专利名称：用于鞋的衬垫装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有衬垫装置的鞋类。该衬垫装置对鞋提供增大的稳固性、耐用性和弹跳力。
新式的体育用鞋是多种元件的一种组合，这些元件各有其特定的功能共同起着支持和保护足部的作用。现在的体育用鞋根据它们预定的用途而有各种不同的设计和意图。例如，网球鞋、板球鞋、蓝球鞋、跑步鞋、棒球鞋、足球鞋、举重鞋和步行鞋都设计成非常具体和不同的式样来使用。每种鞋的类型都提供一种独特和专门的附着，支承和保护的组合作用以使足部增强其动作效能。运动鞋也可以设计成适合于使用者的具体特征。例如，对于体重重或轻的人，对于脚掌宽或窄的人以及对于具有高拱足面或低拱足面的人，都提供有不同的鞋。
图9是人类足部的骨骼构架50图，这种构架提供了支持在许多动作时人体重量的必要强度。人类的足部包括有26块相互连接的骨头，分为三大组趾骨52(末端组)、趾骨62(中间组)，和跗骨72(后部组)。虽然这些骨头之间许多的关节处都附接有韧带因而相对来说比较僵硬，但也有许多的活动关节对于足部的屈曲性和稳定性是很重要的。
腿骨(胫骨和腓骨，未显示)可活动地连接在足部的距骨77上以形成踝关节。由这些骨头形成的铰接式关节可以容许足部的背屈(向上活动)和跖屈(向下活动)。距骨77覆盖在上面并且可活动地交接在跟骨78(后脚跟骨)上以形成下距骨关节，该关节使足部能以大致为转动的从一侧到另一侧的动作来活动。在步行或跑步时足部向外和向内的动作就关连到围绕距骨关节的这一活动。
跖骨62是由跖骨节63-67构成的，它们是一些比较长的骨节向前伸展越过足的中间部位连接在跗骨72和趾骨52上。每个跖骨节与趾骨节之一相对齐并相连。例如，第一个跖骨节63具有跖头63a，它在拇趾的邻近趾骨53a处与拇趾(即大脚趾)相连，而第五跖骨节67具有跖头67a，它与第五个也就是最小脚趾的邻近趾骨57a相连。第一、第二和第三跖骨节63-65分别在它们的关节端连接在外，中和内楔状骨73-75上。第四和第五跖骨节66，67的关节端连接在骰骨76上。
趾骨52包括十四块骨节53a-57c，它们与脚趾相关连，并且铰接地连在跖骨节63-67上用以作较大的活动。足部内这些骨节的活动对控制足部的俯转和仰转起着整体作用，这将在下文中予以讨论。特别是，拇趾53即大脚趾是用以支承重量，提供推动力，稳固足部的重要的足趾。
一只鞋被分成两个总的部分，即一个鞋上部和一个鞋底。鞋上部用以舒适地包住足部，而鞋底提供附着、保护以及耐磨面的作用。由跑步产生的大的力要求跑步鞋的鞋底能对足部和腿部提供增加的保护和吸收震动作用。还希望在所有类型的鞋类中能对足部和腿部具有大的保护和缓冲作用。因此，跑步鞋的鞋底通常包括很多层，包括一个弹性吸震层或衬垫层作为鞋底夹层和一个接地的鞋外底，该鞋外底提供耐磨性和附着作用。这对于设计来用于长距离和长时间的训练鞋或慢行鞋尤为如此。鞋底当接触地面时还提供一个宽的、稳固的基底来支承足部。
不同构形的不同材料都曾经用过作为鞋底夹层以改进减震作用和提供有效的足部控制。有些鞋使用不同硬度的材料以提供减震和足部控制。这些类型的鞋由于所用形成鞋底夹层的材料的断裂而具有使用寿命短的缺点。例如，许多鞋仅用乙烯醋酸乙脂(ethyl vinyl acetate-EVA)作衬垫。这种泡沫塑料的气囊在使用时容易破裂，实质上消除了鞋底夹层的可使用性。这同时也可能造成严重的伤害。
