CN1133149A - 具有多个含流体构件的鞋类制品 - Google Patents

Abstract

一种鞋类制品，其包括一个或一个以上与足直接或弹性荷载传递接触的第一含流体缓冲装置。最好厚些的一个或一个以上的第二含流体缓冲装置设置在足和鞋类的地面啮合表面之间鞋的荷载传递部分上。第一缓冲装置至少局部地覆盖住第二缓冲装置的一部分上并且这两种缓冲装置在任何覆盖部位由一个荷载分散元件至少局部地分隔开。

Description

具有多个含流体构件的鞋类制品

本发明涉及其缓冲性、舒适性和稳定性都得到改进的鞋类制品。具体地说，本发明涉及这类鞋类制品，其具有可为穿戴者提供极好的舒适性和在高荷载状态下提供优良性能的缓冲装置。

鞋类制品长期以来一直被加以研究和重新设计以便获得更好的舒适性和性能。在这方面，特别是，在运动鞋方面，主要关心的问题包括给脚提供舒适的环境和缓冲在鞋，因而还有脚和下肢，撞击地面或地板时感受到的震动或冲击。在跑、跳时，这些力特别大。例如，慢跑者四或五平方英寸的足跟部估计要吸收约是其体重的三至四倍的冲击力。因此，180磅重的慢跑者会在跟部着地部位产生约720磅的震动力。由于每个跟部每英里会撞击地面约800次，因此可以看出鞋类制品中的吸震机构的必要性。

除了鞋要吸收强烈的和重复的冲击之外，每个穿鞋的人都易理解其舒适性的重要性。事实上，众所周知，运动鞋的舒适性能使穿鞋者的心理状态，因而还有他或她的表现、肌肉效率、能量消耗和运动能力能够进行和完成训练。

各种各样的弹性体材料，包括天然橡胶、聚合的和共聚的弹性体、和合成橡胶一直被用于鞋结构中以吸收这些力。但是，这些弹性体材料会因重复使用而老化并且能量传递效率较差。因此，工业上一直在寻找其他脚缓冲装置。

在此寻找过程中，气压减震装置一直被加以研究。例如，美国专利259092(1882)示出了一种非常早期的气压鞋底。尽管做了长期的研究，但气压减震装置近一个世纪以来因种种原因一直没能获得商业成功。实际上，直到作出了在美国专利4183156和4219945中所描述的发明之前，现有技术缺少使鞋中气压减震在商业上获得成功的技术秘密。而在这些专利中描述的发明使鞋的设计和运动鞋的市场发生了革命，该发明结合进了在世界范围内卖出的至少20亿运动鞋内。

在气压减震装置的这一初步成功之后，曾作过若干尝试以改进这些装置。例如，美国专利4506460公开了一种减速器装置，其与弹性体元件或气压减震元件一起作用。该减震器用来吸收、重新分配、贮存和返放能量。美国专利5083361描述了包含有一叠置的气室装置的鞋。在此设计中，该气室用带垂落耦接织物(drop-linked fabric)的弹性体材料的外阻挡层构造成以便使室的应力均化并保持稳定性。还建议将顶部室充气至较低的压力以便提供初始的接触柔软性。

台湾申请75100322公开了一种外部双层空气垫，其中顶部部件中的周边空气室和底部部件中的周边空气室是流体连通的。顶部空气垫的中央空气室和底部空气垫的中央空气室也是流体连通的。此种设计是要提供一种在被刺穿后继续支撑穿鞋者的空气衬垫。为此目的，该设计包括一个在第一和第二空气垫之间的如轻金属之类的防刺穿片材以便防止上部缓冲垫的刺穿。但是，这种设计，即让顶部空气垫和底部空气垫之间的流体连通，因在施加于局部区域上的荷载的作用下空气压力是迅速地，几乎是瞬时地扩散，而可能是不稳定的。更具体地说，此种设计看起来其作用更象单个的厚空气缓冲衬垫而不是两个独立的部件。实际上，据认为此种设计会导致加载重的室“触底”和未加载的室同时膨胀，从而当不均匀的力施加到足的底面或鞋底时导致不稳定。这种在此处称为“网球”效应的不稳定性看起来在缓冲垫的总厚度大于0.800英寸时尤其如此。因此，此种设计具有使穿鞋者受伤的危险和未能提供使鞋类制品具有极好的舒适性和优良的性能的优点。

从对现有技术的上述描述中可以看出，缓冲装置存在这样的需要，即提供流体减震的舒适性和性能优点。本发明提供了一种装置，其能获得若干非常重要的目的，即鞋的极好的舒适性同时还有优良的技术性能和重量轻。

根据此处所展现和概括地描述的本发明的目的，本发明的鞋类制品包括一个成形成能包封住脚并使其得到缓冲的鞋面。鞋面装接到具有地面啮合部分的鞋底上。一个含有流体的第一密封弹性体元件设置在鞋类制品中足的至少一部分和鞋底的地面啮合部分之间。一个含有流体的第二密封弹性体元件设置在足和鞋底的地面啮合部分之间，第一元件的至少一部分覆盖住第二元件。一个荷载分散元件设置在第一和第二元件之间，处在这两个元件的覆盖部分的至少一部分的中间。

