DE69723229T2

DE69723229T2 - Stütz und polsterungsystem für schuhwerk

Info

Publication number: DE69723229T2
Application number: DE69723229T
Authority: DE
Inventors: E. Paul LITCHFIELD; J. Matthew MONTROSS; F. Steven SMITH; Spencer J. WHITE; W. Alexander JESSIMAN
Original assignee: Reebok International Ltd
Current assignee: Reebok International Ltd
Priority date: 1996-09-03
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: EP0876113B1; WO1998009546A1; DE69723229D1; CA2236713C; AU2740197A; EP0876113A4; ATE243951T1; US20130192087A1; US5771606A; AU728402B2; EP0876113A1; CA2236713A1

Description

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Fußbekleidung und insbesondere einen Fußbekleidungsartikel, der ein System zur Polsterung und Stützung zum Komfort des Trägers bereitstellt.
Ein mit Schuhen verbundenes Problem war immer das Gleichgewicht zwischen Stützung und Polsterung zu finden. Im Laufe eines normalen Tages sind die Füße und Beine eines Individuums beträchtlichen Stoßkräften ausgesetzt. Rennen, Springen, Gehen und auch Stehen üben Kräfte auf die Füße und die Beine eines Individuums aus, die zu Wundsein, Ermüdung und Verletzung führen können.
Der menschliche Fuß ist ein komplexes und bemerkenswertes Stück maschineller Einrichtung, die zum Standhalten und Ableiten vieler Stoßkräfte geeignet ist. Die natürliche Füllung aus Fett an der Ferse und dem Vorderfuß, sowie auch die Flexibilität des Gewölbes, helfen den Fuß zu polstern. Der Schritt eines Athleten ist teilweise das Ergebnis von Energie, die in dem flexiblen Gewebe des Fußes gespeichert ist. So speichert beispielsweise während eines typischen Geh- oder Rennschrittes die Achillessehne, die Gewölbe-Dehnung sowie die Kontraktion Energie in den Sehnen und Bändern. Wenn die Widerstandsspannung an diesen Elementen gelöst wird, dann wird die gespeicherte Energie freigesetzt, wodurch die Belastung vermindert wird, die von den Muskeln übernommen werden muss.
Obwohl der menschliche Fuß natürliche Polsterung- und Rückprall-Eigenschaften besitzt, ist der Fuß alleine ungeeignet, den mannigfaltigen Kräften, die während sportlicher Aktivität auftreten, wirksam zu begegnen. Wenn ein Individuum keine Schuhe trägt, die eine geeignete Polsterung und Stützung bereitstellen, ist die schmerzhafte Empfindung und Ermüdung, die mit der sportlichen Aktivität verbunden ist, größer und ihr Beginn beschleunigt. Dies läuft auf Beschwerden des Trägers hinaus, was den Anreiz für weitere sportliche Aktivität vermindert. Gleichmaßen bedeutungsvoll ist, dass unzulänglich gepolsterte Fußbekleidung zu derartigen Verletzungen wie Blasen, Muskel-, Sehnen- und Bänderschaden und Belastungs-Knochenbrüche führen kann. Ungeeignete Fußbekleidung kann auch zu anderen Beschwerden führen, einschließlich Rückenschmerzen.
Geeignete Fußbekleidung sollte die natürliche Funktionalität des Fußes teilweise durch Aufnahme einer Sohle (typischerweise einer Außensohle, Mittelsohle und Innensohle), die Stöße absorbiert, ergänzen. Jedoch sollte die Sohle auch genügend Federung aufweisen, um zu verhindern, das die Sohle „breiig" oder „zusammenfaltbar" ist, wodurch die Energie des Trägers übermäßig abgeführt wird.
Im Hinblick auf das vorstehend gesagte sind über die Jahre viele Versuche gemacht worden in einen Schuh Mittel zur Bereitstellung einer verbesserten Polsterung und Federung eines Schuh einzubauen. So sind beispielsweise Versuche unternommen worden, die natürliche Elastizität und Energie-Rückgabe des Fußes durch Bereitstellung von Schuhen mit Sohlen zu erhöhen, die die Energie während einer Kompression speichern und Energie während einer Dehnung zurückgeben. Diese Versuche haben eine Verwendung von Verbindungen, wie Ethylenvinylazetat (EVA) oder Polyurethan (PU), eingeschlossen, um Mittelsohlen auszuformen. Jedoch neigen Schäume, wie etwa EVA, dazu über die Zeit zu brechen, wodurch sie ihre Federungseigenschaft verlieren.
Eine andere durchgeführte Idee in der Fußbekleidungsindustrie, um eine Polsterung und Energierückgabe zu verbessern, ist die Verwendung von Flüssigkeits-gefüllten Vorrichtungen innerhalb von Schuhen gewesen. Diese Vorrichtungen versuchen die Polsterung und Energierückgabe durch Übertragen, eines unter Druck gesetzten Fluids, zwischen Ferse- und Vorderfuß-Bereich eines Schuhs, zu erhöhen. Die grundlegende Idee dieser Vorrichtungen ist es Polster aufzuweisen, die ein unter Druck stehendes Fluid enthalten, das in der Nachbarschaft der Fersen- und der Vorderfuß-Bereiche eines Schuhs angeordnet ist. Das Gesamtproblem dieser Vorrichtungen ist, dass die Polsterungsmittel mit einem unter Druck stehenden Gas aufgepumpt werden, das gewöhnlich durch ein von außen zugängliches Ventil des Schuhs in die Polsterungsmittel, eingebracht wird.
Die Verwendung eines unter Druck stehenden Fluids innerhalb eines Polsterungsmittels sind mit einigen Schwierigkeiten verbunden. Besonders erwähnenswert ist, dass es lästig und umständlich wäre, ständig den Druck anzupassen oder ein Fluid in die Polsterungs-Vorrichtung einzuführen. Weiterhin, ist es schwierig einen beständigen Druck innerhalb der Vorrichtung bereitzustellen, wodurch eine beständige Leistung der Schuhe hervorgebracht wird. Zusätzlich ist eine Polsterungs-Vorrichtung, die geeignet ist das unter Druck stehende Gas zu halten, vergleichsweise teuer herzustellen. Ferner neigt ein unter Druck stehendes Gas aus einer derartigen Polsterungs-Vorrichtung zu entweichen, was die Einbringung zusätzlichen Gases erfordert. Schließlich beeinflusst ein Ventil, das von außen am Schuh sichtbar ist, das ästhetische Erscheinungsbild des Schuhs negativ, und erhöht die Möglichkeit, wenn die Schuhe getragen werden, dass das Ventil beschädigt wird.
Eine Polsterungs-Vorrichtung, die, wenn sie unbeladen ist, Luft unter Umgebungsdruck enthält, weist gegenüber ähnlichen Vorrichtungen, die ein unter Druck stehendes Fluid enthalten, einige Vorteile auf. So wird beispielsweise eine Polsterungs-Vorrichtung, die Luft unter Umgebungsdruck enthält im Allgemeinen nicht undicht werden und Luft verlieren, da im Ruhezustand kein Druckgradient vorliegt. Das Problem mit vielen dieser Polsterungs-Vorrichtungen ist, dass sie entweder zu hart oder zu weich sind. Ein Federungselement, das zu hart ist, könnte geeignete Stützung bereitstellen, wenn es einen Druck auf das Element ausübt, wie etwa beim Rennen. Jedoch wird das Federungselement wahrscheinlich sich für den Träger unangenehm anfühlen, wenn auf das Element keine Kraft, wie etwa beim Stehen, ausgeübt wird. Ein Federungselement, das zu weich ist, könnte sich für einen Träger bequem und komfortabel anfühlen, wenn auf ein Element keine Kraft ausgeübt wird, wie etwa beim Stehen oder während gelegentlichen Gehens. Jedoch wird das Element wahrscheinlich nicht die nötige Stützung bereitstellen, wenn auf das Element Kraft ausgeübt wird, wie etwa beim Rennen. Weiterhin könnte ein Federungselement, das zu weich ist, faktisch Energie vom Träger ableiten.
Die WO-A-95 20332 beschreibt ein Polsterungselement für einen Fußbekleidungsartikel, das eine Reihe von miteinander verbundenen, mit Luft gefüllten Kammern aufweist. Impedanzmittel sind zwischen ausgewählten Kammern bereitgestellt, um den Luftstrom zwischen den Kammern zu begrenzen.
