RU2115352C1 - Sole manufacture method - Google Patents

Abstract

FIELD: shoe industry. SUBSTANCE: method involves molding sole; making slot in front part of sole along its width; providing additional molding while filling slot with material having modulus of elasticity varying between 0.4 and 4 MPa. EFFECT: reduced effort applied during constant wearing of shoe against hard ground, provision for conditions approximating natural conditions during formation of foot muscles and improved comfort. 6 dwg

Description

Изобретение относится к легкой промышленности. The invention relates to light industry.

Известны способы изготовления подошв, и подошвы, имеющие в своей конструкции включения в патентах ФРГ 22 16 964, кл. A 43 B 13/18, 1975 и США 4 494 322, кл. 36/28, A 43 B 13/16, 1985. Known methods for the manufacture of soles, and soles having in their design the inclusion in the patents of Germany 22 16 964, class. A 43 B 13/18, 1975 and U.S. 4,494,322, cl. 36/28, A 43 B 13/16, 1985.

Сущность способа изготовления подошвы заключается в том, что берется материал с упругими свойствами, из которого выкраивается деталь подошвы, причем в ее носочной части выполняют выемку (фиг. 1). Далее, эту выемку заполняют материалом с переменным модулем упругости от 0.4 до 4 МПа. The essence of the method of manufacturing the sole is that a material with elastic properties is taken from which the sole part is cut out, and a notch is made in its forefoot (Fig. 1). Further, this recess is filled with material with a variable elastic modulus from 0.4 to 4 MPa.

Наиболее близкой к предполагаемой подошве является прототип спортивной обуви, рассмотренный в патенте ФРГ DT 22 16 964. Прототип представляет собой обувь, где в передней части подошвы, на расстоянии 0.2 -0.3 от длины подошвы, имеется скос. Таким образом носок подошвы тоньше элемента подошвы, расположенного в области плантарных мышц. Это конструктивное решение приводит к тому, что при ходьбе, отталкивание осуществляется не от горизонтальной поверхности, как в обычных подошвах, а от наклонной поверхности. Такая подошва приводит к экономии энергозатрат и большей комфортности. Closest to the proposed sole is the prototype sports shoes, discussed in the patent of Germany DT 22 16 964. The prototype is a shoe where in the front of the sole, at a distance of 0.2 -0.3 from the length of the sole, there is a bevel. Thus, the sole of the sole is thinner than the sole element located in the area of the plantar muscles. This constructive solution leads to the fact that when walking, repulsion is carried out not from a horizontal surface, as in ordinary soles, but from an inclined surface. Such a sole leads to energy savings and greater comfort.

Также в прототипе подошвы есть и недостатки, а именно, расположенный в передней части стопы скос, не имеет упругодеформируемых элементов, которые позволяли бы регулировать величину скоса (наклона стопы к поверхности) в зависимости от массы человека или нагрузки. Отсутствие упругодеформируемых элементов не позволяет добиться комфортности и снижения энергозатрат до минимального уровня, который сложился в процессе эволюции стопы человека при ходьбе по мягкому земляному грунту. There are also disadvantages in the prototype of the sole, namely, the bevel located in the front of the foot does not have elastically deformable elements that would allow you to adjust the amount of bevel (tilt of the foot to the surface) depending on the person’s weight or load. The absence of elastically deformable elements does not allow achieving comfort and reducing energy consumption to the minimum level that has developed during the evolution of a person’s foot when walking on soft earthen soil.

Носочный участок предлагаемой подошвы отличается от прототипа тем, что вставка изготавливается из пористого материала с переменным модулем упругости от 0.4 до 4 МПа (фиг. 2). The toe section of the proposed sole differs from the prototype in that the insert is made of a porous material with a variable elastic modulus from 0.4 to 4 MPa (Fig. 2).

На чертежах представлены различные сечения, предлагаемой подошвы. The drawings show various sections of the proposed sole.

Целью предлагаемого изобретения является изготовление подошвы, позволяющей снизить энергозатраты при постоянной носке подошвы по жесткому грунту (т.е. создать условия, наиболее приближенные к естественным при формировании мышц стопы) при одновременном повышении комфортности. The aim of the invention is the manufacture of soles, which allows to reduce energy consumption with constant wear of the soles on hard ground (i.e. to create conditions that are most similar to the natural ones when forming the muscles of the foot) while increasing comfort.

