ES2088848T3 - Articulo de calzado dotado de miembros multiples que contienen fluido. - Google Patents

Articulo de calzado dotado de miembros multiples que contienen fluido.

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ES2088848T3 ES95117929T ES95117929T ES2088848T3 ES 2088848 T3 ES2088848 T3 ES 2088848T3 ES 95117929 T ES95117929 T ES 95117929T ES 95117929 T ES95117929 T ES 95117929T ES 2088848 T3 ES2088848 T3 ES 2088848T3
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Abstract

ARTICULO DE CALZADO QUE INCLUYE EN PRIMER LUGAR UNO O MAS MECANISMOS ALMOHADILLADOS QUE CONTIENEN UN FLUIDO (59), EN CONTACTO DE TRANSMISION DE CARGA ELASTOMERICO O DIRECTO CON EL PIE, PARA PROPORCIONAR MAYOR COMODIDAD. EN SEGUNDO LUGAR UNO O MAS MECANISMOS ALMOHADILLADOS, PREFERENTEMENTE MAS GRUESOS, QUE CONTIENEN FLUIDO (53) ESTAN SITUADOS EN UNA PORCION DE TRANSMISION DE CARGA DE LA SUELA, ENTRE EL PIE Y UNA SUPERFICIE DE AGARRE AL SUELO DEL CALZADO. EL PRIMER MECANISMO(S) ALMOHADILLADO SE SUPERPONE, AL MENOS PARCIALMENTE, SOBRE UNA PARTE DEL SEGUNDO MECANISMO(S) ALMOHADILLADO, Y LOS DOS MECANISMOS ALMOHADILLADOS ESTAN AL MENOS PARCIALMENTE SEPARADOS EN TODAS LAS SUPERFICIES DE SUPERPOSICION POR UN ELEMENTO DE DISTRIBUCION DE LA CARGA (57).

Description

Artículo de calzado dotado de miembros múltiples que contienen fluido.
Campo de la invención
Esta invención se refiere a artículos de calzado que tienen un almohadillado, comodidad y estabilidad mejorados. Particularmente, esta invención se refiere a artículos de calzado que incluyen dispositivos de almohadillado que proporcionan una comodidad superior al usuario y proporcionan un rendimiento superior en condiciones de carga alta.
Antecedentes de la invención
Durante largo tiempo se han estudiado y rediseñado artículos de calzado para lograr una comodidad y rendimiento mejorados. A este respecto, y particularmente en zapatos atléticos, los aspectos primarios incluyen la capacidad de proveer al pie de un ambiente cómodo y mitigar el golpe o impacto experimentado cuando el zapato y, en consecuencia, el pie y la pierna inferior impactan sobre la tierra o el suelo. Estas fuerzas son particularmente significativas mientras se corre y se salta. Por ejemplo, se estima que un corredor que se apoya sobre cuatro o cinco pulgadas cuadradas del talón absorbe una fuerza de impacto de aproximadamente tres o cuatro veces el peso del corredor. En consecuencia, un corredor de 180 libras puede crear una fuerza aproximada de 720 libras de choque sobre el área de apoyo del talón. Dado que cada talón podría impactar sobre el terreno aproximadamente 800 veces por milla, es fácil ver la necesidad de un mecanismo de absorción de golpes en el calzado.
Además de un zapato que absorba un impacto intenso y repetido, la importancia de la comodidad se entiende fácilmente por todo aquel que lleva zapatos. De hecho, se sabe que la comodidad en los zapatos atléticos afecta el estado psicológico del usuario y, por tanto, su rendimiento, eficiencia muscular, consumo de energía y la capacidad del atleta para entrenar y competir.
Se han utilizado en la construcción del zapato para absorber estas fuerzas una variedad de materiales elastómeros, que incluyen caucho natural, elastómeros polimerizados y copolimerizados y cauchos sintéticos. Sin embargo, estos materiales elastómeros experimentan degradación por el uso repetido y tienen características pobres de eficiencia de transferencia de energía. En consecuencia, la industria ha buscado medios alternativos para el almohadillado del pie.
En esta búsqueda, se han estudiado largamente dispositivos de almohadillado neumáticos. Por ejemplo, la patente norteamericana 259.092 (1882) presenta una suela neumática muy precoz. A pesar de la larga búsqueda, los dispositivos de almohadillado neumáticos no han logrado el éxito comercial durante cerca de un siglo y por una serie de razones. De hecho, hasta que se hicieron las invenciones descritas en las patentes norteamericanas 4.183.156 y 4.219.945, la técnica carecía del conocimiento tecnológico para fabricar almohadillados neumáticos en zapatos comercialmente exitosos. Las invenciones descritas en estas patentes revolucionaron el diseño de los zapatos y el mercado del calzado atlético, habiéndose incorporado en al menos 200 millones de zapatos vendidos en el mundo.
Siguiendo este éxito inicial del almohadillado neumático, se han realizado diversos intentos para mejorar estos sistemas. La patente norteamericana número 4.506.460, por ejemplo, describe un dispositivo moderador que funciona en combinación con elementos de almohadillado elastómeros o neumáticos. El moderador se utiliza para absorber, redistribuir, almacenar y devolver energía. La patente norteamericana número 5.083.361 describe un zapato que incluye una disposición de cámaras de aire apiladas. En este diseño, las cámaras de aire se construyen con una capa de barrera exterior de material elastómero con tejido enlazado por hilo de bajada para promediar el esfuerzo de las cámaras y mantener la estabilidad. Asimismo, se sugiere inflar la cámara superior a una presión más baja con el fin de proporcionar una suavidad de contacto inicial.
