FI95000B - Kengän kannan jousi ja vakautin - Google Patents

Description

1 95000

Kengän kannan jousi ja vakautin Tämä keksintö koskee yleensä jalkineita ja nimenomaan urheilukenkää, joka käsittää välipohjan, jossa on 5 kantaosa, ja ulkopohjan.

Kävelyssä tai juoksussa käytetään useimmiten koko jalkaa liikkeen alkaessa kantapääiskulla, minkä jälkeen liike siirtyy jalan keskiosaan ja jatkuu eteenpäin työntävällä liikkeellä jalan etuosasta ja varpaista. Ennen kan-10 tapääiskua jalka on uloskiertoasennnossa, toisin sanoen se suuntautuu tietyssä kulmassa ylöspäin maasta ja on kääntynyt ulospäin. Kantapääiskun aikana nilkka, polvi ja lonkka taipuvat iskun keventämiseksi ja vaimentamiseksi, minkä jälkeen jalka liikkuu ja kääntyy sisäänpäin jalan sisään-15 kierroksi nimitettynä liikkeenä.

Tämän toimintajakson aikana on toivottavaa, että pystytään mahdollisimman paljon vaimentamaan jalan isku-energiaa, jalan maakosketusvakavuuteen liittyen, niin ettei juoksijalle aiheudu kroonista tai traumaattista vam- • · < 20 maa. Mikäli mahdollista ja nytkin hyvään juoksuvakavuuteen liittyen energiahyötysuhteen vuoksi on myös toivottavaa, että tällainen vaimennettu iskuenergia pystytään ottamaan talteen ja palauttamaan se jalkaan juoksuliikkeen eteen-päintyöntövaiheen aikana. On myös toivottavaa, että pysty-: 25 tään rajoittamaan jalan liiallista uloskiertoa tai sisään- kiertoa jalan koskettaessa maahan, mikä liittyy taas sekä lääketieteellisiin että juoksun vakavuutta koskeviin tekijöihin.

Kenkäteollisuudessa kenkien pohjiin ja nimenomaan 30 niiden kantaosiin sijoitetaan tunnetusti jousilaitteita ottamaan talteen jalan iskun juostaessa synnyttämä isku-energia ja palauttamaan ainakin osa tästä energiasta jalkaan, jalan noustessa ylös. Samoin tiedetään, että kengän pohjaan pannaan pitkittäisjäykisteitä eliminoimaan jalan 35 liiallisen uloskierron tai sisäänkierron vaikutus juostaessa.

2 95000

Esimerkiksi US-patentissa 4 486 964 ja 4 506 460 (M.F. Rudy) selostetaan erilaisia muovista ja karkaistusta teräksestä valmistettuja "jousimoderaattoreita", joiden päätehtäväksi ilmoitetaan jalan iskuvoimien jakaminen ta-5 saisemmin ja nopeammin niiden alla oleviin ilmatäytteisiin pohjan osiin. Niiden moderaattorien hevosenkengän muotoisen kantaosan ilmoitetaan toimivan Bellevillen jousta vastaavalla tavalla jalan kanssa energian ottamiseksi talteen ja sen palauttamiseksi juostaessa ja erään rakenteen mu-10 kaan sen ilmoitetaan myös vakauttavan nilkkaa pystysuunnassa.

US-patentissa 2 357 281 ja 2 394 281 (V.P Williams) julkistetaan kenkiin tarkoitettu iskua vaimentava kantayk-sikkö, jossa on teräsjousi.

15 US-patentissa 4 709 489/K.F. Welter julkistetaan kengän kantaan tarkoitettu jousilaite, joka käsittää teräslevyn, joka on tuettu sivureunoistaan U-muotoisella ko-koonpuristumattomalla tukiosalla. Kantajousitoiminnon lisäksi tukiosan ilmoitetaan myös vakauttavan kengän kantaa • i 20 sivusuunnassa.

US-patentissa 4 881 329/K.J. Crowley julkistetaan vielä eräs energiaa talteen ottava kantajousi, joka voidaan valmistaa puristamalla suuren vetolujuuden omaavista materiaaleista kuten grafiitista ja/tai lasikuiduista ja . 25 muovista.

