專利名稱：具有多個含流體構(gòu)件的鞋類制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及其緩沖性、舒適性和穩(wěn)定性都得到改進的鞋類制品。具體地說，本發(fā)明涉及這類鞋類制品，其具有可為穿戴者提供極好的舒適性和在高荷載狀態(tài)下提供優(yōu)良性能的緩沖裝置。
鞋類制品長期以來一直被加以研究和重新設(shè)計以便獲得更好的舒適性和性能。在這方面，特別是，在運動鞋方面，主要關(guān)心的問題包括給腳提供舒適的環(huán)境和緩沖在鞋，因而還有腳和下肢，撞擊地面或地板時感受到的震動或沖擊。在跑、跳時，這些力特別大。例如，慢跑者四或五平方英寸的足跟部估計要吸收約是其體重的三至四倍的沖擊力。因此，180磅重的慢跑者會在跟部著地部位產(chǎn)生約720磅的震動力。由于每個跟部每英里會撞擊地面約800次，因此可以看出鞋類制品中的吸震機構(gòu)的必要性。
除了鞋要吸收強烈的和重復的沖擊之外，每個穿鞋的人都易理解其舒適性的重要性。事實上，眾所周知，運動鞋的舒適性能使穿鞋者的心理狀態(tài)，因而還有他或她的表現(xiàn)、肌肉效率、能量消耗和運動能力能夠進行和完成訓練。
各種各樣的彈性體材料，包括天然橡膠、聚合的和共聚的彈性體、和合成橡膠一直被用于鞋結(jié)構(gòu)中以吸收這些力。但是，這些彈性體材料會因重復使用而老化并且能量傳遞效率較差。因此，工業(yè)上一直在尋找其他腳緩沖裝置。
在此尋找過程中，氣壓減震裝置一直被加以研究。例如，美國專利259092(1882)示出了一種非常早期的氣壓鞋底。盡管做了長期的研究，但氣壓減震裝置近一個世紀以來因種種原因一直沒能獲得商業(yè)成功。實際上，直到作出了在美國專利4183156和4219945中所描述的發(fā)明之前，現(xiàn)有技術(shù)缺少使鞋中氣壓減震在商業(yè)上獲得成功的技術(shù)秘密。而在這些專利中描述的發(fā)明使鞋的設(shè)計和運動鞋的市場發(fā)生了革命，該發(fā)明結(jié)合進了在世界范圍內(nèi)賣出的至少20億運動鞋內(nèi)。
在氣壓減震裝置的這一初步成功之后，曾作過若干嘗試以改進這些裝置。例如，美國專利4506460公開了一種減速器裝置，其與彈性體元件或氣壓減震元件一起作用。該減震器用來吸收、重新分配、貯存和返放能量。美國專利5083361描述了包含有一疊置的氣室裝置的鞋。在此設(shè)計中，該氣室用帶垂落耦接織物(drop-linked fabric)的彈性體材料的外阻擋層構(gòu)造成以便使室的應力均化并保持穩(wěn)定性。還建議將頂部室充氣至較低的壓力以便提供初始的接觸柔軟性。
臺灣申請75100322公開了一種外部雙層空氣墊，其中頂部部件中的周邊空氣室和底部部件中的周邊空氣室是流體連通的。頂部空氣墊的中央空氣室和底部空氣墊的中央空氣室也是流體連通的。此種設(shè)計是要提供一種在被刺穿后繼續(xù)支撐穿鞋者的空氣襯墊。為此目的，該設(shè)計包括一個在第一和第二空氣墊之間的如輕金屬之類的防刺穿片材以便防止上部緩沖墊的刺穿。但是，這種設(shè)計，即讓頂部空氣墊和底部空氣墊之間的流體連通，因在施加于局部區(qū)域上的荷載的作用下空氣壓力是迅速地，幾乎是瞬時地擴散，而可能是不穩(wěn)定的。更具體地說，此種設(shè)計看起來其作用更象單個的厚空氣緩沖襯墊而不是兩個獨立的部件。實際上，據(jù)認為此種設(shè)計會導致加載重的室“觸底”和未加載的室同時膨脹，從而當不均勻的力施加到足的底面或鞋底時導致不穩(wěn)定。這種在此處稱為“網(wǎng)球”效應的不穩(wěn)定性看起來在緩沖墊的總厚度大于0.800英寸時尤其如此。因此，此種設(shè)計具有使穿鞋者受傷的危險和未能提供使鞋類制品具有極好的舒適性和優(yōu)良的性能的優(yōu)點。
從對現(xiàn)有技術(shù)的上述描述中可以看出，緩沖裝置存在這樣的需要，即提供流體減震的舒適性和性能優(yōu)點。本發(fā)明提供了一種裝置，其能獲得若干非常重要的目的，即鞋的極好的舒適性同時還有優(yōu)良的技術(shù)性能和重量輕。
根據(jù)此處所展現(xiàn)和概括地描述的本發(fā)明的目的，本發(fā)明的鞋類制品包括一個成形成能包封住腳并使其得到緩沖的鞋面。鞋面裝接到具有地面嚙合部分的鞋底上。一個含有流體的第一密封彈性體元件設(shè)置在鞋類制品中足的至少一部分和鞋底的地面嚙合部分之間。一個含有流體的第二密封彈性體元件設(shè)置在足和鞋底的地面嚙合部分之間，第一元件的至少一部分覆蓋住第二元件。一個荷載分散元件設(shè)置在第一和第二元件之間，處在這兩個元件的覆蓋部分的至少一部分的中間。
此鞋的第一元件最好位于足的約束外罩內(nèi)，在此公開文本中稱為“鞋底內(nèi)側(cè)(inboard)”。此位置提供了極佳的銷售吸引力，因為含流體緩沖襯墊是與足的平面直接彈性地貼近，從而給穿鞋者提供了一種明顯的“踩在空氣上”的感覺(在充了空氣的襯墊的情況下)。最好是，第二彈性體元件位于鞋底，在包住足的鞋面外罩外側(cè)和下方，稱為“鞋底外側(cè)(outboard)”。此緩沖墊最好設(shè)計成吸收和有利地重新分散、儲存和返放極大的沖擊力。