Die EP-A-0 714 613 beschreibt einen Fußbekleidungsartikel, der einen oder mehrere erste Fluid-enthaltende Polsterungs-Vorrichtungen in direktem oder elastomerem Belastungs-Übertragungs-Kontakt mit einem Fuß einschließt, um einen vorzüglichen Komfort bereitzustellen, zusammen mit einer oder mehrerer zweiter, vorzugsweise dickeren Fluid-enthaltenden Kammervorrichtung(en), die in einem Belastungs-Übertragungs-Bereich der Sohle angeordnet sind.
Die US-A-5,416,986 beschreibt eine Schuhsohle und ein Fersenelement. In den Fersenabschnitt und den metatarsalen Bereich des Sohlenabschnitts sind Ausbuchtungen gegossen, die die Fersen- und metatarsalen Höhlungen festlegen. Durchgänge zwischen den Höhlungen ermöglichen, dass sich die Luft dazwischen vorwärts und rückwärts bewegen kann.
Die US-A-4,358,902 beschreibt eine Schub-erzeugende Schuhsohle und Ferse, die Fluidundurchlässige Höhlungen aufweist, die in dem Fersenabschnitt und in dem Sohlenabschnitt angeordnet sind und die der metatarsalen Ballenregion des Fußes unterliegen, wobei die Höhlungen durch begrenzende Durchgänge verbunden sind.
Was demgemäß benötigt wird, ist ein Schuh, der ein Polsterungssystem einschließt, das ein Mittel umfasst, um während des Gehens und Rennens eine federnde Stützung für den Träger bereitzustellen und, um während des Stehens und gelegentlichen Gehens eine geeignete Polsterung für den Träger bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung Um die vorstehend aufgeführten und andere Aufgaben in Übereinstimmung mit den Zielen der vorliegenden Erfindung, wie hier ausgeführt und ausführlichbeschrieben, zu lösen, umfasst der erfindungsgemäße federnde Einsatz fünf in fluider Weise miteinander verbundene Fersenkammern, mehrere in fluider Weise untereinander verbundene Vorderfuß-Kammern und einen zentralen verbindenden Gang, der in fluider Weise die Kammern untereinander verbindet. Der federnde Einsatz ist vorzugsweise aus einem elastomeren Material blasgeformt und enthält Luft unter Umgebungsdruck oder geringfügig oberhalb des Umgebungsdrucks.
Der zentrale verbindende Gang enthält ein Impedanzmittel, um den Luftstrom zwischen den Fersenkammern und den Vorderfußkammern zu begrenzen. Daher wird während eines Fersenstoßes die Luft daran gehindert aus den Fersenkammern auf einmal auszuströmen. Daher stellt die Luft in den Fersenkammern eine Stützung und Polsterung während eines Fersenstoßes für den Fuß eines Trägers bereit.
Der verbindende Gang ist an einem Ende mit mindestens einer der Fersenkammern verbunden und an dem anderen Ende mit mindestens einer der Vorderfußkammern. Der Einsatz wird dadurch gekennzeichnet, dass die fünf Fersenkammern in einer Allgemeinen "Quincunx"-Anordnung angeordnet sind.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fußbekleidungsartikel bereitgestellt, der den federnden Einsatz in der Sohle eingebaut enthält. Vorzugsweise ist der federnde Einsatz zwischen einer Außensohle und einer Mittelsohle des Artikels für Fußbekleidung angebracht.
Eine Blase, die eine Fersenkammer, eine Vorderfußkammer und mindestens einen verbindenden Gang, der die zwei Kammern in fluider Weise miteinander verbindet, kann oberhalb der Mittelsohle des Fußbekleidungsartikels angeordnet sein und stellt zusätzliche Polsterung für den Fuß des Trägers bereit. In einer Ausführungsform ist die Blase aus zwei Lagen eines federnden, undurchlässigen, elastomeren Materials wärmegeformt, so dass die Blase Luft mit geringfügig erhöhtem Umgebungsdruck enthält.
Bei Verwendung stellt die Blase während des Stehens oder gelegentlichem Gehen eine Polsterung für den Fuß des Trägers bereit. Der federnde Einsatz stellt während schnellen Gehens und Rennens eine zusätzliche Stützung und Polsterung für den Fuß des Trägers bereit. In einer alternativen Ausführungsform, beispielsweise für die Verwendung als Hochleistungs-Schuh, kann der Fußbekleidungsartikel nur den federnden Einsatz enthalten, der zwischen der Mittelsohle und Außensohle angeordnet ist. Alternativ kann beispielsweise für die Verwendung als Freizeitschuh der Fußbekleidungsartikel nur die Blase oberhalb der Mittelsohle enthalten.
Im Ruhezustand wird der Fuß des Trägers durch die Blase gepolstert. Wenn der Träger einen Schritt beginnt, dann stößt die Ferse des Fußes des Trägers typischerweise zuerst auf den Boden. Zu diesem Zeitpunkt, bewirkt das Gewicht des Trägers einen abwärts gerichteten Druck auf den Fersenabschnitt des federnden Einsatzes, wodurch die Fersenkammern abwärts gezwungen werden.
Die Fersenkammern des federnden Einsatzes sind über periphere Durchgänge verbunden. Diese Durchgänge teilen den Fersenabschnitt im Wesentlichen in einen medialen Abschnitt und eine lateralen Abschnitt, so dass der federnde Einsatz geometrisch derart ausgestaltet ist, das Problem der Pronation hilfreich auszugleichen, die natürliche Tendenz des Fußes nach einem Fersenstoß nach innen abzurollen. Während einer typischen Gangfolge, während der "Fersenstoß"-Phase des Gangs, beginnt die Hauptverteilung von Kräften auf den Fuß in der Nachbarschaft der lateralen Seite der Ferse, bewegt sich dann in Richtung Zentralachse des Fußes in die Gewölberegion und bewegt sich anschließend auf die mediale Seite der Vorderfußregion während des "Zehe weg". Die Anordnung der Durchgänge zwischen den Fersenkammern stellt sicher, dass der Luftstrom innerhalb des federnden Einsatzes derartige Gangfolgen ausgleicht.
Der sich daher durch den Fersenstoß ergebende, abwärts gerichtete Druck bewirkt, dass die Luft innerhalb des federnden Einsatzes von dem medialen Bereich in den lateralen Bereich strömt. Daher ist der mediale Bereich gepolstert zuerst, um den Fuß des Trägers daran zu hindern nach innen abzurollen. Zusätzliches Zusammendrücken des Fersenabschnitts bewirkt, dass die Luft durch den zentralen verbindenden Gang in den lateralen Bereich und in den Vorderfußabschnitt des federnden Einsatzes nach vorne gedrängt wird.
Der Luftstrom in dem Vorderfußabschnitt bewirkt, dass sich die Vorderfußkammern dehnen, was die Vorderfuß- oder metatarsale Region des Fußes geringfügig vergrößert. Wenn der Vorderfuß des Trägers auf den Boden gestellt wird, helfen die gedehnten Vorderfußkammern die entsprechenden Stoßkräfte zu polstern. Da das Gewicht des Trägers auf den Vorderfuß aufgebracht wird, bewirkt der. durch den Fersenstoß abwärts gerichtete Druck, dass die Vorderfußkammer zusammengedrückt wird, wodurch die darin befindliche Luft dazu gezwungen wird, sich rückwärts durch den zentralen verbindenden Gang in den Fersenabschnitt zu bewegen.
Nach dem "Zehe weg", wird kein abwärts gerichteter Druck auf den Fußbekleidungsartikel aufgebracht, so dass die Luft innerhalb des federnden Einsatzes zu seinem normalen Zustand zurückkehren sollte. Nach dem folgenden Fersenstoß wiederholt sich der Vorgang.
Im Hinblick auf das Vorstehende ist klar, dass das erfindungsgemäße System eine variable, nicht-statische Polsterung ist, in der der Luftstrom innerhalb der Blase und dem federnden Einsatz die natürliche Biodynamik des individuellen Gangs ausgleicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Das Vorstehende und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus dem Nachfolgenden offenbar, insbesondere der Beschreibung einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wie in den beiliegenden Zeichnungen erläutert wird.
1 ist eine Aufsicht auf einen Grundriss eines federnden Einsatzes.
2 ist eine mediale Seiten-Ansicht des Fersen-Einsatzes aus 1.
3 ist eine Querschnitts-Ansicht entlang der Linie 3-3 aus 1.
4 ist eine Querschnitts-Ansicht entlang der Linie 4-4 aus 1.
5 ist eine Querschnitts-Ansicht entlang der Linie 5-5 aus 1.
6 ist eine vergrößerte Ansicht einer möglichen Wechselbeziehung einer Außensohle, eines federnden Einsatzes und einer Mittelsohle.
7 ist eine Querschnitts-Ansicht entlang der Linie 7-7 aus 6.