当跑步时，先是脚跟着地继之以脚的球部(拇趾球)着地。当脚跟离地时，足部向前滚动直至脚趾接地，然后整个足部离地以备开始另一循环。当足部接触地面时，其通常是从外侧向内侧翻滚(摇摆)，这被称为俯转。因此，脚跟的外侧通常首先着地而足部内侧的足趾最后离地。当足部在空中准备作另一循环时，叫作仰转的相反过程就发生了，即足部从内侧向外侧翻滚(摇摆)。过度的俯转，也就是当接触地面时足部过多地向内翻转，可能是足部和腿部受伤的一个潜在起因。在鞋底夹层内的柔软衬垫材料可以对撞击力提供保护，但是它们也能促成下距骨关节的不稳定性因而引起过度俯转的趋向。这种不稳定性被认作是“赛跑者膝”(runners knee)及其它运动伤害的造成者。
各种不同的用于阻遏过度俯转和仰转，或踝部不稳定性的稳固装置曾被结合在现有技术的体育用鞋中。一般说来，这些装置是通过改良常用的鞋部件，例如鞋帮后跟部的坚硬部分，和通过改良鞋底夹层的衬垫材料制成的。虽然在控制俯转和/或仰转方面取得某种程度的成功，但这些装置给鞋子添加了重量和增加了制造成本。
本发明提出一种具有一个薄的鞋底夹层，一个第一前足元件，一个第二前足元件和一个后跟元件的鞋的衬垫装置。第一前足元件在靠近前足部位的前部连接在鞋底夹层上，第二前足元件在靠近前足部位的后部连接在鞋底夹层上，而后跟元件则在后跟部位连接在鞋底夹层上。第一和第二前足元件由一个前足屈曲区所分开。第一前足元件，第二前足元件和后跟元件是相互独立的，并且包括一个带有基本上为平面的顶侧和底侧的能弹性变形的衬垫和一个附接的覆盖结构。
优选的实施例包括有下列特征。第一前足元件可以有一个弯曲的前边缘和一个基本上直的后边缘，其中弯曲的前边缘大致沿着由足部跖骨的各跖骨节头部所限定的弯曲线形成。另外，第二前足元件在由足部跖骨的各跖骨节的关节端所限定的前足区域内可以具有一个弯曲的后边缘。还有，前足屈曲区可以是一条基本上为直的槽沟，设置成与一条横过鞋底所划的想像的水平横线成13-15度的角度。
衬垫装置还可以包括一个足趾覆盖结构附接在足趾部位内的鞋底夹层上。一个弯曲的屈曲区位于足趾覆盖结构和第一前足元件之间，并且大致沿着由足部跖骨的各跖骨节头所限定的弯曲线形成。
衬垫装置还可以包括一个转移元件，连接在介于第二前足元件和后跟元件之间的足部的拱形部位的鞋底夹层上。一个覆盖结构连接在该转移元件上。一个在转移元件和第二前足元件之间的第一区，和一个在转移元件和后跟元件之间的第二区，在足部的拱形区域内提供一个适当程度的抗扭刚度。
衬垫装置还可以包括一个连接在靠近后跟部位的鞋底夹层上的稳固元件，和一个连接在该稳固元件上的覆盖结构。
本发明的优点包括提供一种改进的衬垫装置，这种衬垫装置能为跑步者或步行者提供增大的稳固性。此外，这种鞋底要比现有技术的鞋底更耐用重量也较轻。还有，这种独立的衬垫装置可以与其它的衬垫或后足控制装置联合使用，并且可以容易地结合到现有的和未来的体育用鞋的设计中。
图1是一个鞋底衬垫装置实施例的底视图；图2是图1的鞋底的内侧视图；图3是沿着图1的A-A虚线截取的图2的鞋底的部件分解横截面图；图4是沿着图1的鞋底的B-B线截取的横截面图；图5是沿着图1的鞋底的C-C虚线截取的横截面图；图6是沿着图1的鞋底的D-D虚线截取的横截面图；图7是沿着图1的鞋底的E-E虚线截取的横截面图；图8是沿着图1的鞋底的F-F虚线截取的横截面图；和图9是一幅人类足部的骨骼构架图。
