FR3053876B1 - INTELLIGENT SOLE DEVICE FOR A FOOTWEAR - Google Patents
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Abstract
Un dispositif de semelle intelligente (12) pour un article chaussant comprend : une couche de semelle (14) comprenant une ou plusieurs régions à raideur ajustable (22), prévues à des endroits prédéterminés ; et une unité de commande (24) configurée pour faire varier sélectivement ladite raideur de chaque région (22). La région à raideur ajustable (22) comprend un volume prédéterminé de matériau polymère. La raideur dudit volume prédéterminé de matériau polymère varie par application d'une stimulation énergétique commandée par l'unité de commande (24). En particulier, la stimulation énergétique est réalisée au moyen d'un élément chauffant (26) associé à ladite région (22), pour faire varier la raideur en modifiant la température du polymère.An intelligent sole device (12) for a footwear includes: a sole layer (14) including one or more adjustable stiffness regions (22) provided at predetermined locations; and a control unit (24) configured to selectively vary said stiffness of each region (22). The region of adjustable stiffness (22) comprises a predetermined volume of polymeric material. The stiffness of said predetermined volume of polymer material varies by applying an energy stimulation controlled by the control unit (24). In particular, the energy stimulation is performed by means of a heating element (26) associated with said region (22), to vary the stiffness by changing the temperature of the polymer.
Description
Domaine techniqueTechnical area
La présente invention concerne généralement le domaine deschaussures ou plus généralement des articles chaussants. Laprésente invention concerne plus particulièrement un dispositif desemelle intelligente pour un article chaussant.The present invention generally relates to the field of shoes or more generally footwear. The present invention relates more particularly to an intelligent device for an article of footwear.
Etat de la techniqueState of the art
Dans les chaussures, et plus particulièrement dans leschaussures de sport, le pied est soumis à des chocs et desvibrations, parfois violents, de la semelle contre des élémentsextérieurs. Ces chocs sont dus à l'activité de l'utilisateur, parexemple simple marche ou activité sportive, mais aussi à samanière naturelle de poser son pied au sol, et à l'environnementsur lequel il évolue.In footwear, and more particularly in sport shoes, the foot is subjected to shocks and vibrations, sometimes violent, of the sole against external elements. These shocks are due to the activity of the user, for example simple walk or sporting activity, but also to natural samanière to put his foot on the ground, and the environment on which it evolves.
La manière de poser son pied, ou démarche, peut êtreclassée selon un nombre défini de catégories générales mais restedistincte pour chaque individu.The way of setting foot, or step, can be classified according to a definite number of general categories but remains distinct for each individual.
Puis, les chocs au niveau du pied sont amortis par le corpsen se répercutant successivement sur les genoux, les hanches etéventuellement jusque sur la colonne vertébrale. Dans le cas d'uneactivité répétée sur une période de temps longue, par exemple deplusieurs années, ce phénomène peut entraîner des problèmes desanté sévères. De plus, le phénomène est rapidement amplifié parune démarche inappropriée ou une activité violente comme parexemple une activité sportive intense.Then, the shocks in the foot are damped by the body, which is reflected successively on the knees, hips and possibly even on the spine. In the case of a repeated activity over a long period of time, for example for several years, this phenomenon can lead to severe health problems. Moreover, the phenomenon is rapidly amplified by an inappropriate approach or a violent activity such as an intense sport activity.
Pour éliminer les risques sur la santé, et pour améliorer leconfort dans l'utilisation des chaussures, la semelle a pour fonctionde réduire l'influence des chocs sur le corps de l'utilisateur. Laconstruction de la semelle, notamment le choix/combinaison desmatériaux et formes, dépend du type de chaussure, afin de fournirun amortissement adapté.To eliminate health risks, and to improve the comfort in the use of shoes, the sole serves to reduce the impact of shocks on the body of the user. Laconstruction of the sole, including the choice / combination of materials and shapes, depends on the type of shoe, to provide adequate cushioning.