La solicitud de Taiwán número 75100322 describe una almohadilla de aire de doble plataforma exterior en la que las cámaras de aire periféricas de la unidad superior y las cámaras de aire periféricas de la unidad inferior están en comunicación de fluido. Las cámaras de aire centrales de la almohadilla de aire superior y las de la almohadilla de aire inferior también están en comunicación de fluido. Se pretende que este diseño proporcione un inserto de aire que continúe soportando al usuario después de ser perforado. Para esa finalidad, el diseño incluye un material de lámina a prueba de perforaciones, tal como un material ligero, entre las almohadilla de aire primera y segunda para impedir la perforación de la almohadilla superior. Sin embargo, este diseño, al permitir la comunicación de fluido entre las almohadillas de aire superior e inferior, puede ser inestable como resultado de una dispersión rápida, casi instantánea, de la presión de aire bajo una carga aplicada a áreas localizadas. Más particularmente, este diseño parece que actúa más como un inserto de almohadilla única gruesa que como dos unidades separadas. De hecho, se cree que este diseño conduce a un "aplastamiento" de las cámaras fuertemente cargadas y al abalonado simultáneo de cámaras sin cargar, provocando inestabilidad cuando se aplica una fuerza desigual a la superficie plantar del pie o a la suela exterior del zapato. Esta inestabilidad, denomina aquí efecto "pelota de tenis", parece ser particularmente cierta cuando las almohadillas tienen un grosor total de más de 0,800 pulgadas (2,032 cm). En consecuencia, este diseño presenta un riesgo de lesiones y no proporciona la ventaja de una comodidad superior y un rendimiento superior en un artículo de calzado.
Según las figuras 5 y 6 del documento US-A-4914836, se pone un paquete de tres capas de almohadillado dispuestas frente a frente bien en la pala o bien en de la suela. Las capas de almohadillado no distribuyen lateralmente la carga, de modo que se transmiten fuerzas fuertemente localizadas entre las tres capas de almohadillado. Cada capa de almohadillado consta de una serie de miembros tubulares separados impermeables a fluidos de celda única dispuestos dentro de cámaras respectivas divididas por paredes.
Según es evidente a partir de la descripción anterior de la técnica, existe la necesidad de un sistema de almohadillado que proporcione los beneficios tanto de comodidad como de rendimiento del almohadillado de fluido. Este invención proporciona unos medios para lograr varios objetivos muy importantes; comodidad superior en un zapato en combinación con un rendimiento técnico superior y poco peso.
Esto se logra por el artículo de calzado reivindicado en la reivindicación 1 y por el zapato reivindicado en la reivindicación 10.
En las reivindicaciones subordinadas se definen realizaciones preferidas.
El primer dispositivo de este tipo se posiciona preferiblemente dentro la envuelta del zapato que constriñe el pie y se denomina "interior" para los fines de esta descripción. Esta localización proporciona un excelente atracción en el punto de venta, dado que el inserto de almohadilla que contiene fluido está en proximidad elastómera directa con la superficie plantar del pie, proporcionado al usuario una sensación clara de "flotar en el aire" (en el caso de insertos llenos de aire). Preferiblemente, el segundo dispositivo elastómero está situado en la suela del zapato, en el exterior y por debajo de la envuelta superior del zapato que encierra el pie, y se denomina "exterior". Esta almohadilla se diseña preferiblemente para absorber y redistribuir, almacenar y devolver benéficamente fuerzas de impacto significativas.
En consecuencia, se describe un artículo de calzado con un dispositivo de almohadillado elastómero que contiene fluido junto al pie y un dispositivo de almohadillado elastómero que contiene fluido más próximo a la superficie para contacto con el suelo del zapato. En ciertas realizaciones, el dispositivo de almohadillado que contiene fluido más próximo a la superficie para contacto con el suelo del zapato puede construirse con un lado funcionando como la superficie para contacto con el suelo del zapato.
El elemento distribuidor de carga se sitúa entre los dos dispositivos de almohadillado para impedir fuerzas localizadas dolorosas y desestabilizadoras y para facilitar la dispersión de carga a través de los dispositivos de almohadillado, aumentando su efectividad. En este diseño, los dos dispositivos de almohadillado proporcionan respectivamente comodidad y rendimiento y, de hecho, ello puede causar un almohadillado total superior. Por tanto, este invento proporciona ventajosamente un artículo nuevo y mejorado de calzado que proporciona tanto una comodidad como un rendimiento superiores.
El segundo dispositivo de almohadillado comprende unas cámaras de aire primera y segunda que están conectadas por un pasadizo de conexión. Gracias a esta medida es posible un movimiento de gas entre las cámaras después de un impacto local proporcionando una mayor comodidad y menos irritación al hueso calcáneo y al resto de la pierna inferior y del cuerpo.
Breve descripción de los dibujos
La invención consta de las partes, construcción, disposiciones, combinaciones y mejoras nuevas mostradas y descritas. Los dibujos anexos, que se incorporan y constituyen una parte de la memoria ilustran la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención.
De los dibujos:
La figura 1 es una vista en alzado lateral de un zapato que incorpora una realización preferida de la invención;
La figura 2 es una vista diagramática, parcialmente en sección y parcialmente en alzado, tomada por la línea A-A de la figura 1, en un estado de carga en posición de pie;
La figura 3 es una vista diagramática similar a la figura 2, parcialmente en sección y parcialmente en alzado, de una estructura de zapato de una realización preferida que incorpora dispositivos de almohadillado que contienen fluidos compresibles y el elemento distribuidor de carga de la invención actual en un estado de carga moderada;
La figura 4 es una vista diagramática similar a la figura 2, parcialmente en sección y parcialmente en alzado, de una estructura de zapato de una realización preferida que incorpora un dispositivo de almohadillado que contiene un fluido incompresible y el elemento distribuidor de carga de la invención actual en un estado de carga moderada;
La figura 5 es una vista diagramática similar a la de las figuras 3 y 4, parcialmente en sección y parcialmente en alzado, de una estructura de zapato de la técnica anterior que incorpora dos dispositivos de almohadilla exteriores en comunicación de fluido en un estado de carga moderada;
La figura 6 es una representación gráfica que ilustra carga estimada frente a desviación y la comodidad asociada frente al rendimiento de un zapato que incluye un sistema de almohadillado de la realización preferida;
La figura 7 es una vista en perspectiva que ilustra las partes no ensambladas de un zapato de la realización preferida;
La figura 8 es una vista diagramática, parcialmente en sección y parcialmente en alzado, similar a la figura 2, de una realización alternativa del zapato de la invención; y
Las figuras 9A, 9B, 9C y 9D son vistas superiores de elementos distribuidores de carga ejemplares.
Descripción detallada de la invención
Se hará ahora referencia en detalle a la presente realización preferida de la invención, un ejemplo de la cual se ilustra en los dibujos anexos. Aunque la invención se describirá con relación a la realización preferida, se comprenderá que no se pretende limitar la invención a esa realización. Por el contrario, se pretende cubrir todas las alternativas y modificaciones que puedan incluirse dentro del alcance de la invención definido por las reivindicaciones anexas.
