DE60208195T2

DE60208195T2 - Schuhwerk mit einem luftkissenfilter

Info

Publication number: DE60208195T2
Application number: DE60208195T
Authority: DE
Inventors: L. Joel PASSKE; Fred Dojan; Peter K. Hazenberg; F. John SWIGART
Original assignee: Nike International Ltd
Current assignee: Nike International Ltd
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2022-06-20
Also published as: HK1063716A1; US20020194747A1; DE60208195D1; EP1397056B1; CA2450944A1; CN1518421A; US7210249B2; WO2003000083A1; US20060272179A1; US8037623B2; US20050132606A1; EP1397056A1; ATE313279T1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fußbekleidung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Filtersystem, das verhindert, dass Wasser, andere Flüssigkeiten und Feststoffe die Funktion der Bauteile beeinträchtigen, die sich in einem Fußbekleidungsstück befinden.
Beschreibung des Standes der Technik
Die Hauptziele der Ausgestaltung moderner Sportfußbekleidung bestehen darin, das Gewicht so gering zu halten, während die Bequemlichkeit, die Polsterung, die Stabilität und die Dauerhaftigkeit so groß wie möglich sind. Um dieses Ziel zu erreichen, verwenden Fußbekleidungsentwerfer einen breiten Bereich von Materialien, Schuhausgestaltungstechniken und Schuhherstellungsverfahren. Die Grundausbildung von Sportfußbekleidung bleibt jedoch in weitem Umfang gleich.
Eine typische Sportfußbekleidung umfasst zwei primäre Bauteile, nämlich ein Oberteil und eine Sohle. Der Zweck des Oberteils, der üblicherweise aus Leder, Kunststoffmaterialien oder Kombinationen daraus besteht, liegt darin, den Fuß des Trägers bequem an der Sohle festzulegen, während für die notwendige Belüftung gesorgt ist. Am Oberteil ist die Sohle angebracht. Die Sohle hat normalerweise einen mehrschichtigen Aufbau, der eine Innensohle, eine Zwischensohle und eine Außensohle einschließt. Die Innensohle besteht gewöhnlich aus einem dünnen gepolsterten Element, das im Oberteil angeordnet ist, um die Bequemlichkeit des Schuhs zu erhöhen. Die Zwischensohle bildet die mittlere Schicht der Sohle und enthält im typischen Fall ein elastisches Schaumstoffmaterial, das den Fuß gegenüber Stoßkräften beim Laufen, Gehen oder anderen Bewegungen abpolstert. Die Außensohle besteht üblicherweise aus einem dauerhaften Material wie beispielsweise einem Kunst- oder Naturgummi, um abriebfest während der Benutzung zu sein. In vielen Fällen weist die Außensohle eine texturierte Außenfläche auf, um die Traktion zu verbessern.
Ein alternativer Zwischensohlenaufbau, der in der US-PS 4,183,156 (am 15. Januar 1980 für Marion F. Rudy patentiert) beschrieben ist, schließt ein Zwischensohlenbauteil ein, in dem eine Polsterung durch eine mit einem Fluid gefüllte Blase vorgesehen ist, die aus elastomeren Materialien gebildet ist. Die Blase enthält eine Vielzahl von rohrförmigen Kammern, die in Längsrichtung über die Länge eines Fußbekleidungsstückes verlaufen. Die verschiedenen rohrförmigen Kammern stehen in Fluidverbindung miteinander und erstrecken sich gemeinsam quer über die Breite der Fußbekleidung. Die US-PS 4,219,945 (am 2. September 1980 für Marion F. Rudy patentiert) beschreibt eine mit Fluid gefüllte Blase, die in ein Schaumstoffmaterial eingekapselt ist. Die Kombination aus der Blase und dem einkapselnden Schaumstoffmaterial funktioniert als Zwischensohle. Ein Oberteil kann mit der oberen Außenfläche des einkapselnden Schaumstoffmaterials verklebt sein und eine Außensohle kann an der unteren Außenfläche angebracht sein.
Die mit Fluid gefüllten Blasen, die in den Patenten '156 und; '945 beschrieben sind, verwenden ein Gas mit einer hohen Molekulargröße, das nicht durch die Blasenwände diffundieren kann. Andere Blaseneinrichtungen, einschließlich der Blasen, die in der US-PS 4,912,861 (am 3. April 1990 für Ing-Chung Huang patentiert), 5,335,382 (am 9. August 1994 für Yin-Jun Huang patentiert) und 5,937,462 (am 17. August 1999 für Ing-Chung Huang patentiert) beschrieben sind, verwenden Umgebungsluft als Aufblasgas. Im Gegensatz zu einem Gas mit hoher Molekulargröße diffundiert Luft durch die Blasenwände. Die Blasen, die Luft als Aufblasgas verwenden, weisen dementsprechend häufig Pum pen oder andere Aufblaseinrichtungen auf, um die Blasen mit Luft aufzublasen. Derartige Blasen enthalten darüber hinaus Ventile, die verhindern, dass die Luft durch den Einlass entweicht. Die US-PS 5,860,225 beschreibt einen Fußbekleidungsgegenstand, der ein Luftfilter umfasst.
Mit der Zeit können Wasser, eine Vielzahl von Feststoffen einschließlich Staub, Schmutz, kleine Steine, Pflanzenteile, Reinigungslösungen, Öle, Kosmetika und Farbe in die Blasen, Pumpen und Ventile in Systemen eindringen, die Umgebungslufteinlässe aufweisen. Die Blasen, Pumpen und Ventile können daher Feststoffablagerungen oder Schimmel bilden, was die Funktion des Blasenpumpsystems oder der Ventile nachteilig beeinflusst, die ein Entweichen der Luft verhindern. Erforderlich ist dementsprechend eine verbesserte mit Umgebungsluft gefüllte Blase, die verhindert, dass wesentliche Mengen an Flüssigkeiten und Feststoffen in die Blase eintreten und die Funktion der Blase nachteilig beeinflussen.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fußbekleidungsstück zur Aufnahme eines Fußes eines Trägers. Das Fußbekleidungsstück weist ein Oberteil zum Überdecken wenigstens eines Teils des Fußes des Trägers, eine Sohlenkonstruktion, die am Oberteil angebracht ist, und ein mit Luft gefülltes Kissen in Fluidverbindung mit der Umgebungsluft auf, das am Fußbekleidungsstück angebracht ist. Darüber hinaus weist die Fußbekleidung einen Filter in Fluidverbindung mit dem Kissen und der Umgebungsluft auf, welcher Filter so aufgebaut ist, dass er Umgebungsluft in das Kissen eintreten lässt und das Eindringen von Flüssigkeiten und Feststoffen in das Kissen beschränkt.
