RU2036596C1

RU2036596C1 - Shoe sock

Info

Publication number: RU2036596C1
Application number: RU93009808A
Authority: RU
Inventors: А.С. Щербаков; В.Ф. Давыдов; О.Ю. Григорьева; В.Т. Савохин
Original assignee: Московский государственный университет леса
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1993-02-25
Publication date: 1995-06-09

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: shoe sock comprises supporting plate whose bunch and heel portions are provided with through holes arranged along concentric circles corresponding to pedopuncture zones of the foot. These holes receive springs statically pressed-down by upper cover plate and lower plate glued on the supporting plate. Positive effect is based on relative compensation of vibration waves propagating in the material of supporting plate and through the system of springs, and on attaining the lowermost natural frequency of vibration-suppressing system of about several Hertz along with a high quality of flexible members. EFFECT: higher efficiency of suppressing impact loads on foot. 3 dwg

Description

Изобретение относится к легкой промышленности, в частности к обувному производству, и может найти применение при изготовлении рабочей, спортивной или лечебной обуви. The invention relates to light industry, in particular to shoe production, and may find application in the manufacture of working, sports or medical shoes.

Известны лечебные стельки, в педопунктурных зонах которых размещены единичные массажные элементы. Known therapeutic insoles, in the pedopuncture zones of which single massage elements are placed.

Недостатком известных стелек является функциональная ограниченность и невысокая эффективность. A disadvantage of the known insoles is functional limitation and low efficiency.

Ближайшим аналогом из известных является подпружиненная подошва с индивидуальными характеристиками и способ сборки такой обуви [1] Недостатком подпружиненной подошвы является нетехнологичность, связанная с большим числом направляющих в сборке и несфазированность волн ударных нагрузок, передаваемых через подошву на стопу. The closest analogue of the known ones is a spring-loaded sole with individual characteristics and a method for assembling such shoes [1] The disadvantage of a spring-loaded sole is the low-tech associated with a large number of guides in the assembly and the phase out-state of shock waves transmitted through the sole to the foot.

Технический результат заявляемого решения состоит в оптимизации медико-механических параметров системы человек-стелька, а также отдельных ее частей относительно педопунктурных зон стопы. The technical result of the proposed solution is to optimize the medical-mechanical parameters of the man-insole system, as well as its individual parts relative to the pedopuncture zones of the foot.

Это достигается тем, что пружины установлены в сквозные отверстия стельки по концентрическим окружностям, соответствующим педопунктурным зонам стопы, один конец которых закреплен на нижней накладке, второй статически поджат верхней накладкой, а отношение коэффициента жесткости материала опорной пластины и системы пружин удовлетворяет условию противофазности волн упругих колебаний, прошедших через них. This is achieved by the fact that the springs are installed in the through holes of the insole along concentric circles corresponding to pedopuncture zones of the foot, one end of which is fixed to the lower plate, the second is statically pressed by the upper plate, and the ratio of the stiffness coefficient of the material of the base plate and the spring system satisfies the antiphase condition of the waves of elastic vibrations passing through them.

На фиг. 1 представлен общий вид вкладной стельки; на фиг. 2 то же, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 экспериментально снятая амплитудно-частотная характеристика пяточной части стельки. In FIG. 1 shows a general view of the insole; in FIG. 2 is the same, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 experimentally recorded amplitude-frequency characteristic of the heel of the insole.

Вкладная стелька содержит опорную пластину 1 в пяточной 2 и пучковой 3 частях педопунктурных зон выполнены сквозные отверстия 4, в которые поштучно вставлены пружины 5. Диаметр навивки пружин совпадает с диаметром отверстий. Пружины статически поджаты приклеенными к опорной пластине верхней 6 и нижней 7 накладками, закрывающими сквозные отверстия сверху и снизу. Вкладные стельки выполняются по размерам и помещаются внутрь рабочей или спортивной обуви. The insert insole contains a support plate 1 in the heel 2 and the beam 3 parts of the pedopuncture zones, through holes 4 are made, into which the springs are inserted piece by piece 5. The diameter of the coil winding coincides with the diameter of the holes. The springs are statically preloaded by the overlays glued to the base plate of the upper 6 and lower 7, covering the through holes at the top and bottom. Inserted insoles are made in size and placed inside work or sports shoes.

Стелька работает следующим образом. The insole works as follows.

