NO173763B - Monolittisk yttersaale - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en monolittisk yttersåle som angitt i innledningen i patentkravet.

For å forstå foten som et system har det blitt forsket i forskjellige parametre som påvirker fotens funksjon især med hensyn til en vektbærende fot. Det praktiske behov for slik kunnskap ligger i det faktum at en tro modell av foten kan forutsi gangarten og skoens virkning på denne. Ved å kjenne til på forhånd hvordan en sko kan påvirke f.eks. en idrettsmanns ytelse kan det konstrueres optimale sko uten å gå veien om den vanlige fremgangsmåte med å "skjære og prøve".

Den tradisjonelle fotmodell gir en modell som har en søyle med to akser som tilsier at foten under belastning er en stiv konstruksjon med en talocrural (ankel)-akse og en tydelig subtalar-akse. Den fremre del av foten er relativt stiv men med bare flere små benbevegelser rundt midttarses-aksene. Den gjennomsnittlige retning for ankelens effektive akse, kalt den subtalare akse, sies å være 42° vertikal og 16° horisontal i forhold til kroppens midtlinje, ifølge Inman, V.T. "The Joints of the Ankle", The Williams &. Wilkins Co., Baltimore, 1976. Imidlertid er denne teori ikke tilfredsstillende når det gjelder en vektbærende eller belastet fot på grunn av at hvis kraften på grunn av kroppsvekten skulle virke på den enkle, tradisjonelle subtalare akse, ville foten bryte sammen mekanisk.

Det er nå avgjort at foten omfatter to søyler og tre akser. Den nedre sidesøyle er hovedsakelig en fast bunn som omfattes av Calcaneus, Cuboid og den fjerde og femte metatarsal. Den gjenværende del av foten som omfattes av navicular, den første, andre og tredje cuneiform og den første, andre og tredje metatarsal, utgår fra talus ved den talonviculare grenseflate som svinger sammen med den nedre søyles inversjon/eversjonbevegelser i det som kan kalles "den subtalare leddakse". Men denne leddforbindelse av det som kan kalles den øvre fotsøyle er bare av sekundær betydning i den virkelige fotmekanisme. Den viktigste mekaniske belastningsovergang er på den nedre sidesøyle bak talus, på calcaneus, den bakre talocalcaneale fasett.

Det er også blitt avgjort at foten virker forskjellig under belastning enn når den blir passivt manipulert f.eks. av en lege. Denne forskjell bidrar til å forklare tidligere misforståelser når det gjelder hvordan foten virker under belastning.

Denne nye forståelse har frembrakt en ny konstruksjons-modell av foten som har to separate søyler viklet sammen med senevev og tre nesten rettvinklede akser. De tre aksene er: 1) den talocrurale (ankel) akse; 2) den talocalcaneale akse (dannet ved fasetten mellom talus og calcaneus); og 3) den talonaviculare akse (dannet ved fasetten mellom talus og de naviculare ben).

Det har vært konstruert støpte skoyttersåler i mange år, men slike konstruksjoner har hovedsakelig rettet seg mot problemene med fjæring, gange og tråksjon og for å tilpasses skoens overlær og for å festes dertil med lim og/eller søm. Slike tidligere konstruksjoner har ikke vært ment å tilveiebringe et optimalt underlag for den menneskelige fots oppbygning. Især har slike kontruksjoner ikke basert seg på en tosøylet organisk belastningsramme slik som beskrevet her. Dessuten er tidligere yttersålekonstruksjoner ikke konstruert for å kunne oppta funksjonsforandringen som oppstår bare ved liten slitasje av kantene på yttersålens bunnflate.

Den kjente teknikk er særlig beskrevet i følgende dokumenter: US 2 095 398 viser en fleksibel såle med flere parallelle, tverrgående kanaler i midtfotområdet.

US 4 262 435 viser en sportsko med en rekke små hull beliggende i fotballeområdet.

US 4 561 195 viser en sportsko med en midtsåle som har innstøpt en bølgeformet plate.

