本發(fā)明涉及運(yùn)動鞋領(lǐng)域，具體涉及一種高效緩沖的仿生運(yùn)動鞋大底。

背景技術(shù)：

人們在行走或者參加體育活動時，足部與地面的碰撞會在垂直方向產(chǎn)生較大的沖擊力，該沖擊力可以高達(dá)人體體重的2-4倍。沖擊力沿著骨骼向上傳遞，會對人體關(guān)節(jié)造成傷害，導(dǎo)致各種關(guān)節(jié)炎癥。研究表明鞋子可以幫助人們緩沖這種沖擊力，降低沖擊力對關(guān)節(jié)造成的傷害。目前市場上帶有緩沖功能的鞋底，緩沖區(qū)域主要為中底，而帶有緩沖功能的大底則比較少見。因此設(shè)計(jì)一種高效緩沖的運(yùn)動鞋大底具有廣闊的市場前景。

四足動物如貓、狗等動作敏捷、善于奔跑，在運(yùn)動中表現(xiàn)出較好的緩沖特性。爪墊作為四足動物與地面直接接觸的唯一部位，其在四足動物緩沖幾倍于自身體重的瞬時沖擊力的過程中起著非常重要的作用。通過對四足動物爪墊的研究發(fā)現(xiàn)，角質(zhì)層作為爪墊的最外層具有非常好的抗沖擊與緩沖特性，其是由很多個等距類蜂窩狀排列的內(nèi)部凹陷外部凸出的結(jié)構(gòu)組成，并且凹坑內(nèi)部填充有粘彈性基質(zhì)。受此啟發(fā)，設(shè)計(jì)了一種高效緩沖仿生運(yùn)動鞋大底。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的運(yùn)動鞋大底緩沖能力不足，容易出現(xiàn)應(yīng)力集中的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，通過模仿貓、狗的爪墊角質(zhì)層結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化改良，設(shè)計(jì)了兩種仿生緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元，采用與貓、狗爪墊角質(zhì)層結(jié)構(gòu)相同的排列方式，分別分布在本發(fā)明的運(yùn)動鞋大底前腳掌部和后腳跟部，能夠有效的解決上述問題。

所述的前腳掌部包括多個等距排列的前腳掌部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元，前腳掌部緩沖儲能單元主要分布于人前腳掌的主要受力部位，前腳掌部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元間的距離大于前腳掌部凹坑的六邊形內(nèi)切圓半徑并且小于前腳掌部凹坑的六邊形內(nèi)切圓直徑。

所述的前腳掌部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元是由前腳掌部凹坑、前腳掌部凸出部和前腳掌粘彈性材料填充物組成，所述的前腳掌部凹坑和前腳掌部凸出部的形狀為倒立的正六棱臺，前腳掌部凹坑斜面和前腳掌部凸出部斜面與水平面所成角度范圍為45°～75°。

所述的前腳掌部凸出部采用斜面設(shè)計(jì)是考慮到人在蹬地時主要依靠前腳掌部，前腳掌部既要承受很大的垂直方向的力，還要承受一定的前后方向的力，具有一定傾斜角度的前腳掌部凸出部斜面能夠提高前腳掌部的抓地能力。

所述的后腳跟部包括多個等距排列的后腳跟部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元，所述的后腳跟部緩沖儲能單元是由后腳跟部凹坑、后腳跟部凸出部和后腳跟粘彈性材料填充物組成，人在行走的過程中，通常都是腳后跟先著地，而且主要承受的是垂直方向的地反力，前后方向和側(cè)向的摩擦力比較小，因此所述的后腳跟部凹坑和后腳跟部凸出部的形狀為六棱柱，所述的后腳跟部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元間的距離大于后腳跟部凹坑的內(nèi)切圓半徑的二分之一并且小于后腳跟部凹坑的內(nèi)切圓半徑。