Bei einem Ausführungsbeispiel befindet sich der Filter an der Außenfläche der Fußbekleidung und ist das Kissen in der Sohlenkonstruk tion angeordnet. Wenn der Träger geht oder läuft, geht Luft durch den Filter und wird das Kissen aufgeblasen. Der Zweck des Filters besteht darin, einen Eintritt von Flüssigkeiten und Feststoffen in das System zu verhindern, wodurch die ästhetischen Eigenschaften der Fußbekleidung und die mechanischen Eigenschaften des Kissens und der anderen Bauteile nachteilig beeinflusst würden. Es können sich beispielsweise Staub und Wasser an Teilen des Kissens ansammeln, die sichtbar sind, was die ästhetischen Eigenschaften der Fußbekleidung beeinträchtigt. Niederschläge von Flüssigkeiten und Feststoffen können weiterhin verhindern, dass die Bauteile der Erfindung in angemessener Weise arbeiten.
Es können verschiedene Materialien einschließlich Polytetrafluorethylen, aufgeschäumtes Polytetrafluorethylen, Polyethylen mit hoher Dichte, Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht, Polyvinylidenfluorid, Polypropylen und keramische Filtermaterialien für den Filter verwandt werden. Um zu unterstützen, dass Wasser und andere Flüssigkeiten am Eindringen in das System gehindert werden, kann der Filter sowohl wasser- als auch ölabweisend sein. Eine perforierte Materialschicht kann über den äußeren Teilen des Filters angeordnet sein, um den Filter zu schützen und zu halten.
Verschiedene Vorteile und neue Merkmale, die die Erfindung kennzeichnen, sind insbesondere in den Ansprüchen angegeben. Für ein besseres Verständnis der Erfindung, ihrer Vorteile und der durch ihre Anwendung erreichten Ziele wird auf die Zeichnungen und die zugehörige Beschreibung Bezug genommen, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und beschrieben sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Seitenansicht eines Fußbekleidungsstückes mit einem Kissensystem gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Querschnittsansicht des Fußbekleidungsstückes, das in 1 dargestellt ist.
3 zeigt in einer schematischen Ansicht das Luftkissensystem bei dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Luftkissensystem gemäß einer Abwandlungsform des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
5A zeigt eine Draufsicht auf einen Filteraufbau gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
5B zeigt eine Querschnittsansicht des Filteraufbaus, der in 5A dargestellt ist.
5C zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Luftkissen, das bei dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwandt ist.
6 zeigt eine Querschnittsansicht eines Fußbekleidungsstückes mit einem Luftkissensystem gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegende Erfindung.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG IM EINZELNEN
Ein Fußbekleidungsstück gemäß der vorliegenden Erfindung wird anhand der Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bezeichnen. Die Figuren zeigen nur das Fußbekleidungsstück, das für den rechten Fuß eines Trägers bestimmt ist. Der Fachmann wird wissen, dass ein linkes Fußbekleidungsstück, das ein Spiegelbild des rechten Fußbekleidungsstückes ist, im Bereich der vorliegenden Erfindung liegt.
Die in 1 dargestellte Fußbekleidung 100 ist ein Sportfußbekleidungsstück, insbesondere ein Laufschuh. Die Fußbekleidung 100 kann jedoch irgendein Typ einer Fußbekleidung einschließlich eines Cross-Trainingsschuhs, eines Tennisschuhs, eines Basketballschuhs, ei nes Walkingschuhs, eines Inline-Skating-Schuhs, eines Skistiefels, eines Wanderstiefels, eines Arbeitsstiefels, einer Sandale, eines Bekleidungsschuhs oder Slippers sein. Die Fußbekleidung 100 weist einen Oberteil 110 auf, der an einer Sohlenkonstruktion 120 angebracht ist. Der Aufbau des Oberteils 110 und der Sohlenkonstruktion 120 kann nach Maßgabe der Art der Fußbekleidung variieren, sollte jedoch den Einbau anderer Bauteile ermöglichen, wie es im Folgenden beschrieben wird.
Die Sohlenkonstruktion 120, die in den 1 und 2 dargestellt ist, enthält eine Innensohle 121, eine Zwischensohle 122 und eine Außensohle 123. Die Innensohle 121 ist ein dünnes stoßabsorbierendes Bauelement, das sich im Oberteil 110 und unter dem Fuß eines Trägers befindet und die Bequemlichkeit der Fußbekleidung 100 erhöht. Die Zwischensohle 122 ist an der Unterfläche des Oberteils 110 angebracht und kann aus einem Schaumstoffmaterial wie beispielsweise Polyurethan, Phylon oder Ethylenvinylacetat gebildet sein, das Stoßkräfte absorbiert, wenn die Fußbekleidung 100 einen Sportplatz kontaktiert. Die Außensohle 123 ist an der Unterfläche der Zwischensohle 122 angebracht und kann aus einem dauerhaften, abriebfesten Polymermaterial wie beispielsweise einer Kohlenstoffgummiverbundmischung bestehen. Die Unterfläche der Außensohle 123 kann texturiert sein, um für eine verbesserte Traktion zu sorgen, wenn Sie den Sportplatz kontaktiert. Bei gewissen Fußbekleidungsstücken können die Innensohlenschicht und/oder die Außensohlenschicht fehlen. Wenn sowohl die Innensohlenschicht als auch die Außensohlenschicht fehlen, wirkt eine einzige Schicht als gesamte Sohlenkonstruktion. Die Sohlenkonstruktion 120 kann auch eine Ausbildung haben, die kein Schaumstoffmaterial einschließt.
