鞋的制作方法

1.本发明总体上涉及一种包括一个或多个减震元件的鞋。


背景技术：

2.鞋传统上包括容纳穿着者的脚的鞋面(也由鞋楦表示)和与鞋面相连的鞋底。鞋底通常包括位于脚/鞋楦下方的鞋内底，以及形成鞋的底部的中底(midsole)和/或外底。
3.当穿着者穿鞋行走或跑步时，穿着者身体的负载通过来自穿着者后跟的向下的力施加在鞋的脚后跟部分上。向下的力从穿着者的鞋后跟的中心通过鞋的后跟部分的中心或后部负载中心施加。当穿着者在运动中前进时，穿着者身体的负载被传递，并通过来自穿着者脚掌的向下的力施加在鞋的前掌部分上。向下的力从穿着者的脚掌的中心通过鞋的前掌部分的中心或前面的负载中心施加。
4.长时间使用的鞋可能会引起穿着者疲劳，因为鞋材料会因穿着者体重的向下力和施加在鞋部件上的力而分解。由此产生的疲劳不仅包括穿着者的脚和腿的肌肉、肌腱、韧带和/或软骨的疲劳，还包括躯干和身体其他部位的疲劳。
5.为了减少或消除穿着者身体的疲劳，以及提高鞋子的寿命和完整性，已经对鞋的部件进行了各种改进，以减少穿着者穿鞋时因负载变化而产生的冲击力，或者减少传统鞋料的“触底”现象。美国专利7334351(“351专利”)曾显示了这种改进，该专利通过引用并入本文。351专利提供了一种具有减震元件的鞋，以提高鞋的效率并减少神经肌肉疲劳。
6.本发明提供了一种鞋，优选地具有两个减震元件，其相对于现有鞋，例如351专利中描述的鞋，提高了性能。本发明的鞋优选地包括具有机械中底的碳纤维减震元件，该机械中底在全身系统耗氧量方面比传统的泡沫中底鞋更有效。当穿着者穿鞋行走或跑步时，特别是在运动鞋中，本发明的减震元件有效地压缩并改善脚跟到脚趾能量传递的时机。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种包括鞋面和鞋底的鞋。鞋面和鞋底均包括具有前负载中心的前部区域和具有后负载中心的后部区域。
8.鞋底通常包括鞋内底、中底、外底和两个集成减震元件。每个集成减震元件优选地包括在各自端部连接的上减震臂和下减震臂。集成减震元件设置在中底的至少一部分和外底之间。每个集成减震元件都具有一个压缩中心。每个压缩中心基本上分别与前负载中心和后负载中心对齐。集成减震元件基本上横向延伸穿过中底和外底的宽度。中底和外底包括与集成减震元件相邻的多个层和材料。
9.两个集成减震元件优选地包括前掌减震元件和后跟减震元件。优选地，前掌减震元件包括大于后跟减震元件的长度。优选地，后跟减震元件包括大于前掌减震元件的高度。
10.中底材料围绕上减震臂的至少一部分。外底材料围绕下减震臂的至少一部分。至少一个集成减震元件包括由上减震臂和下减震臂限定的两个相交的弧，这两个相交弧形成椭圆，在它们之间限定中空减震区域。优选地，至少一个集成减震元件还包括接头，该接头
在上减震臂和下减震臂的各自的端部处连接上减震臂与下减震臂。接头可以包括至少一种弹性体、聚合物或机械枢纽。至少一个集成减震元件可以包括碳减震芯。碳减震芯包括可变排列的聚丙烯纤维。
11.所述两个鞋的集成减震元件可以包括设置在鞋面和鞋底的前部区域下方的前集成减震元件，以及设置在鞋面和鞋底的后部区域下方的后集成减震元件。前集成减震元件和后集成减震元件中的每一个都包括由通过至少一个接头连接的上减震臂和下减震臂限定的中空椭圆形，所述接头被配置在上减震臂和下减震臂各自的端部处连接上减震臂和下减震臂。
12.前集成减震元件包括与前负载中心基本上对齐的压缩中心。鞋的中底包括在前集成减震元件的横向宽度延伸的，设置在中底的一部分和前集成减震元件的上减震臂的一部分之间的可打开空腔。可打开空腔从前集成减震元件的上减震臂的一端纵向延伸到沿上减震臂的长度的另一点。中底还包括沿着可打开空腔的周边延伸的织物边界。织物边界邻接中底的一部分和前集成减震元件的上减震臂。
13.后集成减震元件包括与后负载中心大致对齐的压缩中心。后集成减震元件优选地包括设置在外底的一部分和后集成减震元件的下减震臂之间的可压缩层。可压缩层沿着下减震臂的长度延伸。
14.所述鞋的鞋底优选地包括至少一个空腔，所述至少一个空腔设置在后集成减震元件的横向宽度的一部分上，设置在鞋底的一部分和后集成减震元件的上减震臂的一部分之间。鞋底可以包括多个空腔，所述多个空腔在中底的横向宽度上大致等距设置，所述空腔设置在鞋底的一部分和后集成减震元件的上减震臂的一部分之间。
15.本发明的另一个目的至少部分地可以通过一种鞋来实现，所述鞋包括鞋面、鞋内底和中底，所述鞋面具有前负载中心的前部区域和具有后负载中心的后部区域；所述中底包括集成于中底的一部分的至少一个凸形减震臂。所述至少一个凸形减震臂包括具有比中底的多个层和材料更大阻力的复合材料。
