DPMA - Fußball und Technik

Der Fußballschuh

IV.3 Die Sohle

IV.3.1 Stollen, Nocken- und Noppenschuhe

Die wohl augenfälligste Besonderheit eines Fußballschuhs ist seine Sohle. Je nach zu bespielendem Untergrund befinden sich heute auf der Unterseite des Schuhs entweder sechs bis acht Stollen (für bestmögliche Standfestigkeit auf rutschigem und matschigem Rasen), ca. 10 bis 18 Nocken (für Spiele auf trockenem Rasen oder Hartplätzen) oder zahlreiche Noppen (so genannte "Tausendfüßler" für Spiele auf Kunstrasen). Deren Anordnung an der Sohle kann dabei außerdem an die besonderen Anforderungen unterschiedlicher Spielpositionen angepasst sein. So befinden sich bei speziellen Torwartschuhen eine größere Anzahl von Stollen oder Nocken im äußeren Bereich der Sohle, um eine höhere Standfestigkeit beim Absprung zu gewährleisten. Selbst für den Strandfußball wurden eigene Schuhe mit speziell konzipierter Sohle entwickelt.

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Patentdokumente zu diesem Abschnitt
Publikationsnummer	Jahr	Titel	Kurzbeschreibung
WO 2006/100447 A1	2006	An Article of Footwear	Torwartschuh mit erhöhter Nockenzahl am Außenrand der Sohle
DE 44 17 563 A	1995	Fußballschuh	Spezieller Torwartschuh, der zusätzlich zur herkömmlichen Nockenanordnung noch weitere Greifelemente in den äußeren Bereichen der Sohle aufweist
DE 30 32 268 C2	1980	Aus elastischem Material bestehende Laufsohle	Noppenschuh, dessen Noppen im Ballen, Fersen- und Gelenkbereich sowie entlang des Sohlenrandes schräg gestellt sind
DE 28 28 561 C3	1978	Aus Gummi oder einem anderen Material mit gummielastischen Eigenschaften bestehende Laufsohle	Noppenschuh mit Schrägstellung der Noppen für eine gleichmäßige Lastverteilung über die gesamte Sohlenlauffläche
DE 25 46 971 A1	1975	Allwetter-Sportschuh, insbesondere Fußballschuh	Laufsohle mit Schraubgewinden zur Einbringung von Schraubstollen oder Blindstopfen, zur Anpassung der Stollenzahl an die Platzverhältnisse
DE-GM 1 825 445	1960	Sportschuh mit insbesondere aus Gummi bestehender Nockensohle	Nockenschuh mit auf 13 verringerter Nockenzahl zur Erhöhung der Griffigkeit der Sohle
DE-GM 1 809 860	1959	Sportschuh	Fußballschuh mit 18 Gumminocken, die durch Längsstege in ihrem Ansatz verstärkt sind
DE-PS 868 859	1950	Fußballstiefel	Früher Fußballschuh mit zahlreichen, kleinen Gumminocken (Anm.: die im heutigen Sprachgebrauch als Noppen bezeichnet würden)

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IV.3.2 Die Verwendung von Schraubstollen

Je weniger Stollen auf der Sohle angebracht werden, umso größer sind die auf jeden einzelnen Stollen wirkenden Dreh- und Scherkräfte, während der häufigen abrupten Richtungswechsel, die der Spieler im Laufe eines Spiels vollführt. Vor allem bei Schuhen mit nur sechs Stollen stellte daher die dauerhaft stabile Befestigung der Stollen an der Schuhsohle eine besondere Herausforderung dar.

Abb. 6a: Erste speziell für den Fußball entwickelte Schraubstollen aus DE-PS 443 311

Bei den frühen Fußballstiefeln wurden die Stollen zunächst in die Schuhsohle genagelt, später dann geschraubt. Da das Schraubgewinde bei den frühen Schuhmodellen von der Sohlenseite her nicht zugänglich war, musste beim Auswechseln dieser Stollen die Laufsohle entfernt und - wegen der bei dem Wechselvorgang regelmäßig verursachten Beschädigung meist ebenfalls - gewechselt werden. Der Auswechseln von Schraubstollen war somit zunächst noch einen sehr aufwendiger Vorgang, der lediglich zu Reparaturzwecken durchgeführt wurde.

