具有弯曲如弓形弹性板的用于鞋类物品的鞋底组件的制作方法

本教导总体上包括一种具有弯曲弹性板的用于鞋类物品的鞋底组件。

背景技术：

鞋通常包括鞋底，该鞋底被配置为位于穿着者的脚下方以将脚与地面或地板表面隔开。鞋底结构可以被设计用于提供所需的减震水平。运动鞋特别是有时在鞋底结构中使用聚氨酯泡沫或其它有弹性材料以提供减震。运动鞋类物品的鞋底结构具有提供用于一般用途或用于特定运动项目的足够的附着摩擦力(traction)和耐用性的接地表面也是有利的。

附图说明

图1是具有弹性板并且处于未挠曲位置的鞋类物品的示意性剖视图。

图2是处于挠曲和刚好在脚趾离地(toe-off)前的完全加载位置的图1的鞋类物品的示意性剖视图。

图3是没有挠曲到脚趾离地位置而弹性板释放所存储的能量的图1的鞋类物品的示意性剖视图。

图4是形成第一曲率的图1的弹性板的示意性侧视图。

图5是图4的弹性板的示意性侧视图，其中保持元件被固定到弹性板以将弹性板的曲率反向到第二曲率。

图6是图4和图5的弹性板的示意性侧视图，其中保持元件和弹性板在加载下挠曲使得弹性板具有第三曲率。

图7是图5的弹性板的示意性透视图，其中保持元件未示出，并且具有图5的第二曲率。

图8是形成具有图4的第一曲率的弹性板的示意性透视图。

图9是图1的鞋底组件的一部分的示意性局部剖视图。

图10是根据本教导的替代方面的图1的具有弹性板的鞋底组件的替代实施例的一部分的示意性局部剖视图。

图11是根据本教导的另一个替代方面的图1的具有弹性板的鞋底组件的另一个替代实施例的一部分的示意性局部剖视图。

图12是具有弹性板并且处于未挠曲位置的鞋类物品的替代实施例的示意性局部剖视图。

图13是处于挠曲和脚趾离地前的完全加载位置的图12的鞋类物品的示意性局部剖视图。

图14是图12的弹性板的示意性透视图，其中保持元件未示出并且示出当处于未挠曲位置时的曲率。

图15是具有弹性板并且处于未挠曲位置的鞋类物品的另一个替代实施例的示意性局部剖视图。

图16是处于挠曲和脚趾离地前的完全加载位置的图15的鞋类物品的示意性局部剖视图。

图17是图15的弹性板的示意性透视图，其中保持元件未示出并且示出当处于未挠曲位置时的曲率。

具体实施方式

一种用于鞋类物品的鞋底组件具有弯曲弹性板，该弯曲弹性板存储和释放弹簧能量以辅助向前推进。该弯曲弹性板具有中心部分和从中心部分延伸的相对的端部。该弹性板还包括具有第一表面的第一侧和具有第二表面的相对的第二侧。保持元件被固定到端部，使得保持元件横跨中心部分并且使中心部分弯曲。弹性板的挠曲(即，弯曲)将弹簧能量存储在弹性板中，弹性板促使中心部分不挠曲(即，不弯曲)并且释放弹簧能量。

保持元件仅在端部处被固定到第一表面。鞋底层，例如鞋中底层，可以在端部和中心部分二者处被固定到弹性板的第二表面。鞋底层可以具有前脚部分、脚中部分和脚跟部分。弹性板可以被固定到鞋底层的前脚部分，其中第一端部在第二端部前方。

中心部分的预组装曲率通过保持元件的附接来反向。换句话说，当弹性板未被固定到保持元件时，中心部分具有第一曲率，并且当保持元件被固定到端部时，中心部分具有与第一曲率方向相反的第二曲率。此外，当保持元件被固定到端部并且弹性板在加载下挠曲时，中心部分具有大于第二曲率的第三曲率。因此，在朝向脚趾离地位置移动时，随着鞋类物品挠曲，能量被存储在弹性板中，并且当鞋类物品不挠曲以到达脚趾离地位置时，弹性板释放所存储的能量并且有助于推进向前运动。

