ОБУВЬ С МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ ПОДТЯГИВАНИЯ ШНУРКОВ
SHOE WITH A MECHANICAL SYSTEM OF PULLING-UP LACES

Изобретение относится к обуви и может использоваться как в гражданских образцах обуви, так и в военных с целью облегчения и ускорения процесса обувания.
Далее по тексту словосочетание «обувь с механической системой подтягивания шнурков» может быть заменено на «обувь с мех.системой»
Из уровня техники известен патент RU148740, описывающий устройство шнурования обуви в котором шнурование происходит при помощи системы включающей электромотор, микросхемы, контроллеры. Причем сигнал для шнурования может идти как по проводам, так и по воздуху.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Обувь с мех.системой не имеет электрических механизмов, а соответственно и источников питания этих механизмов, что исключает необходимость замены батарей или зарядки аккумуляторов;
- Обувь с мех.системой приводит в действие механизм при непосредственном контакте с ногой человека, без применения средств связи.
Известен патент US2016219985, описывающий систему шнурования с применением электронных и механических компонентов. Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Обувь с мех.системой не имеет электрических механизмов, а соответственно и источников питания этих механизмов, что исключает необходимость замены батарей или зарядки аккумуляторов;
- Обувь с мех.системой имеет более простую схему исполнения. Известен патент US7096559, описывающий механическую систему
подтягивания шнурков. Причем подтягивание шнурков производится за петельку, которая задействует вал с закрепленными концами шнурков, причем судя по конструкции, сила натяжения шнурка может быть различна в разных местах крепления к ботинку.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Обувь с мех.системой имеет несколько отдельных шнурков, которые подтягиваются равномерно с необходимым усилием;
- Обувь с мех.системой приводится в действие полностью автоматически при первом наступании человека на ногу, на которую она одета;
- Обувь с мех.системой может иметь механизм регулировки натяжения шнурков.
Известен ранее зарегистрированный мной патент RU2670322, описывающий обувь, в которой подтягивание шнурков производится путем передвижения соединенного со шнурками поршня который задействуется гидравлической системой, т.е. толкается жидкостью. Минусом данной системы является пониженная надежность стенок резервуара (особенно в зимний период) который может быть подвержен растрескиванию, расположение поршня с цилиндром в зоне сгибания подошвы и ограниченность пространства для работы поршня, что сокращает возможную длину подтягивания шнурков.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Обувь с мех. системой не имеет гидравлических элементов;
- Обувь с мех. системой имеет вращаемые натяжители, диаметр которых в различных моделях обуви может различаться и соответственно будет различаться длина шнурка, которая может быть подтянута;
- Обувь с мех. системой предполагает расположение крупных элементов в подошве под пяткой и имеет минимальное количество элементов в зоне основного сгиба подошвы.
Технический результат заявленного изобретения состоит в упрощении процесса обувания и последующего снятия обуви с ноги и создании системы подтягивания шнурков способной работать автоматически с использованием механических принципов без применения источников питания или гидравлики, и при необходимости обладающей системой регулирования натяжения.
Технический результат достигается при помощи расположения в подошве обуви системы с круговым натяжителем, который приводится во вращение расположенном на подпятнике нажимом, когда человек одевает обувь и переносит вес на ногу или делает первый шаг с обутой обувью.
Частными случаями изготовления обуви с мех.системой являются:
- Изменение размеров натяжителя и/или нажима и/или изменение их резьбовой части;
- Изменение расположения элементов внутри подошвы или перенос всех или части элементов в верхнюю часть обуви;
- Изменение количества элементов;
- Применение только одного натяжителя с нажимом;
- Применение одного, нескольких или каждого блока регулировки только на один шнурок;
- Отсутствие системы регулировки;
- Применение системы в повседневной, спортивной, специальной и другой обуви;
- Применение одного или более шнурков.
