Способ изготовления стельки обуви Советский патент 1993 года по МПК A43B10/00 A43B7/14 A43B13/40 

Изобретение относится к обувной промышленности, а именно к изготовлению деталей низа обуви.

Цель изобретения - повышение, комфортности обуви.

На фиг.1а,б изображена аналитическая модель стопы и ее расчетная схема; на фит.2 - графики изменения усилия в подошвенных мышцах Fynp. в зависимости от угла подъема стопы J. активной силы Fa и коэффициента трения ц на фиг.З - конструкция стелечного узла, содержащего опору для фиксации стопы.

Стопа является сложной конструкцией, нормальная работа элементов которой определяется интенсивностью и характером

воздействия на нее внешних сил, как массовых, так и со стороны низа обуви.

Важной характеристикой стопы является ее амортизационная способность уменьшать воздействие силовых нагрузок. Потеря этой функции связана с уплощением свода, вызванного появлением остаточных деформаций подошвенных мышц, что приводит к болезненным ощущениям в стопе и позвоночнике, повышению утомляемости и другим дискомфортным последствиям.

Величину деформации подошвенных мышц определяет усилие, возникшее в них и зависящее от ряда воздействий и факторов.

Для определения усилий в подошвенных мышцах и степени воздействия на его

величину влияющих параметров, рассмотрим модель стопы и ее расчетную схему, включающую элементы стопы и усилия, которые определяют функционирование амортизационного механизма человеческого тела (фиг. 1).Расчетная схема амортизационной системы стопы представляет собой плоскую шарнирно-стержневую конструкцию с включением элемента Ci, имитирующего работу подошвенных мышц, Стержни АВ и ВС отражают конструкцию опорного скелета стопы, шарниры А,В и С - суставные сочленения элементов стопы,

Под действием активной силы Fa в стержнях возникают усилия Ri2 и R.1, в точках опор - реакции Ra и Rc и сила трения Fynp, появляющаяся при перемещении шарнира А по опорной поверхности. Шарнир С остается неподвижным, так как направление действия силы Rai в стержне ВС входит в конус трения (фиг. 1). Геометрические характеристики стопы определяются высотой голеностопного сустава BD, расстоянием CD до его проекции на плоскость опоры и длиной свода СА, которые могут быть определены по уровням связи размерных признаков стопы (1): (CD) 0,2D; (BD) 0.21D; (СА) 0,54D, где D - длина стопы..

Угол у характеризует подъем стопы на каблук, Значения углов «и /3 однозначно определяются из геометрических соотношений звеньев схемы, как элементов стопы , /3 20°).

К внешним силовым воздействиям на рассматриваемую шарнирно-стержневую схему является активная сила Fa, физическая природа которой определяется массой тела, динамикой нагружения и характером распределения нагрузки по опорной поверхности.

Значение активной силы запишется в виде: Fa Кцин Kpacn mg, где К - динамический коэффициент максимального увеличения давления стопы на опору, Кдин 1,8

Краен - коэффициент распределения давления массы тела по опорной поверхности рассматриваемой зоны, Красп 0,4, mg - сила тяжести тела, или Fa 7,3 (1).

Усилие в пружине АС определяется из условия равновесия узлов шарнирнб-стерж- невой конструкции:

Узел B:EX 0-Fa+Ri2 cos(a-y) +

+ R21 COS (ft + у) 0

Ri2 sin (a-y)-R2i sin (/3 + y)0

Fasin(a+y) 12 sin(a+/3)

УзелА:2Х 0 RA-R12 cos (a-yj + + Fynp. sin

2Y 0-Ri2 sin («-y)+Fynp. cos y-FTp.0 FTp. RA /

где /г - коэффициент трения стопы по поверхности стельки.

,Ра -зШ(б + j/Xsinfc - у) (a -У) упр sinta+ Xcosx-jU-siny) Ш

7.3-msln(ff + yXsln(a y) -/rcos(a-y) sln(a + /9)(cosy -/ -slny)

(2)

Как видно из уравнения (2), сила упруго5 сти Fynp., возникающая в подошвенных мышцах, зависит от массы тела т, угла у подъема стопы на каблук, определяемого высотой каблука, значений углов а и /3 и коэффициента трения /и. стопы на опорной

® поверхности.

Поставленной задачей является обеспечение естественного напряженного состояния подошвенных мышц, которое определяется условиями формирования опорно-двигательного аппарата человека в процессе, а именно: наличием тонуса подошвенных мышц, непосредственным контактом стопы с упругопластичным основанием-почвой и непревышением массы тела среднего значения, то есть следующими величинами воздействующих параметров (у) 0, масса тела m должна быть равна среднему значению т, определяемому ростом человека (m)m и коэффициентом трения, определенным для

5 контакта стопы с землей (экспериментально):

.0,47..