EP 0 215 995 viser en helsesåle med flere trykksøyler av ulik størrelse over hele sålen.

GB 779412 viser en såle med en sidekantstøtte for foten som strekker seg rundt hele sålen.

GB 1 512 745 viser en såle med slisseliknende åpninger som strekker seg på tvers inne i sålen under brukerens fotballeområde og midtfotområde.

NO patentsøknad 883416 viser en innretning for dynamisk tverrfeste av foten med en buet innsidekanal og en lineær utsidekanal for feste med stropper.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe alle midtsåle- og yttersålefunksjoner i en sko ved hjelp av et enkelt, homogent formbart materiale bare ved hjelp av geometri, slik at det tilveiebringes optimal støtte når foten belastes, og å eliminere behovet for en skolest ved fremstilling.

Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved at yttersålen har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegn-ende del av kravet.

Oppfinnelsen tilveiebringer en forbedret yttersåle hvor alle funksjoner som trengs for den organiske fotmodell, med utgangspunkt i en monolittisk, tynn, relativt myk og sterk elastomer, blir tilgodesett ved å tilsette eller trekke fra materiale. Oppfinnelsen er basert på prinsippet med "minimal tilstrekkelig tykkelse" for å holde foten så nær marken som mulig. Yttersålens form kan nærmest kalles "utvidet innover" og har en detaljert kontur som passer til mer enn 90% av alle føtter for en gitt fotlengde.

I yttersålekonstruksjonen ifølge oppfinnelsen oppnås energiabsorbering/fjæring ved hjelp av følgende egenskaper: 1. Flere tverrgående kanaler nærliggende sidekanten for å tilveiebringe fjærende tilpasning til den nedre fotsøyle. 2. Flere trykksøyler eller hull i hælområdet for å kunne oppta kjente trykkfordelinger. 3. Flere små hull i fotballeområdet for å gi både fjæring og elastisitet. 4. En opphøyet hælkopp for å hemme den tykke del av hælen i å utvide seg ved støt og fordelaktig fremme fotens naturlige støtdempningsegenskaper. 5. Avlastning av den bakre tverrgående hælkant for dynamisk å jevne og dempe det første slag mot hælen.

Statisk og dynamisk stabilitet i yttersålekonstruksjonen oppnås av de følgende trekk: 1. Fullstendig materialunderstøttelse for hele fotstruk-turens vektbærende punkter. 2. Minimal tykkelse og maksimal fleksibilitet for å minske invers j on/evers j onvridningsmoment, inkludert vrikking av ankelen.

3. Hælkappe for å hemme calcanealbevegelse.

4. Effektiv radial hæl for å minske dynamisk, overdrevne eversjonsvridningsmoment rundt den talocalcaneale akse. 5. Sideveis kantstøtte for å minske inversjonsutglidning ved stående stilling. 6. Fullstendig fleksibilitet for den fremre fot for fast støtte på oppreist eller uregelmessig overflate. 7. Fast tåunderlag for å gripe ved ubalanse og glipp.

Yttersålekonstruksjonen ifølge oppfinnelsen gjør at "to-søyle"-foten kan dreie seg fullstendig fritt på grunn av yttersålens tverrgående og langsgående fleksibilitet. Dette på grunn av at yttersålen liksom støttematerialet er tynt og mykt for å øke fleksibiliteten. I tillegg oppnås utmerket holdbarhet ved at lokale slitasjekrefter og dreininger elimineres ved bruk av fast, fleksibel tilpasning under hele gangsyklusen. Dessuten finnes det ikke materialer som degraderes under gjentatte støt og bøyninger.

Yttersålekonstruksjonen ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å overføre tredimensjonal geometri fra skoens overdel nøyaktig til fotbunnen eller yttersålen ved nøyaktig anbrakte festepunkter uten bruk av lest.