Des chaussures comportant des systèmes d'amortissementdes chocs au niveau du pied sont depuis longtemps développéesdans les milieux des chaussures médicales et celui des chaussuresde sport. Idéalement, ces systèmes tiennent compte de l'activité del'utilisateur et de l'usure de la chaussure. Ils sont aussi adaptablespour prendre en compte les caractères spécifiques à chaqueindividu, comme par exemple la démarche, la forme du pied, lepoids ou la taille.Footwear with foot-cushioning systems has long been developed in medical footwear and sports footwear. Ideally, these systems take into account the activity of the user and the wear of the shoe. They are also adaptable to take into account the specific characteristics of each individual, such as gait, foot shape, weight or height.
On connaît de l'état de la technique, des dispositifsd'amortissement variable pour chaussure qui permettent unerépartition instantanée d'un fluide sous le pied au moment del'appui. Un tel dispositif propose une solution purement mécaniqued'amortissement variable qui est rapide et qui s'adapte à l'activité,et à l'environnement. En revanche ce dispositif est actionnédirectement par la force du pied, en fonction des points de plus fortcontact au sol. Les paramètres individuels de l'utilisateur ne sontpas pris en compte de manière adaptable. Ainsi, dans le cas d'unepersonne ayant une démarche inappropriée, le dispositif amplifie ledéfaut de positionnement en ne favorisant que les zones de plusfort contact.It is known from the state of the art, variable cushioning devices for shoe that allow instant distribution of a fluid under the foot at the time of the support. Such a device offers a purely mechanical solution of variable damping that is fast and adapts to the activity and the environment. On the other hand this device is operated directly by the force of the foot, according to the points of strongcontact ground. The individual parameters of the user are not taken into account in an adaptable way. Thus, in the case of a person with an inappropriate gait, the device amplifies the defect of positioning by favoring only the zones of greater contact.
On connaît aussi de l'état de l'art la demande de brevetFR 2 743 701 qui décrit un dispositif d'amortissement variablecommandé, en fonction de chocs ou de vibrations mesurés aussien temps réel. Le dispositif comporte un module de mesure quiinclut un capteur de vibrations ou de chocs ainsi qu'un blocélectronique de pilotage qui commande des actionneurs en fonctiondes vibrations ou chocs mesurés. Les actionneurs sont notammentdes dispositifs à actionnement mécanique disposés sur ou dans lasemelle d'une chaussure et modifient leur épaisseur et/ou leurrigidité dans un ou plusieurs de leurs axes en fonction d'un signalélectrique approprié.It is also known from the state of the art patent application FR 2,743,701 which describes a variabl recommended damping device, according to shocks or vibrations measured aussien real time. The device comprises a measurement module that includes a vibration or shock sensor and an electronic control unit that controls actuators according to measured vibrations or shocks. The actuators are in particular mechanically actuated devices disposed on or in the sole of a shoe and change their thickness and / or their rigidity in one or more of their axes according to a suitable electrical signal.
Ce dispositif permet d'obtenir un amortissement variable entemps réel. Mais la mise en œuvre avec des actionneursmécaniques est invasive et encombrante. De plus, Le dispositif estlimité en termes de confort et d'adaptabilité car l'amortissement estconfiguré pour correspondre à une valeur prédéterminée, lesvaleurs cibles d'amortissement ne prenant pas en compte lesparamètres individuels de l'utilisateur.This device makes it possible to obtain variable damping in real time. But the implementation with mechanical actuators is invasive and cumbersome. In addition, the device islimited in terms of comfort and adaptability because the damping is configured to correspond to a predetermined value, the damping target values not taking into account the individual parameters of the user.
Objet de l’invention L’objet de la présente invention est d'apporter des solutionsaux problèmes posés par les dispositifs de semelle connus. L'objet de la présente invention est notamment de proposerun dispositif de semelle intelligente pour article chaussant qui soitfacile à intégrer à une semelle et offre une adaptation de lasemelle en temps réel.OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide solutions to the problems posed by known sole devices. The object of the present invention is in particular to provide an intelligent footwear device for footwear that is easy to integrate with a sole and offers a lasemelle adaptation in real time.
