BE1004224A3 - Dispositif de stabilisation et de ressort de talon de chaussure. - Google Patents

Abstract

Dispositif de stabilisation et de ressort de talon d'une chaussure athlétique, qui absorbe les chocs et emmagasine de l'énergie et qui comprend : une mince plaque (12) ayant les dimensions du talon et façonnée en une matière résistante, rigide, mais flexible de manière élastique, la plaque ayant une paire de rebords latéraux (14A, 14B), des extrémités avant (16) et arrière (18) et un élément de ressort (20) solidaire qui lui est rattachée, s'étend vers l'arrière vers l'arrière, est incliné vers le haut et agit verticalement.

Description

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  "Dispositif de stabilisation et de ressort de talon de chaussure". 



   La présente invention concerne les chaussures en général, et en particulier un dispositif de stabilisation et de ressort de talon pour une chaussure athlétique. 



   La plupart du temps l'acte de ce promener ou de courir développe l'usage du pied entier et commence par un coup de talon, suivi par un roulement sur le milieu du pied, et puis finalement par une propulsion par l'avant du pied et les orteils. Avant le coup de talon, le pied est dans une position de supination, c'est- à-dire qu'il est orienté sous un angle vers le haut par rapport au sol et qu'il est tourné vers l'extérieur. Lors du coup de talon, la cheville, le genou et la hanche concernés fléchissent pour amortir et absorber le choc de l'impact, et le pied roule et tourne vers l'intérieur suivant un processus appelé pronation. 



   Pendant cette séquence, il est souhaitable d'absorber autant d'énergie de choc du coup de pied qu'il est possible, d'une manière compatible avec la stabilité de la mise du pied à terre, en vue d'éviter une lésion chronique ou traumatique au coureur. 



  Là où cela est possible, et à nouveau d'une manière compatible avec une bonne stabilité de course, il est aussi souhaitable d'emmagasiner l'énergie absorbée du choc et de la rendre au pied pendant la partie de propulsion de l'enjambée, pour des raisons d'efficacité d'énergie. 



  Il est aussi souhaitable de limiter toute tendance du pied à une supination ou pronation excessive pendant le contact du pied avec le sol pour des raisons à la fois médicales et de stabilité de course. 



   Dans le domaine des chaussures, il est connu d'incorporer des dispositifs de ressort dans les semelles des chaussures, et particulièrement les talons des chaussures, pour emmagasiner l'énergie de choc fournie par le coup de pied pendant la course et pour refournir au moins une partie de cette énergie au pied de l'utili- 

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 sateur pendant l'ascension du pied. Il est de même connu de prévoir des éléments de renforcement transversaux et longitudinaux à l'intérieur de la semelle d'une chaussure pour surmonter l'effet d'une supination ou pronation excessive du pied du porteur pendant une course. 



   Par exemple dans les US-A-4.486. 964 et 4.506. 460, on décrit différents types de"modérateurs à ressort"en matière plastique et en acier traité à chaud dont il est dit que le but premier est de distribuer les forces du coup de pied de manière plus uniforme et rapide à des éléments de semelle sous-jacents, remplis de gaz. 



  Un composant de talon en forme de fer à cheval de ces modérateurs est déclaré agir comme un ressort Belleville en coopération avec le pied pour emmagasiner et refournir de l'énergie pendant la course, et une variante est également déclarée fournir une stabilisation verticale de la cheville. 



   Dans les US-A-2. 357. 281 et 2.394. 281, on décrit une unité de talon qui est réalisée de manière résistant aux chocs pour des chaussures d'habillement et qui incorpore un ressort en acier. 



   Dans le US-A-4. 709. 489, on décrit un dispositif de ressort pour un talon de soulier qui comprend une plaque d'acier supportée à ses extrémités latérales par un élément de support en forme de U, non compressible. En plus de fournir un effet de ressort au talon, l'élément de support est également déclaré fournir une stabilisation latérale du talon. 



   Dans le US-A-4.881. 329, on décrit encore une autre forme de ressort de talon emmagasinant de l'énergie qui est dite pouvoir être moulée à partir de matières hautement résistantes, telles que du graphite et/ou des fibres de verre et de la résine. 



   Finalement, la Etonic Company de Brockton, Massachusetts, Etats-Unis d'Amérique, annonce un"système de stabilité" qui comprend différentes configurations d'une"DRP Plus Plate"réalisée en un composite de graphite, de matière acrylique et de laine de verre, et qui est disposée en différents endroits à l'intérieur des semelles de chaussures pour compenser des problèmes de pronation et/ou supination excessive de porteurs individuels. 