Erste Hinweise auf leicht wechselbare Schraubstollen finden sich in der deutschen Patentliteratur in den 1920er Jahren. Die DE 530 454 schlägt beispielsweise vor, mehrere aus Abfallleder herausgeschnittene Scheiben auf einer Grundplatte über mehrere Metallstifte zu fixieren und seitlich zu verschrauben. Bei dieser Konstruktion war somit immerhin ein beschädigungsfreier und kostengünstiger Wechsel der Stollen möglich, der jedoch ebenfalls zeitraubend und somit nur zu Reparaturzwecken vorgesehen war.

Abb. 6b: Erste speziell für den Fußball entwickelte Schraubstollen aus US 1,797,668

Bereits zuvor war in der DE 443 311 aber vorgeschlagen worden, die Sohle eines Fußballstiefels mit Lederstreifen zu beschlagen, die Schraubgewinde zur Aufnahme von Stollen aufweisen, um eine Beschädigung der Laufsohle beim Auswechseln der Stollen zu vermeiden. Das problemlose und vergleichsweise schnelle Auswechseln der Stollen ermöglichte nun auch eine flexible Anpassung der Stollenhöhe.

Ein weiterer Vorschlag unter Verwendung separater, in die Sohle eingearbeiteter Gewinde findet sich in der US-amerikanischen Patentliteratur und in einer etwas späteren deutschen Patentschrift, wobei dort zusätzlich auch noch spezielle Einlagesohlen verwendet wurden (Abbildung 6).

Abb. 7: Foto des Schuhs von Fritz Walter bei der WM 1954 (Copyright: Adidas)

Die handwerklich höchst anspruchsvolle Realisierung von wechselbaren und höhenveränderbaren Schraubstollen an leichten und wendigen Fußballschuhen, mit denen durch rasche Anpassung an veränderte Platzverhältnisse eine gleich bleibend hohe Standfestigkeit garantiert werden konnte, sollte knapp 30 Jahre später im 1954er WM-Finale für Furore sorgen (Abbildung 7).

Das Verschrauben stellt bei Fußballschuhen auch heute noch die am weitesten verbreitete Art der Fixierung auswechselbarer Stollen dar. Als Alternative wurden schon früh bequem austauschbare Steck- und Klick-Verbindungen vorgeschlagen, die aber erst in jüngeren Entwicklungen die erforderliche Stabilität aufweisen und inzwischen auch eine Höhenanpassung aufweisen.

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Patentdokumente zu diesem Abschnitt
Publikationsnummer	Jahr	Titel	Kurzbeschreibung
EP 1 446 029 B1	2007	Article of Footwear with a replacable round-engaging member and method of attaching the ground-engaging member	Stollenschuh mit federgelagertem Schnappmechanismus für austauschbaren Stollen
US 2006/0130372 A1	2006	Article of Footwear with Height Adjustable Cleat-Member	Aufsteckbarer Austauschstollen mit Drehmechanismus zur Höhenanpassung
DE 102 48 482 A1	2004	Sohle und Verfahren zur Herstellung einer Sohle	Fußballschuh mit Steckverbindung zur Stollenbefestigung
DE 102 41 153 B3	2004	Stollen und Schuh	Stollenschuh mit Steckverbindung und magnetischer Verriegelung
DE 298 07 082 U1	1998	Sohle für Sportschuh, insbesondere Rasensportschuh	Vielseitig einsetzbarer Stollensportschuh mit Schnapp-Rastverbindung und zusätzlichem Spreizkern zur Fixierung des Stollens
DE 32 42 606 A1	1983	Stollen für Sportschuhe, insbesondere Fußballschuhe	Stollenschuh mit Bajonettverschluss zur Stollenfixierung
DE 1 846 934 U	1962	Klemmbarer Auswechsel-Stollen für Sportschuhe	Stollenschuh mit Klemmverschluss zur Stollenfixierung
DE-PS 821 611	1950	Leichtsportschuh und Verwendung einer Einlegesohle in ihm	Fußballhalbstiefel mit leichter, flexibler Sohle mit Einschraubstollen und Einlegesohlen mit Druckpolstern
DE-PS 530 454	1930	Auswechselbarer Stollen für Fußball- und ähnliche Sportschuhe	Auswechselbarer Stollen, der aus mehreren Lederscheiben besteht, die auf einer Grundplatte mit Metallstift fixiert sind und bei Verschleiß leicht ersetzt werden können.
US 1,797,668 A	1929	Bottom For Football Shoes	Sohle mit Schraubgewinden für auswechselbare Stollen
DE-PS 443 311	1925	Stollen für Fußball- und ähnliche Sportschuhe	Sohle, die mit Lederstreifen beschlagen ist, die bei Reparaturbedarf leicht austauschbar sind und in denen sich Gewinde zur Aufnahme von einschraubbaren Stollen befinden. Die Stollen bestehen aus mehreren Lederscheiben und sind höhenverstellbar.

