CN1750771B - 鞋底结构特性可调节的鞋类制品 - Google Patents
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Abstract
本发明是用于改变鞋类制品(100、200、300)的特性的一个系统，具体来说就是一个鞋底结构(102、202、302)。所述鞋可以包括多个分立的垂直突起的柱形元件(140、240、340)，所述柱形元件在鞋底结构中形成的一个腔体的上和下表面之间延伸。至少一个柱形元件包括一个空腔(141、241)，配置所述空腔以接纳一个嵌片。该空腔(190、290、390)可从鞋的外部达到，所述嵌片可以与具有不同的物理特性的替换嵌片相互交换，由此可以改变鞋的特性。
Description
技术领域
本发明涉及鞋类领域。具体来说，本发明涉及具有可改进鞋底结构特性的可更换的嵌片的鞋底结构。
背景技术
传统的运动鞋制品包括一个鞋帮和一个鞋底结构，它们是为在特定的运动活动中使用来特殊设计的。例如，跑鞋加入重量轻的鞋帮，可提供脚的通风，因而可减小鞋的总体重量并且可以从脚的周围区域排汗。跑鞋的鞋底结构通常可设计成能够提供高度的缓冲效果，其中包括地面反作用力的衰减和能量的吸收，并且还可以加入运动控制部件以减小脚蹬之后脚向内滚动。篮球鞋通常加入能够保护脚髁不会扭伤的鞋帮，以及通常要在猛冲期间提供稳定性和快速的方向改变的鞋底。最后，英式足球鞋和普通的足球鞋的鞋底结构可加入鞋钉(spikes)，以便在天然草皮足球场上提供高度的附着力。
不管各种鞋的式样之间有什么不同，传统的鞋类的鞋底结构通常包括多层，其被称之为内鞋底、中间鞋底和外鞋底。内鞋底是挨着脚的薄的鞋垫部件，用于提高鞋的舒适度。中间鞋底形成鞋底的中间层，并用于各种不同的目的，其中包括：控制潜在可能的伤害脚的移动，如使脚过度向内移动；保护脚不受过大的地面反作用力的影响；和有益地利用这个地面的反作用力来更加有效地蹬地前移。外鞋底形成鞋类的地面接触部件，并通常是从耐用的、抗磨材料成型的，其中包括花纹以改善附着力。
通用使用的类型的传统中间鞋底的主要部件是一种弹性的聚合物泡沫材料，如聚氨酯、乙基乙烯基乙酸酯，这种聚合物泡沫材料遍及鞋的长度和宽度。在设计中间鞋底过程中，鞋类制造商要权衡中间鞋底提供缓冲的方式与稳定性。在一般情况下，与相对较薄的中间鞋底相比，相对较厚的中间鞋 底将提供较大的缓冲，但稳定性较差。
作为一种替换，授予Kilgore等人的美国专利申请号5,353,523和5,343,639(在此参考引用)公开了一种具有中间鞋底的运动鞋制品，所述中间鞋底包括放在半刚性的上、下板之间的泡沫柱体。在一般情况下，泡沫柱体支撑脚的整个后根部分。传统的鞋类制品通常包括一个泡沫塑料块，并且可以加入填充液体的软外壳，如授予Rudy的美国专利4,183,156和4,219,945所公开的。与此相反，在Kilgore的专利中公开的鞋的后跟部分包括泡沫柱体和穿过泡沫柱体延伸的一个缝隙。因此，与许多常规的中间鞋底材料不同，泡沫柱体在一般情况下利用了较大密度的泡沫，以提供每单位体积的泡沫材料的较大的支持。
在Kilgore的专利中公开的泡沫柱体的性能特性主要取决于以下的因素：泡沫柱体的尺寸配置和为泡沫柱体所选的泡沫材料的特性。通过指定泡沫柱体的特定尺寸和泡沫的特性，在一般情况下可以调谐缓冲性和稳定性，使其满足要穿上这双鞋从事的活动的特殊要求。例如，在跑鞋中可以选择尺寸和泡沫的特性来提供较大的缓冲性。类似地，可以选择泡沫柱体的结构以便在篮球鞋中提供更大的稳定性。
如以上所述，通常可以对缓冲性和稳定性进行调节，以满足特定活动的特定需要。在一般情况下，将对尺寸和泡沫特性进行选择，以适应穿鞋者的特定重量、平常喜爱的缓冲程度、特定的活动、特定的地表面和一定程度的移动控制。然而，特定的一双鞋是由喜爱不同程度的缓冲性的、体重范围很宽的个体购买并穿着的。此外，鞋类可用于各种不同的活动，并且用在具有大量的各种各样的柔顺特性的地表面上。因此，预先确定的柱体的尺寸和泡沫特性不足以适应可能穿着这双特定的鞋的所有穿鞋者的要求和爱好。
发明内容
本发明涉及一种鞋类制品，所述鞋类制品具有鞋帮和鞋底结构，鞋帮用于接纳穿鞋者的脚，鞋底结构固定到鞋帮上。所述鞋底结构包括至少一个分立的、垂直突起的、定位在一个腔体内的柱形元件，所述腔体是在鞋底结构中形成的。该柱形元件包括一个空腔(void)，空腔可从鞋的外部进入。所述空腔接纳第一嵌片，所述第一嵌片可从空腔上拆下，并且，鞋底结构可以包括多个与鞋分开的替换嵌片。每个替换嵌片具有与第一嵌片不同的物理特性，并且，每个替换嵌片都可以与第一嵌片相互交换以改变鞋底结构的特性。第一嵌片和每个替换嵌片都包括固定机构的第一固定部分，而鞋底结构包括固定机构的对应固定部分。第一固定部分可以与对应的固定部分接合以固定第一嵌片和替换嵌片之一到空腔内部。