此鞋的第一元件最好位于足的约束外罩内，在此公开文本中称为“鞋底内侧(inboard)”。此位置提供了极佳的销售吸引力，因为含流体缓冲衬垫是与足的平面直接弹性地贴近，从而给穿鞋者提供了一种明显的“踩在空气上”的感觉(在充了空气的衬垫的情况下)。最好是，第二弹性体元件位于鞋底，在包住足的鞋面外罩外侧和下方，称为“鞋底外侧(outboard)”。此缓冲垫最好设计成吸收和有利地重新分散、储存和返放极大的冲击力。

因此，鞋类制品具有一个毗邻足部的含流体弹性体缓冲装置和一个更贴近鞋的地面啮合表面的含流体弹性体缓冲装置。在某些实施例中，较接近鞋的地面啮合表面的含流体缓冲装置可构造成具有起鞋的地面啮合表面作用的一侧。

一个荷载分散元件位于两个缓冲装置之间以便防止弄痛足部的和不稳定的局部作用力并便于横贯缓冲装置的荷载分散，增加它们的效应。在此较佳设计中，两个缓冲装置分别提供舒适性和性能，而且实际上，可以出现总的极佳的缓冲性。因此，本发明有利地提供了一种新的和改进的鞋类制品，其能提供极好的舒适性和性能。

本发明的目的可通过如下措施来达到：提供一种鞋类制品，其包括一个成形成包封住足的鞋面和一个固接到所述鞋面上的鞋底，所述鞋底具有至少一个地面啮合部分；

一个设置在所述足的至少一部分和所述鞋底的所述地面啮合部分之间的含有流体的弹性体材料的第一密封隔离元件；

一个设置在所述足的至少一部分和所述鞋底的所述地面啮合部分之间的含有流体的弹性体材料的第二密封隔离元件，所述第一密封元件至少部分地覆盖住所述第二密封元件；

一个荷载分散元件，其使位于所述第一元件和所述第二元件的所述覆盖区域的至少一部分之间的力重新分散开。

本发明的目的还可通过以下措施来表达：

第一和第二元件的弹性体材料都可以是聚氨基甲酸乙脂。

第一和第二元件都可以由多个相互连接的室构成。

第二元件至少部分地包封在弹性体材料内。

第一和第二元件可设置在足的基本上整个足底面下。

第一和第二元件都可以只设置在足的足跟部分下。

第一和第二元件中的至少一个包括至少两个独立的衬垫，所述衬垫中的第一个在足的跟部区域下，而所述衬垫中的第二个在拇指球区域下。

第一元件的厚度小于0.350英寸，最好小于0.250英寸。

第二元件的厚度大于0.400英寸。

鞋类制品还可包括一个鞋垫，其中第一元件形成鞋垫的至少一部分。

第一和第二元件中至少一个内的流体是可压缩的。另一种方法是第一元件内的流体是可压缩的，而第二元件内的流体是不可压缩的。

第一和第二元件具有大于0磅/每平方英寸的表压，并且第二元件具有较第一元件大的表压。

第一元件具有介于0和20磅/每平方英寸之间的表压，而第二元件具有介于约15和50磅/每平方英寸之间的表压。

第一和第二元件中的至少一个内的流体可以是空气和从下列一组气体中选出的气体的混合物，这组气体包括：六氟乙烷、六氟化硫和它们的混合物。

第一和第二元件中的至少一个内的流体是从下面这组流体中选取的，即水、半凝胶液体、油、脂膏、软蜡或液蜡、甘油、肥皂、硅氧烷、玉米糖浆、流凝的液体和触变液体。

第一和第二元件中的至少一个通过一个阀门机构和外部流体源是可膨胀的。第一和第二元件中的至少一个通过一个阀门机构和外部流体源是可调节的。另一种方法是，第一和第二元件中的至少一个通过一个可永久密封的流体输送装置和外部流体源是可膨胀的。

荷载分散元件可以是由一种可挠曲的弹性材料构成的。

荷载分散元件的弹性模量介于约250000磅/每平方英寸和约1000000磅/每平方英寸之间。

荷载分散元件包括一个中腿、一个侧腿和一个连接所述两个腿的足跟部分，每个腿和足跟部分是较平的，所述中腿和侧腿位于具有肥的足底的跟骨的每侧上，荷载分散元件处在足的肥的足底的至少40％区域下，而足跟部分名义上位于跟骨后方，荷载分散元件在所加荷载的作用下能挠曲并在该所加荷载去掉后能恢复到其原来的形状。

荷载分散元件还可包括一个至少在趾骨下方的较平的元件。

荷载分散元件还可包括一个基本上在整个足的下方的基本上较平的多孔元件。

荷载分散元件可以用从下面这组材料中选出的材料构成，该组材料包括金属丝或塑料丝网、Robus板、Texon板、高模量塑料、纤维加强复合材料、胶粘或粘接加强织物或皮革、和它们的组合物。

地面啮合部分可形成第二元件的整体部分。

本发明的目的还可通过如下措施来达到：提供一种适于形成鞋的一部分的结构，其包括一个处于第一压力下的第一含流体缓冲装置，所述第一缓冲装置处在足和所述鞋的地面啮合部分的中间的荷载传递位置上；一个处于较高的第二压力下的第二含流体缓冲装置，所述第二缓冲装置处在所述第一缓冲装置的至少一部分和所述鞋的地面啮合部分的中间的荷载传递位置上；一个荷载分散元件，其使所述第一和第二缓冲装置中间的荷载传递部位的至少一部分中间的荷载传递位置上的力重新分布。

