EP3855971A1 - Chaussure a crampons instrumentee - Google Patents

Chaussure a crampons instrumentee

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Publication number
EP3855971A1
EP3855971A1 EP19769835.0A EP19769835A EP3855971A1 EP 3855971 A1 EP3855971 A1 EP 3855971A1 EP 19769835 A EP19769835 A EP 19769835A EP 3855971 A1 EP3855971 A1 EP 3855971A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shoe
connecting part
stud
crampon
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP19769835.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3855971B1 (fr
EP3855971C0 (fr
Inventor
Romain LABBE
Jean-Philippe BOUCHER
Sylvain BLANCHARD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rcf Rugby
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Polytechnique
Original Assignee
Rcf Rugby
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Polytechnique
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rcf Rugby, Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Ecole Polytechnique filed Critical Rcf Rugby
Publication of EP3855971A1 publication Critical patent/EP3855971A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3855971B1 publication Critical patent/EP3855971B1/fr
Publication of EP3855971C0 publication Critical patent/EP3855971C0/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43C—FASTENINGS OR ATTACHMENTS OF FOOTWEAR; LACES IN GENERAL
    • A43C15/00—Non-skid devices or attachments
    • A43C15/16—Studs or cleats for football or like boots
    • A43C15/161—Studs or cleats for football or like boots characterised by the attachment to the sole
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B3/00—Footwear characterised by the shape or the use
    • A43B3/34—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B3/00—Footwear characterised by the shape or the use
    • A43B3/34—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements
    • A43B3/44—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements with sensors, e.g. for detecting contact or position

Definitions

  • the present invention relates to the measurement of the forces exerted on a studded shoe.
  • Application US 2007/0261271 A1 describes a shoe sole with studs provided with deformable studs.
  • the sole has an electronic circuit which includes a sensor such as an accelerometer, and which is arranged to control actuators present within the crampons, making it possible to modify their shape.
  • Application ER 2864883 A1 describes a device for attaching a crampon to a sports shoe.
  • the invention meets this need with a crampon comprising:
  • a stud body at least partially defining the external surface
  • a connecting part connecting the body to the base so as to allow the body to move relative to the base under the effect of a force exerted on the body of the crampon by the wearer of the shoe
  • At least one sensor sensitive to a displacement of said body and / or to a deformation of the connecting part during this displacement.
  • the invention makes it possible to measure at least one mechanical stress exerted on the crampon during the evolution of the sportsman who wears the shoe, without modifying the feeling or the comfort thereof.
  • Knowledge of this constraint can be used to optimize the shape of the studs. It can also be used to monitor the athlete’s physical condition.
  • the presence of the base ensures the fixing of the clamp without the need to provide a seal as in the aforementioned prior art.
  • the invention makes it possible to measure the forces transmitted between an athlete's shoes and the ground at the grip points that constitute the studs, in three directions if desired, namely a direction coincident with the axis of each crampon and two directions perpendicular to this axis. This makes it possible to go back to the resulting force transmitted by the attachment point as well as its direction.
  • This solution is not invasive and the invention makes it possible, while respecting a standard screw pitch (for example that of the World rugby Regulation 12 BS 6366 standard: 20l l + Al: 20l7 September 2011 Specification for studs for rugby football boots or that of a brand of shoes) for fixing the crampon to the sole to be suitable for any shoe with cleats.
  • the invention can implement a data acquisition system which can be internal or external to the shoe, or even miniaturized and directly integrated into the crampon.
  • the invention makes it possible, if desired, to use exactly the same dimensions, external shape and grip characteristics as those of the studs commonly used, not modifying the feeling or the comfort of the user.
  • the structure of a crampon according to the invention namely with two physically distinct parts, one part of which internal dedicated to the measurement and an external part in contact with the ground, allows the user to modify the grip characteristics on the ground by changing the external part to adapt to the conditions of the ground without modifying the measure part.
  • the body of the stud is detachably fixed on the connecting part, in particular by being screwed thereon.
  • This can make it possible to easily mount various forms of crampon body, and to study the impact of this on the forces encountered during the movement of the wearer of the shoe.
  • This can also make it possible, as mentioned above, to choose the shape of the crampon that best suits a type of terrain or game, for example.
  • the spike body is fixed to the connection part using an attached fixing element such as a screw, the latter being for example screwed into a tapped hole in the connection part.
  • the senor is placed on the connecting part and reacts to a deformation of the latter.
  • the crampon may include three sensors arranged so as to measure the stresses exerted along the x, y and z axes of an orthonormal reference associated with the crampon, the z axis being coincident with the longitudinal axis W of the crampon.
  • the connecting part being elongated along the z axis, the sensors intended to measure the stresses along the x and y axes are preferably constituted by strain gauges arranged on the connecting part so as to be deformed by bending of the connecting part, said gauges being preferably closer to the end of the connecting part connected to the base than to the end of the connecting part connected to the body of the stud. This makes it possible to benefit, for a given effort, from a greater amplitude of deformation of the connecting part, and therefore from a better sensitivity of the gauges.
  • the sensor intended to measure the stress along the z axis can be placed on the connection part by being closer to the end of the latter connected to said body than to the end connected to the base.
  • the base has a threaded hollow axis screwed onto the sole.
  • the hollow axis allows the passage of a connection between the sensor or sensors present in the crampon and an acquisition circuit which is for example integrated into the sole, for example in its heel.
  • the hollow axis can thus be traversed by at least one electric cable connected to said sensor.
  • the connecting part comprises a cylindrical part on which the sensor or sensors are mounted.
  • This cylindrical part can be of circular cross section or not, for example polygonal, preferably square.
  • the connecting part may include a portion forming a beam, made of steel. This portion forming a beam can be constituted by the aforementioned cylindrical part.
  • the connecting part is of flattened cross section, in particular is in the form of a blade.
  • a flattened section gives increased deformability in a direction perpendicular to the flattening plane.
  • a blade-shaped connecting part can thus easily allow, depending on its orientation, to measure a stress exerted along the longitudinal axis of the sole or perpendicular thereto.
  • the connecting part can be given still other shapes, in particular one whose cross-sectional profile gives preferential deformability in one direction.
  • the connecting part can thus be hollowed out, and for example formed by two parallel uprights joined at their ends. These amounts can have the shape of two parallel blades for example.
  • the connecting part can have various shapes, for example parallelepiped. In longitudinal section, the recess may have a rectangular shape, a shape of eight or oblong.
  • the connecting part can be arranged to deform, when a stress is exerted laterally on it, forming an inflection.
  • the connecting part can be equipped with at least two sensors arranged on either side thereof above the inflection and at least two other sensors arranged on either side of the part bond below the inflection.
  • the measurements made by the sensors make it possible to directly calculate the force responsible for the deformation, without going through the calculation of the moment of the force.
  • a connecting part comprising two spaced parallel blades joined at their ends deforms forming an inflection and is therefore particularly suitable for such a measurement. When a force is applied, the distal part tends to shift laterally from the proximal part, the blades bend.
  • the base may be wider at its contact surface with the sole than the body at its upper edge.
  • the base has an outer surface which is substantially in line with the outer surface of the body.
  • the edge formed at the junction between the lateral surface of the base and the underside thereof facing the body may be of diameter greater than that of the upper edge of the body.
  • the clamp comprises an acquisition circuit connected to the sensor (s) and preferably a memory for recording data coming from the or sensors and / or a system for wireless transmission of this data to a remote computer system. This allows all the electronics to be concentrated in the crampon, which can then be attached to a normal shoe, devoid of electronics.
  • the stud may include at least one electrical cable for connection to the acquisition circuit.
  • This cable can go up towards the sole through in particular the aforementioned threaded axis, as mentioned above.
  • at least one electrical cable can pass through the base without penetrating the hollow threaded axis, for example by virtue of a passage made through the base which is parallel to the threaded axis or which forms a bend at the interior of the base, for example at a right angle, with parts respectively parallel to and perpendicular to the threaded axis. If necessary, the cable leaves the stud without passing through the sole.
