用于鞋、特别是登山鞋的稳定元件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于鞋底，尤其用于登山鞋的稳定元件(10)，其包括：(a)第一板(11)，包括至少一个开口(12)；(b)至少部分地设置在开口(12)中的第二板(13)；和(c)至少部分地设置在开口(12)中，并至少部分地在第二板(13)之上的第三板(14)，其中所述第三板(14)的硬度显著高于第二板(13)。
【专利说明】
用于鞋、特别是登山鞋的稳定元件
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种用于鞋，特别是登山鞋的稳定元件，以及包括这种稳定元件的鞋。
【背景技术】
[0002]登山鞋需要在陡峭崎岖的地形支持穿着者的脚，保护其免受石头和冰引起的伤害，并在需要时允许鞋底上钉。因此，登山鞋通常具有非常硬的鞋底，即相对于其他类型的鞋，例如相对跑鞋来说，使鞋底弯曲到一定程度所需的力和/或扭矩很高。为此目的，典型的登山鞋包括夹层结构，其具有直接置于橡胶外底之上的刚性板，和刚性板之上的减震鞋底夹层。
[0003]例如，美国专利USRE40，474E涉及多层鞋底的运动鞋。鞋底包括三层，包括外部或地面接触鞋底，其具有柔性、抓地性和耐磨性，上部或舒适层，其直接位于足部下方并具有弹性减震作用，和中间层或肋，其直接位于接触层的上部和舒适层的下部，并具有扭转刚度，其用于分散由接触层感知的震动，并且在震动传递到足部前将其分散至舒适层。
[0004]EP O 981 973 Al涉及一种用于运动鞋的内底，特别是登山或远足靴，具有由塑料材料制成的解剖学形主体，及埋设在主体内的加强插入件;该插入件具有纵向肋结构，并包括沿脚底延伸的主体，并且足够宽以提供高度的内鞋底的扭转刚性，以及狭窄的前附加物，其沿主体延伸并大体在跖骨处连接至主体。
[0005]然而，现有技术中的这样的鞋底具有有若干缺点。首先，用于增加鞋底硬度的刚性板，特别是在低温条件下(如典型地在高海拔地区经历的)倾向于变脆，因此需要加强和隔热。然而，这样的措施增加这种鞋底的重量。第二，刚性板设置在橡胶外底之上，其减小外底对地面的适应性从而减小附着力。
[0006]因此本发明的目的是提供用于鞋、特别是登山鞋的稳定元件，其能够为鞋提供高度刚性，并在低温下尤其耐用，重量轻，且不影响附着力。
【发明内容】
[0007]根据本发明的第一方面，该问题通过用于鞋底，特别是用于登山鞋的稳定元件来解决，其包括:(a)第一板，其包括至少一个开口；(b)至少部分地设置于开口中的第二板;及(C)至少部分地设置于所述开口中并且至少部分地位于第二板之上的第三板，其中第三板的刚度显著高于第二板。
[0008]根据本发明的稳定元件，所述第三板具有显著(即制作公差之内)高于第二板的刚度，并设置在第二板的上方，即更接近穿着者的脚。将坚硬的第三板设置在更柔韧的第二板之上(即更靠近脚)，可以为稳定元件提供很高的刚度，从而，也可以为内部集成该稳定元件的鞋底提供很高的刚度。
[0009]此外，坚硬和刚性的第三板在足部和第二板(成品鞋外底和鞋底夹层)之间被隔绝开。这种设置一方面避免了或至少减少了例如岩石或冰的冲击所带来的坚硬和刚性的第三板的断裂危险。另一方面，隔绝设置保持坚硬和刚性的第三板的温度在可接受的范围内，从而避免或至少减少其变脆的危险。由于这种设置，坚硬和刚性的第三板无需额外的加固或隔绝，否则会增加内部集成有稳定元件的鞋底的重量。
[0010]因此，由于足部置于该位置，这样的隔绝设置使得第三板可以具有高得多的刚性，并且由于这样的设置，它几乎不会弯曲。
[0011]此外，由于在集成有稳定元件的鞋底中，坚硬和刚性的第三板与外底隔开(通过之间的第二板)，更靠近外底的第二板比第三板更软，鞋底更适用于地面且附着力增加。此外，通过本发明板的设置，在登山鞋所需的刚度和同时允许行走的柔韧性之间实现平衡。
[0012]最后，第二板和第三板被容纳在所述第一板的开口部。以这种方式，第一板保护第二板，特别是坚硬和刚性的第三板不受诸如岩石和冰的外部侵害。此外，第一板提供隔绝性，并有助于坚硬和刚性的第三板的温度维持在可接受的范围内，从而避免或至少减少第三板变脆的危险。
[0013]第二板可以具有显著高于第一板的刚度。以这种方式，第二板增加了稳定元件的整体刚度。然而，由于第二板的刚度远比第三板的刚度低，与更坚硬的第三板相比，低温对于第二板(设置为更靠近外底，更远离足部)来说并不那么关键。此外，由于第二板硬度较低，外底更适用于地面并且附着力增加。
