專利名稱：運動鞋的鞋底結(jié)構(gòu)的制作方法
運動鞋的鞋底結(jié)構(gòu)本發(fā)明涉及一種運動鞋的鞋底結(jié)構(gòu)，其包括外底以及由許多部分 組成的夾層，該夾層是柔性的并在跑步中支撐腳部。跑鞋的功能， 一方面是為了幫助跑步的行為，這樣跑步者的前進盡可能的經(jīng)濟；另一方面，是為了保護腳部避免從跑步中受到的壓力。 為了達到這些功能，開發(fā)了其各種鞋底形成為柔性的以減少腳部壓力 和使跑步更有效的運動鞋。跑步過程中肌肉交替伸展和收縮。跑步的步伐包括飛躍階段和支 撐階段。飛躍階段中肌肉預活動，為在底部的腳的沖擊作準備，在該 階段大的反作用力直接作用在底部。在沖擊階段預活動的肌肉伸展(離 心階段)并將可在緊隨伸展之后的同心階段利用的彈性能儲存在它們 的結(jié)構(gòu)內(nèi)。在接觸階段跑步者通過他/她的肌肉工作產(chǎn)生決定運動方向 以及在飛躍階段他/她的重力中心的加速度的力量(運動能)。跑步者 產(chǎn)生的所有力通過由跑鞋形成的支撐表面?zhèn)鬟f到底部。根據(jù)牛頓第三 定律，相同數(shù)量相反方向的反作用力從底部直接作用在跑步者。在沖 擊階段起始，該力通過骨頭和腱傳到導致力生成增加的肌腱聯(lián)合體。跑鞋作為在跑步底部和跑步者之間力生成的傳遞者擔任了重要角 色。鞋的幾何形狀和其剛性、柔性性能可以影響調(diào)整系統(tǒng)的操作，從 自然和經(jīng)濟運動的視角看其很重要。此外，鞋的幾何形狀直接影響力 臂的大小并通過此，影響力生成的需求。從專利US4，757，620Z中已知一種運動鞋的鞋底結(jié)構(gòu)，該鞋底結(jié)構(gòu) 包括設(shè)置在耐磨鞋底和中間層之間的緩沖和支撐結(jié)構(gòu)。該緩沖和支撐 結(jié)構(gòu)包括基本上從鞋底頂端延伸到腳掌區(qū)的柔性腳趾部分；以像楔 子的方式從鞋底后部邊緣朝向鞋底前端漸縮并延伸至少在足跟區(qū)之上 的彈性足跟部；以及基本上從鞋底后部邊緣延伸到腳掌區(qū)或安裝在適 于和足跟及足跟部之上的足弓相配合的區(qū)域上的主體件，該主體件基 本上比所述足跟部和腳趾部分要硬和堅固。這樣的鞋底結(jié)構(gòu)有效地接 受了在腳的著陸階段直接作用在跑步者足跟的碰撞沖擊。在腳部的擺動階段(rolling phase),鞋底結(jié)構(gòu)支撐足弓，這減少了直接作用于腳 的壓力。在腳部起跳階段，消除了鞋的不必要的滑動。跑鞋的作用之一是保護腳免于不正確的姿勢，如過度內(nèi)旋(腳踝 向內(nèi)轉(zhuǎn)動太多)或外轉(zhuǎn)(和內(nèi)旋相對的姿勢)。已知的跑鞋經(jīng)常使用 跑步過程中支撐腳的過度內(nèi)旋保護。然而，由于該支撐妨礙了腳的自 然運動，因此太多支撐會導致疲勞損傷。本發(fā)明的目的是提供跑鞋的更好的鞋底結(jié)構(gòu)，其促進自然和經(jīng)濟 的運動，預防疲勞損傷的出現(xiàn)。為了達到該目的以及那些隨后出現(xiàn)的目的，根據(jù)本發(fā)明的鞋底結(jié) 構(gòu)其特征在權(quán)利要求1的特征部分的介紹中描述。該新的鞋底結(jié)構(gòu)的夾層至少由三部分組成，該三部分是沿整個 鞋底長度延伸的柔性主體部件；延伸到足跟區(qū)的柔性足跟吸收部件；撐部件。該支;部件由柔;生小;主體部件和足跟吸收部件的柔性材料制成，其中該支撐部件夾在主體部件和足跟吸收部件之間。此外，腳 ;時2考慮在內(nèi)。