  • the invention also relates to a studded shoe, comprising at least one stud according to the invention, as defined above.
  • the shoe may include, as mentioned above, an acquisition circuit connected to said sensor, in particular by a cable.
  • the acquisition circuit can be arranged in the sole.
  • the acquisition circuit may include a memory for recording data from said sensor and / or a system for wireless transmission of this data to a remote computer system.
  • the shoe can be a shoe for a football or rugby player, among others, the invention applying to any studded shoe in general.
  • the shoe may have only one stud according to the invention, or alternatively several studs, preferably at the front and at the rear. Preferably, all of the studs of the shoe are connected studs according to the invention.
  • the shoe advantageously comprises a first crampon according to the invention, the connecting part of which is arranged to deform in a privileged manner in a first direction and a second crampon according to the invention, whose connecting part is arranged to deform so privileged in a second direction, different from the first.
  • the connecting parts of the first and second spikes are in the form of a blade whose flattening planes are perpendicular to each other.
  • the first direction can be substantially aligned with the longitudinal axis of the shoe and the second with the transverse axis.
  • the first spike is for example located under the big toe and the second spike is for example located on the lateral outer side, substantially at the level of the metatarsal heads.
  • the shoe may have only two studs instrumented according to the invention.
  • the subject of the invention is also an assembly comprising a shoe as defined above and at least one additional spike body, which can be substituted for that present on the connecting part and having for example a surface condition and / or a different shape and / or different material.
  • the user can thus have at his disposal a range of spike bodies and choose the one best suited to the state or nature of the terrain for example, in particular natural, synthetic or hybrid terrain, dry or wet, or to climatic conditions. .
  • the subject of the invention is also a method of acquiring data representative of at least one mechanical stress exerted on the studs of a studded shoe when the shoe is worn by a person, in which data representative of said stress are acquired using a crampon as defined above.
  • the data is compared to benchmark data and information related to a player's performance status is generated.
  • the subject of the invention is also a method of configuring a studded shoe, in which a data acquisition is carried out using the aforementioned method, this data is analyzed and a form of stud is selected. among several depending on the data thus analyzed.
  • a stud comprising a fixing part to be fixed to the sole, a body defining at least partially the external surface of the stud, in contact with the ground, and a connecting part connecting the body to the fixing part, at least two sensors for measuring the stresses in x and y directions of a frame associated with the stud, the z axis being coincident with the longitudinal axis of the crampon, and a sensor for measuring the compression stresses along the z axis, this sensor being closer to the distal end of the crampon, that is to say the one farthest from the sole, than the two other sensors.
  • This allows, as indicated above, to have good measurement accuracy.
  • Such a crampon may moreover exhibit all or part of the characteristics defined above.
  • FIG. 1 shows in side view an example of a shoe according to the invention
  • FIG. 2 illustrates a view from below of the stresses applying to the studs
  • FIG. 3 represents a crampon according to the invention in isolation
  • FIG. 4 is a schematic axial section of the crampon of FIG. 3
  • FIG. 5 is a diagram of an example of a measurement path
  • FIGS. 6a, 6b and 6c are cross-sections along the axis A-A of FIG. 3,
  • FIGS. 7 and 8 represent bases according to variant embodiments of the invention.
  • FIG. 9 illustrates a variant of a crampon
  • FIG. 10 is a bottom view illustrating the arrangement on the sole of the studs instrumented in a variant
  • FIG. 11 represents another example of a crampon according to the invention
  • FIG. 12 illustrates the deformation undergone by a connecting part hollowed out during the application of a force
  • FIGS. 13 a, 13b and 13c illustrate alternative embodiments of the connecting part
  • Figure 14 illustrates an example of fixing a crampon body.
  • the shoe 1 shown in FIGS. 1 and 2 comprises a sole 2 fitted with studs 3, at least one of which is produced in accordance with the invention.
  • the studs 3 are shown in a simplified form.
  • This shoe 1 is for example intended for the practice of football or rugby.
  • the crampons 3 are subjected to mechanical stresses C, which can decompose into a shear stress and a compression stress.
  • a crampon 3 according to the invention is shown in isolation in FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 3 shows an orthonormal reference frame xyz associated with the spike 3, the axis z being coincident with the longitudinal axis W of the spike 3.
  • the stud 3 has a base 10, for example metallic, having at the upper part a hollow axis 11 threaded with axis W, arranged to be screwed into a corresponding housing provided on the sole 2.
  • the outside diameter of the axis 11 and the thread pitch are chosen so as to be able to equip with a crampon according to the invention a standard sole of an existing shoe.
  • the base 10 can widen towards the sole 2, as illustrated, and have an upper face 12 which is planar and perpendicular to the axis Z, to which the axis 11 is connected, and a lateral surface 13 of rounded shape, preferably symmetrical in revolution, for example in the general shape of a torus portion.
  • the base 10 may have a stepped lower face 14, with a central part 15 to which a connecting part 20 is connected.
  • the latter has an elongated shape along the axis Z, with a cylindrical part 21 of axis W provided in the lower part with a flange 22, the latter being extended downwards by a solid threaded axis 23, of smaller outside diameter than the cylindrical part 21.
  • the cylindrical part 21 may be axially symmetrical, and preferably of square section. The diameter of the cylindrical part is in this case that of the circle which passes through the edges.
  • the connecting part 20 and the base 10 can be made monolithically from steel, in particular from stainless steel.
  • the stud 3 has a body 30 which is fixed to the connecting part 20.
  • the body 30 has a lower part 31, for example planar and perpendicular to the axis W, which is extended at its periphery by a conical side wall 32 widening upwards.
  • the upper end 33 of the body 30 is located at a non-zero distance d from the lower face 14, and also surrounds the central part 15 at a non-zero distance j.
  • the axial clearance d existing between the lower face 14 and the upper end 33 is for example between 0.1 and 1.2 mm.
  • the small space existing between the upper edge 33 and the lower face 14 limits the penetration of earth or other elements found on the ground in the space inside the body 30, despite the absence of a seal. Where appropriate, a seal is provided to close this space between the body 30 and the underside 14.
  • the base 10 may be wider at its contact surface with the sole than the body 30 at its upper edge 33.
  • the lateral surface 13 is substantially in line with the exterior surface of the body.
  • the edge formed at the junction between the lateral surface 13 of the base and the lower face 14 thereof facing the body may be of diameter greater than that of the upper edge 33 of the body 30.
  • the lower part 31 is crossed by a threaded hole 36 of axis W, into which the threaded axis 23 is screwed, and the lower end 23a of the latter comes for example flush with the lower face 35 of the body 30 or slightly set back from it.
  • the body 30 is for example made of stainless steel.
  • FIG. 1 shows an additional body 30 ′, the surface finish of which is different, for example rough while that of the body 30 in place is smooth.
  • the range of different bodies that can be fitted to a crampon may generally include at least two bodies which differ by at least one from:
  • the connecting part 20 constitutes an internal part of the stud which is the instrumented part and the body 30 constitutes an external part whose only link with the internal part is at the level of the threaded axis 23, which is the only link between these two rooms.
  • the connecting part 20 constitutes a beam which deforms slightly under stress. Depending on the direction and the norm of the force, the deformations of the beam are not identical. The measurement of these deformations makes it possible to go back to the force C exerted on the stud.
  • the connecting part 20 is dimensioned so that the maximum deflection for a stress equivalent to a weight of 100 kg, exerted on the crampon along x or y, results in an deflection between 100 and 500 microns, preferably of around 300 microns.
  • the connecting part 20 is made of steel in order to resist the stress, with a section small enough to have measurable deformations.
  • the spike 3 is equipped with sensors providing information on the movement of the body 30 relative to the base 10 under the effect of the stresses exerted on the spike 3 during the movement of the carrier.
  • sensors are mounted on the connecting part 20 to measure its deformations, which are representative of the movements of the body 30 relative to the base.
  • connection part there are thus three sensors on the connection part so as to measure the stresses exerted along the x, y and z axes.
