EP0103041A1 - Spring-loaded running and jumping shoe - Google Patents

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EP0103041A1
EP0103041A1 EP82108456A EP82108456A EP0103041A1 EP 0103041 A1 EP0103041 A1 EP 0103041A1 EP 82108456 A EP82108456 A EP 82108456A EP 82108456 A EP82108456 A EP 82108456A EP 0103041 A1 EP0103041 A1 EP 0103041A1
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EP
European Patent Office
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shoe
running
sole
spring
leaf spring
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Joachim Dr. Schnell
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B13/00—Soles; Sole-and-heel integral units
    • A43B13/14—Soles; Sole-and-heel integral units characterised by the constructive form
    • A43B13/18—Resilient soles
    • A43B13/181—Resiliency achieved by the structure of the sole
    • A43B13/183—Leaf springs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B13/00—Soles; Sole-and-heel integral units
    • A43B13/14—Soles; Sole-and-heel integral units characterised by the constructive form
    • A43B13/18—Resilient soles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
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    • A43B13/14—Soles; Sole-and-heel integral units characterised by the constructive form
    • A43B13/18—Resilient soles
    • A43B13/181—Resiliency achieved by the structure of the sole
    • A43B13/184—Resiliency achieved by the structure of the sole the structure protruding from the outsole
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B25/00—Stilts or the like
    • A63B25/10—Elastic bouncing shoes fastened to the foot