图1是本发明用于鞋的衬垫装置1的实施例的鞋底底视图。图中显示出一个足趾元件2，一个第一前足元件4，一个第二前足元件6，一个转移元件8，一个稳固元件10和一个后跟元件12。足趾元件和第一前足元件由一个弯曲的屈曲区3所分开，第一和第二前足元件由一个前足屈曲区5所分开，第二前足元件和转移元件8由一个第一区7所分开，而转移元件和后跟元件由一个第二区9所分开。
第一前足元件4的前边缘和弯曲的屈曲区3的曲率与由跖骨62的各跖骨关节头部63a-67a所限定的曲线大致相符合(见图9)。因此，当穿这鞋的人散步或跑步时，鞋底沿着弯曲的屈曲区屈曲或弯折，以模仿跖骨关节头部的实际屈曲角度。
前足屈曲区5也容许鞋底在跖骨部位的屈曲。特别是，前足屈曲区以与一条横穿过鞋底的想像水平横线G-G成至少10度的角度横穿鞋底延伸。该前足屈曲区的角度对不同的鞋类可能有所不同，而且也可能取决于穿这鞋所要做的运动。例如，对于赛跑用鞋，前足屈曲区最好与G-G线成13至15度的角度，如图1中所示。
第二前足元件6的后边缘在由足部的跖骨的跖骨节63-67的邻近关节端头(见图9)所限定的前足区域内成弯曲状。一个第一区7将第二前足元件与转移元件8分开，而一个第二区9将后跟元件12与转移元件8分开，第一和第二区7，9为足部拱形部位的鞋底提供适当程度的抗扭刚度。
图2是图1的衬垫元件1的内侧视图。一个薄的鞋底夹层14，最好是由EVA或一种聚氨基甲酸乙酯(PU)材料构成，形成衬垫装置的基底。本发明的一个重要特征就是与通常的体育用鞋相比，鞋底夹层的EVA或PU材料已大大地减少了，也并不依靠它们来对足部提供太多的缓冲作用。这一特征使这种鞋底比在寻常体育用鞋上所见的鞋底能穿得更长久些。
参看图2，足趾元件2包括一个连接在鞋底夹层14上的足趾覆盖结构16。在足趾元件的后方是弯曲的屈曲区3，这是一条深的槽沟，从接触地面的足趾覆盖结构16的边缘衡量至鞋底夹层大约有12-14mm深。第一前足元件4包括一个能弹性变形的第一衬垫18和一个第一覆盖元件20，并具有一个弯曲的前边缘和一个基本上直的后边缘。直接在第一前足元件4的后边缘后面的是前足屈曲区5，其大约有10mm深，将第一和第二前足元件4，6分隔开，如图中所示。第二前足元件6是由一个可弹性变形的第二衬垫22和一个第二覆盖元件24所构成的。
后跟元件12由一个可弹性变形的后跟衬垫26和一个后跟覆盖体28所构成。转移元件8(也参看图1和3)包括一个连接在转移部位15上的转移覆盖体30，转移部位可以由鞋底夹层的材料构成。同样情况，稳固元件10(也参看图2)包括一个稳固覆盖体32，连接在一个稳固部位17上，稳固部位可以由鞋底夹层的材料构成。足趾覆盖结构16，第一覆盖元件20，第二覆盖元件24，后跟覆盖体28，转移覆盖体30和稳固覆盖体32最好由一种耐用的橡胶材料构成并且可以含有凹口和切口以改进附着作用。
图3是沿着图1的A-A虚线截取的图2的鞋底的部件分解横截面图。图中显示出相对于鞋底夹层14和它们的相应的覆盖元件20，24和28的第一衬垫18，第二衬垫22和后跟衬垫26。第一衬垫18，第二衬垫22和后跟衬垫26最好是由多个可弹性变形的均匀地隔开的基本上相同高度和直径的元件构成。可变形的元件最好是由热塑材料制成，包封在一个由诸如聚氨基甲酸乙酯或其它类似材料的塑料材料制成的气密壳体内。这种衬垫元件公开在美国专利5092060和5369896号内，这两件专利都已转让给本申请的受让人，并且通过引用全文结合在本文中。