Haciendo referencia ahora a las figuras 1 y 2, puede verse que se proporciona un artículo de calzado que tiene un dispositivo de almohadillado interior principalmente por comodidad y un dispositivo de almohadillado exterior principalmente para absorber cargas altas. El calzado incluye una pala 1 generalmente fabricada de cuero, nilón u otro material u otra combinación de materiales conocidos por los versados en la técnica. Posicionada dentro de la pala 1 está un forro de calcetín 2 compuesto por un material elastómero, tal como una espuma 3, encapsulando al menos la superficie superior de un dispositivo de almohadillado interior 5 que contiene fluido. En consecuencia, el hueso calcáneo 7 y la almohadilla de grasa 8 están en contacto elastómero con el dispositivo de almohadillado interior 5.
La pala 1 se ha formado por cualquier medio aceptable por los versados en la técnica, tales como, pero no limitados a, ahormado con cartón o ahormado con puntadas. La pala mostrada aquí es adecuada para zapatos atléticos; sin embargo, palas de sandalia y palas de botas son igualmente adecuadas para combinaciones con la construcción de suela de esta invención. La suela 9 se fija a la pala mediante cola y/o puntadas, o por otras técnicas bien conocidas para los versados en la técnica. La suela preferida 9 comprende una parte 13 de mediasuela y una parte 15 de suela exterior para contacto con el suelo. La parte 15 de suela exterior está generalmente texturizada con una superficie de huella o con tacos 17 para facilitar un buen acoplamiento de fricción con el suelo o una superficie de suelo. La mediasuela 13 está compuesta por un dispositivo de almohadillado exterior 23 que contiene fluido, encapsulado con espuma 21, visible a través de unos agujeros de visión 19. Como es evidente, un elemento distribuidor de carga 24 está posicionado entre los dos dispositivos de almohadillado 5 y 23.
Pueden incorporarse una variedad de dispositivos y diseños de almohadillado en esta invención. Además de los dispositivos de almohadillado 5 y 23, se describen otros dispositivos de almohadillado preferidos, su manera de producción, ensamblaje e incorporación a calzado en las patentes norteamericanas 3.005.272; 3.685.176; 3.760.056; 4.183.156; 4.217.705; 4.219.945; 4.271.606; 4.287.250; 4.297.797; 4.340.626; 4.370.754; 4.471.538; 4.486.901; 4.506.460; 4.724.627; 4.779.359; 4.817.304; 4.829.682; 4.864.737; 4.864.738; 4.906.502; 4.936.029; 5.042.176; 5.083.361; 5.097.607; 5.155.927; 5.228.217; 5.235.715; 5.245.766; 5.283.963 y 5.315.769.
Como se comprenderá por los versados en la técnica, los insertos de almohadillado pueden posicionarse como se desee bajo el pie. Areas preferidas particularmente son bajo el talón, el arco longitudinal y bajo el metatarso (es decir, la bola del pie). Dentro del significado de un dispositivo de almohadillado primero o segundo, interior o exterior, como se usa a lo largo de toda esta descripción, están incluidas almohadillas compuestas de múltiples planchas de almohadillado independientes y/o distintas. Por ejemplo, el dispositivo de almohadillado exterior cercano a la superficie para contacto con el suelo del zapato puede estar compuesto por una plancha de talón y una plancha de puntera independiente. En consecuencia, las planchas del talón y la puntera, aunque no están conectadas, se denominan conjuntamente aquí con el término de un dispositivo de almohadillado exterior.
Preferiblemente, el material elastómero de los dispositivos de almohadillado se selecciona de entre los siguientes: poliuretano, elastómero de poliéster; fluoroelastómero; polietileno clorado, polivinilcloruro; polietileno clorosulfinado; copolímero de acetato de vinilo/polietileno/etileno; neopreno, caucho de acrilonitrilo-butadieno; caucho de estireno-butadieno; polímero de propileno-etileno; caucho natural; caucho de silicona de alta resistencia; polietileno de baja densidad; caucho de aducto; caucho de sulfuro; caucho metílico; y caucho termoplástico. Un material particularmente preferido es película de poliuretano.
Cuando se desea un fluido compresible, los miembros elastómeros se llenan preferiblemente con un "supergás" compresible, que comprende un gas o gases de molécula grande no polar y aire. Estos caen dentro de la tecnología de autoinflado y bombeo por difusión de las patentes anteriores descritas previamente. Gases que se consideran adecuados son los que siguen: hexafluoroetano; hexafluoruro de azufre; perfluoropropano; perfluorobutano; perfluoropentano; perfluorohexano; perfluoroheptano; octafluorociclobutano; perfluorociclobutano; hexafluoropropileno; tetrafluorometano; monocloropentafluoroetano; 1,2-diclorotetrafluoroetano; 1,1,2-tricloro-1,2,2-trifluoroetano; clorotrifluoroetileno; bromotrifluorometano y monoclorotrifluorometano. Los dos gases más deseables para uso en los miembros son hexafluoroetano y hexafluoruro de azufre. Por supuesto, se contemplan dentro del alcance de esta invención dispositivos de almohadillado llenos con otros fluidos compresibles en combinación con espumas y dispositivos de almohadillado de gas (incluyendo aire) inflados mecánicamente.
Alternativamente, el miembro elastómero puede llenarse con un fluido no compresible que es generalmente un líquido o gel. Las características preferidas del fluido son que es no tóxico, preferiblemente inodoro, no se congela a temperaturas a las cuales se expone normalmente el artículo de calzado y posee una viscosidad aceptable, por ejemplo, de 1000 a 1250 centistokes. Fluidos no compresibles tales como agua; líquidos semigeles; aceite; grasa; cera blanda o líquida; glicerina; jabones blandos; silicona; fluidos reopéxicos; fluidos tixotrópicos; y siropes de maíz ejemplifican pero no son ejemplos limitativos de fluidos aceptables. El fluido también puede tratarse con un bactericida o un agente antihongos por sus beneficios obvios.
Además, los miembros de almohadillado que utilizan fluidos no compresibles también se han diseñado para incluir la combinación de un material en partículas y un líquido para ajustar a medida las características de viscosidad y almohadillado. Las partículas de resina fenólica, sílice y esferas cerámicas son ejemplos de material en partículas que puede utilizarse. Por supuesto, al menos dos dispositivos de almohadillado de la invención pueden llenarse cada uno con materiales diferentes, es decir, aire en la almohadilla interior y aceite de silicona viscoso en la almohadilla exterior. Además, los dispositivos de almohadillado pueden llenarse con una combinación de fluido no compresible y fluido compresible.