因此，鞋類制品具有一個毗鄰足部的含流體彈性體緩沖裝置和一個更貼近鞋的地面嚙合表面的含流體彈性體緩沖裝置。在某些實施例中，較接近鞋的地面嚙合表面的含流體緩沖裝置可構(gòu)造成具有起鞋的地面嚙合表面作用的一側(cè)。
一個荷載分散元件位于兩個緩沖裝置之間以便防止弄痛足部的和不穩(wěn)定的局部作用力并便于橫貫緩沖裝置的荷載分散，增加它們的效應。在此較佳設(shè)計中，兩個緩沖裝置分別提供舒適性和性能，而且實際上，可以出現(xiàn)總的極佳的緩沖性。因此，本發(fā)明有利地提供了一種新的和改進的鞋類制品，其能提供極好的舒適性和性能。
本發(fā)明的目的可通過如下措施來達到提供一種鞋類制品，其包括一個成形成包封住足的鞋面和一個固接到所述鞋面上的鞋底，所述鞋底具有至少一個地面嚙合部分；一個設(shè)置在所述足的至少一部分和所述鞋底的所述地面嚙合部分之間的含有流體的彈性體材料的第一密封隔離元件；一個設(shè)置在所述足的至少一部分和所述鞋底的所述地面嚙合部分之間的含有流體的彈性體材料的第二密封隔離元件，所述第一密封元件至少部分地覆蓋住所述第二密封元件；一個荷載分散元件，其使位于所述第一元件和所述第二元件的所述覆蓋區(qū)域的至少一部分之間的力重新分散開。
本發(fā)明的目的還可通過以下措施來表達第一和第二元件的彈性體材料都可以是聚氨基甲酸乙脂。
第一和第二元件都可以由多個相互連接的室構(gòu)成。
第二元件至少部分地包封在彈性體材料內(nèi)。
第一和第二元件可設(shè)置在足的基本上整個足底面下。
第一和第二元件都可以只設(shè)置在足的足跟部分下。
第一和第二元件中的至少一個包括至少兩個獨立的襯墊，所述襯墊中的第一個在足的跟部區(qū)域下，而所述襯墊中的第二個在拇指球區(qū)域下。
第一元件的厚度小于0.350英寸，最好小于0.250英寸。
第二元件的厚度大于0.400英寸。
鞋類制品還可包括一個鞋墊，其中第一元件形成鞋墊的至少一部分。
第一和第二元件中至少一個內(nèi)的流體是可壓縮的。另一種方法是第一元件內(nèi)的流體是可壓縮的，而第二元件內(nèi)的流體是不可壓縮的。
第一和第二元件具有大于0磅/每平方英寸的表壓，并且第二元件具有較第一元件大的表壓。
第一元件具有介于0和20磅/每平方英寸之間的表壓，而第二元件具有介于約15和50磅/每平方英寸之間的表壓。
第一和第二元件中的至少一個內(nèi)的流體可以是空氣和從下列一組氣體中選出的氣體的混合物，這組氣體包括六氟乙烷、六氟化硫和它們的混合物。
第一和第二元件中的至少一個內(nèi)的流體是從下面這組流體中選取的，即水、半凝膠液體、油、脂膏、軟蠟或液蠟、甘油、肥皂、硅氧烷、玉米糖漿、流凝的液體和觸變液體。
第一和第二元件中的至少一個通過一個閥門機構(gòu)和外部流體源是可膨脹的。第一和第二元件中的至少一個通過一個閥門機構(gòu)和外部流體源是可調(diào)節(jié)的。另一種方法是，第一和第二元件中的至少一個通過一個可永久密封的流體輸送裝置和外部流體源是可膨脹的。
荷載分散元件可以是由一種可撓曲的彈性材料構(gòu)成的。
荷載分散元件的彈性模量介于約250000磅/每平方英寸和約1000000磅/每平方英寸之間。
荷載分散元件包括一個中腿、一個側(cè)腿和一個連接所述兩個腿的足跟部分，每個腿和足跟部分是較平的，所述中腿和側(cè)腿位于具有肥的足底的跟骨的每側(cè)上，荷載分散元件處在足的肥的足底的至少40％區(qū)域下，而足跟部分名義上位于跟骨后方，荷載分散元件在所加荷載的作用下能撓曲并在該所加荷載去掉后能恢復到其原來的形狀。
荷載分散元件還可包括一個至少在趾骨下方的較平的元件。
荷載分散元件還可包括一個基本上在整個足的下方的基本上較平的多孔元件。
荷載分散元件可以用從下面這組材料中選出的材料構(gòu)成，該組材料包括金屬絲或塑料絲網(wǎng)、Robus板、Texon板、高模量塑料、纖維加強復合材料、膠粘或粘接加強織物或皮革、和它們的組合物。
地面嚙合部分可形成第二元件的整體部分。
本發(fā)明的目的還可通過如下措施來達到提供一種適于形成鞋的一部分的結(jié)構(gòu)，其包括一個處于第一壓力下的第一含流體緩沖裝置，所述第一緩沖裝置處在足和所述鞋的地面嚙合部分的中間的荷載傳遞位置上；一個處于較高的第二壓力下的第二含流體緩沖裝置，所述第二緩沖裝置處在所述第一緩沖裝置的至少一部分和所述鞋的地面嚙合部分的中間的荷載傳遞位置上；一個荷載分散元件，其使所述第一和第二緩沖裝置中間的荷載傳遞部位的至少一部分中間的荷載傳遞位置上的力重新分布。
本發(fā)明的目的還可通過如下措施來達到提供一種適于形成鞋的一部分的結(jié)構(gòu)，其包括一個厚度小于0.350英寸的第一含流體緩沖裝置，所述第一緩沖裝置處在足和所述鞋的地面嚙合部分的中間的荷載傳遞位置上；一個厚度大于0.400英寸的第二含流體緩沖裝置，所述第二緩沖裝置處在所述第一緩沖裝置的至少一部分和所述鞋的地面嚙合部分的中間的荷載傳遞位置上；一個荷載分散元件，其使所述第一和第二緩沖裝置中間的荷載傳遞部位的至少一部分中間的荷載傳遞位置上的力重新分布。
本發(fā)明的目的還可通過以下措施來表達第一含流體緩沖裝置的厚度小于約0.250英寸。
第一含流體緩沖裝置可形成鞋墊的至少一部分。
