專(zhuān)利名稱(chēng)：有單獨(dú)封閉室的鞋底組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運(yùn)動(dòng)鞋的改良緩沖系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供較大的擾曲以緩沖足部撞擊的初始沖擊，受控的硬度響應(yīng)，至壓縮到底的平滑過(guò)渡及穩(wěn)定性，并且本發(fā)明尤其涉及一種通過(guò)調(diào)節(jié)單個(gè)泡囊(bladder)在彈性泡沫材料中的定向以定制這些響應(yīng)特性的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
籃球，網(wǎng)球，跑步以及有氧運(yùn)動(dòng)只是眾多流行運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中的一些運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)在足部撞擊地面時(shí)會(huì)對(duì)腳產(chǎn)生相當(dāng)大的沖擊。為了緩沖作用在足部、腿部和連接鍵上的沖擊力，為這些運(yùn)動(dòng)而設(shè)計(jì)的鞋的鞋底通常包括數(shù)層，其包括一彈性的震動(dòng)吸收層，例如一鞋底夾層，以及一基層，該基層與提供耐久性和附著摩擦的外鞋底或鞋外底接觸。
典型的鞋底夾層采用一種或一種以上的材料或成分，其通過(guò)兩種重要方式影響沖擊力，即通過(guò)震動(dòng)吸收和能量損耗的方式。震動(dòng)吸收涉及到對(duì)有害沖擊力進(jìn)行衰減并由此加強(qiáng)足部保護(hù)。能量損耗則是同時(shí)對(duì)沖擊力和有益的推進(jìn)力進(jìn)行散播。因此，有高能量損耗特性的鞋底夾層通常具有相對(duì)低的彈性，相反地，有低能量損耗特性的鞋底夾層通常具有相對(duì)高的彈性。用同時(shí)考慮適當(dāng)?shù)恼饎?dòng)吸收以及足夠的彈性的沖擊響應(yīng)可設(shè)計(jì)出最適宜的鞋底夾層。
已經(jīng)嘗試設(shè)計(jì)適當(dāng)沖擊響應(yīng)的一類(lèi)鞋底結(jié)構(gòu)為包含液態(tài)或氣態(tài)流體的泡囊單元的鞋底或鞋底的嵌入物。這些泡囊單元或是在泡沫鞋底夾層成形期間被密封在一定位置上，或是滴入一淺的直壁圍起的空腔中，并被粘牢在一定位置上，通常用單獨(dú)一片泡沫粘結(jié)于其頂部。特別成功的充氣結(jié)構(gòu)公開(kāi)于馬里恩F.魯?shù)?Marion F.Rudy)的美國(guó)專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)4,183,156和4,219,945，其內(nèi)容在此并入作為參考。可充氣的泡囊或隔層組件(barrier member)由高彈橡膠材料(elstomeric material)形成，該材料有大量的、優(yōu)選互通的、含有流體的腔室，其被充入氣體至相對(duì)高壓，該氣體對(duì)于透過(guò)泡囊具有低擴(kuò)散速率。該氣體通過(guò)周?chē)目諝鈹U(kuò)散過(guò)泡囊來(lái)補(bǔ)充，從而增加其中的壓力，并得到一個(gè)在一些年內(nèi)保持于或高于其初始值的壓力。(馬里恩F.魯?shù)系拿绹?guó)專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)4,340,626，4,936,029和5,042,176，描述了各種擴(kuò)散機(jī)制，在此也并入作為參考。)在‘156號(hào)專(zhuān)利中，被加壓的、可充氣的泡囊嵌入物通過(guò)置于鞋底上部(upper)下面的腔內(nèi)，如鞋底夾層頂部上及鞋底上部或鞋底夾層的側(cè)邊內(nèi)，而被結(jié)合進(jìn)鞋內(nèi)底結(jié)構(gòu)中。在‘945號(hào)專(zhuān)利中，可充氣的泡囊嵌入物被密封于一種可變形的泡沫材料內(nèi)，該材料起橋接緩和物(bridgingmoderator)的作用填滿(mǎn)泡囊的不規(guī)則之處，以提供基本光滑且有輪廓的表面以支撐足部，并形成易處理的結(jié)構(gòu)以附著于鞋底上部。然而，該緩和泡沫減損了氣體充氣泡囊的緩沖和觸感優(yōu)點(diǎn)。因此，當(dāng)在泡沫鞋底夾層中密封充氣的泡囊時(shí)，該泡囊的沖擊響應(yīng)特性受到泡沫結(jié)構(gòu)作用的抑制。參照?qǐng)D5所示的‘945號(hào)專(zhuān)利為例，鞋底夾層的剖面圖顯示了一系列聯(lián)結(jié)在一起的管狀形成的充氣泡囊。當(dāng)泡囊受壓時(shí)，其剖面趨向于大致的圓形。在這些泡囊部分之間的空間填充有泡沫。由于泡沫所填充的空間包括這樣的尖銳角落區(qū)，鞋底夾層的泡沫密度是不均勻的，即角落和較小空間中的泡沫密度較高，而沿著泡囊的圓形或平坦區(qū)域的泡沫密度較低。由于泡沫對(duì)外壓產(chǎn)生剛性響應(yīng)，所以在泡沫集中的較為緊密的區(qū)域，泡沫將決定著對(duì)負(fù)載的緩沖響應(yīng)。因此，由于泡沫的反應(yīng)，響應(yīng)會(huì)是剛性的，而不是高擾曲響應(yīng)。從而，泡囊的緩沖效果由于不均勻的泡沫濃度而降低。另外，通過(guò)泡沫鞋底夾層和充氣泡囊的結(jié)合來(lái)生產(chǎn)鞋底結(jié)構(gòu)的制造工藝也必須與此二因素相適應(yīng)。例如，當(dāng)密封充氣泡囊時(shí)，由于泡囊敏感在高溫下易變形，就只能使用操作溫度相對(duì)低的泡沫。設(shè)計(jì)充氣泡囊的厚度也應(yīng)小于鞋底夾層的厚度，以使泡沫密封材料對(duì)其附近完全密封。因此，工藝和性能兩方面的約束影響了充氣泡囊在泡沫中的密封。
Mark G.Parker等的美國(guó)專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)4,817,304，公開(kāi)了一種緩沖鞋鞋底組件，其包括一用于調(diào)節(jié)組件的沖擊響應(yīng)的結(jié)構(gòu)。Parker等人提供的鞋底組件是黏彈性單元，由儲(chǔ)氣泡囊和密封泡囊的高彈性可變形外部組件形成。黏彈性單元的抗沖擊性通過(guò)在預(yù)定區(qū)域的外部組件中形成縫隙進(jìn)行調(diào)節(jié)，在該預(yù)定的區(qū)域期望泡囊支配沖擊響應(yīng)。利用縫隙對(duì)沖擊響應(yīng)提供調(diào)節(jié)作用，但該調(diào)節(jié)作用被定位在縫隙區(qū)域?！?04號(hào)專(zhuān)利沒(méi)有公開(kāi)在足撞擊時(shí)間內(nèi)，通過(guò)泡囊和密封材料的適當(dāng)構(gòu)造，調(diào)節(jié)沖擊響應(yīng)至最優(yōu)化響應(yīng)的方法。
Tawney等人的美國(guó)專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)5,685,090，公開(kāi)了一種用于鞋底的緩沖系統(tǒng)，其使用的泡囊僅沿著鞋底的周邊相連，并被支撐于彈性泡沫材料的開(kāi)口中，該專(zhuān)利在此并入作為參考。Tawney等人提供的泡囊包括大致彎曲的上、下主表面，以及自每一個(gè)主表面向外延展的側(cè)壁?；コ山嵌鹊膫?cè)壁在水平方向上形成“V”形剖面，并在環(huán)繞的彈性泡沫材料的開(kāi)口中被固定于相應(yīng)形狀的凹槽內(nèi)。泡囊的頂部和底部沒(méi)有被泡沫材料覆蓋。通過(guò)形成泡囊而在頂部和底部表面間沒(méi)有內(nèi)部連接，且頂部和底部表面部位暴露在外，使得泡囊的觸感最佳化。然而，‘090號(hào)專(zhuān)利沒(méi)有公開(kāi)一種通過(guò)泡囊和泡沫材料的設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)節(jié)沖擊響應(yīng)的方法。