固定机构在本发明的范围内可以具有各种各样的结构。例如，固定机构的第一固定部分可以包括一个突起，而对应的固定部分可以是在鞋底结构中形成的沟槽、倾斜的平面、和接纳凹陷。当将第一嵌片正确地放置在空腔内时，所述突起向上移动、通过沟槽并穿过倾斜的平面、而后就位在接纳凹陷(receptacle)内。可替换的，还可以使用其它类型的固定机构以在空腔内固定第一嵌片和替换嵌片。
柱形元件可定位在由刚性或半刚性材料形成的顶板和底板之间。底板定位在外鞋底附近，而底板和外鞋底这两者形成一个缝隙，用于接纳所述嵌片。可以在底板内形成对应的固定部分。然而，可替换的，还可以在底板内并在缝隙附近形成对应的固定部分。
本发明提供一种鞋类制品，其具有用于接纳穿鞋者的脚的鞋帮和固定到所述鞋帮的鞋底结构，所述鞋底结构包括：
一个分立的、垂直突起的柱形元件，该柱形元件定位在一个腔体的上表面和下表面之间并且具有一个基本上垂直的空腔，所述腔体是在所述鞋底结构内形成的，所述空腔位于所述柱形元件的内部；
至少第一嵌片和第二嵌片，所述第一嵌片和所述第二嵌片与所述鞋底结构分开，其中每个嵌片的尺寸设置成使其能够由所述空腔可拆卸地和分开地接纳，每个所述嵌片包括固定机构的第一固定部分，而所述鞋底结构包括所述固定机构的对应的第二固定部分，所述第一固定部分与所述第二固定部分接合在一起，从而使所述嵌片之一固定在所述空腔内。
在所附的权利要求书中具体地指出表征本发明的新颍性的优点和特征。然而，为了更好地理解本发明的新颍性的优点和特征，要参照用于描述和说 明与本发明有关的各个实施例及其思路的下面的描述性的内容和附图。
附图说明
附图说明
下面结合附图将能更好地理解本发明的上面的发明内容和本发明的下面的具体实施方式。
图1是按照本发明的第一实施例的鞋类制品的侧视立体图；
图2是图1中所述的鞋的鞋底结构的一部分的放大透视图；
图3是图2中所示的部分的顶部平面图；
图4A是由图3中的线4A-4A限定的剖面图；
图4B是由图1中的线4B-4B限定的剖面图；
图5是具有多个替换嵌片的鞋的透视图；
图6是按照本发明的第二实施例的鞋类制品的侧视立体图；
图7是图6中所述的鞋的鞋底结构的一部分的放大透视图；
图8是图7中所示的部分的顶部平面图；
图9是由图8中的线9-9限定的剖面图；
图10是按照本发明的第三实施例的鞋类制品的侧视立体图；
图11是图10中所述的鞋的鞋底结构的一部分的放大透视图；
图12是图11中所示的部分的顶部平面图；
图13是由图12中的线12-12限定的剖面图。
具体实施方式
引言
现在参照附图和下面的讨论，公开按照本发明的鞋类制品100、200、300。鞋100和200是作为跑鞋描述和讨论的，而鞋300是作为篮球鞋描述和讨论的。然而，针对鞋100、200、和300公开的思路可以应用到范围很宽的其它的运动鞋类式样，例如包括竞走鞋、网球鞋、英式足球鞋、普通的足球鞋、多用途训练鞋。此外，本发明的构思可以应用到范围很宽的非运动鞋，其中包括工作靴、拖鞋、懒汉鞋和便鞋。因此，本发明不限于这里公开的准确的实施例，而是可以应用到整个鞋类。
第一实施例
在图1-5中描述的是鞋100，该鞋100包括与鞋底结构102相连的鞋帮101。鞋帮101可以是传统的或者非传统的鞋帮，例如可以包括多层泡沫材料、合成织物结构和皮革，它们相互缝合或粘合以形成接纳脚的一个舒适的结构。鞋底结构102可以包括一个内鞋底，内鞋底是一个较薄的缓冲件，通常定位在鞋帮101内并且与脚底对应的位置，从而可以提高鞋100的舒适程度。鞋底结构102还包括一个中间鞋底110，其用于形成鞋100的主缓冲层，并且因此可用作衰减当鞋100压在地面上时的地面反作用力并吸收能 量。中间鞋底110的主要部件是：泡沫层120、顶板130、4个柱形元件140a-140d、脚中部楔形件150、环160和底板170。此外，鞋底结构102还包括一个外鞋底180和多个嵌片190a-190d。外鞋底180形成鞋100的主要的地面接触表面，并且可以从耐磨材料如碳黑橡胶化合物成形，还可以包括纹理结构以提高附着力。嵌片190a-190d可以从鞋100中移去并延伸穿过外鞋底180并进入中间鞋底110。特别地，嵌片190a-190d可被分别地设置为延伸到柱形元件140a-140d的部分之中。
