Keramik-Greifelement für Sportschuhe

Abstract

 Ein Greifelement für Sportschuhe mit einem Greifelement­körper (1) aus Kunststoff und mit einem die Auftritts­fläche (21) des Greifelements bildenden, in den Greif­elementkörper (1) eingebetteten Keramikeinsatz (2). Um eine einfache Herstellung und eine lange Lebens­dauer des Keramik-Greifelements zu gewährleisten, ist der Keramikeinsatz (2) innerhalb des Greifelement­körpers (1) auf einem Teil (23) seiner Länge von einer ebenfalls in den Greifelementkörper (1) eingebetteten Metallhülse (3) umgriffen und weist zumindest an seiner von der Metallhülse (3) umgriffenen Außenfläche Ringrippen (24) und/oder Ringrillen (25) od.dgl. auf, die von dem Kunststoff des Greifelementkörpers (1) ausgefüllt bzw. umhüllt sind, so daß sich der Keramik­einsatz (2) an der Metallhülse (3) über eine dazwischen befindliche Kunststoffschicht abstützt (Fig. 1).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Greifelement für Sportschuhe, mit einem Greifelementkörper aus Kunststoff und mit einem die Auftrittsfläche des Greifelements bildenden, in den Greifelementkörper eingebetteten Keramikeinsatz.

[0002] Es gibt bereits zahlreiche Vorschläge, an Greifelementen von Sportschuhen Keramikeinsätze, z.B. aus Aluminium­oxyd, Siliziumkarbid, Wolframkarbid usw., zu verwenden, um durch Ausnutzung der sehr hohen Verschleißfestig­keit der Keramik die Lebensdauer der Greifelemente wesent­lich zu verlängern und das Auftreten von verschleißbe­dingten scharfen Kanten und Scharten an den Greifelementen, die eine Verletzungsgefahr hervorrufen, zu vermeiden. Bisher haben diese Vorschläge jedoch noch nicht zu einem praktischen Einsatz solcher Greifelemente geführt, weil es nicht gelungen ist, den Keramikeinsatz einerseits so fest mit dem Greifelementkörper zu verbinden, daß die Verbindung den bei der Benutzung des Sportschuhes darauf wirkenden Kräften sicher standhält, andererseits hierbei den Herstellungsaufwand so gering zu halten, daß sich ein Keramik-Greifelement im Vergleich zu den herkömmlich gestalteten Greifelementen tatsächlich lohnt. So ist es bei einem Greifelement der eingangs angegebenen Art (DE-OS 32 33 900) bereits bekannt, einen Oxydkeramik­einsatz unmittelbar in den aus Kunststoff bestehenden Greifelementkörper einzuspritzen oder in diesen einzukleben. Praktische Erfahrungen haben jedoch gezeigt, daß eine solche Verbindung des Keramikeinsatzes mit dem Greif­elementkörper vor allem den senkrecht zur Greifelement­längsachse wirkenden Schubkräften auf Dauer nicht standhält, so daß die Keramikeinsätze sich lösen und verlorengehen. Andererseits ist ein nicht zur eingangs angegebenen Gattung zählendes Greifelement bekannt (DE-OS 32 33 900; Fig. 1 bis 3 und 6), das keinen Keramikeinsatz aufweist, sondern bei dem auch der Greifelementkörper aus Keramik besteht. Dieser weist an seinem oberen Ende eine flanschartige Verbreiterung und an der Verbreiterung durchgehende Aus­nehmungen oder Aussparungen auf und ist in einen Unterbau aus glas- oder karbonfaserverstärktem Polyamid eingebettet. Das Kunststoffmaterial des Unterbaues soll dabei in die Ausnehmungen und Aussparungen eindringen oder diese durch­dringen und auf diese Weise den Keramik-Greifelementkörper fixieren. Mit diesem Unterbau ist das Greifelement dann unmittelbar in einer Sohle durch Einbetten in dieselbe befestigt. Dieser Aufbau des bekannten Greifelements ist so aufwendig und daher teuer, daß er für ein Greifelement, das um Pfennigbeträge gehandelt werden sollte, nicht in Frage kommt.

[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Greif­element der eingangs angegebenen Art zu schaffen, das trotz einfachem und daher billigem Aufbau den bei der Benutzung auftretenden Kräften über lange Zeit hinweg standhält.

[0004] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Keramikeinsatz innerhalb des Greifelementkörpers auf einem Teil seiner Länge von einer ebenfalls in den Greif­elementkörper eingebetteten Metallhülse umgriffen ist und zumindest an seiner von der Metallhülse umgriffenen Außenfläche Ausnehmungen und/oder Vorsprünge aufweist, die von dem Kunststoff des Greifelementkörpers ausgefüllt bzw. umhüllt sind.

