具有内部对流系统的防水靴的制作方法

相关申请的交叉参引

本申请要求于2018年6月4日提交的美国临时申请第62/680,231号的申请日的权益，该项临时申请的公开内容由此通过参引并入本文。

背景技术：

本技术总体上涉及结合有改进的泵通气机构的防水鞋。防水鞋通常构造成具有基本上不透水的鞋帮(upper)，并且该鞋帮在许多情况下向上延伸越过脚踝或甚至在更高的腿上。这种鞋用于许多应用、特别是用在诸如建筑、钓鱼、远足、狩猎等户外工作和体育活动中。虽然这种防水鞋可以保护穿着者的脚免受水的影响，但鞋帮的防水材料也可能阻止气流通过鞋帮的壁。由于鞋帮可以延伸越过脚踝及更高的部位，因此可以阻挡穿着者的脚和腿的相当一部分的上方的气流。这抑制了穿着者的脚和下肢的对流冷却，从而导致鞋在使用期间特别是在穿着者连续行走或以其他方式活动时变热、出汗和不舒服。由于在剧烈的户外活动中经常使用防水鞋，因此缺乏通气可能会造成严重问题。

技术实现要素：

因此，本技术的各方面提供了一种基本上防水的鞋，其具有通气机构，该通气机构与鞋帮中特别设计的气流通道相配合，以使来自外部环境的空气循环通过鞋，进而提供穿着者的脚在运动期间的对流冷却。

附图说明

图1是根据本技术的各方面的鞋的纵向横截面图。

图2a是根据本技术的各方面的外底(outsole)和中底(midsole)的俯视图。

图2b是根据本技术的各方面的外底和中底的鞋头和鞋跟部分的横向横截面图。

图2c是根据本技术的各方面的外底的底表面的视图。

图3a是根据本技术的优选实施方式的通气机构的视图。

图3b是根据本技术的各方面的鞋的纵向横截面图，其中，特别强调构造成提供来自外部环境的气流及向外部环境提供气流的通道。

图4a是根据本技术的替代性实施方式的通气机构的展开图。

图4b是根据本技术的替代性实施方式的通气机构的俯视立体图。

图5a是根据本技术的替代性实施方式的中底以及通气机构的底表面的俯视图。

图5b是根据本技术的替代性实施方式的通气机构的鞋腰(shank)和顶表面的俯视图。

图6是根据本技术的替代性实施方式的通气机构的仰视立体图。

图7a是根据本技术的各方面的鞋的内底(insole)的底表面的视图。

图7b是根据本技术的各方面的鞋的内底的顶表面的视图。

图8a是根据本技术的各方面的鞋的侧视图。

图8b是根据本技术的各方面的鞋的正视图。

图9a至图9b是根据本技术的各方面的鞋的防护鞋头盖的视图。

图10是根据本技术的各方面的鞋的衬里的视图。

图11是示出了作为示例1中列出的测试结果的穿着者的脚的温度随时间变化的图表。

图12是示出了作为示例2中列出的测试结果的穿着者的脚的温度在几个小时的过程中变化的图表。

具体实施方式

本技术的各方面提供了一种具有改进的通气机构的防水鞋，该防水鞋设计成使来自外部环境的空气循环通过鞋，以为穿着者的脚提供对流冷却。在期望的实施方式中，鞋可以结合有与结合在鞋帮中的气流通道联接的泵通气机构，该泵通气机构用于在使用者行走时在鞋跟至鞋头方向上建立通过鞋的连续的且基本上单向的气流。

如图1所示，示例性鞋100包括：外底200、中底300、通气机构400、基板500、内底600、鞋帮700、防护鞋头盖800、踝垫900、衬里1000和气流通道1100。

外底200具有构造成接触地面的底表面和构造成固定至中底300的顶表面。中底300具有构造成固定至外底200的底表面和构造成固定至鞋帮700的顶表面。在一些方面，中底300可以包括嵌入式鞋腰，嵌入式鞋腰具有与中底300的顶表面大致齐平的顶表面并具有可以延伸到中底300的顶表面中的底表面。

在优选实施方式中，通气机构400可以是与中底300或基板500分离的单独部件。在这种实施方式中，通气机构400可以设置在中底300的顶表面中的腔内，并且通气机构400具有坐置成与中底300的顶表面齐平的顶表面并具有延伸到腔中的底表面。通气机构400通常包括进气贮存器410、排气贮存器430和连接通道450这三个部件。进气贮存器可以设置在中底300的鞋跟区域中，并且排气贮存器可以设置在中底300的鞋头区域中，其中，连接通道布设在进气贮存器与排气贮存器之间，使得进气贮存器和排气贮存器安置成彼此流体连通。在替代性实施方式中，通气机构400可以一体地形成在鞋的中底300、基板500、或可选地形成在可移除插入件470内。在一些实施方式中，排气贮存器可以设置在鞋头区域以外的其他位置，例如设置在鞋跟、衬里或鞋帮中。

基板500可以是大致平面的构件并且具有构造成与中底300和在一些实施方式中的通气机构400这两者的顶表面相接触的底表面和构造成与中底600相接触的顶表面。基板500可以通过粘合剂永久地固定至中底300。