在一个实施例中，保持元件是不可伸展织物。弹性板可以是纤维束铺设复合材料(fiber strand-laid composite)、碳纤维复合材料、热塑性弹性体、玻璃增强尼龙、或其它合适的材料，例如层压木材、回火钢、弹簧钢或用于射箭或狩猎弓的材料。弹性板可以是层压的。换句话说，弹性板可以包含合适的材料的彼此固定的多个相对薄的层，每一层大致遵循并限定弹性板的曲率。这些层在鞋类物品的纵向方向上可以具有不同的总长度，因为每个单独的层不需要延伸到并且包括第一端部和第二端部中的每一个。与以单层形成的同一合适的材料的弹性板相比，这样的叠层结构可以增加弹性板的柔性。如本文所使用的，用于弹性板的“合适的材料”是具有足够刚度以便当从第二曲率挠曲到第三曲率时存储足够的能量使得促使弹性板不挠曲并释放所存储的能量以返回到第二曲率的材料。端部可以具有比中心部分更大的弯曲刚度，使得弹性板的挠曲主要在中心部分处。

弹性板和保持元件可以在其间限定空隙(即，腔)。在一个实施例中，保持元件仅被固定到弹性板的第一和第二端部，并且空隙是在弹性板的中心部分与保持元件之间。随着弹性板在加载下挠曲，保持元件朝向弹性板的中心部分挠曲以减小空隙。

保持元件可以通过粘合剂结合被固定到弹性板。还可以使用一个或多个夹子，以在一个或两个端部处将保持元件进一步固定到弹性板。在一个实施例中，夹子被卷曲到弹性板。可选择地，可以使用机械锁或干涉锁定系统来将保持元件固定到弹性板。在这样的实施例中，机械锚固件将保持元件固定到弹性板，其中每一个锚固件延伸穿过保持元件并且穿过弹性板中的相应的槽。

在一实施例中，突起在中心部分处从弹性板的第一表面延伸。突起被构造为当中心部分具有第二曲率时彼此间隔开。相邻的突起被构造为当中心部分具有第三曲率时彼此接触，从而限制弹性板的挠曲。通过非限制性示例来说，在一个实施例中，至少一些突起朝向保持元件逐渐变小并且大致横向地延伸跨过弹性板。在另一个示例实施例中，至少一些突起大致横向地延伸跨过弹性板，并且每一个突起具有从第一表面延伸的颈部和在颈部的末端处大致垂直于颈部的头部。

在一个实施例中，一种用于鞋类物品的鞋底组件包括鞋中底层，该鞋中底层具有沿鞋中底层的纵向轴线布置的前脚部分、脚中部分和鞋跟部分。弯曲弹性板被支撑在鞋中底层的前脚部分上并且被固定到鞋中底层的前脚部分。弯曲弹性板具有中心部分和大致沿着纵向轴线从中心部分延伸的第一和第二端部。中心部分具有第一弯曲刚度，并且端部各自具有大于第一弯曲刚度的相应的弯曲刚度。不可伸展的保持元件被固定到端部，使得中心部分的预组装曲率被反向，并且保持元件横跨中心部分并且使中心部分弯曲，在中心部分与保持元件之间限定空隙。当前脚部分挠曲时，弹性板和保持元件的加载将弹簧能量存储在弹性板中，当弹簧能量随着前脚部分不挠曲而被释放时，弹簧板促使鞋底组件向前。

当将弯曲弹性板从保持元件和鞋中底层中拆下时，中心部分可以具有第一曲率，并且当将保持元件固定到中心部分并且横跨中心部分并且鞋底组件处于第一非挠曲状态时，中心部分可以具有与第一曲率方向相反的第二曲率。当将弹性板固定到鞋中底层、将保持元件固定到中心部分并且横跨中心部分、并且鞋底组件处于相对于第一状态挠曲并且在加载下的第二状态时，中心部分可以具有大于第二曲率的第三曲率。