本發(fā)明的目的還可通過如下措施來達到提供一種鞋類制品，其包括一個護住足的外罩，一個在荷載傳遞位置上的鞋底內(nèi)側(cè)含流體緩沖裝置，一個在荷載傳遞位置上的鞋底外側(cè)含流體緩沖裝置，和一個使所述緩沖裝置的重疊區(qū)域的中間至少局部地定位的力重新分散開。
本發(fā)明的目的還可通過以下措施來表達鞋類制品還可包括一個鞋墊，其中鞋底內(nèi)側(cè)緩沖裝置形成該鞋墊的至少一部分。
本發(fā)明的目的還可通過如下措施來達到提供一種鞋類制品，其包括一個成形成包封住足的鞋面和一個固接到所述鞋面上的鞋底，所述鞋底具有至少一個地面嚙合部分；一個具有大于0.400英寸厚度的彈性體材料的鞋底外側(cè)密封隔離元件；一個具有小于約0.350英寸厚度的彈性體材料的鞋底內(nèi)側(cè)密封隔離元件；所述鞋底內(nèi)側(cè)元件覆蓋住所述鞋底外側(cè)元件的至少一個區(qū)域和一個荷載分散元件，其位于所述覆蓋區(qū)域的至少一部分之間。
本發(fā)明的目的還可通過以下措施來表達鞋底外側(cè)元件含有可壓縮流體并具有介于約15和50磅/每平方英寸之間的表壓。
鞋底內(nèi)側(cè)元件含有可壓縮流體并具有介于約0和20磅/每平方英寸之間的表壓。
本發(fā)明的目的還可通過如下措施來達到提供一種鞋類制品，其包括一個成形成包封住足的鞋面和一個固接到所述鞋面上的鞋底，所述鞋底具有至少一個地面嚙合部分；一個設(shè)置在所述足的至少一部分和所述鞋底的所述地面嚙合部分之間的含有流體的彈性體材料的第一密封隔離元件；一個設(shè)置在所述足的至少一部分和所述鞋底的所述地面嚙合部分之間的含有流體的彈性體材料的第二密封隔離元件，所述第二密封元件至少部分地覆蓋住所述第一密封元件；一個荷載分散元件，其使位于所述第一元件和所述第二元件的所述覆蓋區(qū)域的至少一部分之間的力重新分散開；其中，所述充有流體的元件在所述覆蓋區(qū)域的合并厚度超過0.800英寸。
本發(fā)明的目的還可通過以下措施來表達第一和第二元件中的至少一個含有加壓流體并具有大于0磅/每平方英寸的表壓。
本發(fā)明是由所示出的和所描述的新穎的部件、構(gòu)造、布置、組合和改進構(gòu)成的。結(jié)合在內(nèi)并構(gòu)成說明書的一部分的附示出了本發(fā)明并與說明書一起解釋了本發(fā)明的原理。


圖1是結(jié)合了本發(fā)明較佳實施例的鞋的側(cè)視圖；圖2是沿圖1中截面A-A縱向局部截取的且做了局部剖視的在站立荷載狀態(tài)下的示意圖；圖3是較佳鞋結(jié)構(gòu)實施例在中等荷載作用下的類似于圖2的縱向局部截取的并作了局部剖視的示意圖，該鞋結(jié)構(gòu)結(jié)合有本發(fā)明的含有可壓縮的流體的緩沖裝置和荷載分散元件；圖4是較佳鞋結(jié)構(gòu)實施例在中等荷載作用下的類似于圖2的縱向局部截取的并作了局部剖視的示意圖，該鞋結(jié)構(gòu)結(jié)合有本發(fā)明的含有不可壓縮的流體的緩沖裝置和荷載分散元件；圖5是現(xiàn)有技術(shù)鞋結(jié)構(gòu)在中等荷載作用下的類似于圖3和圖4的縱向局部截取的并作了局部剖視的示意圖，該鞋結(jié)構(gòu)結(jié)合有兩個流體連通的鞋底外側(cè)緩沖墊裝置；圖6是曲線圖，示出了包含有較佳緩沖裝置實施例的鞋的估測的荷載與撓度的關(guān)系和相關(guān)的舒適性與性能的關(guān)系；圖7是一透視圖，示出了較佳實施例的鞋的未裝配的部件；圖8是本發(fā)明的鞋的另一個實施例的類似于圖2的縱向局部截取的并作了局部剖視的示意圖9A、9B、9C、和9D是示范性的荷載分散元件的俯視圖。
現(xiàn)詳細參見本發(fā)明的較佳實施例，其實例圖示于附圖中。雖然本發(fā)明是結(jié)合較佳實施例進行描述的，但應該理解，本發(fā)明并不局限于這些實施例。相反，本發(fā)明欲覆蓋可能包含在由權(quán)利要求書所界定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有可選例、變更例和等價實例。
現(xiàn)參見圖1和2，可以看出圖中提供了一種具有主要為舒適的鞋底內(nèi)側(cè)緩沖裝置和主要為吸收高荷載的鞋底外側(cè)緩沖裝置的鞋類制品。該鞋類包括一個一般用皮革、尼龍或其他對熟悉現(xiàn)有技術(shù)的普通技術(shù)人員來說是已知的其他材料或這些材料的組合物制成的鞋面1。設(shè)在鞋面1內(nèi)的是一個鞋內(nèi)襯墊2，其是由如泡沫材料3之類的彈性體材料構(gòu)成的，并且至少封包住鞋底內(nèi)側(cè)含有流體的緩沖裝置5的上表面。因此，跟骨7和肥的足肉8是與鞋底內(nèi)側(cè)的緩沖裝置5彈性地接觸。
鞋面1是用熟悉現(xiàn)有技術(shù)的入所能接受的任何方法，如并不局限于其的鞋板鉗幫(boardlasting)或縫線楦接(stitchlasting)方法，形成的。此處所示鞋面適合于運動鞋，不過，涼鞋鞋面和長筒靴鞋面同樣適合于與本發(fā)明的鞋底結(jié)構(gòu)結(jié)合。鞋底9通過粘結(jié)劑和/或縫合的方式，或其他對熟悉現(xiàn)有技術(shù)的人來說是眾所周知的技術(shù)固定到鞋面上。較佳的鞋底9包括一個鞋底中層部分13和一個接觸地面的鞋底底層部分15。鞋底底層部分15一般是用胎面或凸塊17構(gòu)造成的以便便于與地面或地板面有良好的摩擦嚙合。鞋底中層部分13是由泡沫材料21包封住且可通過視孔19見到的鞋底外側(cè)含流體緩沖裝置23構(gòu)成的。顯然可見，一個荷載分散元件24設(shè)于這兩個緩沖裝置5和23之間。