[0014]第二板的基体材料和第三板的基体材料可以用纤维来增强。纤维增强材料是用于提高材料刚度的非常有效的措施。此外，通过改变纤维增强材料的度，即密度，板的刚度和弹性可以很容易地和精确地进行调整。
[0015]第二板可包括5 %至20 % (基于重量或体积)的纤维增强物，第三板可包括20 %至50% (基于重量或体积)的纤维增强物。在优选实施例中，第二板可包括约15% (基于重量或体积)的纤维增强物，第三板可包括约50% (基于重量或体积)的纤维增强物。这些纤维增强物的度已显示为所述稳定元件提供足够的刚度，而同时限制板在低温下变脆的危险。
[0016]纤维可以为玻璃纤维。玻璃纤维是容易得到的，非常易于处理，并易于应用到合适的基体材料中。
[0017]第一板的基体材料可以不用纤维进行加固。因此，第一板(它形成第二和第三板的一种框架)在低温下变脆的危险至少被减少。
[0018]第一板，第二板和第三板可以由相同的基体材料制成。相较于使用不同的材料，使用相同的基体材料，使材料之间的粘合更容易。这简化了稳定元件的制造，并增加其耐用性。
[0019]第一板，第二板和第三板的基体材料可以是聚酰胺。聚酰胺比传统的登山鞋中使用的尼龙更耐用。根据本发明的稳定元件的构造，允许使用更脆的聚酰胺代替尼龙。此外，聚酰胺多次使用后不会发生任何形式的永久变形。
[0020]此外，第一板、第二板和第三板的基体材料可以是TPU或聚醚嵌段酰胺(PEBA)t^b夕卜，第三板的基体材料可以包括碳，这样，第三版由于其位置，可以具有非常高的硬度。
[0021]第三板可以是大约I至3毫米厚。这样的厚度已显示使得稳定元件的刚度足够，同时相当轻便。
[0022]第三板的抗弯刚度可以至少比所述第二板的抗弯刚度高两倍。以这种方式，第三板增加了稳定元件所需的刚度，而其在足部和第二板之间的隔绝设置避免了或至少减少了第三板在低温下变脆的风险。此外，由于刚度较低的第二板设置在鞋外底附近，内部集成稳定元件的鞋底更适应地面。
[0023]第二板的抗弯刚度可以至少比所述第一板的抗弯刚度高两倍。第二板增加了稳定元件的整体刚度，而第一板可以安全地延伸至外部，没有低温下变脆的风险，具有足够的韧性以承受来自雪、冰和岩石的风险。
[0024]第一板的弹性模量可以是600至1500兆帕。第二板的弹性模量可以是2000至4000兆帕。第三板的弹性模量可以是9000至13000兆帕。在一个优选的实施例中，第一板的弹性模量可为约Il00兆帕，第二板的弹性模量可为约3000兆帕，第三板的弹性模量可以是约11500兆帕。已经证明，这样的弹性模量可以为稳定元件提供足够的刚度，同时轻质耐用。
[0025]第三板可包括设置在稳定元件的纵向方向上的肋。此外，第二板可包括设置在稳定元件的纵向方向上的肋。肋通过减少材料的用量减轻重量。此外，纵向方向上(即，从内部集成有稳定元件的鞋的脚跟部至脚趾部的方向)的肋通过防止或至少限制弯曲而增加弯曲刚度。
[0026]第三板的肋可与第二板的肋重合。因为第三板的肋与第二板的相应肋接合，这样的设置可以实现高硬度。
[0027]第三板的肋可具有大约I至3毫米的高度。第二板的肋可具有I至5毫米的高度。这样的高度已经显示可以提供足够的抗弯刚度，与此同时在稳定元件弯曲时，可以保持肋的应变足够低。
[0028]第三板的材料可以具有O摄氏度下断裂应变为4%。根据本发明的稳定元件中的板的有利设置，即使在极端的弯曲角度下第三板的应变仍远低于此极限应变值。
[0029]所述稳定元件可以适应于基本上覆盖穿着者整个足部的鞋，稳定元件集成在鞋中。以这种方式，在足部的整个长度上实现高的弯曲刚度。
[0030]第一板的开口可被设置为使得第二板与第三板不延伸到内部集成有稳定元件的鞋的外部。从而，可以保护第二板，特别是坚硬和刚性的第三板不受外部伤害，尤其不受低温、岩石或冰的伤害。
[0031]本发明的再一个方面涉及一种鞋，特别是登山鞋，包括(a)外底，(b)鞋面;和(C)如上所述设置在鞋外底和鞋面之间的稳定元件。
[0032]鞋可以包括设置在鞋外底和稳定元件之间的鞋底夹层。鞋底夹层可以为鞋提供缓冲。此外，鞋底夹层可以进一步使第二板、特别是坚硬和刚性的第三板隔绝设置。
[0033]外底可以由橡胶制成。橡胶易于取得、耐用、并提供很好附着力。