[0005] Die erfindungsgemässe Lösung sieht somit einen Verbund­aufbau vor, bei dem der Kunststoff des Greifelement­körpers - der bei direkter Anformung der Greifelemente an einer Sohle (Nocken) zugleich auch der Sohlenwerk­stoff ist - zur formschlüssigen Halterung des Keramik­einsatzes dient, indem er in dessen Ausnehmungen ein­dringt oder dessen Vorsprünge umhüllt, während die den Keramikeinsatz umgreifende Metallhülse die bei der Be­nutzung auftretenden Kräfte vergleichmässigt an den umgebenden Greifelementkörper weitergibt und daher die Lebensdauer der Halterungsstruktur, d.h. des Formschlusses zwischen Kunststoff und Keramikeinsatz, gegenüber den be­kannten Lösungen beträchtlich verlängert. Um zu gewähr­leisten, daß der Kunststoff des Greifelementkörpers beim Herstellungsvorgang den mit Ausnehmungen und/oder Vorsprüngen versehenen Teil des Keramikeinsatzes einbetten kann, sind zwei unterschiedliche Ausbildungen der Metall­hülse denkbar, die auch gemeinsam verwirklicht sein können: Eine Ausgestaltung sieht vor, daß die Metallhülse in ihrer Wandung auf dem Umfang verteilte Durchbrüche aufweist, durch die das beim Herstellungsvorgang noch fließfähige oder flüssige Kunststoffmaterial in den Hülseninnenraum, in welchem der Keramikeinsatz steckt, eindringen und die Ausnehmungen und Vorsprünge durch- bzw. umfließen kann. Bei dieser Ausgestaltung kann der Keramikeinsatz verhält­nismässig eng in die Metallhülse eingepasst sein, weil der Kunststoff durch die Durchbrüche hindurch Zugang in den Hülseninnenraum findet. Hierbei erweist es sich als vorteilhaft, die Ausnehmungen und/oder Vorsprünge als in Umfangsrichtung umlaufende Rippen oder Rillen auszubilden, längs denen das Kunststoffmaterial auch in diejenigen Hülsenbereiche fließen kann, in denen Durchbrüche nicht vorgesehen sind. Gemäß der anderen Ausgestaltung ist der Keramikeinsatz mit ausreichendem Spiel von der Metall­hülse umgriffen, so daß der Kunststoff beim Herstellungs­vorgang von dem Ende oder den Enden der Metallhülse her in deren Inneres eindringen und den Keramikeinsatz umfließen kann. Dabei sollte das Spiel gerade ausreichend sein, um ein derartiges Ein- und Umfließen zu ermöglichen; die zwischen der Hülseninnenwand und der Außenseite des Keramik­einsatzes befindliche Kunststoffschicht sollte eine Dicke von nur wenigen Zehntel Millimeter, zweckmässigerweise nur 0,1 mm, aufweisen.

[0006] Da das Greifelement bei der Benutzung vor allem in vertikaler Richtung durch das Gewicht des Sportlers belastet ist, ist es von Vorteil, wenn die Metallhülse den Keramikeinsatz zumindest auf einem Teil seiner in den Greifelmentkörper eingebetteten Stirnfläche übergreift und direkt an der Stirnfläche anliegt. Bei einer lösbaren Ausführungsform des Greifelements, das zu diesem Zweck einen in den Greif­elementkörper eingebetteten und aus dessen Oberseite heraus­ragenden Metallschaft aufweist, ist vorteilhafterweise die Metallhülse einstückig mit diesem Metallschaft ausgebildet. Hier bildet die innenliegende Stirnfläche des Metall­schaftes, die ggf. flanschartig auf die Querabmessung der Metallhülse verbreitert ist, den Boden der Metallhülse, an dem die Stirnfläche des Keramikeinsatzes direkt, d.h. ohne dazwischen befindlichem Kunststoff, anliegt.