8 ist eine Ansicht von unten auf den Grundriss der Außensohle, wie in 6 gezeigt.
9 ist eine Ansicht von unten auf den Grundriss der Mittelsohle, wie in 6 gezeigt.
10 ist eine Aufsicht auf den Grundriss einer Blase.
11 ist eine mediale Seiten-Ansicht der Blase aus 10.
12 ist eine Querschnitts-Ansicht entlang der Linie 12-12 aus 10.
13 ist eine vergrößerte Ansicht einer alternativen Wechselbeziehung der Außensohle, des federnden Einsatzes, der Mittelsohle und der Blase gemäß der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine Querschnitts-Ansicht entlang der Linie 14-14 aus 13.
15 ist eine perspektivische Ansicht eines Schuhs.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen identische oder funktionell ähnliche Elemente anzeigen. Darüber hinaus entspricht in den Figuren die links stehende Zahl eines jeden Bezugszeichens der Figur, in der das Bezugszeichen zuerst genannt wurde. Obwohl spezifische Anordnungen und Zusammenstellungen erläutert werden, sollte klar sein, dass dies nur zu illustrativen Zwecken erfolgt. Ein Fachmann wird erkennen, dass andere Anordnungen und Zusammenstellungen angewendet werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Es wird einem Fachmann offenbar sein, das diese Erfindung auch auf viele andere Vorrichtungen und Anwendungen angewendet werden kann.
Eine andere Polsterungs-Vorrichtung ist in der U.S. Patent Anmeldung Nr. 08/599,100 beschrieben, die am 09. Februar 1996 für einen "Federnden Einsatz für einen Fußbekleidungsartikel", eingereicht wurde und gegenwärtig anhängig ist, und eine Continuation der U.S. Patent Anmeldung Nr. 08/284,646 ist, die am 11. August 1994 eingereicht und nun aufgegeben wurde, und unter U.S.C § 119 die Priorität der Internationalen Anmeldung Nummer PCT/US94/00895, eingereicht am 26, Januar 1994, beanspruchte.
In den 1 bis 5 ist ein federnder Einsatz 102 gezeigt. Ein federnder Einsatz 102 liefert für einen Fußbekleidungsartikel eine kontinuierlich sich verändernde/veränderbare Polsterung bereit, so dass ein Schritt des Trägers die Luft innerhalb des federnden Einsatzes 102 dazu bringt, sich komplementär zu dem Schritt zu bewegen.
1 ist eine Aufsicht auf den Grundriss eines federnden Einsatzes 102. 1 kann jedoch tatsächlich eine Aufsicht oder eine Ansicht von unten auf den Grundriss sein, da die Oberseite und Unterseite eines federnden Einsatzes 102 im Wesentlichen gleich ist. 2 ist eine mediale Seiten Ansicht eines federnden Einsatzes 102.
Ein federnder Einsatz 102 ist eine dreidimensionale Struktur, die aus einem geeigneten Federungsmaterial gebildet ist, so dass der federnde Einsatz zusammengepresst werden und sich auszudehnen kann, und nicht zusammenbricht. Vorzugsweise kann ein federnder Einsatz 102 aus einem thermoplastischen Elastomer oder einem thermoplastischen Olefin gebildet werden. Geeignete Materialien, die zur Herstellung eines federnden Einsatzes 102 eingesetzt werden können, können verschiedene Bereiche der folgenden physikalischen Eigenschaften einschließen:
Viele Materialien innerhalb der Klasse thermoplastischer Elastomere (TPEs) oder thermoplastischer Olefine (TPOs) können verwendet werden, um die vorstehend aufgeführten physikalischen Eigenschaften bereitzustellen. Thermoplastische Vulkanate (wie SARLINK von PSM, SANTAPRENE von Monsanto und KRATON von Shell) sind aufgrund physikalischer Eigenschaften, Bearbeitung und Preis geeignete Materialien. Darüber hinaus stellen thermoplastische Urethane (TPUs), einschließlich einem von Dow Chemicals Company unter dem Markennamen PELLETHANE (STOCK Nr. 2355-95AE) erhältlichen TPU, einem von B. F. Goodrich unter dem Markennamen ESTANE erhältlichen TPU und einem von BASF unter dem Markennamen ELASTOLLAN erhältlichen TPU die vorstehend beschriebenen physikalischen Eigenschaften bereit. Zusätzlich kann der federnde Einsatz aus natürlichen Gummiverbindungen gebildet werden. Diese natürlichen Gummiverbindungen können jedoch gegenwärtig nicht, wie nachstehend beschrieben, blasgeformt werden.
Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung eines federnden Einsatzes 102 ist durch Extrusionsblasen. Es ist dem Fachmann klar, dass das Blasformverfahren relativ einfach und preiswert ist. Weiterhin wird jedes Element des federnden Einsatzes 102 während des gleichen bevorzugten Gießverfahrens gebildet. Dies ergibt einen einheitlichen "einstückigen" federnden Einsatz, worin alle die einheitlichen Elemente des federnden Einsatzes 102 wie hier erläutert unter Verwendung der gleichen Gussform erhalten werden. Ein federnder Einsatz kann durch jede der folgenden Extrusionsblas- Techniken Extrusionsgeblasen werden, um eine einheitliche, "einstückige " Komponente zu bilden, Nadel- oder Stift-Blasformen mit nachfolgendem Verschließen, Blasformen unter Einschluss von Luft, Kissen-Blasformen oder Rahmen-Blasformen. Diese Blasform-Techniken sind dem Fachmann bekannt.
Alternativ können andere Typen des Blas-Giessens wie etwa Injektion-Blasgiessen und Streck-Blasgiessen verwendet werden, um den federnden Einsatz 102 zu formen. Weiterhin können andere Herstellungsverfahren verwendet werden um federnder Einsatz 102 zu formen, wie etwa Wärmeformung und Verschluss oder Vakuumformung und Verschluss.
Ein federnder Einsatz 102 ist eine hohle Struktur, die vorzugsweise mit Umgebungsluft gefüllt ist. In einem Ausführungsbeispiel, ist ein federnder Einsatz 102 für Luft undurchlässig, das heißt, hermetisch verschlossen, so. dass es für die darin enthaltene/angeordnete Umgebungsluft nicht möglich ist, durch Anwendung der auf einen federnden Einsatz 102 wirkenden Kraft zu entweichen. Natürlicherweise ereignet sich Diffusion in und aus einem federnden Einsatz 102. Der Druck im unbelasteten Zustand innerhalb eines federnden Einsatzes 102 ist vorzugsweise gleich dem Umgebungsdruck. Demgemäß hält ein federnder Einsatz 102 seine Polsterungseigenschaften über die Lebensdauer des Fußbekleidungs-Artikels, in den er eingebaut ist, bei. Wenn ein federnder Einsatz 102 durch Einschluss von Luft mittels Extrusionsblasen gebildet wird, kann der Luft-Druck innerhalb eines federnden Einsatzes 102 geringfügig höher sein als der Umgebungsdruck (beispielsweise zwischen 1–5 psi über Umgebungsdruck).
Wie aus 1 ersichtlich, ist ein federnder Einsatz 102 vorzugsweise ein einheitliches Element, das drei verschiedene Bestandteile umfasst: einen Fersenabschnitt 103, einen Vorderfußabschnitt 113 und einen zentralen verbindenden Gang 124. Der Fersenabschnitt 103 ist im allgemeinen geformt, um der Kontur der Unterseite einer Ferse eines Individuums zu entsprechen und ist unterhalb der Ferse eines Trägers angeordnet, wenn ein federnder Einsatz 102 in einen Schuh eingebaut ist. Wie in 1 gezeigt, schließt der Fersenabschnitt 103 mehrere peripherer Fersenkammern 104, 106, 108, 110 und eine zentrale Fersenluftkammer 112 ein.
Abgewandt von dem Fersenabschnitt 103 ist ein Vorderfußabschnitt 113 angeordnet. Der Vorderfußabschnitt 113 ist im allgemeinen geformt, um sich dem Vorderfuss oder metatarsalen Bereich eines Fußes anzupassen und ist, wenn in einen Schuh eingebaut, unterhalb eines Bereichs des Vorderfußes eines Trägers angeordnet. In einer Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, schließt ein Vorderfußabschnitt 113 mehrere periphere Vorderfußkammern 114, 116, 118, 120 und eine zentrale Vorderfußluftkammer 122 ein. Vorzugsweise ist das Luft-Volumen innerhalb der Kammern des Vorderfußabschnitts 113 im Wesentlichen gleich oder geringfügig geringer als das Luft- Volumen innerhalb der Kammern des Fersenabschnitts 103.