【附图说明】
[0034]在下文中，参照附图对本发明的其它方面进行详细说明。这些附图为:
[0035]图1A:根据本发明的稳定元件的示范性实施例；
[0036]图1B:图1A的实施例的剖视图。
[0037]图1C:图1A和IB的稳定元件的第三板的细节图；
[0038]图2A:根据本发明的稳定元件的示范实施例在弯曲15度时关于其应变的有限元分析；
[0039]图2B:根据本发明的稳定元件的示范实施例在弯曲60度时关于其应变的有限元分析；
[0040]图3:根据本发明的稳定元件的示范实施例在弯曲30度时关于其应力的有限元分析；
[0041]图4:根据本发明的稳定元件的示范实施例在弯曲30度时关于其应变的有限元分析;及
[0042]图5:根据本发明的鞋的示范性实施例。
【具体实施方式】
[0043 ]下文中，详细描述本发明实施例以及变形方式。
[0044]图1A、IB和IC示出根据本发明的稳定元件的示范性实施例，其中图1B显示稳定元件10的剖视图，图1C更详细地示出了稳定元件10的第三板14。稳定元件10包括第一板11、第二板13和第三板14。第一板11包括如图1C所示的至少一个开口 12。第二板13至少部分地设置于开口 12中。第三板14也至少部分地被设置于开口 12中。例如，图1B中所见，第二板13和第三板14的边界交叠于第一板11中的开口 12的相应边界。然而，第二板13和第三板14的大部分完全置于第一板11的开口 12中。
[0045]此外，第三板14至少部分地设置于第二板13之上。这意味着，第三板14更靠近穿着者在其中集成有本发明的稳定元件10的鞋内的脚而设置。同样地，第二板13更靠近其中集成有稳定元件10的鞋的外底设置。
[0046]此外，第三板14具有远高于第二板13的刚度。通过测量弯曲所述板和/或稳定元件至特定角度所需的力和/或扭矩来测定刚度。如果达到相同弯曲角度需要更高的力和/或扭矩，则刚度更高。
[0047]第一板11、第二板13和第三板14的基础材料可以是例如聚酰胺。其他材料也是可能的，诸如TPU或聚醚嵌段酰胺(PEBA)。第三板14的材料可以是碳基材料。第一板11、第二板13和第三板14可以由相同的基础材料制成。可替代地，也可以使用不同的基础材料。可替代地，第三板14的材料可以具有，例如在O摄氏度下断裂应变为4%。本发明稳定元件的这种构造保证了即使在极端的情况下第三板14的应变远低于该极限应变值。
[0048]第二板13和第三板14的材料可以用纤维，例如玻璃或碳纤维来增强。例如，第二板13可以包括约15% (基于重量或体积)的纤维增强物，第三板14可以包括约50% (基于重量或体积)的纤维增强物。第一板11可以完全不用纤维增强。因此，第二板13的刚性高于第一板11。例如，第二板13的弯曲刚度可以比第一板11的此弯曲刚度至少高两倍。此外，由于不同程度的纤维增强，第三板14的弯曲刚度可以比第二板13的弯曲刚度至少高两倍。所需刚度也可以通过纤维增强以外的其他方式来实现，例如通过使用所述板的不同材料。
[0049]第一板的弹性模量可以是600-1 500MPa。第二板的弹性模量可以是2000至4000MPa。第三板的弹性模量可以是9000至13000MPa。具体而言，第一板11的弹性模量可为约I 10MPa。第二板13的弹性模量可以约为3000MPa，第三板14的弹性模量可为约11500MPa。
[0050]图1A、图1B和图1C的示范性实施例中，第三板14厚约I毫米。由于根据本发明所述板的设置，此厚度足以实现整个稳定元件10的期望的高刚度。
[0051 ]图1A、图1B和图1C的示范性实施例中，第三板14包括肋，其中的两个由附图标记15表示。所述肋15设置于稳定元件10的纵向，即从其中集成有稳定元件10的鞋的脚跟部到趾部的方向。第三板14的肋15的高度大约I至3毫米。
[0052]此外，图1A、1B和IC的示范性实施例中，第二板13包括肋，其中两个由附图标记16表示。所述肋16设置于稳定元件10的纵向，高度为大约I至5毫米。如图1B中所示，第三板14的肋15与第二板13的肋16重合一致。然而，肋不重合一致也是可能的。
[0053]如图1A中所示，稳定元件10基本上覆盖穿着者在其中集成有稳定元件10的鞋内的整个脚。因此，稳定元件从后跟部17a遍布足中段17b延伸到趾部17c。