Способ изготовления подошвы, заключающийся в ее формовании, причем, при формовании подошву изготавливают с выемкой по всей ширине подошвы в передней ее части и осуществляют дополнительную операцию доформовывания с заполнением выемки материалом с переменным модулем упругости от 0.4 до 4 МПа. A method of manufacturing the sole, which consists in forming it, moreover, when forming the sole is made with a notch along the entire width of the sole in its front part and an additional molding operation is performed with filling the notch with a material with a variable elastic modulus from 0.4 to 4 MPa.

Подошва, содержащая слой материала с упругими свойствами в области, соответствующей области плантарных мышц стопы, с образованием наклонной поверхности, размещенной с возможностью изменения угла наклона стопы при ходьбе, отличается от прототипа тем, что слой материала состоит из двух частей, одна из которых выполнена из обычного материала подошвы, а другая - вставка, выполнена с переменным модулем упругости, сжимающаяся при ходьбе и изменяющая угол наклона стопы при отталкивании от поверхности (фиг. 3). The sole containing a layer of material with elastic properties in the area corresponding to the area of the plantar muscles of the foot, with the formation of an inclined surface placed with the ability to change the angle of the foot when walking, differs from the prototype in that the material layer consists of two parts, one of which is made of the usual sole material, and the other is the insert, made with a variable modulus of elasticity, shrinking when walking and changing the angle of inclination of the foot when repelled from the surface (Fig. 3).

Поставленная цель достигается тем, что подошву изготавливают с выемкой в передней ее части с наполнением ее материалом с переменным модулем упругости от 0.4 до 4 МПа (фиг. 3). Этот материал сжимается и изменяет свой угол наклона к горизонтальной поверхности в зависимости от массы тела, и усилия необходимого для толчка опорной ногой. В виду отсутствия материалов с модулем упругости 0.4 - 4 МПа, материал создают пористым, с плотностью пор необходимой для достижения заданной величины модуля упругости. This goal is achieved in that the sole is made with a recess in its front part with filling it with material with a variable elastic modulus from 0.4 to 4 MPa (Fig. 3). This material is compressed and changes its angle of inclination to a horizontal surface depending on body weight, and the effort required to push the supporting leg. Due to the lack of materials with an elastic modulus of 0.4 - 4 MPa, the material is created porous, with a pore density necessary to achieve a given value of the elastic modulus.

В статике силы, действующие на подошву детской обуви, распределены равномерно по всей площади поверхности, и материал, используемый в передней части подошвы находится в несжатом состоянии. Ступня человека находится в горизонтальном положении с распределением давления, как в обычной подошве (фиг. 4). In statics, the forces acting on the sole of children's shoes are distributed evenly over the entire surface area, and the material used in the front of the sole is in an uncompressed state. The human foot is in a horizontal position with a pressure distribution, as in a conventional sole (Fig. 4).

В динамике, наступая на опорную ногу, материал и стелька находятся в горизонтальном положении до момента переноса центра тяжести тела, за опорную точку по ходу движения. После чего, в результате оказываемого давления на носовой участок подошвы, давление через стельку передается этому материалу, который неравномерно сжимается против часовой стрелки на угол, необходимый для оптимального толчка при данной массе тела человека (фиг. 5). После толчка нагрузка с материала, расположенного в передней части подошвы, снимается и материал возвращается в исходное горизонтальное положение. Во время следующего шага нагрузка, перемещаясь от пяточной области в область плантарных мышц и далее к пальцам ног, снова сжимает упругодефоромируемый материал на величину нагрузки, приходящуюся на него, образуя с горизонтальной поверхностью оптимальный угол отталкивания. In dynamics, stepping on the supporting leg, the material and the insole are in a horizontal position until the center of gravity of the body is transferred, beyond the reference point in the direction of travel. Then, as a result of the pressure exerted on the nose portion of the sole, the pressure is transmitted through the insole to this material, which is unevenly compressed counterclockwise to the angle necessary for the optimal push with a given mass of the human body (Fig. 5). After the push, the load from the material located in the front of the sole is removed and the material returns to its original horizontal position. During the next step, the load, moving from the calcaneal region to the area of plantar muscles and further to the toes, again compresses the elastically deformable material by the amount of load falling on it, forming an optimal repulsion angle with a horizontal surface.

Для произведения расчетов рассматривается плоский антропоморфный механизм, состоящий из девяти звеньев - корпуса и двух одинаковых четырехзвенных ног. For calculations, a flat anthropomorphic mechanism is considered, consisting of nine links - the body and two identical four-link legs.