各種各樣的緩沖裝置和設(shè)計均可結(jié)合入本發(fā)明。除了緩沖裝置523，其他的較佳緩沖裝置，它們的生產(chǎn)、組裝，和結(jié)合入鞋類制品的方式公開于美國專利3005272，3685176，3760056，4183156，4217705，4219945，4271606，4287250，4297797，4340626，4370754，4471538，4486901，4506460，4724627，4779359，4817304，4829682，4864737，4864738，4906502，4936029，5042176，5083361，5097607，5155927，5228217，5235715，5245766，5283963和5315769，其中每個專利均通過引用結(jié)合在本文中。
如熟悉現(xiàn)有技術(shù)的普通技術(shù)人員所理解的那樣，緩沖襯墊可以根據(jù)需要設(shè)定于足下適當位置處。特別適合的部位是足跟，縱向足底弓和跖骨(即，拇趾球)下方。包含在如用在此說明書全文的鞋底內(nèi)側(cè)的或鞋底外側(cè)的，即第一或第二，緩沖裝置的含義內(nèi)的是由多個獨立的和/或特殊的緩沖座構(gòu)成的緩沖墊。例如，貼近鞋的地面嚙合部分的鞋底外側(cè)緩沖裝置可以由一足跟座和一獨立的足尖座構(gòu)成。因此，足跟座和足尖座，雖然沒有連接起來，但一起在此處稱為一個鞋底外側(cè)緩沖裝置。
最好是，緩沖裝置的彈性體材料是從下面的材料中選出的聚氨基甲酸乙脂、聚脂彈性體、含氟彈性體、氯化聚乙烯、聚氯乙烯、氯磺化聚乙烯、聚乙烯/乙烯乙酸乙烯脂共聚物、氯丁二烯橡膠、丁二烯-丙烯腈橡膠、丁二烯-苯乙烯橡膠、乙烯-丙烯聚合物、天然橡膠、高強力硅氧橡膠、低密度聚乙烯、加合橡膠、硫化橡膠、甲基橡膠和熱塑性橡膠。特別推薦的一種材料是聚氨基甲酸乙脂膜。
當想用可壓縮流體時，彈性體元件最好充滿一種包含一種或多種非極性大分子氣體和空氣的可壓縮的“2，2，3-三甲基丁烷”。這些氣體屬于上述現(xiàn)有技術(shù)專利的借助擴散泵技術(shù)的自膨脹。已知適用的氣體有如下這些六氟乙烷、六氟化硫、全氟丙烷、全氟丁烷、全氟戊烷、全氟己烷、全氟庚烷、八氟環(huán)丁烷、全氟環(huán)丁烷、六氟丙烯、四氟甲烷、一氯五氟乙烷、1，2-二氯四氟乙烷、1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷、三氟氯乙烯、溴三氟甲烷和一氯三氟甲烷。用在這種構(gòu)件中的兩種最理想的氣體是六氟乙烷和六氟化硫。當然，想到的落在本發(fā)明范圍內(nèi)的還有連同泡沫材料充滿其他可壓縮流體的緩沖裝置和用機械方式充氣的氣體(包括空氣)緩沖裝置。
或者，彈性體元件可充滿一種通常是液體或凝膠的不可壓縮流體。這種流體的較佳特征是無毒的，最好是無味的，它不會在鞋類制品通常暴露的溫度下凝固，并且其具有可接受的粘度，例如，1000至1250厘沲。如水之類的不可壓縮流體、半凝膠液體、油、脂膏、軟蠟或液蠟、甘油、軟肥皂、硅氧烷、流凝的液體、觸變液體和玉米糖漿都是可接受流體的示范性的而不是限制性的實例。流體可用一種殺菌劑或殺真菌劑加以處理，其好處是顯而易見的。
除此之外，采用不可壓縮流體的緩沖構(gòu)件還可設(shè)計成包含顆粒材料和液體的混合物以調(diào)節(jié)粘度和緩沖特征。酚醛樹脂顆粒、二氧化硅和陶瓷球粒都是可采用的顆粒材料的實例。當然，本發(fā)明的至少兩種緩沖裝置中的每一個都可填充不同的材料，即在鞋底內(nèi)側(cè)緩沖墊內(nèi)為空氣和鞋底外側(cè)緩沖墊內(nèi)為粘性硅氧烷油。除此之外，緩沖裝置還可充填不可壓縮流體和可壓縮流體的混合物。
圖2中的鞋類制品現(xiàn)用于圖示本發(fā)明的某些性能。特別是，含流體鞋底外側(cè)緩沖裝置設(shè)置來給鞋的約束足的外套內(nèi)的足提供基本上不中斷的彈性緩沖作用。這就給鞋類制品的使用者提供了一種“踩在空氣上”的感覺(當充有空氣/氣體時)和相應的高度舒適性。一個一般較厚的(沿在足和鞋的地面嚙合部分之間軸線定義的)和含有一般較高的加壓流體的鞋底外側(cè)緩沖裝置(如果采用可壓縮流體緩沖裝置的話)設(shè)在鞋底中層的適當位置處。這種既厚壓力又高的鞋底外側(cè)緩沖裝置主要功能是吸收和分散在跑步、跳躍、停下和受阻過程中所受的高荷載狀態(tài)。