Etonic Company, Brockton/Massachusetts, on mainostanut stabiliteettijärjestelmää, johon kuuluu muodoltaan erilaisia "DRP Plus Plate” -rakenteita, jotka on tehty grafiitin, akryylin ja lasikuidun yhdistelmänä ja sijoi-30 tettu eri kohtiin tämän yhtiön valmistamien kenkien poh- • jiin kompensoimaan kenkien käyttäjillä esiintyviä jalan liialliseen sisäänkiertoon ja/tai ulkokiertoon liittyviä ongelmia.

Keksinnön mukainen urheilukenkä on tunnettu siitä, 35 että se käsittää joustavan levyn, joka on sovitettu väli- 3 95000 pohjan materiaalin kantaosaan vaakasuoraan asentoon ulko-pohjan yläpuolelle siten, että levy on välipohjamateriaa-lin peittämä, jolloin levy on valettu välipohjaan välipohjassa tapahtuvan suhteellisen liikkeen estämiseksi; levys-5 sä on sivureunapari, etu- ja takapää ja ainakin yksi aukko, joka määrittää taaksepäin ulottuvan jousielimen; jou-sielin on ylöspäin kalteva ja taaksepäin ulottuva levyyn nähden, jolloin siinä on takaosa, joka on sovitettu asettuvaksi käyttäjän kantaluun alapuolelle; ja että välipoh-10 jassa on jousielimen alapuolelle ja ulkopohjan yläpuolelle sovitettu syvennys.

Keksinnön mukaisessa urheilukengässä on täten laite, joka sijoitetaan urheilukengän välipohjaan ja jossa ovat yhdistettyinä ne kantajousen edut, jotka koskevat 15 juostaessa syntyvän iskuenergian vaimentamista, talteenot-tamista ja palauttamista takaisin jalkaan, ja vakautusle-vyä, joka tehostaa jalan liiallisen uloskierron ja sisään-kierron eliminoimista. Laite on sen valmistusmenetelmistä . ja -materiaalista johtuen yksinkertainen, huokea ja myös 20 hyvin kevyt.

Laitteessa on ohut kantapään kokoa vastaava levy, joka on tehty kestävänä, jäykkänä, mutta kuitenkin joustavasti taipuvana yhdistelmärakenteena termoplastisesta muovista ja hiililasikuitukudoksesta ja sijoitettu urheilu-25 kengän välipohjan kantaosaan. Levyssä on kaksi ylöspäin käännettyä sivureunaa, etupää ja takapää ja rakenteeseen kiinteästi liittyvä taaksepäin suuntautuva, ylöspäin kalteva ja pystysuunnassa toimiva jousiosa. Jousi on rajattu levyyn kahdella aukolla, jotka suuntautuvat levyn taka-30 päästä sen etupäähän. Jousiosa on tarkoitettu jalan kanta-y luun alla ja kengän välipohja on takaleikattu jousiosan alta olevalta alueelta, niin että jousiosa pystyy taipumaan vapaasti alaspäin kantapäävoimien vaikutuksesta. Kengän ulkopohjaan voidaan valaa rajoitin, joka rajaa jousi-35 osan enimmäistaipumisen alaspäin.

4 95000

Keksinnön mukaisen laitteen ja siihen liittyvien monien etujen ymmärtämisen helpottamiseksi sen suositettavia rakenteita selostetaan nyt yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joita selostetaan lyhyes-5 ti seuraavassa.

Kuvio 1 on osana esitetty sivukuva oikeassa jalassa käytettävän urheilukengän kannasta, jossa keksinnön mukainen laite on esitetty katkoviivalla, kuvio 2 on osana esitetty tasokuva kuviossa 1 esi-10 tetyn kengän kannasta alhaaltapäin katsottuna kuvion 1 linjaa 2-2 pitkin käsiteltävän keksinnön mukaisen laitteen ollessa nytkin esitetty katkoviivoilla, kuvio 3 on osittainen sivuleikkaus kengän kannasta ja kuviossa 1 ja 2 esitetystä käsiteltävän keksinnön mu-15 kaisesta laitteesta kuvion 2 linjaa 3-3 pitkin, kuvio 4 on osapoikkileikkaus taaksepäin katsottuna kengän kannasta ja kuviossa 1-3 esitetystä laitteesta kuvion 2 linjaa 4-4 pitkin, ja ... kuvio 5 on perspektiivikuva käsiteltävän keksinnön 20 mukaisesta kantajousi- ja vakautuslevylaitteesta.