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IV.3.3 Stollenmaterialien und Stollenform

Zur Verbesserung der Griffigkeit auf unterschiedlichen Böden wurden in der Mitte des 20. Jahrhunderts noch zahlreiche unterschiedliche Stollenformen und -materialien vorgeschlagen, wobei auch die Stabilität der Verschraubung verbessert und die Entwicklung von Spezialgewinden und speziellen Schraubenschlüsseln vorangetrieben wurden.

Mit der Entwicklung spezieller, zäher und gut verarbeitbarer Kunststoffmaterialien konnten die Stollen ab den späten 1970er Jahren schließlich mit harten Kunststoffmänteln überzogen werden. Dadurch bildeten sich beim Abrieb keine scharfkantigen Grate mehr, womit die Verletzungsgefahr durch abgenutzte Stollen erheblich reduziert wurde. Mittlerweile konnten auch besonders abriebfeste Stollen entwickelt werden, wobei sich Keramikmaterialien als besonders verschleißfest erwiesen haben.

Während in der Praxis bis zum Ende des 20. Jahrhunderts so gut wie ausschließlich zylinder- und kegelstumpfartige Stollen mit runder Grundfläche oder entsprechende Nocken verwendet wurden, wurden in der Patentliteratur zur Erhöhung der Griffigkeit der Sohle immer wieder auch Stollen, Nocken oder andere Elemente mit hufartiger oder elliptischer Grundfläche (auch Quer- oder Längsvektoren genannt) vorgeschlagen.

Abb. 8a: Verwendung der Gewindesohle nach DE 201 22 231 U1 mit Schraubstollen

Vor allem letztere kamen in den vergangenen fünf bis zehn Jahren zunehmend in Mode. Bei ihrer Verwendung im athletischen professionellen Fußball zeigte sich allerdings, dass die elliptische Stollenform nicht unproblematisch ist. Da zuletzt insbesondere in den Sommermonaten ein auffälliger Anstieg von Knie-, vor allem Kreuzbandverletzungen, beobachtet wurde, wird vermutet, dass die hohe Griffigkeit von Nocken mit Ellipsenform auf trockenen und stumpfen Grasböden zu einer extremen Drehbelastung der Knie führt.

Abb. 8b: Alternative Verwendung der Gewindesohle nach DE 201 22 231 U1 mit hufeisen- bzw. U-förmigen Traktionselementen

Wenngleich auch eine möglicherweise für die im modernen Fußball hohen Belastungen oft nicht ausreichende Fitness der Spieler als Ursache diskutiert wird, wurden Maßnahmen zur besseren Anpassung der Griffigkeit der Schuhe an die Platzverhältnisse vorgenommen. Dazu wurde kürzlich eine Schuhsohle entwickelt, bei der ein Austausch von herkömmlichen runden Stollen gegen hufeisen- und U-förmige Traktionselemente möglich ist (Abbildung 8). Um die Scherbelastungen auf die Knie und Fußgelenke zu reduzieren, wurde andererseits bereits vorgeschlagen, Dämpfungselemente in die Schraubstollengewinde einzubringen oder die Stollen auf drehbar gelagerten Beschlägen anzubringen.