В процессе передвижения механизма по поверхности выделим период одноопорного движения (переноса) и в нем фазу отталкивания, начинающуюся с момента перехода общим центром масс перпендикуляра, восстановленного из мгновенной точки нуль моментов к опорной поверхности. In the process of moving the mechanism along the surface, we single out the period of unipodal movement (transfer) and the repulsion phase in it, starting from the moment the common center of mass of the perpendicular passes from zero points to the supporting surface restored from the instantaneous point.

В качестве обобщенных координат, описывающих конфигурацию механизма в фазе отталкивания возьмем семь углов θ, α₁, α₂, β₁, β₂, φ₁, φ₂ , которые образуют корпус, бедра, голени к пяточно-голеночной части стопы с вертикалью (фиг. 6).As generalized coordinates describing the configuration of the mechanism in the repulsion phase, we take seven angles θ, α ₁ , α ₂ , β ₁ , β ₂ , φ ₁ , φ ₂ , which form the body, hips, lower legs to the heel-ankle part of the foot with a vertical ( Fig. 6).

В фазе толчка на механизм действует сила тяжести, сила реакции опоры R и момент M в голеностопном суставе опорной ноги. Уравнение одно-опорного движения в матричной форме:

где матрицы Z, SinZ, Z² определяются соответствующими функциями углов; B(z), A, C, D - матрицы.In the push phase, the mechanism is affected by gravity, the support reaction force R and the moment M in the ankle joint of the supporting leg. The equation of one-support motion in matrix form:

where the matrices Z, SinZ, Z ^{2 are} determined by the corresponding functions of the angles; B (z), A, C, D are matrices.

В случае горизонтальной поверхности отталкивания, горизонтальная и вертикальная составляющие реакции:

где a_ii - диагональные элементы матрицы A.In the case of a horizontal repulsive surface, the horizontal and vertical components of the reaction:

where a _ii are the diagonal elements of the matrix A.

Если наклон поверхности отталкивания изменять в зависимости от положения общего центра масс, то горизонтальная и вертикальная составляющие реакции отталкивания будут функциями угла наклона. Также произойдет изменение плеч приложения составляющих реакции опоры при определении момента сил относительно точки O. Соответствующим подбором функции изменения угла наклона опорной площадки от изменяющегося положения общего центра масс при ограничениях накладываемых реальными конструктивными параметрами обуви, можно получить определенную экономию затрат энергии при ходьбе на каждом шаге в фазе отталкивания. If the inclination of the repulsion surface is changed depending on the position of the common center of mass, then the horizontal and vertical components of the repulsion reaction will be functions of the angle of inclination. There will also be a change in the shoulders of the application of the components of the reaction of the support when determining the moment of forces relative to the point O. By appropriate selection of the function of changing the angle of inclination of the support platform from the changing position of the common center of mass with the restrictions imposed by the real structural parameters of the shoe, you can get some energy savings when walking at every step in repulsion phase.

Положительный эффект достигаемый, в результате применения подошвы заключается в том, что при ходьбе по жесткой поверхности, за счет использования упругодеформируемого материала переменной величины в области плантарных мышц и пальцев ног, достигается экономия энергии, за счет изменения моментов сил, а также повышается комфортность, за счет придания подошве характеристик мягкого грунта, на котором формировалась стопа человека в процессе эволюции, и для которого передвижение босиком по земляному грунту наиболее комфортно. The positive effect achieved as a result of the use of the sole is that when walking on a hard surface, through the use of an elastic deformable material of variable size in the area of the plantar muscles and toes, energy savings are achieved due to changes in the moments of forces, as well as increased comfort due to giving the sole the characteristics of soft soil, on which the human foot was formed during evolution, and for which the barefoot movement on earthen soil is most comfortable.

Claims (1)

Способ изготовления подошвы, заключающийся в ее формовании, отличающийся тем, что при формовании в подошве выполняют выемку по всей ширине подошвы в передней ее части и осуществляют дополнительную операцию доформовывания с заполнением выемки материалом с переменным модулем упругости 0,4 - 4,0 МПа. A method of manufacturing the sole, which consists in molding it, characterized in that when molding in the sole, a notch is made over the entire width of the sole in its front part and an additional molding operation is performed with filling the notch with material with a variable elastic modulus of 0.4 - 4.0 MPa.

Images