Definitions

  • the invention relates to a resilient running and jumping shoe with an upper and a lower sole, which are elastically connected.
  • Trampoline-like jumping sports can be used.
  • Springy running and jumping shoes are known in many embodiments.
  • Various types of springs are used, such as coiled compression springs, tension springs, leaf springs, rubber and foam rubber pads and pneumatic springs.
  • tension springs With a spring travel of several centimeters, the exact guidance of the lower sole, which touches the ground when walking, is a problem.
  • Complex devices are described to ensure that a breakaway to the side or to the front and back is prevented. The guide problem is solved when using wide leaf springs or similar components.
  • the DGM 7701451 describes an embodiment which contains a leaf spring, the front half of which is designed as an outsole and the rear end of which is attached to the rear end of the upper sole.
  • Embodiments also have the disadvantage that only part of the leaf spring can fully develop its spring action because it is partially designed as an outsole.
  • a spring calculation shows that you can quickly exceed the permissible strength values of spring steel if you want to absorb forces with current springs that correspond to a multiple of your body weight.
  • a springy running and jumping shoe contains two spring effects, namely one which absorbs the downward thrust when the heel is put on and converts it into an upward and forward thrust in the course of the fun rolling, and a second that improves the bounce with the toe.
  • a complex device for converting the heel thrust into a forward thrust is described in DOS 3012945. Simpler designs with two springs are described in DE 3017769A1 and in DE 3034126A1.
  • the latter publication also contains an embodiment with two S-shaped leaf springs, one of which is fastened to the front and one to the rear end of the shoe. The two loose ends of the leaf springs form the outsole. At least one of the two springs must be divided into two for reasons of symmetry.
  • the object of the invention is to develop a resilient running and jumping shoe with a spring action in the heel area and a second in the forefoot area with good forward, backward and lateral stability, which resiliently absorbs forces which correspond to a multiple of the body weight with a spring travel of several centimeters.
  • the object is achieved in that the elastic connection between the upper and lower sole of a resilient running and jumping shoe contains a leaf spring of approximately shoe width, one end of which at the front or rear part the upper sole and the other end is attached to the opposite part of the lower sole.
  • the running process with shoes according to the invention is considered.
  • the leaf spring which is flat in the unloaded state, curves in one direction, when it is pushed off with the tip of the foot in the other (FIGS. 2 and 4).
  • the foot executes a rolling movement which is supported by the now S-shaped spring, whereby the curvature caused by the heel pressure and later the curvature caused by the forefoot predominates.
  • the energy stored in the leaf spring by placing the heel is converted into an upward and forward thrust during the rolling process.
  • the springy running and jumping shoes according to the invention significantly improve the efficiency of the running process, easier and faster running and higher and further jumping is possible.
  • the use of leaf springs which take advantage of the full width of the shoe or a little more, provides good forward, backward and lateral stability even with spring travel of several centimeters. It takes only a little practice to achieve safe running and jumping with the shoes according to the invention.
  • An advantage over the prior art is the use of the spring action of leaf springs in two directions instead of the use of two springs. As a result, the spring weight and the required spring space are halved with the same spring action and the same material stress.
  • FIG. 1 The basic structure of a resilient running and jumping shoe according to the invention is outlined in FIG.
  • An essentially rigid upper sole 1 forms the shoe sole of a sports shoe 2 encompassing the foot.
  • ground contact has only an essentially rigid lower sole 3, which is connected to the upper sole 1 via a wide leaf spring 4.
  • the one end of the leaf spring 4 is connected to the front part of the upper sole 1 and the other end of the leaf spring 4 to the rear part of the lower sole 3.
  • the lower sole 3 contains a tread 5, a profiled sole 5, rubber studs, spikes or similar devices for improving the grip on the ground where it touches the ground when running.
  • the width of the leaf spring 4 corresponds to the shoe width, but can also be somewhat larger or smaller.
  • Figure 2 shows how the leaf spring 4 bends when the heel is loaded. With a uniform vertical foot load, the spring 4 bends in an S-shape, as outlined in FIG. 3.
  • Figure 4 shows the conditions when the toe is loaded.
  • the two soles 1 and 3 do not have to be parallel to one another in the unloaded state. By a slight upward adjustment of the upper sole 1, the jump performance can be achieved at the expense of Increase heel thrust, the reverse applies when downward.
  • the leaf spring 4 can in the unloaded state just as shown in Figure 1, or can be curved in an arc or S-shape. The curvature can influence the ratio of heel push to toe push even with parallel soles 1 and 3.
  • the two soles 1 and 3 or one of the two can also be elastic. If, for example, the lower sole 3 is designed as a leaf spring, it will bend towards the leaf spring 4 when the toe is loaded in accordance with FIG. 4. In the case of heel loading, an elastic lower sole 3 has no influence if one starts from a running and jumping shoe according to FIG. 1. The situation is reversed if, as described above, the leaf spring 4 is attached the other way round.
  • the load on the leaf spring 4 in a running and jumping shoe according to example 1 according to the invention is greatest just behind the attachment to the soles 1 and 3.
  • the spring curvature is strongest just behind the attachment to the upper sole 1.
  • the situation can be improved a little by conically designing the springs in terms of thickness or width, the thinnest point then being in the middle between the two fastenings.
  • Such springs are difficult to manufacture and therefore expensive.
  • the leaf springs 4 can be optimally dimensioned in terms of size and weight if support is provided to ensure that a maximum spring curvature specified by the material properties cannot be exceeded.
  • FIG. 1 Such a running and jumping shoe according to the invention is sketched in FIG.
  • the upper sole 1 and the lower sole 3 are formed in an arc shape with their side facing the leaf spring 4, so that the leaf spring 4 can lean against the soles under load.
  • a flat leaf spring 4 made of high-quality hardened spring steel (55 Si 7) 5 mm thick, 90 mm wide and an effective length of 260 mm, a tensile strength of 1200 N / mm is not exceeded when the arcuate sole parts are formed by circular path sections with a radius of 435 mm. These dimensions correspond approximately to the ratios of FIG. 5.
  • a 75 kg athlete equipped with such shoes compresses the springs 4 by approximately 11 mm when both shoes are standing evenly, when a shoe is loaded with the heel or toe with 300 N, that is four times body weight, about 69 mm. At about ten times the body weight, the maximum possible spring travel of 75 mm is reached. These values are favorable for a normal endurance run, the springs have to be reinforced for fast short distance runs and the spring travel has to be increased for long and high jumps.
  • the soles 1 and 3 are not curved in their full width. It is sufficient if the leaf spring 4 can lean against an arched rib on both sides of the shoe.
  • the soles are e.g. Manufactured as an aluminum casting and, in addition to the arched ribs, contain struts and receptacles that promote stability, for fastening the leaf spring 4 and the sports shoe 2 surrounding the foot.
  • the running and jumping shoes according to the invention described in this example have the advantage of greater safety against tipping over those described in example 1.
  • the possibility of twisting the leaf springs, which must be avoided by appropriate foot posture, is greatly reduced by leaning against the arched ribs.
  • curved leaf springs 4 can also be used. The curvature of the soles must then be adjusted accordingly and flat or even negatively curved soles may be required to ensure that the leaf springs are leaned against the permissible tension.
  • the leaf springs 4 can, however, also be constructed in several stages, as it is e.g. is common with vehicle springs. Additional springs of a different type can also be used. It is advantageous e.g. the use of a pneumatic spring 6 in the front and in the rear shoe part, as is shown in Figure 6. If the pneumatic springs 6 are inflatable with the aid of a valve 7, the spring force can be adapted to the intended stress by different filling.
  • FIG. 7 shows an embodiment of a running and jumping shoe according to the invention, in which only the front part of the sports shoe 2 comprising the foot is firmly connected to the sole 1. To make this clear, FIG. 7 shows the shoe when the tip of the foot is loaded as in FIG. 4. The rear shoe part is lifted off the upper sole 1 and the toe joint is bent. The jumping behavior is improved compared to Examples 1 to 3 and corresponds to running with normal sports shoes.
  • the rear part of the shoe touches the upper sole-1, the lifting only begins when the toe is pushed forward. Similar conditions can be found in cross-country skiing, all the devices and measures known there can be adopted here. It is therefore expedient to attach a toe-forming pad 8 in the heel area on the side of the upper sole 1 facing the shoe 2, which ensures good adhesion between the shoe sole and the upper sole 1.
  • the front shoe can also be connected to the leaf spring 4 via a swivel joint which is located in the area of the toe joint or at the tip of the foot.
  • a sensible addition is protection against the contamination of the leaf springs 4 and the arcuate guide ribs.
  • This protection can e.g. can be achieved by a rubber sleeve that connects the edges of the two soles 1 and 3 together.
  • High-quality hardened spring steel is preferred as the material for the leaf springs, but spring bronzes, fiber-reinforced plastics or other spring materials can also be used.
  • the flat leaf spring shape with uniform thickness and width is preferred because it is the cheapest. But there are also other leaf spring shapes, e.g. arcuate or S-shaped curved question. Multiple springs have advantages at high loads.
  • the width of the springs 4 corresponds approximately to the width of the shoe, the length is usually slightly above the length of the shoe. To absorb larger forces, wider springs 4 are useful, longer springs 4 can be realized with longer springs 4. Longer spring travel can also be achieved in that several of the described inventive anchorings are mounted one above the other, so that the running and jumping shoe according to the invention contains two or more leaf springs 4 and one or more midsoles, which can also be reduced to fastening elements which cover the ends of Connect two leaf springs together.

Abstract

An athletic shoe, particularly for running and jumping, including an upper sole, a separate lower sole beneath the upper sole and a leaf spring of approximately the width of the shoe connecting the upper and lower soles. One end of the leaf spring is fastened to one end of the upper sole, such as the front end, while the other end of the leaf spring is fastened to the opposite end of the lower sole. The opposite surfaces of the upper and lower soles facing the spring may be arcuately curved. The spring may be arcuately curved. The upper sole may be fastened to the shoe over the entire length of the upper sole or only at the front of the shoe, e.g. at a joint. Additional springs may be disposed between the upper and lower soles.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen federnden Lauf- und Springschuh mit einer oberen und einer unteren Sohle, die elastisch miteinander verbunden sind.The invention relates to a resilient running and jumping shoe with an upper and a lower sole, which are elastically connected.