Se hace referencia ahora al artículo de calzado de la figura 2 para ilustración de ciertas propiedades de la invención. Particularmente, se posiciona un dispositivo de almohadillado interior que contiene fluido para proporcionar un almohadillado elástico sustancialmente ininterrumpido al pie dentro de la envuelta del zapato que constriñe el pie. Éste proporciona al usuario del artículo de calzado una sensación de "flotar en el aire" (cuando se llena de aire/gas) y el alto grado asociado de comodidad. Un dispositivo de almohadillado exterior (si se utiliza un dispositivo de almohadillado de fluido compresible) generalmente más grueso (definido a lo largo del eje entre el pie y la superficie para contacto con el suelo del zapato) y que contiene fluido presurizado a una presión generalmente más alta se posiciona en la mediasuela. Este dispositivo de almohadillado exterior de presión más grueso y más alto funciona principalmente para absorber y distribuir estados de carga alta que se encuentran al correr, saltar, detenerse y bloquearse.
Los siguientes ejemplos ilustrados por las figuras 3, 4 y 5 demuestran comparativamente los resultados útiles y beneficiosos logrados por esta invención. La figura 3 ilustra el calzado de la presente invención bajo una carga moderada. Más aún, la figura 3 ilustra el mecanismo distribuidor de carga de la invención actual cuando se aplica una carga desigual. Según se ilustra, el dispositivo de almohadillado exterior 53 orientado al rendimiento y encapsulado con espuma se comprime hasta absorber el impacto del zapato con el suelo que tiene una superficie desigual (una roca). La compresión de cámaras individuales 53a, 53b y 53c es más significativa como resultado de los esfuerzos añadidos a la suela exterior 55 en el punto de contacto con la roca. Sin embargo, el elemento distribuidor de carga 57 impide una significativa desviación vertical localizada, efectuando una distribución de fuerza horizontal de la alta carga localizada, transfiriendo las fuerzas de las cámaras individuales (53a, 53b y 53c) a través de una gran área de superficie del inserto 59 de comodidad interior que se desvía hacia abajo. En consecuencia, la carga se distribuye más uniformemente a través de la almohadilla de grasa del talón 61, reduciendo la posibilidad de inestabilidad o magulladura a causa de la piedra del talón del pie gracias a las cámaras de almohadillado exteriores 53a, 53b y 53c empujadas hacia arriba por la roca. Además, el diseño del zapato distribuye más uniformemente la fuerza a medida que el gas se mueve desde las cámaras 53a, 53b y 53c hacia las cámaras 53d y 53e, proporcionando una mayor comodidad y menos irritación al hueso calcáneo 63 y al resto de la pierna inferior y del cuerpo.
Bajo una carga ligera, el inserto interior 59 apoyado sobre un elemento distribuidor de carga apropiado 57 proporciona una configuración percibida, dinámica e instantánea de la planta del pie que conforma el "flotar en el aire", la comodidad y el apoyo del pie. Bajo cargas mayores, el dispositivo de almohadillado interior 59 se desvía y almohadilla en un movimiento hacia abajo contra el elemento distribuidor de carga 57 a través de toda su gama de apoyo de almohadillado desde el grosor máximo en un estado sin carga hasta un estado de aplastamiento. Coincidentemente, tiene lugar una deformación adicional del dispositivo exterior 53 y se absorben cargas de golpe mayores. El elemento distribuidor de carga proporciona un plano de carga de apoyo, flexible y dinámico, que bien es plano o se perfila anatómicamente. Este plano separa la desviación de la carga normalmente hacia abajo y las fuerzas almohadilladas del pie, en su totalidad o en parte, respecto de las fuerzas de golpe vectorizadas hacia arriba absorbidas y amortiguadas sustancialmente por el dispositivo de almohadillado exterior, que emanan del impacto de la suela exterior del zapato con el suelo o terreno.
Haciendo referencia ahora a la figura 4, se prueba el calzado de la presente invención bajo una carga moderada, en donde el dispositivo de almohadillado exterior 153 es un diseño de fluido no compresible. En este diseño, el dispositivo de almohadillado exterior 153 está encapsulado dentro de la mediasuela 155. El dispositivo de almohadillado 153 se fija flexiblemente en sus superficies superior e inferior con una espuma encapsuladora elastómera 158. Bajo una carga moderada con una distribución de fuerza desigual provocada por una roca, el fluido no compresible 151 se fuerza desde la región central del dispositivo de almohadillado 153, fluyendo en la dirección de las flechas 152 hacia la periferia 156 del dispositivo de almohadillado. El flujo de fluido provoca una presión aumentada en la periferia 156 del dispositivo de almohadillado y una hinchazón del dispositivo de almohadillado elastómero en esta área de pared lateral. En consecuencia, se absorben las fuerzas de choque por la acción elastómera de las paredes periféricas 156 de las cámaras y el flujo de fluido forzado. Como en la figura 3, el elemento distribuidor de carga 157 dispersa fuerzas desiguales provocadas por la roca más uniformemente a través del miembro de almohadillado interior 159. Por tanto, la almohadilla de grasa 161 y el hueso calcáneo 163 no están sometidos a inestabilidad o magulladura a causa de una piedra. Aunque la figura 4 presenta un dispositivo de almohadillado de fluido no compresible exterior y un dispositivo de almohadillado de fluido compresible interior, estos elementos podrían invertirse o podrían utilizarse unidades de almohadillado no compresibles tanto interior como exterior.
Aunque el dispositivo de almohadillado de fluido no compresible exterior se muestra como una sola unidad, que incluye una cavidad adyacente para expansión, pueden utilizarse claramente una variedad de diseños en la presente invención. Por ejemplo, se pueden utilizar unidades de cámaras múltiples que tienen conexiones de fluido entre al menos algunas de las unidades. Además, pueden utilizarse estranguladores de flujo entre las cámaras para ajustar a la medida el flujo de fluido a fin de satisfacer las necesidades de almohadillado requeridas. Otros diseños incluyen una cámara de talón conectada mediante canales a una cámara bajo el metatarso haciendo que el fluido fluya hacia la cámara delantera tras el golpe del talón y hacia a través durante el levantamiento de la puntera. Diseños particularmente preferidos que contienen fluido no compresible incluyen una pequeña cantidad de fluido compresible en la cámara o una cámara conectada que contiene predominantemente fluido no compresible que permite que tenga lugar una compresión dentro de la cámara además de la expansión de las paredes de almohadillado elastómeras cuando se aplica una carga.
