专利名称：用于跑步鞋中的鞋底的多结构支撑系统的制作方法
技术领域：
本发明一般来说涉及包括运动鞋或跑步鞋的鞋领域，且更明确地说，涉及具有多个流体传送和弹性结构元件以提供来自脚冲击的能力耗散并对使用者的脚进行冷却的结构支撑系统。
背景技术：
参与各种类型体育运动的运送员不断地扩展其运动能力的极限。来自与这些体育运动相关联的跑步或其它快速移动的撞击越来越多地形成各种应力相关损伤。个人所从事的有脚后跟冲击或其它脚撞击的许多活动(包括步行、徒步旅行、跑步或其它体育运动活动)可引起重复性应力损伤或其它长期并发症。为了允许增加的耐久力同时减小损伤的可能性，已创造出采用各种结构技术来吸收能量以减小由脚冲击所形成的撞击的体育运动鞋。已采用弹性机械元件气囊和其它元件。期望提供一种鞋结构，其充分地吸收和耗散撞击能量且可适合于例如个别或运动员所参与的步行、跑步、徒步旅行或其它体育运动的活动。进一步期望提供作为所述鞋结构的整体部分的既用于能量耗散结构又用于鞋(通常为了增加舒适度)的冷却能力。
发明内容
本文中描述的本发明的实施例提供一种用于脚冲击能量耗散的鞋结构，所述鞋结构采用第一多个可压缩部件，其每一者具有含有第一工作流体的内部空隙。第二相等多个配合可压缩部件各自通过流体导管连接到所述第一多个可压缩部件中的相关一者，使得所述第一工作流体响应于由脚冲击诱发的压缩而从所述相关可压缩部件被传送到所述配合可压缩部件。流动限制元件可与每一流体导管相关联。鞋垫和脚床将所述第一多个可压缩部件和所述第二相等多个配合可压缩部件约束在中间以便集成到所述鞋中。在替代实施例中，多个弹性结构部件放置在所述可压缩部件中间。所述弹性结构部件响应于所述脚床的由脚冲击诱发的压缩而变形，提供能量耗散和压缩筒柱到其未经压缩状态的弹性恢复两者。所述弹性结构部件可以是从所述鞋垫延伸的弓形细丝，其中弓形部件单独地或结合在所述鞋垫和脚床中间延伸的竖立细丝正交地围绕每一可压缩部件以提供支撑和弹性分离所述鞋垫和脚床的骨架结构。所述结构的用于运动鞋的实施例另外提供多个冷却元件。所述鞋垫和脚床由外围壁互连而形成空腔且其含有第二工作流体，所述第二工作流体可响应于所述脚床的响应于脚冲击的压缩而在所述可压缩部件中间传输。冷却管在所述鞋垫和脚床中间横向延伸且操作地暴露于所述外围壁中。另外，所述第二工作流体浸浴所述可压缩部件、导管和流动限制元件以用于热传送和能量耗散。压缩筒柱的恢复以及主要和辅助工作流体的流动由细丝骨架结构在归因于脚冲击的压缩之后而使所述脚床和鞋垫膨胀时的弹性反应辅助。在经增强实施例中，至少一个可压缩部件的空隙内承载有浮力磁铁。所述浮力磁铁响应于脚冲击而在所述可压缩部件内位移。环绕所述可压缩部件的感应线圈操作地连接到电阻元件以用于响应于由所述浮力磁铁的相对运动引起的以电磁方式产生的电流的能量耗散。具有与所述浮力磁铁相反极性的排斥磁铁安装在接近所述可压缩部件的底部处以防止在压缩期间所述浮力磁铁接触底部。
