ES2286019T3 - Zapato amortiguado por muelles. - Google Patents
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Abstract
Un conjunto de suela (4'') para un artículo de calzado (2''), el conjunto de suela que tiene una región de talón y una región de pulpejo, y el conjunto de suela que comprende: un primer muelle ondulado (50) dispuesto dentro de la región del talón; un segundo muelle ondulado (73) dispuesto dentro de la región del pulpejo; una primera vacuidad (54) en la región del talón y una segunda vacuidad (66) en la región del pulpejo, donde el primer muelle ondulado está dispuesto dentro de la primera vacuidad y el segundo muelle ondulado está dispuesto dentro de la segunda vacuidad; caracterizado porque una grapa receptora (60) está dispuesta dentro de la primera vacuidad, la grapa receptora que tiene una superficie interna rígida superior (53B) y una superficie interna rígida inferior (53A), las superficies internas superior e inferior que incluyen cada una protuberancia (64) que define una ranura, en la que el primer muelle ondulado tiene los extremos terminales superior e inferior de los calzos (56, 58), y el primer muelle ondulado está dispuesto dentro de la grapa receptora de tal manera que su extremo terminal superior del calzo (56) está dispuesto dentro de la ranura de la superficie interna superior, y su extremo terminal inferior del calzo (58) está dispuesto dentro de la ranura de la superficie interna inferior, y donde la grapa receptora comprende, además, un par de limitadores opuestos de compresión de muelles (65) unidos a las superficies internas superior e inferior respectivamente, los limitadores de compresión de muelles acoplando con los lados superior e inferior del muelle ondulado respectivamente.
Description
Zapato amortiguado por muelles.
Esta invención se refiere a la utilización de
muelles ondulados para amortiguar un zapato. Los muelles ondulados
permiten reducir el impacto sobre el usuario durante el golpe del
pie, aumentando así el confort y disminuyendo las lesiones. Además
los muelles ondulados devolverán una parte de la energía de impacto
al usuario para saltar, caminar y/o correr más eficientemente.
La gente involucrada en programas normales de
ejercicios siempre está buscando nuevos equipos que puedan
minimizar el riesgo de lesión a partes del cuerpo causadas por
esfuerzo debido a un golpe del pie. Los atletas también están
buscando continuamente formas de mejorar sus niveles de rendimiento
en una diversidad de eventos atléticos y aeróbicos que incluyen
caminar, correr, o saltar mientras que al mismo tiempo toman
medidas para reducir el desgaste natural que acompaña a las
contusiones soportadas por las articulaciones y huesos. Esto puede
lograrse en cierta medida mediante el uso de equipos deportivos
mejorados y más específicamente zapatos mejorados para atletas y no
atletas.
Al participar en deportes, específicamente
deportes de alto impacto tales como el volleyball y el basketball,
el pie del participante, específicamente las áreas del pulpejo y el
talón son propensas a esfuerzos mecánicos extremos debido a la
fuerza que se imparte cuando el pie golpea una superficie
relativamente incompresible. Esta fuerza, que variará en
dependencia del tipo de evento, en el que la persona participa y la
masa de la persona, puede ser tan grande como cinco veces el peso
corporal del participante. La fuerza de reacción resultante del
contacto con una superficie no blanda causa gran conmoción al
cuerpo que puede lesionar el área dorsal inferior y todas las
articulaciones giratorias de la pierna.
A diferencia de los eventos que incluyen saltar,
la mecánica de correr o caminar incluye un conjunto de movimientos
prescritos en la medida en que concierne al pie. Excepto en
aquellos eventos que incluyen la carrera de velocidad, el talón es
el primero en impactar el suelo, entonces el peso se traslada hacia
delante sobre el pulpejo del pie de una manera rodante siendo la
región de la punta del pie la última en tener contacto con el
suelo. El impacto inicial en el área del talón es de especial
interés en corredores no velocistas porque; es aquí donde las
fuerzas de contacto con el suelo entran en juego. Es deseable
absorber la mayor cantidad posible de energía, proporcionando en
consecuencia un contacto estable con el suelo y sin reducir la
velocidad del corredor. También es deseable evitar la pérdida
completa de la energía absorbida por el zapato en el impacto. Por
lo tanto, como las áreas del pulpejo y la punta del pie son las
últimas en dejar la superficie en contacto con el suelo, es
deseable recuperar parte de la energía absorbida en el impacto
inicial. Cierto número de patentes que se refieren a estructuras de
zapatos diseñados de diversas formas para tratar una o más
características deseables de los zapatos discutidas arriba, se
revisan a continuación:
La patente de EE.UU. No. 5.896.679 divulga un
artículo de calzado con un mecanismo de muelles situado en el área
del talón de un zapato, incluyendo dos placas, conectadas una a la
otra, y acoplamiento a la superficie inferior de la suela del
zapato. La invención de la patente '679 proporciona un mecanismo de
talón que absorbe el choque o impacto de los golpes del pie. La
patente de EE.UU. No. 5.743.028 (T.D. Lombardino) divulga una
pluralidad de muelles de compresión verticales ubicados en el área
del talón de un zapato de carrera. Los muelles de la patente '028
están alojados en una unidad herméticamente sellada llena con gas
presurizado que en combinación con los muelles proporciona un
sistema de absorción de choques y devolución de energía. Los muelles
que presentan sustancialmente una apariencia de enrollado, donde
cada enrollado espiral debe proporcionar una fuerza torsión del
muelle y colapsar en una pila vertical llamada comúnmente la altura
compacta cuando está completamente comprimida. Debido a su diseño,
estos muelles deben tener alturas libres significantes para
concordar con una de grandes desviaciones. La patente de EE.UU. No.