Durch Schuhe mit elastischen Sohlen wird das Lauf- und Springvermögen des Menschen gesteigert. Für große Sprünge ist ein großer Federweg und große.Federkraft von Vorteil, wie sich beim Trampolinspringen zeigt. Federnde Lauf- und Springschuhe mit relativ großem Federweg und großer Federkraft können zum sportlichen Laufen und Springen, für den Jogging-Sport und für einen demShoes with elastic soles increase the walking and jumping ability of people. For large jumps, a large spring travel and great spring force is an advantage, as is shown by trampoline jumping. Resilient running and jumping shoes with a relatively large spring travel and high spring force can be used for sporty running and jumping, for jogging and for anyone

Trampolinspringen ähnlichen Springsport benutzt werden. Federnde Lauf- und Springschuhe sind in vielen Ausführungsformen bekannt. Dabei werden verschiedene Federarten wie gewundene Druckfedern, Zugfedern, Blattfedern, Gummi- und Schaumgummipolster und pneumatische Federn benutzt. Bei einem Federweg von mehreren Zentimetern ist die exakte Führung der unteren, beim Laufen den Boden berührenden Sohle ein Problem. Es werden aufwendige Vorrichtungen beschrieben um sicherzustellen, daß ein Ausbrechen zur Seite oder nach vorn und hinten verhindert wird. Bei Verwendung von breiten Blattfedern oder ähnlichen Bauteilen ist das Führungsproblem gelöst. So wird im DGM 7701451 eine Ausführung beschrieben, die eine Blattfeder enthält, deren vordere Hälfte als Laufsohle ausgebildet ist und deren hinteres Ende am hinteren Ende der oberen Sohle befestigt ist. Mit dieser Ausführung kann man beim Laufen kurz vor dem Abheben des Fußes durch die Federkraft den Absprung verbessern, man kann aber nicht beim Aufsetzen des Fußes mit der Ferse den Schwung auffangen und wieder zum Vortrieb benutzen. Umgekehrt ist es bei einem in der DOS 2424889 beschriebenen V-förmigen Untersatz, der mit der Spitze nach vorn unter dem Laufschuh befestigt ist. Beim Laufen wird damit der Fersenschub aufgefangen und in einen Aufwärts- und Vorwärtsschub umgesetzt. Der Absprung wird nicht verbessert, weil in dieser Position keine Federwirkung mehr vorhanden ist. Die beiden beschriebenenTrampoline-like jumping sports can be used. Springy running and jumping shoes are known in many embodiments. Various types of springs are used, such as coiled compression springs, tension springs, leaf springs, rubber and foam rubber pads and pneumatic springs. With a spring travel of several centimeters, the exact guidance of the lower sole, which touches the ground when walking, is a problem. Complex devices are described to ensure that a breakaway to the side or to the front and back is prevented. The guide problem is solved when using wide leaf springs or similar components. For example, the DGM 7701451 describes an embodiment which contains a leaf spring, the front half of which is designed as an outsole and the rear end of which is attached to the rear end of the upper sole. With this version, you can improve the jump when running shortly before the foot is lifted by the spring force, but you cannot catch the momentum when putting the foot on the heel and use it again for propulsion. It is the other way around with a V-shaped base described in DOS 2424889, which is attached with the tip forward under the running shoe. When running, the heel thrust is absorbed and converted into an upward and forward thrust. The jump is not improved because there is no spring effect in this position. The two described

Ausführungsformen haben außerdem den Nachteil, daß nur ein Teil der Blattfeder seine Federwirkung voll entfalten kann, weil sie teilweise als Laufsohle ausgebildet ist. Eine Federberechnung zeigt, daß man schnell die zulässigen Festigkeitswerte von Federstahl übersteigt, wenn man mit dersrtigen Federn Kräfte auffangen will, die einem Mehrfachen des Körpergewichts entsprechen.Embodiments also have the disadvantage that only part of the leaf spring can fully develop its spring action because it is partially designed as an outsole. A spring calculation shows that you can quickly exceed the permissible strength values of spring steel if you want to absorb forces with current springs that correspond to a multiple of your body weight.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß es vorteilhaft ist, wenn ein federnder Lauf- und Springschuh zwei Federwirkungen enthält, nämlich eine, die den Abwärtsschub beim Aufsetzen der Ferse auffängt und im Verlauf des Funabrollens in einen Aufwärts- und Vorwärtsschub umwandelt, und eine zweite, die den Absprung mit der Fußspitze verbessert. Eine aufwendige Vorrichtung zur Umwandlung des Fersenschubes in einen Vorwärtsschub wird in der DOS 3012945 beschrieben. Einfachere Ausführungen mit zwei Federn werden in DE 3017769A1 und in DE 3034126A1 beschrieben. Die letztere Offenlegungsschrift enthält auch eine Ausführung mit zwei S-förmig gekrümmten Blattfedern, von denen eine am vorderen und eine am hinteren Schuhende besfestigt ist. Die beiden losen Enden der Blattfedern bilden die Laufsohle. Mindestens eine der beiden Federn muß aus Symmetriegründen zweigeteilt sein. Da die Schuhbreite nicht mehr als 10 cm beträgt, ergeben sich relativ schmale Blattfedern, deren Seitenstabilität. gering ist. Derartige Laufschuhe werden also beim Laufen dazu neigen, zur Seite auszuweichen oder zu kippen. Sie haben außerdem den Nachteil, daß die Federwirkung der Blattfedern nur zum Teil ausgenutzt wird und deshalb wegen der begrenzten Materialfestigkeit keine großen Kräfte aufgefangen werden können.From the above description it is clear that it is advantageous if a springy running and jumping shoe contains two spring effects, namely one which absorbs the downward thrust when the heel is put on and converts it into an upward and forward thrust in the course of the fun rolling, and a second that improves the bounce with the toe. A complex device for converting the heel thrust into a forward thrust is described in DOS 3012945. Simpler designs with two springs are described in DE 3017769A1 and in DE 3034126A1. The latter publication also contains an embodiment with two S-shaped leaf springs, one of which is fastened to the front and one to the rear end of the shoe. The two loose ends of the leaf springs form the outsole. At least one of the two springs must be divided into two for reasons of symmetry. Since the shoe width is no more than 10 cm, there are relatively narrow leaf springs, their lateral stability. is low. Such running shoes will therefore tend to dodge or tip to the side when running. They also have the disadvantage that the spring action of the leaf springs is only partially used and therefore large forces cannot be absorbed because of the limited material strength.

Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines federnden Lauf-und Springschuhs mit einer Federwirkung im Fersenbereich und einer zweiten im Vorderfußbereich mit guter Vorwärts-, Rückwärts-und Seitenstabilität, der bei einem Federweg von mehreren Zentimetern Kräfte federnd auffängt, die einem mehrfachen des Körpergewichts entsprechen.The object of the invention is to develop a resilient running and jumping shoe with a spring action in the heel area and a second in the forefoot area with good forward, backward and lateral stability, which resiliently absorbs forces which correspond to a multiple of the body weight with a spring travel of several centimeters.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die elastische Verbindung zwischen der oberen und der unteren Sohle eines federnden Lauf- und Springschuhs eine Blattfeder von etwa Schuhbreite enthält, deren eines Ende am vorderen oder hinteren Teil der'oberen Sohle und deren anderes Ende am entgegengesetzten Teil der unteren Sohle befestigt ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.According to the invention the object is achieved in that the elastic connection between the upper and lower sole of a resilient running and jumping shoe contains a leaf spring of approximately shoe width, one end of which at the front or rear part the upper sole and the other end is attached to the opposite part of the lower sole. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Zur kurzen Beschreibung der Erfindung wird der Laufvorgang mit erfindungsgemäßen Schuhen betrachtet. Beim Aufsetzen der Ferse krümmt sich die in unbelastetem Zustand ebene Blattfeder in der einen Richtung, beim Abstoßen mit der Fußspitze in der anderen (Figur 2 und 4). Dadurch ergeben sich bei nur einer Blattfeder zwei Federwirkungen, eine im Fersenbereich und eine im Vorderfußbereich. Nach dem Aufsetzen der Ferse und vor dem Abdrücken mit der Fußspitze vollführt der Fuß beim Laufen eine Abrollbewegung, die von der jetzt S-förmig gekrümmten Feder unterstützt wird, wobei zunächst die vom Fersendruck hervorgerufene Krümmung und später die vom Vorderfuß hervorgerufene Krümmung überwiegt. Die durch das Aufsetzen der Ferse in der Blattfeder gespeicherte Energie wird während des Abrollvorganges in einen Aufwärts- und Vorwärtsschub umgesetzt. Gegen Ende des Abrollvorganges ist diese Energie verbraucht und die Blattfeder wird nur noch durch die Einwirkung des Vorderfußes gespannt. Die durch die kräftige Abstoßbewegung des Vorderfußes in der Blattfeder gespeicherte Energie wird in einen zusätzlichen Vorwärts- und Aufwärtsschub umgesetzt, wenn bei gestrecktem Bein die Muskelarbeit bereits aufgehört hat.For a brief description of the invention, the running process with shoes according to the invention is considered. When the heel is put on, the leaf spring, which is flat in the unloaded state, curves in one direction, when it is pushed off with the tip of the foot in the other (FIGS. 2 and 4). This results in two spring effects with only one leaf spring, one in the heel area and one in the forefoot area. After putting on the heel and before pressing with the tip of the foot, the foot executes a rolling movement which is supported by the now S-shaped spring, whereby the curvature caused by the heel pressure and later the curvature caused by the forefoot predominates. The energy stored in the leaf spring by placing the heel is converted into an upward and forward thrust during the rolling process. Towards the end of the rolling process, this energy is used up and the leaf spring is only tensioned by the action of the forefoot. The energy stored in the leaf spring by the strong push-off movement of the forefoot is converted into an additional forward and upward push when the muscle work has already stopped with the leg extended.

Durch die erfindungsgemäßen federnden Lauf- und Springschuhe wird der Wirkungsgrad des Laufvorganges wesentlich verbessert, leichteres und schnelleres Laufen und höheres und weiteres Springen ist möglich. Durch die Verwendung von Blattfedern, die die volle Schuhbreite oder etwas mehr ausnutzen, ist auch bei Federwegen von mehreren Zentimetern eine gute Vorwärts-, Rückwärts- und Seitenstabilität gegeben. Es bedarf nur einer geringen Übung, um mit erfindungsgemäßen Schuhen ein sicheres Laufen und Springen zu erreichen. Ein Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist die Ausnutzung der Federwirkung von Blattfedern in zwei Richtungen anstelle der Verwendung von zwei Federn. Dadurch wird bei gleicher Federwirkung und gleicher Materialbeanspruchung das Federgewicht und der erforderliche Federraum halbiert. Erst mit dieser Technik ist es bei Verwendung von Blattfedern aus hochwertigem Federstahl möglich, bei relativ großen Federwegen Kräfte aufzufangen, die einem Mehrfachen des Körpergewichts entsprechen, ohne die Schuhgrundfläche oder das Schuhgewicht so zu vergrößern, daß das Laufen und Springen behindert wird. Es ist ein besonderer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, daß die guten Eigenschaften erfindungsgemäßer federnder Lauf- und Springschuhe mit einem geringen technischen Aufwand erreicht werden.The springy running and jumping shoes according to the invention significantly improve the efficiency of the running process, easier and faster running and higher and further jumping is possible. The use of leaf springs, which take advantage of the full width of the shoe or a little more, provides good forward, backward and lateral stability even with spring travel of several centimeters. It takes only a little practice to achieve safe running and jumping with the shoes according to the invention. An advantage over the prior art is the use of the spring action of leaf springs in two directions instead of the use of two springs. As a result, the spring weight and the required spring space are halved with the same spring action and the same material stress. First with this technique, when using leaf springs made of high-quality spring steel, it is possible to absorb forces with relatively large spring travel, which correspond to a multiple of the body weight, without increasing the footprint or weight of the shoe so that running and jumping are impeded. It is a particular advantage over the prior art that the good properties of springy running and jumping shoes according to the invention can be achieved with little technical effort.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von vier Ausführungsbeispielen näher beschrieben:The invention is described in more detail below with reference to four exemplary embodiments:

Beispiel 1example 1

In Figur 1 ist der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen federnden Lauf- und Springschuhs skizziert. Eine im wesentlichen starre obere Sohle 1 bildet die Schuhsohle eines den Fuß umfassenden Sportschuhs 2. Bodenkontakt hat aber nur eine im wesentlichen starre untere Sohle 3, die über eine breite Blattfeder 4 mit der oberen Sohle 1 verbunden ist. Dabei ist das eine Ende der Blattfeder 4 mit dem vorderen Teil der oberen Sohle 1 und das andere Ende der Blattfeder 4 mit dem hinteren Teil der unteren Sohle 3 verbunden. Die untere Sohle 3 enthält an den Stellen, wo sie beim Laufen den Boden berührt, einen Laufbelag 5, eine Profilsohle 5, Gummistollen, Spikes oder ähnliche Vorrichtungen zur Verbesserung der Bodenhaftung. Die Breite der Blattfeder 4 entspricht der Schuhbreite, kann aber auch etwas größer oder kleiner sein. Figur 2 zeigt, wie sich die Blattfeder 4 bei Belastung der Ferse biegt. Bei gleichmäßiger senkrechter Fußbelastung biegt sich die Feder 4 S-förmig, wie in Figur 3 skizziert. Figur 4 zeigt die Verhältnisse bei Belastung der Fußspitze.The basic structure of a resilient running and jumping shoe according to the invention is outlined in FIG. An essentially rigid upper sole 1 forms the shoe sole of a sports shoe 2 encompassing the foot. However, ground contact has only an essentially rigid lower sole 3, which is connected to the upper sole 1 via a wide leaf spring 4. The one end of the leaf spring 4 is connected to the front part of the upper sole 1 and the other end of the leaf spring 4 to the rear part of the lower sole 3. The lower sole 3 contains a tread 5, a profiled sole 5, rubber studs, spikes or similar devices for improving the grip on the ground where it touches the ground when running. The width of the leaf spring 4 corresponds to the shoe width, but can also be somewhat larger or smaller. Figure 2 shows how the leaf spring 4 bends when the heel is loaded. With a uniform vertical foot load, the spring 4 bends in an S-shape, as outlined in FIG. 3. Figure 4 shows the conditions when the toe is loaded.

Die Verhältnisse ändern sich im Prinzip nicht, wenn das eine Ende der Blattfeder 4 mit dem hinteren Teil der oberen Sohle 1 und das andere Ende der Blattfeder 4 mit dem vorderen Teil der unteren Sohle 3 verbunden ist. Ein so aufgebauter erfindungsgemäßer Schuh arbeitet genau so wie der in Figur 1 skizzierte.In principle, the conditions do not change if one end of the leaf spring 4 is connected to the rear part of the upper sole 1 and the other end of the leaf spring 4 is connected to the front part of the lower sole 3. A shoe according to the invention constructed in this way works exactly like the one outlined in FIG.

Die beiden Sohlen 1 und 3 müssen in unbelastetem Zustand nicht parallel zueinander sein. Durch leichte Aufwärtsstellung der oberen Sohle 1 kann man die Absprung leistung, auf Kosten des Fersenschubes vergrößern, bei Abwärtsstellung gilt das Umgekehrte. Die Blattfeder 4 kann im unbelasteten Zustand eben wie in Figur 1 gezeichnet, oder auch bogenförmig oder S-förmig gekrümmt sein. Durch die Krümmung kann man auch bei parallelen Sohlen 1 und 3 das Verhältnis von Fersenschub und Fußspitzenschub beeinflussen. Bei einem erfindungsgemäßen Lauf- und Springschuh können die beiden Sohlen 1 und 3 oder eine von beiden auch elastisch sein. Wird z.B. die untere Sohle 3 als Blattfeder ausgebildet, so wird sie sich bei Fußspitzenbelastung entsprechend der Figur 4 der Blattfeder 4 entgegenbiegen. Bei Fersenbelastung hat eine elastische untere Sohle 3 keinen Einfluß, wenn man von einem Lauf- und Springschuh nach Figur 1 ausgeht. Die Verhältnisse kehren sich um, wenn man, wie oben beschrieben, die Blattfeder 4 anders herum befestigt.The two soles 1 and 3 do not have to be parallel to one another in the unloaded state. By a slight upward adjustment of the upper sole 1, the jump performance can be achieved at the expense of Increase heel thrust, the reverse applies when downward. The leaf spring 4 can in the unloaded state just as shown in Figure 1, or can be curved in an arc or S-shape. The curvature can influence the ratio of heel push to toe push even with parallel soles 1 and 3. In a running and jumping shoe according to the invention, the two soles 1 and 3 or one of the two can also be elastic. If, for example, the lower sole 3 is designed as a leaf spring, it will bend towards the leaf spring 4 when the toe is loaded in accordance with FIG. 4. In the case of heel loading, an elastic lower sole 3 has no influence if one starts from a running and jumping shoe according to FIG. 1. The situation is reversed if, as described above, the leaf spring 4 is attached the other way round.

