ВКЛАДНАЯ СТЕЛЬКА С ВЕНТИЛЯЦИЕЙ
SHOE PLATE WITH VENTILATION

Изобретение относится к обувной промышленности, в частности к конструкциям вентилируемых вкладных стелек, которые применяются для повышения комфортности обуви и могут быть использованы, например, для спортивной обуви и для повседневной.
Известна вкладная стелька для обуви Пат. СССР 1674785, МКИ А43В 17/08, опубл. 07.09.91, состоящая из двух слоев, при этом нижний слой имеет профиль, соответствующий анатомическому строению стопы, и выполнен из формоустойчивого материала, а верхний слой выполнен из эластичного материала, причем в носочной части нижнего слоя, соответствующей подпальцевому участку стопы, образована сферическая полость со сквозными отверстиями на вершине, соединенная каналами с пяточной частью стельки, отличающаяся тем, что с целью улучшения воздухообмена в местах повышенного потовыделения стопы, на верхнем слое в пяточном гнезде в три ряда и углублениях под головки плюсневых костей выполнены подковообразные выступы с направлением суженной разомкнутой частью в сторону носка, а в нижнем слое в месте, соответствующем поперечному своду стопы, образована дополнительная сферическая полость со сквозными отверстиями на вершине, соединенная каналами с пяточной частью стельки.
Наиболее близким к заявляемой вкладной стельке аналогом является вкладная стелька с вентиляцией для обуви Пат. РФ 2129822, МКИ А43В 17/08, опубл. 10.05.99, состоящая из двух слоев, причем в нижнем слое, выполненном из формоустойчивого материала, имеющем плоскую форму, в месте, соответствующем поперечному своду стопы, расположена полость, переходящая в канал, проходящий через пяточную часть, в носочной части этого слоя в области, соответствующей проксимальному подпальцевому участку стопы, расположена полость, соединенная каналом с полостью, расположенной в области, соответствующей дистальному подпальцевому участку, а верхний слой выполнен из эластичного материала твердостью по Шору 56-62, соответствует анатомическому строению стопы и содержит в пяточной части, под головками плюсневых костей, выступы. Наличие сразу нескольких полостей, направленных в носочную часть, обеспечивает эффективную приточную вентиляцию на данном участке. Высокая твердость материала стельки повышает ее жесткость. Но канал и полости спроектированы таким образом, чтобы прогонять объем воздуха только в одном направлении, в сторону носочной части. Полость нижнего слоя аналога, расположенная соответственно поперечному своду стопы и переходящая в канал, проходящий через пяточную часть, имеет форму петли, обусловленную тем, что в состав стельки входят корригирующие элементы для коррекции поперечного и продольного сводов. Чтобы элементы не мешали работе канала, канал огибает их по контуру, образуя петлеобразную форму. Расположение и форма канала, полостей и выступов верхнего слоя учитывают анатомию стопы, то есть наиболее выступающие ее участки, которые способствуют движению воздуха при оказании давления на стельку. Но форма выступов стельки не учитывает форму наиболее выступающих участков стопы, что снижает комфортность в отношении чувствительности. Желательно, чтобы расположение выступов на поверхности стельки было равномерно относительно выступов стопы. Аналог имеет назначение как для повседневной, так и для спортивной обуви. На верхнем слое аналога, обращенного к стопе, находится выступ, соответствующий подпальцевому участку стопы. Но для спортивной обуви важно, чтобы пальцы ног были свободны, поэтому в стельке не желательно располагать на данном участке выступы или углубления. Аналог имеет закрытые полости, объем которых пополняется воздухом через входные отверстия, расположенные по контуру стельки пяточного закругления и в пучковой части с наружной и внутренней сторон. Но закрытые полости допускают риск того, что на восстановление их объемов требуется больше времени. Аналог имеет полости для выхода воздуха на поверхность стельки, образованные сквозными отверстиями, расположенными на выступах верхнего слоя стельки и соответствующими расположению кончиков пальцев, головок плюсневых костей и поперечного свода. Благодаря этому осуществляется эффективная вентиляция носочно-геленочной части плантарной поверхности стопы. Но сквозные отверстия в процессе работы создают неприятные звуковые эффекты. Аналог состоит из двух слоев, между которыми образуются замкнутые объемы, наполняемые воздухом через входные отверстия и позволяющие при оказании давления на них мягкими тканями стопы, выпускать потоки воздуха через сквозные отверстия на поверхность стельки. Но наличие нескольких слоев в составе одной вкладной стельки увеличивает трудоемкость и материалоемкость ее изготовления.
