US4364189A – Chaussure de course à pied avec amortissement différentiel

US4364189A – Chaussure de course à pied avec amortissement différentiel

Contexte et résumé

La présente invention concerne des chaussures de sport, et en particulier une chaussure de course à pied conçue pour minimiser les chocs et maximiser la stabilité latérale.

Une évaluation clinique approfondie des blessures au pied et au genou subies par les coureurs et les joggeurs suggère que les facteurs les plus importants associés à ces blessures sont l’absorption des chocs lors de l’impact et la stabilité latérale du pied. D'après les données relatives aux blessures, ces deux facteurs semblent avoir une importance à peu près égale. Par conséquent, les deux facteurs doivent être pris en compte dans la proposition d’amélioration des chaussures de sport.

Pour la plupart des coureurs, l'impact initial du pied se produit dans la région du talon. Le matériau de rembourrage du talon, qui est principalement contenu dans la semelle intermédiaire de la chaussure de course, présente une fermeté qui procure un amortissement correct aux chocs pour une personne de poids moyen. Lorsque le coureur est assez lourd, le matériau de rembourrage du talon peut s'effondrer avant que l'impact du talon ne soit complètement absorbé, ce qui peut entraîner des blessures. D'autre part, une mauvaise stabilité du pied latéral peut donner lieu à des chaussures de course classiques si le matériau de rembourrage est trop mou.

La stabilité latérale du pied fait référence à la capacité d'une chaussure à contrôler la tendance normale du pied à rouler vers l'intérieur à l'impact. Idéalement, ce roulement du pied, connu sous le nom de pronation, est arrêté environ lorsque le genou est fléchi au maximum. Lorsque le pied poursuit sa pronation une fois que le genou a atteint sa flexion maximale et a commencé à se redresser, une fatigue cumulative du genou pouvant entraîner une blessure au genou peut survenir. En règle générale, les chaussures de course de l'art antérieur ayant une semelle intermédiaire relativement ferme, en particulier dans la région du talon, offrent la meilleure stabilité latérale.

Un objet général de la présente invention est de proposer une chaussure de course ayant à la fois de bonnes caractéristiques d'absorption des chocs et de stabilité latérale.

Un objet plus spécifique est de fournir une telle chaussure dans laquelle le poids du coureur, lors de l'impact initial, soit transféré d'un matériau amortisseur plus doux à un renfort plus ferme, afin de fournir une absorption efficace des chocs dans les coureurs légers et lourds.

Encore un autre objectif est de fournir une telle chaussure qui soit construite pour augmenter la stabilité latérale du pied sans sacrifier les caractéristiques d'absorption des chocs.

La chaussure de sport de la présente invention comprend une couche de semelle qui est formée d'une partie de couche de côté interne ayant une fermeté globale et d'une partie de couche de côté externe ayant une moindre fermeté globale. Dans un mode de réalisation de l'invention, les parties de couche sont situées sensiblement dans la région de talon de la couche. Dans un autre mode de réalisation, de telles parties s'étendent sensiblement sur toute la longueur de la couche.

Ces objets et caractéristiques de la présente invention, ainsi que d'autres, deviendront plus complètement évidents lorsque les descriptions détaillées suivantes de modes de réalisation préférés de l'invention sont lues conjointement avec les dessins annexés, dans lesquels:

FIGUE. 1 est une vue latérale d'une chaussure de sport ayant une semelle intermédiaire construite selon un mode de réalisation de la présente invention;

FIGUE. 2 illustre, en vue de dessus, la semelle intermédiaire de la chaussure de la Fig. 1, retiré de la chaussure;

FIGUE. 3 est une vue en coupe prise le long de la ligne 3-3 de la Fig. 1 illustrant en outre la semelle intermédiaire de la chaussure avec celle-ci jointe à une semelle extérieure;

FIGUE. 4 est une vue similaire à la Fig. 3 montrant un autre mode de réalisation d'une semelle intercalaire de chaussure de course au sens de la présente invention;

FIGUE. 5 est une vue similaire à la Fig. 2, illustrant encore un autre mode de réalisation d'une semelle intermédiaire envisagée par la présente invention;

FIGUE. 6 est une vue latérale semblable à la Fig. 1, montrant une chaussure de sport ayant une semelle intermédiaire construite conformément à encore un autre mode de réalisation de la présente invention; et

FIGUE. 7 est une vue similaire à la Fig. 2 illustrant, en vue de dessus, la semelle intermédiaire de la chaussure de la Fig. 6, retiré de la chaussure.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

En figue. La figure 1 montre en 10 une chaussure de sport construite selon un mode de réalisation de l'invention. La chaussure 10 comprend un revêtement de pied souple 11 fixé à la surface supérieure d'une semelle intermédiaire 12 qui se raccorde sur sa face inférieure à une semelle extérieure 16. La semelle extérieure comprend sur sa base un motif classique de pattes en forme de coin, telles que des pattes 17, qui sont séparés par des espaces généralement en forme de coin.