Краткое описание изображений:
Фиг. 1 - Вид на обувь в собранном состоянии;
Фиг. 2 - Вид на подошву с некоторыми элементами;
Фиг. 3-Вид на подошву сверху;
Фиг. 4 - Вид на подошву с боку (со стороны блока регулировки);
Фиг. 5 - Вид на подошву сверху с приподнятым подпятником;
Фиг. 6 - Боковой вид на подошву с приподнятыми элементами;
Фиг. 7 - Боковой вид на заднюю часть подошвы с приподнятыми элементами;
Фиг. 8 - Изображение натяжителя с нажимом (натяжитель в разрезе) в разобранном виде;
Фиг. 9 - Изображение натяжителя с нажимом в разобранном виде;
Фиг. 10 - Система блокиратора в разобранном виде;
Фиг. 11 - Система регулятора в разобранном виде (вид с внешней стороны);
Фиг. 12 - Система регулятора в разобранном виде (вид с внутренней стороны).
На изображениях обуви с мех.системой указаны следующие элементы:
1. Верхняя часть обуви;
2. Петелька;
3. Язычок обуви;
4. Шнурки;
5. Подошва;
6. Блок регулятора;
7. Подпятник;
8. Направляющая шнурков;
9. Направляющая регулятора;
10. Блокиратор;
11. Пружины подпятника;
12. Натяжитель;
13. Подшипник (опорный) натяжителя;
14. Направляющая подпятника;
15. Нажим;
16. Ответный зацеп подпятника;
17.Направляющая пружин;
18.Отверстие для шнурка;
19. Корпус блокиратора;
20. Пружина блокиратора;
21. Зацеп блокиратора;
22. Внешний элемент регулятора;
23. Регулятор;
24. Внутренний элемент регулятора;
25. Постоянный магнит.
Система устанавливается следующим образом:
Внутри подошвы обуви в сделанных выемках и отверстиях, размещается приводной механизм, состоящий из натяжителя 12, подшипника 13, и нажима 15, которых может быть один или несколько. На натяжителе 12 в отверстии 18 (которое может быть одно или несколько на одном натяжителе) закрепляется конец шнурка 4. Далее шнурок прокладывается через каналы, выемки и отверстия в теле подошвы 5 (которые заметны на фиг. 3 по геометрически неправильным соединениям материала заполнения подошвы в зонах пролегания шнурков 4) и подводится к направляющим шнурков 8 расположенных с одной из сторон обуви (преимущественно внутренней стороны). Направляющие 8 перенаправляют шнурок 4 в сторону верха обуви 1 с применением или без тканевых, пластиковых, силиконовых или резиновых трубок различной формы применяемых для перенаправления шнуров и шнурков в любом месте обуви (в зависимости от исполнения обуви), а также скрытно внутри верха обуви 1 или по его внешней стороне, и далее шнурок 4 выходит и проходит через центральную часть обуви (через язычок 3 при его наличии) и опускается с другой стороны подошвы 5, где попадает на направляющую регулятора 9 и входит в блок регулятора 6.
Предполагается, что блок регулятора 6 будет использоваться для одного шнурка 4, дважды проходящего через верх 1, оба конца которого закреплены в натяжителе 12.
Блок регулятора состоит из внешнего элемента 22, регулятора 23, внутреннего элемента 24 и магнитов 25. Магниты устанавливаются в регулятор 23 и внутренний элемент 24 таким образом, чтобы их одноименные полюсы (+ + или - -) были направлены друг к другу, что вызывает их взаимное отталкивание и работу в качестве магнитной пружины, вызывая в свою очередь примыкание регулятора 23 к внешнему элементу 22. Регулятор 23 также имеет отверстие в центре своей оси для размещения шнурка и внешнюю сторону, которая имеет отверстие для входа отвертки и зубчатый зацеп для зацепления за схожий зубчатый зацеп внутри внешнего элемента 22 (причем вместо зубчатого зацепа могут быть применены геометрические неровности граней и частей элементов, выполнение их в виде некоторых геометрических фигур, например треугольник, квадрат, пятиугольник, шестиугольник и т.д.). Для регулировки шнурков 4 необходимо вставить отвертку через отверстие во внешнем элементе 22 и продавить регулятор 23 преодолев силы отталкивания магнитов 25, после чего прокрутить отверткой регулятор в ту или иную сторону вызвав накручивание шнурка 4 на его ось. После регулировки аккуратно вытащить отвертку из отверстия внешнего элемента 22 обеспечив зацеп внешнего элемента 22 и регулятора 23.