图3说明，总的说来，鞋底夹层14与现有技术的鞋底夹层相比是薄了许多。另外，鞋底夹层在每个包含衬垫元件18，22和26的部位内是薄的并且包含槽沟3a，5a，7a和9a。特别是，在弯曲的屈曲区上面的区域3a内的鞋底夹层14只有大约2mm厚。因此，弯曲的屈曲区在足部的跖骨节头部63a-67a的区域内(参看图9)充作铰链，使穿着者在步行或跑步时使鞋底可以折弯。这种铰链作用在接近足部的鞋底夹层经常发生，以有利地提供一个鞋底折弯动作，这个动作非常类似足部趾骨52和跖骨62的前足自然屈曲动作。同样情况，鞋底夹层在相当于前足屈曲区5和第一和第二区7，9的槽沟区域5a，7a和9a处也是薄的。特别是，鞋底夹层在区域5a处为大约4-5mm厚，在区域7a处为6-7mm厚，而在区域9a处为大约7mm厚。这样，鞋底夹层沿着衬垫装置1的屈曲区呈现出改进的折弯作用，以便对步行者或跑步者提供一个更加自然的足部屈曲动作和前足柔韧性。
图4-图8是沿着图1的B-B线至F-F线截取的横截面图。特别是，图4是沿着图1的B-B虚线截取的足趾元件2的横截面图。如图所示，足趾覆盖结构16是直接连接在鞋底夹层14上的。
图5是沿着图1的C-C虚线截取的第一前足元件4的横截面图。第一覆盖元件20连接在第一衬垫18上，而衬垫18又连接在鞋底夹层14上。如图所示，鞋底夹层14在第一前足元件4的部位内是薄的，有2-5mm厚，因而第一衬垫18提供了大部分的缓冲作用。第二前足元件6以相同的方式构成，第二衬垫22提供了大部分的缓冲作用，而这个部位内的鞋底夹层大约有5-8mm厚。
图6是沿着图1的D-D虚线截取的转移元件8的横截面图。转移元件由部位15构成，它可用与鞋底夹层14同样的材料制成，附接在转移覆盖体30上。因此，转移元件8可以主要由EVA或PU材料制成，而转移覆盖体30与第一前足元件4，第二前足元件6和后跟元件12的覆盖元件相比具有较小的接触面积(参看图1)。转移元件8为足部提供拱形支撑，并且在步行或跑步期间接触地面将运动从后跟区域转移到前足。
图7是沿着图1的E-E虚线截取的稳固元件10和一部分后跟元件12的横截面图。稳固元件包括一个稳固覆盖体32，该覆盖体可以是后跟覆盖体28的延长，附接在鞋底夹层14的部位17上。与转移元件8一样，稳固元件10可以主要由EVA或PU材料制成，而稳固覆盖体具有小的接触面积。稳固元件并不提供缓冲作用，而是对某些跑步者在后跟着地后趋向于过多地俯转的人起着接触地面帮助其稳固足部的作用。
图8是沿着图1的F-F虚线截取的后跟元件12的横截面图。后跟覆盖体28连接在后跟衬垫26上，而后跟衬垫连接在鞋底夹层14上。后跟衬垫在后跟区域内的厚度大约为8mm，然而后跟衬垫26在后跟着地时提供了大部分的缓冲作用。
第一前足元件4，第二前足元件6和后跟元件12形成本发明的衬垫装置。第一个衬垫元件都独立地连接在鞋底夹层上，而当步行或跑步时，每个元件都独立于其它元件对地面情况作出反应。因此，每个衬垫元件对足部提供独立的悬置支承。特别是在跑步时，当后跟元件12碰到地面时，后跟衬垫26致力于从跑步者的足部吸收撞击力而同时又为跑步者提供一个稳固的台座。稳固元件10用多少的力接触地面需视跑步者的足部运动而定。在这时候前足元件还没有接触到地面。当足部随着其翻滚动作朝向足趾时，转移元件8就接触地面将动作转移给第二前足元件6。第二前足元件6又转移给第一前足元件4，然后足趾元件2在足部离地之前接触地面。弯曲的屈曲区3，前足屈曲区5，第一区7和第二区9容许鞋底折弯和扭曲以模拟足部的自然起伏动作。
