CN101573058A

CN101573058A - 用于能量存储和复原的鞋底结构

Info

Publication number: CN101573058A
Application number: CNA2007800492343A
Authority: CN
Inventors: 丹尼·阿布希尔
Original assignee: Newton Running Co Inc
Current assignee: Newton Running Co Inc
Priority date: 2006-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2009-11-04
Also published as: US20130081304A1; WO2008058147A2; US9578922B2; KR20090109530A; WO2008058147A3; JP5355409B2; US20100031530A1; JP2010508913A; EP2091372A2; EP2807939A1; US10045589B2

Abstract

本发明提供一种用于支撑脚的至少一部分并用于提供能量存储和返回的鞋底结构(110、310、410、510)。鞋底结构(110、310、410、510)包括可伸展材料的大致水平层(126、156、326、356、426、456、526、556)、位于邻近所述层(126、156、326、356、426、456、526、556)第一侧的至少一个室(130、132、134、330、332、334、354、354’、430、432、434、454、454’、530、532、534、554、554’)以及位于邻近所述层(126、156、326、356、426、456、526、556)第二侧并且与对应的室(130、132、134、330、332、334、354、354’、430、432、434、454、454’、530、532、534、554、554’)垂直对齐的至少一个致动器(122、158、320、322、324、358、420、422、424、458、520、522、524、558)。鞋底(110、310、410、510)在受压时使得致动器(122、158、320、322、324、358、420、422、424、458、520、522、524、558)推压所述层(126、156、326、356、426、456、526、556)，并将所述层(126、156、326、356、426、456、526、556)至少部分地移入对应的室(130、132、134、330、332、334、354、354’、430、432、434、454、454’、530、532、534、554、554’)中。

Description

用于能量存储和复原的鞋底结构

相关申请的交叉引用

本申请要求于2006年11月6日递交的美国临时申请No.60/857,089的优先权，在此以引用的方式将该申请整体并入本文中。

技术领域

本发明主要涉及鞋类物品，更具体地，涉及一种鞋底结构，所述鞋底结构可以被包含在运动鞋类产品中或者作为插入件插入到已有的鞋类产品等中，以便存储由人所产生的动能。所述鞋底结构具有能够增强穿戴者的肌肉能量的存储、返回和引导的结构性特征的组合，其能够补充和加强在娱乐和运动活动中的参与者的能力。

背景技术

在典型的走、跑步态中，一只脚处于立姿模式与支撑表面(例如地面)相接触，而另一只脚以摆动模式移动穿过空气。在所述立姿模式中，与所述支撑表面相接触的脚经历三个连续的基本阶段：根部冲击(heel strike)、中间姿态(mid stance)和脚趾离地(toe off)。更快步伐的跑和正确的跑步方式可消除所述跟部冲击。

跑鞋的设计者寻求实现在提供足够的缓冲以保护跑步者的脚，与过多缓冲导致跑步者的脚摇晃并与膝盖和下身调整的工作配合不一致之间的折中。典型的鞋设计不能充分地满足，在导致脚和踝部功能的显著比例(据估计至少百分之三十)损失的立姿模式的每个阶段中，跑步者的脚和踝部的需求，所述脚和跟部功能包括它们吸收振动的能力、加载肌肉组织和腱系统的能力以及推进跑步者的身体前进的能力。

另一个麻烦的问题是如何存储在跑、跳等时产生的能量。传统的鞋设计仅仅衰减振动，从而消散动能。像裸脚跑步一样在允许脚获得更强的感官知觉的同时存储并返回能量而不是将动能损失掉从而增强运动性能是有用的。然而，传统的鞋结构没能满足这种需要。

因此，存在对这样的鞋底的需求，即提供充分的缓冲、足够稳定的支撑和对跑步者的能量的存储、返回和引导进行增强，以使得其能够补充和增强跑步者的能力。

发明内容

在一些实施例中，本申请涉及鞋底结构，所述鞋底结构在压力重量施加于其上时存储能量，并在重量卸除时释放能量。所述鞋底结构可以包括在鞋上部下面的整个结构，以使得所述鞋底结构在使用者的脚的跟部、跖骨和脚趾区域下面，或者可以仅仅包括鞋底的一部分。所述鞋底结构可以以多种组合的方式包括下述实施例中的一个或更多，以提供所需的性能。采用在此所述的一个或更多的鞋底结构的鞋，无论是在制造过程中被包含在鞋中或者用作插入件，均包含在本申请的范围内。

在一个实施例中，用于缓冲、支撑和给跟部区域提供能量返回的鞋底或鞋底部分包括基础、一个或更多致动器、由在弹性膜的第一侧上的致动器所接合的弹性膜以及在弹性膜的第二侧上具有一个或更多室的跟部层。所述鞋底还可以包括在基础层上方的刚性顶板。基础层可以具有中间孔以允许致动器在来自基础层的阻力减小的情况下被激励。基础层可以具有一个或更多凹陷，以容纳一个或更多致动器。例如，中间的致动器可以与中部致动器和侧部致动器一起使用，在一个实施例中，其可以位于所述弹性膜上方。所述一个或更多致动器可能具有稍稍成拱顶形状的底表面。弹性膜可以被一个或更多致动器预加拉力。

在一个实施例中，用于缓冲、支撑和给跖骨区域提供能量返回的鞋底或鞋底部分包括在具有室的衬里层上面的基础层、用于覆盖所述室的弹性膜以及通过所述弹性膜接合所述室的致动器。所述室位于跖骨区域下面或基本位于跖骨区域下面，且可以至少部分地被限定在所述基础层内。鞋底还可以包括在所述基础层上方的刚性顶板。所述鞋底还可以包括位于每个致动器内、或在每个致动器和弹性膜之间的加固元件。