[0054]此外，如图1A、IB和IC中所示，设置第一板11上的开口 12使得第二板13和第三板14不延伸到其中集成有稳定元件10的鞋外。因此，第一板11设置边缘18，其保护第二板13和第三板14不受诸如岩石或冰的外部伤害。
[0055]如图1A和IC中所示，稳定元件10的第一板11可以包括在鞋跟部的第二开口19。缓冲或减震构件(图中未示出)可设置于开口 19中。
[0056]此外，如图1A和IC中所示，稳定元件10可选地包括在脚跟部17a的脚跟支撑构件110。图1A和图1C的示范性实施例中，脚后跟支撑构件110是杯形的，并且完全包围穿着者在其中集成有稳定元件10的鞋内的脚后跟。但是后跟支撑构件110也可能仅覆盖脚跟的部分。此外，图1A和图1C的示范性实施例中，后跟支撑构件110与第一板11整体成型。这增加了整体的强度和稳定性，同时构造简单。但是，后跟支撑构件110也可以通过例如胶粘或焊接而附连到第一板11。
[0057]图2A示出了根据本发明的稳定元件10的有限元分析。具体的，示出了15度弯曲角时应变的百分比水平。第三板14上的应变约为0%，意味着板没有断裂的风险，甚至是在非常低的温度下也是如此。有限元分析也表明在15°弯曲角时板的刚度大约为27Nm。
[0058]图2B示出根据本发明的稳定元件10的有限元分析。具体的，示出了60度弯曲角时应变的百分比水平。第三板14中的张力介于0%和约1%之间，意味着，所述板几乎没有断裂的风险，甚至在非常低的温度下也是如此。如图2B中所示，第二板13中的应变更高，即约4%。然而，由于第二板13的刚度远低于第三板14的刚度，它更不易碎，尤其是在低温下，第二板13的断裂风险低。
[0059]图3示出根据本发明的稳定元件10的有限元分析。具体的，示出了30度弯曲角时应力的百分比水平。如图中可见，第一板11和第二板13中的应力相当低，然而第三板14处于中等应力水平。因此，第三板14是主要负责提供整个稳定元件10的刚度。
[0060]图4示出根据本发明的稳定元件10的有限元件分析。具体的，示出了几乎整个稳定元件10在30度弯曲角时应变的百分比水平。应变水平中等，第三板14至多约1%。同样脚跟支撑构件110的区域中，应变水平不超过4%，大部分为约2%。这意味着，后跟支撑构件110的断裂风险相当低。
[0061 ]图5示出根据本发明的鞋50的示范性实施例。鞋50是登山鞋，包括外底51、鞋面52、鞋底夹层53和稳定元件10，如上所述设置在鞋底夹层53和鞋面52之间。稳定元件10可以被胶合、缝合、焊接或以其他方式被固定到鞋50的部件上，例如外底51、鞋面52、鞋底夹层53等。外底51可以由橡胶制成，鞋面52可以由例如聚酯等传统材料制成。
[0062]鞋50还包括设置在外底51和稳定元件10之间的鞋底夹层53。然而，这样的鞋底夹层是可选元件，并且可以在某些实施例中被省略。
【主权项】
1.用于鞋底，特别是用于登山鞋的鞋底稳定元件(10)，包括: 第一板(11)，其包括至少一个开口(12); b.第二板(13)，其至少部分地设置在所述开口(12)中； c.第三板(14)，其至少部分地设置在所述开口(12)中，并至少部分地设置在所述第二板(13)之上，其特征在于，所述第三板(14)的硬度显著高于所述第二板(13)。2.根据前述权利要求所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于，所述第二板(13)的硬度显著高于所述第一板(11)。3.根据前述权利要求之一所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于，所述第二板(13)的基体材料和所述第三板(14)的基体材料用纤维增强。4.根据权利要求3所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于，所述第二板(13)包括5%至20%的纤维增强物，所述第三板(14)包括20%到50%的纤维增强物。5.根据权利要求3或4之一所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于:所述纤维是玻璃纤维。6.根据前述权利要求之一所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于:所述第一板(11)的基体材料不用纤维增强。7.