在跑步或其它活动期间，其压鞋底结构在脚和地面之间，鞋100要为穿鞋者提供缓冲。即，鞋100衰减地面的作用力，并且吸收可能传递到穿鞋者的腿和脚部的能量。由鞋100提供的缓冲程度通常与鞋底结构102的总硬度有关。在一般情况下，较大的硬度对应于较小的缓冲程度，而较小的硬度对应于较大的缓冲程度。因此，硬度和缓冲程度通常是相互关联的，形成反向的相互关系。
在传统的鞋中，鞋底结构的硬度是由鞋的厂家预先确定的。然而，并不是所有的穿鞋者都需要或喜欢由鞋的厂家预先确定的特定硬度。不同体重的穿鞋者可能喜欢能够提供不同硬度的鞋底结构。然而，在最低限度，所选的硬度应该足以防止当人在走路、跑步、跳跃、或者按照其它方式压迫鞋底结构102的时候顶板130接触到底板170。某些穿鞋者还可能喜欢对于某些活动呈现较小硬度、对于其它的活动呈现较大硬度的鞋底结构。此外，穿鞋者还可能喜欢在柔顺的表面上如土路、草皮、或者砂土上有较大的硬度、在非柔顺的表面上如水泥或沥青上有较小的硬度。此外，过度前倾的或过度后仰的穿鞋者可能会喜欢鞋类制品的侧面和中部可呈现不同程度的硬度。
与在鞋底结构中具有预先确定的硬度的传统鞋类制品不同，鞋100加入一个调节机构，使穿鞋者可以改变鞋底结构102的硬度特性及其它特性。鞋底结构102的硬度的主要确定因素是柱形元件140a-140d和嵌片190a-190d的组合。如以上所述，嵌片190a-190d分别穿过外鞋底180并且进入柱形元件140a-140d。通过改变嵌片190a-190d的物理特性，可以改变鞋底结构102的硬度，下面对此还要进行更加详细的描述。除了鞋底结构102的硬度以外，例如还可以改变其它的特性，如鞋底结构102控制脚的移动方式。
现在详细描述鞋底结构102的各种元件。为了帮助下面的讨论，可以将鞋100划分为3个通用区：前区103，其大体上对应于脚的前部，其中包括脚趾；脚中区104，大体上对应于脚的中部，其中包括脚弓；以及后跟区105，其大体上对应于脚后跟。划分这些区103-105不是为了说明鞋100的精确的各个区域。相反，划分这些区103-105是为了确定大体的区域以利于下面的讨论。
泡沫层120在鞋100的整个长度上直接固定到鞋帮101上，并且提供由鞋底结构102提供的一部分缓冲性。在前区103中，泡沫层120在鞋帮101和外鞋底180之间延伸。但是，在后跟区105和一部分脚中区104中，泡沫层120在鞋帮101和顶板130之间延伸。泡沫层120的上表面的轮廓可以与脚的形状一致。因此，泡沫层120例如可以包括位于脚中区104上的抬高的弓形区、围绕脚的边缘的抬高的周边区、和用于接纳脚后跟的一个凹陷。泡沫层120的厚度沿鞋100的长度可以改变。例如，在后跟区105和脚中区104，泡沫层120可以有一个相对稳定的厚度。但在前区103，泡沫层120的厚度在鞋100的前部可以减小成一个点。泡沫层120的合适的材料包括泡沫材料，如乙基乙烯基乙酸酯和聚氨酯，它们通常加在传统鞋的中间鞋底内。
顶板130在后跟区105和脚中区104固定到泡沫层120的下表面。顶板130的上表面可以形成一个凹陷以接纳后根。顶板130的下表面连接到柱形元件140a-140d，且顶板130的主要目的是提供在后跟区105支撑脚的半刚性结构，并在柱形元件140a-140d之间分配作用力。用于顶板130的合适的材料包括具有中等的弹性模量的多种重量轻的耐用的聚合物材料，如聚酯、尼龙、或聚酯块共聚酰胺。顶板130还可以由组合材料形成，所述组合材料是聚酯和多种纤维或颗粒(如玻璃纤维或碳纤维)的组合。鞋100可以被构成为可以支撑人的脚，使脚跟在脚趾上方抬起，从较高的后跟区到较低的脚趾区的过渡发生在脚中区104。因此，顶板130在后跟区105大体上是水平的，而在脚中区104是向下倾斜的以便提供过渡。
柱形元件140a-140d是垂直突起的部件，柱形元件140a-140d与嵌片190a-190d组合构成鞋底结构102硬度的主要决定因素。如图1-5所示，鞋100包括4个柱形元件140a-140d，它们按照以下所述的定位：柱形元件140a 定位在鞋100的后侧拐角；柱形元件140b定位在鞋100的中后拐角；柱形元件140c定位在柱形元件140a的前面，并且定位在鞋100的后侧；以及柱形元件140d定位在柱形元件140b的前面，并且定位在鞋100的中侧。按照另一种方式，鞋100可以包括较少或较多数目的柱形元件140a-140d，并且柱形元件140a-140d可以定位在鞋100的其它部位，其中包括前区103和脚中区104。