在一个实施例中，用于缓冲、支撑和给脚趾区域提供能量返回的鞋底包括在具有室的衬里层上面的基础层、用于覆盖所述室的弹性膜以及通过所述弹性膜接合所述室的致动器。

用于缓冲、支撑和给脚趾区域提供能量返回的鞋底的另一个实施例包括具有大致楔形垫的基础层，所述大致楔形垫配置用于提供从所述跖骨区域的平滑过渡。

在一个实施例中，用于缓冲、支撑和给脚提供能量返回的鞋底或鞋底部分包括在跖骨区域和脚趾区域之间的弯折区域。

在一个实施例中，用于缓冲、支撑和给脚提供能量返回的鞋底或鞋底部分包括变密度的泡沫的基础层，其具有相对于其它区域硬度更大的区域。

在一个实施例中，用于缓冲、支撑和给脚的区域提供能量返回的鞋底结构包括用于限定中央凹陷和周围凹陷的基础层。中央致动器位于所述基础层的中央凹陷中。周围致动器位于所述基础层的周围凹陷中。弹性膜被其第一侧上的致动器接合。具有多个室的跟部层位于弹性膜的第二侧上，所述室与所述中央致动器和所述周围致动器垂直对齐。

在一个实施例中，用于缓冲、支撑和给脚区域提供能量返回的鞋底结构包括用于限定多个底部面对室的基础层，所述底部面对室沿着大致从后向前的方向是细长的。弹性膜覆盖所述室。多个致动器通过弹性膜接合所述室。所述多个致动器沿着大致从后向前的方向是细长的。

在一个实施例中，鞋底结构包括至少一个弹性膜、位于所述至少一个弹性膜的第一侧上的至少一个室、以及至少一个致动器，所述至少一个致动器对应于所述至少一个室并位于所述至少一个弹性膜的第二侧上。所述至少一个致动器和所述至少一个室被设置尺寸和位置，以使得当所述至少一个致动器被压靠在所述至少一个弹性膜上时，所述至少一个室至少部分地容纳所述至少一个弹性膜的一部分。所述室具有大约5mm或更大的深度。

在一个实施例中，鞋底结构包括至少一个弹性膜、位于所述至少一个弹性膜的第一侧上的至少一个室以及至少一个致动器，所述至少一个致动器对应于所述至少一个室，并位于所述至少一个弹性膜的第二侧上。所述至少一个致动器是细长的，且具有第一端和第二端。所述至少一个致动器和所述至少一个室被设定尺寸和位置，以使得当所述至少一个致动器被压靠在所述至少一个弹性膜上时所述至少一个室至少部分地容纳所述至少一个弹性膜的一部分，且所述至少一个致动器的所述第一端在所述至少一个致动器的所述第二端之前进入所述至少一个室，而且当压力从使用者的脚的一个区域转移到另一个区域时，所述第一端在所述第二端之前从所述至少一个室弹回。

在一个实施例中，鞋底结构包括：基础层、在所述基础层的至少一部分上延伸并具有多个室的衬里层以及至少一个弹性膜。所述基础层和所述衬里层位于所述至少一个弹性膜的第一侧上。至少一个致动器对应于所述至少一个室并位于所述至少一个弹性膜的第二侧上。所述至少一个致动器和所述至少一个室被设定尺寸和位置，以使得当所述至少一个致动器被压靠在所述至少一个弹性膜上时，所述至少一个室至少部分地容纳所述至少一个弹性膜的一部分。

在一个实施例中，鞋底结构包括至少一个弹性膜、位于所述至少一个弹性膜的第一侧上的至少一个室以及至少一个致动器，所述至少一个致动器对应于所述至少一个室并位于所述至少一个弹性膜的第二侧上。所述至少一个致动器和所述至少一个室被设定尺寸和位置，以使得当所述至少一个致动器被压靠在所述至少一个弹性膜上时，所述至少一个室至少部分地容纳所述至少一个弹性膜的一部分。所述至少一个致动器与所述至少一个弹性膜接合，并对其预加拉力。

在一个实施例中，鞋底结构包括至少一个弹性膜、位于所述至少一个弹性膜的第一侧上的中央室和一个或更多周围室、以及中央致动器和一个或更多周围致动器，所述中央致动器和一个或更多周围致动器对应于所述中央室和一个或更多周围室，并位于所述至少一个弹性膜的第二侧上。所述致动器和室被设定尺寸和位置，以使得当所述致动器被压靠在所述至少一个弹性膜上时，所述室至少部分地容纳所述至少一个弹性膜的一部分。所述一个或更多周围室以及所述一个或更多致动器构建成禁止所述脚沿着远离所述中央室和所述中央致动器并朝向所述一个或更多周围室和所述一个或更多致动器的方向滚动。

在一个实施例中，鞋底包括层，所述层具有至少一个室并与弹性膜一体形成。所述至少一个室位于所述至少一个弹性膜的第一侧上。至少一个致动器对应于所述至少一个室并位于所述至少一个弹性膜的第二侧上。所述至少一个致动器和所述至少一个室被设定尺寸和位置，以使得当所述至少一个致动器被压靠在所述至少一个弹性膜上时，所述至少一个室至少部分地容纳所述至少一个弹性膜的一部分。