Beispiel 2Example 2

Die Belastung der Blattfeder 4 in einem erfindungsgemäßen Lauf-und Springschuh nach Beispiel 1 ist kurz hinter der Befestigung an den Sohlen 1 und 3 am größten. Im Falle der Fersenbelastung nach Figur 2 ist z.B. die Federkrümmung kurz hinter der Befestigung an der oberen Sohle 1 am stärksten. Bei der Federauslegung muß man sich nach diesen kritischen Stellen richten, die Feder wird deshalb relativ dick und schwer. Ein wenig kann man die Verhältnisse verbessern durch eine konische Auslegung der Federn bezüglich der Dicke oder der Breite, die dünnste Stelle liegt dann in der Mitte zwischen den beiden Befestigungen. Derartige Federn sind aber schwer herzustellen und deshalb teuer. Man kann die Blattfedern 4 optimal in Bezug auf Größe und Gewicht dimensionieren, wenn man durch eine Unterstützung dafür sorgt, daß eine von den Materialeigenschaften vorgegebene maximale Federkrümmung nicht überschritten werden kann. In Figur 5 ist ein derartiger erfindungsgemäßer Lauf- und Springschuh skizziert. Die obere Sohle 1 und die untere Sohle 3 sind mit ihrer der Blattfeder 4 zugewandten Seite bogenförmig ausgebildet, so daß sich die Blattfeder 4 bei Belastung an die Sohlen anlehnen kann. Bei einer ebenen Blattfeder 4 aus hochwertigem gehärtetem Federstahl (55 Si 7) von 5 mm Dicke, 90 mm Breite und einer wirksamen Länge von 260 mm wird eine Zugfestigkeit von 1200 N/mm nicht überschritten, wenn die bogenförmigen Sohlenteile durch Kreisbahnabschnitte vom Radius 435 mm gebildet werden. Diese Maße entsprechen etwa den Verhältnissen der Figur 5. Ein mit derartigen Schuhen ausgerüsteter 75 kg schwerer Sportler drückt die Federn 4 bei gleichmäßiger Standbelastung beider Schuhe um etwa 11 mm zusammen, bei Belastung eines Schuhs mit der Ferse oder der Fußspitze mit 300 N, also dem vierfachen Körpergewicht, um etwa 69 mm. Bei etwa dem zehnfachen Körpergewicht ist der maximal mögliche Federweg von 75 mm erreicht. Diese Werte sind für einen normalen Dauerlauf günstig, für schnellen Kurzstreckenlauf muß man die Federn verstärken, für weite und hohe Sprünge auch den Federweg vergrößern.The load on the leaf spring 4 in a running and jumping shoe according to example 1 according to the invention is greatest just behind the attachment to the soles 1 and 3. In the case of the heel load according to FIG. 2, for example, the spring curvature is strongest just behind the attachment to the upper sole 1. When designing the spring you have to comply with these critical points, the spring therefore becomes relatively thick and heavy. The situation can be improved a little by conically designing the springs in terms of thickness or width, the thinnest point then being in the middle between the two fastenings. Such springs are difficult to manufacture and therefore expensive. The leaf springs 4 can be optimally dimensioned in terms of size and weight if support is provided to ensure that a maximum spring curvature specified by the material properties cannot be exceeded. Such a running and jumping shoe according to the invention is sketched in FIG. The upper sole 1 and the lower sole 3 are formed in an arc shape with their side facing the leaf spring 4, so that the leaf spring 4 can lean against the soles under load. With a flat leaf spring 4 made of high-quality hardened spring steel (55 Si 7) 5 mm thick, 90 mm wide and an effective length of 260 mm, a tensile strength of 1200 N / mm is not exceeded when the arcuate sole parts are formed by circular path sections with a radius of 435 mm. These dimensions correspond approximately to the ratios of FIG. 5. A 75 kg athlete equipped with such shoes compresses the springs 4 by approximately 11 mm when both shoes are standing evenly, when a shoe is loaded with the heel or toe with 300 N, that is four times body weight, about 69 mm. At about ten times the body weight, the maximum possible spring travel of 75 mm is reached. These values are favorable for a normal endurance run, the springs have to be reinforced for fast short distance runs and the spring travel has to be increased for long and high jumps.

Aus Gewichtsgründen werden die Sohlen 1 und 3 nicht in ihrer vollen Breite bogenförmig ausgebildet. Es reicht aus, wenn die Blattfeder 4 sich an beiden Seiten des Schuhs an eine bogenförmige Rippe anlehnen kann. Die Sohlen werden z.B. als Aluminiumgußteil hergestellt und enthalten neben den bogenförmigen Rippen stabilitätsfördernde Verstrebungen und Aufnahmen zur Befestigung der Blattfeder 4 und des den Fuß umfassenden Sportschuhs 2.For weight reasons, the soles 1 and 3 are not curved in their full width. It is sufficient if the leaf spring 4 can lean against an arched rib on both sides of the shoe. The soles are e.g. Manufactured as an aluminum casting and, in addition to the arched ribs, contain struts and receptacles that promote stability, for fastening the leaf spring 4 and the sports shoe 2 surrounding the foot.

Die in diesem Beispiel beschriebenen erfindungsgemäßen Lauf- und Springschuhe haben gegenüber den im Beispiel 1 beschriebenen noch den Vorteil größerer Kippsicherheit. Die Möglichkeit des Verwindens der Blattfedern, die durch entsprechende Fußhaltung vermieden werden muß, ist durch das Anlehnen an die bogenförmigen Rippen stark reduziert.The running and jumping shoes according to the invention described in this example have the advantage of greater safety against tipping over those described in example 1. The possibility of twisting the leaf springs, which must be avoided by appropriate foot posture, is greatly reduced by leaning against the arched ribs.