16.根据一个实施例，鞋还包括外底，所述外底具有集成于外底的一部分的至少一个凹形减震臂。所述至少一个凹形减震臂包括具有比外底的多个层和材料更大阻力的复合材料。至少一个凸形减震臂的第一端与至少一个凹形减震臂的第一端接合，并且至少一个凸形减震臂的第二端与至少一个凹形减震臂的第二端接合。所述至少一个凸形减震臂和所述至少一个凹形减震臂被设置为以形成在中底和外底之间的集成的椭圆形减震元件。至少一个接头元件将至少一个凸形减震臂的第一端和第二端与至少一个凹形减震臂的第一末端和第二末端固定。
17.至少一个接头可以包括设置在至少一对的第一端和第二端之间的弹性体。所述至少一个接头还可以包括硅树脂珠，所述硅树脂珠设置在至少一对的所述第一端和所述第二端的重叠部分附近。所述至少一个接头可以进一步或替代地包括具有第一插入件和第二插入件的聚合物铰链。至少一个凸形减震臂的第一端或第二端插入到第一插入件中，并且至少一个凹形减震臂的第一端或第二末端插入到第二插入件中。所述至少一个接头还可以包括弹性体铰链，其中所述至少一个凸形减震臂的第一端或第二端可以插入弹性体铰链的一部分，并且在所述至少一个凹形减震臂的第一端或第二端可以插入弹性体铰链的另一部分。
18.所述至少一个凹形减震臂可以包括与压缩中心对齐的减震缓冲器。减震缓冲器伸入到椭圆形减震元件的中空内部。椭圆形减震元件可以包括在椭圆形减震元件的中空内部中与压缩中心对齐的减震缓冲器。减震缓冲器可操作地连接到至少一个凸形减震臂的一部分，并延伸到至少一个凹形减震臂的一部分。椭圆形减震元件还可以包括横向延伸穿过凸形减震臂和凹形减震臂中的至少一个固定杆，以及多个连杆，所述多个连杆穿过压缩中心连接到固定杆并伸出到椭圆形减震元件的中空内部。
19.本发明的另一个目的可以通过一种鞋来实现，所述鞋具有包括前负载中心的前部区域和具有后负载中心的后部区域的鞋面，包括高密度衬垫层的鞋内底，包括多个层和材料的中底，以及包括橡胶的外底。
20.所述鞋还包括具有上减震臂和下减震臂的第一椭圆形减震元件。所述鞋还包括具有上减震臂和下减震臂的第二椭圆形减震元件。鞋的外底可以包括两件式外底，其中两件式的外底的一部分是可移除的，并且其中第二椭圆形减震元件可以用另一椭圆形减震元件替换。
21.根据下面结合权利要求和附图的详细描述，本领域技术人员将明白其他目的和优点。
附图说明
22.图1示出了根据本发明的一个实施例的鞋的侧视图；图2示出了根据图1所示实施例的鞋的底部透视图；图3示出了根据本发明的一个实施例的鞋的仰视图；图4a示出了根据图3所示的实施例的鞋的局部侧视图；图4b示出了根据图3所示实施例的鞋的局部内侧视图；图5a示出了根据图3所示的实施例的鞋的局部侧视图；图5b示出了根据图3所示的实施例的鞋的另一个局部侧视图；图6示出了根据图3所示实施例的鞋的截面俯视图；图7示出了根据图3所示实施例的鞋的横截面侧视图；图8示出了根据图3所示实施例的鞋的局部正视图；图9示出了根据图3所示实施例的鞋的局部截面图；图10示出了根据图3所示实施例的鞋的局部后视图；图11示出了根据图3所示实施例的鞋的局部截面图；图12示出了根据图3所示实施例的鞋的局部截面图；图13a示出了根据现有技术的鞋的局部俯视图；图13b示出了根据本发明的一个实施例的鞋的局部俯视图；图14a示出了根据现有技术的鞋的局部俯视图；图14b示出了根据本发明的一个实施例的鞋的局部俯视图；图15a示出了根据现有技术的鞋的一部分的透视图；图15b示出了根据图15a所示实施例的鞋的一部分的透视图；图16a示出了根据本发明的一个实施例的鞋的一部分的透视图；图16b示出了根据图16a所示实施例的鞋的一部分的透视图；
图17a示出了根据本发明的一个实施例的鞋的一部分的透视图；图17b示出了根据图17a所示实施例的鞋的一部分的侧视图；图17c示出了根据图17a所示实施例的鞋的一部分的俯视图；图18a示出了根据本发明的一个实施例的鞋的一部分的局部截面图；图18b示出了根据本发明的一个实施例的鞋的一部分的局部截面图；图18c示出了根据本发明的一个实施例的鞋的一部分的局部截面图；图18d示出了根据本发明的一个实施例的鞋的一部分的局部截面图；图19示出了根据本发明的一个实施例的鞋的局部侧视图；图20a示出了根据本发明的一个实施例的鞋的侧视图；图20b示出了根据图20a所示实施例的鞋的侧视图；图21示出了根据本发明的一个实施例的鞋的局部侧视图；图22示出了根据本发明的一个实施例的鞋的局部侧视图；图23示出了根据本发明的一个实施例的用于鞋的衬里；图24示出了根据本发明的一个实施例的鞋的局部视图；图25示出了根据本发明的一个实施例的鞋的局部视图；图26a示出了根据本发明的一个实施例的鞋的局部透视图；图26b示出了根据图26a中所示实施例的显示器的局部侧视图；图27示出了根据本发明的一个实施例的鞋的局部视图；图28a示出了根据现有技术的鞋的侧视图；图28b示出了根据本发明的一个实施例的鞋的侧视图；和图29示出了根据本发明的一个实施例的鞋的透视侧视图。