本发明的目的还可通过如下措施来达到：提供一种适于形成鞋的一部分的结构，其包括一个厚度小于0.350英寸的第一含流体缓冲装置，所述第一缓冲装置处在足和所述鞋的地面啮合部分的中间的荷载传递位置上；一个厚度大于0.400英寸的第二含流体缓冲装置，所述第二缓冲装置处在所述第一缓冲装置的至少一部分和所述鞋的地面啮合部分的中间的荷载传递位置上；一个荷载分散元件，其使所述第一和第二缓冲装置中间的荷载传递部位的至少一部分中间的荷载传递位置上的力重新分布。

本发明的目的还可通过以下措施来表达：

第一含流体缓冲装置的厚度小于约0.250英寸。

第一含流体缓冲装置可形成鞋垫的至少一部分。

本发明的目的还可通过如下措施来达到：提供一种鞋类制品，其包括一个护住足的外罩，一个在荷载传递位置上的鞋底内侧含流体缓冲装置，一个在荷载传递位置上的鞋底外侧含流体缓冲装置，和一个使所述缓冲装置的重叠区域的中间至少局部地定位的力重新分散开。

本发明的目的还可通过以下措施来表达：

鞋类制品还可包括一个鞋垫，其中鞋底内侧缓冲装置形成该鞋垫的至少一部分。

本发明的目的还可通过如下措施来达到：提供一种鞋类制品，其包括一个成形成包封住足的鞋面和一个固接到所述鞋面上的鞋底，所述鞋底具有至少一个地面啮合部分；

一个具有大于0.400英寸厚度的弹性体材料的鞋底外侧密封隔离元件；

一个具有小于约0.350英寸厚度的弹性体材料的鞋底内侧密封隔离元件；

所述鞋底内侧元件覆盖住所述鞋底外侧元件的至少一个区域和一个荷载分散元件，其位于所述覆盖区域的至少一部分之间。

本发明的目的还可通过以下措施来表达：

鞋底外侧元件含有可压缩流体并具有介于约15和50磅/每平方英寸之间的表压。

鞋底内侧元件含有可压缩流体并具有介于约0和20磅/每平方英寸之间的表压。

本发明的目的还可通过如下措施来达到：提供一种鞋类制品，其包括一个成形成包封住足的鞋面和一个固接到所述鞋面上的鞋底，所述鞋底具有至少一个地面啮合部分；

一个设置在所述足的至少一部分和所述鞋底的所述地面啮合部分之间的含有流体的弹性体材料的第一密封隔离元件；

一个设置在所述足的至少一部分和所述鞋底的所述地面啮合部分之间的含有流体的弹性体材料的第二密封隔离元件，所述第二密封元件至少部分地覆盖住所述第一密封元件；

一个荷载分散元件，其使位于所述第一元件和所述第二元件的所述覆盖区域的至少一部分之间的力重新分散开；

其中，所述充有流体的元件在所述覆盖区域的合并厚度超过0.800英寸。

本发明的目的还可通过以下措施来表达：

第一和第二元件中的至少一个含有加压流体并具有大于0磅/每平方英寸的表压。

本发明是由所示出的和所描述的新颖的部件、构造、布置、组合和改进构成的。结合在内并构成说明书的一部分的附图图示出了本发明并与说明书一起解释了本发明的原理。

图1是结合了本发明较佳实施例的鞋的侧视图；

图2是沿图1中截面A-A纵向局部截取的且做了局部剖视的在站立荷载状态下的示意图；

图3是较佳鞋结构实施例在中等荷载作用下的类似于图2的纵向局部截取的并作了局部剖视的示意图，该鞋结构结合有本发明的含有可压缩的流体的缓冲装置和荷载分散元件；

图4是较佳鞋结构实施例在中等荷载作用下的类似于图2的纵向局部截取的并作了局部剖视的示意图，该鞋结构结合有本发明的含有不可压缩的流体的缓冲装置和荷载分散元件；

图5是现有技术鞋结构在中等荷载作用下的类似于图3和图4的纵向局部截取的并作了局部剖视的示意图，该鞋结构结合有两个流体连通的鞋底外侧缓冲垫装置；

图6是曲线图，示出了包含有较佳缓冲装置实施例的鞋的估测的荷载与挠度的关系和相关的舒适性与性能的关系；

图7是一透视图，示出了较佳实施例的鞋的未装配的部件；

图8是本发明的鞋的另一个实施例的类似于图2的纵向局部截取的并作了局部剖视的示意图；

图9A、9B、9C、和9D是示范性的荷载分散元件的俯视图。

现详细参见本发明的较佳实施例，其实例图示于附图中。虽然本发明是结合较佳实施例进行描述的，但应该理解，本发明并不局限于这些实施例。相反，本发明欲覆盖可能包含在由权利要求书所界定的本发明的精神和范围内的所有可选例、变更例和等价实例。

现参见图1和2，可以看出图中提供了一种具有主要为舒适的鞋底内侧缓冲装置和主要为吸收高荷载的鞋底外侧缓冲装置的鞋类制品。该鞋类包括一个一般用皮革、尼龙或其他对熟悉现有技术的普通技术人员来说是已知的其他材料或这些材料的组合物制成的鞋面1。设在鞋面1内的是一个鞋内衬垫2，其是由如泡沫材料3之类的弹性体材料构成的，并且至少封包住鞋底内侧含有流体的缓冲装置5的上表面。因此，跟骨7和肥的足肉8是与鞋底内侧的缓冲装置5弹性地接触。