Donzis的美國(guó)專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)4,874,640和5,235,715，公開(kāi)了一類(lèi)涉及采用了開(kāi)孔泡沫芯的空氣泡囊的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)。這些緩沖部件為其設(shè)計(jì)提供了一定的范圍，其中開(kāi)孔泡沫芯可適應(yīng)不同的泡囊形狀。然而，含泡沫芯可拉伸組件的泡囊有芯和隔層之間的連接不很可靠的缺點(diǎn)。該結(jié)構(gòu)的主要不足之一在于，泡沫芯限定了泡囊形狀，因此其必須用作足沖擊的緩沖組件，這降低了單獨(dú)使用空氣的較高的緩沖性能。其原因是，為承受這類(lèi)氣泡囊的高膨脹壓力，泡沫芯必須具有較高的強(qiáng)度，這就需要使用較高密度的泡沫。泡沫的密度越高，氣泡囊中可用的空氣空間量就越少。結(jié)果泡囊中空氣量的減少就降低了緩沖的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于給定的沖擊當(dāng)緩沖組件較長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)散播該沖擊力時(shí)，緩沖通常會(huì)得到提高，致使較小的沖擊力傳遞到穿鞋者的身體。
即使采用低密度泡沫，也會(huì)犧牲數(shù)量可觀(guān)的可用的空氣空間，這意味著，由于泡沫的存在，泡囊的擾曲高度降低了，因而加劇了“壓縮到底”(bottoming-out)的效果。壓縮到底指緩沖設(shè)備不能對(duì)受到的沖擊進(jìn)行充分減速。鞋類(lèi)使用的大多數(shù)緩沖設(shè)備是基于非線(xiàn)性壓縮系統(tǒng)，當(dāng)有負(fù)載時(shí)，剛度也隨之升高。壓縮到底指這樣一點(diǎn)，此時(shí)緩沖系統(tǒng)不能再進(jìn)一步壓縮。壓縮形變(compression-set)指泡沫經(jīng)重復(fù)負(fù)載后的永久性的壓縮，其極大地減少了緩沖性能。在泡沫芯泡囊中，由于在周期性重壓負(fù)荷下，如行走或跑步，孔壁的內(nèi)部破裂，會(huì)發(fā)生壓縮形變。當(dāng)構(gòu)成泡沫結(jié)構(gòu)的各孔壁之間彼此進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)生磨損和撕裂，因而失效。泡沫的破裂使穿鞋者暴露于較大的沖擊力，極端情況下，會(huì)在穿鞋者腳底泡囊部位中形成動(dòng)脈瘤或腫塊，給穿鞋者帶來(lái)疼痛。
另一種復(fù)合結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)涉及采用了三維織物作為可拉伸組件的空氣泡囊，例如Rudy的美國(guó)專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)4,906,502，5,083,361和5,543,194，以及Goodwin等人的美國(guó)專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)5,993,585和6,119,371，所公開(kāi)的技術(shù)，上述專(zhuān)利在此并入作為參考。Rudy的專(zhuān)利中描述的泡囊，在耐克公司名為T(mén)ensile-Air品牌的鞋中贏得了商業(yè)上的成功。使用織物可拉伸組件的泡囊實(shí)質(zhì)上消除了高峰和低谷。此外，單個(gè)可拉伸織物很小，在負(fù)荷下易偏轉(zhuǎn)，因此織物不會(huì)干擾空氣的緩沖性能。
這些泡囊的一個(gè)缺陷是目前還沒(méi)有已知工藝方法使用這些織物可拉伸組件來(lái)制造具有復(fù)雜彎曲的、有輪廓形狀的泡囊。這些泡囊可包含不同的層，但頂部和底部表面保持平坦，沒(méi)有輪廓和曲線(xiàn)。
另一個(gè)缺陷是可能會(huì)壓縮到底。盡管織物纖維在負(fù)荷下易于發(fā)生彎曲，且各自很小，為保持泡囊的形狀所必要的它們的絕對(duì)多數(shù)量意味著在高負(fù)荷狀態(tài)，空氣泡囊的整體彎曲能力的相當(dāng)部分會(huì)因泡囊內(nèi)部的纖維量而降低，從而泡囊會(huì)壓縮到底。
使用織物纖維的一個(gè)主要問(wèn)題在于，相對(duì)于傳統(tǒng)空氣泡囊，這些泡囊在初始負(fù)荷狀態(tài)最初較為剛性。這將導(dǎo)致低負(fù)荷情況下的感受較為堅(jiān)硬，以及較為堅(jiān)硬的“賣(mài)點(diǎn)”感覺(jué)，這些都掩蓋其實(shí)際的緩沖能力。這是因?yàn)榭椢锢w維有較低延展性以適當(dāng)?shù)鼐S持泡囊在張力中的形狀，因此，成千的這種相對(duì)無(wú)彈性的纖維的累積效應(yīng)就形成了一種堅(jiān)硬感。由可拉伸組件的低延展性或無(wú)彈性性能引起的外表面的張力導(dǎo)致空氣泡囊初期更堅(jiān)硬，直至纖維的拉力被破壞，泡囊中的空氣開(kāi)始發(fā)揮作用。
另一種現(xiàn)有技術(shù)涉及注塑、吹塑或真空成形的空氣泡囊，例如Huang的美國(guó)專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)4,670,995，Moumdjian的美國(guó)專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)4,845,861，Skaja等人的美國(guó)專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)6,098,313，5,572,804和5,976,541，以及Shorten等的美國(guó)專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)6,029,962，所公開(kāi)的技術(shù)。這些工藝技術(shù)能夠制造任何所需的輪廓和形狀，包括復(fù)雜形狀的泡囊。這些空氣泡囊的缺陷可能在于堅(jiān)硬的、垂直排列的高彈橡膠材料柱體的成形，其形成內(nèi)柱，并干擾空氣的緩沖優(yōu)點(diǎn)。由于這些內(nèi)柱在泡囊輪廓內(nèi)并且在垂直位置中形成或鑄成，當(dāng)有負(fù)荷時(shí)，對(duì)壓力存在有明顯的抵抗力，而這將嚴(yán)重阻止空氣的緩沖性能。
Huang的‘995號(hào)專(zhuān)利講授了形成堅(jiān)固的垂直方向的柱體，以使它們?cè)跈M截面方向形成基本直線(xiàn)的腔體。這是為了給空氣緩沖墊提供充分的垂直方向上的支持，使得空氣緩沖墊垂直方向的柱體能充分支持穿鞋者的體重而不發(fā)生膨脹(見(jiàn)‘995號(hào)專(zhuān)利，第5列，第4-11行)。Huang的‘995號(hào)專(zhuān)利還講授了利用吹塑法構(gòu)造圓形柱體。在此現(xiàn)有技術(shù)方法中，兩個(gè)具有相同寬度、形狀和長(zhǎng)度的對(duì)稱(chēng)的桿狀突起自?xún)蓚€(gè)相對(duì)的半模延展并會(huì)合于中部，這樣就在圓形柱體的中心形成稀疏的網(wǎng)(見(jiàn)第4列，第47-52行，及圖1-4、10和17中的凹陷21)。這些柱體由壁構(gòu)成，該壁的厚度和尺寸足以在非膨脹狀態(tài)下充分支撐穿鞋者的體重。進(jìn)一步說(shuō)，其未提供使柱體在預(yù)定模式下彎曲的方法，該方法可降低疲勞性失效。Huang提供的柱體42在壓力負(fù)荷下會(huì)易于產(chǎn)生疲勞性失效，從而使柱體產(chǎn)生無(wú)法意料的彎曲和折疊。在周期性壓力負(fù)荷下，彎曲可導(dǎo)致柱體疲勞性失效。
結(jié)合有空氣袋或泡囊的緩沖系統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)可分為兩個(gè)主要類(lèi)型致力于泡囊設(shè)計(jì)及其響應(yīng)特性的緩沖系統(tǒng)；以及致力于泡囊內(nèi)部及周?chē)螜C(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的緩沖系統(tǒng)。