柱形元件140a-140d具有垂直突起的结构，并且定位在一个腔体内，所述腔体是在顶板130和底板170之间形成的。因此，每个柱形元件140a-140d在底板170和顶板130之间向上延伸以便为在后跟区105中的顶板130提供支撑。如图所示的，柱形元件140a-140d具有大体上圆柱形的结构，但在本发明的范围内可以有多个其它的结构形状，其中例如包括如下形状：锥形、棱形、立方体、或者球形。柱形元件140a-140d的外部表面可以是光滑的，或者可以包括轮廓线。如在附图中所示的，每个柱形元件140a-140d都有一个突起，其包围着柱形元件140a-140d的外部表面。在可替换的实施例中，柱形元件140a-140d可以包括一个分开的环，所述环坐落在外部表面内的一个凹槽(indentation)内或者可以不包括所述环。因此，柱形元件140a-140d在本发明的范围内可以有宽范围的结构。
如图所示，柱形元件140a-140d中的每一个都包括一个空腔141，空腔141沿柱形元件140a-140d的纵向轴延伸。但在本发明的范围内，不必所有的柱形元件140a-140d都包括一个空腔141。在某些应用中，柱形元件140a-140d中只有一个包括空腔141。在一般情况下，空腔141被设置成可插入多个嵌片190a-190d中的一个。还可能通过一个整体式基座142连接这些柱形元件140a-140d。不管是否存在基座142，柱形元件140a-140d都有一个独立的结构，其中每个单个的柱形元件140a-140d都在向上的方向延伸。
在柱形元件140a-140d与嵌片190a-190d组合中，柱形元件140a-140d确定了鞋底结构102的总硬度。如以上所述，硬度与缓冲程度有关。柱形元件140a-140d贡献由鞋底结构102提供的缓冲性中的一个重要部分，且为柱形元件140a-140d选择的材料应该促进这一目的。用于柱形元件140a-140d的合适的材料例如是橡胶、乙基乙烯基乙酸酯、或聚氨酯泡沫，在一次滴球反弹测试中，这些材料可返回的能量范围至少为35-70％。此外，合适的材料可以具有足够大的耐用性，以便当重复地压缩它的自然高度使其从50％压缩到70％并且超过500,000次循环的时候仍旧能维持结构的整体性。此外，可以使用一种微纤维泡沫，它的比重为0.5-0.7克/cm3、按Asker C刻度的硬度为70-76、并且在60％压缩时的硬度为110-130千牛顿/米。按照另一种方式，还可以使用授予Kilgore等人的美国专利号5,353,523和5,343,639中公开的那种类型的微纤维泡沫胶，在这里参考引用了这些美国专利并在背景技术的描述中对它们进行了讨论。
除了柱形元件140a-140d以外，在顶板130和底板170之间的区域还包括脚中部楔形件150，它定位在柱形元件140a-140d的前边。脚中部楔形件150的功能是吸收冲击力并且对于鞋100的脚中区104提供支撑，由此可防止顶板130在脚中区104塌陷。脚中部楔形件150的上表面被固定到顶板130，固定时可以使用粘结剂。类似地，脚中部楔形件150的下表面被固定到底板170。用于脚中部楔形件150的合适的材料包括以上对于柱形元件140a-140d讨论的那些材料。
每个柱形元件140a-140d都可围绕环160之一延伸。如图4A所示，底板170的一部分可以伸入空腔141中，因而与环160接触。环160的一个目的是防止嵌片190a-190d的过度插入。按照另一种方式，可以形成底板170，以实现类似的目的。环160的合适的材料包括以上针对顶板130讨论的材料。
将底板170定位在柱形元件140a-140d和环160的下面，并且可以伸入脚中区104中，由此可以在脚中部楔形件150的下方延伸。与顶板130类似，底板170提供半刚性结构，以便在柱形元件140a-140d上分配作用力。当外鞋底180压到地面上时，将一个向上的作用力引向底板170内。如果底板170由高度柔性材料形成，则只有直接定位在外鞋底180和地面之间的接触点正上方的柱形元件140a-140d才会经受压力。
底板170包括4个孔171，它们与柱形元件140a-140d的空腔141对齐。如在下面更加详细讨论的，嵌片190a-190d通过外鞋底180和底板170挤入，从而伸入空腔141中。因此，孔171向嵌片190a-190d提供进入空腔141的入口。除了提供入口以外，孔171还包括一部分固定机构，该固定机构用于 在空腔141中固定嵌片190a-190d的位置。定位在每个孔171中的固定机构的这个部分包括沟槽172、倾斜平面173和接纳凹陷174，下面对此还要进行更加详细的描述。