所述的前腳掌部凹坑和后腳跟部凹坑用粘彈性材料填充物填充，材質(zhì)較軟的粘彈性材料填充物與材質(zhì)較硬的大底組成軟硬結(jié)合的仿生耦合結(jié)構(gòu)，粘彈性材料填充物在該結(jié)構(gòu)中能夠耗散部分沖擊能量，降低人足部受到的瞬時沖擊力，隨著變形的增加粘彈性材料填充物的剛度也逐漸增加，能有效避免該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過度變形，因此使前腳掌部和后腳跟部具備較好的緩沖功能，同時又能提供穩(wěn)定支撐，在離地階段，變形儲存的能量又能夠有效釋放，提高能量利用效率；粘彈性材料在前腳掌部和后腳跟部所占的比重可以根據(jù)需要，通過改變前腳掌部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元的間距離和后腳跟部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元間的距離進(jìn)行調(diào)整，比如老年人身體狀況相對柔弱，運(yùn)動強(qiáng)度較小，所以可以盡量的減少后腳跟部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元間的距離，使后腳跟部的緩沖減震能力更強(qiáng)，年輕人運(yùn)動較為劇烈，在考慮后腳跟部緩沖能力的同時，還要兼顧后腳跟部的支撐穩(wěn)定性，鞋底壽命等問題，可適當(dāng)增加后腳跟部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元間的距離。

所述的前腳掌部凹坑和后腳掌部凹坑具有相同的深度，所述的凹坑深度大于大底本體厚度，能夠有效降低鞋底整體剛度，有利于運(yùn)動鞋大底受到瞬時沖擊力時產(chǎn)生形變，提高緩沖能力；

所述的前腳掌部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元和后腳跟部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元的均勻排列，可以使運(yùn)動鞋大底的前腳掌部、后腳跟部受力均勻，避免觸地過程中的應(yīng)力集中現(xiàn)象，讓穿著者感覺非常舒適，同時還能延長運(yùn)動鞋大底使用壽命。

所述的前腳掌部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元間的距離和后腳跟部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元間的距離不同是考慮到前腳掌部和后腳跟部的功能不同，前腳掌部既要緩沖，同時還要防滑，后腳跟部主要功能是緩沖與支撐。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明的緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元設(shè)計(jì)來源于工程仿生學(xué)原理，模仿貓、狗爪墊角質(zhì)層微觀結(jié)構(gòu)，該緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元為軟硬結(jié)合的仿生耦合結(jié)構(gòu)，在受到瞬時沖擊力時，能夠高效變形緩沖，其內(nèi)部的粘彈性材料填充物還能夠耗散部分沖擊能量，降低人足部受到的瞬時沖擊力，在離地階段，變形儲存的能量能夠有效釋放，提高能量利用效率。

2、本發(fā)明設(shè)計(jì)的緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元采用等距排列的方式，運(yùn)動鞋大底能夠使人體足部受力均勻，避免應(yīng)力集中對足部造成傷害，讓穿著者感覺非常舒適，同時還能延長運(yùn)動鞋大底的使用壽命。

3、本發(fā)明可以通過調(diào)節(jié)仿生緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元的尺寸，來滿足不同人群如老年人、青年人、小孩等，以及不同種類的運(yùn)動鞋如足球鞋、籃球鞋、跑步鞋、網(wǎng)球鞋、登山鞋等。

4、本發(fā)明底部的具有斜面的凸出部能夠提高運(yùn)動鞋的防滑特性，提高運(yùn)動鞋大底在蹬地時的抓地能力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的立體示意圖。

圖2為本發(fā)明不包含粘彈性材料填充物的立體示意圖。

圖3為本發(fā)明的俯視圖。

圖4為本發(fā)明的仰視圖。

圖5為圖3的A-A視圖。

圖6為圖3的B-B視圖。

其中：1-前腳掌部；2-前腳掌部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元；3-后腳跟部；4-后腳跟部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元；5-前腳掌部凹坑；6-前腳掌部凹坑斜面；7-后腳跟部凹坑；8-后腳跟部凸出部；9-前腳掌部凸出部；10-前腳掌部凸出部斜面；11-前腳掌粘彈性材料填充物；12-后腳跟粘彈性材料填充物。

具體實(shí)施方式

請參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖5及圖6所示，本實(shí)施例是由前腳掌部1和后腳跟部3等組成，運(yùn)動鞋大底的材料為彈性耐磨材料。