圖3、4和5所示的下述例子以比較的方式證實了由本發(fā)明獲得的有用的和有利的結(jié)果。圖3示出了在中等荷載下本發(fā)明的鞋類制品。而且，圖3示出了當不均勻加載時本發(fā)明的荷載分散機理。如所示的那樣，泡沫材料包封住的鞋底外側(cè)性能調(diào)整緩沖裝置53受壓以便吸收鞋與具有不平表面(石塊)的地面的沖擊力。各個室53a，53b和53c的壓縮由于在與石塊嚙合的點處加到鞋底底層55上的壓力增加而更加顯著。但是，荷載分散元件57防止了顯著的豎向撓度，實現(xiàn)高的局部荷載的水平力分布，將各室(53a，53b和53c)的力傳遞在鞋底內(nèi)側(cè)的向下?lián)锨氖孢m性襯墊59的整個大面積區(qū)域上。因此，荷載更加均勻地分布于足跟61的整個肥的足底上，減小了不穩(wěn)定的可能性或由被石塊向上頂壓的鞋底外側(cè)緩沖室53a，53b和53c造成的對足的跟部的石頭撞傷。此外，鞋的設(shè)計使得力因氣體從室53a，53b和53c流入室53d和53e而更均勻地分散開，從而提供了更大的舒適性，對跟骨和下肢及身體的其余部分的刺激也更小。
在小的荷載下，支承在一合適的荷載分散元件57上的鞋底內(nèi)側(cè)襯墊59給足提供了一種符合使足有“踩在空氣上”、舒適的和受到支承的感覺的可覺察得到的、動態(tài)的、瞬間的、腳底足形狀。在高的荷載下，鞋底內(nèi)側(cè)緩沖裝置59會撓曲并在向下運動中抵壓著荷載分散元件57通過從未加載狀態(tài)下的最大厚度到觸底狀態(tài)的緩沖支撐的全程區(qū)域。同時，鞋底外側(cè)裝置53會產(chǎn)生附加變形并且吸收掉較高的震動荷載。荷載分散元件提供了支撐荷載的、可撓曲的、動態(tài)的平面，其是平的或自動地與足的輪廓相符。此平面將足的全部或部分上的通常向下的荷載撓曲和緩沖力與由鞋的外底與地板或地面的撞擊發(fā)散出的并由鞋底外側(cè)緩沖裝置基本上吸收和緩沖的向上震動力分離開。
現(xiàn)參見圖4，圖中示出了在中等荷載下的本發(fā)明的鞋類制品，其中，鞋底外側(cè)緩沖裝置153是不可壓縮流體設(shè)計。在此設(shè)計中，鞋底外側(cè)緩沖裝置153被包在鞋底中層155中。鞋底外側(cè)緩沖裝置153在其頂表面和底表面可撓曲地與彈性體包封泡沫材料158固定。在中等荷載下，若石塊造成不均勻的力分布，會迫使不可壓縮流體151沿箭頭152的方向流入緩沖裝置的周邊156。流體流動會導致緩沖裝置的周邊156處的壓力增加和彈性體緩沖裝置在此側(cè)壁部位鼓起。因此，震動力就由周邊室壁156的彈性作用和被迫流動的流體流所吸收。如圖3所示，荷載分散元件157使石塊導致的不均勻力更加均勻地分布在整個鞋底內(nèi)側(cè)緩沖構(gòu)件159上。因此，肥的足底161和跟骨163就不會有不穩(wěn)定的感覺和受到石頭撞傷。雖然圖4示出的是鞋底外側(cè)不可壓縮流體緩沖裝置和鞋底內(nèi)側(cè)可壓縮流體緩沖裝置，但是，這些元件也可顛倒過來或者鞋底內(nèi)側(cè)和鞋底外側(cè)都采用不可壓縮緩沖部件。
雖然所示出的鞋底外側(cè)不可壓縮流體緩沖裝置包括鄰接的膨脹腔是單個部件，但各種各樣的設(shè)計顯然可以用在本發(fā)明中。例如，可以采用若干至少部分部件之間是流體連通的多室部件。除此之外，在各室之間可以采用限流器以調(diào)節(jié)流體流使其滿足所需要的緩沖要求。其他的設(shè)計包括借助通道與趾骨下方的室連通的足跟室，以便在足跟撞擊時使流體流向前流向前部室，而在足尖離地時向后流動。特別優(yōu)選的含不可壓縮流體的設(shè)計是在該室或一個主要含有不可壓縮流體的被連通的室內(nèi)含有少量的可壓縮流體，這樣在施加荷載時除了彈性體緩沖壁發(fā)生膨脹外還允許該室范圍內(nèi)受到壓縮。
圖5中示出了同樣的中等荷載狀態(tài)，不過，上、下緩沖裝置兩者都在鞋底外側(cè)并且相互流體連通(未示出)。此示意圖說明了使兩個緩沖襯墊流體獨立以便提供穩(wěn)定性并獲得舒適的和高性能的緩沖效應的重要性。在重復圖3和圖4狀態(tài)的狀態(tài)下，圖5所示的各緩沖部件之間是流體連通的鞋會導致不舒服，不穩(wěn)定和可能使腳受傷。更具體地說，當鞋的鞋底底層65遇到局部高荷載區(qū)域(此例中為石塊)時，力通過緩沖構(gòu)件67向上傳遞，導致鞋底外側(cè)室67a和67b向上撓曲。由于緩沖構(gòu)件67是與緩沖構(gòu)件73流體連通的，在所施加的荷載的作用下，緩沖構(gòu)件67和73的所有室的流體壓力幾乎瞬間達到平衡。室67a和67b觸底并向上頂壓著緩沖構(gòu)件73。由于沒有荷載分布構(gòu)件，緩沖構(gòu)件也會向上頂，從而頂壓著足的底面，在鞋內(nèi)產(chǎn)生非常不舒服的和使人疼痛的凸起。室67a和67b、73a和73b幾乎整個觸底，使得石塊的壓力幾乎直接地傳遞到足跟的肥的足底面71上。上、下緩沖構(gòu)件之間的流體連通導致單個非常厚的空氣緩沖墊裝置的不穩(wěn)定性特征和提供了“網(wǎng)球”效應的極佳實例。而且，構(gòu)件67和73兩者的鞋底外側(cè)緩沖設(shè)計都沒能提供與“踩在空氣上”的感覺有關(guān)的明顯舒適性，而這是緩沖構(gòu)件中之一個布于鞋底內(nèi)側(cè)的特征。
因此，圖3和4示出一個較佳實施例是如何以一種勝過現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計的獨特的、新穎的和非常有利的方式作用的。其可在兩個方面獲得最好的效果，即“踩在空氣上”的緩沖舒適性、柔軟性、可模塑性和與高撞擊能量的吸收、分散、貯存和有效的動能回復的完善的技術(shù)領(lǐng)域動態(tài)地結(jié)成一體的柔韌性，以及前后足的穩(wěn)定性、運動的控制性、在停止和受阻時的傾斜跑道效應、受傷的保護性、直立的支承性和俯伏的控制性等。