4.815.221, Díaz, divulga un sistema de control de energía que
comprende una placa con muelles que tiene una pluralidad de muelles
distribuidos sobre la superficie de la placa que está situada en una
vacuidad formada dentro de la suela central de un zapato atlético.
La patente de EE.UU. No. 5.511.324 (R. Smith) divulga un zapato en
el que un muelle espiral se extiende desde la parte superior a
través de la suela de cuña en el área del talón de un zapato
atlético. 5.437.110 (Goldston et al.) divulga un muelle
ajustable de talón de zapato y dispositivo estabilizador para un
zapato de carrera, incluyendo un mecanismo de muelles dispuesto en
la suela central del zapato. El muelle del talón del zapato incluye
un elemento de muelle voladizo y un fulcro ajustable. Un zapato
específicamente diseñado para saltar se divulga en la patente de
EE.UU. No. 5.916.071 (Y.Y. Lee). Lee divulga un zapato montado
sobre un bastidor que contiene un muelle espiral que se extiende
horizontalmente desde las regiones del bastidor situado en las áreas
de la punta y el talón del zapato que se expande y contrae al
caminar y saltar. La patente de EE.UU. No. 4.492.046 (Kosova)
divulga un zapato de carrera que incluye un alambre de muelle
situado en una ranura longitudinal en la suela del zapato que se
extiende desde el borde trasero del mismo hasta dentro de la región
del arco. La patente de los EE.UU. No. 2.447.603 (Snyder) divulga
una placa de muelle en forma de U dispuesta entre el talón del
zapato y superpuesta sobre una porción trasera de la suela del
zapato. Varias otras patentes de EE.UU. de relacionadas en la
técnica son: Las patentes de EE.UU. NoNo. 5.875.567 (R. Bayley);
5.269.081 (Gray); 2.444.865 (Warrington); 3.822.490 (Murawski);
4.592.153 (Jacinta); y 5.343.636 (Sabol); 5.435.079 (Gallegos);
5.502.901 (Brown); 5.517.769 (Zhao); y 5.544.431 (Dixon).
Visitando de nuevo y ampliando los atributos
deseables arriba mencionados de un zapato de este tipo, existe la
necesidad de un zapato que incremente el rendimiento del usuario
proporcionando una fuerza sustancial del muelle funcionando a través
de una distancia significante, requiriendo a la vez un mínimo de
volumen para el despliegue. Adicionalmente existe la necesidad de
un zapato diseñado con una multiplicidad de muelles que también
ayude a impulsar el despegue del pie del suelo a la vez que
mantenga suficiente estabilidad lateral del zapato para un rápido
movimiento de lado a lado del usuario. Este incremento de
rendimiento puede ser logrado almacenando temporalmente la energía
de choque impartida por el golpe del pie y devolviendo una cantidad
sustancial de energía al pie del usuario durante el impulso de
despegue de la zancada. También existe la necesidad de asegurar una
vida adecuada de fatiga del muelle mediante la limitación de los
esfuerzos máximos y evitando la compresión a la altura compacta del
muelle.
La técnica anterior citada arriba ha dispuesto
dispositivos de muelles en zapatos atléticos a los efectos de
absorber la energía de choque y devolver energía al pie del
usuario.
El documento DE 29813203 divulga un conjunto de
suela para un zapato o bota con las características del preámbulo
de la reivindicación 1 con muelles ondulados integrados que actúan
como dispositivos de protección para la reducción o prevención de
vibraciones. Una pluralidad de muelles ondulados está ubicada a
través de toda la suela dentro de cavidades formadas en la misma.
Durante todo el uso del zapato, los muelles ondulados pueden ser
repetidamente comprimidos a sus alturas compactas.