Определив оптимальное значение параметров, воздействующих или управляющих

величиной усилия в подошвенных мышцах, определим оптимальную величину усилия Fynp. по уравнению (2):

Fynp. 0,1 6mg 1,6m т.е. усилие, в 1,6 раз превышающее массу тела, обеспечивает естественно напряженное состояние подошвенных мышц.

Задаваясь попарным значением оптимальных параметров у, Fa и jit, можно определить зависимость усилия в подошвенных мышцах от каждого из них в отдельности (фиг.2).

. Из графиков зависимости усилия в подошвенных мышцах видно, что с увеличением активной силы Fa усилие возрастает в

5 линейной зависимости, при увеличении угла подъема каблука происходит уменьшение Fynp. и при значении у 35° (ВК 75 мм) происходит переход естественных растягивающих .усилий в сжимающие, а с возрастанием коэффициента трения усилия в подошвенных мышцах уменьшаются.

Активная сила Fa и угол подъема каблука являются трудноуправляемыми параметрами, так как их величины заложены в конструкции обуви в индивидуальных особенностях носчика, легкоуправляемым параметром является коэффициент трения //, поскольку он определяется свойствами материала вкладной стельки, которые возможно изменить.

Величину коэффициента трения обеспечивающую оптимальное усилие в подошвенных мышцах, определим из уравнения (2)

и - ZljgJ E Ј±yIi l{gji Fynpl- cosy ... 7,3 m costf + у)sin(a-у) -fFynp - slny {J)

.7.3 m slnQ3 + y).sMa -jj - i6eosv 7,3 m sln(or +/5)cos(a -y) - 16 slny (

Величины 2 и/ являются постоянными, a m и у- переменными. Для пар значений т- у можно определить соответствующий коэффициент трения. Диапазон изменения определяется областью существования шарнирно-стержневой модели стопы, которая у- а выражается в прямую (фиг.1). Интервал измерения массы определяется отклонением ее значения от средней величины т, которая обычно не превышает 2т.

Значения оптимальных коэффициентов трения для пар у-т указаны в табл.1.

Угол подъема на каблук, у

Отрицательные значения ju выходят за область действия как управляющего параметра, то есть границу действия формулы (3). Сжимающее усилие в подошвенных мышцах для массы ниже значения, чем m и для не может быть скомпенсировано коэффициентом трения. Обеспечить необходимый коэффициент трения возможно за счет установки в зоне плюсны о.поры с таким коэффициентом трения, обеспечивающим оптимальное усилие в подошвенных мышцах с учетом материала, из которого может быть изготовлен чулок. Наиболее часто встречающиеся материалы стелек - подкладочная кожа, окрашенная стелечная кожа, а материалы чулок - капрон, эластик, хлопок.

Значения коэффициентов трения для вышеуказанных материалов представлены в табл.2.

Как видно из данных таблицы, коэффициенты трения сочетания существующих материалов не. обеспечивают необходимые величины; опт. Дополнительно необходимо получить коэффициенты трения больших и

меньших значений. Эти значения можно получить, придавая рекомендуемой опоре фрикционные свойства - снизить коэффициент трения возможно путем лакирования 5 поверхности стельки, а увеличить - применение шершевания.

Данные по материалам, обработанным указанными способами, даны в табл.3.

При превышении массы тела среднего

0 значения в средней и каблучной обуви процесс управления усилием в подошвенных мышцах становится возможным.

По данным табл.1 и 3 можно подобрать соответствующий материал вкладной стель5 ки для сочетания величины массы и высоты каблука. Весь диапазон изменения ju (0,1...0,92).

Опору 1 устанавливают в носочно-пуч- ковой части вкладной стельки 2, располо0 женной на основной стельке 3, заподлицо и прикрепляют клеем К. Выполняют опору 1 в виде дугообразной полосы, осевая линия 4 которой является дугой окружности с радиусом R (1,5...2) Шп где Шп- ширина стельки

5 в пучках. Такой радиус наиболее точно описывает линию плюсны 5. Осевая линия 4 располагается на расстоянии а 0,730 по оси стельки с внутренней стороны от самой выпуклой точки пятки M-и в 0,620 - с

0 наружной, расстояния айв соответствуют координатам внутреннего и наружного пучка, которые определяют центр плюсневой части 5 . стопы. Половина ширины опоры с 1,5 мм. Эта величина соответствует ши5 рине опоры плюсневой части 5 стопы всех размеров (фиг.З). Толщина t опоры 1 равна толщине стельки 2. Материал опоры 1 может быть подвергнут необходимой обработке. Приклеивание опоры клеем К должно

0 обеспечить достаточную прочность скрепления при эксплуатации и заменяемость опоры.

