CN1232371A - 鞋的弹簧－气体减震和能量返回装置 - Google Patents

Abstract

一种鞋跟插入物(10),其具有优良的减震性、能量返回性和高度的稳定性。插入物(10)包括基本为鞋跟形的用作弹簧内腔的外弹簧机构(10),所述弹簧内腔具有多个模塑孔(10f),所述孔与卡在其中并偏压外弹簧机构(10)的多个垂直固定的压缩弹簧(14)接合。整个装置内充有压缩气体,并用透明的耐用聚氨酯材料(12)密封,所述材料完全封闭了上述装置,使得内部的弹簧(14)能工作并被看到。组装好的装置固连在任何类型的鞋的中鞋底(4)的模压鞋跟插入物中。内弹簧件(14)直接设置在穿鞋者的跟骨的下面,所述装置的透明封套(12)使鞋的中鞋底(4)的后部能以这样一种方式模压,即能部分看到系统。

Description

鞋的弹簧-气体减震和能量返回装置

本发明涉及改进的运动鞋，尤其涉及优良的减震、能量储存和能量返回特性的改进，这种改进利用了气密的充气后跟插入物，所述后跟插入物包括使用了一个弹簧机构和多个压缩弹簧。

今天，专业以及非专业运动员都一直在努力提高他们的成绩，同时也在努力减少受伤。通过改进运动装备，特别是运动鞋能够使成绩得到一定成度的提高。在此公开的本发明是对在运动鞋的中鞋底的后跟部分中装有弹簧装置的已有技术的显著改进，因此，本发明将更有利于使用者更大程度地提高成绩和减少受伤。

在进行运动时，一般说来，特别是在如排球、篮球和跑步活动的高冲击运动中，运动员的脚易于受到极大的压力。这是由于在这些运动过程中，几千磅的力作用在脚跟的撞击部位上，尤其是跟骨部分。并且，当运动员用他的脚跟，如脚跟的侧面不正确地下落时，或者假如他们踩在另一运动员的脚上，这在篮球中尤其常见，大多数运动鞋不能充分转移力。这使运动员的脚扭伤，并且是每年许多踝伤的主要原因。

进一步地，当运动员在落地时无意地使他们重量的大部分落在脚跟上而不是成比例地遍布到整个脚上时，由于撞击会发生严重的腰部受伤。因此，希望有这样一种鞋，它能更有效地减少通过脚跟的撞击，而且能更有效地转移整个脚跟的冲击。在具有足够的弹性以提供减震性能的同时，所述装置保持充分的稳定性以保证运动员的快速水平移动也是必要的。

对于好的运动鞋来说，减震性能是必要的，而对运动员来说，提高成绩的特性也同样是其所希望的。通过储存脚的撞击产生的撞击能量并在跨步的推进阶段将相当部分的能量返回给穿鞋者，就能够实现成绩的提高。

如上所述，已有技术已经公开了运动鞋的鞋跟中的弹簧装置，这种装置用于减震和将能量返回给穿鞋者的脚。例如，在U.S.专利4,815,221中，Diaz公开了一种包括弹簧板的能量控制系统，改系统具有多个悬挂并分布在板表面上的弹簧，所述板设置在一形成在运动鞋的中鞋底中的一个空腔中。

在U.S.专利5,381,608中，Claveria公开了一种附有一垂直作用弹簧件的组合鞋跟板，所述板封闭在运动鞋的鞋底的后跟插入物中。

在U.S.专利5,437,110中，Goldston et al展示了一种可调鞋跟弹簧和控制装置，通过利用在弹簧机构内可动定位的可调支点，提供不同程度的减震和能量返回特性，所述弹簧机构设置在运动鞋的中鞋底的内。

最后，在U.S.专利5,511,324中，Smith展示了一种垂直固定在运动鞋的鞋底的后跟插入物中的单压缩弹簧。

本发明的第一个目的，是提供对运动鞋的减震性能的一种显著改进，这种改进优于已有的相关发明。

本发明的第二个目的是，提供对运动鞋的能量储存和返回性能的显著改进，该改进优于已有相关发明。

本发明的另一个目的是，在提供鞋的能量吸收和能量返回特性的同时，为鞋提供充分的侧向稳定性。

本发明的再一个目的是，提供一种暴露地设置而不是隐蔽在运动鞋的中鞋底内的装置，使设置有该装置的鞋在整体上具有新颖的设计。

本发明的再一个目的是，提供一个制造容易且用常用材料生产的成本合理的发明产品，该发明产品作为单独的组件易于镶入运动鞋的中鞋底，其所能经历的平均使用寿命与市场上当前可购买到的高质量运动鞋的相同。

本发明的最后一个目的是，在制造本发明的装置时能容易且成本合理地调整本发明的组成部件，以便能按照其预期的用途，如篮球、网球、跑步等调节所述装置的减震和能量返回动态特性，以适于不同体重和鞋码的各种使用者使用。