在一个实施例中，鞋底结构包括至少一个弹性膜和具有至少一个室的基础层。所述至少一个室位于所述至少一个弹性膜的第一侧上。至少一个致动器对应于所述至少一个室并位于所述至少一个弹性膜的第二侧上。所述至少一个致动器和所述至少一个室被设定尺寸和位置，以使得当所述至少一个致动器被压靠在所述至少一个弹性膜上时，所述至少一个室至少部分地容纳所述至少一个弹性膜的一部分。所述基础层具有屈曲区域，所述屈曲区域包括至少一个上沟槽和至少一个下沟槽。所述至少一个上沟槽和所述至少一个下沟槽沿着大致从侧部到中部的方向延伸。

附图说明

将通过以下结合示出本发明的示意性实施例的附图进行的详细描述对本发明的更多的目的、特征和优势进行阐述，在附图中：

图1是根据一个实施例的鞋底结构的透视图。

图2是根据一个实施例的类似于图1的鞋底结构的仰视图。

图3A是根据一个实施例的类似于图1的鞋底结构的分解透视仰视图。

图3B是图3A的鞋底结构的分解透视俯视图。

图4A是根据另一个实施例的类似于图1的鞋底结构的分解透视仰视图。

图4B是图4A的鞋底结构的分解透视俯视图。

图5A是根据另一个实施例的类似于图1的鞋底结构的分解透视仰视图。

图5B是图5A的鞋底结构的分解透视俯视图。

图6A-6C是沿着图2中的线6-6截取的可选的剖视图，图6A是图3A和3B的鞋底结构的跟部的剖视图，图6B是图4A和4B的鞋底结构的跟部的剖视图，图6C是图5A和5B的鞋底结构的跟部的剖视图。

图7是沿着图2中的线7-7截取的图5A的鞋底结构的跖骨区域的剖视图。

图8是沿着图2中的线8-8截取的图5A的鞋底结构的跖骨和脚趾区域的剖视图。

图9是根据一个实施例的基础层的俯视图。

图10是图9的基础层的仰视图。

图11是图9的基础层的侧视图。

具体实施方式

下面所述实施例涉及鞋底结构，所述鞋底结构当压力施加到其上时存储能量，并当重量被卸除时释放能量。一些实施例可以包括与这里所述的实施例中的一个或更多相关描述的一个或更多特征。具有可能有用和可能与在此所述的鞋底结构结合的特征的鞋底结构可以在美国专利No.5,647,145、No.6,327,795、No.7,036,245以及于2004年7月1日公开的美国专利申请文件No.2004/0123493中找到，在此以引用的方式将所述文献中的每一个整体地合并到本文中。在以下的描述中，在不同的实施例中，相似的附图标记用于表示相似的部件。另外，一些实施例可以包括与这里所述的实施例中的一个或更多相关描述的一个或更多特征。

在一个实施例中，鞋底110包括跟部区域112、跖骨区域114和脚趾区域116，如图所示。参照图3A和3B，跟部区域312优选包括基础层318、位于所述基础层下面或所述基础层中的致动器320、322、324、在所述致动器下面的弹性膜326、在所述弹性膜下面的跟部层328、在所述跟部层中或由所述跟部层所限定的室330、332、334以及在所述跟部层上的地面接合元件336。可选地，顶板338可以被设置在所述基础层上方，如图3B所示。所述跟部区域优选位于穿戴者的脚的跟部的整个宽度下面，或基本位于其下面。

基础层318包括上表面(如图3B所示)，所述上表面被设定尺寸并被配置用于容纳和拢抱使用者的脚，并可以优选具有中央孔340和凹陷342和344(如图3A和3B所示)，并可以由泡沫或其他弹性材料制成。在一个实施例中，所述中央孔340允许中央致动器320在来自基础层318的阻力减小的情况下被激励。侧部凹陷342和中部凹陷344优选分别地容纳侧部致动器322和中部致动器324。在一个实施例中，中央孔340具有大致卵形，并可以对侧部和中部凹陷342和344开放，所述侧部和中部凹陷342和344可以对所述基础层的侧面开放，并具有大致三角形，如图3A所示。

参照图3A和3B，中央致动器320在跟骨下面，并包括顶表面346和底表面348。顶表面346可以是大致平坦的，或者在一些实施例中可以是与产品轮廓相吻合的。底表面348可以是凸起的，或可以是稍稍成拱顶形状的，但是其在一些实施例中也可以是以其它方式与产品轮廓相吻合或是平坦的。在一个实施例中，底表面348的拱顶顶形状允许所述致动器模仿骨与下面的表面的相互作用，从而改善踝系统的本体感受。在一个实施例中，中央致动器320与弹性膜326接合，并可以优选对其施以预拉力，如下所述。

中央致动器320和周围致动器322和324可以作为整体部件制作以降低制造成本，但是致动器320、322和324也可以是多个构件。周围致动器322和324可以成大致三角形，以与各个凹陷342和344基本上匹配，如图3A和3B所示。优选地，所述中央和周围致动器基本上跨过正常人的脚的整个宽度。在来自跟骨的压力下，致动器322和324与弹性膜326接合，并分别移动到室332和334中。另外，致动器322和324可以对弹性膜326预加拉力。

在一个实施例中，周围致动器322和324在步态循环的地面接合模式过程中，通过在跟骨从中心向中部(medially)或向侧部滚动太多时禁止其进一步滚动而给脚和踝提供稳定性。例如，与周围室342和344协作的周围致动器322和324以及对应的弹性膜326的区域可以比中央致动器320抵抗更多的激励，由此，中央室330和对应的弹性膜326的区域趋于防止所述跟骨向中部或向侧部的滚动。在如图3A和3B所示的一个实施例中，侧部致动器322可以位于从中央致动器320向前的位置处，以防止在脚中部(midfoot)冲击过程中脚在侧向的过度旋转。中部致动器324可以位于从中央致动器320向后的位置上以在脚和踝移动经历根部冲击和中间姿态时为所述脚和踝提供附加的引导。