'''、、5 "—" -本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，支撐部件包括基本上為板狀的足跟部和 成形前部，它們由從支撐部件的下表面突起的基本上橫向的支撐脊相 互分開。優(yōu)選地，該支撐部件包括兩個凸起，其中第一凸起緊鄰鞋的 內(nèi)邊緣設(shè)置，比緊鄰鞋的外邊緣設(shè)置的第二凸起高，所述第一和第二 凸起之間具有支撐脊低于凸起的區(qū)域。研究表明這樣的支撐結(jié)構(gòu)在步 伐的不同階段有效地支撐腳部，而不過多的限制腳的自然運動路徑。本發(fā)明的一個實施例中，支撐部件的上表面裝備有安裝碳纖維板 的凹陷，其作用是增加支撐部件的扭轉(zhuǎn)剛性。這通過以其橫向剛性高 于其縱向剛性的方式制造的碳纖維板實現(xiàn)。優(yōu)選地，碳纖維板在腳掌 下面、在鞋的外邊緣的側(cè)面處的延伸要遠于在鞋的內(nèi)邊緣的側(cè)面處的
延伸。碳纖維板的后部可以裝備有星形口，該星形口在足跟沖擊過程 中提高了裝備有該碳纖維板的支持部件的柔性。根據(jù)本發(fā)明的鞋底結(jié)構(gòu)可進一步裝備安裝在主體部件內(nèi)的腳掌處 的凹陷中的沙漏形腳掌吸收部件。該腳掌吸收部件由比主體部件更有 柔性的材料制成。僅在腳掌區(qū)的中部設(shè)置吸收是普遍的方式，但事實 上，從腳的解剖學考慮這是最有問題的地方。如果吸收部件僅在腳掌 區(qū)的中部，腳趾的長骨在鞋的外圍區(qū)內(nèi)將被壓縮，作為重復運動的該 壓縮是導致腳部區(qū)中的問題的重要原因之一。眾所周知，最高載荷壓 力出現(xiàn)在跖骨末端邊緣。當吸收部件是沙漏形的，載荷壓力更平均地 分布在整個腳掌區(qū)內(nèi)，這實現(xiàn)了有效的和向前驅(qū)動腳掌的起跳。本發(fā)明涉及以新方式實施的鞋的鞋底結(jié)構(gòu)，該鞋底結(jié)構(gòu)跟隨和支 撐腳部，這樣維持了自然和經(jīng)濟運動的前提。在新鞋底結(jié)構(gòu)的改進中， 已將解剖學和生物力學因素作為出發(fā)點考慮。本產(chǎn)品的改進尤其注重鞋的幾何形狀，因為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)方案作為跑步底部和跑步者之間力 生成的傳送者扮演了重要角色。在Jyvaskyia大學的生物力學實驗室已經(jīng)執(zhí)行了測量系列，該實 驗室的目的是使用生物力學方法的研究來分析新鞋底結(jié)構(gòu)的操作。在 和市場上的兩個跑鞋的比較中，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的鞋對跑步技能和肌肉活 動模擬沒有影響?；诖耍梢约俣ú煌g的反作用力和壓力值 的改變?nèi)Q于幾何形狀和沖擊吸收以及鞋的柔性性能。當研究壓力載荷直接作用在腳部時，發(fā)現(xiàn)使用新跑鞋，足跟沖擊 吸收的載荷值在慢跑和快跑中都比使用參考的鞋運動時低34%。當檢 測腳掌區(qū)上的壓力載荷時，可以在新跑鞋的腳掌吸收區(qū)發(fā)現(xiàn)比參考鞋 分布更平均分布的壓力值。所有這些區(qū)別都是有統(tǒng)計學意義的。新鞋 的腳掌吸收區(qū)符合解剖學結(jié)構(gòu)設(shè)置(跖骨的末端)。在腳掌起跳階段 (推動階段)，在新鞋中發(fā)現(xiàn)了力的最低平均值和最大值，這表明運動 的方向保持得非常水平。這從垂直推動力的大小也可以看出，新鞋的 垂直推動力是最小的并具有統(tǒng)計學意義。從足跟沖擊階段到推動階段的過渡稱為"擺動效應(yīng)(rolling effect)"。擺動效應(yīng)應(yīng)該是快速和平衡的。鞋應(yīng)該支撐和跟隨腳的自 然運動。研究發(fā)現(xiàn)新跑鞋能夠?qū)崿F(xiàn)到推動階段最快速的擺動效應(yīng)，并 且在平均壓力中心沿腳部區(qū)域內(nèi)的自然路徑移動時擺動效應(yīng)是平衡 的。沒有出現(xiàn)壓力往腳的外邊緣或內(nèi)邊緣大的轉(zhuǎn)移(太多外轉(zhuǎn)或相應(yīng) 的內(nèi)旋)。平均和快速的擺動效應(yīng)為有效的力生成和經(jīng)濟的步伐創(chuàng)造 了前提。在跑步的經(jīng)濟功效的研究中，做了有趣并重要的額外的觀測，該 觀測中使用新鞋跑步的人比使用參考鞋的人，在標準載荷下心跳平均 少4次，耗氧量平均少4%。