内底600可以是柔性插入件，其具有构造成与基板500相接触的底表面和构造成接纳穿着者的脚的顶表面。在一些方面，内底600能够从鞋100中移除。

鞋帮700可以是基本上防水的并且从中底300向上延伸以形成构造成接纳使用者的脚的腔。鞋帮700具有内表面和外表面，鞋帮700的内表面可以构造成接纳穿着者的脚并促进鞋100内的空气流动，鞋帮700的外表面可以构造成排斥水并以其他方式与外部环境相互作用。在一些实施方式中，鞋帮700可以附加地包括鞋舌部分，该鞋舌部分具有沿纵向方向布设的通气通道。

防护鞋头盖800可以包括半圆顶形本体，半圆顶形本体定尺寸和定形状成覆盖穿着者的脚趾，以保护脚趾免受障碍物、坠落物体等的冲击。防护鞋头盖800可以具有外表面和内表面，防护鞋头盖800的外表面构造成永久地固定至鞋帮700的内表面，防护鞋头盖800的内表面构造成接纳并保护穿着者的脚趾。防护鞋头盖还可以包括在鞋的鞋前部区域与鞋中部区域之间沿纵向方向延伸的通气通道。

踝垫900可以包括凸起的多边形垫，凸起的多边形垫可以在鞋的鞋帮的脚踝区域中的在相对的侧向侧上永久地附着至鞋帮的内表面。

衬里1000可以是多孔织物衬里，并且衬里1000可以设置在鞋帮700的内表面上且在防护鞋头盖800和踝垫900的上方，使得衬里1000覆盖防护鞋头盖800和踝垫900这两个元件并覆盖鞋帮700的整个内表面。衬里1000可以通过缝合至鞋帮700而永久地固定就位。

踝垫900、衬里1000和鞋帮700可以定位成限定下述气流通道：该气流通道被保持成远离与穿着者的脚和脚踝的紧密接触，以便以与防护鞋头盖800的通气通道相配合的方式而允许来自外部环境的空气进入以及向外部环境排出空气。

外底

如图2a至图2c中所描绘的，外底200具有底表面210和顶表面230，底表面210构造成接触地面，顶表面230构造成固定至中底300。

如特别地在图2a和图2c中所示出的，外底的底表面210可以具有胎面花纹211，胎面花纹211构造成防止在潮湿表面、油腻表面、不平坦表面或不规则表面上滑动。这种胎面花纹可以包括呈大致多边形形状的凸起脊部或凸耳213，所述多边形形状比如为菱形、三角形、矩形、正方形等。胎面花纹可以包括在凸起部分之间的深切通道215，以便特别地提供针对湿表面的增加的摩擦力和抓地力。另外，外底的底表面可以包括位于外底200的鞋中部部段中的凹入部段217，该凹入部段217构造成与脚的足弓相对应。该凹入部段可以包括设计成增加摩擦力和抓地力的一系列横向脊部。在一些实施方式中，外底的底表面的鞋跟部分可以从该凹入部段急剧突出以形成唇缘219。唇缘219以及凹入部段217的脊状图案可以构造成允许穿着者在诸如梯子或者铲子的边缘的窄表面上稳固地站立、抓持和/或移动。

在一些方面，如图2b至图2c所示，外底的底表面210还可以包括在鞋跟区域中的凸起平台212，该凸起平台212突出超过外底的底表面210的相邻区域。凸起平台212可以构造成在穿着者开始迈步时首先接触地面并且随后沿穿着者的脚的方向向上挠曲(flex)，使得外底的相邻表面可以在穿着者的体重被施加至鞋跟时接触地面。在一些方面，凸起平台可以定位在外底的紧邻进气贮存器410且在进气贮存器410之下的区域中。在这样的构型中，当凸起平台212向上挠曲时，它可以在进气贮存器410的底表面411上提供压力，从而使进气贮存器410压缩。

外底200可以包括弹性体，弹性体包括热塑性聚氨酯(tpu)、橡胶、聚氨酯(pu)、乙基乙酸乙烯酯(eva)或其任意组合。这样的材料因其是防油和防滑的并且也不倾向于标记或弄脏其他表面比如地板和水泥而是有益的。

中底

如图2a至图2b中所描绘的，中底300具有底表面310和顶表面330，底表面310构造成固定至外底200，顶表面330构造成沿着边缘固定至鞋帮700。中底300的底表面310可以通过粘合剂或者替代性地通过缝合、焊接或直接附接比如注射成型而永久地固定至外底700。

在图2a至图2b中示出的优选实施方式中，中底300的顶表面330可以包括特殊成形的腔350，腔350设计成接纳通气机构400。腔350可以构造成与通气机构400精确配合，并且因此，腔350可以具有与通气机构400的形状相对应的形状，腔350包括在鞋的鞋跟部分中的用以接纳进气贮存器410的腔室351、在鞋的鞋头部分中的用以接纳排气贮存器430的腔室353、以及布设在进气贮存器410与排气贮存器430之间的用以接纳连接通道450的通道355。在其他实施方式中，通气机构400的部分可以一体地形成在中底300中。

