Fußball und Technik

Deutsches Patent- und Markenamt

 

Der Fußballschuh

3. Die Sohle

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
PublikationsnummerJahrTitelKurzbeschreibung
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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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.

Erste speziell für den Fußball entwickelte Schraubstollen LupeAbb. 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.

Erste speziell für den Fußball entwickelte Schraubstollen LupeAbb. 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).

Foto des Schuhs von Fritz Walter bei der WM 1954 LupeAbb. 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
PublikationsnummerJahrTitelKurzbeschreibung
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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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.

Verwendung der Gewindesohle nach DE 201 22 231 U1 mit SchraubstollenLupeAbb. 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.

Alternative Verwendung der Gewindesohle nach DE 201 22 231 U1 mit hufeisen- bzw. U-förmigen TraktionselementenLupeAbb. 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.

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Patentdokumente zu diesem Abschnitt
PublikationsnummerJahrTitelKurzbeschreibung
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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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 kürzlich 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.

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Patentdokumente zu diesem Abschnitt
PublikationsnummerJahrTitelKurzbeschreibung
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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