Como se puede ver, en la técnica anterior se han
hecho muchos intentos de añadir amortiguación por muelles a los
zapatos. Sin embargo, solo se tiene que observar el mercado actual
para ver que los zapatos amortiguados por muelles no se encuentran
normalmente disponibles.
Por consiguiente, es un objeto de la presente
invención proporcionar un zapato amortiguado por muelles que
facilite una gran desaceleración del talón y una aceleración del
pulpejo durante el golpe del pie.
Un segundo objeto de la presente invención es
proporcionar un zapato con una multiplicidad de muelles situados en
las regiones del talón y el pulpejo del pie.
Un tercer objeto de la presente invención es
proporcionar un zapato que devuelva, mediante la fuerza del muelle,
una energía sustancial almacenada en los muelles durante el ciclo
de compresión inicial del área del talón o el pulpejo del pie.
Otro objeto es proporcionar un zapato con el
máximo de fuerza y desviación dentro de un volumen mínimo, así como
también estabilidad lateral. Otros objetos de la presente invención
se harán evidentes durante la revisión de las figuras y la
descripción detallada de los zapatos de la presente invención.
La presente invención proporciona una
amortiguación para un zapato que utiliza muelles ondulados que
están colocados en las áreas del pulpejo y del talón de la suela de
un zapato. Debe ser evidente para un experto en esta técnica que la
colocación de los muelles ondulados no está limitada solamente a
las áreas del pulpejo y el talón del zapato. En la presente
invención, como se manifiesta en la reivindicación 1, la suela de la
porción central del conjunto de la suela del zapato esta hecha de
espuma con vacuidades situadas en o cerca de las regiones del
pulpejo y el talón del pie a fin de facilitar la colocación de los
muelles. También existen otros numerosos métodos y diseños para
colocar los muelles ondulados dentro de un zapato para la
amortiguación y devolución de energía. La descripción de la
presente invención que sigue a continuación presenta solamente un
número limitado de los incontables métodos y variaciones de los
mismos que pueden ser utilizados. Las ventajas de la presente
invención se harán evidentes a partir de la lectura de la
descripción de la invención en las realizaciones preferidas dadas
abajo.
La Fig. 1 presenta una vista lateral de la
realización preferida del zapato amortiguado por muelles.
La Fig. 2 presenta una vista en sección
transversal del zapato amortiguado por muelles tomada en la región
del talón del zapato amortiguado por muelles.
La Fig. 3 presenta una vista del componente del
muelle ondulado de la realización preferida.
La Fig. 4 presenta una vista lateral de la
segunda realización del zapato amortiguado por muelles.
La Fig. 5 presenta una vista lateral de la
segunda realización del zapato amortiguado por muelles.
La Fig. 6 presenta una vista en planta de la
suela exterior de la segunda realización del zapato amortiguado por
muelles.
La Fig. 7 presenta una vista en sección de uno
de los conjuntos de muelles de la segunda realización del zapato
amortiguado por muelles con estabilizador y limitador de
compresión.
La presente invención se refiere al uso de
muelles de compresión corrientes como parte integral de zapatos
para amortiguar el impacto de golpes del pie y proporcionar la
devolución de energía recuperada al usuario. Un zapato amortiguado
por muelles incorporando las diversas características de la
presente invención se ilustra de forma general en 2 en las Figuras
1 y 2. El zapato amortiguado por muelles 2 será referido en lo
sucesivo como SCS 2.
El SCS 2 en la Figura 1 comprende: una porción
superior del zapato 5 firmemente fijada al conjunto de suela del
zapato 4. El conjunto de suela del zapato 4 incluye una suela
externa 4A con la primera y segunda superficies; la suela central 4B
teniendo la primera y segunda superficies en una posición tal, que
su primera superficie está adhesivamente fijada a la segunda
superficie de la suela externa 4A; y, la suela interna 4C, cuya
primera superficie está adhesivamente fijada a la segunda superficie
de la suela central 4B y cuya segunda superficie está en contacto
de trabajo con la región inferior de la porción superior 5 del
zapato. En la presente invención, la suela central 4B está
compuesta por material polimérico espumoso, y las suelas internas y
externas 4A y 4C están hechas de materiales poliméricos compactos.
Particularmente, la suela externa 4A está compuesta de acetato de
ethyl vinyl con la primera superficie de la suela externa 4A que
tiene características de tracción. Como se muestra en la Fig. 1, la
suela central 4B está diseñada para incluir las vacuidades 6 y 7.