中底300可以由任何合适的材料比如eva、pu、tpu、聚烯烃或其任意组合而形成。在一些方面，中底300可以包括沿纵向方向布设的嵌入式鞋腰370，嵌入式鞋腰370构造成为鞋提供稳定性和耐用性。嵌入式鞋腰370可以具有与中底330的顶表面大致齐平的顶表面并具有可以延伸到中底300中的底表面。鞋腰370可以由任何合适的材料比如钢、尼龙、玻璃纤维、tpu或聚氯乙烯(pvc)而形成。

通气机构

通气机构400设计成在穿着者行走时将来自外部环境的空气沿单一方向泵送通过鞋的内部，使得穿着者的脚可以经受对流冷却。通常，通气机构400包括进气贮存器410、排气贮存器430、和连接进气贮存器410与排气贮存器430的连接通道450。在一些实施方式中，连接通道450构造成便于在从进气贮存器410至排气贮存器430的方向上建立基本上单向的气流。

图3a至图3b中示出了优选实施方式。如图3a中所描绘的，在优选实施方式中，通气机构400可以是单独的中空插入件并且可以容纳在中底300的顶表面中的腔351、腔353、腔355内。在这种实施方式中，通气机构400可以由诸如tpu或pvc之类的材料形成。

如图3b所示，进气贮存器410可以定位在中底300的鞋跟区域中的对应的腔351内。进气贮存器410具有顶表面413和非平面的底表面411，顶表面413可以是大致平面的并且与中底的顶表面330齐平，非平面的底表面411可以从顶表面413延伸到中底的腔351中，以在两个表面之间形成密封的中空进气贮存器。底表面411可以延伸到中底的腔中达到一定深度，其中，深度是进气贮存器的顶表面与底表面之间的最大距离。深度可以在约0.5cm至约2.5cm的范围内，更优选地在约0.5cm至约1.5cm的范围内，并且在优选实施方式中为约2cm。进气贮存器410的体积可以在约5cm3至约40cm3的范围内，更优选地在约15cm3至约30cm3的范围内，并且在优选实施方式中在约20cm3至约30cm3的范围内。在优选实施方式中，进气贮存器400的顶表面413可以呈半椭圆形形状，用以模仿鞋100的鞋跟的轮廓。然而，进气贮存器的顶表面413的形状没有特别限制并且可以是半圆形、圆形、正方形、矩形、椭圆形或大致多边形。

如图3a所示，进气贮存器410的顶表面413可以包括允许空气进入的一个或更多个穿孔415。进气贮存器410还可以包含膨胀泡沫材料417。泡沫材料417可以由膨胀或多孔材料比如eva、pu、膨胀tpu或聚烯烃而形成。泡沫材料417的密度/孔隙率可以在约80％至约95％的范围内，更优选地在约80％至约95％的范围内，或者最优选地在约90％至约95％的范围内。在一些方面，进气贮存器410可以完全用泡沫材料417填充。在其他方面，泡沫材料417可以仅占进气贮存器的体积的90％或更少、80％或更少、或者70％或更少。在优选实施方式中，泡沫材料417仅占进气贮存器的体积的80％或更少。在优选实施方式中，如图3a所示，进气贮存器410在其中在进气贮存器的顶表面413中没有穿孔415的部段中用泡沫417填充。换句话说，在穿孔415设置在顶表面413的部段中的情况下，进气贮存器410的位于该部段正下方的体积不受泡沫材料417的影响。

进气贮存器410和泡沫材料417构造成具有柔性和弹性，使得在进气贮存器的顶表面413比如通过在迈步开始期间的穿着者的鞋跟的压力而被压下时，进气贮存器410被压缩并且其体积减小至少50％，更优选地减少至少60％，或者在优选实施方式中减少至少70％。当去除顶表面413的压力时，即当穿着者在迈步前进时将其重量转移至前脚时，进气贮存器410和泡沫材料417构造成回弹至其初始形状和体积，从而使空气被抽吸穿过顶表面413中的进气穿孔415。

如图3b所示，在优选实施方式中，排气贮存器430可以定位在中底300的鞋头区域中的对应的腔353内。在替代性实施方式中，排气贮存器可以设置在鞋头区域以外的其他位置，例如设置在鞋跟、衬里或鞋帮中。排气贮存器430具有顶表面433和非平面的底表面431，顶表面433可以是大致平面的并且与中底的顶表面330齐平，并且非平面的底表面431可以从顶表面433延伸到中底的腔353中以在两个表面之间形成密封的中空排气贮存器。底表面可以延伸到中底的腔中达到一定深度。深度可以在约0.1cm至约1.0cm的范围内，更优选在约0.1cm至约0.5cm的范围内，并且在优选实施方式中为约0.2cm。排气贮存器的体积可以在约2.8cm3至约28cm3的范围内，更优选地在约2.8cm3至约14cm3的范围内，并且在优选实施方式中在约2.8cm3至约5.6cm3的范围内。在优选实施方式中，排气贮存器430的顶表面可以呈半椭圆形形状，用以模仿鞋100的鞋头的轮廓。然而，排气贮存器430的形状没有特别限制并且可以是半圆形、圆形、正方形、矩形、椭圆形或另外为大致多边形。