Anstelle der in diesem Beispiel vorgesehenen flachen Blattfedern 4 können auch gekrümmte Blattfedern 4 verwendet werden. Die Krümmung der Sohlen muß dann entsprechend angepaßt sein und es können flache oder sogar negativ gekrümmte Sohlen erforderlich sein, um ein Anlehnen der Blattfedern mit der zulässigen Spannung sicherzustellen.Instead of the flat leaf springs 4 provided in this example, curved leaf springs 4 can also be used. The curvature of the soles must then be adjusted accordingly and flat or even negatively curved soles may be required to ensure that the leaf springs are leaned against the permissible tension.

Als Material für die bogenförmig ausgebildeteten Sohlen kommen außer dem beschriebenen Aluminium noch viele infrage. Bevorzugt werden leichte Materialien von hoher Steifigkeit und Bruchfestigi- keit. Faserverstärkte Kunststoffe erfüllen diese Anforderungen und lassen sich preiswert zu komplizierten Formen verarbeiten.In addition to the aluminum described, many other materials can be used for the arched soles. Lightweight materials of high rigidity and Bruchfestig Preference i- ness. Fiber-reinforced plastics meet these requirements and can be inexpensively processed into complicated shapes.

Beispiel 3Example 3

Bisher wurden möglichst einfache Beispiele beschrieben. Die Blattfedern 4 können aber auch mehrstufig aufgebaut sein, wie es z.B. bei Fahrzeugfedern üblich ist. Es können auch zusätzliche Federn anderer Art Verwendung finden. Vorteilhaft ist z.B. die Verwendung von je einer pneumatischen Feder 6 im vorderen und im hinteren Schuhteil, wie sie in Figur 6 festgehalten ist. Sind die pneumatischen Federn 6 mit Hilfe eines Ventils 7 aufblasbar, so kann man durch unterschiedliche Füllung die Federkraft an die vorgesehene Beanspruchung anpassen.So far simple examples have been described. The leaf springs 4 can, however, also be constructed in several stages, as it is e.g. is common with vehicle springs. Additional springs of a different type can also be used. It is advantageous e.g. the use of a pneumatic spring 6 in the front and in the rear shoe part, as is shown in Figure 6. If the pneumatic springs 6 are inflatable with the aid of a valve 7, the spring force can be adapted to the intended stress by different filling.

Beispiel 4Example 4

In den Beispielen 1 bis 3 wird von einer im wesentlichen starren oberen Sohle 1 ausgegangen, die mit der Schuhsohle identisch ist. Es reicht aber für ein sicheres Laufen und Springen mit erfindungsgemäßen Schuhen aus, wenn durch die Verbindung des Vorderschuhs mit der Blattfeder 4 eine sichere Führung der Feder 4 und der unteren Sohle 3 sichergestellt ist. Figur 7 zeigt eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Lauf- und Springschuhs, bei der nur der vordere Teil des den Fuß umfassenden Sportschuhs 2 fest mit der Sohle 1 verbunden ist. Um das deutlich zu machen, zeigt Figur 7 den Schuh bei Belastung der Fußspitze wie in Figur 4. Der hintere Schuhteil ist dabei von der oberen Sohle 1 abgehoben, das Zehengelenk gebeugt. Das Absprungverhalten ist gegenüber den Beispielen 1 bis 3 verbessert und entspricht dem Laufen mit normalen Sportschuhen. Beim Aufsetzen der Ferse und beim Abrollen des Fußes während des Laufvorganges berührt der hintere Schuhteil die obere Sohle-1, das Abheben beginnt erst beim Vorwärtsschub mit der Fußspitze. Ganz ähnliche Verhältnisse findet man beim Skilanglauf, alle dort bekannten Vorrichtungen und Maßnahmen können hier übernommen werden. So ist es zweckmäßig, im Fersenbereich auf der dem Schuh 2 zugewandten Seite der oberen Sohle 1 eine Spitzen bildende Auflage 8 anzubringen, die eine gute Haftung zwischen Schuhsohle und oberer Sohle 1 sicherstellt. Die Verbindung des Vorderschuhs mit der Blattfeder 4 kann auch über ein Drehgelenk erfolgen, das sich im Bereich des Zehengelenks oder an der Fußspitze befindet.In Examples 1 to 3, an essentially rigid upper sole 1 is assumed, which is identical to the shoe sole. However, it is sufficient for safe running and jumping with shoes according to the invention if the connection of the front shoe to the leaf spring 4 ensures that the spring 4 and the lower sole 3 are guided securely. FIG. 7 shows an embodiment of a running and jumping shoe according to the invention, in which only the front part of the sports shoe 2 comprising the foot is firmly connected to the sole 1. To make this clear, FIG. 7 shows the shoe when the tip of the foot is loaded as in FIG. 4. The rear shoe part is lifted off the upper sole 1 and the toe joint is bent. The jumping behavior is improved compared to Examples 1 to 3 and corresponds to running with normal sports shoes. When putting on the heel and rolling the foot during the running process, the rear part of the shoe touches the upper sole-1, the lifting only begins when the toe is pushed forward. Similar conditions can be found in cross-country skiing, all the devices and measures known there can be adopted here. It is therefore expedient to attach a toe-forming pad 8 in the heel area on the side of the upper sole 1 facing the shoe 2, which ensures good adhesion between the shoe sole and the upper sole 1. The front shoe can also be connected to the leaf spring 4 via a swivel joint which is located in the area of the toe joint or at the tip of the foot.

Die angeführten Beispiele können nicht erschöpfend alle vorteilhaften Ausführungsformen erfindungsgemäßer Lauf- und Springschuhe beschreiben. Es wurden nur Schuhe beschrieben, bei denen der den Fuß umfassende Sportschuh 2 mit den übrigen Schuhteilen 1, 3 und 4 eine Einheit bildet. Natürlich ist auch ein erfindungsgemäßer Lauf- und Springschuh sinnvoll, bei dem ein normaler Sportschuh mit einem separaten Unterteil, bestehend aus einer oberen Sohle 1,einer unteren Sohle 3 und einer Blattfeder 4, durch eine Schuhhalterung verbunden wird, die den beim Skilanglauf üblichen ähnelt.The examples given cannot exhaustively describe all advantageous embodiments of running and jumping shoes according to the invention. Only shoes were described in which the sports shoe 2 encompassing the foot forms a unit with the other shoe parts 1, 3 and 4. Of course, a running and jumping shoe according to the invention is also useful, in which a normal sports shoe with a separate lower part, consisting of an upper sole 1, a lower sole 3 and a leaf spring 4, is connected by a shoe holder, which is similar to those used in cross-country skiing.

