Brevet FR3053876A1 — publié le 20180119

Domaine technique La présente invention concerne généralement le domaine des chaussures ou plus généralement des articles chaussants. La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de semelle intelligente pour un article chaussant. Etat de la technique Dans les chaussures, et plus particulièrement dans les chaussures de sport, le pied est soumis à des chocs et des vibrations, parfois violents, de la semelle contre des éléments extérieurs. Ces chocs sont dus à l'activité de l'utilisateur, par exemple simple marche ou activité sportive, mais aussi à sa manière naturelle de poser son pied au sol, et à l'environnement sur lequel il évolue. La manière de poser son pied, ou démarche, peut être 15 classée selon un nombre défini de catégories générales mais reste distincte pour chaque individu. Puis, les chocs au niveau du pied sont amortis par le corps en se répercutant successivement sur les genoux, les hanches et éventuellement jusque sur la colonne vertébrale. Dans le cas d'une 20 activité répétée sur une période de temps longue, par exemple de plusieurs années, ce phénomène peut entrainer des problèmes de santé sévères. De plus, le phénomène est rapidement amplifié par une démarche inappropriée ou une activité violente comme par exemple une activité sportive intense. 25 Pour éliminer les risques sur la santé, et pour améliorer le confort dans l'utilisation des chaussures, la semelle a pour fonction de réduire l'influence des chocs sur le corps de l'utilisateur. La construction de la semelle, notamment le choix/combinaison des matériaux et formes, dépend du type de chaussure, afin de fournir 30 un amortissement adapté. 3053876 2 Des chaussures comportant des systèmes d'amortissement des chocs au niveau du pied sont depuis longtemps développées dans les milieux des chaussures médicales et celui des chaussures de sport. Idéalement, ces systèmes tiennent compte de l'activité de 5 l'utilisateur et de l'usure de la chaussure. Ils sont aussi adaptables pour prendre en compte les caractères spécifiques à chaque individu, comme par exemple la démarche, la forme du pied, le poids ou la taille. On connait de l'état de la technique, des dispositifs 10 d'amortissement variable pour chaussure qui permettent une répartition instantanée d'un fluide sous le pied au moment de l'appui. Un tel dispositif propose une solution purement mécanique d'amortissement variable qui est rapide et qui s'adapte à l'activité, et à l'environnement. En revanche ce dispositif est actionné directement par la force du pied, en fonction des points de plus fort contact au sol. Les paramètres individuels de l'utilisateur ne sont pas pris en compte de manière adaptable. Ainsi, dans le cas d'une personne ayant une démarche inappropriée, le dispositif amplifie le défaut de positionnement en ne favorisant que les zones de plus fort contact. On connait aussi de l'état de l'art la demande de brevet FR 2 743 701 qui décrit un dispositif d'amortissement variable commandé, en fonction de chocs ou de vibrations mesurés aussi en temps réel. Le dispositif comporte un module de mesure qui inclut un capteur de vibrations ou de chocs ainsi qu'un bloc électronique de pilotage qui commande des actionneurs en fonction des vibrations ou chocs mesurés. Les actionneurs sont notamment des dispositifs à actionnement mécanique disposés sur ou dans la semelle d'une chaussure et modifient leur épaisseur et/ou leur rigidité dans un ou plusieurs de leurs axes en fonction d'un signal électrique approprié. 3053876 3 Ce dispositif permet d'obtenir un amortissement variable en temps réel. Mais la mise en oeuvre avec des actionneurs mécaniques est invasive et encombrante. De plus, Le dispositif est limité en termes de confort et d'adaptabilité car l'amortissement est 5 configuré pour correspondre à une valeur prédéterminée, les valeurs cibles d'amortissement ne prenant pas en compte les paramètres individuels de l'utilisateur. Objet de l'invention L'objet de la présente invention est d'apporter des solutions 10 aux problèmes posés par les dispositifs de semelle connus. L'objet de la présente invention est notamment de proposer un dispositif de semelle intelligente pour article chaussant qui soit facile à intégrer à une semelle et offre une adaptation de la semelle en temps réel. 15 Description générale de l'invention Pour poursuivre cet objectif, l'invention propose un dispositif de semelle intelligente pour un article chaussant, comprenant une couche de semelle comprenant une ou plusieurs régions à raideur ajustable, positionnées à des endroits prédéterminés ; et une unité 20 de commande configurée pour faire varier sélectivement ladite raideur de chaque région. On appréciera que la région à raideur ajustable comprend un volume prédéterminé de matériau polymère, et