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   La présente invention a pour but un nouveau dispositif à encapsuler à l'intérieur de la semelle intermédiaire d'une chaussure athlétique qui combine les avantages d'un ressort de talon pour absorber, emmagasiner et refournir au pied du porteur l'énergie du choc subi pendant la course, et d'une plaque de stabilisation qui, pendant la même activité, aide à empêcher une supination et pronation excessives du pied. Etant donné les procédés et la matière de sa fabrication, le dispositif est simple et peu coûteux à fabriquer et son poids est très léger. 



   Le dispositif comprend une mince plaque aux dimensions du talon et formée d'un sandwich composite résistant, rigide, encore flexible de manière élastique, à base de résine thermoplastique et de tissu en fibres de carbone-verre qui est encapsulée à l'intérieur de la partie de talon de la semelle intermédiaire d'une chaussure athlétique. La plaque présente une paire de bords latéraux munis d'un rebord vers le haut, des extrémités avant et arrière, et un élément de ressort solidaire, qui s'étend vers l'arrière, est incliné vers le haut et agit verticalement, en étant rattaché à elle. Le ressort est délimité sur la plaque par une paire de fentes ouvertes qui s'étendent vers l'avant dans la plaque depuis son extrémité arrière.

   L'élément de ressort est agencé pour se trouver en dessous du calcaneum du pied du porteur, et la semelle intermédiaire de la chaussure est évidée dans une zone située en dessous de l'élément de ressort pour permettre à celui-ci de fléchir vers le bas librement en réponse aux forces fournies au talon. Un"amortisseur"ou tampon peut être moulé dans la semelle externe de la chaussure pour limiter le fléchissement maximal vers le bas de l'élément de ressort. 



   Une meilleure compréhension du dispositif, ainsi que de ses nombreux avantages, ressortira de la description détaillée, donnée ci-après, de ses formes de réalisation préférées en particulier à la lumière des dessins annexés, dont une brève description est donnée ci-après. 



   La figure 1 représente une vue latérale partielle du talon d'une chaussure athlétique du pied droit à l'intérieur de laquelle le dispositif suivant la présente invention est représenté en traits interrompus. 

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   La figure 2 représente une vue du bas partielle du talon de la même chaussure que celle représentée sur la figure 1, suivant la ligne 2-2 de cette dernière, vue dans laquelle le dispositif suivant la présente invention est également représenté en traits interrompus. 



   La figure 3 représente une vue en coupe, suivant la ligne 3-3 de la figure 2, du talon de chaussure et du dispositif suivant la présente invention représentés sur les figures 1 et 2. 



   La figure 4 représente une vue en coupe partielle, suivant la ligne   4-4   de la figure 2 et regardant vers l'arrière, du talon de chaussure et du dispositif représentés sur les figures 1 à 3. 



   La figure 5 représente une vue en perspective du dispositif à plaque de stabilisation et de ressort du talon suivant la présente invention. 



   Ainsi qu'on peut très bien le voir sur les figures 1 et 2, une chaussure athlétique 1 comprend avantageusement une partie supérieure 2 et une partie inférieure ou de semelle 3. La chaussure 1 peut être caractérisée comme une chaussure de"terrain", une chaussure de"course"ou une chaussure"d'entraînement mixte", en fonction de son but particulier et de son modèle. 



   La partie supérieure 2 peut comprendre soit une configuration de sommet élevée soit une configuration de sommet basse, et elle peut être fabriquée en cuir ou en diverses matières synthétiques, y compris du vinyle. La partie de semelle 3 comprend typiquement une semelle intermédiaire 4 et une semelle extérieure 5. La partie de semelle 3 peut aussi comprendre une couche de première semelle (non représentée) qui est solidaire, ou séparée, de la semelle intermédiaire et qui est adaptée pour se conformer étroitement à la face inférieure du pied du porteur et qui distribue de manière uniforme les charges du pied à la semelle intermédiaire. 



   Les matières de semelle intermédiaire typiques pour des chaussures athlétiques modernes comprennent de l'éthylèneacétate de vinyle expansé (EVA) et du polyuréthanne expansé (PU), qui peuvent être moulés pour comprendre beaucoup de détails fonc- 

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 tionnels et ornementaux souhaitables et des caractéristiques dimensionnelles, ainsi que pour encapsuler des dispositifs tels que le dispositif suivant la présente invention, à l'intérieur de l'épaisseur de la semelle intermédiaire, pendant le processus de moulage. 