La vacuidad 6, cuya extensión está definida por las superficies
verticalmente opuestas 8A y 8B de material polimérico espumoso del
conjunto de suela central 4B, fue formada en la región del talón 8C
del SCS 2. Las superficies 8A y 8B que están colocadas aparte de la
segunda y primera superficies de la suela central 4B,
respectivamente, definen secciones gruesas de la suela central 4B
en el área del talón del conjunto de suela del zapato 4, dentro de
la que se forman los volúmenes cilíndricos avellanados 11A y 11B,
respectivamente como se muestra en la Fig. 2. La vacuidad 7 está
dispuesta entre las superficies verticalmente opuestas 10A y 10 B
de material polimérico espumoso 4B en la región 10C del conjunto de
suela del zapato 4. Al igual que las superficies 8A y 8B, las
superficies 10 A y 10B definen secciones gruesas del material
polimérico de la suela central 4B situada por debajo y por encima
de la vacuidad 7 en la dirección vertical de tal forma que los
volúmenes cilíndricos avellanados 16a y 16b (no mostrados en ninguna
de las Fig. 1 ó 2) pueden formarse en éstas. Los volúmenes
cilíndricos avellanados 11A y 11B y 16A y 16B proporcionan
estabilización vertical y retención de los muelles ondulados 15 y
19. El conjunto de suela del zapato 4 está firmemente unido a la
porción superior 5 del SCS 2. Los muelles ondulados 15 y 19 están
desplegados en las vacuidades 6 y 7 de material polimérico espumoso
4B del conjunto de suela del zapato 4, respectivamente.
Los muelles ondulados 15 y 19 son
sustancialmente idénticos a los muelles ondulados descritos por
Greenhil en la patente de EE.UU. número 4.901.987. Greenhill
describe un muelle de compresión de múltiples vueltas con diferentes
crestas y depresiones. Un diagrama separado del muelle ondulado 15
se presenta en la Figura 3 con fines ilustrativos. El muelle
onduladol5 con los extremos de los calzos circulares planos 15A y
15B y la cresta de onda 15C y la depresión de onda 15D con la
periodicidad prescrita se muestra en la Fig. 3. La Fig. 3 muestra
la configuración de los muelles ondulados 15 y 19 encargados de
proporcionar fuerza y desviación operacionalmente aceptables para
una altura libre dada de los muelles. Los muelles ondulados de
compresión de la realización preferida de la presente invención
pueden ser sustituidos por muelles ondulados de múltiples vueltas
que no emplean extremos de calzos planos, sino más bien se basan en
la utilización de placas de extremos planos en combinación con
muelles ondulados corrientes.
Los volúmenes cilíndricos avellanados 11A y 11B
están diseñados para aceptar en deslizamiento los primeros y
segundos extremos de los calzos 15A y 15B del muelle ondulado 15
respectivamente, en la región del talón 8C. Cuando están
completamente insertados, los extremos del calzo plano 15A y 15B
del muelle ondulado 15 se mantienen en firme contacto mecánico con
los extremos cerrados de los volúmenes cilíndricos avellanados 11A
y 11B, respectivamente.
La región del conjunto de suela del zapato 4 del
SCS 2 que normalmente se encuentra próxima a la región metatarsiana
del pie, teniendo igualmente las superficies 10A y 10B (véase Fig.
1 y 4) que contienen los volúmenes cilíndricos avellanados 16a y 16
b (no mostrados) para aceptar en deslizamiento, en el siguiente
orden, el primer extremo del calzo 19A y el segundo extremo del
calzo 19B (no mostrados), respectivamente, del muelle ondulado 19.
Cuando están completamente insertados los extremos de los calzos
19A y 19B de los muelles ondulados 19 se encuentran en contacto
mecánico con las porciones de extremos cerrados de los volúmenes
cilíndricos 16a y 16b respectivamente. Las superficies 8A y 8B se
mantienen mecánicamente de manera tal que proporcionen una carga
compresiva mínima sobre los extremos de los calzos 15A y 15 B del
muelle ondulado 15 mediante la cinta transparente 22 (véase Fig. 4)
que está conectada a éstas mediante adhesivo. De forma similar, la
cinta transparente 28 (véase Fig. 4), cuando está adhesivamente
fijada a las superficies 10A y 10B, proporciona una carga
compresiva ligera sobre los extremos de los calzos 19A y 19B del
muelle ondulado 19. Además de sellar las vacuidades 6 y 7 del medio
ambiente, las cintas 22 y 28 proporcionan alguna estabilidad
lateral a los usuarios del SCS 2. Debe resultar obvio que las
cintas 22 y 28 también pudieran estar hechas de diversos
materiales. En la Figura 1 la porción superior 5 del SCS 2 está
hecha de tejido sintético de alta resistencia. Los materiales que
comprende el SCS 2 no están limitados solamente a aquellos
mencionados en esta divulgación. Una gran diversidad de materiales
puede ser utilizada en la confección de los zapatos de la presente
invención. Los volúmenes cilíndricos 11A y 11B y 16a y 16b,
conjuntamente con las cintas transparentes 22 y 28 mantienen la
retención y la estabilización vertical de los muelles ondulados 15 y
19 cuando están insertados en las vacuidades 6 y 7
respectivamente.