Также внутри подошвы 5 располагается блокиратор 10 предназначенный для удержания подпятника 7 в положении подтянутых шнурков 4, пружины подпятника 11, которые призваны облегчить возврат подпятника 7 в положение, когда шнурки 4 вытянуты.
Блокиратор 10 состоит из корпуса 19, пружины 20 и зацепа блокиратора 21, который цепляется за ответный зацеп подпятника 16, когда подпятник 7 находится в нижнем положении (шнурок подтянут). При этом корпус 19 и зацеп 21 могут иметь направляющие для предотвращения прокручивания зацепа 21 вокруг оси, а с обратной стороны зацеп блокиратора может иметь отверстие, кольцо или крючок за который зацепляется шнур, проходящий через пружину 20, корпус 19 с выходом преимущество в вертикальное отверстие, проходящий через верх обуви скрыто или по его внешней части и заканчивающийся петелькой 2.
Направляющие 8, 9 могут иметь любой удобный для расположения в обуви и эксплуатации вид, который обеспечит правильное прохождение шнурков в конструкции верха 1 и подошвы 5.
При эксплуатации человеком, обувь с механической системой подтягивания шнурков работает следующим образом (пример):
Изначально система находится в состоянии, когда подпятник 7 приподнят над подошвой 5 и удерживается в своем положении пружинами 11 и направляющими подпятника 14, при этом нажим 15 на минимальное расстояние входит внутрь натяжителя 12.
Когда человек обувается, система может частично сработать, но шнурки продолжают оставаться незатянутыми.
Для полного срабатывания системы человек ставит обутую ногу на пол и переносит на ноги свой вес (например встает, если он до этого сидел). Под действием силы тяжести человека подпятник 7 преодолевая сопротивление пружин 11 опускается к подошве 5, а неподвижно закрепленные на подпятнике 7 нажимы 15 опускаются внутрь, установленных с помощью подшипников 13, натяжителей 12 заставляя их совершить оборот вокруг своей оси, благодаря взаимодействию нанесенной на нажимы 15 и поверхность осевого отверстия натяжителя 12 резьбе. Шнурки 4 закрепленные в отверстиях 18 на натяжителях 12 накручиваются на внешний диаметр натяжителей 12 (внутрь канавки для шнурков при ее наличии) при этом подтягивая и затягивая через направляющие шнурков 8 внутрь подошвы те части шнурков 4 которые проходят через верх обуви 1.
При этом опускаясь под действием силы тяжести оказываемой человеком подпятник 7 своим зацепом 16 нажимает на зацеп блокиратора 21 заставляя его сжать пружину 20 и сдвинутся внутрь корпуса блокиратора 19. А когда подпятник 7 опускается до конца (до подошвы 5) рабочая часть зацепа подпятника 16 оказывается напротив зацепа блокиратора 21, который входит в эту рабочую часть и окончательно блокирует вертикальные движения подпятника 7, не позволяя ему перемещаться при ходьбе.