Konstruksjonen holder også skoen mekanisk til foten rundt midtfotområdet hvor det kart festes en bærestropp.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende, der fig. 1 er et perspektivriss av en yttersåle konstruert ifølge oppfinnelsen, fig. 2 er et planriss av en alternativ utførelse av yttersålen vist på fig. 1, fig. 3 er et snittriss av en del av hælområdet etter linjen 3-3 på fig. 2, fig. 4 er et snittriss av en del av midtfotområdet etter linjen 4-4 på fig. 2, fig. 5 er et planriss av en yttersåle ifølge oppfinnelsen som viser flere trekk, fig. 6 er et sideriss av yttersålen på fig. 5, fig. 7 er et planriss av en alternativ utførelse av hælområdet i yttersålen, fig. 8 er et snittriss etter linjen 8-8 på fig. 7, fig. 9 viser et tverrsnitt av en alternativ utførelse av yttersålen og en tåstøtteforsterkning ved innsettelse av en form i fotens fremre del.

I utførelsen av oppfinnelsen som vist på fig. 1 - 4 er det tilveiebrakt en yttersåle 10 med flere parallelle kanaler 12 i midtfotområdet anbrakt nærliggende og på tvers i forhold til sidekanten 14 på yttersålen 10 slik at de strekker seg generelt vinkelrett mot yttersålens 10 lengdeakse. I en utførelse er kanalen 12 som har størst lengde, anbrakt nær hælområdet og kanalene har avtagende lengde mot fotens fremre del.

En rekke små hull 16, 18 er tilveiebrakt i yttersålens fotballeområde som vist på fig. 1 og 2. Disse hull 16, 18 er anordnet slik i en utførelse at hullene 16 på sålens innside er i en eller flere rekker parallelle med mellomfotens tverrgående akse mens hullene 18 på utsiden er i en eller flere rekker parallelle med mellomfotens skrå akse. I en annen utførelse er hullene 16, 18 anordnet i en eller flere rekker parallelle med tverrkanalene 12. Hullenes 16, 18 diameter varierer mellom 0,3 og 0,6 cm og dybden, liksom mellomrommet mellom nærliggende hull 16, 18 vil avhenge av yttersålematerialets elastisitetsmodul.

I utførelsen som vist på fig. 2, er yttersålens 10a øvre flate forsynt med en innsidekanal 20 og en utsidekanal 22 i midtfotområdet. disse kanaler 20 og 22 har til hensikt å kunne motta respektive indre 21 og ytre 23 stropper, montert deri. I en utførelse har hver kanal 20, 22 en dybde som gjør det mulig for den respektive kanal å motta en ende av stroppene 21, 23 og holde stroppforbindelsen ved eller under nivået for yttersålens overside. Stroppene 21, 23 er lange nok til å kunne strekke seg opp og over bærerens midtfot og bli avtagbart festet, slik at hver indre stropp 21 avtagbart kan festes til en tilsvarende ytre stropp 23 ved hjelp av f .eks. en borrelås montert på hver sropp 21, 23. Begge kanaler 20, 22 er anbrakt på yttersålens 10a øvre flate slik at de ligger under brukerens fot.

I en utførelse ligger innsidekanalen 20 på yttersålen 10a under fotens øvre søyle, i form av en bue som ligger under tre anatomiske punkter i foten: 1) den bakre kant av første metatarsale hode; 2) den andre eller tredje cuneiform, fortrinnsvis den tredje cuneiform; og 3) innsiden av calcaneus. Det må bemerkes at en jevn buet form bare gjelder et jevnt spor i yttersålen, mens individuelle festepunkter vil kunne tilpasses retningen av stroppen.

I en utførelse ligger innsidekanalen 22 i yttersålen 10a under fotens nedre søyle over hele kanalens lengde. Denne kanal som er generelt lineær strekker seg således fra den bakre kant av det femte metatarsale hode til et sted nær ved og nærliggende det calcaneale-cuboide ledd.