la raideur dudit volume prédéterminé de matériau polymère varie sous l'application 25 d'une stimulation énergétique commandée par l'unité de commande. L'invention exploite donc un ou plusieurs volumes prédéterminés de polymère sous le pied de l'utilisateur, formant des régions intégrées à la semelle, dont la raideur est modifiable 30 de manière contrôlée par l'unité de commande. Le changement de 3053876 4 raideur dans ces régions entraine une variation de l'absorption des chocs par la semelle, et aussi de l'enfoncement du pied dans la semelle de manière à adapter la semelle à son environnement. Par extension de langage, le présent dispositif de semelle possède 5 donc un « amorti variable ». Le terme de raideur est utilisé dans la présente demande dans son sens conventionnel. La raideur est la caractéristique qui indique la résistance à la déformation élastique d'un corps. Cette modification implique des modifications de dureté et/ou densité 10 et/ou élasticité et/ou résilience, et peut donc s'apprécier aussi par rapport à ces paramètres. La modification de dureté va conduire, à l'échelle globale de la semelle, à une modification d'amorti. Comme l'invention exploite des volumes de polymères dont on modifie la raideur, l'intégration des régions à raideur variable 15 dans la semelle est plus facile, notamment en termes d'encombrant et de poids, que pour des dispositifs mécaniques comme dans le FR 2 743 701. De préférence, la région à raideur ajustable comprend un volume prédéterminé de matériau polymère dont la hauteur, vu 20 dans le sens de l'épaisseur de la semelle, est d'au moins 6 mm ou 8 mm, de préférence au moins 10, 12 ou 14 mm. Selon les variantes, chaque région est formée par moulage avec le reste de la couche de semelle, ou sous la forme d'un insert, ledit insert étant placé dans un logement prévu dans la 25 couche de semelle, ledit insert comprenant optionnellement une enveloppe en matériau isolant thermique. Selon les variantes, le dispositif comprend plusieurs couches de semelle distinctes, amovibles ou intégrées dans une chaussure. De préférence, les régions à amorti ajustable sont prévues dans 30 une couche de semelle extérieure, c'est-à-dire comprenant une surface extérieure venant en contact avec le sol. Le présent dispositif de semelle est apte à modifier la raideur de la chaussure en temps réel pendant les déplacements de 3053876 5 l'utilisateur. L'adaptation se fait sur un intervalle de temps court, par exemple entre quelques dizaines de secondes et quelques minutes. Le dispositif comprend avantageusement un système de 5 mesure comprenant au moins un capteur de pression et/ou capteur d'accélération et/ou une centrale inertielle associé(s) à la couche de semelle, qui permet d'acquérir des données de mesure. De préférence, le système de mesure comprend une membrane à capteurs de pression, permettant de déterminer la 10 pression exercée par le pied, en plusieurs points, ladite membrane à capteurs de pression étant par exemple placée au-dessus de la couche de semelle. Les capteurs de pressions peuvent être alignés verticalement avec les régions. Le système de mesure est avantageusement connecté à 15 l'unité de commande, et l'unité de commande est configurée pour faire varier la stimulation énergétique appliquée aux régions en fonction des données de mesure. Ainsi, le système de mesure transmet les données de mesure à l'unité de commande qui, après traitement, transmet des 20 commandes apte à faire varier la raideur des régions, de manière sélective et individualisée. L'invention permet alors d'adapter, en temps réel, le comportement de la semelle en fonction de l'interaction du pied avec l'environnement. Les paramètres individuels du pied et son comportement sur la semelle sont des 25 facteurs pris en compte dans le traitement des données. En pratique, il est utile d'avoir plusieurs régions à raideur variables par couche de semelle, de manière à pouvoir régler plus finement l'amorti et corriger des problèmes de posture (par ex. pronation/supination du pied). On peut par exemple positionner 30 deux régions à raideur variable dans la partie du talon, l'une agencée du côté intérieur du pied et l'autre du côté extérieur. On pourra également prévoir deux à trois régions en partie avant du pied, dans la partie se trouvant sous les métatarses. En particulier, 3053876 6 on peut prévoir une région à raideur variable extérieure, une centrale, et une intérieure. Avec un ensemble de mesure comprenant au moins un capteur de pression positionné pour mesurer la pression du pied au 5 niveau de chaque région à raideur variable, l'unité de commande peut effectuer une adaptation précise de la raideur et donc du comportement d'amorti. On le comprendra, l'unité de commande est alors avantageusement configurée pour commander de manière individuelle