在优选实施方式中，排气贮存器的顶表面433可以包括允许空气排出的一个或更多个穿孔435。在一些方面，排气贮存器430还可以包括一个或更多个定向流动通道490。这样的通道可以形成在排气贮存器430中，使得通道从排气贮存器430的最靠近鞋100的鞋跟的边缘沿纵向方向延伸至排气贮存器430的最靠近鞋100的鞋头的边缘。这些通道设计成便于在鞋跟至鞋头方向上形成基本上单向的气流。每个定向流动通道490均包括主通道491和多个成角度的导管493，主通道491沿大致线性的纵向方向延伸，多个成角度的导管493在任一纵向边缘上从主通道延伸。成角度的导管493具有死端或死胡同构型，并且成角度的导管493的长度为主通道491的长度的约10％至约40％，更优选地为约20％至约30％，或者最优选地为约25％至约30％。成角度的导管493以相对于主通道491成一定角度的方式定位：所述一定角度为沿气流的期望方向测得的在约1度至约90度的范围内，更优选地在约30度至约60度的范围内，最优选地在约40度至约50度的范围内。成角度的导管493可以提供沿着主通道491的在鞋跟至鞋头方向上的大致层流，但是在相反方向上产生阻碍的湍流，从而有效地促进在鞋跟至鞋头方向上的空气流动并且抑制在鞋头至鞋跟方向上的空气流动。排气贮存器的顶表面中的穿孔435定位在定向流动通道490的最靠近鞋头区域的端部处。因此，为了使空气离开这些穿孔435，空气容易地沿鞋跟至鞋头方向流动通过定向流动通道491。相反，穿过这些穿孔435的空气进入将需要空气在鞋头至鞋跟方向上流动，这被定向流动通道490抑制。

如图2a以及图3a至图3b所示，优选实施方式的通气机构400还可以包括连接通道450，该连接通道450从可以位于鞋跟区域中的进气贮存器410沿纵向布设至可以位于鞋头区域中的排气贮存器430，使得两个贮存器彼此流体连通。在一些实施方式中，排气贮存器可以设置在鞋头区域以外的其他位置，例如设置在鞋跟、衬里或鞋帮中。连接通道450可以定位在沿纵向布设穿过中底300的鞋中部部段的对应的腔355内。连接通道450具有顶表面453和非平面的底表面451，顶表面453可以是大致平面的并且与中底的顶表面330齐平，非平面的底表面451可以从顶表面453延伸到中底的腔355中，以在进气贮存器与排气贮存器之间形成密封的中空管或通道。底表面451可以延伸到中底的腔455中达到一定深度，其中，该深度是进气贮存器的顶表面与底表面之间的最大距离。该深度可以在约0.05cm至约0.5cm的范围内，更优选地在约0.2cm至约0.5cm的范围内，并且在优选实施方式中为约0.4cm。连接通道450的横截面面积可以在约0.02cm2至约0.1cm2的范围内，更优选地在约0.02cm2至约0.08cm2的范围内，并且在优选实施方式中在约0.02cm2至约0.04cm2的范围内。在优选实施方式中，连接通道450的横截面形状是矩形。然而，连接通道450的横截面形状可以是半圆形、圆形、方形、椭圆形或另外为大致多边形。在一些方面，连接通道450可以包括定向流动通道490。

在一些方面，连接通道450可以将进气贮存器410连接至排气贮存器430的定向流动通道490。因此，在迈步期间，进气贮存器410可以被穿着者的鞋跟的向下压力和外底200的凸起平台212的向上压力压缩，从而将保持在其内的空气排出到连接通道450中并穿过定向流动通道490，以通过定向流动通道490的端部处的穿孔435而排出。由于在迈步期间穿着者将重量传递至鞋头，因此可以减轻进气贮存器410上的压力，从而使得进气贮存器410膨胀并通过其顶表面中的穿孔415再填充空气，以便再次开始该过程。由于定向流动通道490促进在鞋跟至鞋头方向上的空气流动并且抑制从鞋头至鞋跟方向上的空气流动，因此进气贮存器410主要通过进入进气贮存器410中的穿孔415的空气进行再填充而不是通过流动到排气贮存器430中的穿孔435中的空气进行再填充。更具体地，在优选实施方式中，定向流动通道490基于对进气贮存器410进行再填充的空气的总体积而提供了进气存储器410的来自进气贮存器410中的穿孔415的约65％至约90％(按体积计)的再填充。更优选地，至少75％的再填充体积来自进气贮存器410中的穿孔415，并且最优选地约75％至约80％的再填充体积来自进气贮存器410中的穿孔415。因此，通气机构400提供穿过鞋的连续的且基本上单向的空气循环。

图4a至图4b中描绘了替代性实施方式。该替代性实施方式提供了通气机构400，通气机构400通常包括进气贮存器410、排气贮存器430和连接通道450。然而，这些部件一体地形成到鞋的中底300、鞋腰370和基板500中。具体地，进气贮存器411、排气贮存器431和连接通道451的底表面可以由鞋腰370的顶表面中的凹陷部形成。因此，鞋腰可以被嵌入中底，使得进气贮存器410可以定位在中底351的鞋跟区域中的对应的腔内，排气贮存器430可以定位在中底的鞋头区域中的对应的腔353中，并且连接通道450可以配装到沿纵向布设在中底300的鞋跟区域与鞋头区域之间的腔355中。在一些实施方式中，排气贮存器可以设置在鞋头区域以外的其他位置，例如设置在鞋跟、衬里或鞋帮中。