圖6以曲線圖的方式示出本發(fā)明主題的預期的荷載與位移性能的關(guān)系的曲線。在標準荷載下，壓力較低的舒適緩沖裝置(曲線A)承受其潛在位移的明顯位移量以提供一種“踩在空氣上”的感覺。隨著荷載增加，舒適緩沖裝置將觸底。不過，性能緩沖裝置(曲線B)會迅速產(chǎn)生位移，同時吸收、緩沖、分散、貯存可能造成損壞的撞擊力，并且在最后作為有利的推動力將這些否則就被浪費掉的能量返回給穿鞋者。在最大荷載下，舒適緩沖裝置和性能緩沖裝置兩者都將接近觸底。兩個串聯(lián)在一起作用的緩沖墊在最大可能時間間隔內(nèi)使撞擊力分散開來，獲得最大的緩沖效應。曲線C示出了兩個緩沖裝置的結(jié)合的和獨特的迭加效應。
據(jù)信，當單個充有空氣的緩沖裝置在鞋中超過0.800英寸時，就會因“網(wǎng)球”效應而產(chǎn)生不穩(wěn)定性。而且，當多個氣室一個設(shè)在另一個之上以便獲得大于十分之八英寸的厚度時，就會產(chǎn)生不穩(wěn)定性。與此相反，如本發(fā)明所示的那樣，上、下含流體緩沖襯墊之間的荷載分散元件使兩個室之間的力重新分散到足以基本上避免“網(wǎng)球”效應并允許兩個襯墊的組合厚度超過0.800英寸的程度。因此，組合厚度大于0.800英寸厚度的的緩沖襯墊根據(jù)本發(fā)明的主題構(gòu)造時就看起來是有效的。熟悉現(xiàn)有技術(shù)的人應該知道，此性質(zhì)大大地改善了鞋的緩沖能力而不會在穩(wěn)定性上有損失。
圖7示出在本發(fā)明的較佳實施例的分解的施工前階段的各個元件。在此實施例中，鞋內(nèi)襯墊42設(shè)置在鞋底內(nèi)側(cè)含流體多室緩沖裝置43上方。它們兩個都在鞋面44內(nèi)設(shè)置在由一種網(wǎng)狀物構(gòu)成的荷載分散元件45的頂部上，網(wǎng)狀物的網(wǎng)絲具有如尼龍、聚脂、凱夫拉爾、玻璃纖維、金屬等材料那樣的高拉伸強度，這些材料可任選地用來替換“縫線楦接的”鞋的Robus或Texon板或膠粘加強織物。然后將此鞋擱置在固定于鞋底中層49內(nèi)的含流體多室性能緩沖墊47和47a的頂面上。在此實施例中，性能緩沖墊47和47a可以是永久地充氣(47a)或可用一個閥46進行充氣。在一個制造的實施例中，可以想象鞋面44將會繞著鞋楦(未示出)固定到其上并且其織物或其他材料由荷載分散元件45在其基底處封接起來。鞋底外側(cè)含流體性能緩沖裝置最好是用泡沫材料包封起來作為鞋底中層49的一整體部分。鞋底底層51被膠粘到鞋底中層上并且將組合制品牢固地粘接到或否則就裝接到包含有荷載分散元件的鞋的鞋面上?？梢钥闯?，緩沖裝置一般在最大荷載出現(xiàn)的跟部區(qū)域厚些，且性能緩沖裝置要較舒適緩沖裝置厚些。
圖8示出了本發(fā)明的另一個實施例，其中鞋面101在其下周邊103處粘到和/或縫接到一個充有空氣的緩沖墊裝置105上?？諝饩彌_墊裝置105設(shè)置在荷載分散元件124上。此空氣緩沖墊包括以機械方式結(jié)合到落絲耦接織物(drop thread linked fabric)128的彈性層126a和126b上，如在美國專利4906502和5083361中所描述的那樣。此外，舒適因素還可通過使用常規(guī)的解剖形狀的泡沫材料(或等效物)的鞋內(nèi)襯墊125得以進一步提高。一個第二性能修正緩沖裝置123被放置在鞋底中層113中。再將緩沖裝置123用泡沫材料121包封起來。在此實施例中，跟骨107和肥的足底108與舒適空氣緩沖墊105彈性接觸。因此，緩沖裝置實際上形成包住腳的鞋面的楦接基底的一部分。在此設(shè)計中，緩沖裝置依功能設(shè)置在鞋底內(nèi)側(cè)，其與腳保持不間斷的緩沖接觸。
在本發(fā)明主題的此實施例中，鞋面103的鄰接的鞋板楦接或縫線楦接元件可以完成設(shè)置在第一和第二空氣緩沖裝置105和123之間的荷載分散元件的至少一部分功能。
荷載分散元件在本發(fā)明中是以關(guān)鍵角色起作用的，即使其與現(xiàn)有技術(shù)中的緩沖作用分開，因為其至少部分地將設(shè)置在鞋的鞋類約束外罩范圍內(nèi)的含流體緩沖裝置，即鞋底內(nèi)側(cè)元件，的功能和荷載/位移特征，與設(shè)置在鞋的鞋底中層范圍內(nèi)的下含流體緩沖裝置，即鞋底外側(cè)元件，分開并隔離開。重要的是要意識到將一個緩沖裝置簡單地設(shè)置在另一個緩沖裝置上方而不管它們的擠壓情況，如果沒有采用一個或一個以上的荷載分散元件將會導致鞋類制品具有類似于踩在網(wǎng)球上不可接受的動態(tài)不穩(wěn)定性。