Refiriéndose a la Fig. 1, el extremo delantero
29 y el extremo trasero 30 y la región central 32 del conjunto de
suela de zapato 4 del SCS 2 puede ser diseñada para proporcionar
una sustentación retentiva a los muelles ondulados 15 y 19 que
aumente la sustentación proporcionada por las cintas transparentes
22 y 28. Tal sustentación retentiva puede consistir en cintas que
conecten el conjunto de suela de zapato 4 a la porción superior del
zapato 5. En la Figura 1, los muelles ondulados 15 y 19 se muestran
desplegados en las vacuidades 6 y 7 en el conjunto de suela de
zapato 4 que está unido a la porción superior del zapato 5. La
vista en sección transversal en la Figura 2 muestra los limitadores
interiores de compresión 36 y 38 de los muelles ondulados que son
partes integrantes de los volúmenes cilíndricos avellanados 11A y
11B respectivamente. Esto es, las dimensiones exteriores de los
limitadores de compresión definen los diámetros interiores de los
volúmenes avellanados 11A y 11B respectivamente.
Los limitadores opuestos de compresión de
muelles 36 y 38 (véase Fig. 2 y 4) están separados por los muelles
ondulados extendidos 15, cuya altura compacta, cuando están
completamente comprimidos por la fuerza de golpe del pie de un
usuario, es menor que la distancia lineal en la dirección vertical
entre los limitadores de compresión de muelles 36 y 38. Las alturas
de los limitadores de compresión 36 y 38 están prescritas por la
profundidad de los volúmenes cilíndricos avellanados 11A y 11B en
las superficies 8A y 8B, respectivamente. En los zapatos de la
presente invención, la distancia entre los extremos terminales de
los limitadores de compresión 36 y 38 fue ajustada a 12 mm. Las
alturas de los limitadores de compresión de muelles 36 y 38 están
relacionadas matemáticamente con la constante de elasticidad del
muelle ondulado y la masa del usuario y son seleccionadas de tal
forma que el muelle ondulado 15 no pueda ser comprimido a su altura
compacta durante el uso. En consecuencia, debido a la fuerza
generada en la porción del conjunto de suela del zapato 4 del SCS 2
que está normalmente próxima al metatarsiano del pie durante el uso
normal, la distancia entre los extremos terminales de los
limitadores de compresión de muelles 42 y 44 (no mostrados) está
ajustada a 9mm. La distancia entre los limitadores de compresión de
muelles 42 y 44 y la constante de elasticidad del muelle ondulado 19
fueron seleccionadas de tal manera, que la fuerza generada, cuando
la primera superficie del conjunto de suela del zapato 4 contraria
al pulpejo del pie hace contacto con una superficie durante la
carrera, no puede comprimir el muelle ondulado 19 a su altura
compacta.
Debe resultar obvio para un experto en esta
técnica que en dependencia del peso del usuario, las distancias
prescritas entre limitadores de compresión de muelles de extremos
terminales 36 y 38 así como también 42 y 44 variarán. En la presente
invención las vacuidades 6 y 7 del conjunto de suela de zapato 4
fueron formadas dividiendo la suela central 4B en dos piezas
sustancialmente iguales desde el área del talón hacia delante a la
puntera del zapato. Los volúmenes cilíndricos avellanados 11A y 11B
y 16 a y 16b fueron formados mediante maquinado en los sitios y las
profundidades adecuados en el material polimérico espumoso de la
suela central 4B. Las profundidades combinadas de los volúmenes
cilíndricos avellanados 11A y 11B y 16a y 16b fueron seleccionadas
de modo que las alturas de los muelles ondulados 15 y 19 crearan las
vacuidades 6 y 7 en esas regiones de 4B, al ser insertadas dentro
de éstas. Una vez que los muelles ondulados 15 y 19 fueron
insertados en los volúmenes cilíndricos avellanados, las porciones
divididas del material polimérico espumoso de la suela central 4B
fueron adhesivamente pegadas de nuevo a la región central del
conjunto de suela del zapato 4. Y las vacuidades 6 y 7 son selladas
por las cintas 22 y 28 respectivamente. Las cintas 22 y 28 fueron
fijadas mediante adhesivo al conjunto de suela del zapato 4 en las
regiones del talón y pulpejo del pie del SCS 2. El material
polimérico espumoso de la suela central 4B puede estar hecho de una
diversidad de materiales tales como el poliuretano.