具体实施方式
23.本发明提供了一种具有一对改进的集成减震元件的鞋。本发明的鞋提高了碳纤维复合椭圆减震元件的横向(扭转)稳定性。至少有一种先前的鞋设计通常使用纵向纤维来产生减震效果，但所述减震效果会导致鞋在不同程度上过度摇摆。本发明涉及一种具有显著更高程度的横向稳定性的鞋。
24.图1示出了根据本发明的一个实施例的鞋100。所示的鞋包括运动鞋，但本发明可以应用于任何品种或各种各样鞋类型。鞋100通常包括鞋面帮102和鞋底104。鞋面帮102可以容纳通常代表可适放在鞋100内的穿着者的脚的鞋楦(未示出)。鞋100包括通常代表鞋100的前面部分，在其中接受穿着者的脚掌前部和脚趾的前部区域106。鞋100还包括通常代表鞋的后面部分，在其中接受穿着者的脚跟的后部区域110。在本发明的优选实施例中，鞋100设计为生理结构上的鞋楦。
25.鞋100的鞋底104包括鞋内底104a、中底104b和外底104c，如图2所示。鞋内底104a包括鞋的最靠近鞋楦(或穿着者的脚)的部分。外底104c包括鞋的最靠近地面的部分。中底104b在鞋内底和外底之间。鞋底还包括一个或多个集成的减震元件114、116。在图2所示的实施例中，鞋底包括前脚减震元件114和后跟减震元件116。前掌减震元件114位于鞋的前部区域106中，是前负载中心108。因穿着者处于阔步的一部分时的挤压和受力区域，其中穿着者的重量出现在的鞋的前部区域，被定义为前负载中心108。
26.后跟减震元件116位于鞋的后部区域110中，是后负载中心112。因穿着者处于阔步的一部分时的挤压和受力区域，其中穿着者的重量出现在的鞋的后部区域，被定义为后负载中心112。
27.与现有技术相比，图2的前掌减震元件114优选地明显大于现有技术，或者超大尺寸，并且被设计为具有比早期的较小减震元件大得多的扭转横向稳定性。凭借超大尺寸的前掌减震元件，所述鞋提供了更大的减震负载线性度以及从后跟到前脚的更多能量传递。本发明的其他实施例可以进一步地包括修改减震元件的尺寸和/或数量。
28.图3示出了外底104c的仰视图。前负载中心108和后负载中心112分别显示为穿过外底105的中心线与横截面线b和d的交叉点。
29.图4a示出了鞋的鞋底104的侧视图。此处可见集成减震元件114、116的附加细节。每个减震元件114、116包括上部或凸形减震臂118和下部或凹形减震臂120。上减震臂118与中底104b的层126邻接并且被中底104b的层126包围。下减震臂120与外底104c的层128邻接并且被外底104c的层128包围。上减震臂118和下减震臂120连接以形成椭圆形的减震元件114、116。术语“凸”和“凹”旨在相对于一般平面的步行或跑步表面来定义。
30.根据本发明形成的减震元件的椭圆形可以包括杏仁状、侯爵状、豌豆状或其他类似形状，其通常由两个弧(例如，凸臂和凹臂)形成，这两个弧在各自的尖端连接以在它们之间形成椭圆形。
31.椭圆形包括在减震臂118、120之间的中空减震区域138。中空区域138在外底和中底的横向宽度w(如图6所示)、鞋底104的内侧延伸，如图4b所示。每个减震元件114、116优选地包括压缩中心124。压缩中心124与相应的负载中心108、112对准。
32.在本发明的一个实施例中，优选地，前掌减震元件在连接上减震臂和下减震臂的端部之间从前到后的长度大于65mm。更优选地，前掌减震元件在穿过下减震臂和上减震臂之间的中空减震区域的中心高超过9mm。在一个实施例中，前减震元件包括至少60-100mm的长度，具有至少7-20mm的高度。
33.在本发明的一个实施例中，后减震元件优选地在连接上减震臂和下减震臂的端部之间从前到后长至少65mm。更优选地，后减震元件在穿过下减震臂和上减震臂之间的中空减震区域的中心高至少14mm。在一个实施例中，后减震元件包括至少60-95mm的长度和至少12-30mm的高度。因此，前掌减震元件114优选地具有比后跟减震元件116的长度132更大的长度130。后跟减震元件116优选地具有比前掌减震元件114的高度134更大的高度136。
34.图5a和5b示出了前掌或前减震元件114的特写横截面侧视图。如图所示，中底104b包括位于中底104b的一部分和前掌减震元件114的上/凸形减震臂118的一部分之间的可打开空腔144。可打开空腔144横向延伸减震元件114的宽度146(参见图6)，并且沿着上减震臂118的长度158从上减震臂118的端部122a纵向延伸到另一点148。当穿着者通过将他/她的体重放在脚掌前部而接合前负载中心108时，前减震元件114接合，并且可打开空腔144可以打开(如图1所示)。