在一些实施例中，周围致动器的数量、位置、尺寸和形状将从上述描述改变，并将依赖于特定的鞋类产品所针对的中部和侧部稳定性需要。多于一个的周围致动器可以被用在侧部或中部侧上，或这两者上。例如，在一个实施例中，鞋底可以具有在中部侧上的两个致动器和在侧部上的两个致动器。

弹性膜326在致动器320、322和324下面，如图3A和3B所示，并且可以跨过正常人的脚的整个宽度或基本上整个宽度。在从侧面到侧面的方向和从后到前的方向上，弹性膜326还优选地位于正常人的全部或基本上全部的跟部的下面。弹性膜可以由任何高弹力的弹性材料制成，例如橡胶、合成橡胶、DuPont Hytrely^TM以及高弹力弹性泡沫。膜326的弹性响应依赖于其硬度和厚度。在优选实施例中，膜326为1.5mm厚的DuPontHytrely^TM。

弹性膜326可以由中央致动器320来预加拉力，以使得在构成鞋底时膜326的中央部分构向下伸展，如图6A所示。预加拉力确保致动器320与膜326在跟部冲击之前接触，以提供对碰撞的迅速的弹性响应。可选地或附加地，所述周围致动器还可以在膜中预加拉力。在一些实施例中，弹性膜326的厚度可以处于大约0.5mm或更小到大约4mm或更大之间的范围中，包括1mm、2mm和3mm。弹性膜326可以处于从大约320到大约45邵氏硬度(Shore)D的硬度范围内，包括25、30、35和40的邵氏硬度D。硬度和厚度的选择取决于鞋的特定应用，包括使用者的重量和所述致动器在所述室中移动的期望范围。另外地，膜326的厚度可以在其长度和宽度上变化。

在一些实施例中，弹性膜326可以包括厚度增加的区域392。例如，区域392可以通常对应于室的形状和位置，且可以比膜326的其它区段厚。膜326的加厚区域392可以或者是厚度均匀的，或者所述厚度可以在所述区域的长度或宽度上变化，或在所述长度和宽度两者上变化。

在一个实施例中，弹性膜326和跟部层328是独立的构件，如图3A和3B所示。弹性膜326可以包括围绕弹性膜326周界延伸的边，用于在膜326延伸时抵抗所述周界的移位。该边可以包括弹性膜的围绕所述跟部层的向下延伸的壁或加厚的周边、围绕所述基础层的向上延伸的壁或加厚周边，或者前述两者。在另一个实施例中，如图4A和4B所示，弹性膜426和跟部层428可以采用高响应弹性泡沫或EVA整体形成，所述高响应弹性泡沫或EVA具有大约50邵氏硬度C或更小到大约65邵氏硬度C或更大的硬度。包括弹性膜426的所述区域的厚度可以位于从大约1mm或更小到大约3mm或更大的范围内。在其它实施例中，弹性膜526可以包扩两个独立的部分：第一部分覆盖一个或更多室，例如周围室532和534，可以与跟部层整体形成；而弹性膜526的第二部分可以覆盖一个或更多其它室，例如中央室530，如根据图5A和5B中的一个实施例所示。

再次参考图3A和3B，跟部层328可以包括一个或更多构件，并可以由泡沫或其它弹性材料构成。在一个实施例中，跟部层328由EVA泡沫构成。在一些实施例中，跟部层328的硬度可以位于从大约50邵氏硬度C或更小到大约70邵氏硬度C或更大的范围内，包括55、60和65邵氏硬度C。在一些实施例中，跟部层328的硬度可以大致等于基础层318的硬度。在其他实施例中，跟部层328可以比基础层318更硬或更软。在一个优选实施例中，跟部层328的硬度为大约65邵氏硬度C，而基础层318的硬度为大约58邵氏硬度C。

跟部层328可以具有大致环形的形状，并提供中央室330和周围室332和334。室330、332和334可以位于与弹性膜326邻近的位置处，以使得弹性膜326在被致动器320、322和324偏移时可以进入室330、332和334。为了减小重量，室330、332和334在底部上开放。然而，在一些实施例中，室330、332和334可以在底部上关闭。所述跟部层优选地跨过使用者的跟部的整个宽度或基本上整个宽度。

在一个实施例中，中央室330可以具有大致卵形的形状，而周围室332和334大致为三角形，并对侧面开放。当压力施加到跟部区域312，致动器320、322和324中的一个或更多优选地对所述弹性膜326进行偏移。当脚向前移动时，压力从跟部区域312释放，并且膜326优选地具有足够的弹性以弹回到其原始位置。

如图3B所示，顶板338优选地位于基础层318上方。如图所示，透过所述基础层的上表面，中央致动器320可以是可见的，而周围致动器322和324可以沿着其顶部表面由基础层的材料所覆盖。顶板338可以由碳纤维、热塑性氨基甲酸酯(TPU)或其它刚性但可屈曲的材料制成或由刚性较差的可伸展材料制成。相对刚性较强的材料可以用于通过强制膨胀和能量从地面向上返回到工作位置来改善能量返回，而刚性较小的可伸展材料可以用于改善缓冲。在其它实施例中，顶板338可以被省去以减轻重量。

地面接合元件336可以被应用于跟部层328的底表面上的一个或更多位置上。地面接合元件336可以由橡胶或其它耐用材料构成，并可以被形成为单个构件，或形成为多个构件。在一些实施例中，地面接合元件336可以被省去或与跟部层328整体形成。