结合附图参照下文详细描述可更好地理解本发明的这些及其它特征和优点，附图中图1是展示本发明的第一实施例的结构组件的等距视图局部截面图；图2是图1中所展示的实施例的俯视图，其中为清晰起见移除了脚床；图3是展示包括压缩筒柱和弓形弹性部件的本发明的第一实施例的结构元件的详细局部图；图4是单个压缩筒柱和相关联弓形弹性部件的详细图；图5是包括单个压缩筒柱和多个弹性细丝的本发明的实施例的详细等距视图；图6是并入有呈第一配置的横向冷却管的本发明的实施例的等距视图；图7A是包括脚床的脚后跟部分的图6的实施例的等距视图，其中脚床的剩余部分被删除以便清晰地观看所述实施例的元件；图7B是包括脚床的图6的实施例的等距视图；图7C是具有替代冷却管配置的图6的经修改实施例的等距视图；图7D是脚床已就位的图7C的实施例的等距视图；图8是一对在磁性能量耗散时相互联系的压缩筒柱的细节的等距视图；图9是图8中所展示的实施例的反转等距视图；以及，图10是并入有浮力磁铁电磁感应线圈、撞击防止磁铁和流体流动端口的压缩筒柱的端视截面图。
具体实施例方式参考图式，图1展示鞋垫10，在各种实施例中，所述鞋垫10为接纳于运动鞋的鞋底上方的插入件。在替代实施例中，所述鞋垫与鞋底成整体且可在所述垫的底部上并入有各种踩踏设计或其它特征。压缩筒柱12由例如天然或合成橡胶的弹性材料构造而成且具有从鞋垫向上延伸的中心空隙，如随后将更详细描述。在图式中所展示的示范性实施例中，每一压缩筒柱中的空隙部分地填充有离开可压缩气垫的第一工作流体。在替代实施例中，所述筒柱中没有保留气体工作空间且每一筒柱的壁可在未充满流体时大致塌陷。初始实施例采用粘性油作为第一工作流体。每一压缩筒柱(例如，筒柱12a)与第二压缩筒柱(例如，筒柱12b)匹配且与流体导管14互连。所述压缩筒柱的数目和布局基于鞋形状和所要撞击吸收而确定。对于所展示的实施例，多个筒柱放置于脚后跟区段中，而匹配的筒柱放置于脚趾区段中。脚床11上覆于压缩筒柱上从而结合鞋垫包封支撑结构。将筒柱1 和12b用作实例，当穿用者走出一步从而形成通过脚床传输的初始脚后跟冲击时，筒柱1 被压缩从而迫使工作流体进入到导管Ha中。流动限制器16a调节流
5体从压缩中筒柱1 到筒柱12b (作为接收筒柱)的流动。接收筒柱中的气垫被压缩，或在替代实施例中塌陷的筒柱壁膨胀，且弹性压缩筒柱12a的压缩、流体传送通过限制与接收筒柱12b中的气垫压缩或筒柱壁膨胀的组合提供多种能量耗散机制以衰减脚后跟冲击，借此降低从地面传送回到脚的能量。当穿用者的脚向前翻滚时，上述过程反转，从而导致筒柱 12b的压缩而使得所得流体流动通过导管和限制返回到筒柱12a。因气垫的压缩而存储于接收筒柱中的能量提供在脚翻滚过期间恢复的反弹效应，借此引起运动员的努力的减小。图2展示具有相关联流体导管的示范性筒柱匹配对。对于所描述的实施例，筒柱 12a、12C、Ue和12g布置成紧邻鞋垫的脚后跟边界的第一行。匹配的筒柱12b、12d、12f和 12h位于脚的球形部处。筒柱12i位于鞋垫的脚后跟部分的前部最远端，而配合筒柱12 j位于鞋垫的脚趾部分的前部外围。在工作环境中，每一压缩筒柱12通过具有流动限制器16 的相关联流体导管14与第二筒柱匹配。对于所展示的实施例，流动限制器16为单独元件。 在替代实施例中，流动限制是通过在导管的长度上确定所述导管的横截面积的大小或在所述导管中整体形成孔口或管嘴实现的。筒柱的选定布局允许精细控制所述鞋结构内的能量传送以适应各种旋前问题并通过基于脚冲击分布曲线使流体导管的长度最大化而使所要能量耗散最大化。