Las mismas condiciones de carga moderada se presentan en la figura 5, si bien los dispositivos de almohadillado tanto superior como inferior son exteriores y están en comunicación de fluido (no mostrada) uno con otro. Esta ilustración demuestra la importancia de tener independencia de fluido en los dos insertos de almohadillado para proporcionar estabilidad y lograr un efecto de almohadillado cómodo y de alto rendimiento. En condiciones que repiten las de las figuras 3 y 4, el zapato de la figura 5, con comunicación de fluido entre las unidades de almohadillado, provoca incomodidad, inestabilidad y una posible lesión al pie. Más particularmente, cuando se encuentra un área localizada de carga alta (una roca en este ejemplo) por la suela exterior 65 del zapato, se transmiten fuerzas hacia arriba a través del miembro de almohadillado 67, conduciendo a la desviación hacia arriba de las cámaras exteriores 67a y 67b. Dado que el miembro de almohadillado 67 está en comunicación de fluido con el miembro de almohadillado 73, bajo un carga aplicada, la presión de fluido en todas las cámaras de los miembros de almohadillado 67 y 73 se iguala casi instantáneamente. Las cámaras 67a y 67b se aplastan y presionan hacia arriba contra el miembro de almohadillado 73. Dado que no hay un miembro distribuidor de carga, los miembros de almohadillado también empujan hacia arriba, presionando contra la superficie inferior del pie, lo que crea una hinchazón muy incómoda y dolorosa dentro del zapato. Las cámaras 67a y 67b, 73a y 73b se aplastan casi totalmente permitiendo que la presión de la roca se transmita casi directamente a la almohadilla de grasa 71 del talón del pie. La comunicación de fluido entre los miembros de almohadillado superior e inferior da como resultado en una característica de inestabilidad de un solo dispositivo de almohadilla de aire muy grueso y proporciona un ejemplo excelente de un efecto de "pelota de tenis". Además, el diseño de almohadillado exterior de ambos miembros 67 y 73 deja de proporcionar la comodidad distinta asociada con la sensación de "flotar en el aire", característica del posicionamiento interior de uno de los miembros de almohadillado.
En consecuencia, las figuras 3 y 4 evidencian cómo una realización preferida funciona de una manera única, nueva y altamente beneficiosa en comparación con diseños de la técnica anterior. Logra lo mejor de ambos mundos, es decir, la comodidad almohadillada de "flotar en el aire", suavidad, formabilidad y docilidad que se integra dinámicamente con el mundo técnico y sofisticado de la absorción de alta energía, distribución, almacenamiento y retorno de energía dinámico eficiente, así como estabilidad trasera y delantera del pie, control de movimiento, efecto de pista peraltada al detenerse y bloquear, protección frente a lesiones, soporte ortopédico, control de pronación, etc.
La figura 6 representa gráficamente la carga predicha frente al rendimiento de desviación de la presente invención. Bajo una carga estando de pie, un dispositivo de almohadillado de comodidad de relativamente baja presión (curva "A") experimenta una cantidad significativa de su desviación potencial proporcionando una sensación de "flotar en el aire". A medida que la carga aumenta, el dispositivo de almohadillado de comodidad se aplasta. Sin embargo, el dispositivo de almohadillado de rendimiento (curva "B") está experimentando rápidamente una desviación, al tiempo que absorbe, amortigua, distribuye y almacena la fuerza de impacto potencialmente dañina y finalmente devuelve esta energía desperdiciada de cualquier otro modo al usuario como una fuerza de propulsión benéfica. A una carga máxima, tanto el dispositivo de almohadillado de comodidad como el dispositivo de almohadillado de rendimiento se acercan al aplastamiento. Las dos almohadillas, que funcionan conjuntamente en tándem, extienden la fuerza de impacto en el mayor intervalo de tiempo posible, logrando un almohadillado máximo. La curva "C" muestra el efecto sinérgico único y combinado de los dos dispositivos de almohadillado.
Se cree que cuando los dispositivos de almohadillado únicos llenos de aire sobrepasan 0,800 pulgadas (2,032 cm) en los zapatos, aparece inestabilidad como resultado de un efecto de "pelota de tenis". Además, cuando se colocan cámaras de aire múltiples una encima de otra para lograr un grosor mayor de 800 milésimas de pulgada, aparece inestabilidad. Por el contrario, según se muestra en la invención actual, un dispositivo distribuidor de carga entre los insertos de almohadillado superior e inferior que contienen fluido redistribuye la fuerza entre las dos cámaras lo suficiente para evitar sustancialmente el efecto de "pelota de tenis" y permite que el grosor combinado de los dos insertos supere 0,800 pulgadas. En consecuencia, los insertos de almohadillado que totalizan un grosor combinado de más de 0,800 pulgadas podrían parecer efectivos cuando se construyen según la presente invención. Como debería ser evidente para los versados en la técnica, esta característica mejora significativamente la capacidad de almohadillado del zapato sin una pérdida de estabilidad.
La figura 7 representa los componentes individuales en la etapa de construcción previa en despiece de una realización preferida de la invención. En esta realización, se posiciona un forro de calcetín 42 sobre un dispositivo de almohadillado interior 43 de cámaras múltiples que contiene fluido. Ambos son posicionados dentro de la pala 44 del zapato encima del elemento distribuidor de carga 45 compuesto de una malla, cuyos filamentos tienen una alta resistencia a la tracción, tal como nilón, poliéster, kevlar, fibra de vidrio, metal, etc., que opcionalmente sustituye a cartón Robus o Texon o a tejido reforzado con cemento en un zapato "ahormado con puntadas". Este zapato se coloca encima de las almohadillas de rendimiento 47 y 47a de cámaras múltiples que contienen fluido fijadas en la mediasuela 49. En esta realización, las almohadillas de rendimiento 47 y 47a pueden inflarse bien permanentemente (47a) o bien pueden inflarse con una válvula 46. En una realización de construcción, se prevé que la pala 44 podría fijarse alrededor de la horma (no mostrada) y su tejido u otro material se podría sellar en su base por el elemento distribuidor de carga 45. El dispositivo exterior de almohadillado de rendimiento que contiene fluido se encapsula preferiblemente en espuma como parte enteriza de la mediasuela 49. La suela exterior 51 se cementa a la mediasuela y el producto resultante se cementa fijamente o se fija de cualquier otra manera a la pala del zapato, comprendiendo el elemento distribuidor de carga. Según se puede ver, los dispositivos de almohadillado son generalmente más gruesos en el área del talón en donde tiene lugar la carga máxima, siendo más grueso el dispositivo de almohadillado de rendimiento que el dispositivo de almohadillado de comodidad.