Kuten kuvioista 1 ja 2 voidaan parhaiten nähdä, ur-heilukenkä 1 käsittää päällisen 2 ja pohjaosan 3. Kenkää 1 voidaan nimittää peli-, juoksu- tai harjoituskengäksi käyttötarkoituksesta tai muodosta riippuen.

. 25 Kengän päällinen 2 voi olla korkeaa tai matalaa mallia ja sen valmistukseen voidaan käyttää nahkaa ja/tai monia erilaisia tekomateriaaleja, myös vinyyliä. Pohjaosa 3 käsittää yleensä välipohjan 4 ja ulkopohjan 5. Pohjaosassa 3 voi olla myös pohjallisen muodostava kerros (ei 30 esitetty), joka liittyy joko kiinteästi välipohjarakentee-seen tai on erillinen osa, joka on muotoiltu niin, että se mukautuu tiiviisti kengän käyttäjän jalkapohjaan ja jakaa jalan kuormituksen välipohjaan.

Tyypillisiä välipohjamateriaaleja nykyaikaisia ur-35 heilukenkiä varten ovat vaahdotettu eteenivinyyliasetaatti 5 95000 (EVA) ja vaahdotettu polyuretaani (PU), jotka voidaan valaa muotissa, jolloin välipohjiin saadaan monia toivottavia toiminta- ja koristeyksityiskohtia ja mitoituksia ja joihin voidaan sisällyttää valuprosessissa laitteita, esi-5 merkiksi käsiteltävän keksinnön mukainen laite.

Tyypillisiä ulkopohjan 5 valmistukseen käytettäviä materiaaleja ovat taas erilaiset tekokautsut ja vaahdotta-maton polyuretaani. Välipohjaan 4 käytettäviä materiaaleja vastaavalla tavalla myös ulkopohjamateriaaleihin voidaan 10 niitä valettaessa sisällyttää sopivia rakennepiirteitä tai kuvioita ulkopohjan 5 alapintaan tai ulkoreunoihin, esimerkiksi kuviossa esitetyt tasanteet 6. Eräs esimerkki ulkopohjakuviosta esitetään tämän patenttihakemuksen tekijän samanaikaisessa ulkopohj aa koskevassa US-patenttihake-15 muksessa 07/505 003, jätetty 04.05.90.

Kuviossa 3-5 esitetään esimerkkinä suositettava rakenne tämän keksinnön mukaisesta kantajousi- ja vakau-tuslaitteesta 10 urheilukenkää varten. Laite 10 esitetään . vain oikean jalan kenkää 1 varten, mutta se käsittää luon- 20 nollisesti kaksi tällaista laitetta, toisin sanoen yhden laitteen kumpaakin kenkää varten, jolloin vasempaan kenkään tarkoitettu laite on symmetrinen kuviossa esitetyn laitteen 10 kanssa.

Laite 10 käsittää ohuen, tasaisen ja kengän kannan 25 kokoa vastaavan levyn 12, joka valmistetaan kestävästä, jäykästä, mutta kuitenkin joustavasti taipuvasta materiaalista seuraavassa selostetulla tavalla. Laite upotetaan suunnilleen vaakasuoraan asentoon välipohjan 4 kantaosan muodostavaan joustavaan materiaaliin sitä valettaessa, 30 kuten jo mainittiin.

- Levy 12 valmistetaan mieluimmin stanssaamalla suu resta tasaisesta materiaalilevystä ja muotoillaan sitten seuraavassa selostettavalla tavalla. Levyssä 12 on kaksi ylöspäin käännettyä sivureunaa 14A ja 14B, vastaavasti 35 etupää ja takapää 16 ja 18 ja sen rakenteeseen kiinteästi 6 95000 liittyvä, taaksepäin suuntautuva, ylöspäin kalteva ja pystysuunnassa toimiva jousiosa 20, joka on muodostettu levyyn 12 kahden aukon 22A ja 22B avulla, jotka suuntautuvat levyn 12 takapäästä 18 sen etupäähän.

5 Esitetty laite 10 voidaan valmistaa monista eri ma teriaaleista, myös karkaistusta jousiteräksestä, mutta tällä esimerkkilaitteelle 10 suositettava materiaali on kuitenkin laminaattiyhdistelmä, jossa on termoplastinen muovi, jonka pinta-arkit koostuvat kudotuista kuiduista, 10 tai levy, joka koostuu hiilestä ja lasikuiduista. US-pa-tentissa 4 778 717 selostetaan lähemmin materiaali, jota Medical Materials Corporation markkinoi biologis-lääketi-eteellisiä sovellutuksia varten tavaramerkkinä TL-61e ja kaupallisia tarkoituksia varten tavaramerkkinä Novetek.