形成在鞋腰370中的进气贮存器410的底表面可以延伸到中底300的腔351中达到一定深度，其中，该深度是进气贮存器的顶表面与底表面之间的最大距离。该深度可以在约0.5cm至约2.5cm的范围内，更优选地在约0.5cm至约1.5cm的范围内，并且在优选实施方式中为约2cm。进气贮存器410的体积可以在约5cm3至约40cm3的范围内，更优选地在约15cm3至约30cm3的范围内，并且在优选实施方式中在约20cm3至约30cm3的范围内。在优选实施方式中，进气贮存器410可以呈半椭圆形形状，用以模仿鞋100的鞋跟的轮廓。然而，进气贮存器410的顶表面的形状没有特别限制并且可以是为半圆形、圆形、正方形、矩形、椭圆形或大致多边形。在一些实施方式中，进气贮存器410可以包括一个或更多个凸耳460，所述一个或更多个凸耳460从进气贮存器410的底表面向上延伸，使得它们不小于进气贮存器410的深度的90％，更优选地不小于进气贮存器410的深度的95％，或者最优选地不小于进气贮存器410的深度的95％。高度低于规定范围的凸耳可能会产生不利后果，比如吱吱声、凸耳相对于相对表面的滑动、以及鞋的基板或内底的变形。凸耳460构造成进行挠曲，以允许进气贮存器410的部分压缩和变形(例如，由于在穿着者的迈步期间转移至鞋的鞋跟区域的重量)，同时防止进气贮存器410在压力施加至其时完全塌陷。

如图4a至图4b所示，形成在鞋腰370中的排气贮存器430的底表面可以延伸到中底的腔353中达到一定深度，其中，该深度是排气贮存器430的顶表面与底表面之间的最大距离。该深度可以在约0.1cm至约1.0cm的范围内，更优选地在约0.1cm至约0.5cm的范围内，并且在优选实施方式中为约0.2cm。排气贮存器430的体积可以在约2.8cm3至约28cm3的范围内，更优选地在约2.8cm3至约14cm3的范围内，并且在优选实施方式中在约2.8cm3至约5.6cm3的范围内。进气贮存器的体积与排气贮存器的体积的比率可以在约1.5至约3的范围内，更优选地在约2至约3的范围内，并且最优选地在约2.5至约3的范围内。在优选实施方式中，排气贮存器430可以呈半椭圆形形状，用以模仿鞋的鞋头的轮廓。然而，排气贮存器430的形状没有特别限制并且可以是半圆形、圆形、正方形、矩形、椭圆形或者大致多边形。在一些方面，形成在鞋腰370的顶表面中的排气贮存器430还可以包括一个或更多个定向流动通道490，所述一个或更多个定向流动通道490从排气贮存器430的最靠近鞋100的鞋跟的边缘沿纵向方向布设至排气贮存器430的最靠近鞋100的鞋头的边缘。这些通道490设计成在从进气贮存器至排气贮存器的方向上提供基本上单向的气流。在一些实施方式中，排气贮存器430可以包括一个或更多个凸耳460，所述一个或更多个凸耳460从排气贮存器430的底表面向上延伸，使得其高度不小于排气贮存器430的深度的90％，更优选地不小于排气贮存器430的深度的95％，或者最优选地不小于排气贮存器430的深度的95％。高度低于规定范围的凸耳可能会产生不利后果，比如吱吱声、凸耳相对于相对表面的滑动、以及鞋的基板或内底的变形。凸耳460构造成进行挠曲，以允许排气贮存器430的部分压缩和变形(例如，来自在穿着者的迈步期间转移至鞋的鞋头区域的重量)，同时防止排气贮存器430在压力施加至其时完全塌陷。

如图4a至图4b所示，形成在鞋腰370的顶表面中的连接通道450的底表面可以定位在沿纵向布设穿过中底300的鞋中部部段的对应的腔355内。底表面可以延伸到中底的腔355中达到一定深度，其中，该深度是连接通道450的顶表面与底表面之间的最大距离。该深度可以在约0.05至约0.5cm的范围内，更优选地在约0.2cm至约0.5cm的范围内，并且在一个优选实施方式中约为0.4cm。连接通道450的横截面面积可以在约0.02cm2至约0.1cm2的范围内，更优选地在约0.02cm2至约0.08cm2的范围内，并且在一个优选实施方式中在约0.02cm2至约0.04cm2的范围内。在一个优选实施方式中，连接通道450的横截面形状是矩形。然而，连接通道的横截面形状可以是半圆形、圆形、方形、椭圆形或大致多边形。在一些方面，形成在鞋腰中的连接通道450的底表面可以包括定向流动通道490。

在该实施方式中，基板500可以设置在中底300的顶表面上且在嵌入式鞋腰370上方，使得基板500形成进气贮存器、排气贮存器和连接通道的顶表面。在一些方面，基板可以具有定位在鞋跟区域和鞋头区域中的穿孔，以分别允许空气流入进气贮存器以及从排出贮存器流出。