La figura 8 ilustra una realización alternativa de la invención, en la que la pala 101 del zapato está pegada y/o cosida con puntadas en su periferia inferior 103 a un dispositivo de almohadilla 105 lleno de aire. El dispositivo de almohadilla de aire 105 se posiciona por encima del elemento distribuidor de carga 124. Esta almohadilla de aire comprende capas elastómeras 126a y 126b unidas mecánicamente con un tejido 128 enlazado por hilo de bajada según se describe en las patentes norteamericanas números 4.906.502 y 5.083.361. Adicionalmente, el factor comodidad puede mejorarse adicionalmente por el uso de un forro de calcetín convencional 125 de espuma (o equivalente) conformada anatómicamente. Un segundo dispositivo de almohadillado 123 orientado al rendimiento se coloca en la mediasuela 113. De nuevo, el dispositivo de almohadillado 123 está encapsulado en espuma 121. En esta realización, el hueso calcáneo 107 y la almohadilla de grasa 108 están en contacto elastómero con la almohadilla de comodidad de aire 105. En consecuencia, el dispositivo de almohadilla forma parte realmente de la base ahormada de la pala que envuelve el pie. En este diseño, el dispositivo de almohadillado se posiciona funcionalmente en el interior y permanece en contacto de almohadillado ininterrumpido con el pie.
En esta realización de la presente invención, los componentes contiguos ahormados con cartón o ahormados con puntadas de la pala 103 del zapato pueden realizar, al menos en parte, la función del elemento distribuidor de carga posicionado entre los dispositivos de almohadillado de aire primero y segundo 105 y 123.
El/los elemento/s distribuidor/es de carga tienen un papel clave en presente la invención, apartándose en parte de tentativas de almohadillado anteriores, ya que separan y aíslan, al menos en parte, la función y las características de carga/desviación del dispositivo/s de almohadillado que contienen fluido posicionado/s dentro de la envuelta del zapato que constriñe el calzado, es decir, el componente interno, respecto del/os dispositivo/s inferior/es que contiene/n fluido posicionado/s dentro de la mediasuela del zapato, es decir, el componente exterior. Es importante reconocer que el posicionamiento sencillo de uno de los dispositivos de almohadillado por encima del otro dispositivo de almohadillado con independencia de su presurización, dará como resultado un artículo de calzado que tenga una inestabilidad dinámica inaceptable similar a estar de pie sobre un pelota de tenis si no se utilizan uno o más elemento/s distribuidor/es de carga.
El elemento distribuidor de carga, es su multitud de diversos diseños, formas y materiales, es un componente particularmente importante de la invención, que la caracteriza y distingue de diversos intentos anteriores para incorporar almohadillas de tipo líquido o neumático en diseños apilados o anidados. En algunas áreas, tales como las directamente por debajo del hueso calcáneo, puede ser deseable tener los dispositivos de almohadillado interior y exterior trabajando en parte al unísono para lograr una desviación más significativa bajo una carga máxima de impacto. En consecuencia, el elemento distribuidor de carga puede recortarse en el área por debajo del hueso calcáneo, es decir, según un patrón en forma de "U". Así, puede lograrse una desviación máxima admisible con el fin de extender la carga de impacto en todo el intervalo factible de tiempo máximo. De esta manera, dentro de las limitaciones globales del diseño, el zapato transmite la fuerza de golpe más baja posible al pie, la pierna, el cuerpo y la cabeza del usuario. Sin embargo, la región recortada no puede ser tan extensa que produzca inestabilidad. Más aún, se cree que al menos la periferia del elemento distribuidor de carga debe permanecer intacta para impedir el efecto de "pelota de tenis". En la realización preferida, el elemento distribuidor de carga permanece bajo al menos el 40% y preferiblemente el 50% de la almohadilla del talón del pie.
Preferiblemente, el elemento distribuidor de carga comprende un material flexible, delgado y ligero que redistribuye lateralmente fuerzas localizadas a través de la interfaz de los dos o más dispositivos de almohadillado. El elemento distribuidor de carga separa y aísla, al menos parcialmente, y maximiza las características beneficiosas de los dispositivos de almohadillado superior e inferior para optimizar la comodidad, el almohadillado y el rendimiento e impedir simultáneamente la localización de fuerzas que lleven a diversas consecuencias no deseadas que incluyen una lesión del pie, un efecto de "pelota de tenis" y/o un fallo de aneurisma del dispositivo presurizado. Particularmente, los elementos distribuidores de carga preferidos apoyan al menos las áreas del talón y el metatarso. Estas áreas reciben la carga mayor y son más propensas a provocar lesiones y a aplastarse. En consecuencia, las fuerzas se distribuyen más uniformemente a través de los dispositivos de almohadillado y el elementos distribuidor de carga mismo puede absorber y almacenar alguna energía. Los materiales utilizados incluyen cartón Robus, cartón Texon, una base ahormada con puntadas de la pala, kevlar, malla metálica o materiales compuestos reforzados con fibra o combinaciones de los mismos. Ciertos elementos distribuidores de carga, tal como materiales con un alto módulo de elasticidad, también pueden utilizarse para proporcionar retorno de energía. Un elemento distribuidor de carga adecuado para uso en esta invención se describe en las patentes norteamericanas 4.506.460 y 4.486.964. El elemento distribuidor de carga puede tener cualquier forma necesaria para redistribuir fuerzas. De hecho, el tipo de zapato atlético puede determinar la forma del elemento distribuidor de carga. Más aún, los zapatos de tenis pueden necesitar un mayor efecto distribuidor de carga en la puntera y los zapatos de correr pueden requerirlo en el talón. Se muestran en las figuras 9A, 9B, 9C y 9D varios elementos distribuidores de carga ejemplares.