35.为了保持可打开空腔144的完整性，中底104b还包括沿着可打开空腔144的周边152延伸的织物边界150。织物边界150邻接中底104b的一部分和前集成减震元件114的上减震臂118的一部分。织物边界150优选地包括大约25mm厚的紧密编织的织物或聚合物片，但是也可以使用其它厚度。通过勾勒出可打开空腔的周边152的轮廓，织物边界150在鞋底104
的横截面图或侧视图中形成v形(如图5a的细节图所示)。
36.图6示出了根据本发明的一个实施例的鞋100的部分透视图。这里，鞋底104的一部分包括至少一个空腔160，所述空腔160设置在鞋100的后区域110处的后集成减震元件116的横向宽度上。在本发明的一些实施例中，鞋100可以包括在横跨中底的一部分的横向宽度上大体等距设置的多个空腔160。多个空腔160优选地布置在鞋底104的一部分和后集成减震元件116的上减震臂118的一部分之间。
37.多个空腔160优选地布置在鞋的后部区域110的前缘处。如图6所示，多个空腔160可以包括到中底104b后跟部分的前缘的四个均匀间隔的减震弯曲袋。这些袋或空腔优选地为约12mm宽、13-15mm深和一端高6mm。每个单独空腔的三维尺寸可能有所不同。如图所示，空腔通常可以是矩形，但也可以使用其他形状。这些空腔允许后减震元件的上减震臂协同所述减震元件的下减震臂更均匀且对称地活动。
38.在图7的鞋底104的截面图中示出了鞋的后部区域110的至少一个空腔160以及鞋的前部区域106的可打开空腔144。中底104b和外底104c各自包括鞋100内的多个层126、128。类似地，这种层的一部分类似地示出在图8的鞋底104的脚趾或前视图中，或在图10的后跟或后视图中。
39.此外，图9示出了从图3-7中所示的截面线d截取的鞋底104的截面图。图11示出了从图3-7中所示的截面线b截取的鞋底104的截面图。图12示出了从图3-7中所示的截面线c截取的鞋底104的截面图。这些视图示出根据本发明的各种实施例的多个层126、128和鞋底104的各部分的材料。
40.本发明的一个实施例包括一种特定减震的解剖学鞋楦。这种鞋楦将穿着者的大脚趾放置在脚趾基本上可以从前掌减震元件“滚落(roll off)”的位置，这样与现有技术相比，大脚趾(以及跟随的脚的其余部分)可以以更有力、生理结构上对齐的位置着地。当使用者行走或跑步时，这导致步幅的脚趾离地部分更加有力。
41.图13a显示了根据现有技术的传统鞋楦(脚的表示)的截面俯视图。这种传统鞋楦通过在大脚趾和小脚趾的一侧施加侧向压力而使前脚生理结构错位，导致脚趾偏离轨道。传统的鞋楦将大脚趾推向脚的中线，从而在进行移步时失去能量传递和稳定性。当大脚趾被推挤向中线时，这会促进并可能导致脚踝内旋。这可能导致脚底、脚踝、膝盖、臀部或髂胫疼痛。这还会导致在迈步的关键脚趾离地期间能量传递效率较低，并可能导致在随后的后跟着地期间不稳定。因此，跑步者的大脚趾内侧有大块老茧是很常见的。
42.图13b示出了根据本发明的一个实施例的具有前掌减震调节装置的生理结构鞋楦。这里，鞋头的表面积a允许有空间张开脚趾，从而校正现有技术的脚趾偏离轨道。在一个实施例中，优选地前减震元件与使用者的大脚趾的指关节对齐。大脚趾的向前对齐是通过所述生理结构鞋楦的更大的鞋头盒(toe box)实现的。在脚趾离开步伐期间，大脚趾有足够的空间自然而牢固地扎根。
43.如图13b所示实施例的鞋楦，合叶和前掌减震集成工作，以引导减震能量通过大脚趾有效释放到地面。这可以使得穿着者步幅能量路径的守恒，从卷起到脚趾离开步伐期间。
44.本发明的生理结构鞋楦还有助于内侧/外侧减震区域的平衡。通过将鞋的“飞步履力学”处理得更像船或飞机，根据本发明的鞋可以改善在减震元件上沿着脚的中线，从第二跖骨延伸到后跟跟骨的横向压力分布。这种分布衡量并均衡了第二跖骨至跟骨线两侧的减
震区域。
45.这不同于现有技术的鞋楦，现有技术鼓励将减震元件放置在产生动态不平衡的内侧/外侧压力负载的位置。这种鞋楦，例如在’351专利中所讨论的，在鞋的内侧是有缺陷的。其结果是脚踝和膝盖过度内旋，伴有髌骨疼痛和髂胫束疼痛。
46.本发明对现有技术的改进的另一个目的包括内侧减震元件107，其优选地从鞋底的脚印的外侧突出以产生居中效果，例如图14b所示。在现有技术中，如图14a所示，鞋底的脚印面积在脚的内侧与外侧是不同的。在本发明中，根据图14b，脚印的面积a在两侧相等。这在女鞋中是特别有益的，并且这样的鞋可以在鞋的内侧具有更大的面积以适应女性的臀部q角。