参照图5A-5B和7-8，鞋底510包括位于跟部区域512的前面或前部的位置上的跖骨区域514。更优选地，所述跖骨区域位于使用者的脚的跖骨下面或基本上下面，从侧部到侧部和从后向前。跖骨区域514优选包括基础层550、衬里层552、基础层中的室554、衬里层中的室554’、在室554和554’下面的弹性膜556、所述弹性膜下面的对应于室554和554’的致动器558、厚边560和在所述基础层上方的顶板562。

基础层550可以由泡沫或其它弹性材料构成。在一些实施例中，可以采用弹性粘性泡沫或凝胶。在优选的实施例中，基础层550厚度大约3mm。可选地，所述基础层可以是大约1mm或更小到大约5mm或更厚。基础层550的硬度可以在从大约50邵氏硬度C或更小到大约70邵氏硬度C或更大的范围中，包括55、60和65邵氏硬度C。在一个实施例中，基础层550由具有大约58邵氏硬度C的EVA构成。如图所示，基础层550可以与形成上述跟部区域的一部分的基础层518整体形成。

衬里层552可以形成在基础层550的底表面的一部分上，如图5A和7所示，并可以由刚性材料，例如

尼龙、碳纤维、石墨或EVA，制成。如下所述，衬里层552支撑和加强室554。在一些实施例中，所述衬里层可以具有在室之间的梁状部，用于维持室554的整体性，如下所述。这些梁状部可以是实心的或可以是具有例如大致I、V或U形横截面的部分中空的。在一个实施例中，衬里层552由完全模制的刚性EVA片材制成，并可以具有大约1.5mm的厚度。在一些实施例中，衬里层552可以被省去，室554形成在基础层550中，并由基础层550所限定。

室554(如图5A和7-8所示)可以沿着大致从后到前的方向是的细长的，并可以位于跖骨区域514的下面，或基本位于其下面。在一些实施例中，室554还可以位于脚趾区域516的下面。

室554可以陷入到基础层550的底表面中。室554相互独立，允许鞋底510更适于在跖骨区域514中。在一个实施例中，四个大致平行的室554基本上位于跖骨区域514的下面。在一些实施例中，可以使用多于四个室或少于四个室。在一个实施例中，所述室中的每一个大致成矩形，在每个室之间基础层材料的宽度大致恒定。所述室可以在形状上类似，尽管在一些实施例中，朝向鞋底的中部侧的室可以长于侧部侧上的室。所述室的长度取决于使用者的脚的尺寸以及所述室是否位于跖骨区域514、脚趾区域516或这两者的下面，或者基本位于其下面。例如，在一些实施例中，室554的长度可以为大约32mm或更小到大约46mm或更多。在一个实施例中，所述室为大约5或6mm深或更多，以提供更垂直的移动和更好的能量存储和返回。在一些实施例中，室554的深度可以在从大约2mm或更小到大约12mm或更大的范围内，其取决于鞋类产品的应用和所期望的垂直移动量。

弹性膜556优选位于室554下面，并优选跨过使用者的脚的整个宽度或基本上跨过所述整个宽度。所述弹性膜可以由任何高弹力弹性材料制成，例如橡胶、合成橡胶、DuPont Hytrely^TM以及高弹力弹性泡沫。膜556的弹性响应依赖于其硬度和厚度。在一个实施例中，膜556优选为大约1.2mm厚的DuPont Hytrely^TM。在其它实施例中，弹性膜556的厚度可以位于在大约0.5mm或更小到大约4mm或更大的范围内，包括1mm、1.5mm、2mm、3mm和3.5mm。弹性膜556的硬度可以在从大约20邵氏硬度D到大约40邵氏硬度D之间的范围内，包括25、30、35和40邵氏硬度D。硬度和厚度的选择依赖于鞋的特殊的应用，包括使用者的重量和期望的致动器进入室的移动范围。在一些实施例中，膜556的厚度可以在其长度和宽度上变化。例如，如图3A和4A所示，大致对应于致动器358、458的周界的弹性膜356、456的区段可以比膜356、456的其它区段要厚，以确保致动器358、458和室354、354’、454、454’正确对齐。所述弹性膜可以包括在其上表面上宽度方向上的突起，其与室554后面的基础层中的宽度方向上的沟槽接合，以将所述弹性膜保持在合适的位置上，并还可以包括在其下面上的对应的沟槽，以便于所述膜在所述突起的区域中产生有效的屈曲。在一些实施例中，弹性膜556可以附着于室554之间的区域中的基础层550和/或衬里层552上，以削弱将膜556的区域伸展到在对应于其他室554的膜556的区域上的一个室554中的效果。

在一个实施例中，四个致动器558位于四个室554下面或基本位于其下面。致动器558操作地与弹性膜556接合，并可以直接连接到膜556上。致动器558可以直接例如通过粘合剂连接到膜556上。每个致动器558可以中心地位于独立的室554下面。在一个实施例中，致动器558从后向脚前是细长的，并为矩形。在其它实施例中，致动器558(以及所述室)可以是圆形的、点状的，或可以具有依赖于鞋底的特定应用的其它形状。在一些实施例中，致动器158可以具有屈曲沟槽(如图1所示而非图2所示)，所述屈曲沟槽在致动器558上横向延伸，以允许在施加压力时所述致动器屈曲。

在一个实施例中，致动器558优选为大约7.2mm厚。在另一个实施例中，致动器558优选为大约6.5mm厚。在其它的实施例中，致动器558的厚度可以在从大约2mm或更小直到大约12mm或更大的范围内，这依赖于鞋类产品的应用情况以及所期望的垂直移动量。