[0007] Der Keramikeinsatz und insbesondere der von der Metall­hülse umgriffene Teil davon ist normalerweise zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch, wobei die Metallhülse in ihrer Form entsprechend angepasst ist. Es ist jedoch auch eine von einer Zylinderform abweichende Gestaltung denk­bar, z.B. ein rechteckiger oder polygonaler Querschnitt des Keramikeinsatzes. In diesem Fall muß die Metallhülse eine entsprechende Form aufweisen. Der Keramikeinsatz kann weiterhin über seinen Längsverlauf weitgehend gleich­bleibende Querabmessungen aufweisen, z.B. als ein im wesentlichen zylindrischer Körper ausgebildet sein. Von Vorteil ist es jedoch aus Gründen der Gewichts­einsparung und der Verringerung der Außenabmessungen bei einem lösbaren Greifelement, wenn der in den Greif­elementkörper eingebettete Teil, zumindest aber der von der Metallhülse umgriffene Teil des Keramikeinsatzes gegenüber dem Teil, der die Auftrittsfläche bildet, ab­gesetzt ist, d.h. geringere Querabmessungen aufweist. Auf diese Weise kann auch dem die Auftrittsfläche bildenden Teil, der die auftretenden Kräfte in der Haupt­sache aufzunehmen hat, ausgeprägter die vorteilhafte Linsenform gegeben werden, die die maximale Festigkeit gegenüber den bei der Benutzung des Greifelements auf­tretenden kombinierten Belastungen ergibt (vgl. DE-GBM 85 21 733).

[0008] Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein stollenförmiges Greif­element, und

Fig. 2 einen analogen Längsschnitt durch ein unlösbar mit einer Sohle nach Art eines Nockens verbundenes Greifelement.

[0009] Die in den Fig. 1 und 2 in vergrössertem Maßstab darge­stellten Greifelemente sind durchwegs in ihren wesentlichen Teilen und in ihrer Gestalt rotationssymmetrisch, so daß sich die Darstellung einer Stirnansicht erübrigt. Jedoch ist die rotationssymmetrische Form, wie eingangs bereits erläutert, nicht zwingend für die Erfindung, sondern kann zugunsten einer beispeilsweise ovalen Querschnittsform oder einer prismatischen Gestaltung mit vierkantigem oder polygonalem Querschnitt abgewandelt werden.

[0010] Der in Fig. 1 dargestellte Stollen besteht im wesentlichen aus einem Greifelementkörper 1, einem Keramikeinsatz 2 und einer Metallhülse 3, die sich an ihrer Oberseite in Gestalt eines mit einem Gewinde versehenen Metallschaftes 4 fort­setzt.

[0011] Der Greifelementkörper 1 besteht aus einem Kunststoff, z.B. Polyamid oder Polyurethan, der beim Herstellungsvorgang fließfähig ist und beispielsweise im Spritzgießverfahren verarbeitet werden kann. Die Formgebung des Greifelement­körpers 1 ist von einer Art, wie sie von herkömmlichen Greifelementen, insbesondere Stollen, bekannt ist und bedarf daher hier keiner ins einzelne gehenden Erläuterung. Dies gilt insbesondere im Hinblick darauf, daß diese Form­gebung an der Außenseite des Greifelementkörpers 1 auch nicht kritisch ist, sondern beliebig konisch oder zylindrisch sein kann. Darüber hinaus sind in bekannter Weise Angriffs­flächen 11 für ein Drehwerkzeug vorgesehen und die an der Laufseite der (nicht gezeigten) Laufsohle zur Anlage kommende Stützfläche 12 kann eine Profilierung tragen, die ein unwillkürliches Verdrehen des Greifelements im an der Sohle befestigten Zustand erschwert oder verhindert.

[0012] Der Keramikeinsatz 2 besteht beispielsweise aus Aluminium­oxyd (Al₂O₃), Siliziumkarbid (SiC) oder Steatit. Er weist einen die Auftrittsfläche 21 bildenden unteren linsenförmigen Teil 22 und einen dem Unterteil 22 gegen­über auf einen kleineren Durchmesser abgesetzten oberen Teil 23 auf, der im wesentlichen zylindrisch ist. Der linsenförmige Unterteil 22 weist ein Verhältnis seines Durchmessers zu seiner Dicke von etwa 2,5 : 1 auf. Der abgesetzte obere Teil 23 trägt drei zueinander parallel und in Umfangsrichtung verlaufende Ringrippen 24, die zwischen sich entsprechend in Umfangsrichtung ver­laufende Ringrillen 25 bilden. Die Kanten der Ringrippen bzw. Ringrillen sind gerundet.

[0013] Die Metallhülse 3 besteht aus Stahl und ubergreift den Teil 23 des Keramikeinsatzes bis etwa zur untersten Ringrippe 24. Sie bildet einen ebenen Boden 31, an welchem sich die ebene Stirnfläche des Keramikeinsatzes 2 un­mittelbar abstützt. Der Durchmesser der Metallhülse 3 ist so gewählt, daß zwischen den Kämmen der Ringrippen 25 und der Innenwand der Metallhülse 3 ein Spiel in der Grössenordnung von 0,05 bis 0,1 mm besteht. Außerdem weist die Metallhülse 3 vier auf ihrem Umfang gleich­mässig verteilte kreisförmige Durchbrüche 32 auf, die so groß sind, daß sie den Zugang zu den zwei oberen Ringrillen 25 erlauben.