Zusätzlich zum Oberteil 110 und der Sohlenkonstruktion 120 enthält die Fußbekleidung 100 mehrere Bauteile, die in einer Vielzahl von Ausgestaltungen angeordnet sein können. Bei einem ersten Ausführungsbeispiel, das im Folgenden im Einzelnen beschrieben wird, kombi nieren die Bauteile zur Bildung eines Systems das ein mit Umgebungsluft gefülltes Luftkissen aufweist, das der Fußbekleidung 100 stärkere Stoßabsorptionseigenschaften gibt. Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel wird ein alternatives Verfahren beschrieben, für die verstärkten Stoßabsorptionseigenschaften zu sorgen. Bei einem dritten Ausführungsbeispiel, das gleichfalls im Folgenden beschrieben wird, kombinieren die Bauteile zur Bildung eines Systems, das den Fuß belüftet, der im Oberteil 110 aufgenommen ist.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel, das in den 2 und 3 dargestellt ist, enthält die Fußbekleidung 100 gleichfalls eine Filterkonstruktion 130, die es erlaubt, dass Luft in eine erste Leitung 140 eintritt, die jedoch das Eindringen von Flüssigkeiten und Feststoffen beschränkt. Die Leitung 140, die ein erstes Ventil 150 enthalten kann, bringt die Filterkonstruktion 130 in eine Fluidverbindung mit einer Pumpe 160. Eine zweite Leitung 170, die ein zweites Ventil 180 enthalten kann, bringt die Pumpe 160 in eine Fluidverbindung mit einem Luftkissen 190. Dementsprechend kann Luft durch die Filterkonstruktion 130 gehen und über die Wirkung der verschiedenen Bauteile in das Luftkissen 190 eintreten.
Der Zweck der verschiedenen Bauteile des ersten Ausführungsbeispiels besteht darin, das Luftkissen 190 aufzublasen, um der Zwischensohle 122 die verstärkten Stoßabsorptionseigenschaften zu geben. Wenn die Fußbekleidung 100 durch eine Person beispielsweise beim Laufen getragen wird, kontaktiert sie wiederholt die Lauffläche, wobei sie sich anschließend an jeden Kontakt von der Lauffläche löst. Beim Kontakt mit der Lauffläche wird die Pumpe 160 durch das Gewicht des Trägers komprimiert. Wenn sich die Fußbekleidung 100 von der Lauffläche löst, kehrt die Pumpe 160 in den nicht komprimierten Zustand zurück, wodurch der Druck in der Pumpe 160 unter den atmosphärischen Druck abfällt. Der Druckunterschied zwischen der Pumpe 160 und der Atmosphäre zieht Luft durch die Filterkonstruktion 130 und in die erste Leitung 140. Die Luft geht dann durch das erste Ventil 150 und in die Pumpe 160, wodurch der Druck zwischen der Pumpe 160 und der Atmosphäre ausgeglichen wird. Wenn die Außensohle 123 wieder mit der Lauffläche in Kontakt kommt, komprimiert die Kraft des Körpers des Trägers die Pumpe 160, wodurch der Druck der Luft in der Pumpe 160 ansteigt. Auf Grund des angestiegenen Druckes wird Luft zwangsweise in die zweite Leitung 170 geführt, geht diese Luft durch das zweite Ventil 180 und tritt diese Luft in das Luftkissen 190 ein. Es sei darauf hingewiesen, dass das erste Ventil 150 die Luft von der ersten Leitung 140 in die Pumpe 160 gehen lässt, jedoch verhindert, dass die Luft in die entgegengesetzte Richtung austritt. In ähnlicher Weise lässt das zweite Ventil 180 den Durchgang von Luft in das Luftkissen 190 zu, wobei es jedoch den Durchgang der Luft in die entgegengesetzte Richtung verhindert. In dieser Weise wird das Luftkissen 190 in Fluidverbindung mit der Umgebungsluft über die Filterkonstruktion 130 gebracht, die gleichfalls in Fluidverbindung mit der Umgebungsluft steht.
Wie es oben beschrieben wurde, kehrt die Pumpe 160 in den nicht komprimierten Zustand zurück, wenn sich die Fußbekleidung 100 von der Lauffläche löst. Beim Einbau in die Zwischensohle 122 kann die Expansion der Zwischensohle 122 anschließend an die Kompression eine Maßnahme sein, die ausreicht, damit die Pumpe 160 in den nicht komprimierten Zustand zurückkehrt. Weiter Maßnahmen können jedoch in Situationen notwendig sein, in denen die Zwischensohle 122 nicht ausreicht, damit die Pumpe 160 in den nicht komprimierten Zustand zurückkehrt oder in denen sich die Pumpe 160 nicht in der Zwischensohle befindet. Die weiteren Maßnahmen können eine Feder oder ein Schaumstoffelement einschließen, das in der Pumpe 160 angeordnet ist. Darüber hinaus können die weiteren Maßnahmen auf die der Pumpe 160 eigene Tendenz vertrauen, in den nicht komprimierten Zustand zurückzukehren.
Andere Ausgestaltungen, die ähnliche Bauelemente verwenden, können benutzt werden, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Das erste Ventil 150 kann beispielsweise neben der Pumpe 160 oder im Inneren der Pumpe 160 angeordnet sein. Bei anderen alternativen Ausgestaltungen kann eine dritte Leitung 141 zusätzlich vorgesehen sein, derart, dass die Luft durch die dritte Leitung 141 gehen muss, bevor sie durch die Filterkonstruktion 130 geht, wie es in 4 dargestellt ist. Es können weiterhin mehrfache Pumpen 160 und Luftkissen 190 in der Fußbekleidung 100 eingeordnet sein.