  • the sensors 40 intended to measure the stresses along the x and y axes are constituted by strain gauges arranged on the connection part 20 so as to be deformed by bending of the connection part, in a location closer to the upper end of the connecting part connected to the base than of the lower end of the connecting part connected to the body of the stud. This gives an amplitude of bending deformation of the connecting part 20 greater than what it is at the lower end thereof.
  • the sensor 41 intended to measure the stress along the axis z is disposed on the connecting part 20 being closer to the lower end thereof than to its upper end.
  • the sensors 40 and 41 can be bonded to the surface of the cylindrical part 21, on respective faces of the latter.
  • the sensors 40 and 41 are preferably surrounded by a sheath or encapsulation of a material which seals against water, with respect to possible penetrations of liquid by the play existing between the upper edge 33 and the base 10.
  • the choice of the section and the length of the connecting part 20 is made according to the characteristics and details of the gauges used.
  • the length / of the connecting part 20 measured along the cylindrical part 21 between the shoulder at the base of the flange 22 and that at the base of the central part 15 is between 6 and 14 mm and the cross section of the cylindrical part is for example between 10 and 30 mm 2 for a connecting part made of steel.
  • the cylindrical part 21 can be of square section, which can facilitate the mounting of the sensors, on the flat faces of the latter.
  • three gauge half-bridges are used, one for the measurement along the x axis, one for the measurement along the y axis and a last for the measurement along the z axis.
  • the tangential forces along the x axis are obtained by means of a half bridge of gauges mounted as an inverter, where the gauges replace the resistors Ri and R 2 in the Wheatstone bridge illustrated in FIG. 5.
  • the two gauges used being offset by 90 ° relative to the gauges used for the measurement of the stresses exerted on the crampon along the x axis.
  • the normal force that is to say along the z axis, is measured via a straight half-gauge bridge, where four gauges replace the resistors Ri and FL in the Wheatstone bridge 114 of FIG. 5, so that measure compression.
  • the four gauges are placed on the lower part of the cylindrical part 21, where the flexion is the weakest, to have sufficient precision on the compression measurement.
  • Two gauges are connected together electrically in series without inverting them to replace the resistor Ri and the same is done with the other two to replace the resistor FL. In a variant not illustrated, only two gauges are used.
  • the bridge is powered by a generator G, as illustrated.
  • the signals from the bridge can, for each measurement channel, be amplified at 110, then converted into digital form at 111, and processed by a microcontroller at 112, for example of the ESP8286 type or the like, having a wireless connection, for example Wif ⁇ , making it possible to transmit useful information from a distance.
  • the wires then extend to the processing circuit 150 present in a housing in the sole, for example located at the heel.
  • the sole 2 is for example made from a Wiz Wedge brand sole, already having a housing in the heel to accommodate the circuit 150.
  • the data collected by the circuit 150 can be sent by Wif ⁇ or by any other means of wireless communication adapted to a remote receiver 200 such as a computer or other capable of carrying out the analysis, for example mobile phone or tablet, as illustrated.
  • a remote receiver 200 such as a computer or other capable of carrying out the analysis, for example mobile phone or tablet, as illustrated.
  • a memory card is placed in the shoe to record the information.
  • Yet another solution consists in embedding all of the data acquisition technology directly in each stud. In this case, a processing circuit arranged in the sole is no longer necessary.
  • the studs 3 communicate wirelessly with the processing circuit 150.
  • the information sent from the boot can be analyzed, either in real time or a posteriori, by software allowing calculation of the forces exerted on each stud 3 as a function of the measured constraints.
  • This software can display the results of this analysis, for example in the form of a map of the forces between the shoe and the ground at a given time.
  • FIGS. 6a, 6b and 6c illustrate possible shapes in section of the connecting part 20.
  • the connecting part 20 can have a square section as illustrated in FIG. 6a or a circular section as illustrated in FIG. 6b.
  • the connecting part 20 may have a generally flattened shape of rectangular section.
  • Such an arrangement gives the connecting part a blade shape and makes it possible to measure the stresses, in a preferred direction x or y in particular, depending on the orientation of the blade.
  • Such a shape of the connecting part minimizes the disturbances of the measurement linked to the torsion of the connecting part.
  • a single sensor may be sufficient to measure the stress exerted along one of the x or y axes. In this case, only one measuring bridge can be used. This can reduce the number of wires required to transmit the data to the processing circuit compared to the embodiment where a measurement is made along the three axes x, y, z. In the example considered, we can thus have four wires, namely two for the power supply of the bridge and two for the feedback of information to the amplifier.
  • the wire or wires can pass through the base 10 and exit on top of the latter, as shown in FIG. 7, without passing through the threaded axis 23.
  • These wires pass for example through a hole 18 'which is parallel to the hollow axis 11.
  • they can exit on the side of the base 10 through a hole 18 ”which is bent, as shown in Figure 8.
  • FIG. 9 shows a crampon 3 produced according to one of these two variants, the cable 149 connecting the crampon to the treatment circuit 150 being able to remain outside the sole.
  • This embodiment makes it possible to have a crampon 3 independent of the shoe 1 and usable on a standard sole. Cable 149 can be glued to the sole, if necessary.
  • the shoe 1 can have only two studs 3a, 3b instrumented.
  • Each may have a blade-shaped connecting part 20 and be provided with a single sensor making it possible, by the orientation of the blade, to measure the stresses along the x axis or the y axis.
  • the stud 3a is arranged for example under the big toe and the other 3b can be arranged under the metatarsal heads close to the outer lateral edge of the shoe, close to an outer lateral edge.
  • the clamp 3 a is arranged so that the blade deforms in bending along the axis x in order to measure the stresses exerted along this axis.
  • the clamp 3b is arranged so that the blade deforms in bending along the axis y in order to measure the stresses exerted along this axis. Such an arrangement makes it possible to assess the stresses exerted on the shoe during an overflow framing and / or during propulsion.
  • the recessed connecting portion 20 forming two parallel blades.
  • Four sensors 40a, 40b can be placed on the connecting part 20 on either side of the two blades.
  • the connecting part 20 is formed of a single blade, the measurement of the sensor only makes it possible to measure the moment of the force exerted on the crampon. It is then necessary to know the point of application to deduce from this moment, the force. Illustrated in FIG. 12, the deformation undergone by the bimetallic strip when a force F is applied.
  • Figures l3a, l3b, l3c illustrate variants of the obviously geometries 24 of the connecting part 20.
  • the choice of a particular geometry may depend on the manufacturing methods and the desired strength.
  • FIG. 14 illustrates a variant of the fixing of the body 30 on the connecting part.
  • the connecting part 20 is tapped.
  • a screw 25 is screwed into the threaded part of the connecting part 20 and thus fixes the body 30 thereon.
  • the stresses exerted on the crampon can still be measured in another way, by having sensors sensitive to the distance separating the upper edge of the body 30 and the base 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Footwear And Its Accessory, Manufacturing Method And Apparatuses (AREA)

Abstract

La présente invention concernant un crampon (3) comportant : - une embase de fixation à une semelle (2) de chaussure à crampons, cette embase venant en appui contre la face inférieure de la semelle, - un corps de crampon, en définissant au moins partiellement la surface externe, - une partie de liaison reliant le corps à l'embase, de façon à permettre au corps de se déplacer relativement à l'embase sous l'effet d'un effort exercé sur le corps du crampon par le porteur de la chaussure, - au moins un capteur sensible à un déplacement dudit corps et/ou à une déformation de la partie de liaison lors de ce déplacement.

Description

CHAUSSURE A CRAMPONS INSTRUMENTEE
La présente invention concerne la mesure des efforts s’exerçant sur une chaussure à crampons.
Un problème qui se pose, lorsque les mesures des efforts sont effectuées à l’aide de semelles instrumentées, est souvent le caractère invasif de la mesure, qui modifie les propriétés de la chaussure, par exemple la raideur ou l’épaisseur de la semelle, l’espace disponible pour le pied ou sa position. Cela rend alors la chaussure difficilement utilisable sur le terrain pour le jeu habituel. De plus, les chaussures instrumentées existantes ne permettent pas toujours de mesurer les contraintes suivant toutes les directions.