Den spesifikke form, plassering og utførelse av kanalene på innsiden og utsiden kan varieres. Det er også innenfor oppfinnelsens område at en ende av hver av stroppene festes til yttersålens overflate, uten bruk av kanaler. Stroppene kan hver tjene som separate og uavhengige kraftlinjer for å hindre at foten forskyver seg og gir nødvendig støtte.

Det har blitt funnet at fotens hovedtrykkområder finnes i områdene rundt sidekanten, den metatarsale sone og hælområdet. Ved således å fjerne materiale fra yttersålen i hvilket som helst av disse områder kan det oppnås vesentlige fordeler ved en senkning av den effektive modul og øket vridningsfleksibilitet. I disse områder er det ønskelig å redusere den effektive modul for yttersålen tilsvarende en løpesko. Materialet sm brukes i yttersålen kan være av polyuretan eller annet kjent lignende yttersålemateriale. I en utførelse var yttersålematerialet av polyuretan med en modul på mellom 1378 - 2756 N/cm<2>.

Tverrkanalene 12 langs sidekanten gir en fjærende virkning under den nedre søyle. Polyuretanmaterialer som ofte brukes for yttersåler er ganske stive og avlastningen i form av kanaler 12 gir en lavere effektiv modul og tilveiebringer også torsjonsfleksibilitet. Mellomrommet mellom nærliggende kanaler 12 liksom dimensjonene av kanalene 12, inkludert bredde og dybde, vil avhenge av materialets modul, og mengden av det fjernede materiale bør være tilstrekkelig for å minske den effektive modul i kanalens 12 område til innenfor området mellom 138 - 690 N/cm<2>. I en utførelse var kanalene 12 0,6 cm dype, bredden var omtrent 0,15 cm og mellomrommet nærliggende kanaler 12 var omtrent 0,75 cm. Lengden av kanalene 12 ble bestemt slik at kanalene 12 ble anbrakt under stedet hvor belastningen ble overført fra fotens nedre søyle til yttersålen 10, og med kanalene 12 anbrakt utenfor yttersålens 10 område som ligger direkte under fotens bue. Således strekker kanalene 12 seg ikke innover forbi den buede innsidekanal 20.

I hælområdet er yttersålen 10 forsynt med flere trykksøyler 24 anbrakt inn i en sylindrisk fordypning 26 som vist på fig. 1-3. En støttekant 28 anbrakt rundt hælens øvre periferi strekker seg bak langs sidekanten til en stilling like foran den fremste tverrkanal 12. Hovedformålet med støttekanten 28 er å minske inversjonsutglidning ved stående stilling.

I en utførelse hadde trykksøylene 24 en diameter på omtrent 0,75 cm og en høyde på omtrent 0,8 cm i fordypningen 26 som hadde en dybde på omtrent 0,6 cm og en diameter på omtrent 5 cm. Søylene er fortrinnsvis anordnet med en midtsøyle 24a og flere søyler 24 anbrakt i konsentriske sirkler rundt midtsøylen 24a.

Som vist på fig. 2 og 3 er det tilveiebrakt en opphøyet hælkopp 38 for å hemme fotens naturlige hælfortykning fra å utvide seg ved støt som under gange eller løp og dessuten med fordel fremme fotens naturlige støtdempningsegenskaper.

På fig. 5 og 6 er det vist en utførelse av en yttersåle 32 ifølge oppfinnelsen, hvor flere forankringspunkter i form av små hull 30 er anbrakt i vinkel rundt yttersålens 32 periferi for å forankre skoens overdel til yttersålens 32 for å hindre tidlig delaminering. Hullene 30 kan være anbrakt som vist på fig. 5, eller inngå som et trekk ved utførelsen på fig. 1.

Hullenes 30 vinkel i forhold til yttersålens 32 overflate kan generelt være omtrent 45 - 60°. Hullenes diameter 30 kan generelt være mellom 0,15 og 0,3 cm mens dybden vil avhenge av yttersålematerialets modul. Hullene 30 kan ha en dybde som er tilstrekkelig til å gi stabile forankringspunkter og samtidig være kort nok til å gi tilstrekkelig yttersålemateriale under hullene 30 til å tilveiebringe konstruksjonsmessig helhet i yttersålen. I en utførelse var forankringshullenes 30 dybde mellom 0,3 og 0,45 cm.