鞋面1是用熟悉现有技术的入所能接受的任何方法，如并不局限于其的鞋板钳帮(boardlasting)或缝线楦接(stitchlasting)方法，形成的。此处所示鞋面适合于运动鞋，不过，凉鞋鞋面和长筒靴鞋面同样适合于与本发明的鞋底结构结合。鞋底9通过粘结剂和/或缝合的方式，或其他对熟悉现有技术的人来说是众所周知的技术固定到鞋面上。较佳的鞋底9包括一个鞋底中层部分13和一个接触地面的鞋底底层部分15。鞋底底层部分15一般是用胎面或凸块17构造成的以便便于与地面或地板面有良好的摩擦啮合。鞋底中层部分13是由泡沫材料21包封住且可通过视孔19见到的鞋底外侧含流体缓冲装置23构成的。显然可见，一个荷载分散元件24设于这两个缓冲装置5和23之间。

各种各样的缓冲装置和设计均可结合入本发明。除了缓冲装置523，其他的较佳缓冲装置，它们的生产、组装，和结合入鞋类制品的方式公开于美国专利3005272，3685176，3760056，4183156，4217705，4219945，4271606，4287250，4297797，4340626，4370754，4471538，4486901，4506460，4724627，4779359，4817304，4829682，4864737，4864738，4906502，4936029，5042176，5083361，5097607，5155927，5228217，5235715，5245766，5283963和5315769，其中每个专利均通过引用结合在本文中。

如熟悉现有技术的普通技术人员所理解的那样，缓冲衬垫可以根据需要设定于足下适当位置处。特别适合的部位是足跟，纵向足底弓和跖骨(即，拇趾球)下方。包含在如用在此说明书全文的鞋底内侧的或鞋底外侧的，即第一或第二，缓冲装置的含义内的是由多个独立的和/或特殊的缓冲座构成的缓冲垫。例如，贴近鞋的地面啮合部分的鞋底外侧缓冲装置可以由一足跟座和一独立的足尖座构成。因此，足跟座和足尖座，虽然没有连接起来，但一起在此处称为一个鞋底外侧缓冲装置。

最好是，缓冲装置的弹性体材料是从下面的材料中选出的：聚氨基甲酸乙脂、聚脂弹性体、含氟弹性体、氯化聚乙烯、聚氯乙烯、氯磺化聚乙烯、聚乙烯/乙烯乙酸乙烯脂共聚物、氯丁二烯橡胶、丁二烯-丙烯腈橡胶、丁二烯-苯乙烯橡胶、乙烯-丙烯聚合物、天然橡胶、高强力硅氧橡胶、低密度聚乙烯、加合橡胶、硫化橡胶、甲基橡胶和热塑性橡胶。特别推荐的一种材料是聚氨基甲酸乙脂膜。

当想用可压缩流体时，弹性体元件最好充满一种包含一种或多种非极性大分子气体和空气的可压缩的“2，2，3-三甲基丁烷”。这些气体属于上述现有技术专利的借助扩散泵技术的自膨胀。已知适用的气体有如下这些：六氟乙烷、六氟化硫、全氟丙烷、全氟丁烷、全氟戊烷、全氟己烷、全氟庚烷、八氟环丁烷、全氟环丁烷、六氟丙烯、四氟甲烷、一氯五氟乙烷、1，2-二氯四氟乙烷、1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷、三氟氯乙烯、溴三氟甲烷和一氯三氟甲烷。用在这种构件中的两种最理想的气体是六氟乙烷和六氟化硫。当然，想到的落在本发明范围内的还有连同泡沫材料充满其他可压缩流体的缓冲装置和用机械方式充气的气体(包括空气)缓冲装置。

或者，弹性体元件可充满一种通常是液体或凝胶的不可压缩流体。这种流体的较佳特征是无毒的，最好是无味的，它不会在鞋类制品通常暴露的温度下凝固，并且其具有可接受的粘度，例如，1000至1250厘沲。如水之类的不可压缩流体、半凝胶液体、油、脂膏、软蜡或液蜡、甘油、软肥皂、硅氧烷、流凝的液体、触变液体和玉米糖浆都是可接受流体的示范性的而不是限制性的实例。流体可用一种杀菌剂或杀真菌剂加以处理，其好处是显而易见的。

除此之外，采用不可压缩流体的缓冲构件还可设计成包含颗粒材料和液体的混合物以调节粘度和缓冲特征。酚醛树脂颗粒、二氧化硅和陶瓷球粒都是可采用的颗粒材料的实例。当然，本发明的至少两种缓冲装置中的每一个都可填充不同的材料，即在鞋底内侧缓冲垫内为空气和鞋底外侧缓冲垫内为粘性硅氧烷油。除此之外，缓冲装置还可充填不可压缩流体和可压缩流体的混合物。

图2中的鞋类制品现用于图示本发明的某些性能。特别是，含流体鞋底外侧缓冲装置设置来给鞋的约束足的外套内的足提供基本上不中断的弹性缓冲作用。这就给鞋类制品的使用者提供了一种“踩在空气上”的感觉(当充有空气/气体时)和相应的高度舒适性。一个一般较厚的(沿在足和鞋的地面啮合部分之间轴线定义的)和含有一般较高的加压流体的鞋底外侧缓冲装置(如果采用可压缩流体缓冲装置的话)设在鞋底中层的适当位置处。这种既厚压力又高的鞋底外侧缓冲装置主要功能是吸收和分散在跑步、跳跃、停下和受阻过程中所受的高荷载状态。