En référence aux figures. 2 et 3, la chaussure, et en particulier la semelle intercalaire 12, a un côté externe ou latéral 20 et un côté interne ou médial 22. Ce qui pourrait être considéré comme un axe médian longitudinal coudé dans la chaussure, indiqué par un tiret la ligne 24 de la Fig. 2, s'étend sur la longueur de la chaussure sensiblement à mi-distance des côtés 20, 22. L'axe 24 comprend un segment d'axe de talon 24a qui coupe sensiblement la région de talon de la chaussure, indiquée ici par 26, et un segment d'axe d'avant-pied 24b coupant pratiquement l'extrémité de l'avant-pied. région de la chaussure, qui est indiquée à la Fig. Les étendues de la chaussure sur les côtés extérieur et intérieur de l'axe 24 (les côtés supérieur et inférieur de cet axe sur la figure 2) sont désignées ici sous le nom d'étendues de côté latéral extérieur et intérieur 30, 32, respectivement.

La semelle intercalaire 12 comprend une portion de dalle élastomère 34 ayant la forme plane indiquée par les hachures croisées sur la Fig. 2 et correspondant approximativement à l'étendue du côté intérieur dans la région du talon de la chaussure. La partie 34, telle qu’elle apparaît sur le côté de la chaussure, est également indiquée par un hachurage croisé sur la Fig. 1. Comme on peut le comprendre sur la Fig. 3, le bord intérieur de la partie 34 occupe un plan vertical avec le patin dans sa position normale, ce plan contenant le segment d'axe 24a.

La partie 34, qui est également appelée ici partie de couche élastique interne, est de préférence formée d'un matériau élastomère expansé tel que du polyuréthane. La fermeté globale de ce matériau est généralement directement liée à la densité du matériau. Une densité typique dans la partie 34 est une densité qui produit une fermeté globale, telle que mesurée par une échelle de duromètre conventionnelle comprise entre environ 70 et 80 Shore.

Le reste de la semelle intercalaire 12 est formé par des couches de semelle intercalaire supérieure et inférieure quelque peu en forme de L 36, 38, respectivement. La couche 36, qui a la forme plane montrée par la région non ombrée de la semelle intermédiaire de la Fig. 2, l'épaisseur diminue progressivement vers une extrémité avant 39 adjacente au bout de la chaussure, comme on peut le voir sur la Fig. 1. La couche 38, qui se termine à une extrémité avant 40 des Fig. 1 et 2, a les mêmes dimensions planes que la partie de la couche 36 située à droite de l'extrémité 40 de la Fig. 2. En se référant à la Fig. 3, les bords intérieurs des couches 36, 38, dans la région du talon de la chaussure, butent contre la couche 34 le long du plan vertical mentionné ci-dessus. Les parties des couches 36, 38 coextensives aux parties 34 dans la section de talon de la chaussure sont également désignées ici, collectivement, en tant que partie de couche élastique externe et en tant que partie de dalle élastomère.

Les couches de semelle intercalaire 36, 38 sont de préférence formées d'un matériau élastomère expansé tel que du polyuréthane. Selon une caractéristique importante du mode de réalisation de l'invention qui vient d'être décrit, les couches 36, 38, en particulier dans la région du talon de la chaussure, ont une fermeté globale qui est sensiblement inférieure à celle de la partie 34. Plus précisément, les couches 36, 38 ont densités qui produisent des lectures au duromètre comprises entre environ 30 et 35 Shore et environ 35 et 45 Shore, respectivement. Il convient de rappeler que la lecture au duromètre de la portion 34 correspond environ au double de ces valeurs.

Voyons maintenant comment se comporte la chaussure 10. Une bonne façon de commencer cette explication consiste peut-être à décrire de manière générale la mécanique d’une foulée de course "typique" et à expliquer ce que l’on entend par absorption des chocs et stabilité latérale. Le terme "typique", tel qu'il est utilisé dans la phrase précédente, a été placé entre guillemets afin d'indiquer le fait qu'il n'y a pas deux traces, même avec le même coureur, identiques.