当结合附图考虑时，本教导的上述特征和优点以及其它特征和优点从用于执行本教导的方式的以下详细描述中将是显而易见的。

“一(a/an)”、“该”、“至少一个”和“一个或多个”可以互换使用以表明项目中的至少一个存在。除非上下文另有明确说明，否则多个这样的项目可以存在。除非根据上下文另有明确或清楚地说明，否则本说明书(包括所附权利要求书)中的参数(例如，数量或条件)的所有数值应当被理解为在所有情况下被术语“约”修饰，而无论“约”是否实际出现在数值之前。“约”表明所述数值允许一些轻微的不精确(其中一些接近精确值；近似或合理地接近该值；差不多)。如果由“约”提供的不精确性在本领域中不被理解为该普通含义，则本文所使用的“约”表明至少由测量和使用这样的参数的普通方法可以引起的变化。此外，范围的公开应被理解为具体公开了该范围内的所有值和进一步划分的范围。

术语“包含”、“包括”和“具有”是包括性的，并且因此详细说明所述特征、步骤、操作、元件或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、步骤、操作、元件或部件的存在或添加。当可能时，可以改变步骤、过程和操作的顺序，并且可以采用附加或替代步骤。如在本说明书中所使用的，术语“或”包括相关所列项目中的任何一个和所有组合。

本领域普通技术人员将认识到的是，例如“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等术语相对于附图描述性地使用，并且不表示对如由权利要求所限定的本发明的范围的限制。

参考附图，其中贯穿几个视图，相同的附图标记指代相同的部件，图1示出了具有鞋底组件12的鞋类物品10。鞋类物品10可以包括附接到鞋底组件12并且根据人脚45的特定尺寸表来确定尺寸的鞋面14。如图所示，鞋类物品10是例如用于田径跑步的运动鞋。在其它实施例中，鞋类物品10可以是礼服鞋(dress shoe)、工作鞋(work shoe)、凉鞋、拖鞋、靴子或任何其他类型的鞋。鞋类物品10具有脚跟部分16、脚中部分18和前脚部分20。脚跟部分16大致与鞋类物品10的尺寸的人脚45的后部包括跟骨对应。脚中部分18大致与鞋类物品12的尺寸的人脚45的弓形区域对应。前脚部分20大致与鞋类物品12的尺寸的人脚45的脚趾和连接跖骨与趾骨的关节对应。

鞋底组件12包括多个部件。例如，鞋底组件12可以包括弹性鞋中底层22，当鞋底组件12搁置在地平面G的水平面上时，该弹性鞋中底层22被附接到鞋面14并且被定位在鞋面14的下方。鞋中底层22可以是结合所需水平的弹性和支撑性的材料，例如乙烯醋酸乙烯酯(EVA)泡沫。鞋类物品中可以包括一个或多个鞋中底层。用于至少部分地形成鞋类物品10的接地表面的附着摩擦力和耐用性的耐用材料(例如橡胶)的鞋外底层或分离的鞋外底元件可以被固定到鞋中底层22的下侧。在鞋底组件12中还可以包括限定流体填充腔(例如空气填充腔)的聚合物囊状元件。

缝合单元(strobel unit)24可以被结合到鞋中底层22的脚接收表面。鞋面14的下周边可以被缝合或结合到缝合单元24，并且附加地或替代地结合到鞋中底层22。在一个实施例中，缝合单元24可以是整体的一件式鞋面14的一体部分，例如缝合形成的一件式针织鞋面。

鞋底组件12包括大致在前脚部分20中的弯曲弹性板26。如本文进一步所讨论的，弯曲弹性板26被构造为随着前脚部分20在脚趾离地前的前向运动期间挠曲而存储能量，并且随着前脚部分20在从地平面G脚趾离地期间不挠曲而释放能量以有助于向前推进鞋类物品10。弯曲弹性板26具有中心部分28和从中心部分28延伸的相对的端部30、32。端部30是第一端部，并且可以被称为前端部，因为其被定位在沿着鞋类物品10的纵向轴线L的中心部分28的前部。端部32是第二端部，并且可以被称为后端部，因为其被定位在沿着纵向轴线L的中心部分28的后部。