15 Suositettava materiaali on saatavana arkkeina, joi den vaihtuvuus on 0,035 - 0,055. Materiaalin vetolujuus on sen vahvuudesta riippuen noin 1650 - 2900 N/cm2 (24 000 -42 000 naulaa neliötuumaa (psi)), ja sen kimmomoduuli 910 000 - 2 500 000 N/cm2 (1 300 000 -3 600 000 psi). Se on 20 helppo leikata, sahata tai suositettavassa rakenteessa esitetyllä tavalla stanssata suhteellisen huokealla työkalulla.

Materiaali voidaan lisäksi muotoilla lämpöä käyttämällä, niin että siihen saadaan erilaisia muotoja, esimer-• 25 kiksi jousiosan 20 kallistuminen ylöspäin ja ylöspäin käännetyt sivureunat 14Ά, 14B, kuumentamalla materiaali suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa (176 °C - 260 eC) sopivissa laitteissa. Kun muotoillun materiaalin lämpötila laskee huonelämpötilaa vastaavaksi, materiaalin joustavuus 30 ja kestävyys palautuvat täysin ennalleen. Materiaalin käyttöikää koskevia testejä on suoritettu tämän patenttihakemuksen laatijan toimesta käyttämällä tällöin laitteen 10 muotoa koskevia testinäytteitä, jotka vastasivat suunnilleen kuvioissa esitettyä esimerkkirakennetta, jolloin 35 jousiosassa 20 taivutettiin levyn 12 kanssa samassa tasos- 7 95000 sa olevaan asentoon kuusi kertaa sekunnissa. Koekappaleet kestivät murtumatta yli miljoona taivutusta eikä niissä todettu tällöin säröjä, väsymyshalkeamia eikä mitattavissa olevaa materiaalia lujuuden tai joustavuuden alenemista.

5 Näin ollen voidaankin todeta, että suositettavan yhdistel-mämateriaalin fyysiset ominaisuudet vastaavat hyvin karkaistujen terässeosten ominaisuuksia, vaikka vastaaviin teräsosiin verrattuna koestetun materiaalin paino ja valmistuskustannukset ovatkin tuntuvasti pienemmät.

10 Laite 10 upotetaan kengän välipohjan 4 muodostavan materiaalin kanta-alueelle niin, että jousiosan 20 takaosa on kengän käyttäjän jalan kantaluun alla ja välipohjamate-riaalia 4 oleva kerros 24 peittää osan 20. Välipohja 4 on takaleikattu kohdasta 26 jousiosan alapuolella, niin että 15 jousiosa pääsee taipumaan vapaasti alaspäin.

Kerros 24 toimii jousto-osana jalan kantaluun alla olevan lihaskudoksen ja jousiosan 20 yläpinnan välissä ja jakaa lisäksi tasaisemmin jalan jousiosaan kohdistaman Φ : kuormituksen. Kerros 24 vähentää jonkin verran jousiosan 20 kokonaisjoustavuutta kengän kannasta katsottuna ja myös jousiosan kykyä palauttaa taivutusenergia kantapään noustessa ylös, mikä johtuu pääasiassa siitä energiahäviöstä, joka syntyy lämmön hajaantumisesta kerrokseen 24 kokoonpu-ristamisen ja laajenemisen aikana. Tämä pieni joustohäviö 25 voidaan kuitenkin hyväksyä, koska jalan mukavuus kengässä on saatu paremmaksi ja pystytään estämään liian joustava kantajousitoiminto. Tätä vaikutusta ja seuraavassa selostettavaa taipumista rajoittavaa tilaa lukuunottamatta jousiosan liike on melko lineaarinen koko sille tarkoitetul-30 la taipumisalueella ja lisäksi erittäin tehokas (> 85 %), . kun on kysymys kantapään iskuliikkeen aikana jousiosaan varastoituneen taipumisenergian palauttamisesta takaisin kengän käyttäjän jalkaan kantapään noustessa ylös.