例如，短跑鞋将匹配的筒柱并入于鞋的脚趾部分内，因为通常并不发生脚后跟冲击。位于脚的球形部下面的筒柱与位于脚趾下面的筒柱的匹配将适应在翻滚过脚趾而完成跨步时对球形部的冲击。作为实例，在长跑鞋、交叉训练鞋或徒步旅行鞋中，脚后跟冲击可能更大，且脚后跟和脚趾部分中的筒柱的匹配提供最大能量耗散。在篮球鞋或场地球鞋的情况下，可使鞋底内部与外部上的筒柱匹配以适应来自快速侧身运动或脚上的枢转的扭转效应。可通过在脚后跟区域和脚趾区域中的脚床中包括刚性部分或刚性板来实现扩大个别筒柱的一区域内的压缩效应。图2另外展示图式中所揭示实施例中采用的补充结构元件。通过弓形弹性部件18 提供弹性筒柱中的额外复原力。对于所展示的实施例，预期脚后跟冲击将是主要能量耗散的所要来源且弓形弹性部件围绕脚后跟区中的筒柱。图3和图4中展示了关于弓形部件的布局和外观的更多细节。对于所展示的实施例，每一筒柱由四个正交放置的弓形弹性部件围绕。图2和图3中所展示的实施例采用压缩筒柱与用于每一筒柱的一单独组的四个弓形弹性部件的间隔。在具有压缩筒柱的规律间隔的实施例中，可在邻近压缩筒柱之间采用单个中间弓形部件。作为鞋垫模制工艺的一部分，弓形部件可与插入在弓形部件中间的筒柱和相关联流体导管一起形成。作为对图式中的实施例的额外展示，鞋垫和脚床可采用模制凹部23以个别地使筒柱就座。在脚冲击期间，在筒柱压缩的同时，弓形部件发生弹性变形。在移除压缩力后，经压缩弓形部件的松弛即刻增强经压缩筒柱的恢复。对于所展示的实施例，弓形部件抵靠脚床提供复原力，如随后将更详细描述。在替代实施例中，弓形部件以粘合方式附接到压缩筒柱或与压缩筒柱整体形成，以在经变形弓形部件的松弛期间给压缩筒柱提供直接复原力。图5展示补充能量吸收结构的额外实施例。在压缩筒柱之间提供竖立弹性细丝 20。在脚冲击期间，弹性细丝的变形辅助能量耗散且在释放后，经变形细丝的松弛即刻抵靠脚床提供复原力，如先前针对弓形部件所描述。尽管图5中展示为存在于鞋的脚趾部分中， 但如图7C中所展示竖立细丝可定位于脚后跟部分中，随后将更详细地论述。在选定实施例中，竖立细丝结合弓形部件使用且可用于在未采用弓形部件的情况下提供脚床与鞋垫在压缩筒柱中间的弹性结构分离。对于图式中所展示的实施例，竖立细丝安装到鞋垫或与鞋垫整体形成。在替代实施例中，细丝可悬垂在脚床上，可交替地从鞋垫延伸和悬垂在脚床上或者构成呈骨架布置的鞋垫和脚床之间的互连。参考图6，冷却管22安装在所述鞋中的横切于鞋垫的纵向轴的各种位置处。冷却管在正常或步行或跑步动作期间的压缩和膨胀形成穿过所述管中的开放通道M的气流。 通过所传送空气的热传送允许对所述鞋内的脚床进行冷却以将能量耗散到环境以及不断地将能量从鞋的组件传送到环境。如图7B和图7D中所展示且随后将更详细描述，由外围壁 26接合的结合有鞋垫的上覆脚床提供其中含有第二工作流体的空腔28。所述空腔中的第二工作流体的存在另外辅助弹性结构部件以提供支撑。在示范性实施例中，采用净化或去离子水作为第二工作流体。工作流体沿通道在压缩筒柱、弓形或细丝弹性部件以及冷却管之间流动。在正常步行或跑步运动期间，工作流体通过在空腔于脚床和鞋垫之间相对压缩期间在各种结构部件中间流动来提供额外能量吸收能力。另外，工作流体通过浸浴压缩筒柱、弓形和细丝弹性部件以及脚床的下表面提供用于到冷却管的额外热传送的传导介质。