鞋底组件12还包括保持元件34，该保持元件34在一侧37上被固定到端部30、32，使得保持元件34横跨中心部分28并且使中心部分28弯曲。缝合单元24例如通过粘合剂被固定到保持元件34的相对侧38，如图1所示。如图5中最佳示出的，保持元件34例如通过采用粘合剂50结合而仅被固定到弯曲弹性板26的第一和第二端部30、32。在另一个实施例中，机械锁或干涉锁定系统可以被用于将保持元件固定到弹性板。在这样的实施例中，机械锚固件将保持元件固定到弹性板，其中每一个锚固件延伸穿过保持元件并且穿过弹性板中的相应的槽。在弹性板26的中心部分28与保持元件34之间存在空隙36，本文中也被称为腔。空隙36可以是未加压的、未密封的空气填充腔。

保持元件34是不可伸展且不可压缩材料，例如聚合物织造织物。弯曲弹性板26也是不可伸展且不可压缩材料，例如纤维束铺设复合材料，包括碳纤维复合材料，或者可以是热塑性弹性体，例如聚醚嵌段酰胺(PEBAX)，或玻璃增强尼龙材料。一种合适的碳纤维复合材料可以是具有可以是热固性或热塑性聚合物的粘结聚合物的碳纤维增强聚合物。可选择地，弹性板26可以是层压木材、回火钢、弹簧钢或本文定义的其它合适的材料。弹性板26可以具有层压结构。换句话说，弹性板26可以由任何这样的合适材料的薄层组成。

如图4所示，弯曲弹性板26被形成为使得中心部分28具有第一曲率C1。换句话说，在独立的未组装状态下，如成型的或以其它方式形成的并且在将保持元件34固定到弯曲弹性板26之前，弯曲弹性板26通常在第一侧40上向外弯曲，并且端部30、32具有比中心部分28更大的曲率C4。图8是处于未组装状态的弯曲弹性板26的透视图。第一曲率C1也被称为预组装曲率。

图4示出了弹性板26在第一侧40上具有第一表面41并且在相对的第二侧42上具有第二表面43。如图5所示，当保持元件34被固定到第一侧40的第一表面41上的端部30、32时，端部30、32相对于图4中的其位置被向上拉动，并且中心部分28的曲率的方向由此被反向，使得中心部分28具有第二曲率C2，其中弯曲弹性板26在第二侧42上大致向外弯曲。图5表示处于第一状态(在本文中也被称为非挠曲状态)的弹性板26和保持元件34，在该第一状态下，因为脚45大致不挠曲，所以前脚部分20处于图1的非挠曲状态。弯曲弹性板26被偏压以返回到图4的其未组装的成形状态，其将保持元件34置于张力下。仅为了说明的目的，图7示出了处于图5的位置、具有第二曲率C2的弹性板26，尽管在保持元件34没有被固定到第一表面41的情况下，它将不会保持在该位置。

弯曲弹性板26被构造为使得中心部分28具有小于端部30、32的第二弯曲刚度的第一弯曲刚度，其中弯曲围绕如图2所示的轴线T，轴线T在鞋类物品10中横向地延伸并且垂直于纵向轴线L。当鞋类物品10的穿着者的脚45挠曲使得前脚部分20也围绕轴线T挠曲时，如图2所示，在图3的最终脚趾离地位置前，随着穿着者的重量移动到前脚部分20，附加载荷被置于保持元件34和弹性板26上。前脚部分20的加载和挠曲使保持元件34和弯曲弹性板26二者如图2和6所示弯曲(即，挠曲)并且至第二状态，在该第二状态下，中心部分28具有大于第二曲率C2的第三曲率C3。因为中心部分28的弯曲刚度小于端部30、32的弯曲刚度，所以中心部分28趋向于变平并且端部30、32在加载下朝向轴线T向内拉动。保持元件34还挠曲并且朝向弹性板26移动，更靠近中心部分28，使空隙36的高度(如在附图中垂直于地平面G所测量的)降低，如图2和6最佳示出的。

使弹性板26挠曲到图2的位置所需的能量被存储在挠曲的弹性板26中，挠曲的弹性板26被偏压以返回到图1的位置。实际上，弹性板26被偏压以返回到图4的位置，但是当固定到保持元件34和鞋中底层22时不能这样做。当鞋类物品10继续向前滑动到图3的脚趾离地位置时，穿着者提升他的重量，以允许弹性板26不挠曲到图3和5的位置，而中心部分28返回到第二曲率C2，并且端部30、32从中心部分28相对地向外移动。弹性板26释放的所存储的能量导致在图3所示的方向上的净释放的弹簧力F。释放的力F具有前向分量(即，在图3中左侧方向上的分量)，并且因此有助于向前推进鞋类物品10。

