ITGE990081A1 - Soletta dinamica per calzature - Google Patents

Description

Descrizione del Brevetto d'invenzione avente per titolo:

“SOLETTA DINAMICA PER CALZATURE "

D E S C R I Z I O N E

La presente invenzione concerne una soletta dinamica per calzature.

Secondo la tecnica nota, esistono calzature con ammortizzatori, per assicurare un certo ammortamento ed assorbimento graduale dell'impatto istantaneo, ad esempio per i tennisti, quando atterrano dopo un salto.

È noto nelle calzature sportive alleggerire la suola in corrispondenza del punto di flessione, che viene a volte realizzata con un prodotto elastico. Sono note calzature con una molla in corrispondenza del tallone, per incentivarne il rimbalzo sul terreno.

Però nessuno dei dispositivi noti per calzature è in grado di fornire un'energia addizionale al muscolo gastrocnemio, che è il muscolo della gamba che agisce nel compiere un passo.

Con la presente invenzione non si ammortizza l'impatto al suolo, ma si carica una molla con il peso dell'utente, facendo entrare in gioco la muscolatura degli arti inferiori, che è la più potente del corpo umano, e che è costituita dai glutei, dai quadricipiti femorali e dagli ischiocrurali della coscia. Tale energia viene restituita nella direzione di avanzamento, alleggerendo i muscoli flessori dell'avampiede, che sono meno potenti. Scopo della presente invenzione è di realizzare una soletta dinamica per calzature che dia una spinta dinamica al piede dell'utente, al momento di compiere un passo. Nel fare un passo si sposta il peso in avanti e si fa avanzare il piede anteriore per non cadere, mentre il piede posteriore si piega, ed occorre sollevarlo per poter procedere. Con l'invenzione questo movimento viene molto agevolato.

A tale scopo è stata realizzata una soletta dinamica sufficientemente rigida, che si piega, accumulando energìa grazie allo spostamento del peso dell'utente, e che, poco prima del sollevamento da terra del piede posteriore di spinta, restituisce l'energia di cui si era caricata.

Per il raggiungimento dello scopo prefissato, sono state trovate diverse soluzioni, dinamicamente equivalenti tra loro.

L'invenzione consiste in una soletta dinamica rigida con una parte elastica in corrispondenza della zona dell'articolazione metatarsofalangea, che deve essere elastica, e cioè in grado di riprendere la sua configurazione iniziale al cessare della sollecitazione, ma molto poco flessibile, ossia di una rigidità predeterminata, tale da piegarsi solo sotto lo spostamento del peso dell'utente. Detta soletta dinamica si comporta come una molla.

Una realizzazione iniziale della presente invenzione consiste in un plantare costituito da due parti indeformabili: una per la pianta ed una per l'avampiede. La parte sotto la pianta si articola poi con l'altra parte sotto l'avampiede mediante una cerniera, nel momento della flessione le due parti rimangono tenute in tensione da una o più molle molto rigide.

Durante il passo la molla si tende, quando si piega il piede posteriore di spinta, e poi quando lo si solleva si scarica cercando di riallineare i due elementi, la pianta e l'avampiede, dando un impulso propulsivo in avanti e coadiuvando il piede nella sua azione di sollevamento. L'energia restituita dipende dalla rigidità della molla.

Secondo una realizzazione preferita della presente invenzione, le due parti suddette sono sostituite da un'unica soletta dinamica o piastra elastica, la cui rigidità può variare secondo le esigenze ed il peso dell'utente. Dopo la flessione della piastra, questa tende a riassumere la sua posizione piatta ed agisce come una molla. Detta soletta dinamica viene fissata ad un opportuno supporto per mantenerla nella posizione desiderata all'interno della calzatura, oppure può essere associata ad una soletta in un materiale morbido come gomma o simili o in cuoio, o ancora, ora che le scarpe sportive vengono fabbricate in stampi, può venire affogata o inserita nello stampo, in corrispondenza della suola.

La cerniera è sostituita da una riduzione della sezione, eventualmente a mezzo di scanalature, che rendono la soletta dinamica suscettibile di assorbire anche sforzi di torsione.

Lo spessore molto ridotto della soletta dinamica le consente di essere inserita anche in una normale calzatura da passeggio.

Secondo un'altra realizzazione della presente invenzione, si impiegano dei cilindri entro i quali scorrono dei cavetti elastici che vengono fissati posteriormente, in corrispondenza del calcagno, in modo tale che siano liberi di piegarsi e di ruotare e, comportandosi anch'essi come una molla,, restituiscono l'energia accumulata nel passo.