对于图6、图7A和图7B中所展示的实施例，冷却管的一部分经放置而直接邻近导管14且与导管14热接触以用于对在压缩筒柱中间传送的第一工作流体进行冷却。另外， 冷却管经放置而与压缩筒柱横向或垂直紧邻且与压缩筒柱热接触以用于直接补充冷却。在一个示范性实施例中，冷却管集成于鞋垫或脚床中邻近压缩筒柱的连接位置。脚床的在图 7A中所展示的部分可以是可分离脚后跟板11a，其用于将脚后跟冲击的力分布于鞋的脚后跟部分中的压缩筒柱上方。脚床的可比较脚趾部分可作为一个整体与脚床类似地分离，以达到脚趾部分中的类似效应，如图7B中的元件lib所表示。图7C和图7D展示系统中的冷却管的替代配置，其中鞋的脚趾部分中的脚床和鞋底板采用嵌入式冷却管以实现对第二工作流体的最大接触和冷却。脚后跟冲击导致流体位移到脚趾部分中，从而载送来自经压缩筒柱、流体流动导管的能量并使弹性部件变形。第二工作流体与脚趾区域中的鞋底板的顶部和脚床的底部的密切接触以及冷却管紧邻这些表面的布局通过经由冷却管的空气交换而允许从工作流体到环境的最大热传送且借此允许最大能量传送。在先进实施例中，在鞋底板的顶表面中采用传导板19以增强来自工作流体的热传送。尽管图式中展示仅与鞋底板相关联，但替代实施例采用与脚床相关联的第二传导板以增强去往鞋底板和脚床两者中的冷却管的传导。通过使用图8、图9和图10中所展示的电磁产生系统来实现额外能量耗散。浮力磁铁30在示范性压缩筒柱1 的第一工作流体中浮动。对于所展示的实施例，在压缩筒柱的外部表面上缠绕有感应拾波线圈32。在替代实施例中，所述线圈被包封或模制到筒柱壁中。如先前所描述，在由脚动作形成的筒柱的压缩期间，迫使第一工作流体从筒柱穿过导管 14且磁铁在筒柱中轴向移动，从而在感应线圈中形成电流。所产生的电流以电阻方式耗散， 如随后将更详细描述。对于图式中所展示的实施例，配合筒柱12b具有类似结构但并入有感应线圈34，线圈34具有与线圈32相反的极性。流动穿过导管14和限制器16的流体将筒柱12b中的浮力磁铁向上推动。筒柱12b中的浮力磁铁和感应线圈34之间的相互作用通过来自由线圈32所形成的电流的电磁驱动力与由浮力磁铁的运动所形成的反转EMF两者的组合而提供额外能量耗散。可通过使用额外电阻元件增加两个感应线圈之间的互连导线36和38的电阻。尽管图式中所展示的实施例采用两个线圈，但在替代实施例中，将一个压缩筒柱上的单个线圈与从所述线圈延伸的电阻导线环路一起使用提供所要能量耗散。另外，图式中所展示的实施例提供具有整体电阻元件16'的平行流体导管14' 以用于传送工作流体，使用两个导管允许可分别与互连电导线36和38相关联的两个流体流动路径。由感应电流的电阻耗散所产生的热被传送到第二工作流体。导线和任何相关联电阻元件与流体导管的密切接触允许来自电磁形成的电流的电阻耗散的经增强热传导。在图式的实施例中，导线展示为与导管的表面分离和安装到导管的表面，然而，在替代实施例中，导线可整体地模制到导管壁中。如针对图6和图7的实施例所描述，在第二工作流体中浸浴电导线和第一工作流体导管提供通过冷却管所产生的热的耗散。尽管图8、图9和图10中所展示的实施例采用整体安装到压缩筒柱的感应线圈，但替代实施例采用与压缩筒柱同心的单独线圈。