图3、4和5所示的下述例子以比较的方式证实了由本发明获得的有用的和有利的结果。图3示出了在中等荷载下本发明的鞋类制品。而且，图3示出了当不均匀加载时本发明的荷载分散机理。如所示的那样，泡沫材料包封住的鞋底外侧性能调整缓冲装置53受压以便吸收鞋与具有不平表面(石块)的地面的冲击力。各个室53a，53b和53c的压缩由于在与石块啮合的点处加到鞋底底层55上的压力增加而更加显著。但是，荷载分散元件57防止了显著的竖向挠度，实现高的局部荷载的水平力分布，将各室(53a，53b和53c)的力传递在鞋底内侧的向下挠曲的舒适性衬垫59的整个大面积区域上。因此，荷载更加均匀地分布于足跟61的整个肥的足底上，减小了不稳定的可能性或由被石块向上顶压的鞋底外侧缓冲室53a，53b和53c造成的对足的跟部的石头撞伤。此外，鞋的设计使得力因气体从室53a，53b和53c流入室53d和53e而更均匀地分散开，从而提供了更大的舒适性，对跟骨和下肢及身体的其余部分的刺激也更小。

在小的荷载下，支承在一合适的荷载分散元件57上的鞋底内侧衬垫59给足提供了一种符合使足有“踩在空气上”、舒适的和受到支承的感觉的可觉察得到的、动态的、瞬间的、脚底足形状。在高的荷载下，鞋底内侧缓冲装置59会挠曲并在向下运动中抵压着荷载分散元件57通过从未加载状态下的最大厚度到触底状态的缓冲支撑的全程区域。同时，鞋底外侧装置53会产生附加变形并且吸收掉较高的震动荷载。荷载分散元件提供了支撑荷载的、可挠曲的、动态的平面，其是平的或自动地与足的轮廓相符。此平面将足的全部或部分上的通常向下的荷载挠曲和缓冲力与由鞋的外底与地板或地面的撞击发散出的并由鞋底外侧缓冲装置基本上吸收和缓冲的向上震动力分离开。

现参见图4，图中示出了在中等荷载下的本发明的鞋类制品，其中，鞋底外侧缓冲装置153是不可压缩流体设计。在此设计中，鞋底外侧缓冲装置153被包在鞋底中层155中。鞋底外侧缓冲装置153在其顶表面和底表面可挠曲地与弹性体包封泡沫材料158固定。在中等荷载下，若石块造成不均匀的力分布，会迫使不可压缩流体151沿箭头152的方向流入缓冲装置的周边156。流体流动会导致缓冲装置的周边156处的压力增加和弹性体缓冲装置在此侧壁部位鼓起。因此，震动力就由周边室壁156的弹性作用和被迫流动的流体流所吸收。如图3所示，荷载分散元件157使石块导致的不均匀力更加均匀地分布在整个鞋底内侧缓冲构件159上。因此，肥的足底161和跟骨163就不会有不稳定的感觉和受到石头撞伤。虽然图4示出的是鞋底外侧不可压缩流体缓冲装置和鞋底内侧可压缩流体缓冲装置，但是，这些元件也可颠倒过来或者鞋底内侧和鞋底外侧都采用不可压缩缓冲部件。

虽然所示出的鞋底外侧不可压缩流体缓冲装置包括邻接的膨胀腔是单个部件，但各种各样的设计显然可以用在本发明中。例如，可以采用若干至少部分部件之间是流体连通的多室部件。除此之外，在各室之间可以采用限流器以调节流体流使其满足所需要的缓冲要求。其他的设计包括借助通道与趾骨下方的室连通的足跟室，以便在足跟撞击时使流体流向前流向前部室，而在足尖离地时向后流动。特别优选的含不可压缩流体的设计是在该室或一个主要含有不可压缩流体的被连通的室内含有少量的可压缩流体，这样在施加荷载时除了弹性体缓冲壁发生膨胀外还允许该室范围内受到压缩。

图5中示出了同样的中等荷载状态，不过，上、下缓冲装置两者都在鞋底外侧并且相互流体连通(未示出)。此示意图说明了使两个缓冲衬垫流体独立以便提供稳定性并获得舒适的和高性能的缓冲效应的重要性。在重复图3和图4状态的状态下，图5所示的各缓冲部件之间是流体连通的鞋会导致不舒服，不稳定和可能使脚受伤。更具体地说，当鞋的鞋底底层65遇到局部高荷载区域(此例中为石块)时，力通过缓冲构件67向上传递，导致鞋底外侧室67a和67b向上挠曲。由于缓冲构件67是与缓冲构件73流体连通的，在所施加的荷载的作用下，缓冲构件67和73的所有室的流体压力几乎瞬间达到平衡。室67a和67b触底并向上顶压着缓冲构件73。由于没有荷载分布构件，缓冲构件也会向上顶，从而顶压着足的底面，在鞋内产生非常不舒服的和使人疼痛的凸起。室67a和67b、73a和73b几乎整个触底，使得石块的压力几乎直接地传递到足跟的肥的足底面71上。上、下缓冲构件之间的流体连通导致单个非常厚的空气缓冲垫装置的不稳定性特征和提供了“网球”效应的极佳实例。而且，构件67和73两者的鞋底外侧缓冲设计都没能提供与“踩在空气上”的感觉有关的明显舒适性，而这是缓冲构件中之一个布于鞋底内侧的特征。