图5a至图5b示出了通气机构400的另一实施方式。该实施方式提供了一种通气机构，该通气机构通常包括进气贮存器410、排气贮存器430和连接通道450，进气贮存器410、排气贮存器430和连接通道450一体地形成到鞋的中底300、鞋腰370和基板500中。然而，进气贮存器410的底表面、排气贮存器430的底表面和连接通道450的底表面可以由中底300的顶表面中的凹陷部形成，并且进气贮存器410的顶表面、排气贮存器430的顶表面和连接通道450的顶表面可以由鞋腰370提供。因此，鞋腰370可以铺设在中底300的顶表面中的腔上方，使得中空进气贮存器410可以形成在中底300的鞋跟区域中，中空排气贮存器430可以形成在中底300的鞋头区域中，并且中空连接通道450可以形成布设在中底300的鞋跟区域与鞋头区域之间的纵向区域中。在一些实施方式中，排气贮存器可以设置在鞋头区域以外的其他位置，例如设置在鞋跟、衬里或鞋帮中。在一些方面，进气贮存器和排气贮存器可以包括一个或更多个凸耳460，所述一个或更多个凸耳460从由鞋腰370提供的顶表面向下延伸，并朝向由中底300提供的底表面延伸，使得其高度不小于进气贮存器或排气贮存器的深度的90％，更优选地不小于进气贮存器或排气贮存器的深度的95％，或者最优选地不小于进气贮存器或排气贮存器的深度的95％。鞋腰370可以在鞋跟区域和鞋头区域中设置有穿孔415、穿孔435，用以分别允许空气流入进气贮存器以及从排出贮存器流出。

图6示出了通气机构400的又一实施方式。这种实施方式提供了一种通气机构，该通气机构一体地形成到可移除插入件470中，该可移除插入件470可以相对于鞋100进行设置。可移除插入件470具有底表面471和顶表面473，底表面471构造成在可移除插入件470插入鞋100的腔时最靠近外底200，顶表面473构造成最靠近穿着者的脚。在一些实施方式中，可移除插入件470可以替换内底600，而在其他实施方式中，除内底600之外，可以使用可移除插入件470。可移除插入件470的底表面471可以包括鞋跟区域或鞋脚背区域中的进气贮存器410、鞋头区域中的排气贮存器430、以及布设在进气贮存器与排气贮存器之间的连接通道450。在一些实施方式中，排气贮存器可以设置在鞋头区域以外的其他位置，例如设置在鞋跟、衬里或鞋帮中。在一个实施方式中，进气贮存器的顶表面、排气贮存器的顶表面和连接通道的顶表面可以由可移除插入件470的底表面471中的凹陷部形成。在这种实施方式中，大致平面的盖板475可以在凹陷部的顶部上方粘附至可移除插入件470的底表面471，使得盖板475形成进气贮存器410、排气贮存器430和连接通道450的平面的底表面。

如图6所示，该实施方式的进气贮存器410和排气贮存器430可以具有相对于连接通道450的横截面面积或直径加宽的横截面面积或直径。在一些实施方式中，连接通道450可以从进气贮存器410到排气贮存器430以基本线性的路线运行，而在其他实施方式中，连接通道450可以包括更迂回的非线性形状。在优选实施方式中，连接通道450可以包括钩或环构造，其基本上平行于鞋跟区域的周边延伸。在排气贮存器中，可以提供穿孔415，穿孔415一直延伸穿过可移除插入件，使得空气可以从可移除插入件470排出并经过其顶表面。类似地，进气贮存器410可以设计成连接至沿着鞋帮700的内表面形成的空气流动通道1100或以其他方式连通，以便从外部环境抽取空气。在一些实施方式中，连接通道450和/或排气贮存器430可以包括定向流动通道490。

基板

如图1所示，基板500可以是大致平面的构件并且具有构造成与中底300和在优选实施方式中的通气机构400这两者的顶表面都接触的底表面以及构造成与中底600相接触的顶表面。在一些实施方式中，基板500可以形成进气贮存器410、排气贮存器430和连接通道450的顶表面。基板500可以通过粘合剂或者替代性地通过缝合或注塑成型而永久地固定至中底300。在一些方面，基板500可以具有一个或更多个切口510、530，所述一个或更多个切口510、530构造成坐置在进气贮存器410和排气贮存器430上方，以便于气流穿过通气机构400。这些切口可以用由网格、泡沫、织物或其他可透气的膜制成的插入物填充或者替代性地可以没有任何填充物或覆盖材料。基板500可以由诸如pet、聚酯、注入尼龙或聚乙烯之类的材料构成。基板500的厚度可以在约0.1cm至约0.5cm的范围内。

内底

如图7a至图7b所示，内底600包括柔性插入件，该柔性插入件具有构造成与基板500相接触的底表面610和构造成接纳穿着者的脚的顶表面630。在一些方面，内底600能够从鞋上移除。内底600可以主要由聚氨酯材料比如聚氨酯、eva或tpu形成。