Bis heute wird an den Stollen und ihrer Austauschbarkeit weiter getüftelt. Die Erfindung DE 10296111 B4 soll das Wechseln und Entfernen der Stollen besonders einfach machen.
Ein Stollenwechselsystem mit Rotations-Bajonettverschluss und Drehmomentbegrenzung beschreibt DE 202014003299 U1.
Eine "traktionsoptimierte Stollenkonstruktion" verspricht DE 202012013478 U1, die ein "mediale rotatorische Traktionselemente" vorstellt.

Ebenfalls die Traktion verbessern soll DE 102015211927 A1: Es handelt sich dabei um veränderbare, richtungsabhängig wirkende Stollen. Diese sollen es ermöglichen, die Richtung der maximalen Traktion von Sportschuhen zu ändern, um den Schuh den verschiedenen Positionen auf dem Platz anzupassen, auf denen der Fußballer spielt. Die Idee ist, dass etwa ein Torwart eine andere Stolleneinstellung benötigt als ein Linksaußen etc.

Eine Verbesserung der Griffigkeit gehört zu den Zielen von DE 102016211118. Hier wurde eine funktionsorientierte Ausformung der Sohle entwickelt, die die Bodenhaftung verbessern und die Verletzungsanfälligkeit verringern soll.

Fußballschuh mit biegsamem Traktionselement im Fersenbereich (EP 3262963 A1)

Mehr Flexibilität und Rutschfestigkeit zugleich verspricht das Prinzip einer hängenden Spike-Anordnung an der Ferse: zusätzlich zu den normalen Stollen am Vorderfuß weist diese Fußballschuh ein biegsames Traktionselement im Hinterfußbereich auf (EP 3262963 A1).

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Patentdokumente zu diesem Abschnitt
Publikationsnummer	Jahr	Titel	Kurzbeschreibung
DE 202012013478 U1	2017	Anordnung von medialen rotatorischen Traktionselementen für einen Schuhwerkartikel	traktionsoptimierte Stollenkonstruktion
DE 10296111 B4	2016	Sportschuh mit Stollen	besonders leicht wechselbare Stollen
DE 202014003299 U1	2014	Stollenschuh mit Wechselstollensystem	siehe Titel
EP 3262963 A1	2010	Article of footwear with suspended stud assembly	Fußballschuhe mit einem beweglichen Stollenelement an der Ferse
US 2005/0172518 A1	2005	Sole	Sole Structure with Pivoting Cleat Assembly
DE 201 22 231 U1	2001	Sportschuh	Fußballschuh mit Gewindesohle zur wechselweisen Anbringung von Schraubstollen oder hufeisenförmigen Traktionselementen
DE 92 14 782 U1	1994	Sportschuh mit einer Laufsohle mit Halterungseinsätzen zur Halterung von Greifelementen	Schraubstollengewinde mit Dämpfungselementen zur Abfederung von seitlichen Krafteinwirkungen auf die Fußgelenke
DE 37 03 932 A1	1987	Laufsohle für Sportschuhe, insbesondere Fußballschuhe	Sohle mit ellipsenförmigen Nocken, die entlang des Sohlenrandes in Laufrichtung und im Mittelbereich des Vorderfußes senkrecht dazu angeordnet sind
DE 32 33 900 A1	1982	Sportschuhsohle mit Greifelementen	Leichte und verschleißfeste Stollen aus Oxidkeramik
DE 26 45 963 A1	1976	Stollen für Fußballschuhe, insbesondere Fußballschuhe	Stollen aus Polyamid oder Leichtmetall, die mit einem Mantel aus verschleißfestem, zähem Kunststoffmaterial umhüllt sind
DE-OS 1 685 709	1967	Sport-, insbesondere Fußballschuh	Sohle mit kreisringförmigen Leisten als Traktionselemente mit geringem Drehwiderstand
DE-OS 1 685 246	1966	Sportschuh	Sohle, deren Stollen im Vorderfußbereich auf einer drehbar gelagerten Scheibe befestigt sind, um den Drehwiderstand und die daraus resultierende Verletzungsgefahr zu minimieren
DE-GM 1 899 352	1964	Sportschuh mit an der Laufsohle vorzugsweise auswechselbar angeordneten Stollen	Schraubstollen aus Kautschuk oder weichem Kunststoff mit zentraler, bodenseitiger Aushöhlung, die eine hohe, saugnapfähnliche Haftung aufweisen
US 3,127,687	1961	Athletic Shoe	Ellipsenförmige Stollen und hufeisenförmige Traktionselemente bei einem Football- oder Baseball-Schuh
DE-GM 1 739 415	1956	Schraubstollenschlüssel	Schraubstollenschlüssel für konische Leder- oder Gummistollen
AT-PS 195 802	1955	Einrichtung zum Befestigen von Klötzchen oder Dornen an Sportschuhen	Rostfreies Spezialgewinde für Schraubstollen mit Befestigungsplatte aus Nylon
DE-PS 1 031 182	1955	Sportschuh, insbesondere Rennschuh oder Fußballstiefel	Schraubstollensohle mit Gewindebuchsen auf Polyamidbasis, die zur Verstärkung Metalleinlagen besitzen
DE-PS 961 153	1955	Halter für aufschraubbare Beschlagteile von Sportschuhen	Auswechselbarer Einsatz für den vereinfachten Gewindewechsel in Schraubstollensohlen
DE-GM 1 693 021	1954	Schraubstollen für Sportschuhe	Schraubstollen mit innerer Platte für Gewindebolzen und Stift, die die Platte vor Verdrehung schützen