外鞋底180在后跟区105和脚中区104中被固定到底板170的下表面。但在前区103，外鞋底180被固定到泡沫层120的下表面。外鞋底180形成鞋100的主要地面接触表面，并且可以从耐磨材料如碳黑橡胶化合物成形出来，其中包括纹理结构以提高附着力。与底板170类似，外鞋底180包括与空腔141对齐的孔181和与沟槽172对齐的凹槽183，由此可使嵌片190a-190d能够通过外鞋底180进入空腔141。外鞋底180还包括盖182，盖182定位在孔181内，并用于保护嵌片190a-190d不会磨损。盖182可以由形成外鞋底180的相同材料形成，盖182例如可以通过摩擦力固定就位。此外，盖182还可以永久性地固定到嵌片190a-190d上。
构成嵌片190a-190d，使它们可以通过孔181和171突出出来，从而分别伸入柱形元件140a-140d的空腔141中。每个嵌片190a-190d通常由第一部分191和第二部分192形成，它们例如利用粘结剂连在一起，或者焊接成一个单元。第一部分191形成嵌片190a-190d的大部分，并且当嵌片190a-190d连接到鞋100时被定位在空腔141内。第一部分191可由具有不同程度的硬度、柔顺性、和可压缩性的各种各样的材料形成。但在一般情况下，形成第一部分191的材料将类似于形成柱形元件140a-140d的材料，但可以具有不同的材料特性。第二部分192通常不完全伸入空腔141中，并且当嵌片190a-190d连接到鞋100时，主要定位在孔171和181中。用于第二部分192的合适的材料与形成第一部分191的材料相比，可以具有更大些的刚性和耐用性，并且可以包括以上针对顶板130和底板170讨论的材料。按照另一种方式，形成第二部分192的材料可以与形成第一部分191的材料相同。第二部分192还包括一个或多个突起193，用于形成固定机构的一个对应的部分，固定机构用于在空腔141内固定嵌片190a-190d的位置。
在通过孔171和181将单个的嵌片190a-190d之一插入空腔141内时，第一部分191通常接触柱形元件140a-140d的表面的至少一部分，由此填充相当大一部分空腔141，并且第二部分192将定位在孔171和181中。为了 在孔171和181中正确地定位第二部分192，突起193向上移动穿过凹槽183和沟槽172。然后转动嵌片190a-190d中的被选择的一个，以使突起193沿倾斜平面173滑动并进入在底板170中形成的接纳凹陷174中。相应地，当嵌片190a-190d相对于鞋100正确定位的时候，突起193被固定地定位在接纳凹陷174内。虽然嵌片190a-190d可以利用穿鞋者的手指拆下和插入，但还可以提供拆卸工具来帮助实现所述拆下和插入。如图4A所示，第二部分192形成一个凹陷194，用于接纳拆卸工具，拆卸工具可以是帮助实现所述拆下和插入的任何制品，并且可以是通用物品，如螺丝刀、指甲、或硬币型货币。在盖182中还形成一个缝隙以向拆卸工具提供进入凹陷194的入口。
在图4A中描述的嵌片190a-190d略微高于柱形元件140a-140d的上表面。因此，当插入鞋100的时候，嵌片190a-190d略微受到一点压迫。但在可替换的实施例中，嵌片190a-190d的长度可能与柱形元件140a-140d的上表面相对应，或者在柱形元件140a-140d的上表面的下面延伸。
可以构成嵌片190a-190d，使其包括的凹陷能够环绕第一部分191的外部表面。可以利用这些凹陷来识别嵌片190a-190d的特性。例如，定位在嵌片190a-190d的上表面附近的一个环形可以表示一个相对硬的材料，定位在嵌片190a-190d的下部附近的一个环形可以表示一个相对软的材料。其它的指示方式，如刻在嵌片190a-190d的表面内的数字或者不同的颜色是识别材料特性的替换方式。
下面参照附图5更加详细地讨论本发明的操作。为了本发明讨论的目的假定：在一开始时构成所述鞋100，使它的每个空腔141a-141d都分别包括一个相同的嵌片190a-190d。在这个结构中，在结构和材料方面基本上相同的柱形元件140a-140d将要包围在结构和材料方面基本上相同的嵌片190a-190d。后跟区105因此将有柱形元件140a-140d和嵌片190a-190d的4种组合，它们具有基本上相同的硬度特性。这种结构可能适合于并不过分前倾的穿鞋者，但是对于过分前倾的穿鞋者，可能期望鞋底结构102在后外侧拐角具有比后跟区105的其它部分小的硬度。为了改变鞋底结构102的硬度特性，穿鞋者可以用替换嵌片190a`替换嵌片190a。如果替换嵌片190a`的第一部分191是由比嵌片190a的第一部分191的硬度小的材料形成，则替换嵌片190a`在空腔141a中的插入将要减小鞋底结构102在后侧拐角的硬度，由此可为穿鞋者提供前倾控制的度量。因此，用具有不同物理特性的替换嵌片190a`-190d`代替嵌片190a-190d的作用是改变了鞋底结构102的特性。