El método para conformar las vacuidades 6 y 7 y
la fijación de los muelles ondulados 15 y 19 en la suela central 4B
del SCS 2 en la presente invención fue tal como se discutió
anteriormente. Sin embargo, resulta obvio para un experto en este
arte, que las vacuidades y los métodos de retención de los muelles
pueden ser formados por gran variedad de técnicas de manufactura
disponibles para la industria del calzado tales como el uso de un
proceso de moldeado y los muelles insertados dentro de la suela
ensamblada del zapato. O el conjunto suela completa del zapato -
sistema de muelles pudiera ser confeccionado en un proceso único
continuo.
El muelle ondulado 15 que proporciona en primer
lugar la amortiguación durante los golpes del pie, tiene una altura
libre seleccionada que es mayor que la del muelle ondulado 19 que
proporciona principalmente fuerza de despegue al pie del
usua-
rio.
rio.
Aun cuando los muelles ondulados 15 y 19
utilizados en zapatos de la presente invención son de construcción
metálica, debe ser obvio para un experto en este técnica que el
material de los muelles ondulados no solamente está limitado a
metales y que una gran variedad de otros materiales también puede
ser utilizada. De igual forma, los materiales empleados en las
otras partes del zapato pueden estar constituidos por una gran
variedad de materiales comúnmente utilizados en este arte. Mientras
que el zapato de la presente invención utiliza muelles ondulados de
hoja simple de cresta a cresta, pudieran haberse empleado los
muelles ondulados entrelazados descritos en la patente de EE.UU.
5,639.074 ó muelles ondulados anidados comercialmente disponibles.
Los muelles ondulados entrelazados y anidados como los muelles
ondulados cresta a cresta proporcionan las características
primarias deseables de los muelles ondulados de cresta a cresta
importantes para el zapato de la presente invención. Esto es, al
igual que los muelles ondulados cresta a cresta, los muelles
entrelazados y anidados proporcionan el máximo de fuerza y
desviación para una altura dada del muelle descargado.
La Figura 5 muestra una segunda realización de
los zapatos de la presente invención. En las Figuras 5 y 6, los
muelles 50 y 52 están montados en la vacuidad 54 con sus primeros y
segundos extremos terminales de los calzos 56 y 58 montados en una
grapa receptora plástica en forma de U que contiene las
protuberancias 64, como se muestran en la Fig. 7, que acepta por
deslizamiento los primeros y segundos extremos terminales de los
calzos 56 y 58 de los muelles ondulados 50 y 52 hasta que se logre
un firme contacto mecánico entre los extremos de los calzos 56 y 58
y los extremos cerrados 5 63 de las protuberancias 64 de la placa
receptora en forma de U 60. La grapa receptora plástica en forma de
U 60 que contiene los muelles ondulados 50 y 52 está insertada en
la vacuidad 54 donde está fijada mediante adhesivo a las superficies
interiores planas 53A y 53B de la vacuidad 54 en el área del talón
de material polimérico espumoso 4B' del conjunto de suela del
zapato 4'. La grapa receptora plástica en forma de U 60 está
diseñada para tener un par de limitadores de compresión de forma
cilíndrica 65 asociados con cada muelle ondulado. Uno de los
extremos terminales de cada uno de los limitadores de compresión 65
está fijado a cada una de las superficies opuestas interiores de la
grapa 60 en los centros diametrales de las protuberancias 64
mediante adhesivo, como se muestra en la Fig. 7. La grapa receptora
plástica en forma de U 60 de esta segunda realización de los
zapatos de la presente invención pudiera ser sustituida por dos
placas plásticas conteniendo protuberancias para la aceptación por
deslizamiento de los extremos de los calzos de un muelle ondulado o
de una multiplicidad de ellos. La vacuidad 54 está sellada tal como
se muestra en las Fig. 5 y 6 con el plástico extensible 69 que
proporciona la resistencia del SCS 2 en la dirección lateral o de
lado a lado durante el uso.
La vacuidad 66 está situada en la región
metatarsiana del conjunto de suela de zapato 4'. Las placas
plásticas 68 y 70 que tienen las protuberancias 72 sustancialmente
idénticas a las protuberancias 64 de la Fig. 7 sobre su primera
superficie dentro de la que el primer y segundo extremo de calzos
73A y 73B de los muelles ondulados 73 y el primero y segundo
extremo de calzos 74A y 74 B (no mostrados) del muelle ondulado 74
(Fig. 6) están insertados por deslizamiento. Las placas plásticas 68
y 70, además de las primeras superficies, tienen segundas
superficies sustancialmente paralelas. La unidad ensamblada que
consta de las placas plásticas 68 y 70, las protuberancias 72 y los
muelles ondulados 73 y 74 están insertados dentro de la vacuidad 66
del conjunto de suela de zapato 4'. Las segundas superficies de las
placas plásticas 68 y 70, con los muelles ondulados 73 y 74
insertados entre las mismas, están unidas mediante adhesivo a las
superficies planas interiores 75A y 75B de la vacuidad 66. Las
placas 68 y 70 están diseñadas para aceptar con mínima resistencia
los limitadores de compresión 78 que están unidos a los centros
diametrales de las placas 68 y 70 de una manera similar a la de los
limitadores de compresión 65 con respecto a las placas 68 y 70. Los
limitadores de compresión 78 sirven para limitar la cantidad de
compresión que los muelles ondulados 73 y 74 pueden experimentar
durante el uso. La vacuidad 66 está sellada con plástico extensible
76.