Som vist på fig. 6 stiger yttersålens overflate opp fra den fremre del av foten eller fotballeområdet for å tilveiebringe en høydeforskjell mellom fotballeområdet og hælområdet. På denne måte blir det opprettholdt ønskelig tykkelse i fotballeområdet samtidig som det gir en progressivt tykkere yttersåle i midtfot-og hælområdet. I en utførelse var høydeforskjellen 1,3 cm.

I utførelsen vist på fig. 7 og 8 er yttersålen 32a forsynt med flere hull 40 som hjelper til å avlaste den bakre, tverrgående hælkant til et dynamisk jevnt og avdempet hælslag. Disse hull 40 er plassert mellom fordypningen 26 og forankrings-hullene 30 og strekker seg i et mønster rundt den bakre halvsir-kelformede del av fordypningen 26. Diameteren og dybden for disse hull 40 vil avhenge av yttersålematerialet, særlig modulen.

Som vist på fig. 9 i en alternativ utførelse, kan et avstivningselement 42, f.eks. en netting være støpt inn i fotballeområdet av yttersålen 32b under trærne. På denne måte blir tåunderlaget forsterket ved innsetting under støpingen. Avstivningselementet 42 er anbrakt foran delen av yttersålen som ligger under de metatarsale hoder. Avstivningselementet 42 er fortrinnsvis formet av et materiale slik at trykkegenskapene i avstivningselementet 42 vil være av en størrelsesorden (ti ganger eller mer) som er større enn for yttersålematerialet.

Stroppene 21, 23 brukt i utførelsen av den monolittiske yttersåle som vist på fig. 2, kan være av forskjellig utførelse, f.eks. en flat, smal stropp eller et monofilamentmateriale med et dempemateriale under for å beskytte foten. Hvis stroppene er for brede vil de imidlertid ha en tendens til å løfte foten vekk på visse steder og således frembringe lokalt trykk mpt foten. Brede, uelastiske stropper vil ha retningsproblemer og vil forårsake lokale trykkpunkter. Brede stropper vil også gjøre det vanskeligere å justere stroppene skikkelig. Som et eksempel på stropp som kan brukes med oppfinnelsen, er en polyesterbåndstropp som har en bredde på omtrent 0,9 cm og en modulus på omtrent 361 N/cm<2> og har blitt brukt med gode resultater. Minst fem indre og fem ytre sidestropper av denne type blir brukt i en utførelse, og den totale, kontaktflate for borrelåsene som ble brukt på endene av stroppene, var omtrent 16 cm<2>. I denne utførelse ble det brukt en polyuretan yttersåle med en tykkelse på omtrent 1,3 cm i fotballeområdet og en hårdhet på omtrent 50 durometer.

I en utførelse av oppfinnelsen er konstruksjonen og plasseringen av stroppene spesifisert ifølge anerkjente anatomiske målinger. I denne utførelse må den fremre ytre sidestropp være bak det femte metatarsale hode, Også den bakre ytre sidestropp bør passere over foten nærliggende det calcaneale-cuboide ledd. Den fremre indre stropp må bli bak det første metatarsale hode i denne utførelse. Den bakre indre stropp må være rettet bakover etter p ha passert nærliggende det naviculare fremspring. Innsidekanalen og utsidekanalen er tilstrekkelig lange til å tillate at stroppene oppnår disse anatomiske plasseringer. En eller flere tilleggsstropper kan om ønskelig anbringes mellom den fremre og bakre stropp på hver side av yttersålen.

Stengeinnretningen for stroppene kan være av en hvilken som helst type som er relativt uelastisk slik at de er litt løse når de strammes for første gang med minimal eller ingen belastning på foten.