Le brevet US 6 182 381 décrit une semelle de chaussure de baseball équipée de platines de mesure d’efforts.
La demande US 2007/0261271 Al décrit une semelle de chaussure à crampons munis de crampons déformables. La semelle comporte un circuit électronique qui comprend un capteur tel qu’un accéléromètre, et qui est agencé pour commander des actuateurs présents au sein des crampons, permettant de modifier leur forme.
La demande ER 2864883 Al décrit un dispositif d’accrochage de crampon à une chaussure de sport.
La demande WO 2011/028114 Al décrit une chaussure de sport à crampons munis de capteurs.
L’article DEVELOPMENT OF A METHOD FOR MEASUR1NG HORIZONTAL FORCES IN SOCCER BOOTS STUDS DURING SKILLS PERFORMANCE A. C. Garcia et al. Institute of Biomechanics of Valencia. Spain August 1999 In Forth Symposium on Footwear Biomechanics décrit un crampon instrumenté comportant un axe sur lequel est vissée une pièce externe constituant l’enveloppe extérieure du crampon, avec interposition d’un joint d’étanchéité en mousse entre la face inférieure de la semelle et le bord supérieur de cette pièce. Quatre jauges de contraintes sont montées sur l’axe sur lequel la pièce constituant l’enveloppe du crampon est vissée, et reliées à un circuit de traitement. L’axe est maintenu du côté intérieur de la semelle par un écrou. Le joint doit être comprimé pour assurer sa fonction, avec l’inconvénient de générer des contraintes statiques qui entravent le déplacement de la pièce externe et nuisent à la précision de la mesure. Les forces de compression selon l’axe du crampon ne sont pas mesurées.
Il existe un besoin pour améliorer la connaissance des contraintes mécaniques traduisant l’interaction entre les chaussures d’un sportif et le terrain, et notamment disposer d’une chaussure instrumentée capable de mesurer avec précision les contraintes s’exerçant sur un crampon, notamment dans toutes les directions.
L’invention répond à ce besoin grâce à un crampon comportant :
une embase de fixation à une semelle de chaussure à crampons, cette embase venant s’appliquer contre la face inférieure de la semelle,
un corps de crampon, en définissant au moins partiellement la surface externe,
une partie de liaison reliant le corps à l’embase de façon à permettre au corps de se déplacer relativement à l’embase sous l’effet d’un effort exercé sur le corps du crampon par le porteur de la chaussure,
au moins un capteur sensible à un déplacement dudit corps et/ou à une déformation de la partie de liaison lors de ce déplacement.
L’invention permet de mesurer au moins une contrainte mécanique s’exerçant sur le crampon lors de l’évolution du sportif qui porte la chaussure, sans modifier le ressenti ou le confort de celui-ci.
La connaissance de cette contrainte peut être utilisée pour optimiser la forme des crampons. Elle peut aussi permettre de suivre l’état physique du sportif.
La présence de l’embase assure la fixation du crampon sans nécessité de prévoir un joint d’étanchéité comme dans l’art antérieur précité.
L’invention permet la mesure des efforts transmis entre les chaussures d’un sportif et le terrain au niveau des points d’ accroche que constituent les crampons, suivant trois directions si on le souhaite, à savoir une direction confondue avec l’axe de chaque crampon et deux directions perpendiculaires à cet axe. Cela permet de remonter à la force résultante transmise par le point d’accroche ainsi que sa direction. Cette solution n’est pas invasive et l’invention permet, en respectant un pas de vis standard (par exemple celui de la norme World Rugby Régulation 12 BS 6366 :20l l+Al :20l7 Septembre 2011 Spécification for studs for rugby football boots ou celle d’une marque de chaussures) pour la fixation du crampon à la semelle d’être adaptée à n’importe quelle chaussure à crampons.
L’invention peut mettre en œuvre un système d’acquisition des données qui peut être interne ou externe à la chaussure, voire miniaturisé et directement intégré au crampon.
L’invention permet, si on le souhaite, de reprendre exactement les mêmes dimensions, forme externe et caractéristiques d’accroche que celles des crampons utilisés usuellement, ne modifiant pas le ressenti ou le confort de l’utilisateur. La structure d’un crampon selon l’invention, à savoir avec deux parties physiquement distinctes, dont une partie interne dédiée à la mesure et une partie externe en contact avec le terrain, permet à rutilisateur de modifier les caractéristiques d’accroche sur le terrain en changeant la partie externe pour s’adapter aux conditions du terrain sans modifier la partie mesure.
Ainsi, de préférence, le corps du crampon est fixé de façon amovible sur la partie de liaison, notamment en étant vissé sur celle-ci. Cela peut permettre de monter facilement diverses formes de corps de crampon, et d’étudier l’incidence de celle-ci sur les efforts rencontrés lors du déplacement du porteur de la chaussure. Cela peut aussi permettre comme mentionné ci-dessus de choisir la forme du crampon répondant le mieux à un type de terrain ou de jeu, par exemple.
En variante, le corps du crampon est fixé sur la partie de liaison à l’aide d’un élément de fixation rapporté tel qu’une vis, cette dernière étant par exemple vissée dans un trou taraudé de la partie de liaison.
De préférence, le capteur est disposé sur la partie de liaison et réagit à une déformation de celle-ci.
Le crampon peut comporter trois capteurs disposés de façon à mesurer les contraintes exercées selon les axes x, y et z d’un repère orthonormé associé au crampon, l’axe z étant confondu avec l’axe longitudinal W du crampon. La partie de liaison étant de forme allongée selon l’axe z, les capteurs destinés à mesurer les contraintes selon les axes x et y sont de préférence constitués par des jauges de contraintes disposées sur la partie de liaison de façon à être déformées par une flexion de la partie de liaison, lesdites jauges étant de préférence plus proches de l’extrémité de la partie de liaison raccordée à l’embase que de l’extrémité de la partie de liaison raccordée au corps du crampon. Cela permet de bénéficier pour un effort donné d’une plus grande amplitude de déformation de la partie de liaison, et donc d’une meilleure sensibilité des jauges.
Le capteur destiné à mesurer la contrainte selon l’axe z peut être disposé sur la partie de liaison en étant plus proche de l’extrémité de celle-ci raccordée audit corps que de l’extrémité raccordée à l’embase.
De préférence, l’embase comporte un axe creux fileté vissé sur la semelle. L’axe creux permet le passage d’une connexion entre le ou les capteurs présents dans le crampon et un circuit d’acquisition qui est par exemple intégré à la semelle, par exemple dans son talon. L’axe creux peut ainsi être parcouru par au moins un câble électrique raccordé audit capteur.
De préférence, la partie de liaison comporte une partie cylindrique sur laquelle sont montés le ou les capteurs. Cette partie cylindrique peut être de section transversale circulaire ou non, par exemple polygonale, de préférence carrée. La partie de liaison peut comporter une portion formant poutre, en acier. Cette portion formant poutre peut être constituée par la partie cylindrique précitée.
Dans un mode de réalisation préféré, la partie de liaison est de section transversale aplatie, notamment est en forme de lame. Une telle section aplatie confère une déformabilité accrue dans une direction perpendiculaire au plan d’aplatissement. Une telle disposition est ainsi particulièrement adaptée au cas où l’on cherche à mesurer les contraintes exercées selon une direction uniquement. Une partie de liaison en forme de lame peut ainsi facilement permettre, selon son orientation, de mesurer une contrainte exercée selon l’axe longitudinal de la semelle ou perpendiculairement à celui-ci.
On peut donner à la partie de liaison d’autres formes encore, notamment une dont le profil de la section transversale confère une déformabilité préférentielle dans une direction. La partie de liaison peut ainsi être évidée, et par exemple formée par deux montants parallèles réunis à leurs extrémités. Ces montants peuvent avoir la forme de deux lames parallèles par exemple. L’évidemment de la partie de liaison peut présenter des formes diverses, par exemple parallélépipédique. En section longitudinale, l’évidemment peut avoir une forme rectangulaire, une forme de huit ou oblongue.