Debe resultar obvio para una persona de
conocimientos ordinarios en este técnica que se pudieran emplear
más de dos muelles ondulados en cada una de las regiones del talón
y metatarsianas de los zapatos de esta invención. En esta segunda
realización un limitador de compresión está asociado con cada
muelle ondulado. Sin embargo, uno o más pares de limitadores de
compresión estratégicamente ubicados pudieran ser utilizados para
limitar la compresión de una pluralidad de muelles ondulados.
El zapato amortiguado por muelles de la segunda
realización de la presente invención contiene placas contrarias,
que están separadas por el material espumoso intermedio mostrado en
la Fig. 5. Las placas plásticas también pudieran ser sostenidas
firmemente mediante fricción u otros medios mecánicos aparte de los
adhesivos previamente mencionados para la inserción por
deslizamiento hacia dentro y remoción del conjunto de suela de
zapato 4' para alojar el reemplazo de muelles ondulados con otros
muelles ondulados de diferente índice de elasticidad. Además, las
placas plásticas pudieran estar concatenadas, dando origen a un
elemento plástico que se extiende desde el área del talón hasta el
pulpejo del área del pie del conjunto de suela de zapato. Un
conjunto de suela de zapato diseñado para aceptar el elemento
plástico pudiera estar equipado con una sola vacuidad que como el
elemento plástico que extiende el tramo completo del conjunto de
suela de zapato.
Los muelles ondulados utilizados en la
realización preferida de la invención están hechos de acero de
muelle con diámetros interiores y exteriores, espesor transversal,
alturas de pico y depresión y cantidades seleccionadas de tal manera
como para proporcionar índices de elasticidad para los muelles 15 y
19 de 600 lb/in y 500 lb/in respectivamente.
Los parámetros y materiales críticos de diseño
de los muelles ondulados pueden ser seleccionados de tal manera
como para producir muelles de diferentes fuerzas de muelle y otras
características. Por ejemplo, se pudieran seleccionar otros
materiales metálicos y no metálicos, polímeros y compuestos para
diferentes características de peso y fuerza. También los parámetros
de diseño de los muelles ondulados pueden ser alterados con el fin
de proporcionar fuerza, desviación y características de carga
variables. Además, la realización de la presente invención está
descrita en términos de un solo zapato con amortiguación. Debe ser
evidente que el zapato con amortiguación acompañante será idéntico
en diseño y construcción.
El funcionamiento del SCS 2 será explicado ahora
en vista del zapato de la Figura 1. Cuando un par de zapatos
amortiguados por muelles se pone en uso por un usuario, por
ejemplo, un corredor, la región del zapato que contiene los muelles
ondulados 15 es la primera en golpear la superficie de carrera. La
fuerza del golpe aplicada por la porción calcánea del pie comprime
el muelle ondulado a una altura prescrita antes de que el pie sea
puesto en reposo y la masa del cuerpo sea transferida dinámicamente
a la región metatarsiana del pie en contacto con la superficie
donde el muelle ondulado 19 es comprimido. Cuando la masa del
cuerpo es transferida a la región metatarsiana del pie, el muelle
ondulado 15 que estaba en el golpe inicial del pie, experimenta un
ciclo de compresión - retroceso. Al levantar el usuario la región
metatarsiana del pie, la energía es transferida a esta región al
retroceder el muelle ondulado. De esa manera, los muelles ondulados
15 y 19 proporcionan ambos amortiguación y devolución de energía al
usuario del SCS 2.
Durante el golpe del pie (ya sea por saltar o
correr), se pueden impartir fuerzas pico de varias veces el peso
del cuerpo a los muelles ondulados. Podemos asumir que un usuario
promedio de los zapatos pesa 165 lbs. Por tanto, fuerzas pico
mayores de 300 lb_{f} pueden ser impartidas a los muelles
ondulados. De ahí, que los índices de elasticidad previamente
mencionados pudieran ser utilizados para una persona de 165 lb.