La flessione della soletta dinamica si verifica grazie all'avanzamento del peso che si sposta in avanti durante la camminata, come sempre succede nel passo. Il conseguente spostamento in avanti del baricentro, crea una forza che piega la piastra disposta nella calzatura del piede posteriore di spinta. La flessione pertanto si verifica per uno sforzo dei muscoli più potenti e viene restituita in energia per sollevare il piede posteriore anche con un'azione di spinta per progredire in avanti, coadiuvando il sistema muscolare del piede.

Alcuni dei numerosi vantaggi che si conseguono con la presente invenzione sono i seguenti.

La presente invenzione, grazie alla spinta che produce nel compiere un passo, può avere diverse applicazioni anche nel campo medico, ad esempio nelle metatarsalgie, per le persone che hanno problemi di deambulazione, per i malati affetti da morbo di Parkinson, in tutti coloro che incontrano delle difficoltà nel far avanzare i piedi. E' sufficiente che spostino il peso in avanti e, con l'energia restituita dalla soletta dinamica secondo l'invenzione, il piede si alza da solo ed il camminare viene facilitato.

È stato sperimentato che una persona che aveva difficoltà nella deambulazione, ed incespicava perché stentava a sollevare il piede, la spinta fornita dall'invenzione lo ha aiutato moltissimo. Infatti nello spostamento in avanti il sollevamento del piede veniva grandemente facilitato. L'energia per piegare la soletta dinamica non la si percepisce, perchè è fornita dal peso stesso del corpo spostato in avanti e dai muscoli più potenti, mentre invece è sensibile l'utilità della spinta che l'elasticità della soletta dinamica restituisce.

La soletta dinamica secondo la presente invenzione va impiegata con scarpe accollate, per evitare la fuoriuscita del tallone dalla calzatura.

Pertanto l'energia, invece di essere solo di compressione, in parte viene scaricata sulla tomaia della calzatura, quindi lo sforzo non è più tutto sul metarso, ma anche sulla tomaia, che poi trascina la suola. Si alleggerisce così lo sforzo del metatarso, poiché l’energia che è stata scaricata sulla tomaia dal dorso del piede, e non dal metatarso, viene poi restituita nel compiere il passo. Praticamente si scarica il lavoro del metatarso.

La presente invenzione inoltre può essere utile in campo sportivo, per atleti o per marciatori, che, soprattutto in salita, possono trarne un sensibile giovamento.

Tutti i sopraddetti vantaggi ed altri ancora appariranno evidenti dalla descrizione delle seguenti figure, che si allegano a solo titolo illustrativo e non limitativo, in cui:

Fig.1 illustra l'impronta di un piede, con la linea di flessione in corrispondenza dell'articolazione metatarsofalangea;

Fig.2 mostra una soluzione della soletta dinamica secondo la presente invenzione, costituita da due piastre collegate con molle;

Fig.3 è una vista laterale della soluzione illustrata in figura 2;

Fig.4 illustra una soletta dinamica da applicare esternamente su di una calzatura;

Fig.5 mostra un ulteriore tipo di soletta dinamica secondo l'invenzione con una unica piastra elastica;

Fig.6 è una realizzazione particolare della soletta dinamica di figura 5;

Fig.7 illustra una soletta dinamica adatta ad essere inserita in scarpe stampate;

Fìg.8 mostra la sequenza delle posizioni del piede per compiere un passo. Fig.9 illustra una realizzazione con cavetti e cilindri.

Nelle diverse figure gli elementi analoghi sono stati designati con i medesimi simboli numerici.

Nella figura 1 è rappresentata l'impronta di un piede 10, in cui la pianta 11 si solleva all'inizio di un passo, mentre la parte anteriore o avampiede 12 rimane trattenuta sulla superficie d'appoggio dal peso della persona.

In corrispondenza della linea 13 di separazione tra pianta 11 ed avampiede 12, si deve disporre la cerniera della soletta dinamica secondo l'invenzione, ovvero predeterminarne la zona più cedevole.

Nella figura 2 è illustrata una soletta dinamica secondo l'invenzione, vista dal basso. Essa risulta applicata ad una calzatura, ma deve ancora poi venire ricoperta dalla suola. Com'è illustrato nella figura 3, tra la soletta interna della scarpa e la suola 18, viene sistemata la soletta dinamica che, nell'esempio descritto è costituita da due piastre indeformabili 15 e 16, rispettivamente in corrispondenza della pianta e dell'avampiede, collegate tra loro da una o più cerniere 20, e da molle rigide 17, situate a cavaliere della linea 13, e fissate alle piastre 15 e 16, come in figura 2.