При опоре стопы со вставкой 1 коэффициент трения //, определенный для массы

5 носчика и высоты каблука используемой обуви обеспечит фиксацию стопы в необходимой точке А.

При использовании носчика обуви с различной высотой каблука возможно иметь

0 несколько опор с учетом индивидуальной массы.

Геометрические параметры опоры и расположение ее на стельке определяются следующим образом. Опора должна быть

5 установлена в зоне контакта плюсны стопы со стелькой, а плюсна имеет форму дуги окружности, следовательно, и опора должна иметь аналогичную форму. Существует ряд уравнений взаимосвязи геометрических

размеров плюсны стопы с длиной и шириной стельки (1); расстояние от самой выпуклой точки пяточной части до центральной линии плюсны равно:

С наружной стороны 0,62 D,

С внутренней стороны 0,73 D, - где D - длина стопы.

Пример. Требуется определять параметры опоры для носчика, обладающего массой m 90 кг, длиной стопы (номер обуви) D 240 мм для обуви с высотой каблука Вк 50мм(),

Найдем значения ах Y b и R;

3 0,730 0, 175,2мм;

b 0.62D 0, 148,8 мм;

Шп 0,240+ 32 89,6 мм;

, 146мм.

Масса m превышает m 1,5 раза.

По табл.1 определяем /г для m 1,5m

и // 0,6.

По табл.3 находим, что такое можно обеспечить при использовании эластичного чулка и материала опоры; стелечная кожа, шершеванная образивом № 40.

Применение изобретения.позволяет осуществлять профилактику возникновения продольного плоскостопия при использовании обуви с низкой и средней высотой каблука.

По сравнению с прототипом предлагав- мая конструкция стельки имеет следующие преимущества:.

точно установлена зона размещения опоры для фиксации стопы, которая обеспечивает естественное напряженное состоя- ние подошвенных мышц для профилактики продольного плоскостопия и увеличения комфортности обуви;

опора не усложняет конструкцию обуви;

определены фрикционные свойства опоры с учетом массовых характеристик носчика и высоты каблука; 5профилактика продольного плоскостопия стопы;

повышение комфортности обуви. (1).

10

15

0

5

Формула изобретения Способ изготовления стельки обуви, заключающийся в том, что в носочно-пучковой части устанавливают опору для фиксации стопы, имеющую основание в виде дугообразной полосы, отличающийся тем, что, с целью повышения комфортности обуви, дугообразную полосу размещают в выемке стельки заподлицо с ней, причем крайние точки осевой линии дугообразной полосы располагают на расстоянии OJ3D и 0,620 соответственно с внутренней и наружной стороны, где О - длина стопы с ее радиусом R - 1,5 - 2 Шп, где Шп - ширина стельки в пучках, половина ширины дугообразной полосы с равна 15 мм от ее централь- ной линии, при этом дугообразную полосу изготавливают из материала, который имеет коэффициент трения /и, определяемый по формуле

7,3sln(ff +j)-sin(o:.-j) - 1,6cosj. 7,3sin(y3 + j)-cos(a - j) - 1,6sinj

m,

где а,/ -углы между линиями приложения веса человека и действия нагрузки на плюсневую а и пяточную/3 части;

j - угол подъема стопы на каблук;

m - масса тела человека.

Таблица 1

Использование: обувная промышленность. Сущность изобретения: способ изготовления стельки обуви, заключающийся в том, что в носочно-пучковой части устанавливают опору для фиксации стопы, имеющую основание в виде дугообразной полосы. Дугообразная полоса размещается в выемке стельки заподлицо с поверхностью стельки. Крайние точки осевой линии дугообразной полосы располагают на расстоянии 0,73 и 0,62 соответственно с внутренней и наружной стороны, где D - длина стопы. Радиус дугообразной полосы R 1,5- 2ШП, где Шп - ширина стельки в пучках. Половина ширины дугообразной полосы с равна с 15 мм от ее центральной линии. Дугообразную полосу изготавливают из материала, который имеет коэффициент трения I. определяемый по формуле: 7,3sinQ3 + J)-sin(« - j) - 1.6CQSJ ; 7,3sin(0+j)-cos(a-j)-1,6sinj где a, ft - углы между линиями приложения веса человека и действия нагрузки на плюсневую а и пяточную /3 части; j - угол подьема стопы на каблук; m - масса тела человека.3 ил. (Л

Масса тела человека в зависимости от ее среднего значения m.m

/г Т(т,у)

Таблица 2

Таблица 3

Фиг. 1

.Фиг.2

фигЗ