   Comme matières typiques pour la semelle extérieure 5 on prévoit plusieurs caoutchoucs synthétiques et du PU non expansé. 



  Comme dans le cas des matières de la semelle intermédiaire 4, celles-ci aident aussi à l'incorporation par moulage de particularités ou dessins souhaitables sur la face inférieure ou les parois externes de la semelle extérieure   5,   comme les nervures représentées sur les figures. 



   Une forme de réalisation préférée exemplaire d'un dispositif de stabilisation et de ressort de talon 10 pour une chaussure athlétique qui comporte l'objet de la présente invention est mieux visualisée sur les figures 3 à 5 des dessins. Le dispositif 10 illustré est prévu pour une chaussure de pied droit 1, et il doit être entendu qu'il représente un dispositif d'une paire, un dispositif se trouvant dans chacune des chaussures d'une paire de chaussures, l'autre dispositif étant symétrique au dispositif 10 représenté par rapport à un plan sagittal à travers le porteur. 



   Le dispositif 10 comprend une plaque mince, plate 12 de la dimension du talon qui est formée d'une matière résistante, rigide, encore flexible élastiquement, comme décrit ci-dessous. Le dispositif est encapsulé dans une position généralement horizontale à l'intérieur de la matière élastique de la partie de talon de la semelle intermédiaire 4, pendant le moulage de cette dernière, comme décrit précédemment. 



   La plaque 12 est de préférence découpée à l'emportepièce à partir d'une matière première à grande surface et en matière plate, façonnée comme décrit ci-dessous. Elle comporte une paire de rebords latéraux 14A et 14B qui sont repliés vers le haut, des extrémités avant et arrière 16 et respectivement 18 et un élément élastique 20 solidaire, qui s'étend vers l'arrière, est incliné vers le haut, agit verticalement et est défini par une paire de fentes ouvertes 22A et 22B qui s'étendent vers l'avant dans la plaque à partir de son extrémité arrière 18. 

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   Le dispositif 10 illustré peut être fabriqué en un grand nombre de matières, y compris de l'acier à ressort traité à chaud, mais la matière préférée pour le dispositif exemplaire 10 est un sandwich composite à base d'une résine thermoplastique présentant des feuilles de recouvrement constituées de fibres textiles, ou une matrice, en carbone et fibre de verre. La matière, qui est mise sur le marché par Médical Mateirals Corporation pour des applications biomédicales sous la marque TL-61, et pour des applications commerciales sous la dénomination de Novetek, est décrite de manière plus détaillée dans le US-A-4. 778.717. 



   La matière préférée est disponible en couches présentant des épaisseurs comprises entre 0,89 mm et 1, 40 mm (0, 035 et 0, 055 pouce). Elle présente une résistance à la traction, qui, en fonction de l'épaisseur, est comprise entre 165, 46 MPa et 289, 55 MPa (24 et 42 milliers de psi), et un module d'élasticité compris entre 8962,20 MPa et 24.818, 40 MPa (1,3 et 3,6 millions de psi). Elle est aisément découpée, sciée, ou, dans le cas de la forme de réalisation préférée illustrée, elle est découpée à la matrice en utilisant un outillage relativement peu coûteux. 



   La matière peut en outre être thermoformée pour présenter différentes formes ou contours souhaitables, tels que l'inclinaison vers le haut de l'élément de ressort 20 et les rebords latéraux repliés vers le haut 14A, 14B, par chauffage de la matière à des températures relativement basses   (177 C-260 C)   dans un outillage approprié. Lorsque la température de la matière ainsi formée est ramenée à la température ambiante, son élasticité et sa résistance sont entièrement restaurées. Des essais ont été effectués sur des échantillons présentant une configuration du dispositif 10 sensiblement semblable à la forme de réalisation illustrée à titre d'exemple, dans laquelle l'élément de ressort 20 a été fléchi de sa position de repos en une position alignée avec la plaque 12, à une vitesse de six cycles par seconde.

   Les échantillons d'essai ont supporté plus d'un million de tels cycles, sans défaillance et sans montrer de fractures, de fissures de fatigue ou de perte mesurable dans la résistance ou l'élasticité de la matière. Donc, on peut voir que les propriétés physiques de 

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 la matière composite préférée est très favorablement comparable à celles d'alliages d'acier traités à chaud, tout en obtenant une réduction importante de poids et de coût de fabrication, lorsque l'on compare avec des pièces en acier équivalentes. 