該現(xiàn)象可以通過觀測受力板分析的結(jié)果 解釋，根據(jù)該結(jié)果，使用新跑鞋直接向前的力的產(chǎn)生相當高于使用參考鞋的。該結(jié)果清楚表明了跑步的經(jīng)濟功效可通過跑鞋顯著改進，并 通過跑鞋，可以減少跑步過程中的能量消耗。研究中觀測到的變化決 定性地影響了長跑者獲得的最終結(jié)果成績，如在馬拉松中。下面將借助附圖對本發(fā)明進行詳細描述；然而，附圖的細節(jié)并不 是為了限制本發(fā)明。圖l是裝備有根據(jù)本發(fā)明的鞋底結(jié)構(gòu)的運動鞋的透視圖，其中鞋 底各部分相互分開。圖2示出了主體部件的頂平面圖。圖3示出了碳纖維板的頂平面圖。 圖4示出了碳纖維板的側(cè)視圖。 圖5示出了支撐部件的頂平面圖。 圖6示出了支撐部件的底視圖。 圖7是支撐部件的底部透視圖。 附件1和2是包含支撐部件的照片。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝配有鞋底結(jié)構(gòu)的運動鞋。該鞋底結(jié)構(gòu) 包括外底11和由許多部分12， 13, 14, 16， 21, 23組成的夾層10， 該夾層10成形和構(gòu)造以使其是柔性的，并在跑步過程中在需要時支撐 腳。外底11由足跟部和腳掌(ball)部組成。夾層10包括沿鞋的整個長度延伸的柔性主體部件12;延伸至 足跟區(qū)的柔性足跟吸收部件13;以及安裝在上述二者之間的從足弓之 上的足跟區(qū)延伸到腳掌區(qū)的支撐部件14。該支撐部件14由比主體部 件12和足跟吸收部件13更硬的材料制成，并且成形為跑步過程中支 撐和跟隨腳的自然運動。除了這三個主要部分外，夾層10還包括腳掌 吸收部件16、碳纖維板21和弓形支撐件23。圖2中更詳細示出的主體部件12由為鞋提供良好彈性的聚合物材 料制作成。在主體部件12的上表面，在腳掌處有一凹口 15，沙漏形 腳掌吸收部件16安裝到凹口 15中。腳掌吸收部件16由從載荷結(jié)束后 立即恢復其原狀的彈性特殊材料制成。腳掌吸收部件16的沙漏形狀緊 隨腳掌區(qū)(跖骨的末端)的解剖結(jié)構(gòu)，該情況下其提供最好的可能的 吸收。同時，其幫助指引向前的動能。從圖2還可以看出，該吸收部 件16在腳的內(nèi)邊緣IE的側(cè)面(或者在大腳趾的側(cè)面)的寬度大于在 腳的外邊緣OE的側(cè)面的寬度。足跟吸收部件13是板狀件，其在足弓的側(cè)面的邊緣成形為安裝在 支撐部件14的特殊形狀內(nèi)。在足跟吸收部件13的下表面的中間具有 如已知方式(未示出)的凹陷，該凹陷改進了在足跟沖擊過程中鞋的 柔性以及幫助在更寬的區(qū)域內(nèi)分布沖擊。在跑步步伐的接觸階段的開 始出現(xiàn)清晰的沖擊峰值，因此使主體承受瞬間高栽荷，這關(guān)系著扭傷 的產(chǎn)生。由于新型夾層結(jié)構(gòu)IO，來自沖擊的壓力被在更寬的區(qū)域內(nèi)分 布。從研究中可知，采用根據(jù)本發(fā)明的鞋，足跟沖擊的載荷值比用參 考鞋的低34%。足跟吸收部件13可以從與主體部件12相同或相應(yīng)的材料制作。 適合的聚合物材料是，例如，硬度在50-55肖氏C ( Shore C )硬度范 圍內(nèi)的乙烯-乙酸乙烯酯(ethylvinylacetate )。支撐部件14設(shè)置在主體部件12和足跟吸收部件13之間，該支撐 部件由比主體部件12和足跟吸收部件13硬的材料制成，上述二者是 柔性的。例如，用于支撐部件14的適合材料是硬度在60±3肖氏范圍 內(nèi)的乙烯-乙酸乙烯酯。該支撐部件14從足跟區(qū)延伸到腳掌區(qū)，并成 形為使其支撐和跟隨腳的自然運動。由于其形狀，其相當大地促進了