La partie de liaison peut être agencée pour se déformer, lorsqu’une contrainte est exercée latéralement sur celle-ci, en formant une inflexion. La partie de liaison peut être équipée d’au moins deux capteurs disposés de part et d’autre de celle-ci au-dessus de l’inflexion et d’au moins deux autres capteurs disposés de part et d’autre de la partie de liaison au-dessous de l’inflexion. Ainsi, les mesures effectuées par les capteurs permettent de calculer directement la force responsable de la déformation, sans passer par le calcul du moment de la force. Une partie de liaison comportant deux lames parallèles espacées et réunies à leurs extrémités se déforme en formant une inflexion et convient ainsi tout particulièrement à une telle mesure. Lorsqu’une force est appliquée, la partie distale tend à se décaler latéralement de la partie proximale, les lames s’infléchissent.
L’embase peut être plus large au niveau de sa surface de contact avec la semelle que le corps au niveau de son bord supérieur. De préférence, l’embase présente une surface extérieure qui s’inscrit sensiblement dans la continuité de la surface extérieure du corps. En particulier, l’arête formée à la jonction entre la surface latérale de l’embase et la face inférieure de celle-ci tournée vers le corps peut être de diamètre supérieur à celui du bord supérieur du corps.
Dans un exemple de mise en œuvre, le crampon comporte un circuit d’acquisition relié au(x) capteur(s) et de préférence une mémoire pour enregistrer des données provenant du ou des capteurs et/ou un système de transmission sans fil de ces données à un système informatique distant. Cela permet de concentrer toute l’électronique dans le crampon, lequel peut alors être fixé à une chaussure normale, dépourvue d’électronique.
Le crampon peut comporter au moins un câble électrique de liaison au circuit d’acquisition. Ce câble peut remonter vers la semelle au travers notamment de l’axe fileté précité, comme mentionné plus haut. En variante, au moins un câble électrique peut traverser l’embase sans pénétrer dans l’axe creux fileté, par exemple grâce à un passage réalisé au travers de l’embase qui est parallèle à l’axe fileté ou qui forme un coude à l’intérieur de l’embase, par exemple à angle droit, avec des parties respectivement parallèles à l’axe fileté et perpendiculaire à celui-ci. Le cas échéant, le câble quitte le crampon sans traverser la semelle.
L’invention a encore pour objet une chaussure à crampons, comportant au moins un crampon selon l’invention, tel que défini plus haut. La chaussure peut comporter, comme mentionné plus haut, un circuit d’acquisition relié audit capteur, notamment par un câble. Le circuit d’acquisition peut être disposé dans la semelle.
Le circuit d’acquisition peut comporter une mémoire pour enregistrer des données provenant dudit capteur et/ou un système de transmission sans fil de ces données à un système informatique distant.
La chaussure peut être une chaussure pour joueur de football ou de rugby, entre autres, l’invention s’appliquant à toute chaussure à crampons en général.
La chaussure peut ne comporter qu’un seul crampon selon l’invention, ou en variante plusieurs crampons, de préférence à l’avant et à l’arrière. De préférence, tous les crampons de la chaussure sont des crampons connectés selon l’invention.
La chaussure comporte avantageusement un premier crampon selon l’invention, dont la partie de liaison est agencée pour se déformer de façon privilégiée dans une première direction et un deuxième crampon selon l’invention, dont la partie de liaison est agencée pour se déformer de façon privilégiée dans une deuxième direction, différente de la première.
Par exemple, les parties de liaison des premier et deuxième crampons sont en forme de lame dont les plans d’aplatissement sont perpendiculaires entre eux. La première direction peut être sensiblement alignée avec l’axe longitudinal de la chaussure et la deuxième avec l’axe transversal.
Le premier crampon est par exemple situé sous le gros orteil et le deuxième crampon est par exemple situé sur le côté latéral extérieur, sensiblement au niveau des têtes métatarsiennes. La chaussure peut ne comporter que deux crampons instrumentés selon l’invention. L’invention a encore pour objet un ensemble comportant une chaussure telle que définie ci-dessus et au moins un corps de crampon additionnel, pouvant être substitué à celui présent sur la partie de liaison et présentant par exemple un état de surface et/ou une forme différente et/ou un matériau différent.
L’utilisateur peut ainsi avoir à sa disposition une gamme de corps de crampons et choisir celui convenant le mieux à l’état ou à la nature du terrain par exemple, notamment terrain naturel, synthétique ou hybride, sec ou humide, ou aux conditions climatiques.
L’invention a encore pour objet un procédé d’acquisition de données représentatives d’au moins une contrainte mécanique s’exerçant sur les crampons d’une chaussure à crampons lorsque la chaussure est portée par une personne, dans lequel des données représentatives de ladite contrainte sont acquises à l’aide d’un crampon tel que défini plus haut.
Par exemple, les données sont comparées à des données de référence et l’on génère une information relative à un état de performance du joueur.
Au cours d’un match, on peut décider d’un changement de joueur ou du type de crampon, en s’aidant d’une telle information.
Ce changement peut s’effectuer par exemple afin de réduire le risque d’une blessure.
L’invention a encore pour objet un procédé de configuration d’une chaussure à crampons, dans lequel on procède à une acquisition de données à l’aide du procédé précité, l’on analyse ces données et l’on sélectionne une forme de crampon parmi plusieurs en fonction des données ainsi analysées.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un crampon comportant une partie de fixation à fixer à la semelle, un corps définissant au moins partiellement la surface extérieure du crampon, en contact avec le terrain, et une partie de liaison reliant le corps à la partie de fixation, au moins deux capteurs pour mesurer les contraintes dans des directions x et y d’un repère associé au crampon, l’axe z étant confondu avec l’axe longitudinal du crampon, et un capteur pour mesurer les contraintes de compression selon l’axe z, ce capteur étant plus proche de l’extrémité distale du crampon, c’est-à-dire la plus éloignée de la semelle, que les deux autres capteurs. Cela permet, comme indiqué plus haut, d’avoir une bonne précision de mesure. Un tel crampon peut présenter par ailleurs tout ou partie des caractéristiques définies ci-dessus. L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatif de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel :
la figure 1 représente en vue de côté un exemple de chaussure selon l’invention,
la figure 2 illustre en vue de dessous des contraintes s’appliquant sur les crampons,
la figure 3 représente isolément un crampon selon l’invention, la figure 4 est une coupe axiale schématique du crampon de la figure 3, la figure 5 est un schéma d’un exemple de voie de mesure,
les figures 6a, 6b et 6c sont des coupes transversales suivant l’axe A-A de la figure 3,
les figures 7 et 8 représentent des embases selon des variantes de réalisation de l’invention,
la figure 9 illustre une variante de crampon,
la figure 10 est une vue de dessous illustrant la disposition sur la semelle des crampons instrumentés dans une variante,
la figure 11 représente un autre exemple de crampon selon l’invention, la figure 12 illustre la déformation subit par une partie de liaison évidée lors de l’application d’une force,
les figures 13 a, l3b et l3c illustrent des variantes de réalisation de la partie de liaison, et
la figure 14 illustre un exemple de fixation d’un corp de crampon.
La chaussure 1 représentée sur les figures 1 et 2 comporte une semelle 2 équipée de crampons 3 dont l’un d’eux au moins est réalisé conformément à l’invention. Sur les figures 1 et 2 les crampons 3 sont représentés sous une forme simplifiée.
Cette chaussure 1 est par exemple destinée à la pratique du football ou du rugby. Durant l’évolution de la personne qui porte la chaussure 1, les crampons 3 sont soumis à des contraintes mécaniques C, lesquelles peuvent se décomposer en une contrainte de cisaillement et une contrainte de compression.
On a représenté isolément un crampon 3 selon l’invention aux figures 3 et 4.