荷載分散元件在其眾多的各種各樣的設(shè)計、形狀和材料方面是本發(fā)明特別重要的組成部分，這些方面使其具有特征并使其與現(xiàn)有的要將液體或氣壓型緩沖墊結(jié)合進迭加或套疊的設(shè)計中的若干嘗試的方法區(qū)別開來。在某些部位，如直接在跟骨下方，最好使鞋底內(nèi)側(cè)和鞋底外側(cè)緩沖裝置部分地整體起作用以便在最大撞擊荷載下獲得較大的位移。因此，荷載分散元件可以在跟骨下方部位切除，即成“U”形。這樣，最大的可允許位移就可以達到以便在最大可獲得時間間隔內(nèi)分散撞擊荷載。用這樣的方法，在整個設(shè)計約束情況下，鞋就將盡可能小的震動力傳給穿鞋者的腳、腿、身體和頭。不過，切除部位不能大到導致不穩(wěn)定性。而且，據(jù)信至少荷載分散元件的周邊必須保持完整以防止“網(wǎng)球”效應。在該較佳實施例中，荷載分散元件處在足的跟底的至少40％，最好50％區(qū)域上。
最好是，荷載分散元件包括一種可撓曲的，薄的和輕的材料，其可將局部力側(cè)向地重新分散在兩個或兩個以上的緩沖裝置上的整個表面上。荷載分散元件將上、下緩沖裝置的有利特征分開和至少部分地將這些特征隔離開并使它們盡可能達到最大以便使舒適性、緩沖性和性能達到最佳，同時防止力的局部化問題，力的局部化問題會導致各種不希望有的結(jié)果，包括足部受傷、加壓裝置的“網(wǎng)球”效應和/或“動脈瘤”式的破壞。具體地說，較佳的荷載分散元件至少支承著跟部和趾骨部位。這些部位承受最大的荷載，因而最易受傷和觸底。因此，力更加均勻地分散在整個緩沖裝置上并且荷載分散元件自身可吸收和貯存部分能量。特別推薦的材料包括Robus板、Texon板、鞋面的縫線楦接底、凱夫拉爾、金屬網(wǎng)絲或纖維加強復合材料或它們的組合物。某些荷載分散元件，如高彈性模量材料，也可用來提供能量回復作用。適用于本發(fā)明的荷載分散元件在美國專利4506460和4486964中做了描述，這兩個專利通過引用結(jié)合在本文中。荷載分散元件可以是使力重新分布所要求的任何形狀。實際上，運動鞋的類型決定了荷載分散元件的形狀。另外，網(wǎng)球鞋可要求在前足有較大的荷載分散元件效應，而跑鞋則在跟部。圖9A、9B、9C和9D中示出了若干示范性的荷載分散元件。
如此處所描述的那樣，鞋底內(nèi)的力被認為是處在荷載分散元件的平面的法向。名義上垂直的力從足通過上緩沖墊向下傳到荷載分散元件上并從鞋底底層通過下緩沖墊向上傳到荷載分散元件上。荷載分散元件大致在水平方向上使力分散在整個鞋和兩個相互作用的緩沖裝置上，防止“網(wǎng)球”效應。在“U形”跟部荷載分散元件的情況下，在跟部的中心處第一和第二緩沖構(gòu)件之間會局部出現(xiàn)相互作用，這種作用因較大的位移和撞擊荷載的吸收而大大地使跟骨下的高荷載力擴散開。對腳、腿和身體的撞擊力得以大大地減小。這些設(shè)計避免了給鞋增加不必要的重量并使頂部和底部部件在高撞擊力部位處的相互作用以及荷載吸收和分散特征盡可能地大，同時保持穩(wěn)定性。
根據(jù)所需要的最終目的，荷載分散元件可以由低模量(在約250000磅/每平方英寸之下)材料或中等模量(在約250000和1000000磅/每平方英寸之間)材料或高模量(在約1000000磅/每平方英寸之上)材料或它們的組合物構(gòu)成。針對彈簧荷載分散元件/穩(wěn)定裝置的美國專利4486964和4506460清楚地界定了中等和高模量型式的荷載分散元件的優(yōu)點。而且，應該指出的是，采用來構(gòu)造鞋面的常規(guī)的鞋元件，特別是支撐足的足弓底的部位，在本發(fā)明主題的范圍內(nèi)是同樣可接受的并且是完全起作用的，通常不需作任何明顯的變更。因此，本發(fā)明的荷載分散元件包括，但不是局限于，鞋板楦接鞋的板面、折疊鞋板楦接鞋的板面和縫線楦接鞋的加強粘接織物。除此之外，根據(jù)鞋的結(jié)構(gòu)，可能位于鞋底內(nèi)側(cè)和鞋底外側(cè)緩沖元件的中部的鞋的其他部分，例如，但不是局限于，鞋后跟、穩(wěn)定器、懸臂支撐元件，可以單獨地或作為其他元件的組合物，形成荷載分散元件。
應該承認，彈簧型荷載分散元件已示出能增加改善的穩(wěn)定性并給使用者提供大的能量回放；例如，撞擊能量的貯存和返放可以有較沒有采用彈簧荷載分散元件/空氣緩沖墊的組合的鞋結(jié)構(gòu)大6％以上的能量效率。此外，使用荷載分散元件已允許用厚度很大的空氣緩沖鞋底的結(jié)構(gòu)，同時可獲得好至極好的穩(wěn)定性。而且，現(xiàn)已使鞋具有極佳的舒適性，即“踩在空氣上”的感覺連同優(yōu)良的技術(shù)性能。在以前，為了獲得性能就必須犧牲舒適性，反之亦然。此外，這兩個充有流體的緩沖裝置連同荷載分散元件的組合具有在極限荷載狀態(tài)下提供較大緩沖能力的效應，而不會觸底或產(chǎn)生不穩(wěn)定。
在本發(fā)明的較佳實施例中，鄰接足部的鞋底內(nèi)側(cè)緩沖裝置的厚度小于0.350英寸，最好約0.250英寸。此要求很重要，因為已發(fā)現(xiàn)足在鞋面內(nèi)的運動當超過三分之一英寸以上時會導致足和鞋后跟以及鞋的其他部分之間有足夠大的摩擦，導致足在鞋類制品的外罩內(nèi)的不受控運動和足的底面出現(xiàn)水皰、刺痛和磨傷。為了在高撞擊的體育運動過程中獲得最佳性能，在荷載分散元件下方的鞋底外側(cè)緩沖裝置最好具有至少0.400英寸，最理想的是大于0.750英寸的厚度。