Die Filterkonstruktion 130 verhindert, dass Wasser, andere Flüssigkeiten und eine Vielzahl verschiedener Feststoffe die Arbeit der verschiedenen Bauteile des Systems beispielsweise des ersten Ventils 150, der Pumpe 160, des zweiten Ventils 180 und des Luftkissens 190 behindern. Wenn es möglich ist, dass Feststoffe in das System eintreten, könnten sich diese beispielsweise um das erste Ventil 150 herum ansammeln, so dass die Luft frei von der Pumpe 160 zur Filterkonstruktion 130 zurückkehren könnte, wodurch sie zur Außenatmosphäre entweichen würde und den sich ergebenden Druck in dem Luftkissen 190 herabsetzten würde. Darüber hinaus könnten sich Wasser und Feststoffe im Luftkissen 190 ansammeln und von der Außenseite der Fußbekleidung 100 aus sichtbar werden, was die ästhetischen Eigenschaften der Fußbekleidung 100 beeinträchtigen würde. Wenn Wasser in das Luftkissen 190 oder in andere Teile des Systems eintreten kann, kann das Gewicht der Fußbekleidung 100 deutlich zunehmen. Feststoffe können weiterhin als Abriebstoffe wirken, die einen Teil des Systems abnutzen, was die Dauerhaftigkeit herabsetzt. Die Filterkonstruktion 130 bewirkt somit, dass der Eintritt von Flüssigkeiten und Feststoffen vermieden wird, die einen nachteiligen Einfluss auf das System haben könnten.
Wie es in den 5A und 5B dargestellt ist, enthält die Filterkonstruktion 130 eine erste Lage 131, eine zweite Lage 132, eine Zwi schenlage 133 und ein Filter 134. Im Allgemeinen ist der Filter 134 ein semiporöses Medium, durch das Luft hindurchgehen muss, um in die erste Leitung 140 und danach in das Luftkissen 190 einzutreten. Die erste Lage 131 und die Zwischenlage 133 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Filters 134 angeordnet und liefern einen Halt und einen Schutz für den Filter 134. Perforationen 135a in der ersten Lage 131 und Perforationen 135b in der Zwischenlage 133 erlauben es, dass Luft durch den Filter 134 hindurchgeht und in eine Aussparung 136 eintritt, die in Fluidverbindung mit der ersten Leitung 140 steht. Die zweite Lage 132 bildet in Kombination mit der Zwischenlage 133 die Aussparung 136. Es können auch andere Filterkonstruktionsformen benutzt werden, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann in der Filterkonstruktion 130 die Zwischenlage 133 fehlen. Darüber hinaus kann die erste Leitung 140 ein erweitertes Ende haben, an dem der Filter 134 angebracht sein kann, so dass die erste Lage 131, die zweite Lage 132 und die Zwischenlage 133 nicht mehr benötigt werden.
Um für einen Schutz des Filters 134 zu sorgen und dem Filter 134 einen ausreichenden Oberflächenbereich zu geben, können die erste Lage 131 und die Zwischenlage 133 mit dem Außenumriss des Filters 134 verbunden sein. Diese Ausgestaltung erlaubt es, dass Luft durch die Perforationen 134a in der ersten Lage 131, zwischen der ersten Lage 131 und dem Filter 134 hindurch und dann durch den Filter 134 und die Perforationen 135b geht, wodurch der wirksame Flächenbereich des Filters 134 über den hinaus erhöht wird, der direkt durch die Perforationen 135a freiliegt. Der Filter 134 kann auch eine geriffelte Ausgestaltung haben, um einen Luftstrom zu allen Teilen des Filters 134 zu erleichtern und wirksam den Oberflächenbereich des Filters 134 zu erhöhen.
Die Perforationen 135 können aus einer Vielzahl von kleinen Löchern oder einer geringeren Anzahl von großen Löchern in der ersten Lage 131 und der Zwischenlage 133 bestehen. Damit die Luft frei durch wenigstens einen Teil des Filters 134 hindurchgehen kann, können die Perforationen 135a in einer Linie zu den Perforationen 135b ausgerichtet sein. Neben Ihrer Funktion als Einrichtung für die Luft zum Kontakt mit dem Filter 134 können die Perforationen 135a auch als ein Grobfilter wirken, um zu verhindern, dass größere Gegenstände und Feststoffteile den Filter 134 kontaktieren und dadurch beschädigen. Ein Netz aus einem porösem Material, einem textilen Material oder einem Schaumstoff kann an der Außenseite der Filterkonstruktion 130 angebracht sein, wenn der Filter 134 einen zusätzlichen Schutz braucht.
Die Materialien, aus denen der Filter 134 gebildet sein kann, sollten Vorstellungen bezüglich des Luftdurchsatzes, des Wassereingangsdruckes, der Feststoffteilchengröße und der Betriebstemperatur berücksichtigen. Bezüglich des Luftdurchsatzes sollte der Filter 134 Luft in einer Menge durchströmen lassen, die die Pumpe 160 zwischen aufeinander folgen Schritten des Trägers in ausreichendem Maße aufbläst. D.h., dass der Filter 134 einen minimalen Durchsatz liefern sollte, der es erlaubt, dass die Pumpe 160 aus dem Zustand der vollständigen Kompression expandiert, indem Luft durch den Filter 134 während jedes einzelnen Zeitintervalls eingezogen wird, in dem die Pumpe 160 nicht komprimiert wird. Das zweite Intervall kann beispielsweise dasjenige sein, in dem der Fuß des Trägers nicht in Kontakt mit der Lauffläche während eines einzelnen Schrittes des Trägers steht. Die Variablen, von denen der minimale Luftdurchsatz somit abhängt, sind die Zeit zwischen aufeinander folgenden Schritten des Trägers und das Volumen der Pumpe 160. Jedes Filtermaterial, das den Durchgang von Luft zulässt, kann so gestaltet werden, dass es bei einem gegebenen ausreichend großen Filterbereich den minimalen Durchsatz liefert. Beispielsweise kann ein wesentlicher Teil des Äußeren des Oberteils 110 aus einem Filtermaterial gebildet sein, das in Fluidverbindung mit dem Luftkissen 190 steht. Der Filterbereich wird in der Praxis jedoch beispielsweise im Bereich von 0,1 bis 1 Inch² liegen. Der Fachmann wird erkennen, dass Feststoffniederschläge oder das Vorhandensein von Flüssigkeiten an der Außenseite des Filters 134 den Luftstrom behindern können. Die obigen Überlegungen sollten daher berücksichtigen, dass der Luftstrom durch das Vorhandensein von Fremdmaterialien herabgesetzt wird.
