SU1750639A1 - Вкладна стелька - Google Patents

Abstract

Использование: в обувной промышленности при изготовлении деталей низа обуви с повышенными комфортными свойствами. Существо изобретени : вкладна  стелька состоит из двух слоев, верхний из которых выполнен из упругого материала, а нижний имеет профиль, соотвествующий профилю планетарной части стопы. Верхний слой выполнен в виде отдельных участков с различной жесткостью, размещенных в углублени х нижнего сло . Жесткость верхнего сло  обратно пропорциональна глубине профил  нижнего сло . С целью обеспечени  регулировани  жесткости верхнего сло  на отдельных его участках образовано разное количество отверстий . 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

У

Ј

Изобретение относитс  к обувной промышленности , а именно t к детал м низа обуви.

Известна стелька, изготовленна  из материала , который имеет способность принимать форму стопы носчика, затвердева  на воздухе.

Недостатком этой стельки  вл етс  то, что она не обеспечивает повышение комфортности обуви, так как распределение давлени  по стельке не оптимизируетс  в св зи с тем, что форма стельки, аналогична  форме стопы, может вызвать нзгружение последней в несвойственных ее конструкции участках, Недостатком  вл етс  также то, что жесткий затвердевший профиль вызовет повышение ударных нагрузок на стопу .

Наиболее близкой к предлагаемому  вл етс  стелька, выполненна  из картона, который повтор ет форму стопы потребител . Над обувным картоном расположена вкладна  стелька. Между последним и картоном размещена масса из гибкого, литого, незатвердевающего материала, который обеспечивает повторение вкладышем формы планетарной части стопы потребител .

К недостаткам указанной стельки можно отнести то, что она не обеспечивает повышение комфортности обуви, так как может вызвать несвойственное нагружение конструкции стопы за счет того, что не определены упруго-геометрические параметры элементов стельки, что не позвол ет оптимизировать давление стопы и величину ударной нагрузки при ходьбе дл  индивидуальных параметров носчика.

Цель изобретени  - повышение комфортности обуви за счет снижени  ударных нагрузок на стопу при ходьбе при обеспечении регулировани  жесткости верхнего сло  стельки.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что во вкладной стельке, состо щей из двух слоч ел о о со ю

ев, верхний из которых выполнен из упругого материала, а нижний имеет профиль, соответствующий профилю планетарной части стопы, верхний слой выполнен в виде отдельных участков с различной жесткостью , размещенных в углублени х нижнего сло , при этом жесткость верхнего сло  обратно пропорциональна глубине профил  нижнего сло , а на отдельных участках верхнего сло  образовано разное количество отверстий.

На фиг.1 изображена конструкци  стельки и схема взаимодействи  стопы со стелькой; на фиг.2 - изображена схема определени  оптимального профил  стельки; на фиг.З - схема определени  оптимальных упруго-геометрических параметров вставки .

Стелька 2 состоит из жесткого сло  2, в котором выполнен профиль 3. Профиль 3 закрыт верхним слоем - вставкой 4, выполненной из упругого материала, который имеет способность деформироватьс  под стопой, причем нижн   поверхность вставки 4 имеет форму профил  3, а верхн   поверхность 5 образует единую плоскость со слоем 2. Профиль 3 имеет опорные участки: носочный I, пучковый II, перейменный III, п точный IV. Каждый опорный участок разделен на зоны N, обладающие различной жесткостью. Разница в жесткост х достига- етс  выполнением зон из материалов с различным модулем упругости Е.

Различна  жесткость может быть обеспечена также выполнением во вставке 4 отверстий 6, расположенных с различной частотой в разных зонах и равномерно t в каждой зоне. На стельку 1 со вставкой 4 наклеена вкладна  стелька 7 (фиг.Ча).

При контакте со стелькой 1 стопа деформирует упругую вставку 4, сжима  ее, и образует профиль 8, необходимый дл  обеспечени  повышенной комфортности обуви за счет оптимизации распределени  давлени  и времени образовани  контактной поверхности 8 {фиг.16).

Дл  того, чтобы обеспечить выполнение поставленной цели, необходимо процесс оптимизации распределени  давлени  стопы на опору рассмотреть с учетом конструкции стопы, выработанной в процессе формировани  человеческого тела и с учетом условий этого формировани , которые определ ютс  контактом стопы без обуви со средним грунтом, характерным дл  районов , выбранных человеком дл  расселени , Тогда распределение давлени  стопы у человека , обладающего средним весом тела, по среднему грунту, может быть прин то оптимальным, модуль упругости среднего

грунт 1 Е 5 МПа, Распределение давлени  определ етс  глубиной профил  опоры 9 или величиной деформации грунта 10 Д1н под действием давлени  pi от веса тела

(фиг.2а). Причем контактна  поверхность при нагрузке весом определ етс  упругой линией 10, а величина Alori  вл етс  величиной остаточной деформации грунта. Зависимость давлени  от полной деформации

0 грунта ДМ, состо щей из упругой Alyf и остаточной деформации Д1ог, 1Г), получена экспериментальным путем (фиг.2б), причем Д|г Д1ог + Д lyr. Зна  значение Д lor. можно определить величину

5 упругой деформации грунта Д 1уг и давление р в рассматриваемой точке А.