   Le dispositif 10 est disposé à l'intérieur de la zone de talon de la matière de la semelle intermédiaire 4 de telle façon que la partie située la plus en arrière de l'élément de ressort 20 se trouve d'une manière générale en dessous du grand os de talon, ou calcaneum, du pied du porteur, et de telle façon qu'une couche 24 de la matière de la semelle intermédiaire 4 le recouvre. La semelle intermédiaire est évidée dans une zone 26 située en dessous de l'élément de ressort pour permettre à ce dernier de fléchir librement vers le bas. 



   La couche 24 agit comme un coussin entre l'éminence de tissu située en dessous de l'os de talon du porteur et la surface supérieure de l'élément de ressort 20 et elle sert également à distribuer de manière plus uniforme la charge fournie à l'élément de ressort par le pied. La couche 24 agit également pour réduire quelque peu l'élasticité totale de l'élément de ressort telle que perçue par le talon, ainsi que la capacité de l'élément de ressort à retourner son énergie de fléchissement pendant l'élévation du talon, à la suite principalement de perte d'énergie par dissipation de chaleur dans la couche 24 pendant la compression et l'expansion.

   Cependant, cette légère perte est considérée comme acceptable étant donné une augmentation du confort du pied et l'empêchement d'une action de ressort du talon qui soit   trop"flexible".   A l'exception de cet effet et de la condition limitée de la déformation décrite ci-dessus, la réponse de l'élément de ressort est à peu près linéaire sur la totalité de la gamme visée de déformation et elle est hautement efficace   ( > 85   %) en refournissant au pied du porteur lors de l'ascension du talon l'énergie de déformation emmagasinée en lui au coup de talon. 



   Dans la forme de réalisation préférée, les rebords latéraux 14A, 14B de la plaque 12 sont représentés repliés vers le haut, mais ils pourraient aussi être repliés vers le bas suivant un modèle approprié. Les rebords repliés servent à rigidifier considérablement le dispositif dans la direction longitudinale et, étant donné 

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 qu'ils sont disposés légèrement à l'extérieur du talon du pied du porteur, de chaque côté, ils agissent comme des portants sur un canoë pour empêcher une supination et une pronation excessives du pied du porteur pendant la séquence du coup de talon, roulement du pied et poussée expérimentés pendant une marche ou course normale.

   Les rebords repliés aident également à ancrer le dispositif 10 à l'intérieur de la matière de la semelle intermédiaire 4 et à l'empêcher d'y glisser, si le dispositif venait à manquer d'adhésion vis-à-vis de la matière de semelle intermédiaire, pour une raison quelconque. 



   Dans la forme de réalisation exemplaire préférée, illustrée, un"amortisseur"ou tampon 28 éventuel est moulé dans la semelle extérieure 5 de la chaussure et il est disposé immédiatement en dessous de l'élément de ressort 20 et du calcaneum pour limiter le fléchissement maximal vers le bas de l'élément de ressort, pendant de grands chocs fournis par le talon, ainsi que cela pourrait se produire lors d'un saut. La dimension verticale de l'amortisseur 28 présente des dimensions telles qu'il n'entre pas en contact avec l'élément de ressort 20 pendant une position debout normale ou une activité de marche, mais il vient à agir uniquement lors de déformations de l'élément de ressort qui dépassent un maximum souhaitable de déformation vers le bas de l'élément de ressort, ainsi que cela apparaîtrait pendant des activités de saut ou de course violentes. 



   Pour l'homme de l'art il ressortira de la description qui précède que diverses modifications sont possibles pour les particularités, matières et procédés de fabrication du dispositif à plaque de stabilisation et de ressort de talon décrit ci-dessus, en fonction du problème particulier ou de l'application particulière en question. 



  Conformément à cela, les formes de réalisation illustrées et décrites ici ne doivent être prises qu'à titre d'exemple.

Claims (20)

