RU2104664C1 - General-purpose inner sole - Google Patents
General-purpose inner sole Download PDFInfo
- Publication number
- RU2104664C1 RU2104664C1 RU96112680A RU96112680A RU2104664C1 RU 2104664 C1 RU2104664 C1 RU 2104664C1 RU 96112680 A RU96112680 A RU 96112680A RU 96112680 A RU96112680 A RU 96112680A RU 2104664 C1 RU2104664 C1 RU 2104664C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- foot
- inner sole
- square
- conical
- patterns
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Footwear And Its Accessory, Manufacturing Method And Apparatuses (AREA)
Abstract
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.
Основными варьируемыми физико-механическими параметрами стелек, определяющими их потребительные свойства, являются:
- упругость, снижающая ударные нагрузки на стопу;
- адаптивность (изменчивость) формы, обеспечивающая равномерность распределения нагрузки по всей площади стопы;
- шероховатость поверхности с целью возбуждения педопунктурных зон стопы.The main variable physical and mechanical parameters of the insoles, determining their usable properties, are:
- elasticity that reduces shock loads on the foot;
- adaptability (variability) of the form, ensuring uniform distribution of the load over the entire area of the foot;
- surface roughness in order to excite pedopuncture zones of the foot.
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.
Известна медицинская стелька, изменяющая форму своей поверхности под воздействием неровностей стопы, для чего в стельке используют систему замкнутых объемов, наполненных текучим гелем и соединенных между собой специальными каналами. A medical insole is known that changes the shape of its surface under the influence of uneven feet, for which the insole uses a system of closed volumes filled with flowing gel and interconnected by special channels.
Поскольку давление передается во все стороны одинаково, гель под давлением неровностей стопы перетекает из объема в объем и в результате верхняя поверхность стельки повторяет поверхность подошвы стопы. Нагрузка по поверхности стельки распределяется более равномерно (см., например, Ekamed Entlastungs - Gel - Sohlen, "Altepflege - 1996", die Katalog - ausstellung, Erika Kayser, Am Fychsberg, Wunstorf 1993 - аналог). Since the pressure is transmitted equally in all directions, the gel under the pressure of the unevenness of the foot flows from volume to volume and as a result, the upper surface of the insole repeats the surface of the sole of the foot. The load on the insole surface is distributed more evenly (see, for example, Ekamed Entlastungs - Gel - Sohlen, "Altepflege - 1996", die Katalog - ausstellung, Erika Kayser, Am Fychsberg, Wunstorf 1993 - analogue).
Недостатком известного аналога является то, что жидкость практически несжимаема, поэтому ударные нагрузки при перемещении передаются на опорно-двигательную систему человека без демпфирования. Кроме того, собственный вес стельки с жидким гелем значительно превосходит вес обычных поролоновых стелек широкого потребления. A disadvantage of the known analogue is that the fluid is practically incompressible, so the shock loads when moving are transferred to the musculoskeletal system of a person without damping. In addition, the body weight of the liquid gel insole is significantly higher than the weight of ordinary foam insoles for general consumption.
Ближайшим аналогом из известных является вкладная стелька (Патент РФ N 2036596, кл. A 43 B 13/18). Ближайший аналог содержит опорную пластину, в пучковой и пяточной частях которой по концентрическим окружностям, соответствующим педопунктурным зонам стопы, выполнены перфорированные сквозные отверстия. В них вставлены витые пружинки, статически поджатые наклеенными на опорную пластину верхней и нижней накладками. The closest analogue of the known is the insole (Patent RF N 2036596, CL A 43
Недостатками ближайшего аналога являются:
- неравномерное распределение нагрузки по поверхности стельки;
- недостаточная эффективность поглощения ударных нагрузок, ограниченная добротностью материала опорной пластины.The disadvantages of the closest analogue are:
- uneven load distribution over the insole surface;
- insufficient shock absorption, limited by the quality factor of the material of the base plate.