Description générale de l’inventionGeneral description of the invention
Pour poursuivre cet objectif, l'invention propose un dispositifde semelle intelligente pour un article chaussant, comprenant unecouche de semelle comprenant une ou plusieurs régions à raideurajustable, positionnées à des endroits prédéterminés ; et une unitéde commande configurée pour faire varier sélectivement laditeraideur de chaque région.To further this objective, the invention provides an intelligent sole device for a footwear comprisinga sole layer comprising one or more adjustable stiffness regions positioned at predetermined locations; and a control unit configured to selectively vary the amount of each region.
On appréciera que la région à raideur ajustable comprend unvolume prédéterminé de matériau polymère, et la raideur duditvolume prédéterminé de matériau polymère varie sous l'applicationd'une stimulation énergétique commandée par l’unité decommande. L’invention exploite donc un ou plusieurs volumesprédéterminés de polymère sous le pied de l’utilisateur, formantdes régions intégrées à la semelle, dont la raideur est modifiablede manière contrôlée par l’unité de commande. Le changement de raideur dans ces régions entraîne une variation de l'absorption deschocs par la semelle, et aussi de l'enfoncement du pied dans lasemelle de manière à adapter la semelle à son environnement. Parextension de langage, le présent dispositif de semelle possèdedonc un « amorti variable ».It will be appreciated that the region of adjustable stiffness comprises a predetermined volume of polymeric material, and the stiffness of said predetermined volume of polymeric material varies under the application of energy stimulation controlled by the control unit. The invention thus exploits one or more predetermined volumes of polymer under the foot of the user, forming regions integrated in the soleplate, the stiffness of which is changeable in a controlled manner by the control unit. The change in stiffness in these regions causes a variation in the absorption of shocks by the sole, and also the depression of the foot into the sole so as to adapt the sole to its environment. By extension of language, the present sole device has a "variable cushioning".
Le terme de raideur est utilisé dans la présente demandedans son sens conventionnel. La raideur est la caractéristique quiindique la résistance à la déformation élastique d’un corps. Cettemodification implique des modifications de dureté et/ou densitéet/ou élasticité et/ou résilience, et peut donc s’apprécier aussi parrapport à ces paramètres. La modification de dureté va conduire, àl’échelle globale de la semelle, à une modification d’amorti.The term stiffness is used in this application in its conventional sense. Stiffness is the characteristic that indicates the resistance to elastic deformation of a body. This modification involves changes in hardness and / or density and / or elasticity and / or resilience, and can therefore be assessed also with respect to these parameters. The change in hardness will lead, on the overall scale of the sole, a modification of cushioning.
Comme l’invention exploite des volumes de polymères donton modifie la raideur, l’intégration des régions à raideur variabledans la semelle est plus facile, notamment en termes d’encombrantet de poids, que pour des dispositifs mécaniques comme dans leFR 2 743 701.Since the invention exploits volumes of polymers whose stiffness is modified, the integration of the regions with varying stiffness in the soleplate is easier, particularly in terms of bulk and weight, than for mechanical devices as in FR 2,743,701.
De préférence, la région à raideur ajustable comprend unvolume prédéterminé de matériau polymère dont la hauteur, vudans le sens de l’épaisseur de la semelle, est d’au moins 6 mm ou8 mm, de préférence au moins 10, 12 ou 14 mm.Preferably, the region of adjustable stiffness comprises a predetermined volume of polymeric material whose height, in the direction of the thickness of the soleplate, is at least 6 mm or 8 mm, preferably at least 10, 12 or 14 mm.
Selon les variantes, chaque région est formée par moulageavec le reste de la couche de semelle, ou sous la forme d’uninsert, ledit insert étant placé dans un logement prévu dans lacouche de semelle, ledit insert comprenant optionnellement uneenveloppe en matériau isolant thermique.According to the variants, each region is formed by molding with the remainder of the sole layer, or in the form of uninsert, said insert being placed in a housing provided in the sole layer, said insert optionally comprising an envelope of thermal insulating material.