Техническим результатом заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение комфортности внутриобувного пространства за счет улучшения тепломассовоздухообмена в местах повышенной потливости, путем направленного движения воздуха как в носочную, так и в пяточную часть через полости, образованные концентрическими разомкнутыми петлеобразными выступами на поверхности вкладной стельки и плантарной поверхностью стопы, с одновременным массажным воздействием, за счет равномерного расположения выступов на поверхности стельки, заполняющих области, соответствующие наиболее выступающим участкам стопы в пяточной части и носочно-пучковой части, и при упрощении формирования выступов, образующих со стопой полости.
Поставленная задача достигается тем, что во вкладной стельке с вентиляцией из эластичного материала, содержащей на наружной поверхности стельки с формой, соответствующей анатомическому строению стопы, выступы в пяточной части и в носочно-пучковой части, расположенные так, что образуют петлеобразную форму, причем стелька содержит полости для выхода воздуха, в качестве эластичного материала используют материал твердостью 17-20 по Шору, а выступы на наружной поверхности стельки в сечении, выполненные с высотой 3-5 мм и шириной 3-5 мм, сгруппированы в пяточной и носочно-пучковой частях концентрическими петлеобразными разомкнутыми рядами, заполняя их поверхность, с расстоянием между ними 3-5 мм и с образованием между ними канавок для воздуха шириной 3-5 мм, причем в пяточной части выступы расположены одним разомкнутым концентрическим петлеобразным рядом в направлении к наружному контуру стельки с канавками между выступами, обращенными к наружному контуру стельки, заканчиваясь на наружном контуре стельки в сторону носка с образованием полости для выхода воздуха, а в носочно-пучковой части выступы в области расположения головок плюсневых костей сгруппированы двумя концентрическими разомкнутыми петлеобразными рядами с канавками, идущими вдоль продольного свода и примыкая к пяточной группе выступов, и направленных к внутреннему контуру стельки между пяточным закруглением и продольным сводом с образованием полости для выхода воздуха.
Известно расположение на наружной поверхности рифлений в магнитно-массажных стельках, созданных на базе основного метода древней китайской медицины - акупунктуры, за счет двойного массажа, магнитного и физического, снимающих усталость, возвращающих радость и ощущение силы, избавляющих от различных заболеваний сердца, легких, спины, ног, сделанных из гигиенического пластика, в основании которого встроены лечебные магнитные шарики. Также известны рифленые поверхности, обращенные к стопе в сандалиях, в которых анатомическая стелька оснащена массажными шипами.
В аналоге на поверхности верхнего слоя стельки имеются выступы в местах расположения наиболее выступающих участков стопы, необходимые для выполнения функции воздухообмена.
В заявляемой стельке выступы на поверхности, обращенной к стопе, скомпонованы равномерными группами рядов в местах наиболее выступающих участков стопы и повторяющих их форму, заполняя всю поверхность с образованием канавок для воздуха, заканчивающихся полостью для выхода воздуха на наружном контуре стельки в сторону носка и внутреннем контуре между пяточным закруглением и продольным сводом, способствуют выполнению функции тепломассовоздухообмена с одновременным массажным воздействием, что повышает комфортность внутриобувного пространства.
Для лучшего понимания сущности заявляемого решения приведено схематическое решение стельки, где на фиг.1 показана вкладная стелька с вентиляцией, вид сверху. На фиг.2 - разрезы стельки вдоль и поперек без предоставления дублированного слоя: А-А показан разрез стельки вдоль; Б-Б показаны разрезы стельки поперек, через центр пятки в свободном положении стельки и при опоре пяточной частью стопы; В-В - разрезы поперек через центр стельки в свободном положении стельки и при опоре всей стопой; Г-Г показаны разрезы стельки в пучках в свободном положении стельки и при опоре всей стопой. На фиг.3 - точки опоры стопы и направление движения воздуха: е - опора на пятку и движение воздуха в сторону носочной части; f - супинация стопы, движение воздуха в носочную часть; g - пронация стопы, движение воздуха к внутреннему контуру стельки между пяточным закруглением и продольным сводом; h - опора на носок; позиция положения стопы «на весу» на фиг.3 не предоставляется.