在一个实施例中的致动器558与室554协作以提供向前的杠杆作用。当压力从跟部区域512转移到跖骨区域514时，致动器558优选垂直地移动到室554中。致动器558的后端566优选在致动器558的前端被压缩之前被首先压缩。当压力继续被转移到更向前时，致动器558的后端566将优选在致动器558的前端568之前弹回。与致动器558的倾斜的前边缘570共同作用，所述杠杆作用优选形成较小的对向前推进的阻力，并允许所存储的能量被沿着向前的方向转移。

厚边560也可以被设置在所述跖骨区域中。厚边560可以由橡胶或其它耐久材料构成。如图5A和5B所示，厚边560可以与致动器558整体形成，向致动器558的旁侧、后面和前面延伸，并间接地将所述致动器连接在一起。所述厚边优选比致动器558薄，它们自身在所示实施例中直接地与地面接触，由此允许致动器558延伸进入室554。在一个实施例中，厚边560的厚度为基本上大约1.5mm，尽管所述厚度可以在所述厚边的长度和宽度范围上变化。如下面所进一步描述以及图3A和3B所示，厚边360可以与地面接合元件378整体形成，如在脚趾区域316中所示的。继续参照图5A和5B，厚边560可以具有位于致动器558之间的孔，其将可屈曲膜556暴露出来。在致动器558之间的这些孔可以削弱在相邻的致动器558之间的相互作用以便于致动器558的独立激励。如下面所进一步描述的，在一些实施例中，厚边560可以具有孔594，脚趾垫574可以延伸通过所述孔594。在厚边560中的这些孔允许降低鞋底的重量。在一些实施例中，所述厚边可以完全地覆盖所述弹性膜。

如图5所示，在一些实施例中，前脚生物机械顶板562可以位于跖骨区域514中的基础层550上方，基本上在室554所在的区段上延伸。顶板562可以由刚性但可屈曲的材料构成，例如碳纤维、热塑性氨基甲酸酯(TPU)。顶板562有利地在鞋底510上分配压力，稳定前脚中的跖骨，迫使膨胀和能量从地面向上返回工作，并改善到中枢神经系统的传入反馈。

在一些实施例中，鞋底可以包括一个或更多加固元件(未示出)。加固元件可以位于致动器内或位于致动器和所述弹性膜之间。加固元件可以由金属、刚性塑料、碳纤维或其它刚性材料制成。加固元件优选对所述致动器进行加固，以通过加速进出室的运动来提高杠杆作用。在使用透明材料时，加固元件在前脚中是可见的。

在一个实施例中，象跖骨区域，所述脚趾区域可以具有由弹性膜所分隔的室和致动器。在另一个实施例中，室和致动器没被使用以减轻鞋底510的重量。脚趾区域516可以包括基础层572，所述基础层572以侧到侧和后到前的方式位于使用者的脚的脚趾区域的下面或基本位于其下面。基础层572可以与上述基础层550和518分开或整体形成。如图5A和8所示的基础层572具有垫574，所述垫574优选与跖骨区域514中的致动器558对齐。垫574大致为稍稍成楔形的形状，其允许当压力从跖骨区域514传递到脚趾区域516时能够平稳过渡。所述垫从基础层572的底面向下延伸，使得所述基础层在所述垫的位置处较厚。每个垫优选为彼此分开，在示出的实施例踵，有四个大致矩形的垫。所述垫可以沿着它们的前边缘倾斜，以提供当鞋底从跟部移动到脚趾时的光滑处理。所述垫的厚度大致依赖于位于跖骨区域514下面的致动器558的移动范围和尺寸。在一些实施例中，所述垫在其最厚处的厚度可以为大约1mm或更小到大约8mm或更大。在一个实施例中，所述垫在其最厚处的厚度为大约3.7mm。在一些实施例中，所述垫574可以延伸通过厚边560中的孔594以直接与地面接触。

在一个实施例中，如图3A和3B所示，脚趾区域316可以进一步包括地面接合元件378，所述地面接合元件378可以位于垫374中的每一个的下面。地面接合元件378可以与跖骨区域中的厚边360整体形成，并可以类似地由橡胶或其它耐久材料构成。在一个实施例中，地面接合元件378的厚度为大约1.5mm。当地面接合元件378和厚边360整体形成时，所述整体形成的部件可以包括位于每个地面接合元件378的任一侧上的孔。在一些实施例中，例如如图4A和5A所示，厚边460、560可以具有一个或更多开口494、594，垫474、574延伸通过所述开口494、594，这可以减轻鞋底的重量。

在一个实施例中，如图5A和5B所示，鞋底510包括屈曲区域580，所述屈曲区域580具有下屈曲沟槽582，所述下屈曲沟槽582位于跖骨区域514和脚趾区域516之间从侧面到侧面延伸。下屈曲沟槽582可以被弯曲以大致位于人脚的跖骨前部和脚趾之间的区域的下面。在一些实施例中，厚边560可以延伸进入下屈曲沟槽582的一部分。在另一个实施例中，如图3A和3B所示，厚边360可以沿着基本上沟槽382的全部长度延伸进入下屈曲沟槽382。屈曲区域580还可以包括位于基础层的顶表面上的上屈曲沟槽584，如图5B和8所示。上屈曲区域584可以基本上位于下屈曲沟槽582的上面。在一个实施例中，屈曲区域580促进弯曲以允许来自脚的最终推进的自然运动，并限制来自于鞋中的弯曲所造成的能量消耗。在一个实施例中，如图9所示，鞋底可以包括在使用者的鞋下面通过的屈曲沟槽986。