Wie in 1 gezeigt, sind innerhalb eines zentralen, verbindenden Gangs 124 Impedanzmittel 126 und 128 angeordnet. Die Impedanzmittel 126 und 128 stellen für den zentralen, verbindenden Gang 124 eine Begrenzung bereit, um den Luftstrom durch den zentralen, verbindenden Gang zu begrenzen. In einer Ausführungsform umfassen die Impedanzmittel 126 und 128 eine durch Begrenzungswände 129 (ausführlich in 4 gezeigt) gebildete Windung des verbindenden Gangs 124, die in einem zentralen, verbindenden Gang 124 angebracht sind. In 1 ist ein im Wesentlichen oval-geformtes Impedanzmittel 126 gezeigt, und Impedanzmittel 128 ist als im Wesentlichen kreisrund gezeigt. Jedoch können Impedanzmittel 126 und 128 zahlreiche Formen und Strukturen aufweisen. So könnten beispielsweise in einer anderen Ausführungsform Impedanzmittel durch Abkneifen (pinch-off) des Materials oder erhöhte Wanddicke des Materials bereitgestellt werden.
Impedanzmittel 126 und 128 hindern Luft daran, durch einen Fersenstoß aus den Fersenkammern 104–112 herausbefördert zu werden, wobei der Druck in einem Fersenabschnitt 103 erhöht wird. Die Form und Struktur von Impedanzmitteln 126 und 128 bestimmt die Menge an Luft, die zu jedem Zeitpunkt durch den zentralen, verbindenden Gang 124 passieren darf.
Die unterschiedlichen Strukturen der Impedanzmittel werden während des vorstehend beschriebenen Herstellungsprozesses bevorzugt durch Blasgiessen erreicht. Dem gemäß ist es nicht nötig ein kompliziertes oder teueres Ventilmittel an einem federnden Einsatz 102 anzubringen. Dagegen ist die Form von Impedanzmitteln 126 und 128 durch die gleiche verwendete Gussform bestimmt, die die restlichen Federungseinsätze 102 formt.
Wie oben erwähnt, beeinflusst die Form von Impedanzmitteln 126 und 128 die Geschwindigkeit und Eigenschaft des Luftstroms innerhalb eines federnden Einsatzes 102, insbesondere zwischen dem Fersenabschnitt 103 und dem Vorderfußabschnitt 113.
Der zentrale, verbindende Gang 124 umfasst einen gestreckten Durchgang, der den Fersenabschnitt 103 mit dem Vorderfußabschnitt 113 verbindet. Der zentrale, verbindende Gang 124 weist eine erste Verzweigung 130 auf, die mit der Vorderfuß-Luftkammer 114 verbunden ist, eine zweite Verzweigung 132, die mit der zentralen Vorderfuß-Luftkammer 122 verbunden ist und eine dritte Verzweigung 134, die mit der Vorderfuß-Luftkammer 118 verbunden ist. Diese getrennten Verzweigungen 130–134 ermöglichen, dass die Luft direkt über drei getrennte Kammern in den Vorderfußabschnitt 113 strömen kann, um Luft zu den Vorderfußkammern 114–122 zu verteilen. Weiterhin ist der zentrale, verbindende Gang 124 direkt mit der Fersen-Luftkammer 104 im Fersenabschnitt 103 verbunden.
Der Vorderfußabschnitt 113 kann nur eine Luftkammer umfassen.
In diesem Fall weist der zentrale, verbindende Gang 124 nur eine Verzweigung auf, um die Fersenkammern mit der Vorderfußkammer zu verbinden. Ähnlichenfalls wäre es einem Fachmann klar die Zahl der Luftkammern im Vorderfußabschnitt 113 zu ändern, um unterschiedliche Zustände und/oder Gang-Muster zu erreichen. So würde auch demgemäß die Zahl der Verzweigungen des zentralen, verbindenden Gangs 124 variieren, um die Luft in den Kammern des Vorderfußabschnitts 113 zu verteilen.
Die Fersenkammern 104–112 sind in fluider Weise miteinander über periphere Durchgänge 136 verbunden. Die peripheren Durchgänge 136 gestatten der Luft zwischen den Kammern 104– 112 in den Fersenabschnitt 103 zu wechseln Ähnlicherweise sind Vorderfußkammern 114 und 116 und Vorderfußkammern 118 und 120 in fluider Weise über periphere Durchgänge 136 miteinander verbunden, wie in 1 gezeigt ist. Die peripheren Durchgänge 136 im Fersenabschnitt 103 trennen im Wesentlichen den Fersenabschnitt 103 in zwei Regionen: eine mediale Region 140 und eine laterale Region 142. Die mediale Region 140 schließt die Fersenkammern 108 und 110 ein, während die laterale Region die Fersenkammern 104, 106 und 112 einschließt.
Eine verschlossene Giessöffnung 138 ist nahe dem Hinterende des Fersenabschnitts 103 angeordnet, das die Stelle anzeigt/angibt, wo die Giessdüse während des Blasgiessens angeordnet war. Alternativ kann die Giessdüse zum Blasgiessen eines federnden Einsatzes 102 an der Oberseite des Vorderfußabschnitts 113 angeordnet sein. Die Öffnung 138 kann während des Herstellungsprozesses einfach entfernt werden (beispielsweise durch Schneiden oder Abschälen).
Wie vorstehend aufgezeigt, wurde ein federnder Einsatz 102 aus einem geeignetem Federungsmaterial geformt, so dass Fersen- und Vorderfußabschnitte 103, 113 zusammengedrückt werden und sich ausdehnen können. Der zentrale verbindende Gang 124 wird vorzugsweise aus dem gleichen Federungsmaterial geformt, wie die zwei abgewandt angeordneten Bereiche seiner benachbarten Enden.
Wie in 2 gezeigt, sind die Fersenkammern 104–112 im Volumen geringfügig größer als die Vorderfußkammern 114–122. Diese Anordnung stellt zur Stützung und Polsterung eines Fußes des Trägers die Fersenkammern 104–112 mit einem größeren Luftvolumen bereit. Da typischerweise während des Gehens und Rennens die Ferse des Trägers während des Fersenstoßes eine stärkere abwärts gerichtete Kraft aufnimmt/erfährt, als der Vorderfuß während des "Zehe weg" aufnimmt, stellt das extra Luftvolumen in den Fersenkammern 104–112 die zusätzliche Stützung und Polsterung für den nötigen Komfort des Trägers bereit.
Die 3 ist eine Querschnitts-Ansicht eines federnden Einsatzes 102 entlang der Linie 3-3 aus 1. Insbesondere sind die peripheren Durchgänge 136 und eine zentrale Fersenluftkammer 112 in 3 gezeigt. In einer Ausführungsform weist die zentrale Fersenluftkammer eine dreieckige Form auf wie entgegengesetzt zu der mehr ovalen Form der Fersenkammern 104–110. Weiterhin ist die zentrale Fersenluftkammer 112 geringfügig flacher als die restlichen Fersenkammern 104–110. Das kommt daher, dass das Zentrum der Ferse des Trägers nach einem Fersenstoß typischerweise nicht einer so starker/großen abwärts gerichteten Kraft ausgesetzt ist, wie der äußere Rand der Ferse des Trägers, so dass das Zentrum der Ferse nicht so viel Polsterung und Stützung benötigt.
Die 4 ist eine Querschnitts-Ansicht eines federnden Einsatzes 102 entlang der Linie 4-4 aus 1. Insbesondere ist in 3 das Impedanzmittel 128 gezeigt. Wie gezeigt, bilden die Begrenzungswände 129 des Impedanzmittels 128 Barrieren in dem zentralen, verbindenden Gang 124. Die Seiten des zentralen, verbindenden Gangs 124 und des Impedanzmittels 128 bilden zusammen schmale Durchgänge 402 und 404 auf beiden Seiten des Impedanzmittels 128. Die schmalen Durchgänge 402 und 404 verlangsamen den Luftstrom zwischen dem Fersenabschnitt 103 und dem Vorderfußabschnitt 113, so dass nach einem Fersenstoß die Luft in dem Fersenabschnitt 103 stufenweise in den Vorderfußabschnitt 113 strömt, um geeignete Stützung und Polsterung für den Fuß des Trägers bereitzustellen.
Ist einmal, wie in 1 gezeigt, die Luft an dem Impedanzmittel 128 vorbeigeströmt, tritt sie in den Vorderfußabschnitt 113 über drei Verzweigungen 130–134 ein. Die Luft ist dann über die drei Verzweigungen 130–134 in den Vorderfußkammern 114–122 verteilt.