1. REVENDICATIONS 1. Dispositif de stabilisation et de ressort de talon d'une chaussure athlétique, qui absorbe les chocs et emmagasine de l'énergie et qui comprend : une mince plaque ayant les dimensions du talon et façonnée en une matière résistante, rigide, mais flexible de manière élastique, la plaque ayant une paire de rebords latéraux, des extrémités avant et arrière et un élément de ressort solidaire qui lui est rattaché, s'étend vers l'arrière, est incliné vers le haut et agit verticalement.
2. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de ressort est délimité par au moins une fente découpée à travers la matière de la plaque.
3. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de ressort est délimité par une paire de fentes qui sont ouvertes vers l'extrémité arrière de la plaque et qui s'étendent vers l'avant dans celle-ci.
4. 4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière de la plaque comprend un composite en résine thermoplastique et une matrice en fibres de carbone et fibres de verre.
5. 5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les rebords latéraux de la plaque sont repliés vers le haut.
6. 6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les rebords latéraux de la plaque sont repliés vers le bas.
7. 7. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un amortisseur en matière élastique qui est disposé en dessous de l'élément de ressort en une position prévue pour limiter la déformation vers le bas maximale de l'élément de ressort.
8. 8. Mécanisme pour absorber les chocs du pied, emmagasiner et refournir l'énergie de course au pied du porteur et stabiliser le pied du porteur pendant une course, d'une chaussure athlétique du type qui comprend une partie supérieure et une partie de semelle, la partie de semelle comportant une partie de talon et une semelle intermédiaire et une semelle extérieure élastiques, carac- <Desc/Clms Page number 10> térisé en ce qu'il comprend une mince plaque présentant les dimensions du talon et façonnée en une matière résistante, rigide, mais flexible de manière élastique, qui est encapsulée à l'intérieur de la partie de talon de la semelle intermédiaire de la chaussure, la plaque ayant une paire de rebords latéraux, des extrémités avant et arrière, et un élément de ressort qui lui est rattaché, s'étend vers l'arrière,

   est incliné vers le haut et agit verticalement, l'élément de ressort ayant une partie arrière disposée pour résider d'une manière générale en dessous du calcaneum du pied du porteur, la semelle intermédiaire étant évidée dans une zone située en dessous de l'élément de ressort pour permettre à celui-ci de fléchir librement vers le bas.
9. 9. Mécanisme suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément de ressort est délimité par une fente découpée à travers la plaque.
10. 10. Mécanisme suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément de ressort est délimité par une paire de fentes ouvertes qui s'étendent vers l'avant dans la plaque à partir de son extrémité arrière.
11. 11. Mécanisme suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la matière de la plaque comprend un composite à base d'une matrice de fibres de carbone et de verre et d'une résine thermoplastique.
12. 12. Mécanisme suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les rebords latéraux de la plaque sont repliés vers le haut.
13. 13. Mécanisme suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les rebords latéraux de la plaque sont repliés vers le bas.
14. 14. Mécanisme suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la semelle extérieure de la chaussure comprend un amortisseur en matière élastique qui est disposé en dessous de l'élément de ressort pour limiter la déformation vers le bas maximale du ressort.
15. 15. Chaussure athlétique présentant des propriétés d'absorption des chocs, d'emmagasinage de l'énergie et de stabilisation du pied, comprenant <Desc/Clms Page number 11> un dessus, une semelle attachée au dessus, la semelle présentant une première semelle, une semelle extérieure et une partie de talon, une mince plaque présentant les dimensions du talon et façonnée en une matière résistante, rigide, mais flexible de manière élastique, qui est encapsulée à l'intérieur de la matière de la partie de talon de la semelle intermédiaire de façon qu'une épaisseur de la semelle intermédiaire la recouvre, la plaque ayant une paire de rebords latéraux, des extrémités avant et arrière, et au moins une fente qui s'étend à travers la plaque et qui délimite un élément de ressort qui est rattaché à la plaque, est incliné vers le haut,

    s'étend vers l'arrière et agit verticalement, l'élément de ressort ayant une partie arrière qui est disposée pour résider d'une manière générale en dessous du calcaneum du pied du porteur et qui est déformée vers le bas pendant un coup du talon du pied, et un amortisseur en matière élastique qui est disposé sur la semelle extérieure en dessous de l'élément de ressort pour limiter sa déformation vers le bas maximale.
16. 16. Chaussure suivant la revendication 15, caractérisée en ce qu'une semelle intermédiaire est évidée dans une zone située en dessous de l'élément de ressort et au-dessus de la semelle extérieure pour permettre à l'élément de ressort de fléchir librement dans la direction verticale lorsqu'il est déformé vers le bas.
17. 17. Chaussure suivant la revendication 15, caractérisée en ce que l'élément de ressort est délimité par une paire de fentes ouvertes qui s'étendent depuis l'extrémité arrière de la plaque vers l'avant.
18. 18. Chaussure suivant la revendication 15, caractérisée en ce que la matière de la plaque comprend un composite à base d'une résine thermoplastique et d'un produit manufacturé à base de carbone et de fibre de verre.
19. 19. Chaussure suivant la revendication 15, caractérisée en ce que les rebords latéraux de la plaque sont repliés vers le haut. <Desc/Clms Page number 12> EMI12.1
20. 20. Chaussure suivant la revendication 15, caractérisée en ce que les rebords latéraux de la plaque sont repliés vers le bas.