所述的前腳掌部1包括多個等距排列的前腳掌部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元2，前腳掌部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元2分布于人前腳掌的主要受力部位，前腳掌部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元2間的距離大于前腳掌部凹坑5的六邊形內(nèi)切圓半徑并且小于前腳掌部凹坑5的六邊形內(nèi)切圓直徑。

所述的前腳掌部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元2是由前腳掌部凹坑5、前腳掌部凸出部9和前腳掌粘彈性材料填充物11組成，所述的前腳掌部凹坑5和前腳掌部凸出部9的形狀為倒立的正六棱臺，前腳掌部凹坑斜面6和前腳掌部凸出部斜面10與水平面所成角度范圍為45°～75°。

所述的前腳掌部凸出部9采用斜面設(shè)計(jì)是考慮到人在蹬地時主要依靠前腳掌部，前腳掌部1既要承受很大的垂直方向的力，在水平面上，還要承受一定的前后方向的力，具有一定傾斜角度的前腳掌部凸出部斜面10能夠提高前腳掌部1的抓地能力。

所述的后腳跟部3包括多個等距排列的后腳跟部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元4，所述的后腳跟部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元4是由后腳跟部凹坑7、后腳跟部凸出部8和后腳跟粘彈性材料填充物12組成，人在行走的過程中，通常都是腳后跟先著地，而且主要承受的是垂直方向的地反力，前后方向和側(cè)向的摩擦力比較小，因此所述的后腳跟部凹坑7和后腳跟部凸出部8的形狀為正六棱柱，所述的后腳跟部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元4間的距離大于后腳跟部凹坑7的六邊形內(nèi)切圓半徑的二分之一并且小于后腳跟部凹坑7的六邊形內(nèi)切圓半徑。

所述的前腳掌部凹坑5和后腳跟部凹坑7分別用前腳掌粘彈性材料填充物11和后腳跟粘彈性材料填充物12填充，所述的前腳掌粘彈性材料填充物11和后腳跟粘彈性材料填充物12為同一種材料，材質(zhì)較軟的粘彈性材料填充物與材質(zhì)較硬的大底組成軟硬結(jié)合的仿生耦合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)受到瞬時沖擊力時能夠高效變形緩沖，粘彈性材料填充物還能夠耗散部分沖擊能量，降低人足部受到的瞬時沖擊力，隨著變形的增加粘彈性材料填充物的剛度也逐漸增加，能有效避免該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過度變形，因此使前腳掌部1和后腳跟部3具備較好的緩沖功能，同時又能提供穩(wěn)定支撐，在離地階段，變形儲存的能量又能夠有效釋放，提高能量利用效率；粘彈性材料在前腳掌部1和后腳跟部3所占的比重可以根據(jù)需要，通過改變前腳掌部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元2間的距離和后腳跟部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元4間的距離進(jìn)行調(diào)整，比如老年人身體狀況相對柔弱，運(yùn)動強(qiáng)度較小，所以可以盡量的減少后腳跟部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元4間的距離，使后腳跟部3的緩沖減震能力更強(qiáng)，年輕人運(yùn)動較為劇烈，在考慮后腳跟部3緩沖能力的同時，還要兼顧后腳跟部3的支撐穩(wěn)定性，鞋底壽命等問題，所以應(yīng)該適當(dāng)增加后腳跟部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元4間的距離。

所述的前腳掌部凹坑5和后腳掌部凹坑7具有相同的深度，所述的凹坑深度大于大底本體厚度，能夠有效降低鞋底整體剛度，有利于前腳掌部凸出部9和后腳跟部凸出部8在受到?jīng)_擊力時產(chǎn)生緩沖變形，提高緩沖能力；

所述的前腳掌部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元2和后腳跟部緩沖儲能結(jié)構(gòu)單元4的均勻排列，使整個前腳掌部1、后腳跟部3受力均勻，避免觸地過程中的應(yīng)力集中現(xiàn)象，讓穿著者感覺非常舒適，同時還能延長運(yùn)動鞋大底使用壽命。

所述的前腳掌部凹坑5間的距離和后腳跟部凹坑7間的距離不同是考慮到前腳掌部1和后腳跟部3功能不同，前腳掌部1既要緩沖，同時還要防滑，后腳跟部3主要功能是緩沖與支撐。