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IV.3.4 Die Entwicklung leichter und stabiler Laufsohlen

Die Laufsohle selbst, die bis Mitte der 1950er Jahre meist auch aus hartem Leder gefertigt war, machte mit der Entwicklung künstlicher Materialien wie Polyamiden ebenfalls einen gewaltigen Entwicklungssprung. Während sich Ledersohlen nämlich auf regennassem Untergrund - wie die Bälle - mit Wasser vollsaugten, konnte mit der Verwendung von Polyamiden eine dauerhaft leichte Schuhsohle realisiert werden.

Mit der erhöhten Schnelligkeit der Spieler, die durch die sowohl im Sohlen- als auch im Oberteil leichteren Schuhe ermöglicht wurde, ergaben sich zwangsläufig auch immer höhere Anforderungen an die Stabilität des Sohlenmaterials. Die gewaltigen Scherbelastungen, die auf die Sohle während des immer athlethischer werdenden Fußballspiels einwirkten, verursachten regelmäßig Brüche des Materials quer zur Sohlenlängsachse, vor allem bei kalter Witterung.

Um dieser Problematik zu begegnen, wurden in der Folgezeit Verstärkungen und elastische Formkörper mit speziell ausgetüftelter und oft komplizierter Struktur in die Laufsohle eingearbeitet. Diese verleihen der Sohle federelastische Eigenschaften und unterstützen damit außerdem auch die Abrollbewegung des Fußes beim Laufen oder während des Schusses.

Zur Anpassung an die individuellen biomechanische Bedürfnisse oder auch an die ästhetischen Vorstellungen von Spielern wurde ein modularer Stollenschuh entwickelt, der ein in Form und elastischen Eigenschaften spezifisch anpassbares Chassis aufweist, das in ein Schuhoberteil eingelegt wird und anschließend durch Verschraubung mit den Stollen auf der Unterseite der Sohle fixiert wird.

Footwear with power kick plate (EP 3114958 A1)

Um die individuelle Fußanpassung zu optimieren, sieht DE 102015208763 A1 ein anpassbares Schuhoberteil und eine anpassbare Sohle vor.

Strickverfahren kommen heute bei Fußballschuhen immer häufiger zum Einsatz, selbst bei der Sohle: US 020160206039 A1 beschreibt einen Schuh, bei dem auch die Sohle gestrickt ist (siehe auch US 020160206046 A1).