當采用可壓縮流體時，鄰接足部的緩沖裝置最好受到大于每平方英寸0和20磅之間的表壓的加壓，而在荷載分散元件下方的緩沖裝置受到每平方英寸5和50磅之間的表壓的加壓。0至20磅的壓力為腳提供柔軟的感覺，即一種高彈性的緩沖。在荷載分散元件下方的緩沖裝置的5至50磅的壓力在行走、跑步和跳躍的過程中以能量有效方式吸收、分散、貯存和回放可能損害并且否則浪費掉的撞擊能量。因此，在一個較佳實施例中，鞋配置有一個鄰接足部的“較柔軟的”緩沖裝置以便提供舒適性，即“踩在空氣上”的感覺，而鄰接地面的緩沖裝置具有較高的壓力并且一般還有較大的厚度，以使運動鞋具有較高的撞擊吸收能力和穩(wěn)定性。“踩在空氣上”這幾個字是適當?shù)?，因為較佳的緩沖裝置充壓有如氣體或空氣的可壓縮流體。當采用不可壓縮流體時，緩沖構(gòu)件就不要求加壓了。最好是，彈性體緩沖裝置充氣后約有0表壓。
此外，本發(fā)明的鞋的設(shè)計便于鞋的舒適性和性能特征的定制、最佳化和得到調(diào)節(jié)。而且，鄰接足部的緩沖裝置可設(shè)計成具有較鄰接地面的緩沖裝置小的壓力。實際上，鄰接足部的低壓的舒適緩沖墊可以在某個壓力范圍內(nèi)加工并且與一具有其自己的壓力范圍的高壓的性能緩沖墊配合使用，以便使鞋有多種多樣的應用，根據(jù)不同的運動和穿鞋者的性別或重量調(diào)節(jié)鞋的能力。
如熟悉現(xiàn)有技術(shù)的普通人顯然可見的那樣，某些設(shè)計可以將鄰接足部的緩沖裝置結(jié)合進鞋的鞋墊內(nèi)。在荷載分散元件下方的緩沖裝置可以由一個或若干個由泡沫材料包封的多室部件、單室非泡沫材料包封的部件或它們的組合構(gòu)成的，即不要求泡沫材料包封。
由此顯然可見，根據(jù)本發(fā)明提供了一種完全符合上述的目的、宗旨和優(yōu)點的鞋類制品。雖然結(jié)合本發(fā)明的具體的實施例對其進行了說明，但從前面的說明書來看，顯然許多替換、變更和改變對于熟悉現(xiàn)有技術(shù)的人來說是顯然易見的。因此，要求包含落入所附權(quán)利要求書的精神和寬闊范圍內(nèi)的所有這種替換、變更和改變。
權(quán)利要求
1.一種鞋類制品，其包括一個成形成包封住足的鞋面和一個固接到所述鞋面上的鞋底，所述鞋底具有至少一個地面嚙合部分，一個設(shè)置在所述足的至少一部分和所述鞋底的所述地面嚙合部分之間的含有流體的彈性體材料的第一密封隔離元件；一個設(shè)置在所述足的至少一部分和所述鞋底的所述地面嚙合部分之間的含有流體的彈性體材料的第二密封隔離元件，所述第一密封元件至少部分地覆蓋住所述第二密封元件；一個荷載分散元件，其使位于所述第一元件和所述第二元件的所述覆蓋區(qū)域的至少一部分之間的力重新分散開。
2.如權(quán)利要求1所述的鞋類制品，其特征在于所述第一和第二元件的所述彈性體材料是由聚氨基甲酸乙脂構(gòu)成的。
3.如權(quán)利要求1所述的鞋類制品，其特征在于所述第一元件還進一步由多個相互連通的室構(gòu)成的。
4.如權(quán)利要求1所述的鞋類制品，其特征在于所述第一元件只設(shè)置在所述足的一部分下方。
5.如權(quán)利要求1所述的鞋類制品，其特征在于所述元件中的至少一個內(nèi)的流體是可壓縮的。
6.如權(quán)利要求1所述的鞋類制品，其特征在于所述元件中的至少一個內(nèi)的流體是不可壓縮的。
7.如權(quán)利要求5所述的鞋類制品，其特征在于所述第一元件具有0至20磅/每平方英寸的表壓，而所述第二元件具有約15至50磅/每平方英寸的表壓。
8.如權(quán)利要求5所述的鞋類制品，其特征在于所述元件中的至少一個內(nèi)的流體是空氣和從下列一組氣體中選出的氣體的混合物，這組氣體包括六氟乙烷、六氟化硫、全氟丙烷、全氟丁烷、全氟戊烷、全氟己烷、全氟庚烷、八氟環(huán)丁烷、全氟環(huán)丁烷、六氟丙烯、四氟甲烷、一氯五氟乙烷、1，2-二氯四氟乙烷、1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷、三氟氯乙烯、溴三氟甲烷、一氯三氟甲烷和它們的混合物。
9.如權(quán)利要求1所述的鞋類制品，其特征在于所述荷載分散元件是由一種可撓曲的和彈性的材料構(gòu)成的。
10.一種適于形成鞋的一部分的結(jié)構(gòu)，其包括一個處于第一壓力下的第一含流體緩沖裝置，所述第一緩沖裝置處在足和所述鞋的地面嚙合部分的中間的荷載傳遞位置上；一個處于較高的第二壓力下的第二含流體緩沖裝置，所述第二緩沖裝置處在所述第一緩沖裝置的至少一部分和所述鞋的地面嚙合部分的中間的荷載傳遞位置上；一個荷載分散元件，其使所述第一和第二緩沖裝置中間的荷載傳遞部位的至少一部分中間的荷載傳遞位置上的力重新分布。
全文摘要
一種鞋類制品，其包括一個或一個以上與足直接或彈性荷載傳遞接觸的第一含流體緩沖裝置。最好厚些的一個或一個以上的第二含流體緩沖裝置設(shè)置在足和鞋類的地面嚙合表面之間鞋的荷載傳遞部分上。第一緩沖裝置至少局部地覆蓋住第二緩沖裝置的一部分上并且這兩種緩沖裝置在任何覆蓋部位由一個荷載分散元件至少局部地分隔開。
文檔編號A43B13/20GK1133149SQ9512008
公開日1996年10月16日 申請日期1995年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月28日
發(fā)明者馬里恩·富蘭克林·魯?shù)?申請人:馬里恩·富蘭克林·魯?shù)?br>