衬垫装置1的后跟衬垫和第一和第二前足衬垫可吸收跑步时足部的绝大部分撞击力。因此，第一，第二和后跟覆盖元件20，24，28可以用非常硬的、高耐磨的橡胶材料制成。这种覆盖元件提供附着力，并且特别地耐用以便对鞋提供一个长期耐磨的鞋底外表面。
上面公开了本发明的一个较佳实施例，利用这种概念的其它变异和综合也都可以使用。此外，对于熟悉本专业的人都可以不偏离由附后的权利要求书所限定的本发明精神而明了和做出各种其它的实施例，改变和变化。
权利要求
1.一种鞋的衬垫装置，它包括一个具有一个足趾部位，一个前足部位，一个拱形部位和一个后跟部位的薄的鞋底夹层；一个靠近前足部位的前部连接在鞋底夹层上的第一前足元件，该前足元件包括一个带有基本上为平面的顶和底侧面的可弹性变形的第一衬垫，一个前边缘和一个后边缘和一个附接的覆盖结构；一个靠近前足部位的后部连接在鞋底夹层上并通过一个前足屈曲区与第一前足元件分开的第二前足元件，该第二前足元件包括一个带有基本上为平面的顶和底侧面的可弹性变形的第二衬垫，一个前边缘和一个后边缘和一个附接的覆盖结构；和一个连接在鞋底夹层的后跟部位上的后跟元件，该后跟元件包括一个带有基本上为平面的顶和底侧面的可弹性变形的后跟衬垫和一个附接的后跟覆盖结构。
2.如权利要求1所述的衬垫装置，其特征在于其中第一前足元件的前边缘是大致沿着由足部趾骨的各趾骨节头部所限定的曲线而弯曲的。
3.如权利要求1所述的衬垫装置，其特征在于其中第二前足元件的后边缘在由足部跖骨的各跖骨节近关节端所限定的前足区域内是弯曲的。
4.如权利要求1所述的衬垫装置，其特征在于其中的前足屈曲区基本上是一条直的槽沟，它与一条横过鞋底所划的想象的水平横线成一个13-15度的角度。
5.如权利要求1所述的衬垫装置，其特征在于它还包括一个附接在足趾部位的鞋底夹层上的足趾覆盖结构。
6.如权利要求5所述的衬垫装置，其特征在于它还包括在足趾覆盖结构和第一前足元件之间的一个弯曲的屈曲区。
7.如权利要求6所述的衬垫装置，其特征在于其中弯曲的屈曲区大致沿着由足部趾骨的各趾骨节头部所限定的曲线而定形。
8.如权利要求1所述的衬垫装置，其特征在于它还包括一个连接在介于第二前足元件和后跟元件之间的拱形部位的鞋底夹层上的转移元件和一个连接在该转移元件上的覆盖结构。
9.如权利要求8所述的衬垫装置，其特征在于它还包括一个介于转移元件和第二前足元件之间的第一区和一个介于转移元件和后跟元件之间的第二区。
10.如权利要求1所述的衬垫装置，其特征在于它还包括一个靠近后跟部位附接在鞋底夹层上的稳固元件和一个连接在该稳固元件上的覆盖结构。
全文摘要
所描述的是一个具有一个薄的鞋底夹层,一个第一前足元件,一个第二前足元件和一个后跟元件的鞋衬垫装置。第一前足元件连接在靠近前足部位前部的鞋底夹层上,第二前足元件连接在靠近前足部位后部的鞋底夹层上,而后跟元件则连接在后跟部位的鞋底夹层上。第一和第二前足元件由一个屈曲区所分开。第一前足元件,第二前足元件和后跟元件各包括一个带有基本上为平面的顶和底侧面的能弹性变形的衬垫和一个附接的覆盖结构。
文档编号A43B13/40GK1176081SQ9711618
公开日1998年3月18日 申请日期1997年8月14日 优先权日1996年8月30日
发明者K·J·克劳利, C·F·弗雷姆, S·B·墨菲 申请人:菲拉美国有限公司