47.本发明的女鞋优选地在鞋的内侧增加内侧/外侧负载平衡，对于股骨与髌骨之间的“q角”更加严重的以提供更好的步幅稳定性。这为减少跑步过程中关节的扭转应力提供了附加的价值。内侧/外侧负载平衡可以进一步被调整，以确保各种类型的鞋具有更好的步幅稳定性，无论是为男性、女性、儿童特别设计的，特别的脚的形状或尺寸、独特的状况或其任何组合。可以调整负载平衡以适应个人的需要，从而为任何类型的穿着者提供更好的步幅稳定性。
48.图15a和图15b示出了根据现有技术的单独减震元件的版本，这种版本在’351专利的图22和图25中进一步示出和解释。图15a示出了主要具有纵向纤维、伴随少量横向纤维142a的减震元件。根据现有技术，所述减震元件包含少于5％的横向纤维，而本发明权利要求保护的减震元件优选包含20％或更多的横向纤维。
49.图15b示出了具有全部纵向纤维142b的减震元件。根据现有技术，所述减震元件包含至少95％的纵向纤维，而本发明权利要求保护的减震元件优选包含少于80％的纵向纤维。
50.根据本发明的实施例的减震元件可以包括总体上以一定角度和一定量偏置的纤维，以便产生对横向塌陷的抵抗力或增加扭转横向稳定性。
51.图16a和图16b示出了根据本发明的分离的减震元件114、116的形式。所示减震元件114、116中的每一个都包括横向宽度146，所述横向宽度146在插入鞋中时延伸穿过鞋底的一部分。图16a示出了纵向上围着减震元件114、116的顶点接头140缠绕的聚丙烯纤维142(或类似物)。这减少或消除了减震元件的这些接合区域中的集中应力引起的环氧微裂纹。两件式减震元件(包括上减震臂和下减震臂)还有助于减少或消除减震元件的纤维中的环氧微裂纹。
52.因此，根据本发明的减震元件的材料优选与增韧的环氧基体树脂的性能非常相似。如此的一个实施例，可以是在纵向上围着碳减震芯的内侧和外侧缠绕的高模量聚丙烯纤维。聚丙烯纤维增强了增韧环氧，并抵抗环氧微裂纹的发生，这也防止了减震元件上的拉链纤维失效。如图16b所示，用于减震元件的聚丙烯纤维142可以使用单向性纤维、织物、缠绕在芯轴上的细丝或其他结构。
53.图17a-c示出了根据本发明的减震元件114、116的更多的细节。图17a示出了具有上减震臂118和下减震臂120的减震元件114、116。上减震臂118的端部122a、122b与下减震臂120的端部122c、122d连接，如图17b所示。减震臂的各个端部在接头140处与弹性体162连接(下面在图18a中进一步讨论)。弹性体162优选地由大约1.5mm厚的天然橡胶制成，但也可
以使用其他材料和厚度。上减震臂118优选地由10层交替偏置的单向碳纤维制成。
54.图17a还示出了具有偏置纤维142c的减震元件。根据现有技术的减震元件包含少于5％的偏置纤维，而本发明权利要求保护的减震元件优选包含高达100％的偏置纤维。本发明的偏置纤维优选以10
°‑
40
°
的不同角度相互偏置，更优选为20
°‑
30
°
，以最大限度地提高扭转横向稳定性。纤维的角度是相对于代表0
°
角度的纵向上的后跟到脚趾的方向确定的。被偏置的纤维可以以一致的角度被偏置，或者它们也可以在减震元件的整个区域以变化的不同角度被偏置。
55.在图17c中进一步示出了上减震臂118的俯视图。在此，可以观察到减震元件的横向宽度146。还示出了附加纤维加强件141，其可以设置在减震元件需要的区域处。如图所示，理想地，可将这些加强件141设置在减震元件的最容易受到应力和磨损的区域上，例如减震臂的中心109和/或如图所述的减震臂的相应端部122a-d处。此外，减震元件的上减震臂和/或下减震臂可以包括具有适度半径的接近平坦的中心109。这些接近平坦的中心降低或消除了穿着者对减震位置的敏感性(或“热点”)。由于对脚部定位要求不高，这些中心还允许鞋适应更广泛的脚部生理结构。
56.为了进一步提高本发明中减震元件的完整性，可以将两件式设计(包括与下/凹减震臂连接的上/凸减震臂)以各种方式连接。例如，两件式顶点接合铰链设计140包括弹性体162，如图18a所示(也如以上图17a-b所示)。弹性体162优选地包括乳胶橡胶，并且还可以包括用于连接悬臂的各个端部的一种类型的胶。图18b示出了另一种包括硅树脂珠164的接头铰链设计140。在这个例子中，形成上减震臂和下减震臂的纤维被切割成留有能承受相对的碳纤维的叠合部。这些叠合部可以被配置为彼此附接并且包括硅树脂珠164以维持所述附接。
57.图18c示出了包括聚合物铰链166的另一接头铰链设计140。聚合物铰链166优选地是由尼龙、聚丙烯或类似材料制成的活动铰链。铰链166包括第一插入件168和第二插入件170。插入件168、170被设置为使得一个悬臂118的端部122b插入第一插入件168中，并且另一个悬臂120的端部122插入第二插入件170中。
