Brevet FR2365974A1 — publié le 19780428

L'invention se rapporte aux semelles anti-dérapantes pour chaussures et notamment pour chaussures de sécurité utilisés par les ouvriers sur les chantiers ou autres. I1 est cQmmunément admis que pour éviter le glissement de la chaussure, sur une surface lisse, grasse ou humide, la semelle de celle-ci doit comporter une multitude de zones de contact dans la surface individuelle est aussi faible que possible. C'est ainsi que lorsque des semelles comportent des séries de crampons dont la surface au contact du sol est granitée, quadrillée et striée la surface de contact est ainsi très réduite. sn général la surface effective de contact est de l'ordre de 5 à 6/100 de la surface totale. Enfin il faut souligner que jusqu'à présent toutes les tentatives faites en matière de semelles anti-dérapantes ont tendu à organiser les dits patins ou crampons selon des lignes transverèales à l'axe longitudinal de celles-ci ou au mieux selon des chevrons. Comme, malgré tous les efforts, les semelles ainsi perfectionnées ne donnent pas, sur le plan de la sécurité des travailleurs, toutes satisfactions, la Demanderesse, soupçonnant que les dispositions actuelles correspondant plus à des impressions subjectives qu'à une réalité scientifique, a décidé de rechercher syst6- matiquement les meilleures dispositions. Malheureusement, faute de disposer d'une machine d'essai mesa4 rant avec précision I'adbérence d'une semelle sur une surface lisse, la situation resta confuse jusqu'au moment où ltInstitut National de la Recherche Scientifique (3URS) construisit un premier banc de mesure (rapport nO Oll/RE/A de Janvier 1972 rédigé par MM. TISSERAND et GROSDEMANGE. Ce travail a considérablement débroussaillé le problème et a permis, en particulier de : - déterminer la nature du coefficient d'adhérence caractérisant correctement la sensation d'adhérence d'un porteur : c'est le coefficient dynamique d'adhérence désigné dans ce qui suit par > d. - réaliser un appareil de mesure permettant la détermination correcte du coefficient Akd sur n'importe quel type de chaussure, ainsi que, gr ce à une très légère modification, sur des éprouvettes type. Cependant, le but de l'I.N.R.S. était la comparaison systématique de semelles existant dans le commerce. Comme les semelles existant sur le marché présentaient toutes les dispositions signales ci-dessus, ces essais comparatifs ne pouvaient mettre en évidence les dispositions optimum. La DemanderEsse ayant fait construire une semblable machine d'essai, a entrepris une série de tests portant, non seulement sur des semelles, mais sur des échantillons dont la forme géométrique permettait de dégager des lois générales sur les meilleures dispositions à adopter pour la forme des parties de la semelle au contact du sol. Ces essais seront ultérieurement décrits. Sur les dessins annexés : La figure 1 représente le schéma de principe du banc de mesure réalisé. ha figure 2 est un schéma montrant les courbes du coefficient d'adhérence en fonction de la pression unitaire et relatives à deux séries de mesures obtenues avec cet appareil, l'une des séries se rapportant au sens de glissement parallèle à la grande dimension de l'échantillon, l'autre au sens de glissement transversal à la grande dimension. Les figures 3 - 4 montrent les empreintes de deux échantillons. La figure 5 se rapporte à un mode de réalisation de l'invention. La figure 6 représente une modification du profil d'une chaussure susceptible d'améliorer l1adhérence et de mettre en pratique les dispositions générales de l'invention. L'examen de la figure l montre que l'appareil de mesure comprend une platine 1 animée d'un mouvement sinusoïdal gracie à un mécanisme 2 convertisseur de rotation/translation. La semelle ou la chaussure C repose sur cette platine 1 et est reliée par une tige 3 à un capteur de force réalisé par un barreau élastique et une jauge de contrainte 4 qui tend à- l'imm6biliser dans l'espace. La force correspondante est mesurée par la jauge de contrainte, elle est transmise à un oscillographe 5 après avoir été amplifiée en 6. L'enregistrement des résultats s'effectue par photographie 7 de l'écran à mémoire de l'oscillographe. L'appareil est complété par un détecteur optique de déplacement 8 (lampe et cellule) et un fréquencemètre 9. Les chaussures ou semelles sont soumises à une pression normale au plan de la platine. La Demanderesse s'est livrée à des essais tout en conservant certains paramètres, comme niveau de vulcanisation, dureté Shore, concentration en noir de carbone, propriétés visco-élastiques et en ne faisant varier que la pression normale pour un méme échantillon (éprouvettes à relief rectangulaire). Â/ Essais avec variation de pression a) Sens de glissement parallèle