Задача, решаемая данным изобретением, заключается в повышении эффективности поглощения ударных нагрузок и улучшении комфортности путем перераспределения нагрузки по всей площади подошвы стопы. The problem solved by this invention is to increase the efficiency of absorption of shock loads and improve comfort by redistributing the load over the entire area of the sole of the foot.
Это достигается тем, что в стельке универсальной, содержащей нижнюю и верхнюю пластины, между которыми с возможностью статического поджатия установлен упругий элемент в виде системы витых пружинок, верхняя пластина выполнена разрезной и составлена из выкроек ортопедических шаблонов типовых участков стопы, выкройки пришиты к нижней пластине с образованием гофр разной высоты и шага, эквидистантно отображающих в совокупности профиль подошвы стопы, гофры разделены перпендикулярно прошитыми строчками на квадратно-гнездовые элементы, а витые пружинки выполнены коническими, разной высоты навивки при равной жесткости и поштучно, с одинаковым статическим поджатием, размещены в квадратно-гнездовых элементах, при этом сторона квадратно-гнездового элемента равна диаметру большего основания конической пружинки. This is achieved by the fact that in the universal insole containing the lower and upper plates, between which, with the possibility of static preloading, an elastic element is installed in the form of a system of coil springs, the upper plate is made split and made up of patterns of orthopedic patterns of typical sections of the foot, the patterns are sewn to the lower plate with the formation of corrugations of different heights and steps, equidistantly displaying in total the profile of the sole of the foot, the corrugations are divided perpendicularly by stitched lines into square-nested elements, and These springs are conical, of different heights of winding with equal stiffness and piecewise, with the same static preload, placed in square-nested elements, while the side of the square-nested element is equal to the diameter of the larger base of the conical spring.
Вновь введенные элементы и связи позволяют реализовать такие новые свойства заявляемого технического решения, как:
- равномерность распределения нагрузки по поверхности подошвы стопы за счет эквидистантного изменения профиля поверхности стельки;
- высокая эффективность за счет высокой параметрической добротности конических пружинок;
- малый вес и малая толщина стельки за счет увеличения статического поджатия и амплитуды рабочего хода, не ограниченных касанием витков конической пружинки и возможности сжатия ее в плоскость.The newly introduced elements and relationships allow us to implement such new properties of the claimed technical solution, such as:
- uniform distribution of the load on the surface of the sole of the foot due to the equidistant change in the surface profile of the insole;
- high efficiency due to the high parametric quality factor of conical springs;
- light weight and small thickness of the insole due to the increase in static preload and the amplitude of the stroke, not limited by touching the turns of the conical spring and the possibility of compressing it into a plane.
Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, совпадающих с существенными признаками предлагаемого решения, и о соответствии последнего критерию "изобретательский уровень". An analysis of the known technical solutions (analogues) in the studied and related fields allows us to conclude that there are no signs in them that coincide with the essential features of the proposed solution, and that the latter meets the criterion of "inventive step".
На фиг. 1 представлены эпюры стандартного распределения нагрузки по поверхности подошвы стопы. На фиг. 2 представлен общий вид стельки универсальной; на фиг. 3 - разрезы A-A, B-B фиг. 1. In FIG. Figure 1 shows plots of the standard distribution of load on the surface of the sole of the foot. In FIG. 2 shows a general view of the universal insole; in FIG. 3 - sections A-A, B-B of FIG. one.
Стелька универсальная содержит нижнюю пластину 1, верхнюю пластину 2, набранную из выкроек ортопедических шаблонов 3, сшитых с нижней пластиной строчками 4 с образованием разновысотных гофр 5, разделенных перпендикулярными строчками на квадратно-гнездовые элементы 6. В каждый элемент 6 поштучно вставлены конические пружинки 7. Пружинки 7, разной высоты навивки, но равной жесткости, одинаково статически поджаты за счет ограниченного межпластинного объема квадратно-гнездовых элементов 6. Благодаря выпучиванию материала пластин под действием статически поджатых пружинок в элементах поверхность стельки имеет рифленый характер и эквидистантно повторяет поверхность подошвы стопы. The universal insole contains the
Стельки выполняются по размерам, по индивидуальному или стандартному ортопедическому профилю и помещаются внутрь спортивной или лечебной обуви. Insoles are made in size, on an individual or standard orthopedic profile and placed inside sports or medical shoes.