Zusätzlich zu einem minimalen Durchsatz sollte der Filter 134 so gewählt sein, dass er einen minimalen Wassereintrittsdruck hat, was den Durchgang von Wasser bei einem Druckunterschied gleich dem Unterdruck verhindert, der durch die Expansion der Pumpe 160 erzeugt wird. Wenn sich die Pumpe 160 expandiert, wird ein Unterdruck in der Pumpe 160, der ersten Leitung 140 und der Aussparung 136 erzeugt. Der Druckunterschied auf den gegenüberliegenden Seiten des Filters 134 wirkt dann so, dass er Luft in die Aussparung 136 saugt. Der Druckunterschied kann darüber hinaus zu einem Durchgang der Flüssigkeiten führen, die sich an der Außenseite des Filters 134 befinden. Insofern sollte ein Filtermaterial mit einem Wassereintrittsdruck gewählt werden, der verhindert, dass Wasser durch den Filter 134 bei einem Druckunterschied geht, der gleich dem Unterdruck ist, der durch die Expansion der Pumpe 160 erzeugt wird. Ein größerer Wassereintrittsdruck kann jedoch wünschenswerter sein. Der Träger der Fußbekleidung 100 kann beispielsweise in eine Pfütze treten oder mit der Fußbekleidung 100 in einen Teich oder ein Schwimmbecken eintauchen. In diesen Situationen kann der statische Druck des Wassers an der Außenseite des Filters 134 in Kombination mit dem Unterdruck einen Druckunterschied erzeugen, der deutlich größer als der Druckunterschied ist, der durch den Unterdruck allein erzeugt wird. Ein Filter, der den Eintritt von Wasser bei Drucken über dem Unterdruck der Pumpe 160 verhindert, kann somit notwendig sein, um eine Wasserdurchlässigkeit unter vielen Umständen zu verhindern. Es sei darauf hingewiesen, dass der Luft durchsatz und der Wassereintrittsdruck im Allgemeinen eine Umkehrbeziehung zueinander haben. Insofern hat ein Filtermaterial mit einem hohen Wassereintrittsdruck im typischen Fall einen niedrigen Luftdurchsatz. Der Fachmann kann diese im Wettstreit miteinander stehenden Ansätze zur Übereinstimmung bringen.
Das für den Filter 134 gewählte Material sollte auch Feststoffe blockieren, die das Aussehen der Fußbekleidung 100 beeinträchtigen können oder für die Arbeit des ersten Ventils 150, des zweiten Ventils 170 oder der Pumpe 160 nachteilig sind und Staub, Schmutz, kleine Steine, Pflanzen, Kosmetika, Nahrungsmittel und Farbe einschließen. Im Allgemeinen haben die kleinsten sichtbaren Teilchen eine Größe von annähernd 50 μm. Bakterien liegen in ihrer Größe im Bereich von 0,4 μm bis 11 μm. Gewisse Endotoxine haben eine mittlere Größe von 0, 01 μm. Wie beim Wassereintrittsdruck besteht eine umgekehrte Beziehung auch zwischen der Größe der Teilchen, die frei durch ein Filtermaterial hindurchgehen können, und dem Luftdurchsatz. Wie im Fall des Wassereintrittsdruckes hat jedoch ein Filtermaterial, das relativ kleine Feststoffteilchen blockiert, im typischen Fall einen niedrigen Luftdurchsatz. Wiederum kann der Fachmann diese im Wettbewerb miteinander stehenden Aspekte zur Übereinstimmung bringen. Bezüglich der vorliegenden Erfindung kann eine angemessene Teilchenblockadegröße zwischen 1 und 3 μm liegen.
Was Wasser und andere Flüssigkeiten anbetrifft, so ist es wünschenswert, dass der Filter 134 sowohl wasser- als auch ölabweisend ist. D.h. mit anderen Worten, dass der Filter 134 Wasser und Öl abstoßen sollte, die sich an der Außenfläche aufbauen können. Flüssigkeiten, die an der Außenfläche haften, können die Poren blockieren, die sonst die Luft hindurchgehen lassen. Darüber hinaus können derartige Flüssigkeiten leicht in das System eingesaugt werden, wenn der minimale Wassereintrittsdruck überschritten wird. Ein Filtermaterial, das Wasser und Öl abstößt, wird daher weniger leicht Wasser und Öl in das System einsaugen.
Der Filter 134 sollt schließlich unter verschiedenen Umgebungsverhältnissen arbeiten können. Im Allgemeinen sollten die Kriterien bezüglich des Wassereintrittsdruckes ausreichen, um den Eintritt von Wasser in das Luftkissensystem 200 bei Regen oder Schnee zu verhindern. Der Filter 134 sollte darüber hinaus in der Lage sein, in geeigneter Weise zu arbeiten, nachdem er extremen Temperaturen ausgesetzt wurde, die möglicherweise im Bereich von minus 10° Fahrenheit bis plus 175° Fahrenheit liegen.