Die 5 zeigt eine Querschnitts-Ansicht eines federnden Einsatzes 102, die entlang einer Linie 5-5 aus 1 genommen wurde. Insbesondere zeigt 5 die Fersenkammern 106 und 108. Wie gezeigt, weist die in der medialen Region angeordnete Fersenluftkammer 108 eine rechteckige Kante 502 auf. In ähnlicher weise weist die Fersenluftkammer 110 (nicht sichtbar in 5) auch eine rechteckige Kante auf. Die rechteckige Kante 502 stellt den Fersenkammern 108 und 110 eine extra Steifigkeit bereit, so dass diese Kammern während eines Fersenstoßes nicht so leicht zusammengedrückt werden wie die restlichen Kammern 104, 106 und 112. Insbesondere stellen die rechteckigen Kanten 502 den Ecken der Kammern 108 und 110 einen zusätzlichen Widerstand bereit, so dass sie während eines Fersenstoßes schwerer zusammenfaltbar sind.
Um das Problem der Pronation zulösen, der natürlichen Tendenz des Fußes nach einem Fersenstoß einwärts abzurollen, stellen daher die Fersenkammern 108 und 110 zusätzliche Stützung für den Fuß des Trägers in der medialen Region 140 bereit.. Während einer typischen Schrittfolge beginnt die Hauptverteilung der Kräfte auf den Fuß während der "Fersenstoß" Phase des Schrittes benachbart der lateralen Seite der Ferse, dann bewegt sie sich in Richtung Zentralachse des Fußes in das Gewölbegebiet und bewegt sich dann während des "Zehe weg" zur medialen Seite des Vorderfußes. Die Fersenkammern 108 und 110 im medialen Bereich 140 lösen das Problem der Pronation dadurch, dass sie den Fuß des Trägers während des "Zehe weg" am Abrollen auf die mediale Seite hindern, indem sie die Kammern im medialen Bereich 140 mit rechteckiger Kante 502 bereitstellen.
Die Fersenluftkammer 106, die an der lateralen Seite 142 angeordnet ist, weist eine runde Kante 504 auf. In ähnlicher Art und Weise weist auch die Fersenluftkammer 104 (in 5 nicht sichtbar) eine runde Kante auf. Gerundete Kanten 504 gestatten den Fersenkammern 104 und 106 sich unter dem Druck des Fersenstoßes stufenweise zusammenzufalten, so dass Luft aus dem Fersenabschnitt 103 in den zentralen, verbindenden Gang 124 und den Vorderfußabschnitt 113 zu strömen beginnt. Weil der laterale Bereich 142 des Fersenabschnitts 103 nicht so viel Stützung benötigt wie der mediale Bereich 140, stellt die gerundete Kante 504 der Kammern 104 und 106 während eines Fersenstoßes eine geeignete Stützung für den Fuß des Trägers bereit.
Um die Art und Weise in der der federnde Einsatz 102 in einen Schuh eingebaut werden kann klar zu machen, offenbaren 6 und 7 eine mögliche Weise des Einbaus. Die 6 ist eine Explosions-Ansicht, die zeigt wie ein federnder Einsatz 102 innerhalb einer Sohle 602 angeordnet ist. 7 ist eine Querschnitts-Ansicht der Sohle 602, die entlang einer Linie 7-7 aus 6 genommen ist. Die Sohle 602 schließt eine Außensohle 604 und eine Mittelsohle 606 ein. Daher ist, die in 6 gezeigte Ausführungsform eines federnden Einsatzes 102 zwischen Außensohle 604 und Mittelsohle 606 angeordnet gezeigt. Die Außensohle 604 und die Mittelsohle 606 werden in Bezug auf 6– 9 nachstehend beschrieben.
Die Außensohle 604 weist eine obere Oberfläche 608 und eine untere Oberfläche 610 auf.
Weiterhin weist die Außensohle 604 einen rückseitigen Streifen 612 und einen vorderseitigen Streifen 614, auf. Wie in 7 gezeigt, weist die obere Oberfläche 608 eine darin eingebaute konkave. Einkerbung 702 auf, die aufstrebende Seitenkanten 704 aufweist. Einkerbungen 702 sind derart ausgeformt, um einen federnden Einsatz 102 aufzunehmen. Die aufstrebenden Seitenkanten 704 bedecken die Kanten eines federnden Elements 102, so dass das Äußere des federnden Einsatzes 102 der Umgebung des Trägers körperlich nicht ausgesetzt ist. Weiterhin sind der rückseitige Streifen 612 und der vorderseitige Streifen 614 an der Mittelsohle 606 befestigt, damit die Vorder- oder Rückseite des federnden Einsatzes 102 nicht ungeschützt ist. In einer Ausführungsform ist die Außensohle 604 aus reinem kristallinem Gummimaterial hergestellt, so dass ein federnder Einsatz 102 dem Träger durch die Außensohle 604 sichtbar wird. Die Außensohle 604 weist Profil-Elemente 616 auf der unteren Oberfläche 610 auf. Weiterhin, wie in 8 gezeigt, weist die Außensohle 604 eine konvexe Einkerbung 702 auf der unteren Oberfläche 610 auf, so dass während der Benutzung die Einkerbung 702 den Boden berührt.
Die Mittelsohle 606 weist eine obere Oberfläche 618 und eine untere Oberfläche 620 auf. Wie in 7 und 9 gezeigt, weist die untere Oberfläche 620 der Mittelsohle 606 darin geformte konkave Einkerbungen 706 auf. Die Einkerbungen 706 sind geformt, um einen federnder Einsatz 102 aufzunehmen. Die Mittelsohle 606 weist auch, wie in 7 gezeigt, Seitenkanten 708 auf. Die Mittelsohle 606 kann aus EVA-Schaum, wie es im Stand der Technik bekannt ist, hergestellt sein.
Obwohl in der erläuterten Ausführungsform von 6 der federnde Einsatz 102 zwischen der Außensohle und der Mittelsohle angeordnet ist, wird dem Fachmann klar sein, dass der federnde Einsatz 102 alternativ auch in einer Höhlung innerhalb der Mittelsohle 606 angeordnet sein kann.
Die 10– 12 zeigen eine Blase 1002. Die Blase 1002 weist eine rückseitige Luftkammer 1004 und eine vorderseitige Luftkammer 1006 auf. Die Blase kann durch Wärmeformung zweier Blätter Plastikfolie hergestellt werden. Jedes in dem Wärmeformungsprozess verwendete Blatt der Folie misst zwischen ungefähr 0,15–0,60 mm. Vorzugsweise werden die Blätter einer Folie zwischen 0,25–0,40 mm verwendet. Die 10 zeigt durch den Wärmeformungs-Herstellungsprozess gebildete Schweißlinien 1012. Die Blase 1002 wird aus relativ weichem Material, wie Urethanfolie, hergestellt, die eine Shore-Härte (Härtegrad) von A 80–90 aufweist, so dass die Blase 1002 zusätzliche Polsterung für den Träger bereitstellt.
Während des Wärmeformungsprozesses bilden Schweißlinien verbindende Gänge 1008 und 1010, die in fluider Weise rückseitige und vorderseitige Kammern 1004 und 1006 verbinden. Die verbindenden Gänge 1008 und 1010 sind vorzugsweise schmal, mit einer Breite von ungefähr 0,030 Inch (0,8 mm) – 0,050 Inch (1,3 mm) und einer Höhe von 0,030 inch (0,8 mm) – 0,050 inch (01,3 mm), um die Geschwindigkeit des Luftstroms zwischen der rückseitigen Luftkammer 1004 und der vorderseitigen Luftkammer 1006 während der Verwendung zu kontrollieren.
Die Blase 1002 ist eine hohle Struktur, die vorzugsweise mit Luft mit einem geringfügig höheren Umgebungsdruck (beispielsweise, mit 1–5 psi über dem Umgebungsdruck) gefüllt ist. Die Blase 1002 kann für Luft undurchlässig sein, beispielsweise hermetisch verschlossen, so das es unter Anwendung einer Kraft auf die Blase 1002 der darin befindlichen Luft unmöglich ist, zu entweichen. Natürlichweise kann Diffusion in und aus der Blase 1002 auftreten. Da die Blase 1002 jedoch Luft mit geringfügig erhöhtem Umgebungsdruck enthält, erhält sie ihre Polsterungseigenschaften über die Lebensdauer des Fußbekleidungsartikels, in den sie eingebaut ist.