Качественными характеристиками эффективности стельки универсальной являются комфортность перемещений, аккумулирование кинетической энергии движений, снижение ударных нагрузок на опорно-двигательную систему, возбуждение, массаж педопунктурных зон стопы. Количественными показателями эффективности являются:
- коэффициент неравномерности нагрузки (коэффициент формы импульса давления) Kф;
- коэффициент виброизоляции Kв.Qualitative characteristics of the effectiveness of the universal insole are the comfort of movement, the accumulation of kinetic energy of movements, the reduction of shock loads on the musculoskeletal system, stimulation, massage of pedopuncture zones of the foot. Quantitative performance indicators are:
- load unevenness coefficient (pressure pulse shape coefficient) K f ;
- vibration isolation coefficient K century .
По определению (см. , например, "Справочник по математике для научных работников и инженеров". Г.Корн, Т.Корн, Физматгиз. М.: Наука, 1970, с. 497) в качестве коэффициента формы выборочного распределения используется отношение среднеквадратического отклонения (σ) к математическому ожиданию (M):
В табл. 1 представлены данные одной реализации измерений стандартного распределения давления по площади стопы, выполненные на штатном измерительном стенде (тензометр) Московской фабрики ортопедической обуви. Разрешающая способность тензометра (0,5 x 1) см, общее число зарегистрированных отсчетов (табл. 1) составило N = 386. Математическое ожидание выборки измерений M = 11,03, среднеквадратическое отклонение σ = 10,2, коэффициент вариации Kф = 0,9. Единственной возможностью обеспечения равномерности нагрузки на стопу является эквидистантное повторение поверхностью стельки формы стопы при равной жесткости каждого элемента в любой точке стельки. Последнее условие выполнимо при использовании конических пружинок с различной высотой навивки в элементах, соответствующих пяточной, пучковой и другим участкам стельки.By definition (see, for example, “A Handbook of Mathematics for Scientists and Engineers.” G. Korn, T. Korn, Fizmatgiz. M .: Nauka, 1970, p. 497), the standard deviation ratio is used (σ) to the mathematical expectation (M):
In the table. Figure 1 shows the data of one measurement of the standard distribution of pressure over the foot area, performed on a standard measuring stand (strain gauge) of the Moscow factory of orthopedic shoes. The resolution of the strain gauge (0.5 x 1) cm, the total number of recorded samples (Table 1) was N = 386. The mathematical expectation of the sample of measurements was M = 11.03, the standard deviation was σ = 10.2, and the coefficient of variation was K f = 0 ,9. The only way to ensure uniform load on the foot is the equidistant repetition of the foot shape on the insole with equal stiffness of each element at any point on the insole. The last condition is feasible when using conical springs with different heights of winding in the elements corresponding to the heel, beam and other parts of the insole.
Исходя из закона Гука (см., например, Г.А.Зисман, О.М.Тодес. "Курс общей физики", т. 1, Физматгиз, Наука, М, 1964, с. 318) для упругих пружинок деформирующая сила (F) рассчитывается:
F = -cδ,
где c - жесткость пружины, δ - величина статической осадки. Для эффективного вибропоглощения энергии ударного импульса необходимо, чтобы δ > δст. Из этого условия жесткость каждого элемента стельки должна быть постоянной.Based on Hooke's law (see, for example, G.A. Zisman, O.M. Todes. "General Physics Course", vol. 1, Fizmatgiz, Nauka, M, 1964, p. 318) for elastic springs, the deforming force ( F) calculated:
F = -cδ,
where c is the stiffness of the spring, δ is the value of static precipitation. For effective vibration absorption of shock pulse energy, it is necessary that δ> δ st . From this condition, the stiffness of each element of the insole should be constant.