chacune des régions à raideur variable Sur une 10 période de marche ou course donnée, les signaux de commande émis par l'unité de commande varient donc selon les régions à raideur variable, pour obtenir des raideurs différentes dans différentes partie de semelle. Toutes les régions ne reçoivent donc pas au même moment le même signal de commande, mais sont 15 activées selon les besoins en durée et intensité. Selon un mode de réalisation, la stimulation énergétique est réalisée au moyen d'un élément chauffant placé dans chaque région, pour faire varier la raideur en modifiant la température du polymère. Nombre de polymères sont sensibles à la chaleur, et 20 vont voir leur rigidité diminuer lorsque la température s'élève. Ce mode de réalisation vise donc à exploiter cette propriété des polymères, de manière contrôlée. En pratique, l'unité de commande va commander la stimulation énergétique, via l'élément chauffant, afin de porter le polymère de la région à une 25 température donnée, pour obtenir une modification de rigidité correspondante. Une telle régulation est envisageable en boucle ouverte, mais peut facilement être mise en oeuvre en boucle fermée en exploitant les données du système de mesure. Il a été découvert que l'EVA (Éthylène-acétate de vinyle) est 30 un polymère qui se prête particulièrement bien pour la mise en oeuvre de l'invention. L'emploi d'un élément chauffant permet d'utiliser une technologie simple et maitrisée pour faire varier la raideur des 3053876 7 régions à raideur ajustable. L'élément chauffant est, par exemple, une membrane chauffante, de préférence comportant des fils résistifs chauffants. Le chauffage de la membrane va permettre un échauffement 5 d'un volume donné de polymère autour de la membrane. La région à raideur variable peut donc être vue comme le volume de polymère destiné à être affecté par les changements de températures exécutés au moyen de l'élément chauffant. De préférence, l'élément chauffant est placé sous la face 10 supérieure de la couche de semelle extérieure, à une distance d'au moins 4 à 5 mm. On notera que la chaleur produite pour la modification de raideur n'est pas gênante pour l'utilisateur, puisque l'élément chauffant est englobé d'une couche de plusieurs mm de polymère 15 ayant souvent des propriétés isolantes, comme l'EVA, et que le chauffage est en général réalisé dans la semelle extérieure, donc loin du pied. Selon une autre variante, la région à raideur variable comprend un ou plusieurs éléments en alliage à mémoire de forme, 20 enveloppés par le polymère, la stimulation énergétique étant réalisée en faisant circuler un courant électrique à travers l'élément en alliage à mémoire de forme de manière à provoquer son échauffement et son changement de forme. L'élément en alliage à mémoire de forme permet ainsi de 25 faire varier la raideur du volume de polymère entourant le ou les éléments en alliage à mémoire de forme, constituant donc la région à raideur variable. La variation de la raideur est alors très rapide et permet une plus grande réactivité. Par exemple, la déformation des éléments en alliage à mémoire de forme peut se faire en une 30 dizaine de secondes. Selon une autre variante la région à raideur variable comprend un polymère électro-actif, la stimulation énergétique étant réalisée en passant un courant électrique à travers ledit 3053876 8 polymère. En pratique, des électrodes sont implantées dans un volume de mousse, et l'application d'un courant va entrainer une modification des propriétés mécaniques d'un volume donné de polymère entourant ces électrodes, formant la région à raideur 5 variable. L'unité de commande envoie donc ici un signal électrique qui est directement utilisé comme stimulation énergétique. Cela permet une simplification dans la diversité des pièces du dispositif. L'unité de commande est configurée pour envoyer et/ou recevoir des données vers/depuis un terminal communicant. 10 L'utilisation d'un terminal communicant permet d'une part à un utilisateur d'entrer des données personnelles qui seront prises en compte dans le traitement des données ; et d'autre part d'avoir une interface qui transmet des rapports et/ou des conseils d'utilisation à l'utilisateur. Le terminal communicant peut aussi 15 effectuer toute ou partie du traitement des données. L'invention concerne aussi une chaussure comprenant un dispositif de semelle tel que décrit ci-avant. La fabrication d'une chaussure complète comprenant un dispositif de semelle selon l'invention permet plus de flexibilité au 20 niveau du positionnement et de l'intégration des éléments autour du pied de l'utilisateur. Ainsi, selon les variantes, l'unité de commande peut se trouver dans une partie de semelle ou être installée au niveau de la tige de la chaussure, même sur une face extérieure de la tige. 25 