Selon les variantes, le dispositif comprend plusieurs couchesde semelle distinctes, amovibles ou intégrées dans une chaussure.De préférence, les régions à amorti ajustable sont prévues dansune couche de semelle extérieure, c’est-à-dire comprenant unesurface extérieure venant en contact avec le sol.According to the variants, the device comprises a plurality of separate sole layers, removable or integrated into a shoe. Preferably, the adjustable cushioning regions are provided in an outer sole layer, that is to say comprising an outer surface coming into contact with the sole. ground.
Le présent dispositif de semelle est apte à modifier la raideurde la chaussure en temps réel pendant les déplacements de l'utilisateur. L'adaptation se fait sur un intervalle de temps court,par exemple entre quelques dizaines de secondes et quelquesminutes.The present sole device is able to modify the stiffness of the shoe in real time during the movements of the user. The adaptation is done on a short time interval, for example between a few tens of seconds and a few minutes.
Le dispositif comprend avantageusement un système demesure comprenant au moins un capteur de pression et/ou capteurd’accélération et/ou une centrale inertielle associé(s) à la couchede semelle, qui permet d’acquérir des données de mesure.The device advantageously comprises a measurement system comprising at least one pressure sensor and / or acceleration sensor and / or an inertial unit associated with the sole layer, which makes it possible to acquire measurement data.
De préférence, le système de mesure comprend unemembrane à capteurs de pression, permettant de déterminer lapression exercée par le pied, en plusieurs points, ladite membraneà capteurs de pression étant par exemple placée au-dessus de lacouche de semelle. Les capteurs de pressions peuvent être alignésverticalement avec les régions.Preferably, the measurement system comprises a pressure sensor membrane, for determining the pressure exerted by the foot, at several points, said pressure sensor membrane being for example placed above the sole layer. The pressure sensors can be aligned vertically with the regions.
Le système de mesure est avantageusement connecté àl’unité de commande, et l’unité de commande est configurée pourfaire varier la stimulation énergétique appliquée aux régions enfonction des données de mesure.The measurement system is advantageously connected to the control unit, and the control unit is configured to vary the energy stimulation applied to the regions in accordance with the measurement data.
Ainsi, le système de mesure transmet les données de mesureà l'unité de commande qui, après traitement, transmet descommandes apte à faire varier la raideur des régions, de manièresélective et individualisée. L'invention permet alors d'adapter, entemps réel, le comportement de la semelle en fonction del'interaction du pied avec l'environnement. Les paramètresindividuels du pied et son comportement sur la semelle sont desfacteurs pris en compte dans le traitement des données.Thus, the measurement system transmits the measurement data to the control unit which, after processing, transmits commands adapted to vary the stiffness of the regions, ofelective and individualized manner. The invention then makes it possible to adapt, in real time, the behavior of the sole as a function of the interaction of the foot with the environment. The individual parameters of the foot and its behavior on the sole are factors taken into account in the data processing.
En pratique, il est utile d’avoir plusieurs régions à raideurvariables par couche de semelle, de manière à pouvoir régler plusfinement l’amorti et corriger des problèmes de posture (par ex.pronation/supination du pied). On peut par exemple positionnerdeux régions à raideur variable dans la partie du talon, l’uneagencée du côté intérieur du pied et l’autre du côté extérieur. Onpourra également prévoir deux à trois régions en partie avant dupied, dans la partie se trouvant sous les métatarses. En particulier, on peut prévoir une région à raideur variable extérieure, unecentrale, et une intérieure.In practice, it is useful to have several regions stiffness per sole layer, so as to finely adjust the cushioning and correct posture problems (eg prosthesis / supine foot). For example, it is possible to position two regions of variable stiffness in the part of the heel, the one on the inside of the foot and the other on the outside. Two to three regions may also be provided, partly in front of the foot, in the part under the metatarsals. In particular, it is possible to provide a region with variable external stiffness, a central one and an interior one.