在各种嵌片190a-190d之间可能不同的物理特性可能涉及到各种不同的因素，例如包括形成嵌片190a-190d的材料、嵌片190a-190d的形状和嵌片190a-190d的尺寸。在上面的示例中，嵌片190a可由泡沫形式的聚氨酯形成，而替换嵌片190a`可由微纤维泡沫形成。类似地，嵌片190a和替换嵌片190a`可由相同的材料形成，但材料具有不同密度。除了由不同的材料形成以外，嵌片190a和替换嵌片190a`例如还可以具有不同的形状、不同的圆周长度或不同的长度。因此，本发明包括在各种嵌片190a-190d和替换嵌片190a`-190d`之间可能是不同的宽范围的物理特性。
前倾控制不是本发明的唯一目的。如以上所述，不是所有的穿鞋者都需要或喜欢制鞋厂家预先确定的特定大小的硬度。不同群体的穿鞋者可能喜欢可提供不同程度的硬度的鞋底结构。因此，穿鞋者可能会用具有不同硬度的替换嵌片190a`-190d`代替所有的嵌片190a-190d，由此可按照期望的方式改变鞋底结构102的总硬度。类似地，在柔顺的表面如草地或沙地上跑步的穿鞋者可能喜欢鞋底结构102具有较大的硬度。因此，穿鞋者可以用具有较大硬度的替换嵌片190a`-190d`代替嵌片190a-190d，由此可增加鞋底结构102的总硬度。穿鞋者还可能发现：改变鞋底结构102的特性来构成鞋100，能够更加适合于特殊的活动，如跑步相对于竞走。
以上的讨论集中在鞋底结构102的硬度的改变上，这种改变是通过用替换嵌片190a`-190d`代替嵌片190a-190d实现的。可以对于柱形元件140a-140d的结构进行设计，使其能够支撑穿鞋者而不用加入嵌片190a-190d。因此，穿鞋者能够轻易地完全拆下一个或多个嵌片190a-190d，从而为最小可能的硬度构成特定的柱形元件140a-140d。
第二实施例
在图6-9中参照鞋200描述了本发明的第二实施例。鞋200的主要元件包括鞋帮201和固定到鞋帮201上的鞋底结构202。鞋底结构202包括中间鞋底210、外鞋底280和多个嵌片290。中间鞋底210包括泡沫层220、 顶板230、4个柱形元件240、和脚中部楔形件250和底板270。要说明的是，如图所示的中间鞋底的设计不包括与鞋100的环160对应的那些环。因此，本发明的不同实施例可以用不同的元件来实现本发明的改变特性的目的。
柱形元件240具有截头圆锥的通用形状，并且，它的壁厚度明显小于柱形元件140a-140d的壁厚度。在缺乏嵌片290的情况下，柱形元件240可能支撑不了穿鞋者的体重。虽然这似乎是鞋200的不期望出现的质量，但这一特性却能为穿鞋者提供对于鞋底结构202特性的较大的控制能力。参照鞋100，柱形元件140a-140d的厚度足以完全支撑穿鞋者。因此，柱形元件140a-140d在确定鞋底结构102的总体特性方面起重大的作用。然而，在鞋200中，柱形元件240提供明显较小的支撑作用。因此，嵌片290是鞋底结构202的特性的主要决定因素。因此，具有特定范围的物理特性的嵌片290对于鞋底结构202的总体特性有明显的影响，而具有相同范围的物理特性的嵌片190a-190d将不会改变鞋底结构102的特性到相同的程度，这是因为柱形元件140a-140d的厚度对于特性的影响的结果。因此，柱形元件240对于鞋底结构202的总的可变性具有很小的影响，甚至于到没有任何影响。
柱形元件240可以从以上针对柱形元件140a-140d讨论的材料形成。但由于柱形元件240的壁厚度减小了，可以使用至少半透明的材料，以允许穿鞋者可以看见嵌片290。这样的材料例如包含热塑性聚氨酯、尼龙、和橡胶的配方。这不仅有可能提供鞋200的独特的美学特性，而且还使穿鞋者能够看见嵌片290，而嵌片290可能具有识别它们的特定物理特性的指示。
每个嵌片290都包括由不同材料形成的第一部分291和第二部分292。当第一部分291伸入柱形元件240的空腔241内时，第二部分292就通过底板270内的孔271和外鞋底280内的孔281突出出来。第一部分291可以由各种各样的材料形成，或者具有各种不同的可以提供不同范围的特性的尺寸。第二部分292可由半刚性材料形成，这种半刚性材料对于固定机构是适合的，该固定机构用于牢固地固定嵌片290在柱形元件240内。与鞋100的固定机构相比，底板270包括一个突起272，每个嵌片290包括一个沟槽293、一个倾斜平面294、和一个接纳凹陷295，它们操作以便当固定用的嵌片290插入柱形元件240内时可以引导和就位所述突起272。因此，这个固定机构 的操作方式类似于鞋100的固定机构。嵌片290还包括永久性的固定盖296，盖296被固定到第二部分292的下表面。