在一些方面，内底的顶表面630可以由诸如聚酯的薄织物材料层覆盖。该织物层可以使用粘合剂等永久地粘附至内底。在一些实施方式中，内底的顶表面630可以是大致平面的，而在其他实施方式中，顶表面630可以包括围绕鞋跟区域的边缘或沿着鞋脚背区域的凸起部分，以便支撑穿着者的脚且为穿着者的脚提供支承。

在一些实施方式中，通气机构可以设置在内底600内。在一些方面，通气机构可以是单独的中空插入件，其可以容纳在设置于内底内的腔内。在其他实施方式中，通气机构可以一体地形成在内底的材料内，使得内底的材料限定中空进气贮存器、排气贮存器和连接通道。在一些方面，内底的底表面610可以包括位于鞋跟区域中的进气图案611和位于鞋头和鞋前部区域中的排气图案613。鞋跟区域中的进气图案611可以包括在鞋跟区域的中央处的凹陷或挖空区域，该凹陷或挖空区域具有比鞋跟的边缘更低的高度。进气图案611还可以包括具有类似更低高度的一个或更多个通道，所述一个或更多个通道切入内底的底表面610中并且从鞋跟区域中的凹陷部朝向鞋中部或鞋脚背区域中的内底600的周边布设。这些通道可以连接至鞋帮700中的空气流动通道1100或者与鞋帮700中的空气流动通道1100连通，以提供供气流从外部环境进入鞋100中且在内底600的鞋跟部分下面的途径，使得气流可以被抽吸到通气机构400的进气贮存器410中。

排气图案613可以设置在内底的底表面610的鞋头和鞋前部区域中并且通过凸起脊部615与进气图案611分离。排气图案613可以包括一种图案的凸起凸耳，所述凸起凸耳可以呈菱形、圆形、正方形、矩形或其他多边形。在一个优选实施方式中，这些凸起凸耳的形状呈六边形。凸起凸耳定位成使得凸起凸耳在其相应的边缘之间限定凹陷通道的网络。每个凸起凸耳均包括位于其中央处的轻微凹陷部，轻微凹陷部具有完全延伸穿过内底的穿孔。凸起图案、凹陷通道和穿孔允许离开通气机构400的排气流在通过内底的排气图案613中的穿孔离开之前在内底600之下流动通过鞋100的鞋前部部分，以接触穿着者的脚并使穿着者的脚冷却。

鞋帮

如图8a至图8b所示，鞋帮700从中底300向上延伸以形成构造成接纳使用者的脚的腔。鞋帮700具有内表面和外表面，鞋帮700的内表面构造成接纳穿着者的脚并促进鞋100内的空气流动，鞋帮700的外表面构造成排斥水并且以其他方式与外部环境相互作用。鞋帮700可以由多种防水膜中的一种构成，所述多种防水膜包括防水皮革、硅树脂接缝密封件、或者具有热焊接缝密封材料的防水膜材料。

鞋帮700可以附加地包括鞋舌部分710和鞋带部件730。鞋舌部分710可以构造成由穿着者拉回，使得脚可以更容易地插入鞋100的腔中。一旦脚定位在鞋100的腔内，鞋舌710可以使用鞋带部件730系紧至脚，使得穿着者的脚紧密且牢固地配合在鞋内。在一些方面，鞋帮700的鞋舌部分710可以具有凸起的通气通道711，凸起的通气通道711从鞋帮700的鞋头部分沿纵向布设至鞋腔的边缘。即使当鞋带部件730被系紧时，通气通道711仍可以保持远离脚以允许空气向上流动并流出鞋。

防护鞋头盖

图9a至图9b描绘了根据本发明的实施方式的防护鞋头盖800的各种视图。防护鞋头盖800成形为完全覆盖使用者的脚趾并为脚趾提供保护。因此，在一些实施方式中，防护鞋头盖800定形状为半圆顶。防护鞋头盖800包括定尺寸成容置使用者的脚趾的敞开下侧部，并且防护鞋头盖800具有形成沿着下侧部纵向地延伸的通气通道810的突出部。尽管示出了单个突出部，但是形成多个通气通道810的多个突出部同样是可能的并且被本发明所考虑的。

图9a至图9b的突出部从防护鞋头盖800的鞋中部边缘朝向防护鞋头盖800的鞋前部边缘延伸并且沿鞋前部边缘的方向渐缩。这样，通气通道的高度在鞋头盖800的鞋中部边缘处最大并且在鞋前部边缘的方向上逐渐减小直到通气通道810沿着鞋头盖800的下侧部消失为止。在一个实施方式中，通气通道810的横向横截面区域定形状为四边形，尽管也可以是半圆形、三角形、六边形、五边形、多边形、或任何其他足以提供通气通道的形状。在一些实施方式中，通气通道810可以定形状为与鞋帮的鞋舌部分的对应的通气通道711接合，以便提供从鞋100的鞋头至鞋帮700的腔的边缘的连续通道。