Suositettavassa rakenteessa levyn 12 sivureunat 35 14A, 14B on esitetty ylöspäin käännettyinä, mutta ne voi- 8 95000 daan kääntää myös alaspäin sopivana rakenteena. Käännetyt reunat jäykistävät laitetta huomattavasti pituussuunnassa ja niiden ollessa jonkin verran kengän käyttäjän kantapään ulkopuolella kantapään kummallakin puolella ne toimivat 5 erään kanoottirakenteen ulkotukia vastaavalla tavalla ja estävät jalan liiallisen uloskierron ja sisäänkierron tavallisessa kävelyssä tai juoksussa tapahtuvana kantapääis-kun, jalan keskiosan liikkeen ja työntöliikkeen aikana. Käännetyt reunat edistävät myös laitteen 10 kiinnittymistä 10 välipohjan 4 materiaaliin ja estävät laitteen siirtymistä, mikäli se jostain syystä irtoaa välipohjamateriaalista.

Esimerkiksi esitetyssä suosittavassa rakenteessa kengän ulkopohjaan 5 on valettu vaihtoehtoisesti rajoitin 28 heti jousiosan 20 ja kantaluun alle rajaamaan jousiosan 15 enimmäistaipuminen alaspäin suurien kantapääiskujen aikana, joita esiintyy hypättäessä. Rajoittimen 28 pystymi-toitus on sellainen, ettei rajoitin kosketa jousiosaan 20 seistäessä tai käveltäessä normaalisti, vaan se alkaa toimia vasta sitten, kun jousiosa taipuu niin paljon, että 20 sen toivottu enimmätstaipuma alaspäin ylittyy, mikä tapah tuu hypättäessä tai juostaessa lujaa.

Alan asiantuntijat ymmärtävät edellä esitetystä selostuksesta, että siinä kantajousen ja vakautuslevyn rakenteeseen, materiaaleihin ja valmistusmenetelmiin voidaan • 25 tehdä monia muutoksia kulloinkin esiintyvästä erikoista pauksesta tai -sovellutuksesta riippuen. Näin ollen kuviossa esitetyt ja edellä selostetut rakenteet on tarkoitettu ainoastaan esimerkiksi ja käsiteltävän keksinnön suojapiiri on rajattu vain seuraavissa patenttivaatimuk-30 sissa.

11

Claims (6)

9 95000

1. Urheilukenkä, joka käsittää päällisen (2), päälliseen kiinnitetyn pohjan (3), joka käsittää välipohjan 5 (4), jossa on kantaosa, ja ulkopohjan (5), tunnet - t u siitä, että se käsittää joustavan levyn (12), joka on sovitettu välipohjan (4) materiaalin kantaosaan vaakasuoraan asentoon ulkopohjan (5) yläpuolelle siten, että levy on väli-10 pohjamateriaalin (24) peittämä, jolloin levy (12) on valettu välipohjaan (4) välipohjassa tapahtuvan suhteellisen liikkeen estämiseksi, levyssä (12) on sivureunapari (14Ά, 14B), etu- ja takapää (16,18) ja ainakin yksi aukko, joka määrittää 15 taaksepäin ulottuvan jousielimen (20), jousielin (20) on ylöspäin kalteva ja taaksepäin ulottuva levyyn (12) nähden, jolloin siinä on takaosa, joka on sovitettu asettuvaksi käyttäjän kantaluun alapuolelle, ja että 20 välipohjassa (4) on jousielimen (20) alapuolelle ja ulkopohjan (5) yläpuolelle sovitettu syvennys.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen urheilukenkä, tunnettu siitä, että jousielin (20) on kahden, levyn (12) takapäästä (18) eteenpäin ulottuvan avoimen aukon 25 (22A, 22B) määrittämä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen urheilukenkä, tunnettu siitä, että levy (12) on muodostettu komposiittimateriaalista, joka käsittää termoplastista hartsia ja hiili-lasikuitukudosta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen urheilukenkä, tunnettu siitä, että levyn (12) sivureunat (14A, 14B) on taivutettu ylöspäin.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen urheilukenkä, tunnettu siitä, että levyn (12) sivureunat (14A, 35 14B) on taivutettu alaspäin. 10 95000

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen urheilukenkä, tunnettu siitä, että ulkopohjaan (5), jousielimen (20) alapuolelle on sovitettu joustavaa materiaalia oleva rajoitin (28). r • · » 95000