因此，图3和4示出一个较佳实施例是如何以一种胜过现有技术的设计的独特的、新颖的和非常有利的方式作用的。其可在两个方面获得最好的效果，即“踩在空气上”的缓冲舒适性、柔软性、可模塑性和与高撞击能量的吸收、分散、贮存和有效的动能回复的完善的技术领域动态地结成一体的柔韧性，以及前后足的稳定性、运动的控制性、在停止和受阻时的倾斜跑道效应、受伤的保护性、直立的支承性和俯伏的控制性等。

图6以曲线图的方式示出本发明主题的预期的荷载与位移性能的关系的曲线。在标准荷载下，压力较低的舒适缓冲装置(曲线A)承受其潜在位移的明显位移量以提供一种“踩在空气上”的感觉。随着荷载增加，舒适缓冲装置将触底。不过，性能缓冲装置(曲线B)会迅速产生位移，同时吸收、缓冲、分散、贮存可能造成损坏的撞击力，并且在最后作为有利的推动力将这些否则就被浪费掉的能量返回给穿鞋者。在最大荷载下，舒适缓冲装置和性能缓冲装置两者都将接近触底。两个串联在一起作用的缓冲垫在最大可能时间间隔内使撞击力分散开来，获得最大的缓冲效应。曲线C示出了两个缓冲装置的结合的和独特的迭加效应。

据信，当单个充有空气的缓冲装置在鞋中超过0.800英寸时，就会因“网球”效应而产生不稳定性。而且，当多个气室一个设在另一个之上以便获得大于十分之八英寸的厚度时，就会产生不稳定性。与此相反，如本发明所示的那样，上、下含流体缓冲衬垫之间的荷载分散元件使两个室之间的力重新分散到足以基本上避免“网球”效应并允许两个衬垫的组合厚度超过0.800英寸的程度。因此，组合厚度大于0.800英寸厚度的的缓冲衬垫根据本发明的主题构造时就看起来是有效的。熟悉现有技术的人应该知道，此性质大大地改善了鞋的缓冲能力而不会在稳定性上有损失。

图7示出在本发明的较佳实施例的分解的施工前阶段的各个元件。在此实施例中，鞋内衬垫42设置在鞋底内侧含流体多室缓冲装置43上方。它们两个都在鞋面44内设置在由一种网状物构成的荷载分散元件45的顶部上，网状物的网丝具有如尼龙、聚脂、凯夫拉尔、玻璃纤维、金属等材料那样的高拉伸强度，这些材料可任选地用来替换“缝线楦接的”鞋的Robus或Texon板或胶粘加强织物。然后将此鞋搁置在固定于鞋底中层49内的含流体多室性能缓冲垫47和47a的顶面上。在此实施例中，性能缓冲垫47和47a可以是永久地充气(47a)或可用一个阀46进行充气。在一个制造的实施例中，可以想象鞋面44将会绕着鞋楦(未示出)固定到其上并且其织物或其他材料由荷载分散元件45在其基底处封接起来。鞋底外侧含流体性能缓冲装置最好是用泡沫材料包封起来作为鞋底中层49的一整体部分。鞋底底层51被胶粘到鞋底中层上并且将组合制品牢固地粘接到或否则就装接到包含有荷载分散元件的鞋的鞋面上。可以看出，缓冲装置一般在最大荷载出现的跟部区域厚些，且性能缓冲装置要较舒适缓冲装置厚些。

图8示出了本发明的另一个实施例，其中鞋面101在其下周边103处粘到和/或缝接到一个充有空气的缓冲垫装置105上。空气缓冲垫装置105设置在荷载分散元件124上。此空气缓冲垫包括以机械方式结合到落丝耦接织物(drop thread linked fabric)128的弹性层126a和126b上，如在美国专利4906502和5083361中所描述的那样。此外，舒适因素还可通过使用常规的解剖形状的泡沫材料(或等效物)的鞋内衬垫125得以进一步提高。一个第二性能修正缓冲装置123被放置在鞋底中层113中。再将缓冲装置123用泡沫材料121包封起来。在此实施例中，跟骨107和肥的足底108与舒适空气缓冲垫105弹性接触。因此，缓冲装置实际上形成包住脚的鞋面的楦接基底的一部分。在此设计中，缓冲装置依功能设置在鞋底内侧，其与脚保持不间断的缓冲接触。

在本发明主题的此实施例中，鞋面103的邻接的鞋板楦接或缝线楦接元件可以完成设置在第一和第二空气缓冲装置105和123之间的荷载分散元件的至少一部分功能。

荷载分散元件在本发明中是以关键角色起作用的，即使其与现有技术中的缓冲作用分开，因为其至少部分地将设置在鞋的鞋类约束外罩范围内的含流体缓冲装置，即鞋底内侧元件，的功能和荷载/位移特征，与设置在鞋的鞋底中层范围内的下含流体缓冲装置，即鞋底外侧元件，分开并隔离开。重要的是要意识到将一个缓冲装置简单地设置在另一个缓冲装置上方而不管它们的挤压情况，如果没有采用一个或一个以上的荷载分散元件将会导致鞋类制品具有类似于踩在网球上不可接受的动态不稳定性。