Жесткость конической пружины зависит от параметров и задается выражением (см. , например, Справочник, т.1. "Приборы и системы для измерения вибрации, шума, удара". Под ред. В.В.Клюева. М.: Машиностроение, 1978, с. 46):
где G - модуль сдвига материала проволоки;
d - диаметр проволоки;
D1, D2 - диаметры витков навивки конической пружины у основания и вершины;
n - число витков.The stiffness of a conical spring depends on the parameters and is given by the expression (see, for example, the Handbook, t.1. "Devices and systems for measuring vibration, noise, shock." Edited by V.V. Klyuyev. M .: Mechanical Engineering, 1978, p. 46):
where G is the shear modulus of the wire material;
d is the diameter of the wire;
D 1 , D 2 - the diameters of the turns of winding a conical spring at the base and top;
n is the number of turns.
При изменении высоты навивки пружины и постоянном шаге жесткость изменяется. Следовательно, чтобы иметь дискретный ряд конических пружинок различной высоты навивки, имеющих постоянную жесткость, необходимо выполнить условие Δc = 0 при (n, d → var). Вычисляя полный дифференциал от функции жесткости пружины и приравнивая его нулю, получено:
Откуда 
Where from
Эффективность стельки зависит не только от точного воспроизведения ее поверхностью профиля подошвы стопы, но и от степени поглощения ударных импульсов движения. Эффективность вибропоглощения оценивается коэффициентом, представляющим собой отношение абсолютных ускорения объекта и источника (см. , например, "Вибрации в технике". Справочник под ред. К.В.Фролова, т.6, Машиностроение, 1931, с. 175, рис.4):
где ν - коэффициент демпфирования, равный 1/2 Q;
Q - качество энергоемкого элемента;
z - отношение частоты вибрации (ω) к собственной частоте виброзащитной системы (ωo).The effectiveness of the insole depends not only on the exact reproduction of the profile of the sole of the foot by its surface, but also on the degree of absorption of shock impulses of movement. The vibration absorption efficiency is estimated by a coefficient representing the ratio of the absolute acceleration of the object and the source (see, for example, “Vibrations in technology.” Handbook edited by K.V. Frolov, vol. 6, Mechanical Engineering, 1931, p. 175, Fig. 4 ):
where ν is the damping coefficient equal to 1/2 Q;
Q is the quality of the energy-intensive element;
z is the ratio of the vibration frequency (ω) to the natural frequency of the vibration protection system (ω o ).
Известна зависимость собственной частоты виброзащитной системы (ωc) от массы нагружения (m) и величины статической осадки δст (см. там же, с. 172, формула 2)
Собственная частота системы (стельки), образуемая совокупностью конических пружинок и массой нагружения в виде веса человека, должна выбираться в области ниже собственных частот органов человека (опорно-двигательной, тазобедренной) или ниже 8 Гц. Из этого условия следует, что статическое поджатие пружинок должно составлять величину порядка 4 мм, a масса статического нагружения на одну пружинку - от 1,5 до 4 кг. Общее количество пружинок, в зависимости от веса человека, в одной стельке составит величину 90 - 130 шт.The dependence of natural frequency vibration-proofing system (ω c) of the loading mass (m) and the static precipitation δ art (see ibid., P. 172, Formula 2)
The natural frequency of the system (insoles), formed by a set of conical springs and the mass of loading in the form of a person’s weight, should be selected in the region below the natural frequencies of the human organs (musculoskeletal, hip) or below 8 Hz. From this condition it follows that the static preload of the springs should be about 4 mm, and the mass of static loading per spring should be from 1.5 to 4 kg. The total number of springs, depending on the weight of the person, in one insole will be 90 - 130 pcs.