Le molle 17, alloggiate all'interno della suola 18, possono essere fissate al tacco ed in punta, come in figura 3.

In corripondenza della punta della scarpa vi è uno strato di materiale 43 che crea una tenuta sul terreno.

In figura 4 è illustrata una soletta dinamica da applicare esternamente su di una calzatura qualsiasi. La soletta dinamica è costituita da due elementi ad U, 21 e 22, incernierati tra loro in corrispondenza dell'articolazione metatarsofalangea, e tenuti in tensione da molle laterali 19. La soletta dinamica è fissata sopra la calzatura, mediante cinghie 23 che la fissano anteriormente e posteriormente alla scarpa. La soletta dinamica di figura 4 è inoltre prowista di un sottopiede 42, che trattenga la soletta aderente alla scarpa. La figura 5 rappresenta una realizzazione preferita dell'invenzione. Infatti l'inserimento delle molle di figura 2 o dei tiranti di figura 4 può essere svantaggioso perché vanno posizionati poprio in corrispondenza del punto in cui il piede è più vicino al terreno e dove la suola è soggetta ad un consumo maggiore. In figura 5 è illustrata una soletta dinamica costituita da una piastra 25, applicata all'interno di una scarpa, sulla suola 26. La piastra 25 è la soluzione più semplice e razionale per la realizzazione della soletta dinamica secondo la presente invenzione.

Sulla piastra 25 vengono praticate delle scanalature 27, per un tratto in corrispondenza della linea 13 di flessione del piede. Le scanalature 27 hanno lo scopo di consentire alla piastra di assorbire anche i momenti torcenti che si generano a causa della inclinazione della linea 13, rispetto alla perpedicolare al piede, e per potersi equilibrare quando si tende a cadere lateralmente, ma lo sforzo principale da sopportare è ortogonale. La piastra 25 è pressocché larga come il piede, in corrispondenza della piega 13 del piede, per il resto può essere più sottile ed alleggerita con fori 28 e 29, rispettivamente all'altezza della pianta 11 e dell'avampiede 12, purché resti saldamente trattenuta tra il piede e la suola della calzatura. La zona con le scanalature 27 può essere realizzata con forma rettangolare o trapezoidale, con il lato più corto verso la parte esterna del piede.

A titolo d'esempio, la piastra 25 è stata realizzata in acciaio armonico dello spessore di 1 ,2 mm. avente una elasticità perfetta, ma una grande rigidità. Sono state eseguite delle prove di carico sulla piastra 25, ancorandola saldamente in punta, fino alla linea 13 dell'articolazione metatarsofalangea, e caricandola all'estremità, in corrispondenza del tallone.

Si è ottenuta la seguente tabella, dove “F" rappresenta la forza applicata in grammi, ed 'f ' la freccia in millimetri dello spostamento dell'estremità della mensola sopra descritta, la costante elastica "k“ = F/f

La piastra, o le altre soluzioni alternative descritte, devono corrispondere a valori analoghi a quelli della costante elastica riscontrata per la piastra 25. Con caratteristiche di elasticità e rigidità simili, la piastra può essere realizzata anche con materiali diversi.

Molto vantaggioso sarebbe l'impiego di una piastra in nichel-titanio, che pesa circa la metà dell'acciaio ed ha una capacità di accumulare forza elastica doppia rispetto all'acciaio, per cui la soletta potrebbe, a parità di caratteristiche, essere quattro volte più leggera, rispetto a quella in acciaio. La piastra 25 potrebbe anche essere realizzata con una lamina omogenea purché sia elastica ed abbia la rigidità sufficiente.

Tuttavia una lamina avente la stessa resistenza alla flessione, ma senza gli intagli non avrebbe lo stesso effetto perché non consentirebbe alcuna libertà di torsione. Nella figura illustrata i singoli elementi paralleli tra le scanalature 27 hanno la capacità di avvicinarsi od allontanarsi, sotto l'effetto di uno sforzo torcente.

E' preferibile che la soletta dinamica venga sistemata il più lontano dalla pianta del piede, ed il più vicino possibile al suolo.

La piastra 25, data la sua semplicità ed il ridotto ingombro può essere un oggetto a sé stante, da usare con qualsiasi calzatura chiusa, anche in una normale scarpa da passeggio, come una soletta nota. Non è indispensabile che la piastra sia fissata alia calzatura, se la tomaia è ben chiusa sul piede. La figura 6 illustra una particolare forma della piastra di figura 5.