荷载分散元件在其众多的各种各样的设计、形状和材料方面是本发明特别重要的组成部分，这些方面使其具有特征并使其与现有的要将液体或气压型缓冲垫结合进迭加或套叠的设计中的若干尝试的方法区别开来。在某些部位，如直接在跟骨下方，最好使鞋底内侧和鞋底外侧缓冲装置部分地整体起作用以便在最大撞击荷载下获得较大的位移。因此，荷载分散元件可以在跟骨下方部位切除，即成“U”形。这样，最大的可允许位移就可以达到以便在最大可获得时间间隔内分散撞击荷载。用这样的方法，在整个设计约束情况下，鞋就将尽可能小的震动力传给穿鞋者的脚、腿、身体和头。不过，切除部位不能大到导致不稳定性。而且，据信至少荷载分散元件的周边必须保持完整以防止“网球”效应。在该较佳实施例中，荷载分散元件处在足的跟底的至少40％，最好50％区域上。

最好是，荷载分散元件包括一种可挠曲的，薄的和轻的材料，其可将局部力侧向地重新分散在两个或两个以上的缓冲装置上的整个表面上。荷载分散元件将上、下缓冲装置的有利特征分开和至少部分地将这些特征隔离开并使它们尽可能达到最大以便使舒适性、缓冲性和性能达到最佳，同时防止力的局部化问题，力的局部化问题会导致各种不希望有的结果，包括足部受伤、加压装置的“网球”效应和/或“动脉瘤”式的破坏。具体地说，较佳的荷载分散元件至少支承着跟部和趾骨部位。这些部位承受最大的荷载，因而最易受伤和触底。因此，力更加均匀地分散在整个缓冲装置上并且荷载分散元件自身可吸收和贮存部分能量。特别推荐的材料包括Robus板、Texon板、鞋面的缝线楦接底、凯夫拉尔、金属网丝或纤维加强复合材料或它们的组合物。某些荷载分散元件，如高弹性模量材料，也可用来提供能量回复作用。适用于本发明的荷载分散元件在美国专利4506460和4486964中做了描述，这两个专利通过引用结合在本文中。荷载分散元件可以是使力重新分布所要求的任何形状。实际上，运动鞋的类型决定了荷载分散元件的形状。另外，网球鞋可要求在前足有较大的荷载分散元件效应，而跑鞋则在跟部。图9A、9B、9C和9D中示出了若干示范性的荷载分散元件。

如此处所描述的那样，鞋底内的力被认为是处在荷载分散元件的平面的法向。名义上垂直的力从足通过上缓冲垫向下传到荷载分散元件上并从鞋底底层通过下缓冲垫向上传到荷载分散元件上。荷载分散元件大致在水平方向上使力分散在整个鞋和两个相互作用的缓冲装置上，防止“网球”效应。在“U形”跟部荷载分散元件的情况下，在跟部的中心处第一和第二缓冲构件之间会局部出现相互作用，这种作用因较大的位移和撞击荷载的吸收而大大地使跟骨下的高荷载力扩散开。对脚、腿和身体的撞击力得以大大地减小。这些设计避免了给鞋增加不必要的重量并使顶部和底部部件在高撞击力部位处的相互作用以及荷载吸收和分散特征尽可能地大，同时保持稳定性。

根据所需要的最终目的，荷载分散元件可以由低模量(在约250000磅/每平方英寸之下)材料或中等模量(在约250000和1000000磅/每平方英寸之间)材料或高模量(在约1000000磅/每平方英寸之上)材料或它们的组合物构成。针对弹簧荷载分散元件/稳定装置的美国专利4486964和4506460清楚地界定了中等和高模量型式的荷载分散元件的优点。而且，应该指出的是，采用来构造鞋面的常规的鞋元件，特别是支撑足的足弓底的部位，在本发明主题的范围内是同样可接受的并且是完全起作用的，通常不需作任何明显的变更。因此，本发明的荷载分散元件包括，但不是局限于，鞋板楦接鞋的板面、折叠鞋板楦接鞋的板面和缝线楦接鞋的加强粘接织物。除此之外，根据鞋的结构，可能位于鞋底内侧和鞋底外侧缓冲元件的中部的鞋的其他部分，例如，但不是局限于，鞋后跟、稳定器、悬臂支撑元件，可以单独地或作为其他元件的组合物，形成荷载分散元件。

应该承认，弹簧型荷载分散元件已示出能增加改善的稳定性并给使用者提供大的能量回放；例如，撞击能量的贮存和返放可以有较没有采用弹簧荷载分散元件/空气缓冲垫的组合的鞋结构大6％以上的能量效率。此外，使用荷载分散元件已允许用厚度很大的空气缓冲鞋底的结构，同时可获得好至极好的稳定性。而且，现已使鞋具有极佳的舒适性，即“踩在空气上”的感觉连同优良的技术性能。在以前，为了获得性能就必须牺牲舒适性，反之亦然。此外，这两个充有流体的缓冲装置连同荷载分散元件的组合具有在极限荷载状态下提供较大缓冲能力的效应，而不会触底或产生不稳定。