Según se describe aquí, las fuerzas dentro de la suela del zapato se consideran normales en el plano del elemento distribuidor de carga. Las fuerzas nominalmente verticales se desplazan hacia abajo desde el pie a través de la almohadilla superior hasta el elemento distribuidor de carga y hacia arriba desde la suela exterior a través de la almohadilla inferior hacia el elemento distribuidor de carga. El elemento distribuidor de carga distribuye fuerzas generalmente en horizontal a través del zapato y los dos dispositivos de almohadillado interactivos, impidiendo un efecto de "pelota de tenis". En el caso de un elemento distribuidor de carga de talón en forma de "U", la interacción tiene lugar localmente entre los miembros de almohadillado primero y segundo en el centro del talón, lo que generalmente disipa en gran medida la fuerza de carga alta bajo el hueso calcáneo como resultado de una mayor desviación y absorción de la carga del golpe. Las fuerzas de golpe sobre el pie, pierna y cuerpo se reducen significativamente. Estos diseños evitan añadir peso innecesario al zapato y maximizan la naturaleza interactiva y de absorción y distribución de carga de las unidades superior e inferior en áreas de alto impacto, al tiempo que se mantiene la estabilidad.
El elemento distribuidor de carga puede constar de un material de módulo bajo (por debajo de aproximadamente 250.000 psi) o un material de módulo intermedio (entre aproximadamente 250.000 y 1.000.000 psi) o alto (por encima de aproximadamente 1.000.000 psi) o combinaciones de los mismos dependiendo del objetivo final deseado. Las patentes norteamericanas números 4.486.964 y 4.506.460 dirigidas a un dispositivo estabilizador/elemento distribuidor de carga a resorte definen claramente los beneficios de un tipo de módulo intermedio y alto del elemento distribuidor de carga. Sin embargo, debe observarse que los componentes convencionales del zapato utilizados al construir la pala del zapato y, particularmente, el área que apoya la superficie plantar del pie, son igualmente aceptables y totalmente funcionales dentro del alcance de la presente invención, a menudo sin ninguna modificación significativa. En consecuencia, el elemento distribuidor de carga de la actual invención podría comprender, pero no se limita a ello, el cartón de zapatos ahormados con cartón, el cartón de zapatos ahormados con cartón de remetido y el tejido cementado reforzado de zapatos ahormados con puntadas. Además, otras partes del zapato que pueden estar, dependiendo de la construcción del zapato, entre los componentes de almohadillado interior y exterior, tales como, pero no limitado a ellos, el contratalón, estabilizadores, componentes de apoyo en voladizo, pueden formar individualmente, o como combinaciones de otros componentes, el elemento distribuidor de carga.
Debe reconocerse que se ha demostrado que un elemento distribuidor de carga de tipo resorte añade una estabilidad mejorada y proporciona un retorno de energía significativo al usuario; por ejemplo, el almacenamiento y retorno de energía de impacto puede ser hasta un 6% más eficiente que en una estructura de zapato sin una combinación de almohadilla de aire/elemento distribuidor de carga a resorte. Además, el uso del elemento distribuidor de carga ha permitido la construcción de suelas de almohadillado de aire de un grosor significativo al tiempo que se logra una excelente estabilidad. Más aún, se ha dotado ahora a un zapato con una comodidad superior, es decir, una sensación de "flotar en el aire" en combinación con un rendimiento técnico superior. Previamente, ha sido necesario sacrificar la comodidad para lograr rendimiento y viceversa. Además, la combinación de estos dos dispositivos de almohadillado llenos de fluido en combinación con el elemento distribuidor de carga tiene el efecto de proporcionar un mayor almohadillado en condiciones de carga extremas sin aplastamiento o inestabilidad.
En una realización preferida de la invención, un dispositivo de almohadillado interior adyacente al pie tiene un grosor de menos de 0,350 pulgadas (0,635 cm), más preferiblemente alrededor de 0,250 pulgadas (0,889 cm). Este requisito es importante porque se ha averiguado que el movimiento del pie dentro de la pala, cuando supera más de un tercio de pulgada (0,847 cm), provoca una fricción suficiente entre el pie y el contratalón y otras secciones del zapato dando como resultado un movimiento sin control del pie dentro de la envuelta del artículo de calzado y la aparición de ampollas, irritación y abrasión de la superficie del pie. Para un rendimiento óptimo durante tentativas atléticas de alto impacto, el dispositivo de almohadillado exterior por debajo del elemento distribuidor de carga tendrá preferiblemente un grosor de al menos 0,400 pulgadas (1,016 cm), más preferiblemente más de 0,750 pulgadas (1,905 cm).
Cuando se emplea un fluido compresible, el dispositivo de almohadillado adyacente al pie se presuriza preferiblemente entre más de 0 y 20 libras por pulgada cuadrada según se define por la presión manométrica, y el dispositivo de almohadillado por debajo del elemento distribuidor de carga se presuriza a una presión manométrica de entre aproximadamente 5 y 50 libras por pulgada cuadrada. Las 0 y 20 libras de presión proporcionan una sensación blanda al pie, es decir, una almohadilla altamente elástica. Las 5 a 50 libras de presión del dispositivo de debajo del elemento distribuidor de carga absorben, distribuyen, almacenan y devuelven energía de impacto potencialmente dañina y desperdiciada de cualquier otra manera de una forma eficiente al andar, correr y saltar. En consecuencia, en una realización preferida, se dota al zapato de un dispositivo de almohadillado "más blando" junto al pie para proporcionar comodidad, es decir, para "flotar en el aire", mientras que el dispositivo de almohadillado junto al suelo tiene una presión más alta y generalmente un grosor mayor, proporcionando un alta absorción de impactos y estabilidad para un zapato atlético. La frase "flotar en el aire" es adecuada, ya que se presuriza un dispositivo de almohadillado preferido con un fluido compresible tal como gas o aire. Cuando se utiliza un fluido no compresible, no se necesita que los miembros de almohadilla sean presurizados. Preferiblemente, el dispositivo de almohadillado elastómero se llena hasta aproximadamente 0 p.s.i.g (libras por pulgada cuadrada manométricas).