Avec un ensemble de mesure comprenant au moins uncapteur de pression positionné pour mesurer la pression du pied auniveau de chaque région à raideur variable, l’unité de commandepeut effectuer une adaptation précise de la raideur et donc ducomportement d’amorti. On le comprendra, l’unité de commandeest alors avantageusement configurée pour commander de manièreindividuelle chacune des régions à raideur variable Sur unepériode de marche ou course donnée, les signaux de commandeémis par l’unité de commande varient donc selon les régions àraideur variable, pour obtenir des raideurs différentes dansdifférentes partie de semelle. Toutes les régions ne reçoivent doncpas au même moment le même signal de commande, mais sontactivées selon les besoins en durée et intensité.With a measuring assembly comprising at least one pressure sensor positioned to measure the foot pressure at the level of each region of variable stiffness, the control unit can perform a precise adaptation of the stiffness and thus the cushioning behavior. It will be understood that the control unit is then advantageously configured to individually control each of the variable-stiffness regions. On a given running or running period, the control signals transmitted by the control unit therefore vary according to the variable-resistance regions, in order to obtain different stiffness in different part of sole. All the regions do not receive the same control signal at the same time, but are activated according to the needs in terms of duration and intensity.
Selon un mode de réalisation, la stimulation énergétique estréalisée au moyen d’un élément chauffant placé dans chaquerégion, pour faire varier la raideur en modifiant la température dupolymère. Nombre de polymères sont sensibles à la chaleur, etvont voir leur rigidité diminuer lorsque la température s’élève. Cemode de réalisation vise donc à exploiter cette propriété despolymères, de manière contrôlée. En pratique, l’unité decommande va commander la stimulation énergétique, via l’élémentchauffant, afin de porter le polymère de la région à unetempérature donnée, pour obtenir une modification de rigiditécorrespondante. Une telle régulation est envisageable en boucleouverte, mais peut facilement être mise en oeuvre en bouclefermée en exploitant les données du système de mesure. II a été découvert que l’EVA (Éthylène-acétate de vinyle) estun polymère qui se prête particulièrement bien pour la mise enœuvre de l’invention. L'emploi d'un élément chauffant permet d'utiliser unetechnologie simple et maîtrisée pour faire varier la raideur des régions à raideur ajustable. L'élément chauffant est, par exemple,une membrane chauffante, de préférence comportant des filsrésistifs chauffants.According to one embodiment, the energetic stimulation is carried out by means of a heating element placed in each region, to vary the stiffness by modifying the temperature of the polymer. Many polymers are sensitive to heat, and their stiffness decreases with increasing temperature. This method of realization therefore aims to exploit this property despolymers, in a controlled manner. In practice, the remote control unit will control the energy stimulation, via the heating element, to bring the polymer of the region to a given temperature, to obtain a corresponding stiffness modification. Such a regulation is possible in open loop, but can easily be implemented in a closed loop by exploiting the data of the measurement system. It has been discovered that EVA (Ethylene Vinyl Acetate) is a polymer which is particularly suitable for the practice of the invention. The use of a heating element makes it possible to use a simple and controlled technology to vary the stiffness of regions with adjustable stiffness. The heating element is, for example, a heating membrane, preferably having heating resistive.
Le chauffage de la membrane va permettre un échauffementd’un volume donné de polymère autour de la membrane. La régionà raideur variable peut donc être vue comme le volume depolymère destiné à être affecté par les changements detempératures exécutés au moyen de l’élément chauffant.The heating of the membrane will allow a heating of a given volume of polymer around the membrane. The region of variable stiffness can therefore be seen as the volume of polymer to be affected by changes in temperatures effected by means of the heating element.
De préférence, l’élément chauffant est placé sous la facesupérieure de la couche de semelle extérieure, à une distance d’aumoins 4 à 5 mm.Preferably, the heating element is placed under the upper face of the outer sole layer at a distance of at least 4 to 5 mm.
On notera que la chaleur produite pour la modification deraideur n’est pas gênante pour l’utilisateur, puisque l’élémentchauffant est englobé d’une couche de plusieurs mm de polymèreayant souvent des propriétés isolantes, comme l’EVA, et que lechauffage est en général réalisé dans la semelle extérieure, doncloin du pied.It will be noted that the heat produced for the modification of the starter is not a problem for the user, since the heating element is comprised of a layer of several mm of polymer often having insulating properties, such as EVA, and that the heating is in General made in the outsole, doncloin the foot.