致力于空氣泡囊自身的系統(tǒng)涉及通過(guò)密封、受壓的泡囊的氣體力學(xué)提供的緩沖特性。基于負(fù)荷下的大幅變形，氣體力學(xué)響應(yīng)是非常有用的，該變形對(duì)應(yīng)于更為柔軟和緩和的感覺(jué)，以及向“壓縮到底”點(diǎn)的平滑轉(zhuǎn)移。以空氣力學(xué)為主的系統(tǒng)，其潛在缺陷可能包括其剛度不易在受壓狀態(tài)和失穩(wěn)狀態(tài)間進(jìn)行控制。剛度的控制指的是，完全的氣體力學(xué)系統(tǒng)在負(fù)荷下會(huì)展現(xiàn)為相同的剛度函數(shù)。沒(méi)有方法控制剛度響應(yīng)。不穩(wěn)定性指的是潛在的非均勻負(fù)荷及由于負(fù)荷狀態(tài)下泡囊缺乏結(jié)構(gòu)上的約束的潛在的切應(yīng)力。
氣體力學(xué)系統(tǒng)還著力于泡囊中腔室的構(gòu)造，以及使腔室相互聯(lián)通以影響預(yù)期的響應(yīng)。某些泡囊已變得相當(dāng)復(fù)雜和專(zhuān)門(mén)化，以用于特定活動(dòng)，以及將其置于鞋底夾層內(nèi)。泡囊構(gòu)造及其放置的大量變化需要在制造過(guò)程中儲(chǔ)備成打的各式泡囊。為各種不同型號(hào)的鞋，需要制造不同的泡囊，這就增加了制造和消耗兩方面的成本。
一些現(xiàn)有氣體力學(xué)系統(tǒng)通常使用其壓力相當(dāng)大于周?chē)臻g壓力的泡囊中的空氣或氣體。為了得到和保持壓力，有必要采用特別設(shè)計(jì)的、昂貴的分隔材料形成泡囊，并依據(jù)分隔材料選擇合適的氣體，以使經(jīng)分隔逸出的氣體保持在最小值。這就需要在高壓狀態(tài)下的泡囊中使用特定的薄膜和氣體，例如氮?dú)饣蛄?。部分或一批充滿(mǎn)非空氣或氮?dú)鈿怏w的高壓泡囊，對(duì)于保護(hù)鞋底夾層設(shè)計(jì)中的泡囊以防割裂或被刺破，增加了要求。
通過(guò)設(shè)計(jì)各不同泡沫形狀、柱體、彈簧等，著眼于機(jī)械結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)涉及調(diào)節(jié)泡沫對(duì)負(fù)荷的響應(yīng)性能。泡沫提供了對(duì)負(fù)荷的緩沖響應(yīng)，其中剛度函數(shù)始終被控制，且相當(dāng)穩(wěn)定。然而，即便使用特殊構(gòu)造技術(shù)，泡沫也不能提供氣體力學(xué)系統(tǒng)所能提供的負(fù)荷狀態(tài)下的大擾曲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于鞋類(lèi)的鞋底組件，其組合有密封的、含有液體的腔室和彈性材料，以同時(shí)利用氣體力學(xué)系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，即，提供高負(fù)荷下的大擾曲，可控的剛度響應(yīng)，向最大變形的平滑過(guò)渡，以及穩(wěn)定性。本發(fā)明的鞋底組件經(jīng)過(guò)了特殊設(shè)計(jì)，以將氣體力學(xué)和機(jī)械的結(jié)構(gòu)和特性最優(yōu)地組合在一起。密封的、儲(chǔ)有液體的腔室可通過(guò)對(duì)彈性材料中適當(dāng)外形的空間進(jìn)行密封，或構(gòu)造彈性分隔材料的泡囊制得。
認(rèn)識(shí)到彈性材料，諸如泡沫高彈體(foamed elastomer)，及空氣系統(tǒng)，各自擁有優(yōu)良性能，本發(fā)明著力于結(jié)合上述兩類(lèi)的優(yōu)良特性而減弱其不良性能的作用的緩沖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
作為鞋底緩沖材料的泡沫高彈體擁有相當(dāng)有用的材料性能漸進(jìn)式增強(qiáng)剛度。當(dāng)泡沫高彈體受壓時(shí)，壓縮過(guò)程是平滑的，因?yàn)槠鋵?duì)外壓的反抗力是線(xiàn)性的，或漸進(jìn)的。也就是說(shuō)，隨著外壓負(fù)荷的增長(zhǎng)，泡沫高彈體變得，或感覺(jué)上變得越來(lái)越堅(jiān)硬。高剛度使得泡沫高彈體頗有助于緩沖系統(tǒng)。泡沫高彈體的不利性能包括由泡沫密度導(dǎo)致的變形限制、快速壓縮形變，以及有限的設(shè)計(jì)選擇空間。
充滿(mǎn)氣體的腔室或泡囊還擁有非常有用的特性，諸如在沖擊下的大擾曲以及向“壓縮到底”狀態(tài)的平滑過(guò)渡過(guò)程。負(fù)荷狀態(tài)下充滿(mǎn)氣體的泡囊的柔軟感是大擾曲的效果，其展示了氣體力學(xué)部件的高能特性。設(shè)計(jì)充氣泡囊系統(tǒng)的一些困難包括不穩(wěn)定性，以及需要對(duì)泡囊的幾何特征進(jìn)行控制。受壓泡囊由于其特有的性質(zhì)，從外形上趨向于球體，或可能近似于圓形剖面。要限制這一趨勢(shì)，需要復(fù)雜的制造方法，以及鞋底部件中加入一些附加組件。
過(guò)去這兩類(lèi)結(jié)構(gòu)曾被一起使用，但沒(méi)有對(duì)其共同運(yùn)作進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，以展示每個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)特性，同時(shí)消除或最小化各自的缺陷。
這一點(diǎn)現(xiàn)在變得可能了，因?yàn)閷?zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的單個(gè)腔室、梨形或錐形的泡囊可用于鞋底夾層中各種不同位置和構(gòu)造。錐形擁有至少一平坦的主表面和曲面，曲面為從一面到另一面彎曲，以及從前到后彎曲。當(dāng)該曲面利用彈性材料，如泡沫高彈體時(shí)，可提供自彈性材料至泡囊的方向或相反方向的平滑剛度過(guò)渡。單腔錐形泡囊可用于鞋底夾層中多個(gè)不同位置及構(gòu)造，以提供有用的響應(yīng)特性。所需存儲(chǔ)的泡囊形狀僅有一種，這將顯著降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明可提供最優(yōu)的氣體力學(xué)和機(jī)械緩沖性能，而無(wú)需對(duì)空氣泡囊施以高壓。本發(fā)明使用的空氣泡囊僅在環(huán)境壓力或略高的壓力，環(huán)境的5psi(表壓)之內(nèi)，簡(jiǎn)單密封空氣，且無(wú)需氮?dú)饣蛱囟怏w。由于泡囊的壓力非常低，即使有的話(huà)，本發(fā)明空氣泡囊也不需要特殊的隔層材料。任何可用的隔層材料都可用于制造泡囊，包括可回收材料，其顯示出相對(duì)于傳統(tǒng)受壓泡囊的另一顯著的成本優(yōu)勢(shì)。與流行的增壓標(biāo)準(zhǔn)相反，本發(fā)明緩沖系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供的充分緩沖來(lái)自于常壓下密封的空氣泡囊。
本發(fā)明的單腔空氣泡囊可由吹塑或真空成型的方法構(gòu)造，其在常壓或略高的壓力下由環(huán)境空氣密封泡囊。由于無(wú)需高壓，也就無(wú)需額外的增壓和密封加壓腔室的制造步驟。以這種方式最小化復(fù)雜度，亦可減少花費(fèi)，從而獲得非常廉價(jià)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可提供更為昂貴的、經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的氣體力學(xué)系統(tǒng)所擁有的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。
