лечебно-спортивная стелька
Классы МПК: | A43B17/06 с металлическими пружинами |
Автор(ы): | Шнайдер Александр Эдуардович (DE), Щербаков А.С.(RU), Давыдов В.Ф.(RU), Маковская О.Ю.(RU) |
Патентообладатель(и): | Московский государственный университет леса (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-12-20 публикация патента:
20.09.1998 |
Изобретение относится к механике, в частности к пассивным виброзащитным системам, и может найти использование при изготовлении спортивной, лечебной, рабочей и повседневной обуви. Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении эффективности и улучшении потребительских качеств; комфортности, адаптивности. Лечебно-спортивная стелька содержит верхнюю и нижнюю пластины, прошитые взаимно перпендикулярными двойными строчками, с образованием за счет разного шага строчек квадратно-гнездовых элементов. В каждый элемент поштучно вставлены конические пружины. Пружинки в гнездах одинаково статически поджаты между верхней и нижней пластинами. Высокая эффективность изделия обеспечивается за счет достижения предельно низкой собственной частоты колебаний увеличением статической деформации и амплитуды рабочего хода конической пружинки, не ограниченной касанием ее витков. Комфортность достигается путем параметрической оптимизации и согласования количества пружинок с весом человека и резонансными частотами колебаний педопунктурных зон стопы. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Лечебно-спортивная стелька, 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 продольном и поперечном направлениях стельки взаимно перпендикулярными строчками с образованием квадратно-гнездовых элементов, а витые пружинки выполнены коническими и поштучно размещены в квадратно-гнездовых элементах, при этом сторона квадратно-гнездового элемента равна диаметру большего основания конической пружинки, а параметры и количество пружинок выбраны в зависимости от размера стельки и собственной частоты колебаний органов человека, соответствующих педопунктурным зонам стопы и весу человека.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к легкой промышленности, в частности к обувному производству, и может найти применение при изготовлении рабочей, спортивной и/или лечебной обуви. Известны лечебные стельки, в педопунктурных зонах которых размещены единичные массажные элементы. Недостатком известных стелек является функциональная ограниченность и невысокая эффективность. Известна подпружиненная подошва с индивидуальными характеристиками и способ сборки такой обуви (Патент ЕПВ (EP) 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 17/06, 1995). Ближайший аналог содержит опорную пластину, в пучковой-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:ограничения по минимально достижимой толщине стельки, определяемые необходимым остаточным запасом рабочего хода пружинок при их статическом поджатии;
поперечная неустойчивость высоконавитых пружинок, приводящая к их смятию в ячейках перфорации, трудность технологической сборки;
остаточная жесткость перфорированной несущей пластины, ограничивающая эффективность. Задача, решаемая данным изобретением, заключается в повышении эффективности и улучшении эксплуатационных характеристик: надежности, комфортности, адаптивности, уменьшении веса и толщины стельки. Это достигается тем, что в лечебно-спортивную стельку, содержащую нижнюю и верхнюю пластины, упругий элемент между ними, введены новые элементы и дополнительные связи, а именно: пластины сшиты друг с другом в продольном и поперечном направлении стельки взаимно-перпендикулярными строчками с образованием квадратно-гнездовых элементов, во внутрь элементов поштучно вставлены витые конические пружины, установленные с возможностью поджатия между верхней и нижней пластинами, сторона квадрата каждого элемента равна диаметру большего основания конической пружинки, а параметры и количество пружинок выбраны в зависимости от размера стельки, собственной частоты колебаний органов человека, соответствующих педопунктурным зонам стопы, и веса человека. Вновь введенные элементы и связи позволяют реализовать такие новые свойства заявляемого технического решения как:
стабильность коэффициента вибропередачи во всем диапазоне изменения ударных нагрузок на стопу от шага до бега за счет более глубокого статического поджатия;
комфортность и удобство эксплуатации за счет уменьшения толщины и возможности сжатия объема конической пружинки в плоскость;
высокая эффективность за счет достижения предельно низкой собственной частоты увеличением статической деформации (
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118209/948.gif)
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118888/2118888-2t.gif)
где
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118072/957.gif)
Q - качество энергоемкого элемента;
Z - отношение частоты вибрации
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118047/969.gif)
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118047/969.gif)
Известна зависимость собственной частоты виброзащитной системы
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118047/969.gif)
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118209/948.gif)
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118888/2118888-3t.gif)
Жесткость конической пружины зависит от параметров и 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)
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118888/2118888-4t.gif)
где G - модуль сдвига материала проволоки;
d - диаметр проволоки;
D1, D2 - диаметры витков навивки конической пружины у основания и вершины;
n - число витков. Таким образом, эффективность стельки зависит не только от выбора соотношения
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118047/969.gif)
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118047/969.gif)
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118888/2118888-5t.gif)
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118888/2118888-6t.gif)
где
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118019/916.gif)
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118047/969.gif)
Q - качество. В соответствии с теорией ошибок (см., например, Н.С. Пискунов "Дифференциальное и интегральное исчисления", т. 1, Наука, М., 1964, стр. 252) относительная погрешность функции равна максимальной погрешности логарифма этой функции, т.е.
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118888/2118888-7t.gif)
Вычисляя полный дифференциал, можно получить, что максимальная добротность достигается при минимуме относительной погрешности. Численное решение полученного уравнения показало, что достигнуть потенциально возможного качества пружинок (максимальной добротности стельки) можно при следующих оптимальных соотношениях параметров:
Вариант 1 - Вариант 2
(на вес до 70 кг) - (на вес до 100 кг)
D1 = 4,4 мм - D1 = 5 мм
D2 = 6,4 мм - D2 = 9 мм
Высота навивки 9,4 мм - 11,4 мм
Диаметр проволоки 0,4 - 0,6
Полное число витков 3,5 - 3,5
Сила полного поджатия 2 кг - 4 кг
Проволока 65 с 2ba, твердость по Раквеллу 53...57. Количество пружинок в одной стельке для спортивного бега (вариант 1) с эффективностью гашения ударных нагрузок
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118007/8776.gif)
![лечебно-спортивная стелька, патент № 2118888](/images/patents/353/2118007/8776.gif)
Класс A43B17/06 с металлическими пружинами
подпятник для спортивной ходьбы - патент 2520063 (20.06.2014) | |
амортизирующее ортопедическое устройство - патент 2520048 (20.06.2014) | ![]() |
стелька спортивная - патент 2113151 (20.06.1998) | |
стелька универсальная - патент 2104664 (20.02.1998) | |
вкладная стелька - патент 2036596 (09.06.1995) |