Poiché più gli intagli sono ravvicinati, meno è rigida la piastra 31 , è anche previsto di distanziare gli intagli in modo diverso, disponendoli più fitti verso l'esterno del piede nella zona 29, più radi verso l'interno nella zona 30, in prossimità dell'alluce, che è quello che spinge di più, così che in corrispondenza dell'alluce la piastra 31 sia più rigida, ed invece meno resistente ma più elastica verso l'esterno.

La piastra 31 vista in pianta può presentare un incavo 32 in corrispondenza dell'arco del piede, per concedere una maggiore libertà di movimento alla torsione, e per non interferire con i risalti che spesso vengono applicati nelle scarpe a sostegno dell'arco plantare. Si può pareggiare la superficie d'appoggio con del materiale morbido elastico.

La figura 7 illustra una diversa realizzazione di una soletta dinamica secondo la presente invenzione, adatta per scarpe stampate. La detta soletta è prevista per essere affogata nella suola, di cui 26 è la parte esterna di calpestio. Due elementi 33 e 34 sono collegati da cerniere 39, e tenuti in tensione da cavetti 40, che sono fissati in corrispondenza della punta della scarpa, e posteriormente sono trattenuti elasticamente da molle 41 alloggiate all'interno del tacco.

La figura 8 mostra la sequenza delle posizioni del piede posteriore di spinta nel compiere un passo.

Nella posizione A, prima del passo, il piede è fermo ed peso del corpo è sulla verticale del piede in Pa. Quindi, grazie allo spostamento del peso in Pb, in posizione B il piede si flette, e fa flettere la piastra che praticamente si è caricata come una molla, ma senza grandi sforzi perché si è piegata a seguito di un'azione muscolare dei muscoli più potenti dell'utente, ed il peso si sposta in Pb. Poi il peso si sposta in Pc e quindi in Pd. Dalla posizione C alla posizione D avviene la distensione della piastra che , come una molla, restituisce la forza di cui era stata caricata con la flessione, dando una spinta in avanti ed in alto al piede e facilitandone il movimento di avanzamento. Il punto di appoggio al suolo della punta della calzatura, indicato con S, rimane fisso al suolo nelle posizioni A, B, C, D. Dalla posizione C alla D la piastra si raddrizza e la restituzione dello sforzo che era stato impiegato per piegarla, si trasforma in una spinta in avanti secondo la direzione F che coadiuva l'avanzamento e porta il piede in posizione E.

Secondo un'altra realizzazione, illustrata in figura 9, dei cavetti 34 di nicheltitanio con diametro di circa mm.1 ÷1,5 scorrono in cilindri 35. Detti cavetti 34 vengono fissati sia posteriormente che anteriormente. In corrispondenza del calcagno, sono ancorati ad esempio in una fusione 36 di materiale plastico, in modo tale che siano liberi di piegarsi. Sono fissati ad essa mediante una sferetta 37 che li trattiene, nella quale sono in grado di ruotare liberamente.

Preferibilmente tre cavetti vanno in direzione dell'alluce, che lavora maggiormente, ed uno per ciascun altro dito. I cavetti 34 possono avere preferibilmente una direzione a ventaglio, nel senso delle dita del piede, dove sono fissati. Non vengono intrecciati, ma sovrapposti, com'è illustrato, in corrispondenza della parte centrale della pianta del piede, dove la suola normalmente si restringe. Ciò anche allo scopo di consentire al piede un movimento di flessione laterale, secondo uno sforzo torcente della suola, e non solo perpendicolare alla linea del piede stesso. I fili possono rotare ed accavallarsi. I cavetti 34 che passano liberi all'interno dei cilindri 35, sono in grado di ruotare o di scorrere all'interno dei cilindri stessi.

I cilindri 35 possono essere ricavati all'interno di un blocco unico 38, realizzato in un materiele leggero, come ad esempio resina, oppure semplicemente fissati tra di loro.

Ovviamente da un punto di vista commerciale si potranno provvedere diversi gradi di rigidità della soletta dinamica, affinchè l'utente possa scegliere quella più adeguata alle proprie esigenze.

Per conseguire il risultato desiderato, la molla deve essere molto rigida. Più specificatamente tutte le ralizzazioni sopra citate devono comunque avere caratteristiche elastiche e di rigidità analoghe a quelle sopra descritte per la piastra 25, in acciaio armonico, dello spessore di mm.1,2, che in pratica ha consentito di ottenere i risultati desiderati.