根据前述权利要求之一所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于:所述第一板(11)、所述第二板(13)和所述第三板(14)由相同的基体材料制成。8.根据前述权利要求之一所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于:所述第一板(11)、所述第二板(13)和所述第三板(14)的基体材料是聚酰胺。9.根据前述权利要求之一所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于:所述第三板(14)的厚度约为I至3mm。10.根据前述权利要求之一所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于:所述第三板(14)的弯曲刚度比所述第二板(13)的弯曲刚度高出至少两倍。11.根据前述权利要求之一所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于:所述第二板(13)的弯曲刚度比所述第一板(11)的弯曲刚度高出至少两倍。12.根据前述权利要求之一所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于:所述第一板(11)的弹性模量为600至1500兆帕。13.根据前述权利要求之一所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于:所述第二板(13)的弹性模量为2000?4000兆帕。14.根据前述权利要求之一所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于:所述第三板(14)的弹性模量为9000至13000兆帕。15.根据前述权利要求之一所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于:所述第三板(14)包括沿所述稳定元件(1)纵向方向设置的肋(15)。16.根据前述权利要求之一所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于:所述第二板(13)包括沿所述稳定元件(10)纵向方向设置的肋(16)。17.根据权利要求15和16所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于:所述第三板(14)的所述肋(15)与所述第二板(13)的所述肋(16)重合。18.根据权利要求15至17中任一项所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于:所述第三板(14)的所述肋(15)具有大约I至3毫米的高度。19.根据权利要求16至18中任一项所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于:所述第二板(13)的所述肋(16)具有大约I至5毫米的高度。20.根据前述权利要求之一所述的鞋底稳定元件(10)，其中所述第三板(14)的所述材料在O摄氏度下断裂应变为4%。21.根据前述权利要求之一所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于:所述稳定元件(10)基本上覆盖穿着者在其中集成所述稳定元件(10)的鞋的整个足部。22.根据前述权利要求之一所述的鞋底稳定元件(10)，其特征在于:所述第一板(11)的所述开口(12)被设置为所述第二板(13)和所述第三板(14)不延伸到其中设置有所述稳定元件(10)的鞋的外部。23.鞋，尤其是登山鞋，包括: a.外底； b.鞋面;和 c.根据前述权利要求之一所述的设置在鞋外底和鞋面之间的稳定元件(10)。24.根据前述权利要求所述的鞋，其包括设置在所述外底与所述稳定元件(10)之间的鞋底夹层。25.根据权利要求23和24之一所述的鞋，其中，所述外底由橡胶制成。
【文档编号】A43B13/12GK105935180SQ201610125885
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】詹姆斯·塔瑞尔, 马尔科·柯俄曼, 菲力克斯·罗伯特·施托比策, 尤尔根·赫特林, 杰克·爱德华·霍克斯
【申请人】阿迪达斯股份公司