通过提供一种运动鞋后跟插入物可实现上述和其它目的，所述插入物包括一基本上为鞋跟形的由玻璃或碳填充的热塑塑料制成的外弹簧机构。该外弹簧机构也用作具有多个内模制孔的内弹簧室。所述孔用于保持住多个不锈钢或类似材料的压缩弹簧的外径，所述弹簧被放置在外弹簧机构中并对该机构施加偏置力。用透明的不透空气的气密聚氨酯类材料封闭外弹簧机构，所述材料中保持有已知数量的压缩空气，在制造的最后阶段，空气被引入已封装的装置的内室。在制造所述中鞋底时组装好的单元被固定安置在运动鞋的中鞋底中。

图1是右脚运动鞋的侧视图，其中显示了已装入中鞋底的后跟部分中的本发明的装置；

图2是本发明装置的侧视图；

图3是本发明装置的顶视图；

图4是图1的鞋的另一个侧视图，显示了沿图3中线4截取的已装入中鞋底的本发明的装置的局部剖视图；且

图5是图1所示的鞋的最后一个侧视图，用虚线显示了本发明的装置在中鞋底的后跟部分中的相对位置。

图1显示了右脚的运动鞋1，运动鞋1包括最好由皮革制成的鞋面2，鞋面2连接到由弹性泡沫聚氨酯型材料制成的中鞋底4上，由更耐用的非泡沫型聚氨酯或其它硬橡胶制成的外鞋底6-它附着在中鞋底4的底部。在上跟部4a和下跟部4b之间显示了本发明的将在下面详述的垂直固定的压缩弹簧14和透明聚氨酯封闭材料12。

图2和3显示了本发明的优选实施例，其包括基本上鞋跟形的外弹簧机构和内弹簧室10，内弹簧室10由模制玻璃或碳填充的热望塑料或不锈钢构成，包括水平走向且相互平行的顶板10a和底板10b，利用在所述外弹簧机构和室10前部的整体模制连接件10c，顶板10a以悬臂的形式处于底板10b的上方。围绕上板10a周边的是向下折边的侧向支撑棱10d，所述支撑棱10d在比连接件10c略微向后的一点开始，在所述上板10a的相邻侧停止。与上侧向支撑棱10d的设置相对应，在下板10b上有向上折边的侧向支撑棱10e。设计支撑棱10d,10e首先是为了防止装置的扭转，并为运动鞋1提供侧向稳定性。

进一步显示的是具有约3/4英寸未压缩高度和约75至150磅/英寸偏转率的7个钢或类似材料的压缩弹簧。可利用诸如粉末涂敷工艺，把弹簧14也涂上与运动鞋1的鞋面2一致的颜色。所述弹簧14被垂直固定在内弹簧室10和偏压外弹簧机构的上板10a和下板10b之内并对它们施加偏置力。借助整体模制的弹簧保持孔10f，弹簧14得到定位。最后，整个装置被封闭在约1/32”厚的透明聚氨酯材料12中，材料12是气密的并保持有一定数量的压缩气体，如氩气(Ar)或氪气(Kr)。当与弹簧机构和内压缩弹簧14的弹簧作用相结合时，内部气压将提供运动鞋内的装置的优良的减震、能量储存和能量返回特性。虽然一般的空气也能用于该装置，但使用如氩气或氪气的惰性气体是最合适的，因为这些气体可限制聚氨酯封套12外的大气扩散进入封套内，更重要的是，由于这些气体在大气压下比外面的空气重，因此内部的气体将以相当慢的扩散率通过聚氨酯封套12。这使得在运动鞋1的使用寿命期间气体压强能得到稳定。然而，应当注意到，装置的内气压不是鞋减震或能量返回特性的主要来源，即使大量的气体扩散出来，鞋仍能令人满意的工作。内部气压主要用于在与地面接触时提供侧向减震，使装置得到加强从而不致触底，并使封闭装置的聚氨酯材料12的侧面得到稳定，所述聚氨酯材料用作在中鞋底4的跟部内的所述装置的附属部件。

上述的本发明的装置可设计成几种不同的形式。可以变化的项目是鞋跟形外弹簧机构和内弹簧室10的尺寸和张力，压缩弹簧14的高度、直径和荷载率、以及装置内的约5至25psi的气压范围。设计上的这些变化使安装有所述装置的鞋能适合具体的运动。例如，对用于慢步的鞋，希望其具有高减震性能和一般的能量返回特性。跑步鞋则要求较低的减震能力和给穿鞋者的更直接的能量返回。在如篮球或网球的运动中，需要用于跳跃和快速变向的最佳能量储存和返回特性，同时也要给穿鞋者一个满意的减震性能。由于这些运动需要显著的侧向移动，因此也需要鞋内部的高度侧向稳定性。这种类型的鞋需要弹簧件具有最牢固的构造以及适当的气压。最后，对于能用于各种运动的综合训练鞋来说，应具有大概在跑步鞋和篮球鞋之间的结构。

另一个确定适应特性的因素是穿鞋者的重量。由于相对于鞋的尺寸人体重量变化很大，所述装置必须设计成可应付每一鞋尺寸对应的重量的平均范围，并适应该鞋所预定的运动。因此，根据上面提及的要求和鞋的用途的不同，建议专门设计几种装置，可使该装置和使用它的鞋相匹配，从而几乎在所有方面提供令人满意的性能。