58.图18d示出了另一种包括弹性体铰链172的接头铰链设计140。弹性铰链172优选地是由橡胶材料或具有类似性能的其他材料制成的活动铰链。弹性铰链172包括接收悬臂的一端的第一部分174和接收悬臂的另一端的第二部分176。
59.通过使用顶点接合弹性体、聚合物或机械铰链将本发明的减震元件分离为上半部和下半部，可以改变减震元件的上半部和下半部(臂)之间的弯曲模式和比率，并且铰链区域可以自然弯曲而几乎没有能量损失。连接悬臂的接头可以是机械的、弹性的、聚合物活动铰链或任何其他合适的铰链设计。
60.根据本发明一个实施例的这种弹性模式/变形率包括图19中所示的减震元件116。后跟减震元件116包括上减震臂118，其具有不同于下减震臂120的复合刚度。上减震臂118、120具有不对称的复合刚度以平衡鞋底104的总刚度。由于中底104b的层126优选地包括eva，因此与下减震臂120相比，上减震臂118的刚性较小和/或柔性较大，因此实现了这种平衡，增加了整体刚度。
61.减震元件116的上减震臂118嵌套在中底104b中，因此总体上相应地比下减震臂120更硬。因此，与下减震臂120相比，上减震臂118的刚度减小，以从与鞋底104结合的两个
臂实现相等的弹簧刚度。这样减少或消除了整个鞋的减震元件的上臂和下臂之间的不平衡失效应力。
62.与现有技术相比，本发明的鞋的另一个优点包括关于超大减震元件的改进的可变落差。传统的泡沫鞋的鞋跟比脚趾高。这被称为“落差”。在图20a和20b中示出了可变落差。图20a示出了具有前脚和后跟减震元件114、116的鞋100，其中前掌减震元件114被部分压缩(其中重量被压在鞋100的前部区域106上)。图20b示出了鞋100，其中鞋跟减震元件116被部分压缩(其中重量被压在鞋100的后部区域110上)。
63.在跨步进入(或着地)过程中压缩鞋的后部区域110或鞋跟部分可以使鞋的鞋跟下降大约3-15mm。鞋跟的实际落差将根据鞋的每个穿着者而变化。这种“可变落差”是通过一个或多个超大减震元件114、116的可压缩行程实现的。通过可压缩的行程，能够减小减震元件的高度，从而减小中空减震区域138的面积。优选地，可变落差在前掌和后跟减震元件之间变化，同时在前掌和后跟减震元件之间变化尺寸(长度和高度)。下面在图28b中讨论一个示例。
64.一个或多个减震元件的“可变落差”几何结构有助于脚部在跨步中的运动，从而在跑步或行走时实现更平稳、更高效的跨步。通过最大限度地减少突然的步幅动态的“开始和停止”，可以更好地引导小腿/脚以更少的能量损失和更高的稳定性进行步幅。
65.为了进一步提高能量传递和横向稳定性，本发明的实施例可以包括鞋底部分中减小的泡沫/织物厚度，如图21所示。围绕减震元件114、116的鞋底104的局部区域x、y可以用较低的行驶高度来改进。较低的行驶高度通过从穿着者的跖骨和跟骨到前脚114和脚跟116减震元件的更直接的能量传递提供了增加的效率。现有技术的鞋在穿着者的脚和减震元件之间包括10-12毫米的泡沫。在图21中，为了增加横向稳定性和提高能量传递到减震元件，该材料厚度优选地减小到5-8mm。
66.图22示出了后跟减震元件116的独立视图。后跟减震元件116包括橡胶层128的外底104c和附加的可压缩剪切层154。可压缩层154位于外底104c和后跟减震元件116的下减震臂120之间。可压缩层154沿着下减震臂120的长156延伸。层154优选是柔软的、可压缩的层，其横向剪切或移位以减少和分散橡胶外底104c上的接触磨损负载。层154的材料优选地包括硬度非常低的、横向可拉伸的，通常由epdm或氯丁橡胶弹性体制成，但也可以使用其他材料。该层的功能是在接触地面时使脚跟减速，并使脚跟平稳地进入步行/跑步步幅。
67.与其它相邻鞋部件相比，可压缩层154可以制成明亮的或对比的颜色。因此，这种彩色层可以作为外底磨损指示器。该层的外观可以向穿着者指示需要修理或更换鞋的外底。
68.如图23所示，高密度鞋垫衬里186进一步增强能量传递到鞋的减震元件。鞋内底104a包括位于鞋面中的鞋楦/脚的下面鞋垫衬里186。衬里优选包括具有低压缩性的高密度泡沫，以更有效地将能量从脚传递到至少一个减震元件。
69.本发明的另一个实施例中，如图24所示，减震元件114、116包括减震缓冲器178。减震缓冲器178从下减震臂120的至少一部分突出，并优选地由eva泡沫制成。缓冲器178限制了较重穿着者落在路缘石和其他硬边表面上的减震压缩和可能造成的损坏。减震缓冲器178可以包括延伸穿过减震元件的一部分或全部的单个突起。减震缓冲器178也可以是在减震元件的中心的小的、独立的突起，或者减震元件可以包括在减震元件中空内部的各个部