La presente invenzione comprende tutte quelle varianti di dettaglio e quelle modifiche che possono risultare ovvie ad un tecnico del ramo, che non esulano dall'ambito della presente invenzione, ma si intendono comprese nel campo delle seguenti rivendicazioni.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Soletta per calzature caratterizzata dal fatto di essere dinamica ossia di una rigidità tale da comportarsi come una molla, piegandosi in corrispondenza della zona dell'articolazione metatarsofalangea (13), e caricandosi con lo spostamento del peso dell'utente, e che, al momento del sollevamento da terra del piede posteriore di spinta , restituisce l'energia di cui si era caricata.
2. 2. Soletta per calzature secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che è costituita da due piastre indeformabili (15, 16), una sotto la pianta (11) ed una sotto l'avampiede (12), le due piastre articolandosi tra loro mediante una o più cerniere (20), e da molle rigide (17), situate a cavaliere dell'articolazione metatarsofalangea (13), essendo le molle (17) alloggiate all'interno della suola (18) e fissate alle piastre (15, 16) e/o al tacco ed in punta.
3. 3. Soletta per calzature secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che è costituita da una piastra elastica (25), applicata all'interno di una scarpa, piastra (25) che, dopo la flessione, tende a riassumere la sua posizione piatta ed agisce come una molla, essendo detta piastra fissata ad un opportuno supporto per mantenerla nella posizione desiderata all'interno della calzatura, oppure associata ad una soletta in un materiale morbido, oppure affogata o inserita nello stampo, in corrispondenza della suola.
4. 4. Soletta per calzature secondo le rivendicazioni 1 e 3, caratterizzata dal fatto che è provvista di una zona con scanalature (27), in corrispondenza della linea (13) di flessione del piede, o di una sezione ridotta.
5. 5. Soletta per calzature secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che è costituita da cavetti elastici (34) che vengono fissati posteriormente, in corrispondenza del calcagno, in modo tale che siano liberi di piegarsi e di ruotare e che scorrono all'interno di cilindri (35).
6. 6. Soletta per calzature secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che è costituita da due elementi ad U (21 e 22), incernierati tra loro in corrispondenza dell'articolazione metatarsofalangea, e tenuti in tensione da molle laterali (19) essendo detta soletta dinamica provvista di cinghie (23) per il fissaggio anteriore e posteriore su di una scarpa, essendo inoltre provvista di un sottopiede (42) atto a trattenere la soletta aderente alla scarpa.
7. 7. Soletta per calzature secondo le rivendicazioni 1 e 3, caratterizzata dal fatto che la piastra (25) è pressocché larga come il piede, in corrispondenza della piega (13) del piede, e che nella parte restante può essere più sottile ed alleggerita con fori (28, 29).
8. 8. Soletta per calzature secondo le rivendicazioni 1 e 3, caratterizzata dal fatto che la piastra (25) è realizzata in acciaio armonico dello spessore di 1,2 mm.
9. 9. Soletta per calzature secondo le rivendicazioni 1 , 3 e 4 caratterizzata dal fatto che le scanalature (29, 30), sono più fitte verso l'esterno del piede e più rade verso l'interno, in prossimità dell'alluce, e che presenta un incavo (32) in corrispondenza dell'arco del piede.
10. 10. Soletta per calzature secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che è costituita da due elementi (33, 34) collegati da cerniere (39), e tenuti in tensione da cavetti (40), che sono fissati in corrispondenza della punta della scarpa, e posteriormente sono trattenuti elasticamente da molle (41) alloggiate all'interno del tacco.
11. 11. Soletta per calzature secondo le rivendicazioni 1 e 5, caratterizzata dal fatto che i cavetti (34) sono di nichel-titanio con diametro di circa mm.1÷l,5 e che in corrispondenza del calcagno, sono ancorati ad una fusione (36) di materiale plastico, mediante una sferetta (37) che li trattiene, e che tre cavetti vanno in direzione dell'alluce ed uno per ciascun altro dito con una direzione a ventaglio, e che rimangono sovrapposti in corrispondenza della parte centrale della pianta del piede.
12. 12. Soletta per calzature secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la sua costante elastica "k" = F/f, dove "F" rappresenta la forza applicata in grammi alla sua estremità posteriore, in corrispondenza del tallone, ed ’f ' la freccia in millimetri dello spostamento della detta estremità sotto il corrispondente carico, essendo la soletta saldamente ancorata in punta, e trattenuta fino alla linea (13) dell'articolazione metatarsofalangea, sia nell'ordine dei seguenti valori
13. 13. Soletta per calzature secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che è realizzata con una piastra in nichel-titanio.
14. 14. Soletta dinamica per calzature secondo quanto descritto nella presente relazione ed illustrato nei disegni allegati.