Los muelles ondulados son ideales para el uso en
esta aplicación de espacio limitado. Los métodos de muelles
convencionales son inferiores en las aplicaciones de amortiguación
de zapatos debido a la combinación limitada de fuerza, desviación y
requerimientos de espacio.
Aunque se ha divulgado y descrito una
realización preferida, queda entendido que no se pretende limitar
la divulgación, sino más bien se pretende cubrir todas las
modificaciones y métodos alternativos que caen dentro del alcance de
esta invención como se define en las reivindicaciones que se
adjuntan.
Claims (12)
1. Un conjunto de suela (4') para un artículo de
calzado (2'), el conjunto de suela que tiene una región de talón y
una región de pulpejo, y el conjunto de suela que comprende:
un primer muelle ondulado (50) dispuesto dentro
de la región del talón;
un segundo muelle ondulado (73) dispuesto dentro
de la región del pulpejo;
una primera vacuidad (54) en la región del talón
y una segunda vacuidad (66) en la región del pulpejo, donde el
primer muelle ondulado está dispuesto dentro de la primera vacuidad
y el segundo muelle ondulado está dispuesto dentro de la segunda
vacuidad; caracterizado porque
una grapa receptora (60) está dispuesta dentro
de la primera vacuidad, la grapa receptora que tiene una superficie
interna rígida superior (53B) y una superficie interna rígida
inferior (53A), las superficies internas superior e inferior que
incluyen cada una protuberancia (64) que define una ranura,
en la que el primer muelle ondulado tiene los
extremos terminales superior e inferior de los calzos (56, 58), y
el primer muelle ondulado está dispuesto dentro de la grapa
receptora de tal manera que su extremo terminal superior del calzo
(56) está dispuesto dentro de la ranura de la superficie interna
superior, y su extremo terminal inferior del calzo (58) está
dispuesto dentro de la ranura de la superficie interna inferior,
y
donde la grapa receptora comprende, además, un
par de limitadores opuestos de compresión de muelles (65) unidos a
las superficies internas superior e inferior respectivamente, los
limitadores de compresión de muelles acoplando con los lados
superior e inferior del muelle ondulado respectivamente.
2. El conjunto de suela de la reivindicación 1,
donde los limitadores de compresión de muelles (65) tienen
generalmente forma cilíndrica
3. El conjunto de suela de la reivindicación 1 ó
la reivindicación 2, donde la grapa receptora (60) tiene
sustancialmente forma de U.
4. El conjunto de suela de la reivindicación 1,
que comprende además una primera cinta de sello (69) fijada al
conjunto de suela (4') por encima de una primera superficie
superior (53B) y por debajo de una primera superficie inferior (53A)
de la primera vacuidad (54), la cinta tirando de la primera
superficie superior hacia la primera superficie inferior,
impartiendo así una fuerza compresiva sobre el primer muelle
ondulado (50).
5. El conjunto de suela de la reivindicación 4,
donde la primera cinta de sello (69) está dispuesta horizontalmente
sobre una superficie exterior del conjunto de suela (4') y
proporciona un límite lateral para la primera vacuidad (54).
6. El conjunto de suela de la reivindicación 4,
que comprende además, una segunda cinta de sello (76) fijada al
conjunto de suela (4') por encima de una segunda superficie
superior (75A) y por debajo de una segunda superficie inferior (75B)
de la segunda vacuidad (66), la segunda cinta (76) tirando de la
segunda superficie superior hacia la segunda superficie inferior,
impartiendo de esa forma una fuerza compresiva sobre el segundo
muelle ondulado (73).
7. El conjunto de suela de la reivindicación 6,
donde una distancia entre las superficies primera superior y
primera inferior (53B, 53A) de la primera vacuidad (54) es mayor
que una distancia entre las superficies segunda superior y segunda
inferior (75A, 75B) de la segunda vacuidad (66).
8. El conjunto de suela de la reivindicación 1,
donde el par de limitadores opuestos de compresión de muelles (65)
están configurados para impedir que el primer muelle ondulado (50)
sea comprimido a su altura compacta.
9. El conjunto de suela de la reivindicación 1,
donde los muelles ondulados (50, 73) son muelles ondulados de
cresta-cresta.
10. El conjunto de suela de la reivindicación 1,
donde los muelles ondulados (50, 73) son seleccionados entre el
grupo que consta de muelles ondulados entrelazados y muelles
ondulados anidados.
11. El conjunto de suela de la reivindicación 1,
donde el primer muelle ondulado (50) tiene una altura libre mayor
que el segundo muelle ondulado (73).
12. Un zapato amortiguado por muelles (2') que
comprende:
un elemento de soporte superior (5') para
recibir un pie humano; y
un conjunto de suela (4') de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 11, fijado al elemento
de soporte superior.
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