腳步的擺動效應(yīng)。從示出了支撐部件14的底視圖的圖6和7可更詳細地看到支撐部 件14的下表面的形狀。該支撐部件14包括板狀的足跟部17和部分地 延伸到腳掌區(qū)的成形前部18。該足跟部17和前部18被從支撐部件14 的下表面突出的橫向的支撐脊19相互分開，已經(jīng)將腳的骨頭和在跑步 的不同階段的運動路徑都考慮在內(nèi)來設(shè)計該支撐脊19的成形。支撐脊 19包括兩個凸出19a和19b,在該兩個凸出19a和19b之間具有低于 它們的區(qū)域19c。第一凸起19a鄰近鞋的內(nèi)邊緣IE，而另一個較低的 突起19b鄰近鞋的外邊緣OE。如一些類型的支撐脊的高度估算，可 以說，如果足跟部17的板狀區(qū)內(nèi)的支撐部件14的厚度是H，則支撐 脊19在不同部分處的相應(yīng)高度如下在凸起19a處為H的2.2-2.5倍； 在凸起19b處為H的1.7-1.9倍；在支撐脊19的最低區(qū)域19c處為H 的1.2-1.5倍。圖5示出了形成在支撐部件14的上表面內(nèi)的淺的凹陷20。該凹 陷20用于容納由碳纖維制造的、其功能為增加支撐部件14扭轉(zhuǎn)剛性 的板21。碳纖維板21本身的頂平面視圖在圖3中示出，側(cè)視圖在圖4 中示出。碳纖維板21的纖維是經(jīng)過定向的，這樣板21的橫向剛性高 于其縱向剛性。碳纖維板21允許在支撐階段出現(xiàn)腳的內(nèi)部旋轉(zhuǎn)(內(nèi) 旋)，但防止過分的內(nèi)部旋轉(zhuǎn)(過內(nèi)旋)。該板21也在在縱向上發(fā)生 的壓力變化中保持其柔性，在該情況下步伐的壓力中心跟隨自然路徑。碳纖維板21裝備有位于足跟下面的星形口 22，其有效地吸收了 出現(xiàn)在接觸階段開始時的足跟沖擊，并因此增加了在足跟沖擊過程中 裝備有碳纖維板21的支撐部件14的柔性。從圖4中可看出碳纖維板 21成形為彎曲的，這樣從側(cè)向上看該板形成了非常緩的字母S。這個 形狀基本上和支撐部件14的上表面形狀相對應(yīng)。請注意，增加鞋底結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛性的碳纖維板21是任選的附件， 當鞋中不需要過內(nèi)旋的保護時不需要該碳纖維板21。因此，根據(jù)本發(fā) 明的跑鞋也可以不需要碳纖維板21來制造。此外，鞋的鞋底結(jié)構(gòu)裝備有其功能為改進腳步在其自然運動路徑
中的方向的弓形支撐件23。該弓形支撐件23優(yōu)選地由PVC塑料制造， 并且其成形為使其導引運動到腳的外邊緣。在外底11的足跟部使用橡膠材料可極好地抵抗磨損，并因此，由 于該部分，延長了鞋的使用壽命。腳掌區(qū)內(nèi)的橡膠材料是彈性的，在 該情況下能夠?qū)崿F(xiàn)有效的推動階段。足跟下面的橡膠材料的硬度是 60±3肖氏A ( Shore A )。在腳掌下面是其中橡膠硬度大約為65肖氏 A的區(qū)域。本發(fā)明的許多改進都可能落在如下述權(quán)利要求限定的本發(fā)明構(gòu)思 的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種運動鞋的鞋底結(jié)構(gòu)，包括外底(11)和由多個部分組成的夾層(10)，該夾層(10)是柔性的，用于在跑步過程中支撐腳，其特征在于該夾層(10)包括沿鞋的整個長度延伸的柔性主體部件(12)；延伸到足跟區(qū)的柔性足跟吸收部件(13)；以及夾在主體部件(12)和足跟吸收部件(13)之間的并從足跟區(qū)延伸到腳掌區(qū)的支撐部件(14)，該支撐部件(14)由比主體部件(12)或足跟吸收部件(13)的柔性小的柔性材料制成。
2. 如權(quán)利要求1所述的鞋底結(jié)構(gòu)，其特征在于所述支撐部件(14 ) 包括基本上為板狀的足跟部(17)和成形前部(18)，該足跟部(17) 和成形前部(18)由從支撐部件(14)的下表面突出的基本上為橫向 的支撐脊(19)相互分開。