При беге возникают ударные нагрузки. При среднем темпе бега 15 км/час и последовательном переносе веса тела с пяточной части на носочную, размерах пяточной части стельки 8 х 5,5 см, длительность ударного пяточного или пучкового импульса составляет порядок τ_и ≈ 0,02 с. В соответствии с зависимостью ΔF ≃ 1/τ_и основной спектр гармоник ударного импульса сосредоточен в интервале от 0 до 50 Гц. Особенно опасными при беге являются частоты, совпадающие с поясничной частью позвоночника в области 14-16 Гц. Чтобы стелька гасила частоты опасных гармоник f_г, совпадающих с частотами внутренних органов человека, соответствующим педопунктурным зонам, собственная частота f_о системы человек-стелька выбрана из условия f_o <

или f_o < 10 Гц.When running, shock loads occur. With an average running speed of 15 km / h and sequential transfer of body weight from the heel to the toe, the heel of the insole is 8 x 5.5 cm, the shock heel or beam pulse is of the order of τ _and ≈ 0.02 s. In accordance with the dependence ΔF ≃ 1 / τ _{and the} main harmonic spectrum of the shock pulse is concentrated in the range from 0 to 50 Hz. Especially dangerous when running are frequencies that coincide with the lumbar spine in the region of 14-16 Hz. In order for the insole to quench the frequencies of dangerous harmonics f _g , which coincide with the frequencies of the internal organs of the person corresponding to pedopuncture zones, the natural frequency f _о of the man-insole system is selected from the condition f _o <

or f _o <10 Hz.

Собственная частота пружинного виброизолятора определяется формулой Рело
ω_o= 2πf_o=

где G модуль сдвига пружинной проволоки ≈ 8,5 х 10¹⁰ н/м²;
d диаметр проволоки;
D диаметр витка навивки пружины;
n количество витков пружины;
m масса нагружения пружины.The natural frequency of the spring vibration isolator is determined by the Relo formula
ω _o = 2πf _o =

where G is the shear modulus of the spring wire ≈ 8.5 x 10 ¹⁰ n / m ² ;
d wire diameter;
D the diameter of the coil winding spring;
n number of turns of the spring;
m is the mass of the spring loaded.

Максимальная добротность пружины достигается при соотношениях ее параметров:
D/d 10; D/h > 3, где h шаг навивки. Расчетная масса, приходящаяся на одну пружину, для f_o 7 Гц, m 180 г. При среднем весе 70 кг, количество пружин в пяточной части составляет ≈ 380 шт. диаметр навивки D 3 мм, число витков n 8, высота навивки Н 9, d 0,25 мм. Величина статического поджатия пружин при сборке стельки рассчитывается из формульной зависимости ω_o=

где g ускорение силы тяжести, составляет 4,5 мм. Чтобы не было смятия пружин, толщина опорной пластины выбрана не менее высоты поджатия пружин или 5 мм. Эффективность гашения ударных нагрузок стелькой существенно повышается за счет взаимной компенсации волн упругих колебаний, распространяющихся через материал опорной пластины и систему пружин, для чего коэффициенты жесткости материала опорной пластины и системы пружин обеспечивает фазовый сдвиг между волнами, близкий к 180^о. Необходимый коэффициент жесткости опорной пластины при площади стельки, за вычетом площади сквозных отверстий, ≈ 17 см² обеспечивают материалы типа полиуретан "Эластомер СКУ-7-60", или губчатая резина.The maximum quality factor of a spring is achieved with the ratios of its parameters:
D / d 10; D / h> 3, where h is the winding pitch. The estimated mass per spring is for f _o 7 Hz, m 180 g. With an average weight of 70 kg, the number of springs in the heel is ≈ 380 pcs. winding diameter D 3 mm, number of turns n 8, winding height H 9, d 0.25 mm. The value of the static preload of the springs during assembly of the insole is calculated from the formula dependence ω _o =

where g is the acceleration of gravity is 4.5 mm. So that there is no crushing of the springs, the thickness of the base plate is chosen not less than the height of the preload of the springs or 5 mm. The efficiency of damping shock loads by the insole is significantly increased due to the mutual compensation of waves of elastic vibrations propagating through the material of the base plate and the spring system, for which the stiffness coefficients of the material of the base plate and the spring system provide a phase shift between the waves of close to 180 ^about . The necessary stiffness coefficient of the base plate for the insole area, minus the area of the through holes, ≈ 17 cm ^{2 is} provided by materials such as Polyurethane "Elastomer SKU-7-60" or sponge rubber.

Положительный эффект изобретения основан на статическом поджатии пружин, навивки их с высоким качеством за счет оптимизации параметров навивки, а также взаимной компенсации волн упругих колебаний на верхней накладке стельки путем выбора соотношения коэффициентов жесткости опорной пластины и системы пружин. Перечисленные свойства в совокупности обеспечивают эффективность стельки в диапазоне частот внутренних органов человека порядка 7 дБ. The positive effect of the invention is based on the static compression of the springs, their winding with high quality due to optimization of the winding parameters, as well as mutual compensation of waves of elastic vibrations on the upper insole by choosing the ratio of the stiffness coefficients of the support plate and the spring system. The listed properties together provide the insole efficiency in the frequency range of human internal organs of about 7 dB.

Claims

INSERT INSIDE containing a support plate with through holes in which the springs are installed and an upper pad fixed to the support plate from the foot side, characterized in that the through holes are arranged in concentric circles corresponding to pedopuncture zones of the foot, while from the sole side to the support the bottom plate is mounted on the plate, on which one ends of the springs are fixed, and the other ends of the springs are freely supported in the upper plate, and the ratio of the stiffness coefficients is ma Methods and material of the backplate to springs satisfies antiphase waves of elastic vibrations transmitted through them.