Ein geeignetes Material für den Filter 134 ist Polytetrafluorethylen (PTFE), das auf einem Trägermaterial angeordnet ist. PTFE zeigt die erforderlichen Eigenschaften und ist in passender Weise dauerhaft, wenn es an einem Träger wie beispielsweise nicht gewebtem Polyester angebracht ist. Eine Variation der Standartformulierung von PTFE ist geschäumtes Polytetrafluorethylen (ePTFE), das beispielsweise von W. L. Gore & Associates hergestellt wird. Zusätzlich zu PTFE schließen andere geeignete Materialien für den Filter 134 Polyethylen mit hoher Dichte, Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht, Polyvinylidenflurid, Polypropylen und gewisse keramische Filtermaterialien ein. Gewirkte Materialien, gewebte Materialien, nicht gewebte Materialien, Laminate aus einem oder mehreren verschiedenen Filtermaterialien und Papier können gleichfalls geeignet sein. Darüber hinaus kann die Filterkonstruktion 130 aus einem festen porösen Material gebildet sein.
Die erste Leitung 140 bildet eine Einrichtung zum Durchgang der Luft von der Aussparung 136 zur Pumpe 160. Wie es in den 2 und 3 dargestellt ist, enthält die erste Leitung 140 das erste Ventil 150. In ähnlicher Weise bildet die zweite Leitung 170 eine Einrichtung zum Durchgang der Luft von der Pumpe 160 zum Luftkissen 190 und enthält die zweite Leitung 170 das zweite Ventil 180. Das erste Ventil 150 und das zweite Ventil 180 können Einwege- oder Zweiwegeventile sein, die es ermöglichen, dass Luft von der Aussparung 136 zur Pumpe 160 und von der Pumpe 160 zum Luftkissen 190 jeweils geht. Geeignete Ventile schließen diejenigen, die in den Patenten '861, '382 und '462' für Huang beschrieben sind, Entenschnabelrückschlagventile, die von Vernay hergestellt werden, Ventile, die von A.C. Hoffman Engineering Inc. hergestellt werden, und Ventile ein, die in der US-PS 5,144,708 (am 8. September 1992 für Robert W. Pekar patentiert) beschrieben sind.
Wie erwähnt, kann das erste Ventil 150 ein Einwegeventil oder ein Zweiwegeventil sein. Die Hauptfunktion des ersten Ventils 150 besteht darin, einen Luftstrom von der Pumpe 160 zum Filter 134 zu verhindern. Unter gewissen Umständen kann es wünschenswert sein, den Druck in der Pumpe 160 zu begrenzen. Dementsprechend kann ein Zweiwegeventil benutzt werden, das einen Luftstrom von der Pumpe 160 zum Filter 134 nur dann zulässt, wenn ein bestimmter Druck in der Pumpe 160 erreicht ist.
Die Länge der ersten Leitung 140 muss ausreichend sein, um die Filterkonstruktion 130 mit der Pumpe 160 zu verbinden. Wie es in 2 dargestellt ist, befindet sich die Filterkonstruktion 130 am Einstiegsteil des Oberteils 110 und befindet sich die Pumpe 160 in der Zwischensohle 122. Dementsprechend geht die erste Leitung 140 von einer Kante der Zwischensohle 122 aus durch den Oberteil 110 zur Verbindung mit der Filterkonstruktion 130. Die Filterkonstruktion 130 kann sich an verschiedenen Stellen einschließlich des Fersenbereiches der Sohle, der Mitte oder der Seite des Fußknöchelbereiches oder im Inneren des Oberteils 110 befinden. Bei der Festlegung der Stelle der ersten Leitung 140 und der Filterkonstruktion 130 sollte die Möglichkeit berücksichtigt werden, dass Wasser oder andere Flüssigkeiten mit dem Filter 134 in Kontakt kommen können. Um die Möglichkeit zu reduzieren, dass die Filterkonstruktion 130 Wasser ausgesetzt wird, kann sich die Filterkon struktion 130 an Teilen der Fußbekleidung 100 in relativ größerer Höhe befinden.
Die Pumpe 160 weist eine erste Lage 161, eine zweite Lage 162, einen Einlass 163 und einen Auslass 164 auf. Ein Zweck der Pumpe 160 besteht darin, ein Volumen von weniger als dem der Luft auf Umgebungsdruck zur Verfügung zu stellen, das Luft durch die Filterkonstruktion 130 und danach durch den Einlass 163 einsaugt. Das Volumen von weniger als dem der Luft auf Umgebungsdruck wird erzeugt, wenn die erste Lage 161 und die zweite Lage 162 getrennt werden, da sich die Zwischensohle 122 ausdehnt. Wenn sich die Zwischensohle 122 von der Lauffläche löst, nimmt die Kompressionskraft ab und dehnt sich die Zwischensohle 122 aus. Die Ausdehnung der Zwischensohle 122 zwingt die erste Lage 161 und die zweite Lage 162 dazu, sich zu trennen, wodurch das Volumen von weniger als dem der Luft auf Umgebungsdruck erzeugt wird. Ein zweiter Zweck der Pumpe 160 besteht darin, für eine Zunahme des Druckes zu sorgen, der die Luft zwingt, die Pumpe 160 über den Auslass 164 zu verlassen und danach in das Luftkissen 190 einzutreten. Wenn die Zwischensohle 122 die Lauffläche kontaktiert und zusammengedrückt wird, nimmt das Volumen zwischen der ersten Lage 161 und der zweiten Lage 162 ab, wodurch ein Volumen an komprimierter Luft erzeugt wird, das die Pumpe 160 über den Auslass 164 verlässt und in das Luftkissen 190 geht. Es sei darauf hingewiesen, dass Luft nur dann in das Luftkissen 190 gehen wird, wenn der Druck der Luft in der Pumpe 160 den Druck der Luft in dem Luftkissen 190 überschreitet. Wie es oben erwähnt wurde, können andere Verfahren verwandt werden, um die Pumpe 160 zu expandieren.