Вкладная стелька состоит из эластичного формоустойчивого материала 1 (фиг.1) (например, силикон, полиуретан). На поверхности стельки, обращенной к стопе, располагаются выступы (фиг.1, 2 и 4), сгруппированные равномерными концентрическими разомкнутыми петлеобразными рядами. Причем в пяточной части группа выступов 2 (фиг.1, 2) размещена одним разомкнутым концентрическим петлеобразным рядом в направлении к наружному контуру стельки с канавками 3 между ними (фиг.1, 3), обращенными к наружному контуру стельки, заканчиваясь на наружном контуре стельки в сторону носка с образованием полости для выхода воздуха 6 (фиг.1, 6). В носочно-пучковой части группа выступов 4 (фиг.1, 4) размещена в области расположения головок плюсневых костей двумя концентрическими разомкнутыми петлеобразными рядами с канавками 5 (фиг.1, 5), идущими вдоль продольного свода и примыкая к пяточной группе выступов 2 (фиг.1), и направленных к внутреннему контуру между пяточным закруглением и продольным сводом с образованием полости для выхода воздуха 7 (фиг.1, 7). Вкладная стелька с наружной поверхности дублирована материалом (например, кожа, текстиль) (на фиг.1 и фиг.2 не предоставляется дублированный материал), пропитанным бактерицидными и/или ароматическими добавками для повышения гигиеничности.
Эластичный слой 1 стельки выполнен из силикона или полиуретана твердостью 17-20 по Шору. Толщина слоя может быть от 2-х до 4-8 мм в зависимости от участка стельки. Группы выступов 2 и 4 (фиг.1, фиг.2) заполняют области стельки, соответствующие наиболее выступающим участкам стопы. Высота и ширина выступов 3-5 мм, в зависимости от чувствительности носчика и условий носки. Канавки (фиг.1, фиг.2), образованные между выступами, имеют ширину от 3-х до 5-ти мм, в зависимости от параметров выступов. Для повышения гигиенических свойств эластичный слой стельки на наружной стороне, обращенной к стопе, дублирован кожей или текстилем, толщиной 0,6-1 мм, пропитанными бактерицидными и ароматическими добавками (на фиг.1 и фиг.2 не предоставляется дублированный материал).
Стелька изготавливается методом литья с помощью матриц. Два компонента смешиваются вручную при комнатной температуре.
Стелька работает в условиях циклических нагрузок, возникающих во время движения человека. Во время движения нагрузки возникают и увеличивают свое значение попеременно на различных участках плантарной поверхности стопы и стельки. Для ходьбы характерен постоянный контакт двух стоп с поверхностью опоры. Ходьбе присуще чередование двух периодов:
1 - период опоры, при котором стопа соприкасается с опорой;
2 - период переноса, когда свободная нога выносится вперед, т.е. делает очередной шаг. Во время периода опоры происходит перекат стопы по поверхности опоры.
Период опоры подразделяется на три фазы:
1 - опора пяткой;
2 - опора всей стопой;
3 - опора на носок.
В процессе бега период переката стопы осуществляется гораздо быстрее, чем при ходьбе. Помимо того на поверхность стельки оказывается более сильное давление, особенно в пяточной части. Этот фактор учитывался при проектировании конструкции стельки.
Перед периодом опоры стопы на поверхность стельки стопа находится в положении «на весу» (на фиг.3 не показано). В этот момент выступы стельки (фиг.2, а, b, с - верхние) сохраняют свою форму, так как на них не оказывается давление со стороны стопы.
Перекат стопы начинается с опоры на пятку (фиг.3, е). При этом основная масса тела приходится на этот участок (таранную и пяточную кости). Это движение имеет амплитуду до 10° и занимает 8% времени опорного периода. В начальный момент приземления пятки стопа взаимодействует с группой выступов 2 (фиг.1, 2; фиг.2, 2), расположенных одним концентрическим петлеобразным разомкнутым рядом в пяточной части стельки, образуя между поверхностями выступов и плантарной стороной стопы полость (фиг.2, b - нижняя). Под действием массы тела стопа со стороны пятки начинает оказывать давление на группу выступов 2, деформируя их мягкими тканями, уменьшая по высоте и увеличивая по ширине (фиг.2, b - нижняя). Одновременно деформируются и мягкие ткани стопы в районе пятки. В результате этого выступы и мягкие ткани стопы заполняют своей массой свободное пространство между выступами, то есть объем канавок 3 (фиг.2, b - нижняя), уменьшая их объем и тем самым, продвигая поток воздуха в направлении разомкнутой части выступов (фиг.1). Благодаря петлеобразной форме выступов с разомкнутыми их концами, направленными к наружному контуру (фиг.1) и образующими при соприкосновении со стопой замкнутые объемы (фиг.2, b - нижняя), движению воздуха задают направление, определяемое направлением концов выступов, и исключается преждевременный выход воздуха на поверхность стельки. По мере возрастания нагрузки объем полостей уменьшается, возрастает давление и воздух стремится в направлении разомкнутой части петлеобразных выступов в сторону носочной части (фиг.1, 6). Из-за рельефности поверхности стельки, так как она заполнена петлеобразными выступами, при наступании на нее стопой под воздействием массы тела, неровность слоя становится ощутимой (фиг.2, b -нижняя). В результате этого стопа со стороны пятки получает точечное массажное воздействие. За счет того, что выступы расположены концентрическими рядами (фиг.1), обволакивающими при соприкосновении со стопой выпуклость стопы в области пятки (фиг.2, b - нижняя), увеличивается эффективность массажного воздействия. Так как материалы стельки эластичные, мягкие, а выступы в сечении выполнены с высотой 3-5 мм и шириной 3-5 мм, с расстоянием между ними 3-5 мм, то массажное воздействие получается мягким, не жестким. Благодаря тому, что вкладная стелька на наружной стороне, обращенной к стопе, дублирована материалом, пропитанным бактерицидными и ароматическими добавками, повышается гигиеничность (на фиг.1 и фиг.2, b - нижняя не продемонстрирован дублированный материал).