當(dāng)緩沖系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)作時(shí)，所需得到的響應(yīng)是在初期負(fù)荷或沖擊狀態(tài)下的大擾曲以吸收最大外力的沖擊，以及漸進(jìn)的增加的剛度響應(yīng)以保持負(fù)荷狀態(tài)下的穩(wěn)定性中的一個(gè)?？偟膭偠戎饕ㄟ^(guò)彈性材料密度或硬度-使用泡沫彈性材料時(shí)的泡沫的密度或硬度-進(jìn)行控制。由于泡沫材料和空氣泡囊界面的平滑彎曲的過(guò)渡性區(qū)域，泡沫密度得以均勻分布，且消除了高度集中現(xiàn)象。所述錐形空氣泡囊緩和的斜坡和曲面使泡沫材料和空氣泡囊響應(yīng)間得以漸進(jìn)過(guò)渡。因此，由于空氣泡囊的形狀，對(duì)一負(fù)荷的響應(yīng)可由其位置進(jìn)行控制。將錐形，例如梨形的空氣泡囊在常壓或相當(dāng)?shù)偷膲毫ο路胖糜诖┬咦悴克a(chǎn)生的最大外力區(qū)域之下，較之現(xiàn)有系統(tǒng)，可提供更強(qiáng)的變形能力，而現(xiàn)有系統(tǒng)采用了高壓。這是由于錐形泡囊相對(duì)較大的容積，加上泡囊的內(nèi)部區(qū)域缺乏內(nèi)部聯(lián)系或結(jié)構(gòu)，從而得以在負(fù)荷狀態(tài)下獲得相對(duì)較大的擾曲。例如，當(dāng)采用梨形形狀時(shí)，梨形泡囊較大的、更圓的一端將比較窄的一端獲得更大的擾曲?；谶@一特點(diǎn)，空氣泡囊的旋轉(zhuǎn)和運(yùn)動(dòng)可提供差異巨大的緩沖特性，這就能模擬位于鞋底夾層、更加復(fù)雜昂貴的泡沫結(jié)構(gòu)的效果。以這種方式，空氣泡囊和泡沫材料就能協(xié)調(diào)運(yùn)作，以提供預(yù)期的響應(yīng)。
本發(fā)明的上述以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)如下參照附圖詳述的優(yōu)選發(fā)明實(shí)施例，可獲得更為深刻的理解。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的鞋底的分解透視圖，其描述了置于后跟和跖骨部位的空氣泡囊。
圖2A是圖1所示鞋底的俯視圖，其描述了位于泡沫鞋底夾層材料中的空氣泡囊。
圖2B是圖1所示鞋底的另一實(shí)施方式的俯視圖，其中空氣泡囊在其方向上旋轉(zhuǎn)以提供特定的響應(yīng)。
圖3A是沿圖2A中的沿線(xiàn)3A-3A截取的剖面圖。
圖3B是沿圖2B中的線(xiàn)3B-3B截取的剖面圖。
圖4是沿圖2A中的線(xiàn)4-4截取的剖面圖。
圖5是腳跟空氣泡囊尖峰負(fù)荷配置下的側(cè)面正視圖。
圖6是圖5所示空氣泡囊的端視圖。
圖7是圖5所示空氣泡囊的仰視圖。
圖8A是沿圖7中的線(xiàn)8-8截取的剖面圖。
圖8B是一類(lèi)似于圖8A的剖面圖，其展示了鞋底夾層泡沫材料的外觀(guān)，以描述足底沖擊過(guò)程中剛度的平滑過(guò)渡。
圖9A是沿圖7中的線(xiàn)9-9截取的剖面圖。
圖9B是一類(lèi)似于圖9A的剖面圖，其展示了鞋底夾層泡沫材料的外觀(guān)，以描述足底沖擊過(guò)程中剛度的平滑過(guò)渡。
圖10是尖峰負(fù)荷配置構(gòu)造的跟骨部空氣泡囊的側(cè)面正視圖。
圖11是圖10所示空氣泡囊的端面正視圖。
圖12是圖10所示空氣泡囊的仰視圖。
圖13是沿圖12中的線(xiàn)13-13截取的剖面圖。
圖14是沿圖12中的線(xiàn)14-14截取的剖面圖。
圖15是圖1所示緩沖系統(tǒng)的分解裝配圖，其中還展示了鞋類(lèi)組件的其它元件。
圖16A是根據(jù)本發(fā)明的跟部腔室的另一實(shí)施方式的分解透視圖。
圖16B是沿圖16A中的線(xiàn)16B-16B截取的剖面圖，其中的跟部腔室是密封的。
圖16C是沿圖16A中的線(xiàn)16C-16C截取的剖面圖，其中的跟部腔室是密封的。
圖17A是密封腔室概略的剖面圖，其展示了密封腔室未受外力時(shí)的薄膜張力和內(nèi)部壓力。
圖17B是一密封腔室概略的剖面圖，其展示了密封腔室受較小外力時(shí)的薄膜張力和內(nèi)部壓力。
圖17C是密封腔室概略的剖面圖，其展示了密封腔室受到逐漸增加外力時(shí)的薄膜張力和內(nèi)部壓力。
圖17D是一密封腔室概略的剖面圖，其展示了密封腔室受到高外力時(shí)的薄膜張力和內(nèi)部壓力。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的鞋底10包括高彈橡膠材料(elastomer material)的鞋底夾層12，更為理想的是彈性泡沫材料，及一或多個(gè)置于鞋底夾層的空氣泡囊14，16。圖1-4展示了一緩沖系統(tǒng)，其有置于跟部區(qū)域的泡囊14，以及置于跖骨前部的泡囊16，跖骨前部是足底沖擊過(guò)程中負(fù)荷最高的。泡囊用于構(gòu)造特定形狀的封閉腔室。在可選實(shí)施例中，封閉腔室可由高彈性腔室(elastomeric chamber)中的空腔構(gòu)造，高彈性腔室用單獨(dú)的覆蓋材料加以密封。所述腔室的形狀及其在高彈橡膠材料排布，特別在跟部區(qū)域，產(chǎn)生了所需的大擾曲的緩沖特性，以吸收初始足底沖擊階段產(chǎn)生震動(dòng)，然后在足底沖擊過(guò)程中漸進(jìn)地增加剛度。
泡囊的首選形狀為曲面錐形輪廓，更為理想的為梨形，這在圖5-14中得到最好的體現(xiàn)。該形狀是通過(guò)估算穿鞋者的足底所施壓力的大小決定的。空氣泡囊的形狀與足部的壓力圖匹配，其中，壓力越高，空氣-泡沫深度比越高。輪廓的形狀由兩個(gè)彼此相對(duì)，大體平行的基本平坦的主表面限定，第一主表面18和第二主表面20。這些表面各有一周界22，24，并由其限定了泡囊的形狀，以使泡囊14有一較大的圓形端27，以及逐漸變細(xì)的較尖的窄端29。窄端29的寬度充分小于較大圓形端27的最大寬度，一時(shí)主表面18和20表現(xiàn)為大致梨形的輪廓。第二主表面20的輪廓和第一主表面18基本相似，但其表面積約小50％。如圖7-8所示，在泡囊的圓形端27，第一主表面18和第二主表面20僅稍許偏移。在泡囊的窄端29，第二主表面20上的點(diǎn)與第一主表面18上相應(yīng)點(diǎn)的距離，較之圓形端更遠(yuǎn)。第一主表面18和第二主表面20以泡囊的縱向中線(xiàn)31為中心對(duì)稱(chēng)。這些主表面通過(guò)彎曲側(cè)壁26連接在一起，側(cè)壁延展至整個(gè)泡囊的四周。側(cè)壁26最好和第一主表面18和第二主表面20形成一個(gè)整體，如果泡囊由平坦的薄片構(gòu)成，即真空塑成，則側(cè)壁26的實(shí)質(zhì)性部分由形成第二主表面20的同一薄片所形成。即使在吹塑泡囊中，封口的定位以使側(cè)壁好像是在與第二主表面的封口的同一側(cè)上形成的。
如圖7，8A和9A所完美展示的，第二主表面20的圓形端和第一主表面18的圓形端間的縱向距離小于第二主表面20的窄端和第一主表面18的窄端間的縱向距離。該距離被側(cè)壁26以一種曲面的形式所覆蓋，這在圖5-9A中得到了最佳體現(xiàn)，由此，在泡囊的窄端提供了長(zhǎng)的、緩慢傾斜的曲面，且在圓形端提供了短的、緩慢傾斜的曲面。這就得到了這樣的泡囊，其有基本平坦的側(cè)面，在此處置有主表面18，以及充分凸起的側(cè)面，在此處置有主表面20。泡囊14有一對(duì)稱(chēng)軸，也即縱向軸，該泡囊在其它方向上均不對(duì)稱(chēng)?？諝馀菽疫@一表面上簡(jiǎn)單的連接形狀給基于負(fù)荷狀態(tài)下的理想緩沖響應(yīng)提供了多種可能的變化。從圖中還可看出，主表面僅通過(guò)側(cè)壁互相連接在一起。所述主表面缺乏任何內(nèi)部的連接。