Die 11 zeigt eine mediale Seiten-Ansicht einer Blase 1002. Wie in 11 und 12 gezeigt, ist der zwischen den verbindenden Gänge 1008 und 1010 angeordnete Bereich der Blase 1002 relativ flach. Daher stellt die Blase 1002 eine Polsterung für die Fersen- und Vorderfuß-Bereiche des Fußes des Trägers bereit. 12 zeigt eine Querschnitts-Ansicht einer Blase 1002, die entlang der Linie 12-12 aus 10 entnommen ist. Insbesondere zeigt 12 die verbindenden Gänge 1008 und 1010, die durch die Schweißlinien 1012 geformt sind.
Um die Art und Weise, in der der federnde Einsatz 102 und die Blase 1002 zusammenwirken können klar zu machen, um beides Stützung und Polsterung innerhalb eines Schuhs bereitzustellen, offenbaren 13 und 14 eine mögliche Weise des Einbaus dieser Elemente in den Schuh. 13 ist eine Explosions-Ansicht, die den federnden Einsatz 102 und die Blase 1002 zeigt, wie sie im Schuh angeordnet sind. 14 ist eine Querschnitts-Ansicht des Schuhs entlang der Linie 14-14, die aus 13 entnommen ist. Daher zeigt die in 13 gezeigte Ausführungsform, den zwischen der Außensohle 604 und der Mittelsohle 606 angeordneten federnden Einsatz 102. 14 zeigt die Einkerbungen, die in der Außensohle 604 und der Mittelsohle 606 gebildet sind, um den federnden Einsatz 102, wie beschrieben, aufzupassen.
Die Blase 1002 ist oberhalb der Mittelsohle 606 und unterhalb einem haltbaren Auflagebrett 1314 und einem SOCKLINER 1302 angeordnet gezeigt. Das beständige Auflagebrett 1314 kann aus einem dicken Papiermaterial, Fasern oder Textilien, hergestellt sein und ist zwischen dem SOCKLINER 1302 und der Blase 1002 angeordnet. Der SOCKLINER 1302 schließt eine den Fuß stützende Oberfläche 1304 ein, die eine Vorderfußregion 1306, eine Gewölbe stützende Region 1308 und eine Fersenregion 1310 aufweist. Eine periphere Wand 1312 erstreckt sich aufwärts von und umschließt einen Bereich der den Fuß stützenden Oberfläche 1304.
Angeordnet auf der Unterseite des SOCKLINER 1302 ist eine aus steifem Material hergestellte bremsende Oberfläche, die eine Bremssubstanz 1402 (gezeigt in 14) umfasst. Die Bremssubstanz 1402 wirkt wie eine steife "Platte" zwischen der Blase 1002 und dem Fuß des Trägers. Vorzugsweise ist die Bremssubstanz 1402 aus einem Material, das einen Härtegrad von A 75–95 oder C 55–75 aufweist geformt. Mögliche verwendete Materialien, um eine Bremssubstanz 1402 zu bilden, schließen EVA, PU, Polypropylen, Polyethylen, PVC, PFT, Faserplatte und andere thermoplastische Kunststoffe ein, die innerhalb des vorgenannten Härtegradbereiches fallen. Das relativ steife Material wirkt wie eine Bremssubstanz auf den Fußstoß und breitet die Stoßkräfte gleichmäßig über die Blase 1002 und den federnden Einsatz 102 aus, wodurch örtlich begrenzte Drücke vermindert werden.
Anstelle die Bremssubstanz 1402 aus einem anderen Material herzustellen, könnte das haltbare Auflagebrett als Bremssubstanz wirken. Alternativer weise kann der SOCKLINER 1302 als Bremssubstanz dienen. Auch die Bremssubstanz 1402 kann aus einer Kombination aus SOCKLINER 1402, haltbarem Auflagebrett 1314 und/oder einem oder mehreren der voranstehenden Materialien hergestellt werden, die eine ausreichende Härte aufweisen, um als Bremssubstanz zu wirken. Es ist dem Fachmann daher klar, dass die Bremssubstanz jede Struktur einschließen kann, die die voranstehende bremsende Funktion erfüllt, einschließlich Teil einer Mittelsohle, Außensohle, Innensohle oder einer Kombination dieser Elemente.
Ein Fußbekleidungsartikel, der den federnden Einsatz 102 einschließt wird nun beschrieben. Der federnde Einsatz 102 und die Blase 1002 sind innerhalb eines Fußbekleidungsartikels 1500, wie in 15 angeordnet. Der Fußbekleidungsartikel 1500 schließt eine Sohle 602, einschließlich einer Außensohle 604 und einer Mittelsohle 606 ein. Der federnde Einsatz 102 ist zwischen der Außensohle 604 und der Mittelsohle 606 angeordnet. Obwohl der federnde Einsatz 102 in 15 nicht sichtbar ist, wird in der bevorzugten Ausführungsform die Außensohle 604 aus klarem durchsichtigem Gummimaterial hergestellt, so dass der federnde Einsatz 102 sichtbar ist. Weiterhin ist die Blase 1002 (nicht sichtbar in 15) zwischen der Mittelsohle 606 und dem haltbaren Auflagebrett 1302 (nicht sichtbar in 15) angeordnet. Ein Obermaterial 1502 wird an der Sohle 602 angebracht. Das Obermaterial 1502 weist einen Innenbereich 1504 auf. Die Innensohle wird in dem Innenbereich 1504 angeordnet.
Um den Polsterungseffekt vollständig klar zu machen wird nun die Wirkungsweise ausführlich beschrieben. In Ruhestellung wird der Fuß des Trägers durch die Blase 1002 gepolstert. Obwohl die maximale Dicke der Blase 1002 nur ungefähr 0,2 Inch (5 mm) oberhalb der oberen Oberfläche der Mittelsohle 606 beträgt, erzeugt die Blase 1002 eine unerwartet hohe Polsterungswirkung. In einer Ausführungsform ist die durch RF-Schweißen hergestellte Blase 1002 zwischen 0,08–0,12 Inch (2–3 mm). Wird die Blase 1002 blasgeformt kann sie, wenn sie hergestellt wird etwa 0,28–0,31 Inch (7–8 mm) dick sein, und ist teilweise in der Mittelsohle 606 eingelassen.
Wenn der Träger einen Schritt beginnt, stößt die Ferse des Fußes des Trägers typischerweise zuerst den Boden. Zu diesem Zeitpunkt bewirkt das Gewicht des Trägers einen abwärts gerichteten Druck auf den Fersenabschnitt 103 des federnden Einsatzes 102, der bewirkt, dass die Fersenkammern 104–112 des Fersenabschnitts 103 abwärts gedrückt werden.
Die Anordnung der peripheren Durchgänge 136 zwischen den Fersenkammern 104–112 können helfen das Problem der Pronation, die natürliche Tendenz des Fußes nach dem Fersenstoß nach innen abzurollen, auszugleichen. Während einer typischen Gangfolge, beginnt während der "Fersen-Stoß" Phase des Gangs, die Hauptverteilung der Kräfte auf den Fuß benachbart der lateralen Seite der Ferse, führt dann Richtung Zentralachse in das Gewölbegebiet des Fußes und führt dann, während des "Zehe weg" zu der medialen Seite des Vorderfußes. Die Anordnung der Fersenkammern 104–112 ist in den federnden Einsatz 102 eingebaut, um sicher zustellen, dass der Luftstrom in dem federnden Einsatz 102 eine solche Gangfolge ergänzt.
Hinsichtlich 1 ist vorstehend bemerkt worden, dass periphere Durchgänge 136 im Fersenabschnitt 103 im Wesentlichen den Fersenabschnitt 103 in zwei Regionen aufteilen: die mediale Region 140 und die laterale Region 142. Der abwärts gerichtete Druck, der sich aus dem Fersenstoß ergibt, bewirkt, das Luft innerhalb des federnden Einsatzes 102 von der medialen Region 140, einschließlich den Fersenkammern 108 und 110 in die laterale Region 142, einschließlich der Fersenkammern 104, 106 und 112 strömt. Folglich ist die mediale Region 142 erst einmal gepolstert, um zu verhindern, dass der Fuß des Trägers nach innen abrollt. Zusätzliches Zusammenpressen des Fersenabschnitts 103 bewirkt, dass die Luft in der lateralen Region 142 vorwärts durch den zentralen verbindenden Gang 124 in den Vorderfußabschnitt 113 gezwungen wird.
Die Geschwindigkeit, mit der die Luft zwischen den Fersenkammern 104-112 und den Vorderfußkammern 114–122 strömt, hängt von der Struktur des zentralen, verbindenden Gangs 124 und insbesondere der Struktur der Impedanzmittel 126 und 128 ab.