За первой фазой следует следующая фаза переката стопы. Она называется - опора всей стопой и занимает 45% времени всего переката. В это время стопа под действием веса тела оказывается прижатой к опоре (фиг.3, f), а площадь опоры стопы достигает максимума. По мере возрастания нагрузки толчка возрастает и площадь соприкосновения стопы со стелькой. После того, стопа со стороны пятки деформировала группу выступов 2 (фиг.2, b - нижняя), тем самым направив потоки воздуха в носочную часть (фиг.3, е; фиг.1, 6), перекат стопы продолжается. На первом этапе опоры стопа приземляется на наружный отдел пятки, и перекат производится по наружному участку (супинация стопы) (фиг.3, f). Таким образом, стопа продолжает заполнять своей массой поверхность стельки с концентрическим разомкнутым петлеобразным рядом выступов на данном участке, уменьшая объем полостей (фиг.2, b - нижняя) и продвигая потоки воздуха в направлении носочной части, и затем за грань стельки через полость для выхода воздуха 6 (фиг.1, 6), производя вентиляцию плантарной поверхности стопы в подпальцевом участке и между пальцами. Одновременно стопа начинает соприкасаться с группой выступов 4 (фиг.2, с - нижняя), расположенных в носочно-пучковой части стельки. При этом свод стопы постепенно снижается до минимума (пронация стопы). В период этой фазы стопа опирается на 3 точки (фиг.3, g - нижняя): на пяточный бугор и на головки 1-ой и 5-ой плюсневых костей. В этот момент опоры стопа, заполняя поверхность стельки, взаимодействует своими выпуклыми участками с группой выступов 4, сгруппированными двумя концентрическими разомкнутыми петлеобразными рядами в области расположения головок плюсневых костей (фиг.1, 4). Выступы 4 при соприкосновении со стопой образуют полость (фиг.2, с - нижняя). Под действием массы тела стопа со стороны пятки начинает оказывать давление на выступы 4, деформируя их мягкими тканями, уменьшая по высоте и увеличивая по ширине (фиг.2, с - нижняя). Одновременно деформируются и мягкие ткани стопы в области нахождения головок плюсневых костей (фиг.2, с - нижняя). В результате этого выступы и мягкие ткани стопы заполняют своей массой свободное пространство между выступами, образованное канавками 5 (фиг.2, с - нижняя), уменьшая их объем и тем самым продвигая поток воздуха в направлении разомкнутой части выступов. Благодаря петлеобразной форме выступов с разомкнутыми их концами, направленными к внутреннему контуру стельки в область между пяточным закруглением и продольным сводом (фиг.1, 4) и образующими при соприкосновении со стопой замкнутые объемы (фиг.2, с - нижняя), движению воздуха задают направление, определяемое направлением концов выступов, и исключается преждевременный выход воздуха на поверхность стельки. По мере возрастания нагрузки объем полостей уменьшается, возрастает давление и воздух стремится в направлении разомкнутой части петлеобразных выступов в полость для выхода воздуха 7 (фиг.1, 7), производя вентиляцию плантарной поверхности стопы в районе пятки и продольного свода, а рельефность поверхности стельки за счет наличия петлеобразных выступов (фиг.2, с - нижняя) оказывает массажное воздействие, эффективность которого увеличивается благодаря концентрическому расположению выступов (фиг.1, 4), обволакивающих при соприкосновении со стопой выпуклые участки стопы в районе нахождения головок плюсневых костей. Из-за того, что в сечении выступы выполнены с высотой 3-5 мм и шириной 3-5 мм, с расстоянием между ними 3-5 мм, а материал стельки эластичный, добавляется мягкость массажу. Благодаря тому, что вкладная стелька на наружной стороне, обращенной к стопе, дублирована материалом, пропитанным бактерицидными и ароматическими добавками, повышается гигиеничность (на фиг.1 и фиг.2, с - нижняя не продемонстрирован дублированный материал).