Дл  того, чтобы обеспечить оптимальную величину давлени  в обуви, в стельке 1, изготовленной, например, из кожи, выпол0 н етс  профиль П (фиг.2в), глубина которого Д li определ етс  глубиной упругой линии Д ly/,i, полученной из предыдущего эксперимента и упругой деформации кожи Д1у«1, рассчитанной по зависимости деформации

5 кожи Д IK от давлени  р (р f( Д1К)) (фиг.2г) причем р-оптимальное давление стопы на грунт, определ емое по графику на фиг,2б. Таким образом Д1К| Д 1ул1 . Профиль II кожаной стельки обеспечит оптимальное

0 распределение давлени  при статической нагрузке на стельку, т.е. при сто нии в услови х же динамической нагрузки при ходьбе, с учетом закона равенства количества двиг

5 жени  импульсу силы: m Ду / F dt, врем 

о

т: уменьшаетс  в стельке с профилем по сравнению с грунтом в (2,0-2.5) раза за счет того, что при ходьбе по грунту чело0 век каждый раз образует след, на что затрачиваетс  врем  т , а при ходьбе по стельке этот след заранее выполнен и времени на его образование практически не требуетс .

5 При условии сохранени  количества движени  (т Ду) возрастает сила F, а следовательно , и давление р, которое уже не будет оптимальным, а ударна  нагрузка на стопу будет выше допустимой.

0 Увеличить врем  г дл  снижени  ударного давлени  р возможно за счет заполнени  профил  11 упругим материалом 4 (вставкой), на сжатие которого затрачиваетс  врем  т. Дл  заполнени  профил  стель5 ки вставкой 4 необходимо опустить линию 11 на величину д (2-3) мм как позволит конструкци  обуви, а именно допустима  толщина стельки.

Жесткость материала вставки Сс рассчитываетс  следующим образом.

Процесс взаимодействи  стопы с опорой носит ударный характер, т.е. стопа в определенный момент времени как бы падает на опору с высоты Н (фиг.За). Средний вес тела равен ГЛ. Стопа контактирует с опо- рой поочередно отделами, начина  с п точной части, через геленочную, пучковую и конча  носочной. Врем  формировани  поверхности контакта стопы с грунтом определ етс  экспериментально по отделам.

При наличии обуви между грунтом и стопой введена стелька и каблук (подошва) (фиг.Зб). Процесс взаимодействи  аналогичен , оптимальное врем  формировани  контактной поверхности обеспечиваетс  расчетом жесткости упругой вставки 4 с учетом жесткости каблука.

Процесс взаимодействи  стопы с грунтом можно представить следующим образом .

Тело массой m (фиг.Зв) падает на систему стелька - каблук (подошва), которую можно представить последовательно соединенными пружинами с жесткост ми Сс и Ск (п). Стопа, в свою очередь, также пред- ставл ет собой пружину с нелинейной жесткостью Сет, величина которой дл  данной задачи рассматриваетс  в интервале изменени  средних масс (50-100 кг).

Дл  каждого опорного отдела столы справедлива формула

Cj

4л2

m

Т

где Cj - жесткость системы стопа-стелька- кдЪпук J-ro опорного отдела;

m - средн   масса тела;

Т - врем  опоры на J-й отдел.

Жесткость опорного отдела стельки GCJ:

1/Cj-1/CCT-1/CK(n)

В каждом опорном отделе жесткость материала должна быть переменной, так как внутри отдела переменно давление р и глубина профил  A li. Дл  расчета жесткости материала внутри отдела, разобьем каждый отдел на п частей дл  равнозначного распределени  веса р.

Ccj

S

m

1

kmCcJ.

где km коэффициент жесткости m-й части, который может быть найден из услови  пропорциональности жесткости и веса, или

m

1

km PJ.

(4)

Жесткость m-й части определ етс  Сет) km Cj.(5)

Известно, что жесткость С материала

С

Е -А I

(6)

ви

где Е - модуль упругости материала;

А - площадь поперечного сечени ;

I - высота.

Высота I определена конструкцией обут .е. толщиной стельки.