Stroppens geometri og spesifikke mekaniske egenskaper kan varieres så lengde som minimumsstyrken og stivheten i stroppene opprettholdes uten å medføre lokale tryk mot foten.

I en utførelse bør søylen som inkluderer den indre og ytre stropp og delen av yttersålen mellom de indre og ytre forankringspunkter ikke belastes eller forlenges mer enn 10% under kroppsbelastninger i størrelsesorden på 2 - 3 kroppsvekter. Generelt vil de største belastninger mot stroppen oppstå under virksomhet som f.eks. intens løping, og slike belastninger bør

bæres under gangsyklusen først av de bakre stropper og deretter

> bevege seg fremover under midten av gangsyklusen. Stående stilling vil fordele belastningene jevnere.

Fremgangsmåten for å holde stroppenes stilling i forhold til hverandre kan varieres f.eks. ved hjelp av bindings-middel til det øvre stoff og/eller tilsette noe lerretstoff. Uttrykket "relativt uelastisk" bør defineres for oppfinnelsens formål. Vanlige skolisser er typisk vevet slik at fibrene må strekkes ganske meget før en større belastning kan håndteres. En typisk skolisse blir strukket 5%, med bare en

belastning på 2,5 kg. Selv om en skolisse har en kontinuerlig » økende modul er det mer hensiktsmessig når det gjelder oppfinnelsen, at stroppfibrene har en betydelig begynnelsesmodul som forblir lineær gjennom hele det effektive belastningsområdet.

En slik egenskap gjør det mulig å tåle betydelige krefter med meget mindre strekk. Dette er det som kreves av i uelastisitet for stroppene ifølge oppfinnelsen.

Claims (1)

1. Monolittisk yttersåle formet som en homogen konstruksjon for tilpasning til en skooverdel for å tilveiebringe en skokonstruksjon, omfattende et langstrakt, plant element (10) som har et generelt omriss som en fot, med et hælområde, et fotballeområde og et midtfotområde mellom nevnte hæl- og fotballeområde og med utsider og innsider eller kanter og dannet til en monolittisk konstruksjon, KARAKTERISERT VED at det plane element (10) har flere parallelle og tverrgående kanaler (12) beliggende i den øvre flate av det nevnte plane element (10) i midtfotom-

   rådet nærliggende sidekanten (14) og hvor nevnte tverrkanaler (12) er beliggende utenfor området for nevnte yttersåle som er direkte under fotens bue, idet nevnte kanaler (12) er generelt vinkelrett på det nevnte plane elements (10) lengdeakse og en rekke små hull (16, 18) er beliggende i fotballeområdet av nevnte yttersåle, idet hullene strekker seg over yttersålen fra innsiden til utsiden og hullene (16) på innsiden er anordnet i minst én rekke parallelt med mellomfotens tverrgående akse, og hullene (18) på utsiden er anordnet i minst én rekke parallelt med mellomfotens skrå akse, idet

   - en sidekantstøtte (28) i form av en opphøyet ribbe strekker seg rundt hælområdets periferi og langs sidekanten av nevnte plane element (10), - flere trykksøyler (24) er anordnet inne i en fordypning (26) i nevnte hælområde, og flere hull (40) er beliggende langs overflaten av den bakre hælkant mellom fordypningen (26) og hælområdets ytterkant, - en buet innsidekanal (20) og en lineær utsidekanal (22) er beliggende i den øvre flate av nevnte plane element (10), og minst én stropp (21, 23) er festet i den buede innsidekanal (20) og den lineære utsidekanal (22), - flere forankringshull (30) er anbragt i vinkel langs yttersålens periferi i en vinkel på omkring 45 - 60° i forhold til yttersålens øvre flate, - et avstivningselement (42) er støpt inn i det fremre området av yttersålen under tærne, - en opphøyet hælkopp (38) er anbragt i hælområdet, og yttersålens overflate hever seg fra fotballeområdet til den opphøyede hælkopp (38).