Eine sinnvolle Ergänzung ist ein Schutz gegen die Verschmutzung der Blattfedern 4 und der bogenförmigen Leitrippen. Dieser Schutz kann z.B. durch eine Gummimanschette erreicht werden, die die Ränder der beiden Sohlen 1 und 3 miteinander verbindet.A sensible addition is protection against the contamination of the leaf springs 4 and the arcuate guide ribs. This protection can e.g. can be achieved by a rubber sleeve that connects the edges of the two soles 1 and 3 together.

Es ist möglich, die Kippsicherheit durch Vorrichtungen zu verbessern, die eine weitgehende Parallelführung der Sohlenränder gewährleisten. Das leisten z.B. scherenförmige Hebelanordnungen als zusätzliche Verbindung zwischen der oberen und der unteren Sohle.It is possible to improve the safety against tipping by means of devices which ensure that the sole edges are largely parallel. This is achieved e.g. scissor-shaped lever arrangements as an additional connection between the upper and lower sole.

Als Material für die Blattfedern wird hochwertiger gehärteter Federstahl bevorzugt, es kommen aber auch Federbronzen, faserverstärkte Kunststoffe oder andere Federmaterialien infrage. Die ebene Blattfederform mit gleichmäßiger Dicke und Breite wird bevorzugt eingesetzt, weil sie am billigsten ist. Es kommen aber auch andere Blattfederformen, z.B. bogenförmig oder S-förmig gekrümmte infrage. Bei hoher Belastung haben Mehrfachfedern Vorteile.High-quality hardened spring steel is preferred as the material for the leaf springs, but spring bronzes, fiber-reinforced plastics or other spring materials can also be used. The flat leaf spring shape with uniform thickness and width is preferred because it is the cheapest. But there are also other leaf spring shapes, e.g. arcuate or S-shaped curved question. Multiple springs have advantages at high loads.

Die Breite der Federn 4 entspricht etwa der Schuhbreite, die Länge liegt meist geringfügig über der Schuhlänge. Zum Auffangen größerer Kräfte sind breitere Federn 4 sinnvoll, mit längeren Federn 4 können größere Federwege realisiert werden. Längere Federwege können auch dadurch erreicht werden, daß mehrere-der beschriebenen erfindungsgemäßen Anornungen übereinander montiert werden, sodaß der erfindungsgemäße Lauf- und Springschuh zwei oder mehr Blattfedern 4 und eine oder mehr Zwischensohlen enthält, die auch auf Befestigungselemente reduziert sein können, die die Enden von zwei Blattfedern miteinander verbinden.The width of the springs 4 corresponds approximately to the width of the shoe, the length is usually slightly above the length of the shoe. To absorb larger forces, wider springs 4 are useful, longer springs 4 can be realized with longer springs 4. Longer spring travel can also be achieved in that several of the described inventive anchorings are mounted one above the other, so that the running and jumping shoe according to the invention contains two or more leaf springs 4 and one or more midsoles, which can also be reduced to fastening elements which cover the ends of Connect two leaf springs together.

Claims (6)

1. Federnder Lauf- und Springschuh mit einer oberen (1) und einer unteren Sohle (3), die elastisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Verbindung eine Blattfeder (4) von etwa Schuhbreite enthält, deren eines Ende am vorderen oder hinteren Teil der oberen Sohle (1) und deren anderes Ende am entgegengesetzten Teil der unteren Sohle (3) befestigt ist.1. Resilient running and jumping shoe with an upper (1) and a lower sole (3) which are elastically connected to each other, characterized in that the elastic connection contains a leaf spring (4) of approximately shoe width, one end of which at the front or rear part of the upper sole (1) and the other end of which is attached to the opposite part of the lower sole (3). 2. Lauf- und Springschuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die obere Sohle (1) oder die untere Sohle (3) oder beide Sohlen mit ihrer der Blattfeder (4) zugewandten Seite wenigstens teilweise bogenförmig ausgebildet sind oder bogenförmig ausgebildete Rippen enthalten, sodaß sich die Blattfeder (4) bei starker Belastung an die Sohle oder die Sohlen anlehnen kann.2. running and jumping shoe according to claim 1, characterized in that either the upper sole (1) or the lower sole (3) or both soles with their leaf spring (4) facing side are at least partially arcuate or contain arcuate ribs , so that the leaf spring (4) can lean against the sole or the soles under heavy load. 3. Lauf- und Springschuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (4) bogenförmig gekrümmt ist.3. running and jumping shoe according to claim 1, characterized in that the leaf spring (4) is curved in an arc. 4. Lauf- und Springschuh nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenform der Sohlen (1,3) und der Blattfeder (4) eine konstante Krümmung aufweist.4. running and jumping shoe according to claim 2 or 3, characterized in that the arc shape of the soles (1,3) and the leaf spring (4) has a constant curvature. 5. Lauf- und Springschuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur der vordere Teil eines den Fuß umfassenden Sportschuhs (2) fest mit der oberen Sohle (1) verbunden ist.5. running and jumping shoe according to claim 1, characterized in that only the front part of a foot shoe comprising the foot (2) is firmly connected to the upper sole (1). 6. Lauf- und Springschuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Fuß umfassender Sportschuh (2) über ein Gelenk mit der oberen Sohle (1) verbunden ist.6. Running and jumping shoe according to claim 1, characterized in that a sports shoe (2) encompassing the foot is connected via a joint to the upper sole (1).
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