所述线圈可采取安装在脚床和鞋垫中间的弹性弹簧的形式，借此在由脚冲击所形成的相对压缩期间提供额外能量耗散。如图10中的最佳所见，在可压缩筒柱12a的基底中安装有排斥磁铁40。所述排斥磁铁具有与浮力磁铁相反的极性且提供磁性排斥以减小或排除脚冲击期间浮力磁铁在可压缩筒柱中的触底。两个磁铁之间的排斥力为压缩筒柱1 的脚冲击提供进一步能量耗散。现已根据专利法规的要求详细描述了本发明，所属领域的技术人员将认识到对本文所揭示特定实施例的修改和替代。此些修改属于如以上权利要求书所界定的本发明的范围和意图内。
权利要求
1.一种用于脚冲击能量耗散的鞋结构，其包含第一多个可压缩部件(lh、12i)，其每一者具有含有第一工作流体的内部空隙；第二相等多个配合可压缩部件(12b、12j)，其每一者通过流体导管(14)连接到所述第一多个可压缩部件中的相关一者，所述第一工作流体响应于所述相关一个可压缩部件的由脚冲击诱发的压缩而从所述相关一个可压缩部件被传送到所述配合可压缩部件。
2.根据权利要求1所述的鞋，其进一步包含与所述流体导管相关联的流动限制元件 (16)。
3.根据权利要求1所述的鞋，其进一步包含将所述第一多个可压缩部件和所述第二相等多个配合可压缩部件约束在中间的鞋垫(10)和脚床(11)。
4.根据权利要求3所述的鞋，其进一步包含在所述可压缩部件中间的多个弹性结构部件(18、20)，所述弹性结构部件响应于所述脚床的由脚冲击诱发的压缩而弹性地变形。
5.根据权利要求4所述的鞋，其中所述弹性结构部件包含从所述鞋垫延伸的弓形细丝 (18)。
6.根据权利要求5所述的鞋，其中所述弓形部件正交地围绕每一可压缩部件。
7.根据权利要求4所述的鞋，其中所述弹性结构部件包含在所述鞋垫和脚床中间延伸的竖立细丝00)。
8.根据权利要求3所述的鞋，其进一步包含在所述鞋垫和脚床中间横向延伸的多个冷却管(22)。
9.根据权利要求3所述的鞋，其中所述鞋垫和脚床由外围壁06)互连而形成空腔 ( )，且进一步包含第二工作流体，所述第二工作流体含于所述空腔中且可响应于所述脚床的响应于脚冲击的压缩而在所述可压缩部件中间传输。
10.根据权利要求9所述的鞋，其进一步包含横向延伸穿过所述鞋以用于对所述第二工作流体进行冷却的多个冷却管02)。
11.根据权利要求9所述的鞋，其中所述第二工作流体浸浴所述可压缩部件(12)、导管 (14)和流动限制元件(16)以用于热传送。
12.根据权利要求1所述的鞋，其进一步包含浮力磁铁(30)，其被承载于至少一个可压缩部件的所述空隙内，所述浮力磁铁可响应于脚冲击而在所述可压缩部件内位移；感应线圈(32)，其环绕所述至少一个可压缩部件且操作地连接到电阻元件(36、38)以用于响应于由所述浮力磁铁的相对运动引起的以电磁方式产生的电流的能量耗散。
13.根据权利要求12所述的鞋，其进一步包含第二浮力磁铁，其被承载于所述至少一个可压缩部件的配合可压缩部件内；第二感应线圈，其环绕所述配合可压缩部件且以相反极性操作地互连到第一感应线圈。
14.根据权利要求12所述的鞋，其进一步包含排斥磁铁(40)，其安装于接近所述至少一个可压缩部件的底部处且具有与所述浮力磁铁相反的极性。