3. 如權(quán)利要求2所述的鞋底結(jié)構(gòu)，其特征在于所述支撐脊(19) 包括兩個凸起(19a， 19b),其中鄰近鞋的內(nèi)邊緣(IE)設(shè)置的第一 凸起(19a)比鄰近鞋的外邊緣(OE)設(shè)置的第二凸起(19b)高，在 所述第一和第二凸起(19a， 19b)之間具有一區(qū)域，在該區(qū)域中支撐 脊(19)低于所述第一和第二凸起(19a, 19b)。
4. 如前述任一項權(quán)利要求所述的鞋底結(jié)構(gòu)，其特征在于該鞋底 結(jié)構(gòu)還包括安裝在支撐部件(14)的上表面內(nèi)的凹陷(20)中的碳纖 維板(21)，該碳纖維板(21)的橫向剛性高于其縱向剛性。
5. 如權(quán)利要求5所述的鞋底結(jié)構(gòu)，其特征在于碳纖維板(21) 在腳掌下面、在鞋的外邊緣(OE )的側(cè)面處延伸的比在鞋的內(nèi)邊緣(IE ) 的側(cè)面處延伸的遠。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的鞋底結(jié)構(gòu)，其特征在于在碳纖維板 (21)的后部設(shè)有星形口 (22)，該星形口 (22)在足跟沖擊的過程中 增加裝備有碳纖維板(21)的支撐部件(14)的柔性。
7. 如前述任一項權(quán)利要求所述的鞋底結(jié)構(gòu)，其特征在于該鞋底 結(jié)構(gòu)還包括安裝在主體部件(12)中的凹口 (15)內(nèi)的腳掌吸收部件 (16)，該腳掌吸收部件(16)延伸到腳掌處的鞋的大部分寬度。
8. 如權(quán)利要求7所述的鞋底結(jié)構(gòu)，其特征在于所述腳掌吸收部 件(16)的形狀像沙漏。
9. 如權(quán)利要求8所述的鞋底結(jié)構(gòu)，其特征在于所述腳掌吸收部 件(16)在鞋的內(nèi)邊緣(IE)處的寬度大于在鞋的外邊緣(OE)處的 寬度。
10. 如前述任一項權(quán)利要求所述鞋底結(jié)構(gòu)，其特征在于該鞋底 結(jié)構(gòu)還包括安裝在支撐部件(14)下面的弓形支撐件(23)。
11. 如前述任一項權(quán)利要求所述的鞋底結(jié)構(gòu)，其特征在于主體 部件(12 )和足跟吸收部件(13 )由硬度為50-55肖氏C的聚合物材 料制成，支撐部件(14)由硬度為60±3肖氏C的聚合物材料制成。
12. 如權(quán)利要求11所述鞋底結(jié)構(gòu)，其特征在于所述聚合物材料 是乙烯-乙酸乙烯酯或類似材料。
13. 如前任一項權(quán)利要求所述的鞋底結(jié)構(gòu)，其特征在于外底(11) 由硬度為60±3肖氏C的橡膠材料制成，并包括設(shè)置在腳掌下面的硬 度為65肖氏C的部分。
全文摘要
一種運動鞋的鞋底結(jié)構(gòu)，包括外底(11)和由多個部分組成的夾層(10)，該夾層(10)是柔性的，用于在跑步過程中支撐腳。夾層(10)包括沿鞋的整個長度延伸的柔性主體部件(12)；延伸到足跟區(qū)的柔性足跟吸收部件(13)；以及夾在主體部件(12)和足跟吸收部件(13)之間的并從足跟區(qū)延伸到腳掌區(qū)的支撐部件(14)，該支撐部件(14)由比主體部件(12)或足跟吸收部件(13)的柔性小的柔性材料制成。支撐部件(14)包括基本上為板狀的足跟部(17)和成形前部(18)，該足跟部(17)和成形前部(18)由從支撐部件(14)的下表面突出的基本上為橫向的支撐脊(19)相互分開。夾層(10)也包括沙漏形的腳掌吸收部件(16)和增加扭轉(zhuǎn)剛性的碳纖維板(21)。
文檔編號A43BGK101212914SQ200680023641
公開日2008年7月2日 申請日期2006年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月1日
發(fā)明者M·薩爾米寧, T·尼斯卡寧 申請人:Karhu體育用品有限公司