Завершающая фаза переката стопы - опора на носок (фиг.3, h; фиг.2, d). В процессе дальнейшего переноса массы тела пятка постепенно отрывается от опоры, а все давление приходится на передний отдел (фиг.3, h). В момент отрыва пятки от стельки воздух через зазор между стопой и внутренней поверхностью обуви поступает во внутрь и заполняет объем полостей (фиг.3, h). Опора на этом этапе приходится большей массой тела на головки плюсневых костей и на подушечки пальцев. При этом оказывается только массажное воздействие на пучки со стороны стельки (фиг 2, d - нижняя) благодаря рельефной поверхности, образованной концентрическими разомкнутыми петлеобразными рядами выступов. Материал, пропитанный бактерицидными и ароматическими добавками, которым дублирована вкладная стелька на наружной поверхности, обращенной к стопе, повышает гигиеничность (на фиг.1 и фиг.2, d - нижняя не продемонстрирован дублированный материал).
В следующей стадии стопа возвращается в положение «на весу» (на фиг.3 не показано). В момент снятия нагрузки благодаря эластичности материала все описанные объемы принимают свою первоначальную форму (фиг.2, b, с, d - верхние). При этом в объемах происходит понижение давления, и они заполняются воздухом, который через зазор между стопой и внутренней поверхностью обуви, поступает снаружи. Объем воздуха достаточный, чтобы убрать излишки влаги, а его температура приближается к температуре стопы, так как движение воздуха происходит вдоль стопы. В результате этого стопа не переохлаждается. Затем снова начинается период переката стопы и цикл повторяется.
При других условиях движения человека, например в сторону или назад, изменяется последовательность приложения и возрастания циклических нагрузок, однако сущность работы стельки практически остается прежней. При прыжках с высоты или на стены давление стопы на выступы производится по всему периметру с равной массой, тем самым воздух выдувается с большей силой. Вентилируется максимально возможная площадь поверхности стопы.
Предлагаемая конструкция стельки обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества. Во-первых, она обеспечивает хорошую вентиляцию плантарной поверхности стопы за счет направленного движения воздуха как в носочную часть, так в направлении к внутреннему контуру стельки между пяточным закруглением и продольным сводом, при работе двух полостей, образованных при соприкосновении мягких тканей стопы с выступами стельки. В процессе вентиляции удаляется влага (пот) с кожного покрова плантарной стороны стопы, что значительно повышает микроклимат внутриобувного пространства. Во-вторых, рельефное покрытие стельки, образованное концентрическими разомкнутыми петлеобразными выступами, позволяет в процессе циклических нагрузок во время движения, ощущать легкий массаж наиболее выступающих участков стопы. Массаж стопы способствует улучшению кровообращения, тем самым повышается работоспособность всего организма человека. Массажный эффект можно регулировать путем подбора высоты и ширины выступов на поверхности стельки в зависимости от чувствительности носчика и временного цикла эксплуатации изделия. Благодаря этому вкладную стельку можно применять как для спортивной, так и для повседневной обуви. В-третьих, материал стельки достаточно эластичный с коэффициентом твердости 17-20 по Шору, благодаря чему не нарушается естественная пластика сгибания и разгибания стопы в процессе выполнения различных движений. В четвертых, небольшая толщина стельки (от 2-х мм и до 4-8 мм на различных участках) в зависимости от профиля стопы на различных участках не уменьшает площадь в поперечных сечениях закрытого типа, что не снижает эргономичность обуви. В-пятых, наличие принудительной системы вентиляции на поверхности, обращенной к стопе, и то, что работа стельки осуществляется в режиме стопа-стелька, обеспечивает стабильность работы конструкции при расширенном контингенте движений и скоростей. В-шестых, вкладная стелька на наружной стороне, обращенной к стопе, дублирована материалом, пропитанным бактерицидными и ароматическими добавками, что повышается гигиеничность.