Der vom Filter 134 benötigte Luftdurchsatz kann von dem Volumen der Pumpe 160 abhängen. Darüber hinaus kann der Teil der ersten Leitung 140, der sich zwischen dem ersten Ventil 150 und dem Einlasse 163 befindet, gleichfalls zum Volumen der Pumpe 160 zuaddiert wer den. Wenn die Zwischensohle 122 komprimiert wird, wird auch die Luft in diesem Teil der ersten Leitung 140 komprimiert, wodurch sie zusätzlich zur Pumpwirkung der Pumpe 160 beiträgt. In ähnlicher Weise kann auch der Teil der zweiten Leitung 170, der sich zwischen dem Auslass 164 und dem zweiten Ventil 180 befindet, zum Volumen der Pumpe 160 zuaddiert werden.
Die Pumpe 160 und das Luftkissen 190 können beispielsweise unter Verwendung einer Zweifolienblasform- oder Vakuumformtechnik hergestellt werden. Wenn sie über eine Zweifolientechnik hergestellt werden, kann das Luftkissen 190 eine erste Lage 191, eine zweite Lage 192 und einen Einlass 193 aufweisen, der mit der zweiten Leitung 170 verbunden ist. Bei der Zweifolientechnik werden zwei getrennte Schichten einer elastomeren Folie übereinander angeordnet und längs des Umrisses und an bestimmten inneren Bereichen miteinander verschweißt. Beispiele derartiger Luftkissen und der herkömmlichen Schweißtechnik finden sich in den Patenten von Rudy '156 und '945.
Ein Vorteil der Zweifolientechnik besteht darin, dass sie dazu benutzt werden kann, viele der beschriebenen Bauteile des Systems, einschließlich von Teilen der Filterkonstruktion 130, der ersten Leitung 140, der Pumpe 160, der zweiten Leitung 170 und des Luftkissens 190 in einem Stück herzustellen. Bei der Zweifolientechnik werden Bauteile, wie beispielsweise die Zwischenlage 133, der Filter 134 und die Ventile 150 und 180 zwischen zwei Schichten des elastomeren Materials angeordnet, die dann unter Verwendung von einem oder mehreren Hochfrequenzschweißvorgängen verschweißt werden. Anschließend an diesen Schweißvorgang können überschüssige Teile dieser Schichten abgerichtet werden und können die in einem Stück ausgebildeten Bauteile in die Fußbekleidung 100 eingebaut werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Zweifolientechnik ein System erzeugt, bei dem die erste Lage 131, die erste Lage 161 und die erste Lage 191 aus der ersten Schicht der Zweifolientechnik gebildet werden können. Alternativ können die Zwischenlage 133, die erste Lage 161 und die erste Lage 191 aus der ersten Schicht der Zweifolientechnik gebildet werden. In ähnlicher Weise können die zweite Lage 132, die zweite Lage 162 und die zweite Lage 192 aus der zweiten Schicht der Zweifolientechnik gebildet werden. Diese Kontinuität setzt die Anzahl der Anschlüsse und Verbindungen zwischen den verschiedenen Bauteilen herab, was die Dauerhaftigkeit des Systems erhöht.
Das Luftkissen 190 kann auch durch eine Blasformtechnik hergestellt werden, bei der verflüssigtes elastomeres Material in eine Form mit der gewünschten Gesamtgestalt und Ausbildung der Luftblase 190 eingebracht wird. Die Form hat eine Öffnung an einer Stelle, durch die Druckluft eingeführt wird. Die Druckluft drückt das verflüssigte elastomere Material gegen die Innenflächen der Form und führt dazu, dass das Material aushärtet. Beispiele der Blasformtechnik sind in den Patenten für Huang '861, '382 und '462, in der US-PS 5,353,459 für Potter et al. und in der US-PS 5,406,719 für Potter beschrieben. Das Patent '719 beschreibt eine Technik zur Herstellung von Fußbekleidungsluftkissen aus separaten Folien. Die US-PS 5,755,001 für Potter beschreibt ein Fußbekleidungsluftkissen und eine Luftkissenherstellungstechnik, bei denen äußere Folienschichten um ihren Umfang miteinander verschweißt werden und innen über eine oder mehrere innere Lagen miteinander verbunden werden, die als dehnbare Elemente wirken. Es können auch andere Herstellungstechniken verwandt werden.
Das Material, das die Luftblase 190 bildet, verhindert vorzugsweise, dass wesentliche Luftmengen durch die erste Lage 191 und die zweite Lage 192 diffundieren, wodurch sichergestellt wird, dass das Luftkissen 190 aufgeblasen bleibt. Eine begrenzte Diffusion kann jedoch auftreten, wenn das System des ersten Ausführungsbeispiels entwichene Luftmengen ersetzt. Das Material der Luftblase 190 sollte darüber hinaus biegsam und dauerhaft sowohl bei hohen als auch niedrigen Betriebstemperaturen bleiben. Geeignete Materialien schließen diejenigen ein, die in den Patenten für Rudy '156 und '945 beschrieben sind. Ein bevorzugtes Material ist thermoplastisches Polyurethan.
Die Stelle des Luftkissens 190 ist in der Darstellung von 2 der Fersenbereich der Fußbekleidung 100. Ein Beispiel eines geeigneten Fersenluftkissens 190, das aus zwei Materialfolien gebildet ist, ist in 5C dargestellt. Das Luftkissen 190 ist um seinen U-förmigen Umfang dicht verschlossen und weist linienförmige und punktförmige Schweißstellen an den inneren Teilen auf. Eine Vielzahl verschiedener Luftkissenformen, -größen und -stellen kann im Bereich der vorliegenden Erfindung verwandt werden. Beispielsweise kann das Luftkissen 190 über die Länge und die Breite der Zwischensohle 122 angeordnet sein, so dass es im Wesentlichen unter dem gesamten Fuß des Trägers liegt. Darüber hinaus kann das Luftkissen 190 auf eine Seite der Fußbekleidung 100 beschränkt sein oder im Vorderfußbereich angeordnet sein. Mehrfache Luftkissen können darüber hinaus in einem einzigen Fußbekleidungsstück angeordnet sein. Beispielsweise kann ein erstes Luftkissen im Fersenbereich und kann ein zweites Luftkissen im Vorderfußbereich vorgesehen sein.