在一个实施例中，参照图9-11，变密度的泡沫可以用于基础层988。基础层988位于使用者的整个脚下面，但具有不同的密度，用于根据需要提供所需的支撑。例如，在一个或更多区域990中，例如在跟部和脚趾区域之间延伸的脚的中部侧，可以使用较硬的或密度较高的泡沫。如图10所示，较硬的、密度较高或不同的泡沫可以延伸通过所述跖骨区域中的一个或更多室。在其它实施例中，较硬的或密度较高的泡沫可以用在不同的侧部区域或中部区域中，以在步态周期的推进部分过程中抵抗后面阶段中的内旋和外转。在一些实施例中，较硬的泡沫的硬度可以在从大约65邵氏硬度C或更小到大约75邵氏硬度C或更大的范围内。而在其它实施例中，不同的部件可以被形成以不同硬度或密度。例如，跖骨和/或跟部区域的弹性膜可以被形成为在不同的区域是不同的密度，以提供所需的性能。

上述多个实施例提供用于实现本发明的多个方法，并可以以不同方式结合使用。例如，在一个实施例中，鞋底可以被构造成具有如图5A、5B和6C所示的跟部区域以及如图7所示的跖骨区域。在另一个实施例中，鞋底可以被构造成具有如图5A、5B和6C所示的跟部区域、如图7所示的跖骨区域以及如图9-11所示的基础层。在另一个实施例中，鞋底可以被构造成具有如图4A、4B和6B所示的跟部区域以及图7所示的跖骨区域。在另一个实施例中，鞋底可以被构造成具有图4A、4B和6B所示的跟部区域、图7所示的跖骨区域以及图9-11所示的基础层。还可设计其它的变形。

当然，应当理解，根据本文所述的任何特定的实施例并不一定实现所有所述的目的和优势。而且，尽管本发明已经基于一定的实施例和示例进行公开，但是本领域的普通技术人员应当理解，本发明不仅仅限于所公开的特定的实施例，还可延伸到其它替代的实施例和/或用途以及显而易见的变形及其等价物。因此，本发明并不意图被本文的优选实施例的特定的公开内容所限制。

Claims

1.一种用于缓冲、支撑和提供能量返回到脚的区域的鞋底结构，包括：

基础层，其限定中央凹陷和周围凹陷；

中央致动器，位于所述基础层的所述中央凹陷中；

周围致动器，位于所述基础层的所述周围凹陷中；

弹性膜，在其第一侧被致动器接合；和

跟部层，具有位于所述弹性膜的第二侧的多个室，所述室与所述中央致动器和所述周围致动器垂直对齐。

2.根据权利要求1所述的鞋底结构，还包括位于所述基础层上方的刚性顶板。

3.根据权利要求1所述的鞋底结构，其中所述中央致动器和所述周围致动器是整体形成的。

4.根据权利要求1所述的鞋底结构，其中所述周围致动器由中部致动器和侧部致动器构成。

5.根据权利要求4所述的鞋底结构，其中所述侧部致动器位于所述中部致动器的前面。

6.根据权利要求1所述的鞋底结构，其中所述致动器位于所述弹性膜的上方。

7.根据权利要求1所述的鞋底结构，其中所述中央致动器具有略微成拱顶形状的底表面。

8.根据权利要求1所述的鞋底结构，其中所述弹性膜被致动器预加拉力。

9.根据权利要求1所述的鞋底结构，其中所述跟部层被设定尺寸和位置以位于脚的跟部区域的基本上整个宽度的下面。

10.根据权利要求1所述的鞋底结构，其中所述跟部层和所述弹性膜是整体形成的。

11.根据权利要求1所述的鞋底结构，其中所述基础层由泡沫材料制成。

12.根据权利要求1所述的鞋底结构，其中所述基础层具有变密度。

13.一种用于缓冲、支撑和提供能量返回到脚的区域的鞋底结构，包括：

基础层，其限定多个底部面对室，所述底部面对室在大致从后到前的方向上是细长的；

弹性膜，其覆盖所述室；和

多个致动器，通过所述弹性膜与所述室接合，所述多个致动器在大致从后到前的方向上是细长的。

14.根据权利要求13所述的鞋底结构，还包括衬里层，所述衬里层为所述基础层的所述室作衬里。

15.根据权利要求13所述的鞋底结构，还包括位于所述基础层上方的刚性顶板。

16.根据权利要求13所述的鞋底结构，其中所述致动器被设定尺寸和位置以位于脚的跖骨区域的下面。

17.根据权利要求13所述的鞋底结构，其中所述致动器被设定尺寸和位置以位于脚的脚趾区域的下面。

18.根据权利要求13所述的鞋底结构，其中所述基础层由泡沫材料制成。

19.根据权利要求13所述的鞋底结构，还包括四个大致平行的致动器以及四个大致平行的室。

20.根据权利要求13所述的鞋底结构，其中所述基础层具有变密度。

21.一种鞋底结构，包括：

至少一个弹性膜；

至少一个室，位于所述至少一个弹性膜的第一侧；和

至少一个致动器，其对应于所述至少一个室并位于所述至少一个弹性膜的第二侧，

其中，所述至少一个致动器和所述至少一个室被设定尺寸和位置，以使得当所述至少一个致动器压抵所述至少一个弹性膜时，所述至少一个室至少部分地容纳所述至少一个弹性膜的一部分，其中所述室具有大约5mm或更大的深度。