Compte tenu de la chute du pied droit d'une personne pendant la course, la foulée commence par un impact (à travers une chaussure) entre la surface sous-jacente et le côté latéral du talon de la personne. Au fur et à mesure que la marche progresse, le pied se met à rouler vers l'intérieur, par rapport à l'axe de la jambe, vers le côté médial du pied, et il y a un impact supplémentaire entre la surface sous-jacente et la région de l'avant-pied du pied. Par la suite, le pied continue en soulevant de la surface.

Le choc au pied, à la cheville et à la jambe est considéré ici comme étant orienté sensiblement verticalement, et est directement proportionnel au taux de décélération verticale que subit le pied lors d'une foulée. Un impact séquentiel de la région du talon latérale dans un pied, puis de la région de l'avant-pied, crée ce que l'on pourrait appeler une situation de transmission des chocs à deux pics. En d’autres termes, la décélération verticale du pied tend à se maximiser en même temps que ces deux événements. En conséquence, l'absorption et la réduction de choc peuvent être directement atteintes en minimisant les pics dans une telle décélération de pointe.

Une fois que le pied a touché le sol pour la première fois, et lorsqu'il commence la pronation, il se produit une transmission de force latérale quelque peu oscillatoire entre le pied et la surface sous-jacente. En d'autres termes, cette transmission de force sera à un moment donné dirigée latéralement vers l'extérieur, à un autre moment, de manière médiale, etc. Le type d’instabilité latérale considéré comme potentiellement dommageable et que l’on cherche à éviter, découle directement du degré de pronation qui se produit. Plus la pronation est importante, plus l'énergie absorbée angulairement dans la cheville est importante, moins la transmission de la force latérale à la surface sous-jacente est importante, et plus l'instabilité est grande. Inversement, plus la quantité de pronation est faible, plus la quantité d'énergie absorbée angulairement dans la cheville est faible, plus la transmission de la force à la surface sous-jacente est grande et plus la stabilité est grande. Ainsi, un effort pour maximiser la stabilité latérale est un effort qui cherche à minimiser la pronation et à maximiser la transmission de la force latérale au sol lors d'un passage.

D'après la discussion ci-dessus, il sera évident que la performance d'une chaussure pendant la course afin de minimiser les chocs et la stabilité latérale peut être évaluée à partir des mesures de force effectuées pendant les chutes du coureur. D'une manière qui va maintenant être décrite, de telles mesures ont été effectuées avec des détails assez substantiels par rapport à une chaussure construite comme une chaussure 10, ainsi qu'à titre comparatif par rapport à plusieurs chaussures de course classiques actuellement disponibles.

Les données de test qui apparaissent dans les tableaux ci-dessous ont été obtenues à partir des performances de cinq sujets différents, tous coureurs réguliers, portant chacun quatre types de chaussures. Les chaussures dans les tableaux sont simplement identifiées par des chiffres arabes. La chaussure 1 était fabriquée par Osaga, Inc., 2468 West 11th, à Eugene, en Oregon, identifiée par le numéro de modèle KT-26. Shoe-2 était exactement la même chaussure, à la différence qu'elle avait été modifiée dans sa semelle intermédiaire conformément à la description ci-dessus de la semelle intermédiaire 12 dans la chaussure 10. Shoe-3 était une chaussure fabriquée par Nike, Inc., Beaverton, Oregon, et vendue sous le désignation commerciale Tailwind. Shoe-4 était un article de marque Adidas, Sportschuhfabricken, 8522 Herzogenaurach, Allemagne de l'Ouest, Postfach 1120, vendu sous le numéro de modèle TR-X.

La configuration expérimentale pour obtenir des données comprenait une plate-forme de force conventionnelle interfacée de manière bien connue avec un ordinateur conventionnel et avec un système d'affichage graphique approprié. Un test acceptable nécessitait que chaque coureur contacte la plate-forme de force selon un schéma de foulée normal à un rythme déterminé, contrôlé entre 61/2 et 71/2 minutes au moyen d’un système de chronométrage photoélectrique. L'enregistrement de la force de contact de la plate-forme a été déclenché automatiquement par l'ordinateur.

Les tableaux I, II et III ci-dessous concernent l'absorption des chocs. Le tableau I, intitulé "Premières valeurs maximales de force verticale", inclut les données obtenues à partir de l'impact latéral initial du talon sur la plate-forme. Le tableau II, intitulé "Secondes valeurs maximales de force verticale", présente les données obtenues à partir de l'impact de la région de l'avant-pied sur la plateforme. Le tableau III présente les valeurs de force verticale moyenne pendant toute la période de contact de la plateforme du pied. Les valeurs de force présentées dans ces trois tableaux sont exprimées en unités normalisées de Newton par kilogramme de masse corporelle.