Bei einem Beispiel eines Systems der anhand des ersten Ausführungsbeispiels beschriebenen Art wird der Filter 134 aus aufgeschäumten PTFE-Filtermaterial mit einem Flächenbereich von 0,88 Inch² gebildet. Dieser Flächenbereich des Filters 134 reicht aus, um für einen Luftdurchsatz zu sorgen, der eine Pumpe 160 mit einem Volumen von 17 cm³ aufbläst. Das Volumen der Pumpe 160 reicht wiederum aus, um ein Luftkissen 190 mit einem Volumen von 63 cm³ vollständig aufzublasen. Entenschnabelrückschlagventile, hergestellt von Vernay, wurden sowohl in der ersten als auch in der zweiten Leitung 140, 170 angeordnet.
6, die ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, gibt den Querschnitt eines Fußbekleidungsstückes 100a mit einem Filter 134a wieder. Eine Pumpe 160a ist im Vorderfußteil der Fußbekleidung 100a angeordnet und ein Luftkissen 190a befindet sich im Fersenbereich der Zwischensohle 122a. Eine Leitung 160a mit einem Ventil 180a erlaubt einen Luftstrom von der Pumpe 160a zum Luftkissen 190a. Der Filter 134a ist an der oberen Außenfläche der Pumpe 160a so angebracht, dass Luft aus dem Innenraum des Oberteils 110a, durch den Filter 134a gehen und in die Pumpe 160a eintreten kann.
Der Zweck dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, alternative Einrichtungen zum Aufblasen eines Luftkissens, in diesem Fall des Luftkissens 190a auf einen Druck darzustellen, der größer als der atmosphärische Druck ist. Wenn die Fußbekleidung 100a nicht in Kontakt mit der Lauffläche steht, sind die Zwischensohle 122a und die Pumpe 160a vollständig expandiert. In diesem Zustand wird die Pumpe 160a mit Luft gefüllt, die annähernd auf atmosphärischen Druck liegt. Wenn die Fußbekleidung 100a die Lauffläche kontaktiert, überdeckt der Fuß des Trägers den Filters 134a derart, dass die Luft weder in die Pumpe 160a eintreten noch von dieser austreten kann. Wenn Stoßkräfte die Zwischensohle 122a zusammendrücken, wodurch die Pumpe 160a komprimiert wird, nimmt der Druck der Luft in der Pumpe 160a zu und geht die Luft durch Leitung 170a und das Ventil 180a, wodurch sie in das Luftkissen 190a eintritt. Wenn die Fußbekleidung 100a von der Lauffläche abgehoben wird, deckt der Fuß des Trägers den Filter 134a ab, tritt Luft in die Pumpe 160a ein und kann der Vorgang sich wiederholen. Es sei darauf hingewiesen, dass das Ventil 180a verhindert, dass Luft aus dem Luftkissen 190a austritt.
Im Vorhergehenden wurden zahlreiche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung im Einzelnen anhand der zugehörigen Zeichnungen beschrieben. Die Beschreibung dient jedoch nur zur Erläuterung und die vorliegende Erfindung ist nicht auf genau das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Verschiedene Änderungen und Abwandlungen können daran durch den Fachmann bewirkt werden, ohne den Bereich oder den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der durch die zugehörigen Ansprüche bestimmt ist.

Claims

Fußbekleidungsstück (100) zur Aufnahme eines Fußes eines Trägers, welches Fußbekleidungsstück (100) ein Oberteil (110) zum Überdecken wenigstens eines Teils des Fußes des Trägers, eine Sohlenkonstruktion (120), die am Oberteil (110) angebracht ist, und ein Luftkissensystem umfasst, mit: einem Filter (130), der so aufgebaut ist, dass er Umgebungsluft in das Luftkissensystem eintreten lässt und der Eintritt von Flüssigkeiten und Feststoffen in das Luftkissensystem beschränkt, einer Pumpe (160) in Fluidverbindung mit dem Filter (130), um die Luft auf einen Druck über dem Umgebungsdruck zu setzen, und einem Luftkissen (190) in Fluidverbindung mit der Pumpe (160) zum Einschließen der Luft, die durch die Pumpe (160) unter Druck gesetzt ist, wobei der Filter (130) den Eintritt von Wasser in das Luftkissensystem bei Drucken verhindert, die gleich dem oder größer als der Unterdruck sind, der durch die Expansion der Pumpe (160) erzeugt wird.
Fußbekleidungsstück (100) nach Anspruch 1, bei dem der Filter (130) Polytetrafluorethylen umfasst.
Fußbekleidungsstück (100) nach Anspruch 2, bei dem das Polytetrafluorethylen aufgeschäumtes Polytetrafluorethylen ist.
Fußbekleidungsstück (100) nach Anspruch 1, bei dem der Filter (130) einen Stoff aus der Gruppe umfasst, die aus hochdichtem Polyethylen, Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht, Polyvinylidenfluorid, Polypropylen und keramischen Filtermaterialien besteht.
Fußbekleidungsstück (100) nach Anspruch 1, bei dem der Filter (130) wasser- und ölabweisend ist.
Fußbekleidungsstück (100) nach Anspruch 1, bei dem eine perforierte Schicht über dem Filter (130) angeordnet ist, welche perforierte Schicht einen Luftzutritt zum Filter (130) erlaubt.
Fußbekleidungsstück (100) nach Anspruch 6, bei dem die perforierte Schicht einen Kontakt großer Partikel und Gegenstände mit dem Filter (130) verhindert.
Fußbekleidungsstück (100) nach Anspruch 1, bei dem das Luftkissen (190) in der Sohlenkonstruktion (120) angeordnet ist.
Fußbekleidungsstück (100) nach Anspruch 8, bei dem der Filter (130) in der Sohlenkonstruktion (120) angeordnet ist.
Fußbekleidungsstück (100) nach Anspruch 8, bei dem der Filter (130) im Oberteil (110) angeordnet ist.