图9是将保持元件34和鞋中底层22固定到弹性板26的方式的详细局部视图。保持元件34在第一端部30处通过粘合剂50被结合到第一表面41。粘合剂50形成在纵向方向上沿着纵向轴线L(在图1中示出)充分延伸并且跨过弹性板26的宽度W(在图7中示出)的结合裕度B以将保持元件34固定到弹性板26。保持元件34被类似地粘附到第二端部32。粘合剂50具有结合强度，例如剪切结合强度，该结合强度足够高以克服由弹性板26施加的偏压力以返回到具有第一曲率C1的预组装状态，粘合剂50由此保持将保持元件34固定到弹性板26。代替粘合剂，可以使用足以将保持元件34固定到端部30、32的任何其他附接方式或机构。代替粘合剂，可以使用本文所述的机械锁或干涉锁定系统来将保持元件34固定到弹性板26。粘合剂50还将整个第二表面43固定到鞋中底层22。缝合单元24被粘附到保持元件34和鞋面14。

在图10中，用于鞋类物品10的鞋底组件12A的替代实施例具有夹子60，夹子60在第一端部30处进一步将保持元件34固定到弹性板26。附加的类似的夹子60可以在第一端部30处使用。一个或多个夹子60也可以将保持元件34固定到第二端部32。图11示出了用于鞋类物品10的鞋底组件12B的另一个替代实施例，其中夹子60在卷曲部分32A、32B处卷曲以将夹子60进一步固定到保持元件34和第一端部30。在第二端部32处所使用的任何夹子也可以被卷曲。

图12示出了鞋类物品110的另一个实施例，该鞋类物品110如关于鞋类物品10所描述的那样构造，除了鞋底组件112具有替代弹性板126，该替代弹性板126包括从弹性板126的第一侧40的第一表面41延伸的突起160。突起160延伸到限定在保持元件34与弹性板126之间的空隙36中。如图14最佳示出的，每个突起160横向地延伸跨过弹性板126的宽度W1。可选择地，一些或全部突起160可以仅部分延伸跨过弹性板126的宽度W1，只要突起160仍然彼此干涉以限制挠曲。在图12的侧视图以及沿着鞋类物品110的纵向轴线截取的剖视图中，每个突起是大致T形的。每个突起160具有颈部162和在颈部162的末端处的头部164。头部164大致垂直于颈部162延伸。如果保持元件34被移除，则弹性板126将具有如关于弹性板26所描述的处于未组装的成形状态下的第一曲率。在未组装状态下，中心部分28的第一曲率(即，预组装曲率)与图4所示的曲率C1相同，并且端部30、32将具有与图4所示的曲率相同的曲率C4。当中心部分28具有第一曲率时，因为第一侧40将呈现类似于图8的凸起的轮廓，所以突起160将被展开，彼此隔开更远。突起160可以与弹性板126一体地形成，如在所示的实施例中，例如通过压缩成型或注射成型。可选择地，突起160可以是压缩或注射成型为单元并且在中心部分28处被粘附到弹性板126的第一侧40的单个单独的部件。在另一个替代实施例中，每个突起160可以替代地是在中心部分28处被固定到弹性板126的第一侧40的单个单独的部件。在一个实施例中，弹性板126是纤维束铺设复合板，例如碳纤维复合材料，并且突起160是在中心部分28处粘附到弹性板126的第一侧40的成型的塑料部件。

突起160被构造成当中心部分28具有图12的第二曲率时彼此间隔开。也就是说，当鞋类物品110和弹性板126处于图12的非挠曲位置时，相邻的突起160不彼此接触。当鞋类物品110挠曲到图13的脚趾离地前的完全加载位置时，使中心部分28的曲率从曲率C2增加到曲率C3的弹性板126的挠曲使相邻的突起160彼此接触。如图13所示，相邻的头部164彼此接触并且干扰弹性板126的进一步挠曲。换句话说，中心部分28超过图13的第三曲率C3的附加挠曲(即，弯曲)由于突起160彼此干涉而变得更加困难。突起160因此用作限位器以通过增加对弹性板126超过图13的位置的进一步挠曲的阻力来限制挠曲。如关于弹性板26所描述的，随着鞋类物品110继续向前滑动到脚趾离地位置，穿着者提升他的重量，以允许弹性板126不挠曲，而中心部分28返回到图12的第二曲率C2，并且端部30、32从中心部分28相对地向外移动，使得净释放的弹簧力具有前向分量，并且因此有助于向前推进鞋类物品110，如关于图3中的鞋类物品10所示的。