在本发明的较佳实施例中，邻接足部的鞋底内侧缓冲装置的厚度小于0.350英寸，最好约0.250英寸。此要求很重要，因为已发现足在鞋面内的运动当超过三分之一英寸以上时会导致足和鞋后跟以及鞋的其他部分之间有足够大的摩擦，导致足在鞋类制品的外罩内的不受控运动和足的底面出现水疱、刺痛和磨伤。为了在高撞击的体育运动过程中获得最佳性能，在荷载分散元件下方的鞋底外侧缓冲装置最好具有至少0.400英寸，最理想的是大于0.750英寸的厚度。

当采用可压缩流体时，邻接足部的缓冲装置最好受到大于每平方英寸0和20磅之间的表压的加压，而在荷载分散元件下方的缓冲装置受到每平方英寸5和50磅之间的表压的加压。0至20磅的压力为脚提供柔软的感觉，即一种高弹性的缓冲。在荷载分散元件下方的缓冲装置的5至50磅的压力在行走、跑步和跳跃的过程中以能量有效方式吸收、分散、贮存和回放可能损害并且否则浪费掉的撞击能量。因此，在一个较佳实施例中，鞋配置有一个邻接足部的“较柔软的”缓冲装置以便提供舒适性，即“踩在空气上”的感觉，而邻接地面的缓冲装置具有较高的压力并且一般还有较大的厚度，以使运动鞋具有较高的撞击吸收能力和稳定性。“踩在空气上”这几个字是适当的，因为较佳的缓冲装置充压有如气体或空气的可压缩流体。当采用不可压缩流体时，缓冲构件就不要求加压了。最好是，弹性体缓冲装置充气后约有0表压。

此外，本发明的鞋的设计便于鞋的舒适性和性能特征的定制、最佳化和得到调节。而且，邻接足部的缓冲装置可设计成具有较邻接地面的缓冲装置小的压力。实际上，邻接足部的低压的舒适缓冲垫可以在某个压力范围内加工并且与一具有其自己的压力范围的高压的性能缓冲垫配合使用，以便使鞋有多种多样的应用，根据不同的运动和穿鞋者的性别或重量调节鞋的能力。

如熟悉现有技术的普通人显然可见的那样，某些设计可以将邻接足部的缓冲装置结合进鞋的鞋垫内。在荷载分散元件下方的缓冲装置可以由一个或若干个由泡沫材料包封的多室部件、单室非泡沫材料包封的部件或它们的组合构成的，即不要求泡沫材料包封。

由此显然可见，根据本发明提供了一种完全符合上述的目的、宗旨和优点的鞋类制品。虽然结合本发明的具体的实施例对其进行了说明，但从前面的说明书来看，显然许多替换、变更和改变对于熟悉现有技术的人来说是显然易见的。因此，要求包含落入所附权利要求书的精神和宽阔范围内的所有这种替换、变更和改变。

Claims (10)

1.一种鞋类制品，其包括一个成形成包封住足的鞋面和一个固接到所述鞋面上的鞋底，所述鞋底具有至少一个地面啮合部分，

一个设置在所述足的至少一部分和所述鞋底的所述地面啮合部分之间的含有流体的弹性体材料的第一密封隔离元件；

一个设置在所述足的至少一部分和所述鞋底的所述地面啮合部分之间的含有流体的弹性体材料的第二密封隔离元件，所述第一密封元件至少部分地覆盖住所述第二密封元件；

一个荷载分散元件，其使位于所述第一元件和所述第二元件的所述覆盖区域的至少一部分之间的力重新分散开。

2.如权利要求1所述的鞋类制品，其特征在于：所述第一和第二元件的所述弹性体材料是由聚氨基甲酸乙脂构成的。

3.如权利要求1所述的鞋类制品，其特征在于：所述第一元件还进一步由多个相互连通的室构成的。

4.如权利要求1所述的鞋类制品，其特征在于：所述第一元件只设置在所述足的一部分下方。

5.如权利要求1所述的鞋类制品，其特征在于：所述元件中的至少一个内的流体是可压缩的。

6.如权利要求1所述的鞋类制品，其特征在于：所述元件中的至少一个内的流体是不可压缩的。

7.如权利要求5所述的鞋类制品，其特征在于：所述第一元件具有0至20磅/每平方英寸的表压，而所述第二元件具有约15至50磅/每平方英寸的表压。

8.如权利要求5所述的鞋类制品，其特征在于：所述元件中的至少一个内的流体是空气和从下列一组气体中选出的气体的混合物，这组气体包括：六氟乙烷、六氟化硫、全氟丙烷、全氟丁烷、全氟戊烷、全氟己烷、全氟庚烷、八氟环丁烷、全氟环丁烷、六氟丙烯、四氟甲烷、一氯五氟乙烷、1，2-二氯四氟乙烷、1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷、三氟氯乙烯、溴三氟甲烷、一氯三氟甲烷和它们的混合物。

9.如权利要求1所述的鞋类制品，其特征在于：所述荷载分散元件是由一种可挠曲的和弹性的材料构成的。

10.一种适于形成鞋的一部分的结构，其包括一个处于第一压力下的第一含流体缓冲装置，所述第一缓冲装置处在足和所述鞋的地面啮合部分的中间的荷载传递位置上；一个处于较高的第二压力下的第二含流体缓冲装置，所述第二缓冲装置处在所述第一缓冲装置的至少一部分和所述鞋的地面啮合部分的中间的荷载传递位置上；一个荷载分散元件，其使所述第一和第二缓冲装置中间的荷载传递部位的至少一部分中间的荷载传递位置上的力重新分布。

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