Sur la figure 3 on a représenté un repère orthonormé xyz associé au crampon 3, l’axe z étant confondu avec l’axe longitudinal W du crampon 3. Le crampon 3 comporte une embase 10, par exemple métallique, ayant en partie supérieure un axe creux 11 fileté d’axe W, agencé pour se visser dans un logement correspondant prévu sur la semelle 2.
De préférence, le diamètre extérieur de l’axe 11 et le pas du filetage sont choisis de façon à pouvoir équiper d’un crampon selon l’invention une semelle standard d’une chaussure existante.
L’embase 10 peut aller en s’élargissant vers la semelle 2, comme illustré, et présenter une face supérieure 12 qui est plane et perpendiculaire à l’axe Z, à laquelle se raccorde l’axe 11, et une surface latérale 13 de forme arrondie, de préférence symétrique de révolution, par exemple en forme générale de portion de tore.
L’embase 10 peut présenter une face inférieure 14 étagée, avec une partie centrale 15 sur laquelle se raccorde une partie de liaison 20.
Cette dernière présente une forme allongée selon l’axe Z, avec une partie cylindrique 21 d’axe W munie en partie inférieure d’une collerette 22, cette dernière étant prolongée vers le bas par un axe plein fileté 23, de moindre diamètre extérieur que la partie cylindrique 21. La partie cylindrique 21 peut être à symétrie axiale, et de préférence de section carrée. Le diamètre de la partie cylindrique est dans ce cas celui du cercle qui passe par les arêtes.
La partie de liaison 20 et l’embase 10 peuvent être réalisées de façon monolithique en acier, notamment en acier inoxydable.
Le crampon 3 comporte un corps 30 qui est fixé sur la partie de liaison 20.
Dans l’exemple considéré, le corps 30 comporte une partie inférieure 31, par exemple plane et perpendiculaire à l’axe W, qui est prolongée à sa périphérie par une paroi latérale conique 32 s’élargissant vers le haut.
L’extrémité supérieure 33 du corps 30 se situe à une distance d non nulle de la face inférieure 14, et entoure à une distance j non nulle également la partie centrale 15.
Le jeu axial d existant entre la face inférieure 14 et l’extrémité supérieure 33 est par exemple compris entre 0,1 et 1,2 mm.
Le faible espace existant entre le bord supérieur 33 et la face inférieure 14 limite la pénétration de terre ou autres éléments se trouvant sur le terrain dans l’espace intérieur au corps 30, malgré l’absence de joint d’étanchéité. Le cas échéant, un joint est prévu pour fermer cet espace entre le corps 30 et la face inférieure 14.
L’embase 10 peut être plus large au niveau de sa surface de contact avec la semelle que le corps 30 au niveau de son bord supérieur 33. De préférence, la surface latérale 13 s’inscrit sensiblement dans la continuité de la surface extérieure du corps. En particulier, l’arête formée à la jonction entre la surface latérale 13 de l’embase et la face inférieure 14 de celle-ci tournée vers le corps peut être de diamètre supérieur à celui du bord supérieur 33 du corps 30.
La partie inférieure 31 est traversée par un trou taraudé 36 d’axe W, dans lequel est vissé l’axe fileté 23, et l’extrémité inférieure 23a de ce dernier vient par exemple à affleurement de la face inférieure 35 du corps 30 ou légèrement en retrait de celle-ci.
Le corps 30 est par exemple réalisé en acier inoxydable.
La fixation par vissage du corps 30 sur l’axe 23 permet de monter sur le crampon un corps 30 de forme choisie, sélectionné parmi une gamme de corps 30 préexistants, de formes différentes. A titre d’exemple, on a représenté à la figure 1 un corps 30’ additionnel, dont l’état de surface est différent, par exemple rugueux tandis que celui du corps 30 en place est lisse.
La gamme des différents corps pouvant équiper un crampon peut comporter de façon générale au moins deux corps qui diffèrent par l’un au moins de :
leur longueur,
leur conicité,
leur état de surface, par exemple lisse ou rugueux,
leur matériau constitutif, par exemple métallique ou synthétique,
leur forme, par exemple de révolution ou non.
La partie de liaison 20 constitue une partie intérieure du crampon qui est la partie instrumentée et le corps 30 constitue une partie extérieure dont le seul lien avec la partie intérieure est au niveau de l’axe fileté 23, qui est le seul lien entre ces deux pièces. Ainsi les efforts transmis du sol à la chaussure passent par la partie de liaison 20.
La partie de liaison 20 constitue une poutre qui se déforme légèrement sous la contrainte. En fonction de la direction et de la norme de la force, les déformations de la poutre ne sont pas identiques. La mesure de ces déformations permet de remonter à la force C exercée sur le crampon. Par exemple, on dimensionne la partie de liaison 20 de telle sorte que la flèche maximale pour une contrainte équivalente à un poids de 100 kg, exercée sur le crampon selon x ou y, entraîne une flèche comprise entre 100 et 500 microns, de préférence de l’ordre de 300 microns.
De préférence, la partie de liaison 20 est en acier afin de résister à la contrainte, avec une section assez faible pour avoir des déformations mesurables. Le crampon 3 est équipé de capteurs renseignant sur le mouvement du corps 30 relativement à l’embase 10 sous l’effet des contraintes s’exerçant sur le crampon 3 au cours du déplacement du porteur.
De préférence, comme illustré, des capteurs sont montés sur la partie de liaison 20 pour mesurer ses déformations, lesquelles sont représentatives des déplacements du corps 30 relativement à l’embase.
Dans l’exemple illustré, on dispose ainsi sur la partie de liaison trois capteurs de façon à mesurer les contraintes exercées selon les axes x, y et z.
Les capteurs 40 destinés à mesurer les contraintes selon les axes x et y sont constitués par des jauges de contraintes disposées sur la partie de liaison 20 de façon à être déformées par une flexion de la partie de liaison, en un emplacement plus proche de l’extrémité supérieure de la partie de liaison raccordée à l’embase que de l’extrémité inférieure de la partie de liaison raccordée au corps du crampon. On bénéficie ainsi d’une amplitude de déformation en flexion de la partie de liaison 20 supérieure à ce qu’elle est à l’extrémité inférieure de celle-ci.
Le capteur 41 destiné à mesurer la contrainte selon l’axe z est disposé sur la partie de liaison 20 en étant plus proche de l’extrémité inférieure de celle-ci que de son extrémité supérieure.
Les capteurs 40 et 41 peuvent être collés à la surface de la partie cylindrique 21, sur des faces respectives de cette dernière.
Les capteurs 40 et 41 sont de préférence entourés par une gaine ou encapsulage d’un matériau qui assure une étanchéité à l’eau, vis-à-vis d’éventuelles pénétrations de liquide par le jeu existant entre le bord supérieur 33 et l’embase 10.
Le choix de la section et de la longueur de la partie de liaison 20 est fait en fonction des caractéristiques et précisions des jauges utilisées.
Par exemple, la longueur / de la partie de liaison 20 mesurée le long de la partie cylindrique 21 entre l’épaulement à la base de la collerette 22 et celui à la base de la partie centrale 15 est comprise entre 6 et 14 mm et la section transversale de la partie cylindrique est par exemple compris entre 10 et 30 mm2 pour une partie de liaison réalisée en acier. La partie cylindrique 21 peut être de section carrée, ce qui peut faciliter le montage des capteurs, sur les faces planes de celle-ci.
De préférence, trois demi-pont de jauge sont utilisés, un pour la mesure suivant l’axe x, un pour la mesure suivant l’axe y et un dernier pour la mesure suivant l’axe z. Les efforts tangentiels selon l’axe x sont obtenus grâce à un demi pont de jauges montées en inverseur, où les jauges remplacent les résistances Ri et R2 dans le pont de Wheatstone illustré à la figure 5.
Il en est de même pour la mesure des efforts selon l’axe y, les deux jauges utilisées étant décalées de 90° par rapport aux jauges servant à la mesure des contraintes exercées sur le crampon selon l’axe x
La force normale, c’est-à-dire selon l’axe z, est mesurée via un demi pont de jauges droit, où quatre jauges remplacent les résistances Ri et FL dans le pont de Wheatstone 114 de la figure 5, de façon à mesurer la compression.