Además, el diseño inventivo del zapato facilita la personalización, la optimización y la creación a medida de las características de comodidad y rendimiento. Más aún, el dispositivo de almohadillado adyacente al pie puede diseñarse para que tenga una presión inferior a la del dispositivo de almohadillado adyacente al suelo. De hecho, la almohadilla de comodidad de presión inferior adyacente al pie puede fabricarse en una gama de presiones y combinarse con una almohadilla de rendimiento de alta presión que tiene su propia gama de presiones proporcionar un zapato con una gran diversidad de aplicaciones, adaptando a la medida las capacidades de los zapatos para diferentes deportes y diferente sexo o peso del usuario.
Según será evidente para los versados en la técnica, ciertos diseños pueden incorporar el dispositivo de almohadillado junto al pie dentro del forro de calcetín del zapato. El dispositivo de almohadillado por debajo del elemento distribuidor de carga puede comprender una o varias unidades de cámaras múltiples encapsuladas en espuma, una unidad de cámara única no encapsulada con espuma o una combinación de las mismas, es decir, no se necesita encapsulación en espuma.
Por tanto, es evidente que se ha proporcionado, según la invención, un artículo de calzado que satisface totalmente los objetos, objetivos y ventajas anteriormente expuestos. Aunque se ha descrito la invención en unión de realizaciones específicas de la misma, está claro que muchas alternativas, modificaciones y variaciones serían evidentes para los versados en la técnica a la luz de la anterior descripción. En consecuencia, se pretender abarcar todas estas alternativas, modificaciones y variaciones que caigan dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims (10)

1. Un artículo de calzado que comprende: una suela (9), comprendiendo dicha suela (9) una mediasuela (13; 155; 49; 113) y una suela exterior (15; 55; 51) dispuesta por debajo de dicha mediasuela (13; 155; 49; 113); un primer dispositivo de almohadillado que contiene fluido (5; 59; 159; 43; 105), de material elastómero, dispuesto por encima de una superficie superior de dicha mediasuela (13; 155; 49; 113) y por debajo de un pie del usuario; y un segundo dispositivo de almohadillado (23; 53; 153; 47; 123), de material elastómero, entre dicha superficie superior de dicha mediasuela (13; 155; 49; 113) y dicha suela exterior (15; 55; 51), incluyendo dicho segundo dispositivo de almohadillado (23; 53; 153; 47; 123) una primera cámara de aire, una segunda cámara de aire y un pasadizo de conexión que conecta dicha primera cámara con dicha segunda cámara; solapando, al menos parcialmente, dicho primer dispositivo de almohadillado a dicho segundo dispositivo; un elemento distribuidor de carga (24; 57; 157; 45; 124) situado entre dicho primer dispositivo de almohadillado (5; 59; 159; 43; 105) y dicho segundo dispositivo de almohadillado (23; 53; 153; 47; 123), entre al menos una parte de dicha región de solape de dichos dispositivos de almohadillado primero y segundo.
2. Un artículo de calzado según la reivindicación 1, en el que dicho segundo dispositivo de almohadillado (23; 53; 153; 47; 123) incluye unidades de cámaras múltiples que tienen conexión de fluido entre al menos algunas de las unidades.
3. Un artículo según la reivindicación 1, en el que dicho material elastómero de dicho primer dispositivo (5; 59; 159; 43; 105) y dicho segundo dispositivo (23; 53; 153; 47; 123) está compuesto de poliuretano.
4. El artículo según la reivindicación 1, en el que dicho primer dispositivo (5; 59; 159; 43; 105) está posicionado únicamente debajo de una parte de dicho pie.
5. El artículo según la reivindicación 1, en el que el fluido en al menos uno de dichos dispositivos (5; 59; 159; 43; 105), (23; 53; 153; 47; 123) es compresible.
6. El artículo según la reivindicación 1, en el que el fluido en al menos uno de dichos dispositivos (5; 59; 159; 43; 105), (23; 53; 153; 47; 123) es incompresible.
7. El artículo según la reivindicación 5, en el que dicho primer dispositivo (5; 59; 159; 43; 105) tiene una presión manométrica de entre 0 y 20 psi (libras por pulgada cuadrada) y dicho segundo dispositivo (23; 53; 153; 47; 123) tiene una presión manométrica de entre aproximadamente 15 y 50 psi.
8. El artículo de la reivindicación 5, en el que el fluido en al menos uno de dichos dispositivos (5; 59; 159; 43; 105), (23; 53; 153; 47; 123) comprende un mezcla de aire y gas seleccionada del grupo que consta de hexafluoroetano; hexafluoruro de azufre; perfluoropropano; perfluorobutano; perfluoropentano; perfluorohexano; perfluoroheptano; octafluorociclobutano; perfluorociclobutano; hexafluoropropileno; tetrafluorometano; monocloropentafluoroetano; 1,2-diclorotetrafluoroetano; 1,1,2-tricloro-1,2, 2-trifluoroetano; clorotrifluoroetileno; bromotrifluorometano; y monoclorotrifluorometano; y mezclas de los mismos.
9. El artículo de la reivindicación 1, en el que dicho elemento distribuidor de carga (24; 57; 187; 45; 124) está compuesto de un material flexible y elástico.
10. Un zapato que incluye: una suela (9) y una pala (1; 44; 101) y que comprende además un primer dispositivo de almohadillado que contiene fluido (5; 59; 159; 43; 105) a una primera presión, estando posicionado dicho primer dispositivo (5; 59; 159; 43; 105) dentro de la envuelta (1; 44; 101) del zapato que constriñe el pie en una posición transmisora de carga entre un pie y una parte para contacto con el suelo de dicho zapato; un segundo dispositivo de almohadillado que contiene fluido (23; 53; 153; 47; 123) a una segunda presión más alta, estando posicionado dicho segundo dispositivo (23; 53; 153; 47; 123) en el exterior y por debajo de la envuelta del zapato que constriñe el pie en una posición transmisora de carga entre al menos una parte de dicho primer dispositivo y una parte para contacto con el suelo de dicho zapato; estando separados dicho primer dispositivo (5; 59; 159; 43; 105) y dicho segundo dispositivo (23; 53; 153; 47; 123) uno de otro por un área intermedia con un elemento distribuidor de carga (24; 57) dispuesto dentro de esta área para efectuar una distribución lateral de fuerzas entre dicho primer dispositivo y dicho segundo dispositivo, comprendiendo el elemento distribuidor de carga un cartón, una base ahormada con puntadas de la pala, tejido cementado reforzado de zapatos ahormados con puntadas, kevlar, malla metálica o materiales compuestos reforzados con fibra, o combinaciones de los mismos.
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