22.一种鞋底结构，包括：

至少一个弹性膜；

至少一个室，位于所述至少一个弹性膜的第一侧；和

至少一个致动器，其对应于所述至少一个室并位于所述至少一个弹性膜的第二侧，所述至少一个致动器是细长的并具有第一端和第二端，所述至少一个致动器和所述至少一个室被设定尺寸和位置以使得当所述至少一个致动器压抵所述至少一个弹性膜时，所述至少一个室至少部分地容纳所述至少一个弹性膜的一部分，并且所述至少一个致动器的所述第一端在所述至少一个致动器的所述第二端之前进入所述至少一个室，且当压力从使用者的脚的一个区域转移到另一个区域时，所述第一端在所述第二端之前从所述至少一个室弹回出来。

23.根据权利要求22所述的鞋底结构，其中所述至少一个致动器在大致从后向前的方向上是细长的。

24.根据权利要求22所述的鞋底结构，其中在所述至少一个致动器的所述第二端处的边缘是倾斜的。

25.根据权利要求22所述的鞋底结构，其中所述至少一个致动器还包括加固元件。

26.根据权利要求22所述的鞋底结构，还包括位于使用者的脚与至少一个致动器以及所述至少一个室之间的板。

27.根据权利要求22所述的鞋底结构，还包括与所述至少一个致动器对齐的至少一个垫。

28.根据权利要求27所述的鞋底结构，其中所述至少一个室和所述至少一个致动器定位成至少部分地位于所述跖骨的下面，且所述至少一个垫定位成至少部分地位于所述脚趾下面。

29.根据权利要求27所述的鞋底结构，其中所述垫是倾斜的。

30.一种鞋底结构，包括：

基础层；

衬里层，在所述基础层的至少一部分上延伸并具有至少一个室；

至少一个弹性膜，其中所述基础层和所述衬里层位于所述至少一个弹性膜的第一侧；和

至少一个致动器，其对应于所述至少一个室，并位于所述至少一个弹性膜的第二侧，所述至少一个致动器和所述至少一个室被设定尺寸和位置，以使得当所述至少一个致动器压抵所述至少一个弹性膜时，所述至少一个室至少部分地容纳所述至少一个弹性膜的一部分。

31.根据权利要求30所述的鞋底结构，其中所述基础层具有对应于所述衬里层的所述至少一个室的至少一个室。

32.根据权利要求30所述的鞋底结构，其中所述衬里层具有多个室以及在所述室之间的大致梁状部。

33.一种鞋底结构，包括：

至少一个弹性膜；

至少一个室，位于所述至少一个弹性膜的第一侧；和

至少一个致动器，其对应于所述至少一个室，并位于所述至少一个弹性膜的第二侧，所述至少一个致动器和所述至少一个室被设定尺寸和位置，以使得当所述至少一个致动器压抵所述至少一个弹性膜时，所述至少一个室至少部分地容纳所述至少一个弹性膜的一部分，且所述至少一个致动器与所述至少一个弹性膜接合并对所述至少一个弹性膜预加拉力。

34.根据权利要求33所述的鞋底结构，其中所述至少一个致动器具有大致成拱顶形状的表面，所述表面与所述至少一个弹性膜接合。

35.一种鞋底结构，包括：

至少一个弹性膜；

中央室和一个或更多周围室，所述室位于所述至少一个弹性膜的第一侧；以及

中央致动器和一个或更多周围致动器，其对应于所述中央室和一个或更多周围室，并位于所述至少一个弹性膜的第二侧，所述致动器和所述室被设定尺寸和位置，以使得当所述致动器压抵所述至少一个弹性膜时，所述室至少部分地容纳所述至少一个弹性膜的部分，所述一个或更多周围室以及所述一个或更多致动器构建成抑制脚在远离所述中央室和中央致动器而朝着所述一个或更多周围室和所述一个或更多致动器的方向上的滚动。

36.根据权利要求35所述的鞋底结构，其中所述一个或更多周围致动器和室小于所述中央致动器和室。

37.根据权利要求35所述的鞋底结构，其中所述一个或更多周围致动器移入所述一个或更多周围室需要比所述中央致动器移入所述中央室更大的压力。

38.根据权利要求35所述的鞋底结构，其中所述一个或更多周围致动器包括位于所述中央致动器侧部和前面的致动器以及位于所述中央致动器的中部和后面的致动器。

39.根据权利要求35所述的鞋底结构，其中所述中央致动器和所述一个或更多周围致动器是整体形成的。

40.根据权利要求35所述的鞋底结构，其中所述中央致动器和所述中央室至少部分地位于穿戴者的脚后跟下面。

一种鞋底，包括具有至少一个室并与弹性膜整体形成的层，所述至少一个室位于所述至少一个弹性膜的第一侧，所述鞋底还包括至少一个致动器，所述至少一个致动器对应于所述至少一个室并位于所述至少一个弹性膜的第二侧，所述至少一个致动器和所述至少一个室被设定尺寸和位置，以使得当所述至少一个致动器压抵所述至少一个弹性膜时，所述至少一个室至少部分地容纳所述至少一个弹性膜的一部分。

41.一种鞋底结构，包括：

至少一个弹性膜；

基础层，其具有至少一个室，所述至少一个室位于所述至少一个弹性膜的第一侧；和

至少一个致动器，其对应于所述至少一个室并位于所述至少一个弹性膜的第二侧，所述至少一个致动器和所述至少一个室被设定尺寸和位置，以使得当所述至少一个致动器压抵所述至少一个弹性膜时，所述至少一个室至少部分地容纳所述至少一个弹性膜的一部分，所述基础层具有屈曲区域，所述屈曲区域包括至少一个上沟槽和至少一个下沟槽，所述至少一个上沟槽和所述至少一个下沟槽在大致从侧部到中部的方向上延伸。

42.根据权利要求41所述的鞋底结构，其中所述屈曲区域大致位于穿戴者的脚趾和跖骨之间的区域的下面。