Der Luftstrom in dem Vorderfußabschnitt 113 bewirkt, dass sich die Vorderfußkammern 114-122 ausdehnen, was geringfügig das Vorderfuß- oder metatarsale Gebiet des Fußes vergrößert. Es sollte erwähnt werden, dass wenn sich die Vorderfußkammern 114–122 ausdehnen sie eine etwas konvexe Form annehmen. Wird der Vorderfuß des Trägers auf den Boden aufgesetzt, helfen die ausgedehnten Vorderfußkammern 114–122 die entsprechenden Stoßkräfte zu polstern. Da das Gewicht des Trägers auf den Vorderfuß angewandt wird bewirkt der durch die Stoßkräfte verursachte abwärts gerichtete Druck, dass die Vorderfußkammern 114–122 zusammengedrückt werden, wodurch die darin befindliche Luft rückwärts durch den verbindenden Gang 124 in den Fersenabschnitt 103 gestoßen wird. Noch einmal wird die Geschwindigkeit mit der die Luft aus den Vorderfußkammern 114–122 zu den Fersenkammern 104–112 strömt durch die Struktur der Impedanzmittel 126 und 128 bestimmt.
Nach dem "Zehe weg" wird kein abwärts gericheteter Druck auf den Fußbekleidungsartikel ausgeübt, so dass die Luft innerhalb des federnden Einsatzes 102 in seinen normalen Zustand zurückkehren sollte. Unter dem folgenden Fersenstoß wird der Vorgang wiederholt.
Im Hinblick auf das vorstehende wird klar, dass der federnde Einsatz 102 eine variable, nicht-statische Polsterung bereitstellt, in der der Luftstrom innerhalb des federnden Einsatzes 102 die natürliche Biodynamik eines Ganges eines Individuums ergänzt.
Da die "Fersen-Stoß" Phase eines Schrittes oder Gangs normalerweise größere Stoßkräfte bewirkt als die "Zehe weg" Phase davon, wird erwartet, dass die Luft schneller aus dem Fersenabschnitt 103 in den Vorderfußabschnitt 113 strömt als aus dem Vorderfußabschnitt 113 in den Fersenabschnitt 103. In ähnlicher weise sind normalerweise Stoßkräfte während des Rennens größer als beim Gehen. Daher ist zu erwarten, dass die Luft während des Rennens schneller zwischen den Kammern strömt als beim Gehen.
Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist gegeben worden aus Gründen der Erläuterung und Beschreibung. Es ist nicht beabsichtigt, erschöpfend zu sein oder die Erfindung in der exakt offenbarten Form einzuschränken und offensichtlich sind zahlreiche Modifikationen und Variationen im Licht der vorgenannten Lehren möglich. Beispielsweise ist es nicht nötig, das der federnde Einsatz 102, besonders der Vorderfußabschnitt 113 und der verbindende Gang 124 davon wie in den Figuren gezeigt, geformt ist. Kammern mit anderen Formen können gleich gut funktionieren.
In ähnlicher Art und Weise ist es nicht nötig, dass die Blase 1002 wie in 10 geformt ist. Beispiels weise zeigen 16– 18 alternative Anordnungen der Blase. Alle drei dieser Blasen sind durch Wärmeformung gebildet, wie vorstehend, hinsichtlich der Blase 1002, beschrieben und enthalten Luft mit geringfügig erhöhtem Umgebungsdruck.
Die 16 zeigt eine zweite Anordnung einer Blase 1602. Die Blase 1602 weist eine rückwärtige Kammer 1604 auf, eine erste Vorderkammer 1606 und eine zweite Vorderkammer 1608. Die erste und zweite Vorderkammer 1606 und 1608 sind über enge Gänge 1612 und 1614 verbunden, die durch die Schweißlinien 1616 geformt und, identisch zu der Blase 1002 sind. Die verbindenden Gänge 1612 und 1614 verbinden die rückwärtige Kammer 1604 und die erste Vorderkammer 1608.
Die 17 zeigt eine dritte Anordnung der Blase 1702. Die Blase 1702 weist eine rückwärtige Kammer 1704 und mehrere Vorderkammern 1706, 1708, 1710, 1712, 1714 und 1716 auf. Die Vorderkammern 1706 und 1716 sind über einen engen Gang 1718 verbunden. In ähnlicher Art und Weise sind die Vorderkammern 1708 und 1714 über einen engen Gang 1720 und die Vorderkammern 1710 und 1712 sind über einen engen Gang 1722 verbunden. Die Blase 1702 weist verbindende Gänge 1724, 1726 und 1728 auf. Der verbindende Gang 1724 verbindet die rückwärtige Kammer 1704 und die Vorderkammer 1706. In ähnlicher Art und Weise verbindet der verbindende Gang 1726 die rückwärtige Kammer 1704 und die Vorderkammer 1708 und der verbindende Gang 1728 verbindet die rückwärtige Kammer 1704 und die Vorderkammer 1710.
Die 18 zeigt eine vierte Anordnung der Blase 1802. Die Blase 1802 weist eine rückwärtige Kammer 1804 und mehrere Vorderkammern 1806, 1808 und 1810 auf. Die Blase 1802 weist verbindende Gänge 1812, 1814 und 1816 auf. Der verbindende Gang 1812 verbindet die rückwärtige Kammer 1804 und die Vorderkammer 1806. In ähnlicher Art und Weise verbindet der verbindende Gang 1814 die rückwärtige Kammer 1804 und die Vorderkammer 1808 und der verbindende Gang 1816 verbindet die rückwärtige Kammer 1804 und die Vorderkammer 1810.
Unter Verweis auf 1 und 5 wird hervorgehoben, das der federnde Einsatz 102 einen Einsatz einschließt, der innerhalb verschiedener Gebiete eines Fußbekleidungsartikels positioniert sein kann. Demgemäß, obwohl der in 6 gezeigte, federnde Einsatz 102 gezeigt ist, als ob er zwischen Außensohle 604 und Mittelsohle 606 positioniert ist, ist es so zu verstehen, dass der federnde Einsatz 102 auch innerhalb einer Höhlung, die in einer Mittelsohle oder zwischen einer Mittelsohle und einer Innensohle positioniert sein kann. Wird der federnde Einsatz 102 zwischen einer Mittelsohle und einer Außensohle positioniert kann er vom Äußeren des Schuhs sichtbar sein. Weiterhin wird hervorgehoben, das der Schuh, in den der federnde Einsatz 102 eingebaut ist, so gestaltet werden kann, dass der federnde Einsatz 102 leicht entfernbar ist und leicht durch einen anderen federnden Einsatz ersetzt werden kann. Demgemäß können verschiedene Federungseinsätze, abhängig von den körperlichen Eigenschaften des Individuums und/oder dem Typ der Aktivität für die der Schuh beabsichtigt ist, eingefügt werden.
Zusätzlich zu den vorgenannten Änderungen ist es leicht ersichtlich, dass die Anzahl der Kammern, die Anzahl oder Stelle der verbindenden Gänge 124 und/oder die Stelle der peripheren Gänge 136 des federnden Einsatzes 102 auch variieren können. Beispielsweise können die Kammern des federnden Einsatzes 102 getrennt werden, so dass der federnde Einsatz 102 zwei Polsterungssysteme aufweist, die unabhängig von einander funktionieren. In der bevorzugten Ausführungsform von 1 stellt der federnde Einsatz 102 eine "mehrstufige" Polsterung bereit, worin die verschiedenen Kammern durch die Gangfolge in Reihenfolge zusammengedrückt werden.
Eine alternative Ausführungsform würde ein Ventil einschließen, das neben dem verbindenden Gang 124 liegt, damit die Strömungsrate angepasst werden kann. Eine andere Ausführungsform würde den federnden Einsatz 102 mit mindestens zwei verbindenden Gängen 124 bereitstellen, wobei jeder Gang ein internes Rückschlagventil einschließt. Die Rückschlagventile könnten einfach Klemmmittel umfassen, die innerhalb der verbindenden Gänge 124 geformt werden. In einer derartigen Anordnung würde jeder verbindende Gang 124 ein Rückschlagventil aufweisen, um einen Einweg Durchgang zu bilden, so dass Luft nur in eine Richtung durchströmen könnte. Ein Beispiel eines derartigen Ventils wird in dem U.S. Patent Nr. 5,144,708 bereitgestellt, das darin ein Einweg-Ventil beschreibt, das gemeinhin als ein Whoopie-Ventil bezeichnet wird, das über Dielctric, Industries, Chicopee, Massachusetts erhältlich ist. In einem Beispiel kann ein Fluid aus dem Fersenabschnitt 103 in den Vorderfußabschnitt 113 durch einen ersten verbindenden Gang und aus dem Vorderfußabschnitt 113 in den Fersenabschnitt 103 über ein zweiten verbindenden Gang strömen. Der Luftstrom in dieser Ausführungsform könnte daher derart gerichtet sein, dass er die vorstehend diskutierte typische Gangfolge nachahmt. Weiterhin könnte einer der verbindenden Gänge Impedanzmittel einschließen, die laminare Luftströmung bereitstellt, während die andere Verbindungskammer Impedanzmittel einschließen könnte, um turbulente Luftströmung bereitzustellen.