15.一种用于脚冲击能量耗散的鞋结构，其包含第一多个可压缩部件(lh、12i)，其每一者具有含有第一工作流体的内部空隙；第二相等多个配合可压缩部件(12b、12j)，其每一者通过流体导管(14)连接到所述第一多个可压缩部件中的相关一者，所述第一工作流体响应于所述相关一个可压缩部件的由脚冲击诱发的压缩而从所述相关一个可压缩部件被传送到所述配合可压缩部件；浮力磁铁(30)，其被承载于至少一个可压缩部件的所述空隙内，所述浮力磁铁可响应于脚冲击而在所述可压缩部件内位移；感应线圈(32)，其环绕所述至少一个可压缩部件且操作地连接到电阻元件以用于响应于由所述浮力磁铁的相对运动引起的以电磁方式产生的电流的能量耗散。
16.根据权利要求15所述的鞋，其进一步包含将所述第一多个可压缩部件和所述第二相等多个配合可压缩部件约束在中间的鞋垫(10)和脚床(11)。
17.根据权利要求16所述的鞋，其中所述鞋垫和脚床由外围壁06)互连而形成空腔 ( )，且进一步包含第二工作流体，所述第二工作流体含于所述空腔中且可响应于所述脚床的响应于脚冲击的压缩而在所述可压缩部件中间传输。
18.根据权利要求17所述的鞋，其进一步包含在所述鞋垫和脚床中间横向延伸且操作地暴露于所述外围壁中的多个冷却管02)。
19.根据权利要求17所述的鞋，其中所述第二工作流体浸浴所述可压缩部件、导管和电阻元件以用于热传送。
20.一种用于脚冲击能量耗散的鞋结构，其包含鞋垫(10)和脚床(11)；多个弹性结构部件(18、20)，其在所述鞋垫和脚床中间延伸，所述弹性结构部件响应于所述脚床的由脚冲击诱发的压缩而弹性地变形；外围壁(沈)，其在所述鞋垫和脚床之间延伸而形成空腔08)；工作流体，其含于所述空腔中且可响应于所述脚床的响应于脚冲击的压缩而在所述可压缩部件中间传输。
21.根据权利要求20所述的鞋，其中所述弹性结构部件包含从所述鞋垫延伸的弓形细丝(18)。
22.根据权利要求20所述的鞋，其中所述弹性结构部件包含在所述鞋垫和脚床中间延伸的竖立细丝00)。
23.根据权利要求20所述的鞋，其进一步包含在所述鞋垫和脚床中间横向延伸且操作地暴露于所述外围壁中的多个冷却管(22)，所述工作流体浸浴所述冷却管以用于所述弹性结构部件和所述冷却管之间的热传送。
24.根据权利要求20所述的鞋，其进一步包含横向延伸穿过所述鞋垫和脚床的多个冷却管。
全文摘要
一种用于脚冲击能量耗散的鞋结构，其采用具有含有第一工作流体的内部空隙的可压缩部件。一组配合的可压缩部件通过流体导管连接到第一可压缩部件中的相关一者，使得所述第一工作流体响应于由脚冲击诱发的压缩而从所述相关可压缩部件被传送到所述配合可压缩部件。鞋垫和脚床将所述可压缩部件约束在中间。提供冷却管以用于浸浴所述可压缩部件、导管和弹性元件的第二工作流体的能量耗散。至少一个可压缩部件的所述空隙内所承载的浮力磁铁响应于脚冲击而在所述可压缩部件内位移。环绕所述可压缩部件的感应线圈操作地连接到电阻元件以用于响应于由所述浮力磁铁的相对运动引起的以电磁方式产生的电流的能量耗散。
文档编号A43B13/18GK102202534SQ200980142263
公开日2011年9月28日 申请日期2009年10月23日 优先权日2008年10月24日
发明者凯文·麦克唐纳 申请人:凯文·麦克唐纳