在附图中公开了鞋200，并且针对跑鞋的结构对鞋200进行了讨论。然而，在另外的实施例中，具有柱形元件240的通用结构和特性的柱形元件可以加入另外式样的鞋中，例如，篮球鞋。当加入篮球鞋中时，可以改变柱形元件240，使其具有扭曲(canted)的上表面，这个上表面类似于在下面相对于鞋300讨论中公开的上表面。
第三实施例
鞋100和鞋200是参照跑鞋公开的本发明的两个实施例。在图10-13中描述鞋300，并且鞋300参照篮球鞋公开本发明。鞋300的主要元件是鞋帮301和固定到鞋帮301上的鞋底结构302。鞋底结构302包括中间鞋底310、外鞋底380、和多个嵌片390。中间鞋底310进一步包括：在穿鞋者脚后跟周围延伸的顶板330、具有扭曲的上表面的4个柱形元件340、脚中部楔形件350、和底板370。与以前的实施例相比，柱形元件340和脚中部楔形件350与一个共用的基座320整体式地形成。鞋300还可以包括盖382，盖382定位在嵌片390的下面。
就先前的实施例而论，嵌片390可以与替换嵌片390互相交换以改变鞋底结构302的硬度。在一般情况下，篮球比赛中固有的运动范围要比跑步中利用的运动范围大得多。例如，篮球通常要求快速变向、猛冲、和跳跃。因此在篮球比赛中穿的鞋通常要比跑步中用的鞋更加稳定一些。为了促进鞋底结构302的稳定性，各个柱形元件340在中后方向要分开得相对宽些。进而，要针对鞋底结构302的总特性来拆下和更换嵌片390，从而可以针对穿鞋者的喜好改变硬度和稳定性。
如以上所述，鞋300包括一个与加入鞋100的固定系统相似的固定系统。然而，在鞋300中可以使用针对鞋100或者鞋200公开的任何一个固定系统。鞋300还可以加入多个可替换的固定系统之一。例如，底板370可以带有螺纹，而且，嵌片390可以包括相应的螺纹。此外，底板370可以包括一个突起，这个突起可与嵌片390中的一个凹陷配合。如以上公开的，在各个底板170、270、370和嵌片190a-190d、290、390上定位固定系统的相应部分。 在可替换的实施例中，例如，还可以将固定系统加入各个柱形元件140a-140d、240、340中。可以使用的附加的固定系统例如包括定位螺钉、带条、或快接环(snap ring)。
以上参照各个实施例在附图中公开了本发明。然而，公开的目的是为了提供有关本发明的各个特征和构思，而不是为了限制本发明的范围。在本领域的普通技术人员将会认识到，在不偏离本发明的范围的条件下可以进行许多变化和改进，本发明的范围由所附的权利要求书所限定。
Claims (20)
1.一种鞋类制品，其具有用于接纳穿鞋者的脚的鞋帮和固定到所述鞋帮的鞋底结构，所述鞋底结构包括：
四个分立的、垂直突起的柱形元件，所述四个分立的、垂直突起的柱形元件中的第一柱形元件定位在一个腔体的上表面和下表面之间并且具有一个垂直的空腔，所述腔体是在所述鞋底结构内形成的，所述空腔位于所述第一柱形元件的内部；
至少第一嵌片和第二嵌片，所述第一嵌片和所述第二嵌片与所述鞋底结构分开，其中每个嵌片的尺寸设置成使其能够由所述空腔可拆卸地和分开地接纳，每个所述嵌片包括固定机构的第一固定部分，而所述鞋底结构包括所述固定机构的对应的第二固定部分，所述第一固定部分与所述第二固定部分接合在一起，从而使所述嵌片之一固定在所述空腔内。
2.如权利要求1所述的鞋类制品，其中，从所述空腔拆下所述嵌片将改变所述鞋底结构的特性。
3.如权利要求1所述的鞋类制品，其中，所述第一嵌片由第一材料形成，而所述第二嵌片由第二材料形成，所述第一材料和所述第二材料具有不同的物理特性。
4.如权利要求1所述的鞋类制品，其中，从所述空腔拆下所述第一嵌片并将所述第二嵌片插入所述空腔中将要改变所述鞋底结构的特性。
5.如权利要求1所述的鞋类制品，其中，对于所述第一柱形元件的壁厚度进行选择，以便当从所述空腔拆下所述至少一个嵌片的时候能够支撑所述穿鞋者。
6.如权利要求1所述的鞋类制品，其中，当从所述空腔拆下所述至少一个嵌片的时候，所述第一柱形元件的壁厚度不足以支撑所述穿鞋者。
7.如权利要求6所述的鞋类制品，其中，所述第一柱形元件是由至少半透明的材料形成的。
