стелька спортивная

Формула изобретения

Стелька спортивная, содержащая нижнюю и верхнюю пластины, между которыми с возможностью статического поджатия установлен упругий элемент в виде витых пружинок, отличающаяся тем, что нижняя и верхняя пластины сшиты одна с другой в поперечном направлении стельки строчками с образованием параллельных гофр, а витые пружинки выполнены коническими и размещены в гофрах рядами с натягом, при этом ширина шара гофр равна диаметру большего основания конической пружинки, а в гофрах пучковой и пяточной частей стельки размещены двухсистемные линейки виброизоляторов, выполненные из закрепленных большим основанием на обеих сторонах жесткой вставки двух рядов конических пружинок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к легкой промышленности, в частности к обувному производству, и может найти применение при изготовлении рабочей, спортивной или лечебной обуви.

Основными варьируемыми физико-механическими параметрами стелек, определяющими их потребительные свойства, являются:

- упругость, снижающая ударные динамические нагрузки на стопу;

- равномерность распределения давления по площади стопы.

Известна подпружиненная подошва с индивидуальными характеристиками и способ сборки такой обуви (Патент ЕПВ (ЕР) N 0449762, кл. A 43 B 13/18). Недостатком подпружиненной подошвы является нетехнологичность, связанная с большим числом направляющих при сборке, и повышенный вес.

Ближайшим аналогом из известных является вкладная стелька (Патент РФ N 2036596, кл. A 43 B 13/18).

Ближайший аналог содержит опорную пластину, в пучковой и пяточной частях которой по концентрическим окружностям, соответствующим педопунктурным зонам стопы, выполнены перфорированные сквозные отверстия. В них вставлены витые пружинки, статически поджатые наклеенными на опорную пластину верхней накладкой и нижней пластиной.

Недостатками ближайшего аналога являются:

- поперечная неустойчивость высоконавитых пружинок, приводящая к их смятию в ячейках перфорации, трудность технологической сборки;

- ограничения по минимально достижимой толщине стельки, определяемые необходимым остаточным запасом рабочего хода пружинок при их статическом поджатии;

- недостаточная эффективность поглощения динамических ударных нагрузок, ограниченная добротностью материала перфорированной опорной пластины и одноэлементностью системы виброизоляции.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в повышении эффективности поглощения динамических ударных нагрузок за счет двухступенчатости виброизоляции и улучшения комфортности путем перераспределения давления пучковой и пяточной частей по большей площади подошвы стопы.

Это достигается тем, что в стельке спортивной, содержащей нижнюю и верхнюю пластины, между которыми с возможностью статического поджатия установлен упругий элемент в виде системы витых пружинок, нижняя и верхняя пластины сшиты одна с другой в поперечном направлении стельки строчками с образованием параллельных гофр, а витые пружинки выполнены коническими и размещены рядами в гофрах с натягом, при этом ширина шага гофр равна диаметру большего основания конической пружинки, а в гофрах пучковой и пяточной частей стельки размещены двухсистемные линейки виброизоляторов, выполненные из закрепленных широким основанием на обеих сторонах жесткой невесомой вставки двух рядов конических пружинок.

Вновь введенные элементы и связи позволяют реализовывать такие новые свойства заявляемого технического решения как:

- высокую эффективность за счет двухступенчатой системы виброизоляции наиболее напряженных по нагрузке пучковой и пяточной частей стопы;

- равномерность распределения нагрузки по поверхности подошвы стопы в наиболее напряженных ее частях;

- малый вес и малую толщину стельки за счет увеличения статического поджатия и амплитуды рабочего хода, не ограниченных касанием витков конической пружинки и возможности сжатия ее в плоскость.

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, совпадающих с существенными признаками предлагаемого решения, и о соответствии последнего критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлен общий вид стельки спортивной; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - двухсистемная линейка виброизоляторов; на фиг. 4 - экспериментально снятые амплитудно-частотные характеристики стельки спортивной (а) и ближайшего аналога (б).

Стелька спортивная содержит верхнюю пластину 1, нижнюю пластину 2, сшитые поперечными стельке строчками 3 с образованием параллельных гофр 4 и шагом, равным большему основанию конической пружинки 5. В каждом гофре 4 с натягом большим основанием к нижней пластине 2 вплотную размещен ряд конических пружинок 5. Пружинки 5 статически поджаты за счет ограниченного межпластинного объема гофра 4. В гофрах пяточной и пучковой частей стельки размещены двухсистемные линейки виброизоляторов 6, выполненные из закрепленных широким основанием на обеих сторонах "невесомой" жесткой вставки 7 двух рядов конических пружинок. Стельки выполняются по размерам и помещаются внутрь спортивной или рабочей обуви.