Чтобы снять обувь с ноги человек должен ослабить давление на ногу (например приподнять ногу) и потянуть за петельку 2 которая другим концом шнура прикреплена к зацепу блокиратора 21. Тогда зацеп блокиратора 21, следуя за шнуром и петелькой 2, сожмет пружину 20 и уберется внутрь корпуса блокиратора 19, прекратив удерживать подпятник 7 за рабочую часть ответного зацепа подпятника 16. Тогда подпятник 7 выталкиваемый пружинами 11 начнет перемещаться вверх от подошвы 5, при этом нажим 15 выходя из натяжителя 12 по резьбе будет заставлять натяжитель раскручиваться в обратную сторону, ослабляя шнурок 4.
В процессе данных действий ногу уже можно вытаскивать из обуви, причем нога, оказывая давление на центральную часть верха обуви 1 при вытаскивании (например, на язычок обуви 3), окажет давление и на центральную часть шнурков 4, что приведет к их визуальному удлинению на внешней части обуви, т.е. шнурок будет максимально удлинен в этой части.
В том случае, если человек обувает пару обуви первый раз, необходимы дополнительные действия:
Человек обувает ногу и переносит на нее вес и механизм срабатывает, как в вышеуказанном примере работы, подтягивая шнурок 4. Но поскольку человек обувает эту обувь первый раз, то предполагается, что шнурок 4 подтянется не до конца, оставаясь немного ослабленным. Чтобы отрегулировать шнурки (регулировка проводится один раз при первом обувании) человек берет отвертку и вставляет ее в отверстие внешнего элемента регулятора 22 надавливая на регулятор 23, чтобы вывести его из зацепления с элементом 22 и прокручивает его вокруг его оси для того, чтобы на регулятор 23 накрутилось некоторое количество шнурка. Прокручивание продолжается до тех пор, пока шнурки в затянутом состоянии не достигнут максимально комфортного расположения. В случае если человеку покажется, что усилие на шнурках 4 слишком сильное он может провернуть регулятор 23 в обратную сторону ослабив шнурки. Когда регулировка окончена, человек вытаскивает отвертку из отверстия во внешнем элементе 22, который с помощью зубчатых зацепов, шлицов, неровностей или собственных граней входит в зацеп с регулятором 23.
В дальнейшем обувь можно эксплуатировать без необходимости регулировки.
Особенности изобретения:
1. Конструкция некоторых элементов требовательна к материалам изготовления. Например, для натяжителя 12, нажима 15, регулятора 23 и направляющих 8, 9 не рекомендуется использование пластичных видов пластмасс, так как на соединении натяжителя 12 с нажимом 15 есть опорная нагрузка, оказываемая сверху которую принимает резьба этих элементов. При применении пластичной пластмассы резьба может размягчиться и ее геометрия изменится, что приведет к невозможности использования соединения. Регулятор 23 имеет отверстие на своей оси, которое сильно уменьшает толщину стенок оси в центре, что может привести к его поломке при использовании неправильных материалов. А направляющие 8, 9 испытывают большую нагрузку по истиранию. Для указанных элементов рекомендуется изготовление из металлов (в том числе цветных) или твердой пластмассы. Точные характеристики материалов изготовления с уточнением возможной обработки материалов могут быть определены в дальнейшем экспериментальным путем.
2. К резьбе на натяжителе 12 и нажиме 15 предъявляются дополнительные требования. Как ясно из конструкции резьба должна обеспечивать прокручивание натяжителя 12 от действия нажима 15 под действием силы тяжести. Чтобы резьбовая часть не «вошла в упор», а обеспечивала вращение натяжителя 12 без больших нагрузок на саму резьбу, предполагается использование смазки на резьбе, а также использование большого шага резьбы. Для опытного образца (пластмасса) были применены параметры: 1 полный виток резьбы (для прокручивания натяжителя на 1 оборот) с шагом 13 мм. В ходе дальнейших экспериментов, в том числе с использованием других типов материалов планируется уменьшить шаг резьбы, так как от него зависит высота расположения подпятника 7 над подошвой 5 и толщина подошвы. Также для стабилизации вращения и недопущения смещений относительно оси, необходимо делать две или больше параллельных резьб на внешней поверхности нажима 15 и внутри осевого отверстия натяжителя 12.