如圖1，2A-B和3A-B所示，泡沫材料中的泡囊定向可以是各異的，以獲得不同的緩沖性能。如圖2A所示，在彈性泡沫材料中，空氣泡囊14可定向?yàn)槠淇v向軸和鞋底夾層的縱向軸大致對(duì)準(zhǔn)，這樣可為大范圍的穿鞋者提供全面緩沖和側(cè)向的支持。另外，如圖2B所示，空氣泡囊14可定位于其縱向軸相對(duì)于鞋底夾層的縱向軸向側(cè)邊旋轉(zhuǎn)。當(dāng)泡囊以這種方式旋轉(zhuǎn)時(shí)，更多的泡沫材料將出現(xiàn)在鞋底夾層中間側(cè)面，由此可產(chǎn)生模擬的中柱，其原因是，泡沫材料將在中間部位對(duì)負(fù)荷的響應(yīng)起主導(dǎo)作用，因此感覺(jué)上比側(cè)面的響應(yīng)更硬，而側(cè)面的響應(yīng)將由空氣泡囊的擾曲起主導(dǎo)作用。在中間側(cè)面可得到更多的支撐，以穩(wěn)定鞋底的中間側(cè)面，并防止足底沖擊過(guò)程中的過(guò)度內(nèi)旋(over-pronation)。通過(guò)用這種方式調(diào)節(jié)空氣泡囊的方向，就可以對(duì)緩沖系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)進(jìn)行定制。圖2A和2B所示的定向僅用作示例，其他的定向亦在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
對(duì)空氣泡囊方向的另一可能的調(diào)節(jié)在于決定空氣泡囊的哪一面朝上。當(dāng)泡囊14位于彈性泡沫材料12中以如圖1和3A所示定向時(shí)，泡囊凸起的一側(cè)被泡沫所環(huán)抱，平坦的一側(cè)方向朝上，沒(méi)有泡沫覆蓋，由此在負(fù)荷狀態(tài)下提供更好的緩沖性能，即泡囊有更大的擾曲，以及從泡囊的觸感到泡沫的堅(jiān)硬觸感間平滑過(guò)渡。圖3A的定向是作為尖峰負(fù)荷狀態(tài)下的定向給出的，其中泡囊大部分的平坦表面都有負(fù)荷。
如圖3B所示，可以將泡囊14進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，并按如下方式在泡沫中定向包含主表面18的基本平坦的表面方向朝下，且包含主表面20的凸起側(cè)面方向朝上，以使泡囊上部的泡沫材料拱面承載負(fù)荷。這里所述的定向?qū)?yīng)于底部承載的情況，其中泡囊的凸起面上設(shè)有泡沫材料層。底部承載情況比頂部承載情況提供了更為剛性的響應(yīng)，這是因?yàn)楦嗟呐菽牧洗嬖谟诟亢团菽抑g，以使泡囊擾曲的感受更為柔和。另外，形成了結(jié)構(gòu)上的拱形。這使得在足底沖擊期間，在跟部區(qū)域獲得更強(qiáng)的支撐。
類(lèi)似的，展示于鞋底夾層跖骨前部區(qū)域的空氣泡囊16基于其定向提供了不同的緩沖性能?？諝馀菽?6亦有大致平坦的第一主表面28，以及亦大致平坦且表面積小于所述第一表面28的第二主表面30。第二表面的表面區(qū)域約為第一表面的25％到40％。這些表面大致互相平行，并由第一周界32和第二周界34界定，兩周界通過(guò)側(cè)壁36連接，類(lèi)似于空氣泡囊14的側(cè)壁26。由于第二表面30的尺寸相對(duì)較小，側(cè)壁36有相對(duì)平坦的斜坡，換句話(huà)說(shuō)，當(dāng)其被置于彈性泡沫材料中時(shí)，空氣泡囊16從空氣泡囊向泡沫響應(yīng)的過(guò)渡是逐漸的。
所示空氣泡囊16以尖峰負(fù)荷構(gòu)造位于彈性泡沫鞋底夾層中，但如同空氣泡囊14，它可以被翻轉(zhuǎn)以提供以不同的負(fù)荷響應(yīng)?？諝馀菽?6的定位，即其縱向軸與穿鞋者跖骨前端方向?qū)?zhǔn)，如圖2A所示，可為廣泛不同的穿鞋者提供所需的緩沖響應(yīng)。然而，如前所述，可對(duì)定向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以獲得定制的響應(yīng)。
圖2A中的線(xiàn)FS將被作為足底沖擊線(xiàn)FS加以提及，其展示了在奔跑過(guò)程中穿鞋者的足部對(duì)鞋底施加的最大壓力線(xiàn)，其奔跑方式以跟部側(cè)面區(qū)域的足底沖擊(后足沖擊)開(kāi)始。線(xiàn)FS是后足沖擊遵循的最大壓力線(xiàn)的趨勢(shì)直線(xiàn)概括。對(duì)于給定的足底沖擊，實(shí)際壓力線(xiàn)并不會(huì)很精確的沿著直線(xiàn)FS，但大致是沿著線(xiàn)FS的。如圖所示，足底沖擊線(xiàn)FS源于跟部側(cè)面區(qū)域，在其通過(guò)跟部區(qū)域(內(nèi)旋)的過(guò)程中沿著對(duì)角線(xiàn)向中間側(cè)面前進(jìn)，通過(guò)跟部和拱形區(qū)域拐入更為向前的方向，最后通過(guò)跖骨、跖骨前部和趾部前進(jìn)，期間足部在第二跖骨前部的附近位置離開(kāi)地面(趾部離地)。
圖8B和9B描述了當(dāng)穿鞋者的足部以自跟部向前足的足底沖擊方式前進(jìn)時(shí)，鞋底夾層泡沫材料和泡囊14的外形是如何滿(mǎn)足剛度的平滑過(guò)渡的。在足底沖擊之初，足部與足跟的后側(cè)部接觸，在此部位，鞋底夾層完全由泡沫材料(F1)構(gòu)成，以提供一堅(jiān)實(shí)、穩(wěn)定、卻能吸收沖擊的效果。當(dāng)足底沖擊向中間階段及向前發(fā)展時(shí)，足部下方泡沫材料(F2)的數(shù)量逐漸減少，泡囊1 4的厚度由于在中部側(cè)面區(qū)域(BSM)中側(cè)壁26的平滑、傾斜的曲面而逐漸增加。在此區(qū)域，更為柔順的泡囊14吸收沖擊的效果逐漸增強(qiáng)，并逐漸降低了鞋底夾層的堅(jiān)硬度，直至泡囊厚度達(dá)到最大和泡沫厚度(F3)達(dá)到最小的區(qū)域。泡囊厚度的最大值產(chǎn)生于泡囊14的邊-邊中心區(qū)域(BC)，位于足部的跟骨之下。以這種方式，就可使在跟骨下提供泡囊14的最大擾曲，最小剛度，以及外部振動(dòng)被最多地衰減。
當(dāng)足底沖擊向中間運(yùn)行，越過(guò)中心區(qū)域BC時(shí)，側(cè)壁26的平滑曲面降低了泡囊14在泡囊側(cè)邊區(qū)域(BSL)的厚度，使得泡沫(F4)的厚度逐漸增加，從而再一次為泡囊14從更為柔順的作用向泡沫材料的更為堅(jiān)硬的支撐作用提供了平滑的過(guò)渡。當(dāng)足底沖擊到達(dá)前跟區(qū)域的中間側(cè)面時(shí)，泡沫F5到達(dá)其厚度的全部值，以提供泡沫材料的最大支撐性能。比較圖2A和2B可知，如圖2B所示，通過(guò)將泡囊14的前部向側(cè)邊進(jìn)行角度彎轉(zhuǎn)，泡沫材料在足跟中前部區(qū)域的支撐性能可達(dá)到最大化。較之圖2A中的泡囊14，這種角度彎轉(zhuǎn)在跟部中前區(qū)域放入了更多的泡沫材料。這種定向方法對(duì)設(shè)計(jì)在奔跑過(guò)程中阻止過(guò)度內(nèi)旋現(xiàn)象的鞋更為理想。
自泡囊性能向泡沫材料性能的平滑過(guò)渡亦可發(fā)生于足底沖擊自后足跟區(qū)域向前足區(qū)域前進(jìn)的過(guò)程中。該過(guò)渡完成的方式類(lèi)似于自中部向側(cè)方向的過(guò)渡，通過(guò)對(duì)位于前向泡囊區(qū)域BF的泡囊14的前側(cè)壁進(jìn)行平滑地傾斜，以及通過(guò)減小泡囊14自其較大的圓形端27延伸至其較尖的窄端29的總寬度來(lái)完成過(guò)渡。以這種方式，泡囊14的厚度漸進(jìn)減小，泡沫材料F6的厚度漸進(jìn)增加，直至泡沫材料的厚度在泡囊14前端達(dá)到其全部值。