分中移位的多个减震缓冲器。在任何情况下，减震缓冲器优选地是圆形的，如图24所示，但也可以使用其他期望的形状和/或尺寸。
70.本发明的另一个实施例中，如图25所示，减震元件114、116包括减震助力器180。减震助力器180与减震元件的压缩中心124对准，从上减震臂118的一部分附接到下减震臂120的一部分。助力器180优选地延伸穿过减震元件的中空内部138的中心，看起来基本上垂直于地面，但也可以使位置和方位角变化。
71.减震助力器180优选地是eva或氨基甲酸酯部件，其被提供以增加鞋的负载能力和/或鞋的穿着质量。例如，对于较重的跑步者或那些需要在鞋内侧进行更牢固减震以减少内旋的跑步者，减震助力器可以加固相应的减震元件。
72.减震助力器可以插入以装配到期望的减震元件中，或者可以用集成的吊架固定或自粘到减震元件的内部。此外，可以提供不同弹簧刚度和/或其他特性的减震助力器，并将其插入减震元件的内侧和外侧，对其进行调节以为个体穿着者定制鞋。
73.本发明的另一个实施例中，如图26a和26b所示，减震元件114、116包括固定杆182，固定杆182延伸穿过上减震臂118的横向宽度146的一部分的中心109。固定杆182包括多个连杆184，这些连杆184从固定杆182垂直于固定杆延伸穿过减震元件的中空内部138。连杆184优选地包括不锈钢缆线以将减震元件的上臂和下臂拉向彼此。
74.固定杆和相应的连杆可以被添加到鞋的一个或多个减震元件，以将静态弹簧刚度预加载到鞋中。例如，在没有固定杆和连杆的鞋的一个实施例中，高度为25毫米的减震元件包括640磅/英寸的弹簧刚度。为了25.2磅/毫米的弹簧刚度，可以将所述减震元件的高度修改为28毫米。使用固定杆和连杆将减震元件的高度降低至25毫米，减震元件仍保持640磅/英寸的弹簧刚度，而高度降低3毫米也有25.2磅/毫米，结果是产生75.6磅的预载。这导致了当施加压力并释放减震元件时，步幅具有更高的能量和更大的“啪”声。在一些实施例中，可将连杆不对称地调节，以允许调节步态稳定性并最好地支持个体穿着者的生理结构特征。
75.本发明的另一个实施例包括对前掌减震元件的铰链工作角度的修改。图27示出了利用鞋的前部区域106中的前掌减震元件实现的铰链激活角111、内旋、中性取向和内侧延伸107的示意图。通过改变这个设定的铰链工作角度，鞋可以通过将前脚转向与前掌减震元件正确对齐来补偿和校正过度内旋。
76.如上所述，本发明的减震元件的各种特性有助于获得优于现有技术的各种优点。图28a为现有技术的鞋的侧视图。如图所示，所述鞋的鞋跟和/或脚趾部分与地面之间几乎没有入射角-间距。所述鞋的前减震元件的长度为65mm、高度为9mm、可压缩行程为4mm的。所述鞋的后减震元件的长度为65mm、高度为14mm，可压缩行程为7mm。正如’351专利中进一步讨论的那样，这种减震元件是在几乎没有意识到扭转横向稳定性的需要的情况下创建的，并且它们还显著降低了总储能潜力。
77.因此，本发明通过改变减震元件的尺寸以及材料和结构，提供了具有增加能量存储的改进的减震元件。减震元件包括鞋底部的半径，称为“摇杆”。在现有技术中，摇杆半径大约为35英寸。在本发明中，鞋优选地包括大约20英寸的摇杆半径。与现有技术相比，较低的摇杆半径通过适应更好的腿部运动几何形状而有利于鞋在跨步过程中能量传递的平滑性。
78.图28b示出了根据本发明的实施例的鞋的侧视图。通过增加减震元件的尺寸和横
向稳定性，与现有技术相比，本发明的鞋包括半径小得多的摇杆轮廓，其具有大得多的入射角113(优选6
°
或更大)。
79.现有技术(例如图28a和’351专利中所示的鞋)包括平行于地面的后跟减震元件。本发明的后跟减震元件是倾斜的，以在跑步或步行跨步期间适当地开始地面接触。后跟倾斜的角度最好是6
°
，如图所示，但也可能需要其他角度。
80.图28b中所示的根据本发明的鞋的前减震元件114长度为60-100mm或更大，优选95mm，高度为7-20mm或更大，优选16-18mm。当配置前减震元件时，高度为5-10mm或更大的可压缩行程，优选为8mm的行程。
81.根据本发明的鞋的后减震元件116长度为60-95mm或更大，优选90mm，高度为12-30mm或更大，优选25mm。当配置后减震元件时，高度为8-15mm或更大的可压缩行程，优选13mm的行程。
82.图29示出了本发明的一个实施例，所述鞋100包括替换减震元件。所述鞋可以通过包括两件式外底104c而包括可更换的后减震元件116。外底104c包括第一件188和第二件190。外底的第二件190出现在后减震元件116的下方。如果/当需要更换后减震元件116时，可以将外底104c的第二件190从鞋上移除，然后可以将减震元件移除，并用新的减震元件替换。