3. Натяжитель 12 может иметь различный диаметр в зависимости от того, какая длина шнурка должна быть подтянута. Так экспериментальный натяжитель имеет 18,6 мм рабочего диаметра, что составляет примерно 58 мм длины окружности. Это означает, что при полном обороте натяжителя 12 он сможет сократить длину шнурка 4 на 58 мм, обеспечив его подтягивание. Изменение диаметра натяжителя 12 также приведет и к изменению длины подтягивания шнурка 4. Таким образом, регулировка длины шнурка 4, которая должна быть подтянута, может производиться с помощью подбора натяжителя 12 нужного внешнего диаметра.
4. Регулировка длины шнурка 4, которая должна быть подтянута натяжителем в некоторых случаях может быть осуществима с помощью имеющейся резьбы. Так для опытного образца принято, что натяжитель 12 должен совершать один оборот, для чего необходим один виток резьбы. В том случае, если резьба будет сокращена до 0,5 витка, то натяжитель 12 совершит только полоборота, а если резьба будет увеличена до 1,5 витка, то натяжитель совершит один оборот с половиной. Таким образом регулировка возможна с помощью количества витков нанесенной на нажим 15 и натяжитель 12 резьбы.
5. В одном экземпляре обуви может содержаться как один натяжитель 12 на все шнурки 4 (в том числе он может иметь несколько уровней для закрепления и подтягивания шнурков), так и несколько, число которых может быть ограниченно количеством концов шнурков 4.
6. Толщина подошвы 5 зависит от толщины внутренней части подошвы 5 и размеров располагаемых в ней элементов. Так для опытного образца была выбрана толщина внутренней части подошвы в 14 мм из-за того, что натяжитель 12 при расположении в подошве будет иметь эту высоту от нижней грани подшипника 13 и до верхней грани самого натяжителя 12. Полная высота подошвы (не считая бортиков) выбрана в 17 мм для опытного образца. Соответственно высота расположения подпятника 7 над внутренней частью подошвы 5 составляет 12-13 мм, так как зависит от высоты натяжителя 12. При использовании других материалов и промышленном изготовлении толщина может быть сокращена в 2-3 раза.
7. Для расположения натяжителя 12 в подошве 5 и обеспечения его свободного вращения предполагается использование опорного подшипника 13. Но в зависимости от конструкции конкретной модели обуви может применяться практически любой подшипник (в том числе шариковый, роликовый, конусной, подшипник качения и т.д.), а также некоторые другие экспериментальные виды подшипников.
8. Предполагается, что в конструкции могут использоваться специальные виды шнурков 4 концы которых и/или середина которых будут иметь меньший диаметр, чем основная часть, визуально доступная человеку при внешнем обзоре. Это может быть сделано с целью улучшения закрепления шнурков в конструкции системы подтягивания и лучшей их регулировки, так как уменьшение диаметра шнурка 4 позволит сделать большее количество оборотов регулятора 23, более эффективно сократив длину шнурка 4. Сокращение диаметра возможно как с помощью изготовления отдельных частей шнурков из другого материала, так и с помощью их закрепления внутри другого материала.
9. Предполагается возможность, что регулятор 23 в зоне отверстия внешнего элемента 22 может иметь пленку или резиновый (силиконовый) уплотнитель для более герметичного соединения и недопущения попадания грязи и влаги внутрь конструкции блока регулятора 6. Другим способом защиты может являться тонкая пленка, которая будет располагаться на отверстии внешнего элемента 22 с возможностью растягивания и вращения.
10. Изначально предполагается, что в конструкции будут применяться одинаковые пружины подпятника 11 и блокиратора 20, что позволит упростить сборку конструкции обуви и системы в частности. Но в зависимости от требуемых параметров (в том числе геометрических) возможно применение пружин 11,20 разных размеров и конструкции.