Техническая сущность изобретения заключается в следующем. Естественная поверхность подошвы стопы отличается от плоскости, вследствие чего распределение статического давления по поверхности существенно неравномерно. Статическое давление распределено примерно поровну между пучковой и пяточной частями стопы при неравномерном распределении внутри этих частей.

В табл. 1 приведены данные экспериментальных измерений одной реализации типового (стандартного) распределения статического давления по площади стопы. Еще большая неравномерность наблюдается при распределении динамического давления, которое отличается от статического в 3 - 4 раза. При перемещениях (беге) не все элементы (пружинки) работают эффективно. С целью вовлечения в работу большего числа элементов и выравнивания давления по длине гофра в каждом из них используется "плавающая" жесткая "невесомая" вставка между двумя рядами пружинок, образующих к тому же двухступенчатую систему виброизоляции. Известно, что при последовательном соединении элементов результирующий коэффициент вибропередачи сложной системы определяется произведением коэффициентов передачи элементов (см., например, Вибрации в технике, т. 6. Справочник под редакцией К.В.Фролова. М.: Машиностроение, 1981, с. 180-181, рис. 9, табл.4).

Эффективность вибропоглощения в диапазоне частот ударного импульса зависит от выбора собственной частоты виброзащитной системы и конструктивных параметров единичного элемента (конический пружинки). Собственные частоты f различных органов человека (поясничной части позвоночника, тазобедренной части) занимают интервал от 8 до 32 Гц. Следовательно, собственная частота f_o системы (стельки), образуемой совокупностью конических пружинок и массой m нагружения в виде веса человека должна выбираться в области ниже f / или порядка 6 - 8 Гц (см., например, там же, с. 172-173, 372.

;

где

c - жесткость конической пружинки;

g - ускорение силы тяжести;

_ст - статическое поджатие.

Приведенное неравенство выполнимо при статическом поджатии _ст = 4 мм.

Жесткость "c" конической пружинки задается выражением (см., например, Справочник. Т.1. Приборы и системы для измерения вибрации, шума, удара. /Под редакцией В.В.Клюева, М.: Машиностроение, 1978, с. 46):

,

где

G - модуль сдвига материала проволоки;

d - диаметр проволоки;

D₁, D₂ - диаметр витков навивки конической пружинки у основания и вершины;

n - число витков.

Для резонансной системы справедливо выражение соотношения:

;

где

f_o - резонансная частота;

f - ширина полосы резонансной кривой на уровне 0,5 от максимального значения;

Q - качество энергоемкого элемента.

(см., например, Справочник по радиоэлектронике, т.2. /Под редакцией А.А. Куликовского. М.: Энергия, 1968 с. 34).

Используя данную зависимость и вычислив относительную погрешность функционала:



(см. , например, Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления, т. 1, М.: Наука, 1964, с. 252), получено, что максимальная добротность виброзащитной системы на динамическую нагрузку до 200 кг достигается при параметрах конических пружин, данных в табл. 2.

Общее число пружинок в пяточной и пучковой частях стельки (235) шт.

Стелька изготавливается из существующих материалов. Материал пластин: кожа юфтевая, подкладочная, натуральная или искусственная. Невесомая жесткая вставка из текстолита или стеклопластика, толщина 1 - 1,5 мм. Для навивки пружинок используется пружинная проволока из высокоуглеродистых сталей марок 65, 65Б, 79, У10, предел прочности 260 кг/мм, твердость по Роквеллу 53 - 57. После холодной навивки пружинки подвергаются отпуску в масляном радиаторе при температуре 210 - 320^oC для снятия напряжений, повышения предела упругости и релаксационной стабильности (Нитка капроновая, двуниток льняной суровый ГОСТ 11302-78). Разрывная нагрузка длины шва строчек (при двух строчках) не менее 150 н/см. Испытания опытных образцов проводились на базе комплекса виброизмерительной аппаратуры "Брюль и Къер" и вибратора VP-4 в НПО измерительной техники. Амплитудно-частотная характеристика стельки спортивной представлена на фиг.4, график а), амплитудно-частотная характеристика ближайшего аналога, график б)

Зависимость эффективности изделия в диапазоне частот изменяется примерно по квадратичному закону относительно функциональной зависимости ближайшего аналога, что соответствует теоретическим данным. Средняя эффективность стельки спортивной составляет 9,5 дб.