Selon une autre variante, la région à raideur variablecomprend un ou plusieurs éléments en alliage à mémoire de forme,enveloppés par le polymère, la stimulation énergétique étantréalisée en faisant circuler un courant électrique à traversl’élément en alliage à mémoire de forme de manière à provoquerson échauffement et son changement de forme. L'élément en alliage à mémoire de forme permet ainsi defaire varier la raideur du volume de polymère entourant le ou leséléments en alliage à mémoire de forme, constituant donc la régionà raideur variable. La variation de la raideur est alors très rapide etpermet une plus grande réactivité. Par exemple, la déformation deséléments en alliage à mémoire de forme peut se faire en unedizaine de secondes.According to another variant, the variable stiffness region comprises one or more shape memory alloy elements, enveloped by the polymer, the etertralized energy stimulation by circulating an electric current through the shape memory alloy element so as to cause warm up and change of shape. The shape memory alloy element thus makes it possible to vary the stiffness of the volume of polymer surrounding the shape memory alloy element (s), thus constituting the region with variable stiffness. The variation of the stiffness is then very fast and allows a greater reactivity. For example, the deformation of the shape memory alloy elements can be done in about a few seconds.
Selon une autre variante la région à raideur variablecomprend un polymère électro-actif, la stimulation énergétiqueétant réalisée en passant un courant électrique à travers ledit polymère. En pratique, des électrodes sont implantées dans unvolume de mousse, et l’application d’un courant va entraîner unemodification des propriétés mécaniques d’un volume donné depolymère entourant ces électrodes, formant la région à raideurvariable. L'unité de commande envoie donc ici un signal électriquequi est directement utilisé comme stimulation énergétique. Celapermet une simplification dans la diversité des pièces du dispositif. L’unité de commande est configurée pour envoyer et/ourecevoir des données vers/depuis un terminal communicant. L'utilisation d'un terminal communicant permet d'une part àun utilisateur d'entrer des données personnelles qui seront prisesen compte dans le traitement des données ; et d'autre part d'avoirune interface qui transmet des rapports et/ou des conseilsd'utilisation à l'utilisateur. Le terminal communicant peut aussieffectuer toute ou partie du traitement des données. L'invention concerne aussi une chaussure comprenant undispositif de semelle tel que décrit ci-avant.According to another variant, the variable stiffness region comprises an electroactive polymer, the energy stimulation being performed by passing an electric current through said polymer. In practice, electrodes are implanted in a volume of foam, and the application of a current will result in a modification of the mechanical properties of a given volume of polymer surrounding these electrodes, forming the region with variable stiffness. The control unit sends here an electrical signal which is directly used as energy stimulation. This simplifies the diversity of the parts of the device. The control unit is configured to send and / or receive data to / from a communicating terminal. The use of a communicating terminal allows a user to enter personal data that will be taken into account in the processing of the data; and on the other hand having an interface that transmits reports and / or tips for use to the user. The communicating terminal can also perform all or part of the data processing. The invention also relates to a shoe comprising a sole device as described above.
La fabrication d'une chaussure complète comprenant undispositif de semelle selon l'invention permet plus de flexibilité auniveau du positionnement et de l'intégration des éléments autourdu pied de l'utilisateur. Ainsi, selon les variantes, l'unité decommande peut se trouver dans une partie de semelle ou êtreinstallée au niveau de la tige de la chaussure, même sur une faceextérieure de la tige.The manufacture of a complete shoe comprising a sole device according to the invention allows more flexibility in the level of positioning and integration of the elements around the foot of the user. Thus, according to the variants, the control unit may be in a sole part or be installed at the level of the upper of the boot, even on an outer face of the upper.
Description détaillée à l’aide des figures D’autres particularités et caractéristiques de l’inventionressortiront de la description détaillée d'au moins un mode deréalisation avantageux présenté ci-dessous, à titre d’illustration, ense référant aux dessins annexés. Ceux-ci montrent :DETAILED DESCRIPTION ACCORDING TO FIGURES Other features and features of the invention will be described in detail in at least one advantageous embodiment shown below, by way of illustration, with reference to the accompanying drawings. These show:
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