在一个实施方式中，防护鞋头盖800由金属或金属合金材料(例如，钛)或任何其他足以满足防护鞋的安全标准——比如astmf2413-11——的材料构成。

踝垫

如图1中所描绘的，踝垫900包括在鞋100的横向相对侧上永久地附着至鞋帮700的内表面的凸起垫。在一些实施方式中，踝垫900的定位可以是大致对称的，但在优选实施方式中是不对称的。踝垫900可以呈圆形、椭圆形、三角形、菱形、正方形、矩形或其他多边形形状。踝垫900设计成从鞋帮700延伸，以使衬里1000突出并接触穿着者的脚和脚踝。这些突出的接触点用于将鞋帮700保持在相邻区域中的穿着者的脚下，以便产生用于空气从外部环境流入鞋100中的通道1100。在一个优选实施方式中，选择踝垫900的形状以在没有主要血管的解剖位置接触穿着者的脚踝，从而在这些血管所在的相邻区域中产生空气流动通道1100。这有助于增强脚的冷却并且还有助于防止血管收缩并促进穿着者的脚部的循环。

踝垫900可以由诸如开孔pu、tpu、eva或氯丁橡胶之类的材料构成，并且可以通过缝合、粘合剂、高频焊接、或直接注射至鞋帮而附着至鞋帮。

衬里

如图1和图10所示，衬里1000包括多孔织物衬里，衬里1000设置在鞋帮700的内表面上且在防护鞋头盖800和踝垫900的上方，使得衬里1000覆盖防护鞋头盖800和踝垫900这两个元件并覆盖鞋帮700的整个内表面。衬里1000可以通过缝合至鞋帮700永久地固定就位。

衬里1000可以由诸如聚酯或针织尼龙的材料构成。衬里的材料是多孔的并且有助于空气流动且有助于有效地将湿气从穿着者的脚部吸走。

气流通道

如图1所示，在一些方面，踝垫900、衬里1000、以及防护鞋头盖的通气通道810和鞋帮的通气通道711定位成限定气流通道1100，该气流通道1100被保持成远离与穿着者的脚和脚踝的紧密接触，以便允许来自外部环境的空气进入以及向外部环境排出空气。

特别地，用以允许从通气机构400排出空气的气流通道1100可以由防护鞋头盖800中的通气通道810和鞋帮700的鞋舌部分710中的通气通道711形成。用以允许空气进入的气流通道1100可以在邻近踝垫900的区域中形成，并且在一些实施方式中可以将来自外部环境的空气引导到内底600的底表面上的进气图案611的中空部分中，以允许外部空气进入被抽吸到通气机构400的进气贮存器410中。

鞋的泵通气

本技术的各个方面共同起作用以在从进气贮存器至排气贮存器的方向上提供穿过鞋的连续外部空气流。在一个优选实施方式中，该方向是鞋跟至鞋头方向。在这样的实施方式中，当穿着者通过将重量转移至脚的后跟而开始迈步时，进气贮存器410被使用者的脚的向下压力和由外底200的凸起的平台212提供的向上压力而压缩，从而导致内部空气通过连接通道450排出并进入排气贮存器430的定向流动通道490中。由于气流在通常由定向流动通道490准许的鞋跟至鞋头方向上，因此空气容易地穿过通道490并且通过通道490的端部处的穿孔435而排出到排气贮存器430外部。排出的空气随后流动通过为此目的设置在基板500中的切口530并流动通过内底600中的排气图案613和穿孔。在空气经过内底600的穿孔之后，空气可以在最终被排出到外部环境之前向上行进穿过防护鞋头盖800中的对应的通气通道810和鞋舌710中的对应的通气通道711。

随着迈步的进行，穿着者将重量从脚后跟转移通过脚的中部和脚趾。随着进气贮存器410上的压力减轻，进气贮存器410可以膨胀至其初始体积，从而使进气贮存器410能够将空气抽吸穿过其表面上的穿孔415。由于定向流动通道490促进在鞋跟至鞋头方向上的空气流动并且抑制在鞋头至鞋跟方向上的空气流动，因此进气贮存器410主要通过进入进气贮存器410中的穿孔415的空气进行再填充而不是通过流动到排气贮存器430中的穿孔435中的空气进行再填充。因此，进气贮存器410吸入存在于内底600的鞋跟区域下方的空气。内底600的进气图案611有助于将空气从鞋帮700的气流通道1100引导至内底600的底表面，并且由此来自外部环境的基本上连续的气流被提供至鞋的进气贮存器410。以这种方式，本技术提供了通过鞋的基本上连续的单向空气循环。

示例1

为了在穿着者使用期间测量本技术的冷却效果，将常规防水靴(“wp膜靴”)与通气靴(“hvac靴”)进行比较。常规的靴由标准防水膜鞋帮构成并且不包括通气机构或气流通道。包括本技术的优选实施方式的各方面的通气靴包括通气机构和气流通道。为了测试靴，穿着者左脚穿常规靴且右脚穿通气靴并且以3.5mph的速度在跑步机上行走30分钟的时间段。通过红外摄像机每10分钟测量穿着者的左脚温度和右脚温度。结果如图11所示。

示例2

使用与示例1中相同的方法将常规靴与通气靴进行比较，不同之处在于，不是在跑步机上行走，而是穿着者在6小时内进行正常的日常活动，每小时从每个靴子内部进行温度测量。结果如图12所示。

尽管本文中已经参照特定实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解的是，这些实施方式仅仅是对本发明的原理和应用的说明。因此，应当理解的是，可以在不脱离如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下对说明性实施方式进行多种修改并且设计其他布置结构。