制造緩沖部件的可選方法是對(duì)彈性材料，諸如泡沫高彈體，進(jìn)行模塑，以獲得錐形泡囊形狀的空腔，并對(duì)空腔加以密封，以獲得密封的空腔。任何傳統(tǒng)模塑技術(shù)都可使用，諸如注塑法、灌模法或壓模法。任何可模壓的熱塑性高彈體都可使用，例如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)或聚氨基甲酸乙酯(PU)。圖16A，16B和16C描述了可選的方法，以及對(duì)于泡沫材料內(nèi)的密封腔室的可選結(jié)構(gòu)。當(dāng)泡沫高彈體通過(guò)內(nèi)嵌物被模塑，以獲得空腔時(shí)，圍繞嵌入物的泡沫將會(huì)流動(dòng)，并在模塑過(guò)程中形成外皮。在模塑過(guò)程的最后階段，嵌入物被移除，然后容許移除嵌入物的開(kāi)口被密封，其密封方式諸如通過(guò)附著于鞋的外底，或耐磨的板，或另一片彈性材料，例如一片熱塑性聚氨脂19，如圖16A-C所示。模塑過(guò)程中形成的外皮，其功能類(lèi)似于空氣泡囊材料，且將空氣密封于空腔之內(nèi)，而不需要單獨(dú)分開(kāi)的空氣泡囊。如果使用的是閉孔泡沫(closed cell foam)材料，則形成外皮的過(guò)程將不再需要。密封的腔室提供了可比的緩沖特性，因有被泡沫環(huán)繞的、充滿(mǎn)環(huán)境空氣的空氣泡囊。這種制造技術(shù)是很經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)闊o(wú)需制造空氣泡囊材料。另外，還省去了形成單獨(dú)空氣泡囊的工序。
如圖16A-16C所示，構(gòu)造可選的密封腔室14’，以在鞋底10’的跟部區(qū)域使用。如同泡囊14，密封腔室14’為曲面錐形，并定向于跟部區(qū)域以匹配足壓力圖，其中壓力越高，空氣泡沫深度比越高。密封腔室14’有兩個(gè)基本平坦的、相對(duì)的、且為大致平行關(guān)系的主表面第一主表面18’和第二主表面20’。這些表面各有周界22’，24’，并由其限定了泡囊的形狀，以使泡囊14’有一第一圓形端27’，以及逐漸變細(xì)的平端29’。彎曲側(cè)壁26’將主表面在其各自周界22’和24’之間連接在一起。
密封腔室14’以一種類(lèi)似泡囊14的方式，完成了從側(cè)部到中部，以及從后部到前部方向上的平滑的剛度過(guò)渡。比較圖9B和16C可知，如同泡囊14，源于底部表面24’，并沿著側(cè)壁26’的傾斜曲面在密封腔室14’的中間和側(cè)部都是類(lèi)似的。如此，自側(cè)后區(qū)域的跟部沖擊往前推進(jìn)，并向中后區(qū)域移動(dòng)，上述剛度的平滑過(guò)渡得以完成。由于周界22’和24’向內(nèi)變細(xì)的程度不如泡囊14的周界，通過(guò)以一種不同于泡囊14的方式改變自底部表面20’沿側(cè)壁26’的傾斜度，實(shí)現(xiàn)自密封腔室14’后部向前的平滑的剛度過(guò)渡。如圖16B所示，密封腔室14’的底部自底部表面20’通過(guò)側(cè)壁26’在向前的方向上向上變細(xì)的變化率，比圖8B所示的泡囊14底部向上變細(xì)的變化率要更高。更為快速的向上變細(xì)，抵償了封閉腔室14’在變窄方面的缺乏，以使得當(dāng)足底沖擊向前的方向以適當(dāng)漸進(jìn)的速度移動(dòng)時(shí)，泡囊下的泡沫材料的數(shù)量得以增加。
通過(guò)調(diào)節(jié)空氣泡囊的定向可對(duì)剛度進(jìn)行控制。例如，在尖峰負(fù)荷定向中將空氣泡囊下直接放置于跟骨下可使足底沖擊過(guò)程中的初始剛度較低，在最低負(fù)荷的定向中將泡囊置于跟骨下并且泡沫在跟骨和泡囊之間，使稍后的剛度較大。整體的剛度響應(yīng)主要通過(guò)材料的密度或硬度進(jìn)行控制。對(duì)于尖峰負(fù)荷構(gòu)造，增加泡沫的密度或硬度提高了后期的剛度。對(duì)于最低負(fù)荷構(gòu)造，增加泡沫的密度或硬度提高了中后期的剛度。剛度斜率亦取決于容積，大體積空氣泡囊具有較低的剛度，因此對(duì)負(fù)荷具有更多位移。這是因?yàn)槌袎哼^(guò)程中泡囊的容積下降時(shí)，單個(gè)腔室中容積較大的空氣泡囊可獲得漸進(jìn)的壓力增長(zhǎng)。整體剛度亦可通過(guò)改變較大第一主表面18、18’的尺寸得以調(diào)節(jié)。如其后將要討論的，當(dāng)外壓施加于泡囊或密封腔室時(shí)，外露的主表面18和18’承受了張力。若增加主表面18和18’的面積，張力的量值下降，剛度也因之下降。
優(yōu)選的可用泡沫材料為傳統(tǒng)的PU泡沫，其比重或密度值在0.32到0.40克/立方厘米的范圍之間，更優(yōu)選0.36克/立方厘米。另一優(yōu)選的泡沫材料是傳統(tǒng)的EVA材料，其硬度在52到60Asker C之間，更優(yōu)選55Asker C。可選的，實(shí)心高彈體，諸如聚氨脂或類(lèi)似材料，當(dāng)其為柔順的，或成形為柔順的，亦可使用。與構(gòu)造鞋底相關(guān)的另一材料性能是在給定高彈橡膠材料的拉伸度下的抗拉應(yīng)力(模數(shù))。在50％拉伸度下，優(yōu)選的抗拉應(yīng)力范圍在250psi到1350psi之間。
當(dāng)泡囊14，或密封腔室14’被組合于鞋底夾層的跟部區(qū)域中時(shí)，腔室的內(nèi)部中空容積為10立方厘米到65立方厘米之間時(shí)，可產(chǎn)生適當(dāng)量的震動(dòng)衰減。對(duì)于這樣的泡囊，基本平坦的主表面18、18’的范圍可以在大約1,200平方毫米到4165平方毫米之間。例如，當(dāng)使用容積為36立方厘米的泡囊，壓力范圍在泡囊14被壓縮至其初始容積的95％時(shí)為0psi到35psi之間。
本發(fā)明鞋底結(jié)構(gòu)的另一優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)結(jié)合薄膜拉伸和壓力變化，使泡囊14實(shí)現(xiàn)平滑、漸進(jìn)的剛度過(guò)渡的方式。提高震動(dòng)衰減亦可通過(guò)在最大壓力區(qū)域最小化結(jié)構(gòu)，以獲得氣袋剛度漸進(jìn)增強(qiáng)情況下更大的最大擾曲量，而得以完成。圖17A到17D展示了無(wú)內(nèi)部連接的腔室中的薄膜拉伸和壓力變化。
圖17A以圖表的方式描述了高彈橡膠材料13中的泡囊或密封腔室14。泡囊14有充分平坦的主表面18和第二主表面20及其錐形的側(cè)邊。在圖17A中，沒(méi)有外力施加于泡囊，沿著主表面18的張力T0的值為0。泡囊中的氣壓也為常壓，為便于介紹，其將標(biāo)為P0，其值為0。
圖17B以圖表的方式描述了小外力作用于泡囊16的情形。例如，一人靜止站立，外力F1表示通過(guò)跟部的跟骨作用于泡囊14的外力。如圖17B所示，力F1造成主表面18向下彎曲一定的程度，降低了泡囊14的內(nèi)部容積，由此使壓力上升至P1。主表面18的彎折亦造成主表面18上的張力上升至T1。盡管未在圖中示出，當(dāng)施加了力F-F3時(shí)，材料13亦被壓縮。泡囊16中增加的壓力結(jié)合泡沫材料13在向下外力下的壓縮，有助于穩(wěn)定泡沫材料壁。
圖17C以圖表的方式描述了逐漸加大的跟骨部外力F2作用于泡囊16的情形，例如在行走過(guò)程中。如圖所示，泡囊16的容積進(jìn)一步減小，從而使泡囊的壓力增大至P2，沿著主表面的張力增大至T2。
圖17D以圖表的方式描述了最大的跟骨部外力F3作用于泡囊16的情形，例如在奔跑過(guò)程中。如圖所示，泡囊16的容積被大量地減小，由此使泡囊的內(nèi)壓大大增加至P3，沿著主表面18的張力大大增加至T3。由于泡囊的內(nèi)部區(qū)域沒(méi)有充滿(mǎn)泡沫的內(nèi)部連接，泡囊可壓縮到相當(dāng)?shù)某潭?，如圖17D所示，由此增強(qiáng)泡囊吸收震動(dòng)的能力。在此擾曲過(guò)程中，壓力劇烈上升，例如從P0(常壓)上升至P3(大于30psi)。泡囊內(nèi)壓力的增大，與沿著泡囊側(cè)面泡沫材料剛度的增大一起，有助于穩(wěn)定鞋墊(footbed)。吸收震動(dòng)擊所需的最大化擾曲結(jié)合中間到側(cè)邊的穩(wěn)定性的預(yù)期目標(biāo)，如此通過(guò)結(jié)合常壓下高彈橡膠材料內(nèi)適當(dāng)成形的泡囊得以實(shí)現(xiàn)。
空氣泡囊14、16和密封腔室14’都包含環(huán)境空氣，且都安排在環(huán)境氣壓或稍高的氣壓下，在常壓的5psi(表壓)之內(nèi)，進(jìn)行密封。低壓或無(wú)壓對(duì)于均勻重復(fù)、循環(huán)負(fù)荷，可提供充分緩沖。由于無(wú)需高壓，空氣泡囊14和16不依賴(lài)于特定的材料，相應(yīng)的，無(wú)需使用特定的氣體，例如氮?dú)饣蛄?，或用于?gòu)造泡囊的特定隔層材料。避免使用這些特定的材料致使顯著節(jié)省成本和制造經(jīng)濟(jì)。