Получить необходимое значение жест кости С можно с учетом формулы (6), изменив модуль упругости Е или А, например, проделав набор круглых отверстий, как в предлагаемой стельке, которые уменьшают искомую площадь Amj на требуемую величину , чтобы получить необходимую жесткость

Ст|.

Дл  примера рассмотрим расчет упруго-геометрических параметров стельки в п точной части. г

Врем  формировани  контактной поверхности в п точном отделе Т 0,24 с определено экспериментально, вес принимаем , например, 65 кг (средн   норма), тогда по уравнению (1):

35

Сп

4 3,142 65 10 102 0,242

44.5 (кг/см).

40

Жесткость стопы С дл  веса Р 65 кг, с учетом экспериментально определенной деформации стопы 1.2 см, равна:

45

50

Сст

65

1.2

54,2 (кг/см).

В п точной части на жесткость системы С оказывает вли ние каблук. Модуль упругости , например, капронового каблука Е 1200 кг/см, тогда по уравнению (б), определив А 15 см (площадь поперечного сечени  каблука) и I 5 см (высота каблука), рассчитаем Ск:

Ос

1200 15

3600 (кг/см).

55

По уравнению (2) найдем жесткость стельки в п точном отделе

11

Ссп

1/44,5 - 267,4 (кг/см).

1/54,2 - 1/3600 0,00374

Разобьем п точный отдел на три по са (фиг.Зг). Дл  каждого по са из эксперимента известно распределение веса Р. Тогда по уравнению (4) и (5)

р - Pi + Р2 + рз - 0,2р + 0,35р + 0.45р; Ссп - Ci + Cz + Сз - 0,2 Сел+035 Ссп+0,45 Сел - -53,5 -I- 93,6 + 120.3 - 267,4 (кг/см), или Ci - 53,5 кг/см;

С2 - 93,6 кг/см;

Сз-120,3 кг/см.

По уравнению (6) найдем площади каждого по са п точного отдела, обеспечивающие требуемые жесткости Ci, Сг и Сз, прин в Е - 5 кг/см2, а величины И - 0,3,12 -0,205 и 1з 0,15 см известны из предыдущего построени .

AI

Ci li 53.5 0.3

-3,21 (см2),

А2 93.6 .205 , з м (см2) дз . 120.3 ОЛ5,361(см2)

tО

Найдем площади каждого по са по геометрическим построени м

Ai1-4,59 см2;

А21 - 5.09 см2;

Аз1 - 4,89 см2.

Площадь по сов превышает требуемую, т.е. не обеспечит нужной величины жесткости при применении сплошной вставки.

Уменьшить площадь А до А можно, проделав р д отверстий в материале вставки, например, если мы делаем круглые отверсти  площадью S 0,16 см2, то дл  первого по са их количество п:

ni 9(шт).

Аналогично дл  второго и третьего по сов

П2 7 (шт). пз 8 (шт).

Разместив равномерно отверсти  по по сам (фиг.Зг), получим требуемое значение жесткости, которое обеспечит оптимальную величину давлени  в п точном отделе стопы .

Расчет аналогичен дл  всех опорных отделов .

Преимущества предлагаемой стельки перед прототипом заключаетс  в том, что комфортность обуви повышена за счет оптимизации расчетным путем распределени  давлени  стопы на опору и величины удар- ной нагрузки от обуви на стопу.

В современной обуви примен ютс  простилки, прикрепл ема  под вкладную стельку, котора  может сравнитьс  с предлагаемым изобретением как базовый обь- ект.

Предлагаема  стелька имеет преимущества , заключающиес  в уменьшении ударных нагрузок на стопу до величины, обеспечивающей комфортное состо ние стопы и + оптимальное распределение давлени .

Claims (2)

1.Вкладна  стелька, состо ща  из двух слоев, верхний из которых выполнен из упругого материала, а нижний имеет профиль, соответствующий профилю плантарной части стопы, отличающа с  тем, что, с целью повышени  комфортности за счет снижени  ударных нагрузок при ходьбе,

верхний слой выполнен а виде отдельных участков с различной жесткостью, размещенных в углублени х нижнего сло , при этом жесткость верхнего сло  обратно пропорциональна глубине профил  нижнего

сло .

2.Стелька по п. 1,отличающа с  тем, что, с целью обеспечени  регулировани  жесткости верхнего сло , на отдельных его участках образовано разное количество

отверстий.

I-n

/0

стевькаК

QuZ.i

(fM F, МПа && ft

rt/r

I I УЧ , -ч |Tfl/fM

.

г )

/

Стопа СсГ

Стельха Сс

KufinuK / (подошЬа))

Зтга... Q

2.

стелька.

Фиг.З