Obwohl zwei unterschiedlich geformte Impedanzmittel in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind, werden andere Formen auch dazu dienen Stützung und Polsterung für einen federnden Einsatz 102 bereitzustellen. Die Form von Impedanzmitteln 126 und 128 werden direkt die Geschwindigkeit der Luft beeinflussen, wenn sie innerhalb des federnden Einsatzes strömt.
Die Durchflussmenge von Luft innerhalb des federnden Einsatzes ist abhängig von der Geschwindigkeit des Fersenstoßes (im dem Fall, das Luft aus der Fersenkammer in die Vorderfußkammer strömt). Weiterhin beeinflusst Größe und Struktur des Impedanzmittels direkt die Stoßkräfte, die durch die sich innerhalb der Kammern des federnden Einsatzes bewegenden Luft ausgeübt wird. Bei einer gegebenen Strömungsrate wird die Größe und Struktur der Impedanzmittel die Geschwindigkeit der Luft mit der sie durch die Impedanzmittel strömt, dramatisch beeinflussen. Spezifischerweise wird die Geschwindigkeit der Luftströmung in dem Masse zunehmen, wie das Querschnittgebiet der Impedanzmittels enger wird, wie die Stoßkräfte in den Vorderfuß- und Fersenkammern gefühlt werden.
Wie hier erläutert, ist in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Umgebungsdruck in dem federnden Einsatz 102 angeordnet. Jedoch kann in einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform unter Druck gesetzte Luft innerhalb eines federnden Einsatzes 102 angeordnet sein. So kann beispielsweise, um die Vorderfuß- und Fersenabschnitte 113, 103 geringfügig konvex zu (er)halten, ein geringer Druck (ungefähr 1–4 Psi über dem Umgebungsdruck) in den federnden Einsatz 102 eingebracht werden, wenn das Element dicht verschlossen wird. Zu dem ist klar, dass andere Fluid-Medien, einschließlich Flüssigkeiten und großer Molekül-Gase, innerhalb des federnden Einsatzes 102 angeordnet werden können und die gewünschte Stützung und Polsterung dazu. Wird ein anderes Fluid-Medium als Umgebungsluft verwendet, könnte die Struktur der Impedanzmittel modifiziert werden müssen, um den Charakter einer gewünschten Fluid-Strömung wirksam bereitzustellen.
Es ist klar, dass die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen federnden Einsatzes 102 die größt mögliche Anwendung in Sportschuhen (d.h. den zum Gehen, Wandern, Rennen und anderen sportlichen Aktivitäten bestimmten) finden wird.
Während die Erfindung insbesondere mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden ist, ist dem Fachmann klar, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail darin vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims

Federnder Einsatz (102) für einen Fußbekleidungsartikel, welcher umfasst: fünf federnde, nicht-durchlässige Fersenkammern (104, 106, 108, 110, 112), welche Luft bei Umgebungsdruck oder darüber enthalten, wobei die fünf Fersenkammern (104, 106, 108, 110, 112) in fluider Weise miteinander in Verbindung stehen; mehrere federnde, nicht-durchlässige Vorderfußkammern (114, 116, 118, 120, 122), welche Luft bei Umgebungsdruck oder darüber enthalten, wobei die mehreren Vorderfußkammern in fluider Weise miteinander in Verbindung stehen; und ein nicht-durchlässiger, verbindender Gang (124), welcher mindestens eine der fünf Fersenkammern (104, 106, 108, 110, 112) und mindestens eine der mehreren Vorderfußkammern (114, 116, 118, 120, 122) in einer Fluidfluss-einschränkenden Weise in fluider Weise verbindet; dadurch gekennzeichnet; dass die fünf Fersenkammern (104, 106, 108, 110, 112) in einer im Allgemeinen Quincunx-Anordnung angeordnet sind.
Federnder Einsatz (102) nach Anspruch 1, worin eine der fünf Fersenkammern (106) direkt in fluider Weise mit drei der fünf Fersenkammern (104, 108, 112) in Verbindung steht, und jede der drei Fersenkammern (104, 108, 112) nicht direkt in fluider Weise mit einer der anderen der drei Fersenkammern (104, 108, 112) in Verbindung steht.
Federnder Einsatz (102) nach Anspruch 2, worin der nicht-durchlässige, verbindende Gang (124) in fluider Weise eine der drei Fersenkammern (104) mit der mindestens einen der mehreren Vorderfußkammern (114, 118, 122) verbindet.
Federnder Einsatz (102) nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Fersenkammern (104, 106, 108, 110, 112) durch Fluidfluss-einschränkende Gänge (136) in Verbindung stehen.
Federnder Einsatz (102) nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die fünf Fersenkammern (104, 106, 108, 110) Medialbereich-Fersenkammern (108,110) und Lateralbereich-Fersenkammern (104, 106) umfassen.
Federnder Einsatz (102) nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Fersenkammern (104, 106, 108, 110; 112) ein größeres Volumen an Luft als die Vorderfußkammern (114, 116, 118, 120, 122) enthalten.
Federnder Einsatz (102) nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Vorderfußkammern (114, 116; 118, 120, 122) mehrere in Reihe verbundene Medialbereich-Vorderfußkammern (118, 120) und mehrere in Reihe verbundene Lateralbereich-Vorderfußkammern (114, 116) umfassen.
Federnder Einsatz (102) nach Anspruch 7, welcher eine weitere besagte Vorderfußkammer (122) zwischen den Medialbereich-Vorderfußkammern (118, 120) und den Lateralbereich-Vorderfußkammern (114, 116) umfasst.
Federnder Einsatz (102) nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin der verbindende Durchgang (124) Impedanzmittel (126, 128) enthält, welche einen Fluidfluss zwischen den Fersenkammern (104, 106, 108, 110, 112) und den Vorderfußkammern (114, 116, 118, 120, 122) einschränken.
Federnder Einsatz (102) nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin der verbindende Gang (124) länglich ist und sich an dem den Vorderfußkammern benachbarten Ende in getrennte Längszweige (130, 132, 134) teilt, welche mit Jeweiligen der Vorderfußkammern (114, 118, 122) verbinden.
Fußbekleidungsartikel mit einem federnden Einsatz (102) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welcher in der Sohle davon enthalten ist.
Fußbekleidungsartikel nach Anspruch 11, worin der federnde Einsatz (102) zwischen einer Mittelsohle (606) und einer Außensohle (604) angeordnet ist.
Fußbekleidungsartikel nach Anspruch 12, worin die Mittelsohle (606) und die Außensohle (604) in den Oberflächen davon, die zu dem federnden Einsatz (102) angrenzend sind, Gebilde (702, 706) aufweisen, welche zu den Kammern (104–112, 114– 122) des Einsatzes (102) komplementär geformt sind.
Fußbekleidungsartikel nach Anspruch 12 oder 13, welcher eine flexible, luftgefüllte Blase (1002; 1602; 1702; 1802) über der Mittelsohle (606) enthält.
Fußbekleidungsartikel nach Anspruch 14, worin die Blase (1002) umfasst, eine Fersenkammer (1004), eine Vorderfußkammer (1006) und einen verbindenden Gang (1008, 1010), durch den die Fersen- und Vorderfußkammern (1002, 1004) in Verbindung stehen.
Fußbekleidungsartikel nach Anspruch 14, worin die Blase (1602; 1702; 1802) umfasst, eine einzelne Fersenkammer (1604; 1704; 1804) und mehrere Vorderfußkammern (1606, 1608; 1706, 1708, 1710; 1806, 1808, 1810), wobei jede einzeln mit der Fersenkammer (1604; 1704; 1804) in fluider Weise verbunden ist.
Fußbekleidungsartikel nach Anspruch 14, 15 oder 16, welcher eine über der Mittelsohle (606) angeordnete Einlegesohlenauskleidung (1302) enthält.
Fußbekleidungsartikel nach Anspruch 17, welcher eine Moderatoreinrichtung (1314) enthält, welche aus relativ steifem Material gebildet ist, welches unter der Einlegesohlenauskleidung (1302) und über der Blase (1002; 1602; 1702; 1802) angeordnet ist.