通過(guò)改變?cè)诃h(huán)境氣壓或環(huán)境壓氣壓的5psi以?xún)?nèi)的壓力下密封的梨形或錐形空氣泡囊的定向及定位，已發(fā)現(xiàn)可獲得各種不同的定制緩沖響應(yīng)。
制造所述泡囊的優(yōu)選方法是吹塑和真空成形法。吹塑法是眾所周知的技術(shù)，很適合于經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)大量類(lèi)型一致的產(chǎn)品。將高彈橡膠材料管置于模具中，通過(guò)柱體提供空氣以將原材料推離模具。吹塑法生產(chǎn)潔凈的，外表吸引人的產(chǎn)品，其塑縫不顯眼的小。很多其他現(xiàn)有技術(shù)的泡囊制造方法需要多種工序、組件及原材料，使得其生產(chǎn)既困難，成本又高。某些現(xiàn)有技術(shù)方法在其周?chē)鷺?gòu)造明顯的大裂縫，外觀(guān)上不吸引人。真空成形相似于吹塑，其中原材料，優(yōu)選片狀，被置于模具中以獲得模具的形狀，然而，除了將空氣引入模具外，空氣還被抽空以將隔離材料拉向模具的周邊。真空成形可用平坦的片狀隔離原料運(yùn)作，其比得到吹塑高彈材料通常使用條狀、管狀、或柱狀原料，花費(fèi)上更為經(jīng)濟(jì)。傳統(tǒng)的熱塑性聚氨脂可用作制造泡囊。其他合適的材料是熱塑性高彈體、聚酯聚氨酯及類(lèi)似材料。其他可用材料在‘156號(hào)專(zhuān)利和‘945號(hào)專(zhuān)利中給出。
圖15中顯示的本發(fā)明的緩沖組件如同其組裝于鞋S中。緩沖系統(tǒng)10通常位于襯底38和鞋外底42之間，襯底38貼于鞋底上部40，鞋外底42是鞋的地面接觸部分。
從上述詳細(xì)的描述，很明顯本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)得出很多改變，改進(jìn)和修改。然而，所有這些變化并不脫離本發(fā)明的精神，認(rèn)為其在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，該保護(hù)范圍僅由所附權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種鞋底組件，包括一含有流體的密封腔室，所述腔室包括有第一周界的第一主表面，一相對(duì)的有第二周界的第二主表面，以及與所述主表面的所述第一和第二周界相連接的側(cè)壁表面，所述第一和第二主表面無(wú)內(nèi)部連接，所述第二周界位于所述第一周界內(nèi)，使得所述側(cè)壁表面的輪廓自所述第二主表面向外延至所述第一主表面；及一彈性材料，其圍繞至少一部分是所述腔室。
2.如權(quán)利要求1所述的鞋底組件，其中所述彈性材料覆蓋了至少一個(gè)所述主表面的相當(dāng)多的部分。
3.如權(quán)利要求2所述的鞋底組件，其中所述第一主表面只通過(guò)所述側(cè)壁與所述第二主表面相連接。
4.如權(quán)利要求3所述的鞋底組件，其中所述流體為環(huán)境氣壓下的空氣。
5.如權(quán)利要求3所述的鞋底組件，其中所述第一和第二周界各有第一和第二窄邊及第一和第二長(zhǎng)邊，所述第一窄邊長(zhǎng)于所述第二窄邊，使得所述第一和第二長(zhǎng)邊各自彎向?qū)Ψ阶运龅谝徽呄蛩龅诙呇由臁?br> 6.如權(quán)利要求5所述的鞋底組件，其中所述第一和第二窄邊是彎曲的，以使所述腔室為一梨形。
7.如權(quán)利要求6所述的鞋底組件，其中所述第一主表面的大部分是基本平坦的，并且所述第二主表面的大部分是基本平坦，并其面積小于所述第一主表面的所述基本平坦部分的面積的50％。
8.如權(quán)利要求7所述的鞋底組件，其中所述第二周界的所述第一窄邊定位于到所述第一周界的所述第一窄邊的距離近于所述第二周界的所述第二窄邊定位相對(duì)于所述第一周界的所述第二窄邊的距離。
9.如權(quán)利要求1所述的鞋底組件，其中所述密封腔室被成形為與所述彈性材料分開(kāi)的高彈橡膠材料的泡囊。
10.如權(quán)利要求1所述的鞋底組件，其中所述密封腔室至少部分由所述彈性材料中形成的一空腔形成的，且所述主表面中的至少一個(gè)和所述周界中的至少一個(gè)是由所述彈性材料中的所述空腔的壁所形成。
11.如權(quán)利要求10所述的鞋底組件，其中所有所述周界均由所述彈性材料中的所述空腔的壁構(gòu)成，且所述主表面的另一個(gè)由鄰接于所述彈性材料的分離的組件構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求11所述的鞋底組件，其中所有所述主表面和所有所述周界均由所述彈性材料中的所述空腔的壁界定。
13.一種鞋底組件，包括一密封泡囊，其含有空氣，其壓力在環(huán)境氣壓和環(huán)境氣壓的5psi范圍內(nèi)，所述泡囊包含一有呈有一圓形端和一窄端的梨形的第一周界的基本平坦的第一主表面，一相對(duì)的有呈有一圓形端和一窄端的梨形的第二周界的基本平坦的第二主表面，以及一與所述主表面的所述第一和第二周界相連接的側(cè)壁表面，所述第二主表面的表面積小于所述第一主表面表面積的50％，以使所述第二周界位于所述第一周界內(nèi)，所述第一和第二主表面相對(duì)于彼此定位以使各自所述梨形的圓形端較之各自所述梨形的所述窄端更為靠近在一起，且所述側(cè)壁表面輪廓自所述第二主表面至所述第一主表面向外延伸；及一彈性材料，其圍繞于所述泡囊的至少一個(gè)所述主表面的一大部分。
14.一種鞋底組件，包括一含有流體的密封泡囊，其有第一和第二主表面，以及與所述第一和第二主表面連接在一起的一側(cè)壁，所述主表面是基本平坦的且有一圓形部分和一相對(duì)窄部分的梨形輪廓，所述第二主表面亦是基本平坦的且有一圓形部分和一相對(duì)窄部分的梨形輪廓，所述第二主表面的所述梨形輪廓小于所述第一主表面的所述梨形輪廓并與其基本平行；及一彈性材料，其圍繞于所述泡囊的至少一部分。
15.如權(quán)利要求14所述的鞋底組件，其中所述側(cè)壁在所述第二主表面的較小梨形輪廓和所述第一主表面的梨形輪廓之間有一光滑的曲面結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求15所述的鞋底組件，其中對(duì)所述第二主表面的所述較小梨形輪廓相對(duì)于所述第一主表面排布，使得所述輪廓的窄部分之間的距離大于所述輪廓大的部分之間的距離。
17.如權(quán)利要求16所述的鞋底組件，其中所述流體為空氣。
18.如權(quán)利要求17所述的鞋底組件，其中所述泡囊中的所述空氣為環(huán)境氣壓下的空氣。
19.如權(quán)利要求18所述的鞋底組件，其中所述彈性材料為高彈泡沫材料。
20.如權(quán)利要求15所述的鞋底組件，其中所述彈性材料覆蓋所述主表面的至少一個(gè)的一相當(dāng)大的部分。
21.如權(quán)利要求15所述的鞋底組件，其中所述泡囊的所述第一主表面被向上放置于所述彈性材料中，且所述第二主表面被所述彈性材料所圍繞。
22.如權(quán)利要求15所述的鞋底組件，其中所述泡囊的所述第二主表面被向上放置于所述彈性材料中，且所述第一主表面被所述彈性材料所圍繞。
23.一種鞋底組件，包括一密封腔室，其含有壓力為環(huán)境氣壓和環(huán)境氣壓的5psi之間的空氣，所述空氣的氣壓值位于，所述腔室有基本平坦的第一和第二主表面，以及與所述第一和第二主表面連接的一側(cè)壁，所述第一主表面有一帶有第一端部和第二端部的錐形輪廓，所述第二主表面亦有一帶有第一端部和第二端部的錐形輪廓，所述第二主表面的所述錐形輪廓在表面積上小于所述第一主表面的所述錐形輪廓，且與其大致平行，且其相對(duì)于所述第一主表面排布，以使各自所述第一端部間的距離大于各自所述第二端部間的距離，所述側(cè)壁的輪廓曲面提供光滑傾斜的側(cè)壁結(jié)構(gòu)，所述第一和第二主表面無(wú)內(nèi)部連接；及一彈性材料，其圍繞于所述腔室的所述主表面的至少之一的一大部分。