TABLEAU I______________________________________Premières valeurs de force verticale maximaleSubject Shoe-1 Shoe-2 Shoe-3 Shoe-4 ______________________________________ 1 20,3 13,4 20,0 11,32 17,6 17,4 19,5 12,5 13,0 12,14 15,2 16,1 13,1 17,15 15,2 15,2 16,2 12,1 13,8
    
                   TABLEAU II______________________________________Seconde valeur de la force verticale maximaleSubject Shoe-1 Shoe-2 Shoe-3 Shoe-4 ______________________________________ 1 27,8 15,8 26,0 15,12 25,1 25,0 26,4 3,2,0 14,9 14,9 14,2 14,14 14,1 14,1 12,5 17,6 5,2 24,25
    
                   TABLEAU III______________________________________Valeurs moyennes de la force verticale pour la période d'assistance totaleSubject Shoe-1 Shoe-2 Shoe-3 Shoe-4 ______________________________________ 1 15.5 8.7 14.3 8.62 14.7 14.3 15.43 8.0 8.7 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 10.65 14.2 14.0 14.4 14.2 10.2 15.2

Dans chaque colonne des tableaux I, II et III, la colonne correspondant à un des quatre types de chaussures testés, il y a six numéros de données. Les cinq premiers sont les valeurs de force normalisées mesurées pour chacun des cinq coureurs différents. Le sixième et le plus petit nombre dans chaque colonne est le nombre moyen de la colonne. En ce qui concerne en particulier les valeurs moyennes présentées dans ces trois tableaux, le tableau I montre que les chaussures 2 et 4 sont très compétitives et sont nettement mieux amortisseurs des chocs au talon que les chaussures 1 et 3. Dans le tableau II, les valeurs moyennes indique la supériorité de la chaussure 2 pour l'absorption des chocs à l'avant-pied.

Les valeurs moyennes moyennes présentées dans le tableau III confirment que la chaussure 2 présente des caractéristiques supérieures d'absorption des chocs.

Les tableaux IV et V ci-dessous concernent la stabilité latérale. Le tableau IV, intitulé "Valeurs moyennes des forces médiales / latérales pour 15 à 45% de la période de soutien", indique la direction et l'ampleur des forces latérales maximales normalisées se produisant pendant les premiers 15% à 45% du temps total de contact du pied. Le tableau V, intitulé "Valeurs moyennes de la force médiale / latérale pour 30 à 60% de la période de soutien", est similaire au tableau IV, à ceci près qu'il se rapporte à une durée particulière différente de la période totale de contact avec le pied.

TABLEAU IV______________________________________Valeurs moyennes de force médiale / latérale pour 15 à 45% de la période de supportSubject Shoe-1 Shoe-2 Shoe-3 Shoe-4 ______________________________________ 1 -70 -50 -29 -52 4 -48 -95 -443 52 71 45 634 -35 -40 4 -245 5 -4 48 44Moyen -9 -14 -5 7______________________________________
    
                   TABLEAU V______________________________________Valeurs moyennes de force médiale / latérale pour 30 à 60% de la période de soutienSubject Shoe-1 Shoe-2 Shoe-3 Shoe-4 -99 -92 -90 -1205 -27 -22 -4 -5Moyen -68 -71 -85 -56 ______________________________________

On peut voir que dans ces deux tableaux les valeurs des forces positives et négatives sont enregistrées. Les signes algébriques de ces valeurs sont simplement une indication de la direction dans laquelle les forces enregistrées ont été appliquées.

Rappelant que la transmission de la force latérale maximale indique une pronation minimale et une stabilité latérale maximale, le tableau IV et, en référence aux valeurs de force moyenne présentées dans ce tableau, indique une nette supériorité de la stabilité latérale dans la chaussure 2. Dans le tableau V, la chaussure 3 semble être légèrement supérieure à la chaussure 2, ces deux chaussures offrant des performances supérieures en matière de stabilité latérale par rapport aux chaussures 1 et 4.

Les données de ces deux tableaux indiquent que la chaussure 2 offre une stabilité latérale significative par rapport aux autres chaussures testées.

Reconnaissant, comme il se doit, qu’il n’existe pas de conception unique de la chaussure de course qui soit supérieure à tous les égards dans toutes les conditions pour tous les coureurs, les données de test développées dans les comparaisons dont nous venons de parler indiquent qu’une chaussure construite le long de la chaussure 10 tend à produire meilleure performance globale de la chaussure. En d'autres termes, une telle construction tend à maximiser à la fois l'absorption des chocs et la stabilité latérale.