现参照图4，图4显示了沿图3的线4截取的鞋1的中鞋底4部分的剖视图，公开了在切口16中的本发明的装置，切口16包括中鞋底的上跟部分4c和中鞋底的下跟部分4d。可以看到，透明聚氨酯材料12封闭了外弹簧机构和内弹簧室10，并用如氰丙烯酸酯的粘结剂固连在中鞋底4，4c,4d的切口16中。与外弹簧机构10接触的聚氨酯材料12的内部也被以同样的方式固连，从而防止所述材料在鞋跟撞击和所述外弹簧机构10偏转过程中脱离外弹簧机构10。

如前面的图2所述，图4也公开了内弹簧室10和外弹簧机构的顶板10a和底板10b。顶板10a的内部包括七个顶弹簧保持孔10f，底板也具有七个对应的限制孔10f，所述孔适合围绕垂直固定的压缩弹簧14的外径，所述压缩弹簧对外弹簧室10的内部施加偏置力。在装置的后部显示了上板10a的向下折边的侧支撑棱10d和下板10b的向上折边的侧支撑棱10e的剖面图。如前所述，所述侧支撑棱10d、10e给鞋侧向稳定性并防止鞋跟扭转。支撑棱的第二个目的是使外弹簧室10侧部更大的配合表面嵌入中鞋底4a、4b的后部内侧。本发明装置在鞋1上的位置大体处于穿鞋者的脚跟骨正下方的区域中。

在图5中用虚线显示了在运动鞋1的中鞋底4中的本发明装置的位置。还显示了脚所在的内鞋底8区域的邻近区域与所述装置的位置的相对关系。并且能更清楚地看到中鞋底4a的上跟部和中鞋底4b的下跟部如何延伸包围固定在其中的外弹簧机构10的上和下部分。

通过前面的讨论可以看出，本领域的技术人员能对优选实施例的设计、材料以及制造方法做出改进而不背离本发明的范围和精神。因此本发明的的范围仅由所附权利要求书的范围限定。

Claims (4)

1．一种鞋，它包括鞋面、与鞋面相连的弹性中鞋底和借助中鞋底的跟部内的可看到的弹簧机构而连在中鞋底上的外鞋底，该弹簧机构在跑、跳活动中提供了显著改进的减震、能量储存和向使用者的脚返回能量的装置，其改进包括：

a．由强弹性可变形材料模制的大体为跟形的外弹簧机构；

b．所述外弹簧机构具有相互平行的向着中鞋底水平延伸的对应的平面状顶板和底板，所述顶板和底板从在弹簧机构前端的整体连接件以悬臂的形式伸出；

c．外弹簧机构还包括在顶板上的向下折边的侧棱，所述侧棱围绕顶板的周边，在比所述连接件向后的一点开始，在顶板的相邻端终止；

d．在底板上的向上折边的侧棱，它们的位置与前述顶板上的侧棱的位置对应；

e．多个整体模制的孔，所述孔以相应的圆形图案排列在所述顶板和底板中，当弹簧机构插入运动鞋的中鞋底的跟部时，所述孔大体上被设置在穿鞋者的脚的跟骨的下方；

f．所述外弹簧机构和所有前述的包括外弹簧机构的部件均是作为一个单一部件注塑成形的，以提供一制造简单、成本合理的装置。

2．如权利要求1的机构，其中：

a．顶板和底板上的多个整体模制的孔用于与相同数量的纵向固定的钢制压缩弹簧接合，所述弹簧卡在所述外弹簧机构中并对其施加偏置力，所述压缩弹簧具有约3/4英寸的未压缩高度且每个弹簧具有约75至200磅/英寸的偏转率，所述弹簧相互独立地工作，从而提供一种更有效地在整个外弹簧机构上转移震动的装置；

b．所述钢制压缩弹簧被涂成与前述鞋面的颜色相协调的颜色。

3．如权利要求2的机构，其中：

a．前述外弹簧机构被封闭在耐用的透明聚氨酯材料中，所述材料提供具有较低的透气性并具有约1/32英寸的厚度；

b．所述聚氨酯材料由两个单独的板材模压制而成，其顶部将被气密封；

c．所述聚氨酯材料中保持有一定量的压缩气体；

d．在所述聚氨酯材料中的气体压强在5psi和约25psi之间。

4．如权利要求3的已封闭机构，其中所述压缩空气是氩气(Ar)或氪气(Kr)。

5．一种具有显著改进的减震、能量储存和能量返回特性的鞋，包括：

a．鞋面

b．与鞋面相连的弹性中鞋底，在中鞋底上连接有一个外鞋底，

c．所述中鞋底包含贯穿跟部的切去部分；

d．所述切去部分包含一可看到的插入的弹簧机构，所述弹簧机构保持有若干个以圆形图案排列的纵向固定的钢制压缩弹簧，并被封闭在透明的聚氨酯材料中，所述聚氨酯材料内也保持有一定量的压缩气体。

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