При расчете количества типоразмеров конических пружинок следует учитывать технологичность изготовления стелек. Интегральный эффект стелек при увеличении количества типоразмеров пружинок изменяется несущественно, но возрастают затраты на перестройку оборудования для навивки пружинок с разнородными параметрами. Оптимизация дискретного ряда типоразмеров пружинок для изготовления стелек показала, что предпочтителен ряд из трех типоразмеров со следующими параметрами (см. табл. 2). When calculating the number of sizes of conical springs, the manufacturability of insoles should be considered. The integral effect of the insoles with an increase in the number of standard sizes of springs does not change significantly, but the cost of rebuilding equipment for winding springs with heterogeneous parameters increases. Optimization of the discrete series of standard sizes of springs for the manufacture of insoles showed that a series of three standard sizes with the following parameters is preferable (see table. 2).
Адаптивные свойства изделия (в зависимости от потребительных качеств: спортивная, лечебная) могут регулироваться путем изменения плотности упаковки (шага строчек и типа пружинок). Adaptive properties of the product (depending on consumer qualities: sports, medical) can be regulated by changing the packing density (pitch of lines and type of springs).
Таким образом, конкретная реализация стельки представляется в виде квадратно-гнездовых ячеек, образованных сбиванием нижней пластины с выкройками верхней пластины, раскроенных шаблонными лекалами. Шаг и высота ячейки соответствующего участка стельки задаются раскроем типового лекала. В ячейки по типоразмерам, поштучно вставлены конические пружинки, их статическое поджатие создается ограниченным объемом ячейки. Технология сборки предусматривает заготовки стелек с прошиванием одного ряда строчек с образованием гофр. Установку в образовавшиеся гофры пружинок соответствующих типоразмеров и прошивку перпендикулярных строчек. Благодаря сжатию конической пружинки в плоскость данная операция выполняется на обычной швейной машинке "Зингер". Thus, a specific implementation of the insole is represented in the form of square-nested cells formed by knocking down the bottom plate with patterns of the top plate, cut out by template patterns. The step and cell height of the corresponding section of the insole are set by cutting a standard pattern. Conical springs are individually inserted into the cells by standard sizes; their static compression is created by the limited cell volume. The assembly technology provides for the preparation of insoles with the stitching of one row of lines with the formation of corrugations. Installation of the corresponding standard sizes into the formed corrugations and the insertion of perpendicular stitches. Due to the compression of the conical spring in the plane, this operation is performed on a conventional Singer sewing machine.
Конические пружинки навиваются из гостированной пружинной проволоки типа 65с2ва, твердость по Раквеллу 53...57. После навивки пружинки подвергаются нормализации в масляном радиаторе при температуре +20oC в течение 20 мин. Для избежания проколов пластин при статическом поджатии каждая пружинка имеет на концах по 0,5 поджатых витка. Пластины изготовлены из натуральной мягкой кожи и сшиваются капроновыми нитками, строчками с двойным швом.Conical springs are wound from a guest spring wire of 65s2va type,
Испытания опытных образцов проводились с использованием комплекса виброизмерительной аппаратуры "Брюль и Къер" в НПО ИТ и штатного измерительного стенда (тензометрической дорожки) на Московской фабрике ортопедической обуви. Эффективность опытных образцов составила: коэффициент поглощения вибраций - 8 дБ, коэффициент неравномерности формы - 0,2. Tests of the prototypes were carried out using the Bruehl & Kj комплексаr vibration measuring equipment complex at NPO IT and a full-time measuring stand (strain gauge track) at the Moscow factory of orthopedic shoes. The effectiveness of the prototypes was: vibration absorption coefficient - 8 dB, the shape unevenness coefficient - 0.2.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96112680A RU2104664C1 (en) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | General-purpose inner sole |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96112680A RU2104664C1 (en) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | General-purpose inner sole |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2104664C1 true RU2104664C1 (en) | 1998-02-20 |