[0014] Wie sich aus Fig. 1 ergibt, sind sowohl der Keramikeinsatz 2 mit seinem oberen Teil 23 als auch die Metallhülse 3 in den Kunststoff des Greifelementkörpers 1 eingebettet und durch diesen formschlüssig festgehalten. Dabei setzt sich der Kunststoff des Greifelementkörpers 1 in den zwischen der Innenwand der Metallhülse 3 und der Außen­fläche des Keramikeinsatzes 2 bestehenden Raum hinein fort und bildet dort eine der Formgebung dieses Raumes entsprechende Kunststoffschicht, über die sich der Keramik­einsatz 2 bei der Belastung des Greifelements in radialer Richtung an der Metallhülse 3 abstützt. Infolge der un­mittelbaren Anlage der oberen Stirnfläche des Keramik­einsatzes 2 an dem Boden 31 der Metallhülse 3 bildet sich dort beim Herstellungsvorgang des Greifelements keine Kunststoffschicht aus, so daß dort Keramik/Metall-­Kontakt besteht und vertikale Belastungen folglich un­mittelbar auf die Metallhülse 3 bzw. den Gewindeschaft 4 übertragen werden. Das Eintreten des beim Herstellungs­vorgang fließfähigen Kunststoffmaterials des Greifelement­körpers 1 in den erwähnten Innenraum der Metallhülse 3 wird durch die Durchbrüche 32 und den aufgrund des Spiels bestehenden Ringspalt am unteren Ende der Metallhülse 3 sichergestellt. Durch den ununterbrochenen Verlauf der Ringrillen 25 in Umfangsrichtung kann dabei der Kunst­stoff auch diejenigen Bereiche des Innenraumes ausfüllen, die von den Durchbrüchen 32 nicht unmittelbar erfasst sind. Die Kanten der Durchbrüche 32 können (in nicht gezeigter Weise) gerundet sein, um auftretende Scherwirkungen auf die sich durch die Durchbrüche 32 hindurch erstreckenden "Kunststoffzapfen" auf ein Minimum zu verringern.

[0015] Das in Fig. 2 gezeigte nockenförmige Greifelement weist einen Greifelementkörper 1ʹ auf, der aus demselben Kunst­stoff wie die Laufsohle 5 besteht und mit dieser ein­stückig ist. Der Keramikeinsatz 2ʹ ist über seine ganze Länge weitgehend zylindrisch und weist in seinem oberen Teil drei Ringrippen 24ʹ auf, die zwischen sich Ring­rillen 25ʹ bilden. Die obere Stirnfläche des Keramikein­satzes 2ʹ ist nach Art einer Kugelkalotte (konvex) gewölbt und wird an ihrem Rand von dem entsprechend eingezogenen Teil 34 einer Metallhülse 3ʹ so übergriffen, daß zwischen der Stirnfläche und der Innenseite des Teils 34 direkter Kontakt besteht. Die Metallhülse 3ʹ weist in gleicher Weise, wie das in Zusammenhang mit Fig. 1 geschildert ist, Durchbrüche 32ʹ auf und ist in ihrem den Keramik­einsatz 2ʹ übergreifenden Teil sowie bezüglich der Durchbrüche 32ʹ entsprechend der Metallhülse 32 nach Fig. 1 ausgebildet. Wie dort, ist auch hier unterhalb des oberen Randes der Metallhülse 3ʹ in dem Keramik­einsatz 2ʹ eine Ringrille 25ʹ vorhanden.

[0016] Trotz der geschilderten Verbundbauweise können beide Ausführungsformen des erfindungsgemässen Greifelements in einem einzigen Herstellungsvorgang erzeugt werden. Hierzu werden die Keramikeinsätze 2 bzw. 2ʹ mit darüber­gestülpten Metallhülsen 3 bzw. 3ʹ in die Gießform ein­gelegt und dann mit dem Kunststoffmaterial des Greif­elementkörpers 1, das bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 zugleich die Sohle 5 bildet, umgossen. Dabei dringt das Kunststoffmaterial durch die Durchbrüche 32, 32ʹ und von unten her in den Raum innerhalb der Metallhülse 3, 3ʹ ein und erzeugt in der bereits ge­schilderten Weise den Formschluß, durch den der Keramik­einsatz 2, 2ʹ festgehalten wird.

