Brevet FR2577119A1 — publié le 19860814

Semelle de chaussure avec dispositif restituteur d'énergie. Lorsqu'un système élastique est mis en charge sous l'action d'une force constante qui est appliquée instantanément sans vitesse d'impact, le système élastique est soumis à une déformation qui est, à l'absorption d'énergie pr, le double de la déformation d'équilibre, c 'est-N-dire de la déformation qui engendre, par le système élastique, une réaction égale à la force constituant la charge. Si la charge de force constante continue à être imposée au système élastiquegcelui-ci oscille alors entre la position de départ et la déformation double de la déformation d'équilibre avec une fréquence caractéristique du système oscillant, les amplitudes de la déformation tendant vers zéro sous l'action des forces d'amortissement et la position finale étant la position d'équilibre. On a déjà proposé de concevoir les semelles notamment des chaussures de course à pied pour qu'elles restituent une partie de l'énergie emmagasinée lors du choc du talon sur le sol. Des essais de choc effectués au mouton pendule sur des semelles diverses en matériaux cellulaires ou comportant des chambres à air avec des énergies mises en jeu au cours du choc variant de 0,5 à 2,5 joules, c'est-à-dire des énergies de l'ordre de grandeur des énergies correspondant à la course à pied, ont donné des résultats très divers. La fraction couramment restituée pour un choc de 0,5 J se situait entre 25 et 30% et cette valeur était sensiblement maintenue ou décroissait pour la plupart des semelles essayées lorsque l'énergie du choc croissait. Seules certaines semelles spécialement conçues fabriquées par la demanderesse présentaient un coefficient de restitution de 45% sous 2,5 J. Il a été également constaté que les semelles présentant une déformation à la compression statique sensiblement proportionnelle à la charge, les charges d'essai étant de 200 et 400kg, étaient celles qui présentaient également le meilleur coefficient de restitution de l'énergie. Lorsqu'on envisage de restituer au cours de la course ou de la marche une partie de l'énergie emmagasinée dans la semelle au moment du choc du pied sur le sol, il faut tenir compte également de la période d'oscillation du système élastique oscillant que constitue la semelle sous charge, car si le talon s'écarte du sol plus rapidement que le système élastique ne se détend à partir de la déformation maximale aprs suppression de la charge, la force de réaction ne sera pas appliquée sous le pied et si au contraire elle est beaucoup trop rapide, l'effort propulseur nuira à la régularité et à la souplesse de la course et de la marche. Il résulte de ces observations et remarques que le dispositif élastique emmagasinant l'énergie doit, au contraire de ce qui a été recherché dans les semelles amortissant les chocs, présenter un coefficient d'absorption d'énergie aussi faible que possible, ce qui donne la préférence aux ressorts purement mécaniques par rapport aux dispositifs cellulaires ou à chambres de gaz. I1 est également évident d'après ce qui précède qu'il est nécessaire de pouvoir adapter le dispqsitif élastique restituteur d'énergie à l'utilisateur et au rythme d'utili- sation, l'énergie à absorber et restituer étant plus grande dans la course que dans la marche et la vitesse de détente également plus grande dans la course que dans la marche. On a déjà proposé des chaussures sous les semelles desquelles on fixe des ressorts de grand débattement pour assurer un rebondissement de la personne qui saute en ayant chaussé de telles chaussures. Ces ressorts sont toutefois situés sous la plante du pied de la semelle et ne peuvent assurer une restitution d'énergie au cours de la course ou de la marche normale. Pour assurer utilement une restitution d'énergie au cours de la course et de la marche, l'énergie restituée doit coopérer à l'extension du pied qui est normalement assurée par le triceps sural. Elle doit donc être appliquée sensiblement dans le prolongement du tibia sous l'astragale et le calcanéum. La semelle de chaussure avec dispositif restituteur d'énergie conforme à l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte, au droit du talon, une chemise de guidage scudarisée avec la semelle avec un piston monté coulissant dans ladite chemise, ledit piston étant soumis à l'action d'un élément élastique qui le sollicite vers une position en saillie par rapport à la surface inférieure du talon. La section de la chemise de guidage peut etre carrée, polygonale ou circulaire. Le piston a de préférence une forme en cuvette et coulisse par son bord libre à l'intérieur de la chemise. Il peut être réalisé en métal ou en tout autre matériau rigide ou semi-rigide et par exemple en matière plastique compacte ou en caoutchouc durci. L'élément élastique peut être constitué par un ressort hélicoidal métallique, par un empilage de rondelles Belleville, par une masse d'un matériau élastomérique, par une masse cellulaire ou une enceinte remplie d'un gaz sous une pression plus ou moins élevée ou une combinaison desdits moyens. De préférence l'élément élastique est interchangeable pour modifier le degré et la vitesse de restitution de l'énergie. Selon un mode de réalisation préférentiel la chemise comporte, à sa base voisine de la semelle, une collerette interne destinée à coopérer avec une collerette externe à la périphérie du bord supérieur du piston lequel est en cuvette et elle comporte également à sa partie supérieure, un moyen de solidarisation avec un couvercle. Le couvercle qui forme appui de réaction pour l'élément élastique peut être amovible avec accessibilité par 11 intérieur de la chaussure