8.如权利要求1所述的鞋类制品，其中，所述第一固定部分和所述第二固定部分中的一个是一个突起，所述第一固定部分和所述第二固定部分中的另一个包括一个接纳凹陷，所述接纳凹陷设置成接纳所述突起以便在所述空腔内固定所述第一嵌片或所述第二嵌片之一。
9.如权利要求1所述的鞋类制品，其中，所述第一嵌片和所述第二嵌片中的每个包括一个凹陷，用于接纳拆卸工具，所述拆卸工具协助从所述空腔中拆下所述嵌片。
10.如权利要求1所述的鞋类制品，其中，一块半刚性底板定位在所述腔体的下面。
11.如权利要求10所述的鞋类制品，其中，所述底板包括一个孔，所述孔与所述空腔对齐，以提供进入所述空腔的入口。
12.如权利要求11所述的鞋类制品，其中，所述第二固定部分定位在所述底板的所述孔内。
13.如权利要求1所述的鞋类制品，其中，外鞋底定位在所述鞋底结构的下部，所述外鞋底包括与所述空腔对齐的一个孔，以提供进入所述空腔的入口。
14.如权利要求13所述的鞋类制品，其中，所述外鞋底包括一个盖，所述盖可由所述孔可拆卸地接纳。
15.如权利要求1所述的鞋类制品，其中，每个所述第一嵌片和所述第二嵌片和所述空腔具有圆柱形的结构。
16.如权利要求1所述的鞋类制品，其中，所述腔体形成在所述鞋底结构的中间鞋底部分，以及所述腔体定位在所述鞋类制品的后跟部分内。
17.如权利要求1所述的鞋类制品，进一步包括：
分立的、垂直突起的第二柱形元件，所述第二柱形元件定位于形成在所述鞋底结构内的所述腔体的所述上表面和所述下表面之间，并且具有位于其内部的一个垂直的空腔，所述第二柱形元件的所述空腔被构造成且尺寸设置成可拆卸地接纳所述第一嵌片或所述第二嵌片中的任一个；
分立的、垂直突起的第三柱形元件，所述第三柱形元件定位于形成在所述鞋底结构内的所述腔体的所述上表面和所述下表面之间，并且具有位于其内部的一个垂直的空腔，所述第三柱形元件的所述空腔被构造成且尺寸设置成可拆卸地接纳所述第一嵌片或所述第二嵌片中的任一个；
分立的、垂直突起的第四柱形元件，所述第四柱形元件定位于形成在所述鞋底结构内的所述腔体的所述上表面和所述下表面之间，并且具有位于其内部的一个垂直的空腔，所述第四柱形元件的所述空腔被构造成且尺寸设置成可拆卸地接纳所述第一嵌片或所述第二嵌片中的任一个。
18.如权利要求1所述的鞋类制品，其中，分立的、垂直突起的所述第一柱形元件定位在所述鞋底结构的后跟部分的后外侧拐角，所述鞋底结构进一步包括：
分立的、垂直突起的第二柱形元件，所述第二柱形元件位于所述鞋底结构的所述后跟部分的后内侧拐角且定位于形成在所述鞋底结构内的所述腔体的所述上表面和所述下表面之间，分立的、垂直突起的所述第二柱形元件具有位于其内部的一个垂直的空腔，所述第二柱形元件的所述空腔被构造成且尺寸设置成可拆卸地接纳所述第一嵌片或所述第二嵌片中的任一个；
分立的、垂直突起的第三柱形元件，所述第三柱形元件位于所述鞋底结构的所述后跟部分的前外侧拐角且定位于形成在所述鞋底结构内的所述腔体的所述上表面和所述下表面之间，分立的、垂直突起的所述第三柱形元件具有位于其内部的一个垂直的空腔，所述第三柱形元件的所述空腔被构造成且尺寸设置成可拆卸地接纳所述第一嵌片或所述第二嵌片中的任一个；
分立的、垂直突起的第四柱形元件，所述第四柱形元件位于所述鞋底结构的所述后跟部分的前内侧拐角且定位于形成在所述鞋底结构内的所述腔体的所述上表面和所述下表面之间，分立的、垂直突起的所述第四柱形元件具有位于其内部的一个垂直的空腔，所述第四柱形元件的所述空腔被构造成且尺寸设置成可拆卸地接纳所述第一嵌片或所述第二嵌片中的任一个。
19.如权利要求1所述的鞋类制品，进一步包括：
分立的、垂直突起的第二柱形元件，所述第二柱形元件定位于形成在所述鞋底结构内的所述腔体的所述上表面和所述下表面之间，并且具有位于其内部的一个垂直的空腔，所述第二柱形元件的所述空腔被构造成且尺寸设置成可拆卸地接纳所述第一嵌片或所述第二嵌片中的任一个。
20.如权利要求1所述的鞋类制品，进一步包括：
分立的、垂直突起的第二柱形元件，所述第二柱形元件定位于形成在所述鞋底结构内的所述腔体的所述上表面和所述下表面之间，并且具有位于其内部的一个垂直的空腔，所述第二柱形元件的所述空腔被构造成且尺寸设置成可拆卸地接纳所述第一嵌片或所述第二嵌片中的任一个，其中所述第一嵌片接纳在第一个分立的、垂直突起的所述柱形元件的所述空腔中，以及所述第二嵌片接纳在分立的、垂直突起的所述第二柱形元件的所述空腔中。
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