à l'axe longitudinal de l'é- chantillon (courbe G1) Forte normale Coefficient d'adhérence pd 90 kg 0,17 55 kg 0,25 30 kg 0,29 b) Sens de glissement perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'échantillon (courbe G2) Force normale coefficient d'adhérence pd 90 kg 0,15 55 kg 0,18 30 kg 0,22 L'ensemble de ces mesure-s a permis de tracer les couru bes G1 et G2 représentées sur la figure 2. L'analyse de courbes de l'oscillographe et de ces deu; courbe révèle : a) que la diminution de pression/cm provoquait une augmentation du coefficient d'adhérence pd b) que la diminution de longueur d'arête frontale conduisait à une augmentation de ce coefficient pour une même pression. En partant de ces observations, la demanderesse a sou- mis à une charge de 72 kg 1) une semelle à patins striés (empreinte réelle E1 fig. 3) 2) la mEme semelle après avoir rendu lisse les patins (empreinte réelle E2 fig. 4). Si l'on appelle S le rapport entre la surface d'appui rdel sur le sol et la surface du contour apparent projeté sur ce sol par cette semelle on a obtenu les résultats suivants empreinte E1 s = 6/100 empreinte E2 s = 18/100 Les striures des patins de l'empreinte E1 conduisent donc à une très faible surface et par conséquent è des pressions unitaires très élevées. Âu contraire dans le cas de l'empréinte E2 les surfaces d'appui étant beaucoup plus élevées, les pressions unitaires sont considérablement moindres. I1 s'ensuit donc contrairement à ce qui est classiqueeens admis que l'utilisation des patins lisses améliorait le coefficient d'adhérence (sensiblement 2 dans le cas présent). Des essais effectués sur une semelle entièrement lisse ont révélé la formation de matelas liquide qui ramenait brutalement le coefficient d'adhérence à des valeurs très faiblea, ce qui confirmait ce qui est bien connu , les semelles entièrement lisses sont plus glissantes que des semelles à crampons ou à patins sur sols lisses et humides. Il restait alors à définir la limite supérieure de s pour laquelle le coefficient devenait stationnaire et m8me rétrogradait. I1 était donc nécessaire d'éviter la formation de ce matelas liquide ou même de le canaliser pour l'évacuer. C'est alors que la demanderesse constata un fait surprenant, en contradiction totale avec les principes généralement admis à savoir quesla grande dimension des crampons ou patins ne devait pas entre placée transversalement cornue on le fait habituellement mais au contraire longitudinalement pour qu'entre crampons' ou patins soient ménagés des canaux. L'empreinte E3 (fig. 5) montre des crampons ou patins tels que P1 - P2 - P3 etc. qui sont ouverts longitudinalement de façon que leur largeur 1 laisse entre eux des canaux Ca1 Ca2 etc. permettant la canalisation et l'évacuation du matelas liquide. Evidemment pour augmenter le rapport s et par voie de conséquence le coefficient rd il y aurait intérêt à utiliser une semelle entièremept plate c'est-à-dire sans talon. Mais en raison; de l'anatomie même du pied les surfaces réelles de pression sur le sol ne sont pas sensiblement augmentées par de telles semelles, La demanderesse ayant observé que s = 50/100 semblait constituer la limite supérieure au-desssua de laquelle pd reste stationnaire, une solution conciliant les différentes données sem ble pouvoir être trouvée en agrandissant la surface portante dans la zone de la cambrure (voir fig. 6, en traits mixtea cambrure traditionnelle Ki et en traits pleins cambrure selon l'invention K2). C'est bien entendu cette zone qu'il y a lieu de pourvoir des patins ou crampons qui viennent d'être décrits. REVENDICATIONS 1 - Semelle anti-dérapante pour chaussures comportant des crampons ou patins, caractérisée en ce que le rapport entre la surface totale d'appui réel au sol des patins et la surface du contour projeté sur le sol par cette semelle est compris entre 15/100 et 50/100; 2 - Semelle anti-dérapante pour chaussures selon la revendication 1, caractérisée en ce que les crampons ou patins ont leur axe longitudinal dirigé sensiblement comme celui de la semelle. 3 - Semelle anti-dérapante selon la revendication 2, caractéri- sée en ce que les crampons sont séparés par des canaux longitudinaux. 4 - Semelle anti-dérapante selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone de cambrure est réduite au minimum compatible avec le confort, soit par allongement du talon, soit par prolongation de la surface avant de la semelle en direction du talon, soit les deux modifications simultanées. 5 - Semelle anti-dérapante selon la revendication 4, selon laquelle la partie de l'agrandissement gagné sur la zone de cambrure comporte des crampons ou patins conformes aux revendications 2 et 3. 6 - Chaussure de sécurité comportant des semelles selon les revendications précédentes.