Description détaillée à l'aide des figures D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée d'au moins un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en 30 se référant aux dessins annexés. Ceux-ci montrent : REVENDICATIONS1. Dispositif de semelle intelligente (12) pour un article chaussant comprenant : une couche de semelle (14) comprenant une ou plusieurs 5 régions à raideur ajustable (22), prévues à des endroits prédéterminés ; une unité de commande (24) configurée pour faire varier sélectivement ladite raideur de chaque région (22) ; caractérisé en ce que la région à raideur ajustable (22) 10 comprend un volume prédéterminé de matériau polymère, et en ce que la raideur dudit volume prédéterminé de matériau polymère varie par application d'une stimulation énergétique commandée par l'unité de commande (24). 2. Dispositif de semelle selon la revendication 1, dans lequel la 15 stimulation énergétique est réalisée au moyen d'un élément chauffant (26) associé à ladite région (22), pour faire varier la raideur en modifiant la température du polymère. 3. Dispositif de semelle selon la revendication 2, dans lequel l'élément chauffant (26) est une membrane chauffante, de 20 préférence comportant des fils résistifs chauffants (34). 4. Dispositif de semelle selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la région à raideur ajustable comprend un volume prédéterminé de matériau polymère dont la hauteur, vu dans le sens de l'épaisseur de la semelle, est d'au moins 6 mm ou 8 mm, 25 de préférence au moins 10, 12 ou 14 mm. 5. Dispositif de semelle selon la revendication 2, 3 ou 4, dans lequel la couche de semelle est une couche de semelle extérieure comprenant une face extérieure et une face intérieure, et en ce 3053876 27 que l'élément chauffant est positionné dans ladite couche de semelle extérieure, au moins 4 ou 5 mm sous la face intérieure. 6. Dispositif de semelle selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel la raideur du polymère de la région diminue lors d'une élévation de température. 7. Dispositif de semelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un système de mesure comportant au moins un capteur de pression (40) et/ou capteur d'accélération et/ou une centrale inertielle associé à la couche de semelle, qui permet d'acquérir des données de mesure. 8. Dispositif de semelle selon la revendication 7, dans lequel le système de mesure comprend une membrane à capteurs de pression (40), permettant de déterminer la pression exercée par le pied, en plusieurs points, ladite membrane à capteurs de pression étant de préférence placée au-dessus de la couche de semelle comprenant les régions (22), les capteurs de pressions (42) étant alignés verticalement avec les régions (22). 9. Dispositif de semelle selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le système de mesure est connecté à l'unité de commande (24), et l'unité de commande est configurée pour faire varier la stimulation énergétique appliquée aux régions (22) en fonction des données de mesure. 10. Dispositif de semelle selon la revendication 1 ou l'une des revendications 7 à 9 dépendant de 1, dans lequel la région (50) comprend un ou plusieurs éléments (52) en alliage à mémoire de forme, la stimulation énergétique étant réalisée en faisant passer un courant électrique à travers l'élément en alliage à mémoire de forme de manière à provoquer son échauffement et son changement de forme, et ainsi faire varier la raideur du polymère formant la région (50). 3053876 28 11. Dispositif de semelle selon la revendication 1 ou l'une des revendications 7 à 9 dépendant de 1, dans lequel la région comprend un polymère électro-actif, la stimulation énergétique étant réalisée en faisant passer un courant électrique à travers 5 ledit polymère électro-actif. 12. Dispositif de semelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque région est formée par moulage avec le reste de la couche de semelle, ou sous la forme d'un insert, ledit insert étant placé un logement prévu dans 10 la couche de semelle, ledit insert comprenant optionnellement une enveloppe en matériau isolant thermique. 13. Dispositif de semelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche de semelle comprend deux régions (22) à raideur 15 variable dans la partie du talon et deux ou trois régions (22) à raideur variable dans la partie des métatarses ; et l'unité de commande est configurée pour stimuler chacune des régions (22) de manière sélective et individuelle. 14. Dispositif de semelle selon l'une quelconque des 20 revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de commande est configurée pour envoyer et/ou recevoir des données vers/depuis un terminal communicant. 15. Chaussure comprenant un dispositif de semelle selon l'une quelconque des revendications précédentes. 25