| RU96112680A RU96112680A (en) | 1998-08-20 |
Family
ID=20182338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96112680A RU2104664C1 (en) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | General-purpose inner sole |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2104664C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2520048C2 (en) * | 2009-02-08 | 2014-06-20 | Кинг Фэмили Кинджетикс, Ллк | Orthopaedic shock absorber |
| WO2023059217A1 (en) * | 2021-10-08 | 2023-04-13 | Заурбий Хамидович ХАМОКОВ | Orthopaedic insole |
| RU2800568C2 (en) * | 2021-10-08 | 2023-07-24 | Виктор Геннадиевич Процко | Orthopedic insole for unloading areas of calluses and/or corns on the plantar surface of the foot (options) |
-
1996
- 1996-06-21 RU RU96112680A patent/RU2104664C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Die Katalogauss tellung. Erika Kayser, Am Fychsberg, Wunstorf, 1993. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2520048C2 (en) * | 2009-02-08 | 2014-06-20 | Кинг Фэмили Кинджетикс, Ллк | Orthopaedic shock absorber |
| WO2023059217A1 (en) * | 2021-10-08 | 2023-04-13 | Заурбий Хамидович ХАМОКОВ | Orthopaedic insole |
| RU2800568C2 (en) * | 2021-10-08 | 2023-07-24 | Виктор Геннадиевич Процко | Orthopedic insole for unloading areas of calluses and/or corns on the plantar surface of the foot (options) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Alexander et al. | The assessment of dynamic foot-to-ground contact forces and plantar pressure distribution: a review of the evolution of current techniques and clinical applications | |
| Cheung et al. | Finite element modeling of the human foot and footwear | |
| Miller et al. | Influence of foot, leg and shoe characteristics on subjective comfort | |
| Snow et al. | The effects of wearing high heeled shoes on pedal pressure in women | |
| JP2020179262A (en) | Granular foam having different cushion property | |
| Zanetti et al. | Amateur football pitches: mechanical properties of the natural ground and of different artificial turf infills and their biomechanical implications | |
| Coltman et al. | Bra strap orientations and designs to minimise bra strap discomfort and pressure during sport and exercise in women with large breasts | |
| Lo et al. | New methods for evaluating physical and thermal comfort properties of orthotic materials used in insoles for patients with diabetes | |
| Healy et al. | Materials used for footwear orthoses: a review | |
| Ali et al. | Mechanical performance of additive manufactured shoe midsole designed using variable-dimension helical springs | |
| CN113435082B (en) | Mechanical regulation and control simulation system for fracture surgery robot | |
| RU2104664C1 (en) | General-purpose inner sole | |
| Clarke | The pressure distribution under the foot during barefoot walking | |
| CN106447453A (en) | Customization method of digital shoe product | |
| Cheng et al. | Design of three-dimensional Voronoi strut midsoles driven by plantar pressure distribution | |
| CN105919217A (en) | Plantar pressure sensing shoe and pressure detection method | |
| US20190094087A1 (en) | Shear and normal force sensors,and systems and methods using the same | |
| Farhang et al. | Landing impact analysis of sport surfaces using three-dimensional finite element model | |
| Tsai et al. | The mechanical properties of the heel pad in unilateral plantar heel pain syndrome | |
| Garcia et al. | Dynamic study of insole materials simulating real loads | |
| CN110514373A (en) | A kind of mattress photoelastic evaluation method | |
| Jørgensen et al. | The HPC-device: a method to quantify the heel pad shock absorbency | |
| Guo et al. | Parametric study of orthopedic insole of valgus foot on partial foot amputation | |
| Mientjes et al. | Contoured cushioning: effects of surface compressibility and curvature on heel pressure distribution | |
| KR101913104B1 (en) | Pressure dispersed insole responds to the pressure of the human foot and manufacturing method for thereof |