24.一種鞋底組件，包括一密封的、單個(gè)的含有流體的腔室，其包括第一主表面和相對(duì)于所述第一主表面的第二主表面，連接所述第一和第二主表面的傾斜的側(cè)壁結(jié)構(gòu)，所述腔室對(duì)稱(chēng)于縱向軸，且在其余方向?yàn)榉菍?duì)稱(chēng)；及一彈性泡沫材料，其圍繞于所述腔室的至少一部分，所述腔室置于所述泡沫材料內(nèi)，且所述腔室和圍繞泡沫材料位于所述鞋的后跟部位，以在沖擊自后跟區(qū)域的側(cè)部向后跟區(qū)域的中部推進(jìn)時(shí)提供平滑的剛度過(guò)渡。
25.如權(quán)利要求24所述的鞋底組件，其中所述第一和第二主表面各有一錐形輪廓，所述第二主表面的所述錐形輪廓小于所述第一主表面的錐形輪廓，所述錐形輪廓各有第一端部和相對(duì)的第二端部，所述側(cè)壁在所述第二主表面的較小錐形輪廓和所述第一主表面的所述錐形輪廓之間形成輪廓曲面，以提供平滑傾斜的側(cè)壁結(jié)構(gòu)。
26.如權(quán)利要求25所述的鞋底組件，其中對(duì)所述第二主表面的所述較小的錐形輪廓相對(duì)于所述第一主表面排布，以使所述輪廓的所述第一端部間的距離大于所述輪廓的所述第二端部間的距離。
27.如權(quán)利要求24所述的鞋底組件，其中所述流體為環(huán)境氣壓下的空氣。
28.如權(quán)利要求27所述的鞋底組件，其中所述腔室中的空氣氣壓等于或小于5psi。
29.如權(quán)利要求26所述的鞋底組件，其中所述腔室和圍繞的泡沫材料被定位于所述鞋的所述后跟區(qū)域之內(nèi)，以在沖擊自后跟區(qū)域向前足區(qū)域推進(jìn)時(shí)提供平滑的剛度過(guò)渡。
30.一種鞋類(lèi)物品，包括一覆蓋穿鞋者足部的鞋底上部；及一連接于所述鞋底上部的鞋底組件，所述鞋底包括一密封的、單個(gè)的含有流體的腔室，其包括第一主表面和相對(duì)于所述第一主表面的第二主表面，連接所述第一和第二主表面的傾斜的側(cè)壁結(jié)構(gòu)，所述腔室對(duì)稱(chēng)于縱向軸，且在其余方向?yàn)榉菍?duì)稱(chēng)；及一彈性泡沫材料，其圍繞于所述腔室的至少一部分，所述腔室置于所述泡沫材料內(nèi)，且所述腔室和圍繞泡沫材料位于所述鞋的后跟部位，以在沖擊自后跟區(qū)域的側(cè)部向后跟區(qū)域的中部推進(jìn)時(shí)提供平滑的剛度過(guò)渡。
31.如權(quán)利要求30所述的鞋類(lèi)物品，其中所述第一和第二表面各有錐形輪廓，所述第二表面的所述錐形輪廓小于所述第一表面的錐形輪廓，所述錐形輪廓各有第一端部和相對(duì)的第二端部，所述側(cè)壁在所述第二主表面的較小錐形輪廓和所述第一主表面的所述錐形輪廓之間形成輪廓曲面，以提供平滑傾斜的側(cè)壁結(jié)構(gòu)。
32.如權(quán)利要求31所述的鞋類(lèi)物品，其中對(duì)所述第二主表面的所述較小的錐形輪廓相對(duì)于所述第一主表面排布，以使所述輪廓的所述第一端部間的距離大于所述輪廓的所述第二端部間的距離。
33.如權(quán)利要求30所述的鞋類(lèi)物品，其中所述流體為環(huán)境氣壓下的空氣。
34.如權(quán)利要求30所述的鞋類(lèi)物品，其中所述腔室中的空氣氣壓等于或小于5psi。
35.如權(quán)利要求32所述的鞋類(lèi)物品，其中所述腔室和圍繞的泡沫材料被定位于所述鞋的所述后跟區(qū)域之內(nèi)，以在沖擊自后跟區(qū)域向前足區(qū)域推進(jìn)時(shí)提供平滑的剛度過(guò)渡。
36.如權(quán)利要求31所述的鞋類(lèi)物品，其中所述第一和第二平面的所述錐形輪廓為梨形，其中所述第一端部向彎曲的端頭逐漸變細(xì)，所述端頭的寬度相當(dāng)小于所述第二端部的最寬值。
37.一種鞋底組件，包括一含有環(huán)境氣壓的流體的密封泡囊，以及圍繞所述泡囊的至少一部分的高彈橡膠材料，所述泡囊有一主平坦張力表面和一延展自所述主表面的周邊的第二表面，所述主表面和第二表面無(wú)內(nèi)部連接，至少一部分所述第二表面進(jìn)入或與所述高彈橡膠材料相接觸，至少一部分所述第二表面形成一自所述主表面向內(nèi)逐漸變細(xì)的過(guò)渡表面，所述主表面和第二表面被置于所述高彈橡膠材料之內(nèi)，以使施加于所述主表面的力減少所述泡囊的體積，并在所述第二主表面的所述過(guò)渡表面上施加向外的力，在所述主平坦表面上施加張力。
38.如權(quán)利要求37所述的鞋底組件，其中所述高彈橡膠材料的密度范圍是從約0.32到0.40千克/立方厘米。
39.如權(quán)利要求38所述的鞋底組件，其中所述高彈橡膠材料為泡沫聚亞胺酯。
40.如權(quán)利要求37所述的鞋底組件，其中所述高彈橡膠材料的硬度值范圍從約52到60Asker C。
41.如權(quán)利要求40所述的鞋底組件，其中所述高彈橡膠材料是泡沫乙基乙烯乙酸脂。
42.如權(quán)利要求37所述的鞋底組件，其中所述高彈橡膠材料的抗張強(qiáng)度在拉伸50％時(shí)為約250至1350psi。
43.如權(quán)利要求38所述的鞋底組件，其中當(dāng)無(wú)外力施加于所述泡囊時(shí)，所述封閉泡囊的容積在10到60立方厘米的范圍內(nèi)。
44.如權(quán)利要求43所述的鞋底組件，其中所述主表面表面積的范圍在約1,200到4,165平方毫米之間。
45.一種鞋底組件，包括一含有流體的密封腔室，以及圍繞所述腔室的至少一部分的彈性泡沫材料，所述密封腔室有一漸細(xì)表面形狀，且所述彈性泡沫材料有一與所述腔室所述漸細(xì)表面相匹配的表面，所述彈性泡沫材料在所述泡囊周?chē)幸缓穸?，其隨所述漸細(xì)表面形狀變化，所以所述彈性泡沫材料的厚度以及所述腔室的深度定義空氣-泡沫深度比，所述空氣-泡沫深度比按基本匹配足底沖擊期間的足部受壓圖而設(shè)定，由此較高壓力下所述空氣-泡沫深度比較高。
46.如權(quán)利要求45所述的鞋底組件，其中所述密封腔室位于鞋部的一后跟區(qū)域，在側(cè)部至中部方向上，所述空氣-泡沫深度比自接近于鞋底組件側(cè)邊的低比值，逐漸增加至中部到所述密封腔室側(cè)中區(qū)域的最大比值，并逐漸減小至所述鞋底組件鄰近中間部的低比值。
47.如權(quán)利要求46所述的鞋底組件，其中自尾向前方向上，所述空氣-泡沫深度比自鄰近所述密封腔室的尾部中央?yún)^(qū)域的最大比率逐漸變化為所述密封腔室前部的低值。
全文摘要
一種鞋底組件，其組合了充有流體的腔室和高彈橡膠材料的良好響應(yīng)特性。所述腔室(14，14′)可成形為與高彈性鞋底夾層(12)相接觸的單獨(dú)泡囊腔室(14，16)，或通過(guò)密封物(19)在高彈橡膠材料中的空腔形成的單獨(dú)腔室。所述腔室和所述高彈橡膠材料之間的界面是傾斜和逐漸變化的，所以所述腔室的形狀及其在鞋底夾層中的定位決定了鞋底組件的響應(yīng)特性的組合。所述腔室(14，14′)有相對(duì)簡(jiǎn)單的形狀，有一對(duì)稱(chēng)軸的一圓形部分(27)及一窄部(29)。改變所述腔室在所述高彈橡膠材料中的位置，可以?xún)H通過(guò)需要儲(chǔ)備的單個(gè)腔室形狀來(lái)模擬更為復(fù)雜和昂貴的系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)。所述腔室有相對(duì)較大的體積，無(wú)內(nèi)部連接，內(nèi)部壓力如是環(huán)境氣壓在5psi之內(nèi)，優(yōu)選環(huán)境壓力。由于用空氣作所述流體，因此無(wú)需使用特殊氣體。在所述腔室形成為泡囊之處，由于所述泡囊未承受高壓，并不需要特別的薄膜或泡囊材料。僅用一種空氣腔室，因而簡(jiǎn)化了制造工藝，且提高了設(shè)計(jì)的靈活度。
文檔編號(hào)A43B13/18GK1649522SQ03809969
公開(kāi)日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2003年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月9日
發(fā)明者約翰·F·斯威格特 申請(qǐng)人:耐克國(guó)際有限公司