Les quatre jauges sont placées sur la partie basse de la partie cylindrique 21, là où la flexion est la plus faible, pour avoir une précision suffisante sur la mesure de compression. On relie deux jauges entre elles électriquement en série sans les inverser pour remplacer la résistance Ri et on fait de même avec les deux autres pour remplacer la résistance FL. Dans une variante non illustrée, on n’utilise que deux jauges.
Le pont est alimenté par un générateur G, comme illustré. Les signaux issus du pont peuvent, pour chaque voie de mesure, être amplifiés en 110, puis convertis sous forme numérique en 111, et traités par un microcontrôleur en 112, par exemple de type ESP8286 ou analogue, disposant d’une connexion sans fil, par exemple Wifï, permettant de transmettre à distance l’information utile.
Dans l’exemple considéré, on a ainsi quatre fils pour chaque pont, à savoir deux pour l’alimentation du pont et deux pour le retour d’information vers l’amplificateur.
Ces fils électriques passent par un trou 18 réalisé dans l’embase 10, et par un passage central 19 parcourant l’axe 11 et dans lequel débouche le trou 18.
Les fils s’étendent ensuite jusqu’au circuit de traitement 150 présent dans un logement de la semelle, par exemple situé au niveau du talon. La semelle 2 est par exemple réalisée à partir d’une semelle de marque Wiz Wedge, présentant déjà un logement dans le talon pour accueillir le circuit 150.
Les données collectées par le circuit 150 peuvent être envoyées par Wifï ou par n’importe quel autre moyen de communication sans fil adapté à un récepteur distant 200 tel qu’un ordinateur ou autre pouvant faire l’analyse, par exemple téléphone portable ou tablette, comme illustré.
Le cas échéant, une carte mémoire est placée dans la chaussure pour enregistrer les informations. Une autre solution encore consiste à embarquer directement dans chaque crampon toute la technologie d’acquisition des données. Dans ce cas, un circuit de traitement disposé dans la semelle n’est plus nécessaire.
En variante encore, les crampons 3 communiquent sans fil avec le circuit de traitement 150.
Les informations envoyées depuis la chaussure peuvent être analysées, soit en temps réel, soit a posteriori, par un logiciel permettant de calculer en fonction des contraintes mesurées les efforts exercés sur chaque crampon 3.
Ce logiciel peut afficher les résultats de cette analyse par exemple sous la forme d’une cartographie des efforts entre la chaussure et le terrain à un instant donné.
Il est possible d’analyser les résultats des mesures en fonction des phases de jeu, par exemple course en ligne droite, cadrage-débordement, réception de saut et appuis en mêlée, et de les comparer à des valeurs de référence, de façon à réaliser un suivi de la performance et/ou pouvoir déterminer l’état de fatigue du joueur et/ou un risque de blessure.
Les figures 6a, 6b et 6c illustrent des formes possibles en section de la partie de liaison 20. La partie de liaison 20 peut présenter une section carrée comme illustrée à la figure 6a ou une section circulaire comme illustrée à la figure 6b. Comme illustrée à la figure 6c, la partie de liaison 20 peut présenter une forme générale aplatie de section rectangulaire. Une telle disposition donne à la partie de liaison une forme de lame et permet de réaliser une mesure des contraintes, dans une direction privilégiée x ou y notamment, en fonction de l’orientation de la lame. Une telle forme de la partie de liaison minimise les perturbations de la mesure liées à la torsion de la partie de liaison.
On peut ne pas réaliser de mesure des contraintes exercées suivant l’axe z. Un seul capteur peut être suffisant pour effectuer la mesure de la contrainte exercée suivant l’un des axes x ou y. Dans ce cas, un seul pont de mesure peut être utilisé. Cela peut permettre de réduire le nombre de fils nécessaires pour transmettre les données au circuit de traitement par rapport au mode de réalisation où l’on effectue une mesure suivant les trois axes x, y, z. Dans l’exemple considéré, on peut avoir ainsi quatre fils, à savoir deux pour l’alimentation du pont et deux pour le retour d’information vers l’amplificateur
Dans une variante de réalisation le ou les fils peuvent passer à travers l’embase 10 et sortir sur le dessus de celle-ci, comme représenté figure 7, sans passer par l’axe fileté 23. Ces fils passent par exemple par un trou 18’ qui est parallèle à l’axe creux 11. En variante, ils peuvent sortir sur le côté de l’embase 10 par un trou 18” qui est coudé, comme représenté à la figure 8. On a représenté à la figure 9 un crampon 3 réalisé suivant l’une de ces deux variante, le câble 149 reliant le crampon au circuit de traitement 150 pouvant rester extérieur à la semelle. Ce mode de réalisation permet d’avoir un crampon 3 indépendant de la chaussure 1 et utilisable sur une semelle standard. Le câble 149 peut être collé sur la semelle, le cas échéant.
De préférence, comme illustré à la figure 10, la chaussure 1 peut ne comporter que deux crampons 3a, 3b instrumentés. Chacun peut présenter une partie de liaison en forme de lame 20 et être muni d’un unique capteur permettant, de par l’orientation de la lame, de mesurer les contraintes selon l’axe x ou l’axe y. Le crampon 3a est disposé par exemple sous le gros orteil et l’autre 3b peut être disposé sous les têtes métatarsiennes proche du bord latéral extérieur de la chaussure, proche d’un bord latéral extérieur. Dans l’exemple représenté, le crampon 3 a est disposé de telle sorte que la lame se déforme en flexion suivant l’axe x afin de mesurer les contraintes exercées suivant cet axe. Le crampon 3b est disposé de telle sorte que la lame se déforme en flexion suivant l’axe y afin de mesurer les contraintes exercées suivant cet axe. Une telle disposition permet d’évaluer les contraintes exercées sur la chaussure lors d’un cadrage débordement et/ou lors d’une propulsion.
Dans la variante représentée à la figure 11 , la partie de liaison 20 évidée formant deux lames parallèles. On peut disposer sur la partie de liaison 20 quatre capteurs 40a, 40b de part et d’autre des deux lames. On peut alors mesurer la force qui s’exerce sur le crampon indépendamment de son point d’application. En effet lorsque la partie de liaison 20 est formée d’une lame simple la mesure du capteur permet uniquement de mesurer le moment de la force exercée sur le crampon. Il est alors nécessaire de connaître le point d’application pour déduire de ce moment, la force. On a illustré à la figure 12, la déformation subie par le bilame lorsqu’une force F est appliquée.
Les figures l3a, l3b, l3c illustrent des variantes de géométries d’évidemment 24 de la partie de liaison 20. Le choix d’une géométrie particulière peut dépendre des procédés de fabrication et de la résistance souhaitée.
La figure 14 illustre une variante de la fixation du corps 30 sur la partie de liaison. Dans cette variante, la partie de liaison 20 est taraudée. Une vis 25 est vissée dans la partie taraudée de la partie de liaison 20 et fixe ainsi le corps 30 sur celle-ci.
L’invention n’est pas limitée aux l’exemples illustrés sur les figures.
Par exemple, on peut mesurer encore autrement les contraintes s’exerçant sur le crampon, en disposant des capteurs sensibles à la distance séparant le bord supérieur du corps 30 et l’embase 10.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26)

Claims

REVENDICATIONS
1. Crampon (3) comportant :
une embase (10) de fixation à une semelle (2) de chaussure à crampons, cette embase venant en appui contre la face inférieure de la semelle,
un corps (30) de crampon, en définissant au moins partiellement la surface externe,
une partie de liaison (20) reliant le corps à l’embase, de façon à permettre au corps de se déplacer relativement à l’embase sous l’effet d’un effort exercé sur le corps du crampon par le porteur de la chaussure,
au moins un capteur (40 ; 41) sensible à un déplacement dudit corps et/ou à une déformation de la partie de liaison lors de ce déplacement.