En continuant avec une description de ce qui est montré sur les dessins, la Fig. 4 illustre, dans une vue en coupe similaire à celle présentée à la Fig. 3, une semelle intermédiaire 41 construite conformément à un autre mode de réalisation de l'invention. Comme à la fig. 3, le côté médian de la semelle intermédiaire est du côté droit de la Fig. 4. La région de talon dans la semelle intermédiaire 41 est formée d'une paire de portions de dalle 42, 44 ayant les formes en coupe transversale illustrées à la Fig. 4, chaque dalle ayant sensiblement les mêmes étendues longitudinales que la partie 34 de la Fig. 2. Les parties de dalle 42, 44 se rejoignent le long d'une interface plane qui descend vers le côté extérieur de la chaussure. La partie 42 a une densité et une fermeté similaires à celles de la partie 34. La partie 44 a une densité et une fermeté similaires à celles des couches 36, 38 mentionnées précédemment.

Une chaussure construite conformément à la Fig. 4 présente pratiquement les mêmes caractéristiques améliorées d'absorption des chocs et de stabilité latérale décrites ci-dessus pour la chaussure 10.

FIGUE. 5 montre une semelle intermédiaire 46 construite selon encore un autre mode de réalisation de l'invention. Dans la semelle intermédiaire 46, une portion de dalle 48, similaire en fermeté et densité à la portion mentionnée précédemment 34 dans la semelle intermédiaire 12, s'étend sur toute la longueur et la profondeur de la semelle intermédiaire. Cette partie est distinguée à la Fig. 5 par ombrage hachuré. La partie non ombrée de la semelle intermédiaire 34 a une densité et une fermeté similaires à celles des couches 36, 38 de la semelle intermédiaire 12.

Une chaussure construite conformément à la Fig. 5 effectue également, de manière globale, avec des caractéristiques d'absorption des chocs et de stabilité latérale grandement améliorées.

Décrivant maintenant encore une autre modification de la présente invention, celle-ci est montrée aux Figs. 6 et 7. Sur la Fig. 6, une chaussure semblable à bien des égards à la chaussure 10 est représentée en général par 50. Comme la chaussure 10, la chaussure 50 comprend un revêtement de pied souple 52 fixé à la surface supérieure d'une semelle intermédiaire 54 qui se raccorde sur sa face inférieure. avec une surface extérieure 56. La semelle extérieure 56 est semblable à la semelle extérieure 16 décrite précédemment.

A la différence des modes de réalisation décrits ci-dessus d'une chaussure de course (selon l'invention), alors qu'une fermeté différentielle dans ces chaussures décrites précédemment est obtenue par l'utilisation de composants analogues à des dalles de fermeté différente pour former une semelle intercalaire, dans la semelle intermédiaire 54, La différenciation de la fermeté est obtenue en prévoyant un élément de semelle, ou bande, homogène unitaire 58, dans la région de talon de la chaussure, cet élément, sur son côté médial, ayant une pluralité d'alésages dirigés sensiblement horizontalement vers l'intérieur, tels que des alésages 60. dans les alésages 60 sont des bouchons cylindriques, tels que des bouchons 62, qui ont une fermeté supérieure à celle de l'élément formant matériau 58. Comme on peut le voir en référence à la Fig. 7, la semelle intermédiaire 54 comprend une ligne médiane longitudinale inclinée 64 qui ressemble à l'axe 24 précédemment mentionné dans la semelle intermédiaire 12. L'axe 54 comprend un segment d'axe de talon 64a qui divise sensiblement la région de talon de la semelle intermédiaire. Les alésages 60 et 62 s'étendent sensiblement du côté médian de la semelle intermédiaire à un plan vertical contenant le segment d'axe 64a.

Un des avantages de la construction illustrée aux Figs. 6 et 7, il offre une grande souplesse dans la formation des chaussures pour répondre aux besoins des différents coureurs. Plus spécifiquement, la préparation d'une pièce de semelle intermédiaire homogène comprenant des alésages pour recevoir des bouchons élastiques de fermetés différentes permet de sélectionner au moment de l'achat de la chaussure les bouchons appropriés pour répondre aux besoins du coureur. La chaussure 50 offre tous les avantages décrits précédemment par rapport aux autres modes de réalisation de la chaussure.

Bien que plusieurs modes de réalisation de l'invention aient été représentés et décrits dans les présentes, les spécialistes en la matière comprendront que des variations et des modifications peuvent être apportées sans s'éloigner de l'esprit de l'invention.

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