Bei einer Rasensportart, dass Teile des Bodens zwischen den Stollen hängen bleiben und die Griffigkeit des Schuhs abnimmt. Ein Zusatzelement im Stollenbereich soll solche Verunreinigungen verhindern (WO 002016164302 A1, siehe auch WO 002015073631 A1 und DE 202015006061 U1).

Mittlerweile wird nicht nur das Obermaterial eines Fußballschuhs, sondern auch die Sohle für die Ballkontrolle optimiert: DE 102015202169 A1 beschreibt einen Schuh mit umlaufend angeordneten Reibungselementen zur besseren Ballkontrolle.

Beim "Schuh mit verstärkter Schussplatte" ("power kick plate") soll die Sohle über richtungsoptimierte flexible Eigenschaften verfügen (EP 3114958 A1).

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Patentdokumente zu diesem Abschnitt
Publikationsnummer	Jahr	Titel	Kurzbeschreibung
EP 3114958 A1	2017	Footwear with power kick plate	Sohle mit verstärkter Schussplatte
DE 202015006061 U1	2016	Fußbekleidungsartikel mit Schmutzablösungsfunktion	siehe Titel
DE 102015202169 A1	2016	Sohle für einen Schuh	Reibungselemente an der Unterseite für mehr Ballsicherheit
WO 002016164302 A1	2016	Footwear sole structure with compliant membrane	Sohle, in der sich keine Rasenstücke verfangen können sollen
DE 102015208763 A1	2016	Anpassbares Schuhoberteil und anpassbare Sohle	siehe Titel
US 020160206039 A1	2015	Sole System for an article of footwear incorporating a knitted component with a one-piece knit outsole	Fußballschuh mit gestrickter Außensohle
WO 2015073631 A1	2013	Article of footwear having ground surface material accumulation prevention structure	Sohle, in der sich keine Rasenstücke verfangen können sollen
DE 10 2004 011 680 A1	2005	Stollenschuh	Modular aufgebauter Stollenschuh mit individuell anpassbarem Einlegechassis
US 2004/0000075 A1	2004	Article of Cleated Footwear having Medial and Lateral Sides with Differing Properties	Sohle mit unterschiedlicher mechanischer Charakteristik im Innen- und Außenbereich der Sohle zur Stabilisierung gegenüber Scherbelastungen
DE 692 03 554 T2	1992	Profilierte Sohle für Athletikschuhe	Stabile Laufsohle mit eingearbeiteter Kunststoffplatte zur Stabilisierung des Fußes und Stoßdämpfung (Übersetzung der europäischen Patentschrift EP 0 553 570 B1)
DE 33 05 160 A1	1983	Sportschuh mit einer federelastischen Laufsohle aus Kunststoff	Schraubstollenschuh mit federelastischer Polyamidsohle, die im Ballen- und Gelenkbereich zur erhöhten Biegefestigkeit eine gewellte Struktur besitzt
DE 28 47 152 C2	1978	Sportschuhsohle, insbesondere für Fußballschuhe	Polyamidsohle mit schlitzförmigen Aussparungen im Ballenbereich um einen Biegebruch des Materials zu verhindern
DE-GM 1 885 452	1963	Fußballschuh	Laufsohle mit eingegossener Nylon-Platte mit Verstärkungsrippen zur gleichmäßigen Druckverteilung und Stabilisierung des Mittelfußbereichs (analoge Verstärkungsrippen zeigen auch die Schriften DE 1 918 613, DE 1 973 891 und DE 2 257 965)
DE-GM 1 807 406	1959	Allzweck-Sportschuh mit Gummi- bzw. Kunststoffsohle	Leichter Trainingsschuh mit Gummisohle und -nocken
DE-GM 1 776 337	1957	Sportschuh, insbesondere Rennschuh oder Fußballstiefel	Kunststoffsohle, die zum Verringern der Verletzungsgefahr mit einer Lederschicht überzogen ist, welche die scharfkantigen Ecken der Sohle abdeckt.

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