[0017] Von den vorstehend besprochenen Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, in verschiedener Hinsicht abgewichen werden: Wie eingangs schon erwähnt, sind Durchbrüche 32, 32ʹ nicht unbedingt erforderlich, wenn durch entsprechend grössere Bemessung oder durch die Wahl eines besonders fließfähigen Kunststoffmaterials dafür gesorgt wird, daß vom unteren Stirnende der Metallhülse 3, 3ʹ Kunst­stoff in ausreichender Menge zwischen die Metallhülse und den Keramikeinsatz eindringen kann. Weiterhin sind anstelle der gezeigten Durchbrüche 32, 32ʹ,die beide zwischen den Ringrippen 24, 24ʹ liegenden Ringrillen erfassen, auch in grösserer Anzahl vorgesehene Durch­brüche möglich, die für sich jeweils eine geringere Fläche aufweisen und beispielsweise in Achsrichtung der Metallhülse übereinander angeordnet sind. Schließ­lich können die Durchbrüche auch beliebige Gestalt haben, die von der geschilderten Kreisform abweicht. Zweckmässig ist es jedoch, wenn die Durchbrüche den unteren Hülsenrand nicht durchsetzen, weil hierdurch die Stützfähigkeit der Metallhülse beeinträchtigt ist. Wenn keine Durchbrüche in der Metallhülse vorgesehen sind, so daß der Kunststoff von dem Stirnende der Metallhülse her eindringt, ist es zweckmässig, in Längsrichtung des Keramikeinsatzes verlaufende Rippen und Rillen vorzusehen oder die vorhandenen Ringrippen an verschiedenen Stellen ihres Umfanges zu unterbrechen, um das Einströmen des Kunststoffes zu erleichtern. In dem Fall, daß die Metallhülse den Keramikeinsaz mit Spiel umgreift, können Maßnahmen zur Zentrierung der Metallhülse auf dem Keramikeinsatz beim Herstellung­vorgang ergriffen werden, ähnlich der konvex gewölbten Ausbildung der Stirnfläche des Keramikeinsatzes und des dazu komplementär geformten Bodens der Metallhülse (siehe Fig. 2).

Ansprüche

1. Greifelement für Sportschuhe, mit einem Greifelement­körper (1, 1ʹ) aus Kunststoff und mit einem die Auf­trittsfläche (21) des Greifelements bildenden, in den Greifelementkörper (1, 1ʹ) eingebetteten Keramikein­satz (2, 2ʹ),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Keramikeinsatz (2, 2ʹ) innerhalb des Greif­elementkörpers (1, 1ʹ) auf einem Teil seiner Länge von einer ebenfalls in den Greifelementkörper (1, 1ʹ) eingebetteten Metallhülse (3, 3ʹ) umgriffen ist und zumindest an seiner von der Metallhülse (3, 3ʹ) um­griffenen Außenfläche Ausnehmungen (25, 25ʹ) und/oder Vorsprünge (24, 24ʹ) aufweist, die von dem Kunststoff des Greifelementkörpers (1, 1ʹ) ausgefüllt bzw. umhüllt sind.

2. Greifelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse (3, 3ʹ) in ihrer Wand Durchbrüche (32, 32ʹ) aufweist.

3. Greifelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Metallhülse (3, 3ʹ) den Keramikein­satz (2, 2ʹ) mit Spiel zwischen ihrer Innenfläche und der Außenfläche des Keramikeinsatzes umgreift.

4. Greifelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Metallhülse (3, 3ʹ) umgriffene Teil (23) des Keramikeinsatzes im wesentlichen zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch, ist und Ringrillen (25, 25ʹ) bzw. Ringrippen (24, 24ʹ) an seiner Außenfläche aufweist.

5. Greifelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse (3, 3ʹ) den Keramikeinsatz (2, 2ʹ) auf zumindest einem Teil seiner Stirnfläche übergreift und direkt an der Stirnfläche anliegt.

6. Greifelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 mit einem in den Greifelementkörper (1) einge­betteten und aus dessen Oberseite herausragenden Metallschaft (4) zur lösbaren Befestigung des Greif­elements an einer Sohle, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse (3) einstückig mit dem Metallschaft (4) ausgebildet ist.

7. Greifelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Metallschaft (4) gebildete Boden (31) der Metallhülse (3) direkt an der Stirnfläche des Keramikeinsatzes (2) anliegt.

8. Greifelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der die Auftritts­fläche (21) bildende Teil (22) des Keramikeinsatzes (2) linsenförmig ist und der von der Metallhülse (3) umgriffene Teil (23) des Keramikeinsatzes (2) gegen­über dem linsenförmigen Teil (22) abgesetzt ist.

Zeichnung