pour permettre la mise en place, dans la chemise qui est alors noyée dans la masse du talon, du piston et de l'élément élastique et le changement de ces éléments en cas d'usure ou de modification d'utilisation.Le couvercle peut également, notamment dans le cas de chaussures comportant un renfort de talon tel qu'une coquille en matière moulée, être noyé par sa plaque de base dans cette pièce moulée et faire saillie par un corps fileté dans une cavité cylindrique ménagée dans la masse du talon, la chemise munie du piston et de l'élément élastique étant engagée dans la cavité cylindrique et vissée sur le corps du couvercle. On décrira ci-aprs un exemple de réalisation de la semelle de chaussure avec dispositif restituteur d'énergie conforme à l'invention avec référence au dessin ci-annexé qui en est une vue en coupe longitudinale schématique. Dans le dessin la référence 1 désigne la tige de la chaussure, la référence 2 la semelle en matière plastique moulée et la référence 3 la couche d'usure. Dans la partie de la semelle correspondant au talon est noyée au moulage une chemise cylindrique 4, par exemple en métal ou matière plastique rigide ou semi-rigide qui comporte à son extrémité inférieure une collerette interne 5 formant redan et à son extrémité supérieure un filetage 6. La cavité interne de cette chemise 4 est accessible par soulèvement d'une languette 7 prévue dans la première de montage 8. Dans la chemise 4 est tout d'abord introduit un piston 9 constitué par une chemise cylindrique coulissant dans l'ouverture de la collerette interne 5 avec un fond 10 et une collerette externe supérieure ll coulissant à l'intérieur de la chemise 4. Ce piston est de préférence réalisé en une matière plastique rigide ou semi-rigide et il peut présenter sur sa surface d'appui 12 une couche d'usure. Lorsque la collerette externe il du piston est en appui contre la collerette interne 5 de la chemise 4, le fond 10 du piston fait saillie au-dessous de la surface inférieure du talon d'une distance qui est déterminée en fonction des caractéristiques de l'élément élastique 13 qui est engagé dans la chemise 4 et la cavité du piston 9. On visse ensuite dans la partie filetée 6 de la chemise 4 un bouchon 14 qui assure la précompression de l'élément élastique 13. L'élément élastique 13 peut être un ressort à boudin plus ou moins rigide et plus ou moins comprimé à l'état inactif selon l'utilisation envisagée pour la chaussure (marche, course de fond, course rapide, etc.), selon le poids de l'utilisateur et selon le pourcentage d'énergie restituée recherché. Cet élément élastique peut également être constitué par un empilage de rondelles Belleville, une masse élastomérique ou élastique ou un volume d'air ou de gaz. Dans ce dernier cas le volume gazeux peut être enfermé dans une enceinte déformable ou remplir directement la chambre délimitée par la chemise 4, le piston 9 et le couvercle 14. Comme exposé ci-dessus si la chaussure comporte notamment une coquille emboîtant le talon, la plaque supérieure du couvercle 14 est noyée dans la partie de cette coquille se trouvant sous le talon. Une cavité cylindrique dans laquelle fait saillie le corps fileté du bouchon est réservée dans la masse de la semelle 2 et l'ensemble constitué par la chemise 4, le piston 10 et l'élément élastique 13 est engagé dans cette cavité et solidarisé avec le bouchon 14 et de ce fait avec la chaussure, par vissage du filetage 6 sur le corps fileté du bouchon 14. Revendications 1. Une semelle de chaussure avec dispositif restituteur d'énergie, caractérisée en ce qu'elle comporte, au droit du talon, une chemise de guidage (4) solidarisée avec la semelle (2) avec un piston (9) monté coulissant dans ladite chemise, ledit piston étant soumis à l'action d'un élément élastique (13) qui le sollicite vers une position en saillie par rapport à la surface inférieure du talon. 2. Une semelle selon la revendication 1, caractérisée en ce que la section de la chemise de guidage (4) est carrée, polygonale ou circulaire. 3. Une semelle selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le piston (9) a une forme en cuvette et coulisse par son bord libre (11) à l'intérieur de la chemise (4). 4. Une semelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'élément élastique (13) est constitué par un ressort hélicoïdal métalliqueg par un empilage de rondelles Belleville, par une masse d'un matériau élastomérique, par une masse cellulaire ou une enceinte remplie dzun gaz sous une pression plus ou moins élevée ou une combinaison desdits moyens. 5. Une semelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'élément élastique est interchangeable. 6. Une semelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la chemise (4) comporte à sa base voi sine de la semelle une collerette interne (5) destinée à coopérer avec une collerette externe (11) à la périphérie du bord supérieur du piston (9) lequel est en cuvette et elle comporte également, à sa partie supérieure, un moyen de solidarisation (6) avec un couvercle (14). 7. Une semelle selon la revendication 6, caractérisée en ce que le couvercle (14) qui forme appui pour l'élément élastique (13) est amovible avec accessibilité par l'intérieur de la chaussure. 8. Une semelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comportant une pièce de renfort du talon telle qu'une coquille en matière moulée, caractérisée en ce que le couvercle (14) est noyé dans la plaque se trouvant sous le talon de ce renfort, le corps fileté du couvercle faisant saillie dans une chambre ménagée dans le talon et susceptible de recevoir la chemise de guidage (4) qui est vissée sur le corps fileté du bouchon (14).