图15示出了鞋类物品210的另一个实施例，鞋类物品210如关于鞋类物品10所描述的那样构造，除了鞋底组件212具有替代弹性板226，该替代弹性板226包括从弹性板226的第一侧40的第一表面41延伸的突起260。突起260延伸到限定在保持元件34与弹性板226之间的空隙36中。如图17最佳所示，每个突起260横向地延伸跨过弹性板226的宽度W2。可选择地，一些或全部突起260可以仅部分延伸跨过弹性板226的宽度W2，只要突起260仍然彼此干涉以限制挠曲。每个突起260从第一表面41朝向保持元件34逐渐变小。在所示的实施例中，每个突起260具有成角度的侧面，使得在图15的侧视图和沿着鞋类物品210的纵向轴线截取的剖视图中在相邻的突起260之间形成V形。如果保持元件34被移除，如同弹性板26一样，弹性板226将具有处于未组装的成形状态下的第一曲率C1。中心部分28的第一曲率(即，预组装曲率)与图4所示的曲率C1相同，并且端部30、32将具有如图4所示的曲率相同的曲率C4。当中心部分28具有第一曲率时，因为第一侧40将呈现类似于图8的凸起的轮廓，所以突起260将被展开，彼此间隔开更远。

突起260可以与弹性板226一体地形成，如在所示的实施例中，例如通过压缩成型或注射成型。可选择地，突起260可以是压缩或注射成型为单元并且在中心部分28处被粘附到弹性板226的第一侧40的单个单独的部件。在另一个替代实施例中，每个突起226可以替代地是固定到弹性板226的第一侧40的单个单独的部件。在图15的实施例中，弹性板226是纤维束铺设复合板，例如碳纤维复合材料，并且突起260是在中心部分28处被粘附到弹性板226的第一侧40的单个单独的成型塑料部件。

当中心部分28具有图15的第二曲率时，突起260被构造为彼此间隔开。也就是说，当鞋类物品210和弹性板226处于图15的未挠曲位置时，相邻的突起260不彼此接触。当鞋类物品210如图16所示挠曲到脚趾离地前的完全加载位置时，使中心部分28的曲率从曲率C2增加到曲率C3的弹性板226的挠曲使相邻的突起260彼此接触。如图16所示，相邻的突起260的侧面彼此接触并且干扰弹性板226的进一步挠曲。换句话说，中心部分28超过图15的第三曲率C3的附加挠曲(即，弯曲)由于突起260彼此干涉而变得更加困难。因此，突起260用作限位器，以通过增加对弹性板226超过图16的位置的进一步挠曲的阻力来限制挠曲。如关于弹性板26所描述的，随着鞋类物品210继续向前滑动到类似于图3的脚趾离地位置，穿着者提升他的重量，以允许弹性板226不挠曲，而中心部分28返回到图15的第二曲率C2，并且端部,30、32从中心部分28相对地向外移动，使得净释放的弹簧力具有前向分量，并且因此有助于向前推进鞋类物品210，如关于图3中的物品鞋类10所示的。

尽管具体示出和描述了T形的突起160和朝向保持元件34逐渐变小的突起260，但是当中心部分28挠曲以具有第三曲率C3时具有彼此干涉的其它不同形状的突起可以在本教导的范围内使用。类似于图10或11的夹子60或多个夹子60可以被使用以将保持元件34进一步固定到相应的鞋底组件112或212的弹性板126或226。

虽然已经详细描述了用于执行本教导的许多方面的若干方式，但是熟悉这些教导所涉及的领域的技术人员将认识到的是，用于实践本教导的各种替代方面在所附权利要求的范围内。