler Richtung wenigstens zwei Bereiche umfaßt, wobei der erste Bereich (60) sich über den Vorderfußbereich erstreckt und der zweite (80) über den Hinterfußbereich, wobei der zweite Bereich ein viskoses Material umfaßt, das einen Energieverlust von mindestens 55% aufweist.2. Sole unit for shoes, in particular sports shoes, which comprises at least two regions in the horizontal direction, the first region (60) extending over the forefoot region and the second region (80) over the rear foot region, the second region comprising a viscous material which has an energy loss of at least 55%. 3. Sohleneinheit für Schuhe, insbesondere Sportschuhe, die in horizontaler Richtung wenigstens zwei Bereiche umfaßt, wobei der erste Bereich (60) sich über den Vorderfußbereich erstreckt, und der zweite (80) über den Hinterfußbereich, wobei der erste Bereich (60) ein elastisches Material umfaßt, das einen ersten Energieverlust aufweist, und der zweite Bereich (80) ein viskoses Material, das einen zweiten Energieverlust aufweist, wobei die Differenz zwischen dem zweiten Energieverlust und dem ersten Energieverlust mindestens 28% beträgt.3. Sole unit for shoes, in particular sports shoes, which comprises at least two regions in the horizontal direction, the first region (60) extending over the forefoot region and the second region (80) over the rear foot region, the first region (60) comprising an elastic material having a first energy loss and the second region (80) comprising a viscous material having a second energy loss, the difference between the second energy loss and the first energy loss being at least 28%. 4. Sohleneinheit nach einem der vorigen Ansprüche, in der der erste (60) und zweite (80) horizontale Bereich in einer Schicht (57) der Sohleneinheit (50) angeordnet sind.4. Sole unit according to one of the preceding claims, in which the first (60) and second (80) horizontal region are arranged in a layer (57) of the sole unit (50). 5. Sohleneinheit nach einem der vorigen Ansprüche 1 bis 3, in der der erste (60) und zweite (80) horizontale Bereich in zwei unterschiedlichen Schichten (57) der Sohleneinheit (50) angeordnet sind.5. Sole unit according to one of the preceding claims 1 to 3, in which the first (60) and second (80) horizontal regions are arranged in two different layers (57) of the sole unit (50). 6. Sohleneinheit nach einem der vorigen Ansprüche 4 oder 5, die neben der Schicht bzw. den Schichten (57) mit dem elastischen Material und dem viskosen Material wenigstens eine weitere Schicht umfaßt, wie insbesondere eine Außensohlenschicht (55) und/oder eine Innensohlenschicht (59).6. Sole unit according to one of the preceding claims 4 or 5, which, in addition to the layer or layers (57) with the elastic material and the viscous material, comprises at least one further layer, such as in particular an outsole layer (55) and/or an insole layer (59). 7. Sohleneinheit nach Anspruch 6, in der die weitere Schicht bzw. die weiteren Schichten (55, 59) eine dynamische Steifheit aufweisen, und die dynamische Steifheit des elastischen Materials gleich oder kleiner ist als die dynamische Steifheit der weiteren Schicht bzw. der weiteren Schichten (55, 59).7. Sole unit according to claim 6, in which the further layer or layers (55, 59) have a dynamic stiffness, and the dynamic stiffness of the elastic material is equal to or less than the dynamic stiffness of the further layer or layers (55, 59). 8. Sohleneinheit nach Anspruch 6, in der die weitere Schicht bzw. die weiteren Schichten (55, 59) eine dynamische Steifheit aufweisen, und die dynamische Steifheit des viskosen Materials zwischen 200 N und 400 N gleich oder kleiner ist als die dynamische Steifheit der weiteren Schicht bzw. der weiteren Schichten (55, 59).8. Sole unit according to claim 6, in which the further layer or layers (55, 59) have a dynamic stiffness, and the dynamic stiffness of the viscous material between 200 N and 400 N is equal to or less than the dynamic stiffness of the further layer or layers (55, 59). 9. Sohleneinheit nach einem der vorigen Ansprüche 1 bis 6, in der die dynamische Steifheit des elastischen Materials zwischen 1000 N und 1500 N weniger als 600 N/mm beträgt, und die dynamische Steifheit des viskosen Materials weniger als 250 N/mm.9. Sole unit according to one of the preceding claims 1 to 6, in which the dynamic stiffness of the elastic material between 1000 N and 1500 N is less than 600 N/mm, and the dynamic stiffness of the viscous material is less than 250 N/mm. 10. Sohleneinheit nach einem der vorigen Ansprüche 1 bis 6, in der die dynamische Steifheit des elastischen Materials zwischen 1000 N und 1500 N weniger als 450 N/mm beträgt, und die dynamische Steifheit des viskosen Materials weniger als 200 N/mm.10. Sole unit according to one of the preceding claims 1 to 6, in which the dynamic stiffness of the elastic material between 1000 N and 1500 N is less than 450 N/mm, and the dynamic stiffness of the viscous material is less than 200 N/mm. 11. Sohleneinheit nach einem der vorigen Ansprüche 1 bis 6, in der die dynamische Steifheit des elastischen Materials zwischen 1000 N und 1500 N weniger als 600 N/mm beträgt und in der die dynamische Steifheit des viskosen Materials zwischen 1000 N und 1500 N weniger als 250 N/mm und zwischen 200 N und 400 N weniger als 130 N/mm beträgt.11. Sole unit according to one of the preceding claims 1 to 6, in which the dynamic stiffness of the elastic material between 1000 N and 1500 N is less than 600 N/mm and in which the dynamic stiffness of the viscous material between 1000 N and 1500 N is less than 250 N/mm and between 200 N and 400 N is less than 130 N/mm. 12. Sohleneinheit nach einem der vorigen Ansprüche, in der das elastische Material umfaßt:12. Sole unit according to one of the preceding claims, in which the elastic material comprises: a. 50 bis 70 Vol% Ethylenvinylacetat (EVA), unda. 50 to 70 vol% ethylene vinyl acetate (EVA), and b. 50 bis 30 Vol% Naturgummi.b. 50 to 30 vol% natural rubber. 13. Sohleneinheit nach einem der vorigen Ansprüche 1 bis 11 in der das elastische Material 50 Vol% Ethylenvinylacetat (EVA), und 50 Vol% Naturgummi umfaßt.13. Sole unit according to one of the preceding claims 1 to 11, in which the elastic material comprises 50 vol% ethylene vinyl acetate (EVA) and 50 vol% natural rubber. 14. Sohleneinheit nach einem der vorigen Ansprüche, in der das viskose Material ein Butyl-Polymer umfaßt und Norsorex.14. A sole unit according to any preceding claim, in which the viscous material comprises a butyl polymer and Norsorex. 15. Sohleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, in der das viskose Material 100 phr eines Butyl-Polymers, 30 phr eines Füller-Stoffes, 1 phr eines Aktivators, 4 phr eines Dicumylperoxides, 1 phr eines Antioxidanten, 3 phr eines Polymer-Plastifizieres, und 4 phr eines Blasmittels umfaßt.15. Sole unit according to one of claims 1 to 14, in which the viscous material comprises 100 phr of a butyl polymer, 30 phr of a filler, 1 phr of an activator, 4 phr of a dicumyl peroxide, 1 phr of an antioxidant, 3 phr of a polymer plasticizer, and 4 phr of a blowing agent.
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