2. Crampon selon la revendication 1, le corps (30) étant fixé de façon amovible sur la partie de liaison (20), notamment en étant vissé sur celle-ci.
3. Crampon selon l’une des revendications 1 et 2, le ou les capteurs (40 ; 41) étant disposés sur la partie de liaison (20) et réagissant à une déformation de celle-ci.
4. Crampon selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant trois capteurs (40, 41) disposés de façon à mesurer les contraintes exercées selon les axes x, y et z d’un repère orthonormé associé au crampon, l’axe z étant confondu avec l’axe longitudinal (W) du crampon.
5. Crampon selon la revendication 4, la partie de liaison (20) étant de forme allongée selon l’axe z, les capteurs (40) destinés à mesurer les contraintes selon les axes x et y étant constitués par des jauges de contraintes disposées sur la partie de liaison de façon à être déformées par une flexion de la partie de liaison.
6. Crampon selon la revendication 5, lesdites jauges (40) étant plus proches de l’extrémité de la partie de liaison raccordée à l’embase (10) que de l’extrémité de la partie de liaison raccordée au corps (30) du crampon.
7. Crampon selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, le capteur (41) destiné à mesurer la contrainte selon l’axe z étant disposé sur la partie de liaison en étant plus proche de l’extrémité de celle-ci raccordée audit corps (30) que de l’extrémité raccordée à l’embase (10).
8. Crampon selon l’une quelconque des revendications précédentes, la partie de liaison comportant une partie cylindrique (21), notamment de section carrée, sur laquelle sont montés le ou les capteurs (40 ; 41).
9. Crampon selon l’une quelconque des revendications précédentes, la partie de liaison (20) comportant une portion (21) formant poutre, en acier.
10. Crampon selon l’une quelconque des revendications précédentes, la partie de liaison (20) étant de section transversale aplatie, notamment étant en forme de lame.
11. Crampon selon l’une quelconque des revendications précédentes, le profil de la section transversale de la partie de liaison (20) conférant une déformabilité préférentielle dans une direction.
12. Crampon selon la revendication précédente, la partie de liaison étant évidée, de préférence formée par deux montants parallèles réunis à leurs extrémités.
13. Crampon selon l’une quelconque des revendications précédentes, la partie de liaison (20) étant agencée pour se déformer, lorsqu’une contrainte est exercée latéralement sur celle-ci, en formant une inflexion.
14. Crampon selon la revendication précédente, la partie de liaison (20) étant équipée d’au moins deux capteurs (40a) disposés de part et d’autre de celle-ci au-dessus de l’inflexion et d’au moins deux autres capteurs (40b) disposés de part et d’autre de la partie de liaison au-dessous de l’inflexion.
15. Crampon selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’embase (10) comportant un axe creux fileté (11), vissé sur la semelle.
16. Crampon selon la revendication 15, l’axe creux (11) étant parcouru par au moins un câble électrique raccordé audit capteur.
17. Crampon selon la revendication 15, au moins un câble électrique traversant l’embase (10) sans pénétrer dans l’axe creux fileté (11).
18. Crampon selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant un circuit d’acquisition relié au(x) capteur(s) et de préférence une mémoire pour enregistrer des données provenant du ou des capteurs et/ou un système de transmission sans fil de ces données à un système informatique distant (200).
19. Chaussure (1) à crampons, comportant au moins un crampon (3) tel que défini dans l’une quelconque des revendications précédentes.
20. Chaussure selon la revendication 19, comportant un premier crampon (3 a) selon l’une des revendications 1 à 18, dont la partie de liaison est agencée pour se déformer de façon privilégiée dans une première direction et un deuxième crampon (3b) selon l’une des revendications 1 à 18, dont la partie de liaison est agencée pour se déformer de façon privilégiée dans une deuxième direction, différente de la première.
21. Chaussure selon la revendication précédente, les parties de liaison (20) des premier (3 a) et deuxième (3b) crampons étant en forme de lame dont les plans d’aplatissement sont perpendiculaires entre eux.
22. Chaussure selon l’une des revendications 19 ou 20, le premier crampon (3a) étant situé sous le gros orteil et le deuxième crampon (3b) étant situé sur le côté latéral extérieur, sensiblement au niveau des têtes métatarsiennes.
23. Chaussure selon la revendication précédente, la chaussure ne comportant que deux crampons instrumentés (3a, 3b) selon l’une des revendications 1 à 18.
24. Chaussure selon la revendication 13, comportant un circuit (150) d’acquisition relié au(x) capteur(s) (40, 41).
25. Chaussure selon l’une des revendications 13 et 14, le circuit d’acquisition (150) étant disposé dans la semelle (2).
26. Chaussure selon l’une quelconque des revendications 13 à 15, le circuit d’acquisition (150) comportant une mémoire pour enregistrer des données provenant du ou des capteurs et/ou un système de transmission sans fil de ces données à un système informatique distant (200).
27. Chaussure selon l’une quelconque des revendications 13 à 16, étant une chaussure pour joueur de football ou de rugby.
28. Ensemble comportant une chaussure telle que définie dans l’une quelconque des revendications 12 à 16 et au moins un corps (30’) de crampon additionnel pouvant être substitué à celui (30) présent sur la partie de liaison et présentant un état de surface et/ou une forme différente et/ou un matériau différent.
29. Procédé d’acquisition de données représentatives d’au moins une contrainte mécanique (C) s’exerçant sur les crampons (3) d’une chaussure à crampons lorsque la chaussure est portée par une personne, dans lequel des données représentatives de ladite contrainte sont acquises à l’aide d’un crampon tel que défini dans l’une quelconque des revendications 1 à 11.
30. Procédé de configuration d’une chaussure à crampons, dans lequel on procède à une acquisition de données à l’aide du procédé selon la revendication précédente, l’on analyse ces données et l’on sélectionne une forme de crampon parmi plusieurs en fonction des données ainsi analysées.
FEUILLE INCORPOREE PAR RENVOI (REGLE 20.6)
21. Chaussure selon la revendication précédente, les parties de liaison (20) des premier (3 a) et deuxième (3b) crampons étant en forme de lame dont les plans d’aplatissement sont perpendiculaires entre eux.
22. Chaussure selon l’une des revendications 19 ou 20, le premier crampon (3a) étant situé sous le gros orteil et le deuxième crampon (3b) étant situé sur le côté latéral extérieur, sensiblement au niveau des têtes métatarsiennes.
23. Chaussure selon la revendication précédente, la chaussure ne comportant que deux crampons instrumentés (3a, 3b) selon l’une des revendications 1 à 18.
24. Chaussure selon la revendication 13, comportant un circuit (150) d’acquisition relié au(x) capteur(s) (40, 41).
25. Chaussure selon l’une des revendications 13 et 14, le circuit d’acquisition (150) étant disposé dans la semelle (2).
26. Chaussure selon l’une quelconque des revendications 13 à 15, le circuit d’acquisition (150) comportant une mémoire pour enregistrer des données provenant du ou des capteurs et/ou un système de transmission sans fil de ces données à un système informatique distant (200).
27. Chaussure selon l’une quelconque des revendications 13 à 16, étant une chaussure pour joueur de football ou de rugby.
28. Ensemble comportant une chaussure telle que définie dans l’une quelconque des revendications 12 à 16 et au moins un corps (30’) de crampon additionnel pouvant être substitué à celui (30) présent sur la partie de liaison et présentant un état de surface et/ou une forme différente et/ou un matériau différent.
29. Procédé d’acquisition de données représentatives d’au moins une contrainte mécanique (C) s’exerçant sur les crampons (3) d’une chaussure à crampons lorsque la chaussure est portée par une personne, dans lequel des données représentatives de ladite contrainte sont acquises à l’aide d’un crampon tel que défini dans l’une quelconque des revendications 1 à 11.
30. Procédé de configuration d’une chaussure à crampons, dans lequel on procède à une acquisition de données à l’aide du procédé selon la revendication précédente, l’on analyse ces données et l’on sélectionne une forme de crampon parmi plusieurs en
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