83.为了分离和更换减震元件和/或外底的一部分，外底可以包括紧固材料，例如3m双锁或各种钩环闭合件。也可以使用其他类型的紧固件，例如电或化学可释放粘合剂。
84.由于各种原因，可能需要更换根据本发明的鞋的一个或多个减震元件。穿着者可能希望更换减震元件以调节备用或预设的减震元件的加载速率。例如，较重的穿着者(体重为200磅或以上)可能希望将“标准速率”减震元件更换为“重型”减震元件。这将允许穿着者根据自己的重量或承重选择(例如，如果穿着者携带背包或其他重物)调整鞋子。
85.更多的减震元件修改可以包括将内旋或外旋调整到最小化的不同版本，或者可以包括与标准重量和/或稳定性减震相比调整为具有更大的整体稳定性的版本。磨损的减震元件或外底部件可以更换为新的，外底部件也可以换成适合不同地形的外底部件(例如公路外底与越野外底或冬季外底)。
86.与现有技术相比，本发明的鞋促进并优化了在步行或跑步跨步期间发生的整个事件链，从在脚跟进入期间的更高的能量存储量，到在足中段转变期间适当地传输能量，在步幅完成时从足中段到脚趾离开。
87.可以纳入本发明课题的鞋的其他因素包括精确测量的前足跖骨和后跟跟骨的鞋楦定位，相对于跖骨和减震元件的铰链位置，与脚跟进入的时间、足中段、枢纽、和前掌与脚趾离开相关的能量传递的时间，后面的脚跟倾角以及修改前足的长度、宽度，高度和其他力学。
88.本发明示例性公开，本发明可以在没有本文未具体公开的任何元件、部件、步骤、部件或成分的情况下适当地实践。虽然在前面的详细描述中已经结合本发明的某些优选实施例描述了本发明，并为了说明目的已经阐述了许多细节，但对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明容易可以采用另外的实施例，并且在不偏离本发明的基本原理的情况下，可以对本文描述的某些细节进行相当大的改变。

技术特征：
1.一种鞋，包括：鞋面和鞋底，所述鞋底包括具有前负载中心的前部区域和具有后负载中心的后部区域；其中，所述鞋底包括：鞋内底；中底；外底；两个集成减震元件，其中，所述集成减震元件包括在各自端部相连的上减震臂和下减震臂；其中，所述集成减震元件设置在所述中底的至少一部分和所述外底之间，所述每个集成减震元件都具有压缩中心，其中，每个压缩中心基本上分别与所述前负载中心和所述后负载中心对齐，所述集成减震元件基本上横向延伸穿过所述中底的宽度和所述外底；和其中，所述中底和所述外底包括与所述集成减震元件相邻的多个层和材料。2.根据权利要求1所述的鞋，其特征在于，所述两个集成减震元件包括前脚减震元件和后跟减震元件。3.根据权利要求2所述的鞋，其特征在于，所述前脚减震元件包括大于所述后跟减震元件的长度。4.根据权利要求2所述的鞋，其特征在于，所述后跟减震元件包括高度大于所述前脚减震元件的高度。5.根据权利要求1所述的鞋，其特征在于，所述中底的材料围绕所述上减震臂的至少一部分。6.根据权利要求1所述的鞋，其特征在于，所述外底的材料围绕所述下减震臂的至少一部分。7.根据权利要求1所述的鞋，其特征在于，至少一个集成减震元件包括由形成椭圆的上减震臂和下减震臂限定的两个相交的弧，所述两个相交弧之间限定中空减震区域。8.根据权利要求1所述的鞋，其特征在于，至少一个集成减震元件包括一个接头，所述接头被配置为在上减震臂和下减震臂的各自的端部处连接所述上减震臂与下减震臂。9.根据权利要求8所述的鞋，其特征在于，所述接头包括至少一个弹性体、聚合物或机械铰链。10.根据权利要求1所述的鞋，其特征在于，至少一个集成减震元件包括碳减震芯和可变排列的聚丙烯纤维，其中所述可变排列的聚丙烯纤维被配置为覆盖所述碳减震芯。11.根据权利要求1所述的鞋，其特征在于，还包括至少两个集成减震元件：设置在鞋面和鞋底的前部区域下方的前集成减震元件，及设置在鞋面和鞋底的后部区域下方的后集成减震元件，其中，所述前集成减震元件和所述后集成减震元件中的每一个都包括由通过至少一个接头连接的上减震臂和下减震臂限定的中空椭圆形，所述接头配置为在上减震臂与下减震臂各自的端部处连接上减震臂与下减震臂。12.根据权利要求11所述的鞋，其特征在于，所述前集成减震元件包括与所述前负载中心基本上对齐的压缩中心，所述前集成减震元件包括：由所述上减震臂的端部和/或所述下减震臂的端部之间的距离限定的60-100mm的长
度；和由所述上减震臂的中心和所述下减震臂的中心之间的距离限定的7-20mm的高度。13.根据权利要求11所述的鞋，其特征在于，所述中底包括在所述前集成减震元件的横向宽度上延伸的，设置在所述中底的一部分和所述前集成减震元件的所述上减震臂的一部分之间的可打开空腔，其中，所述可打开的空腔从所述前集成减震元件的所述上减震臂的端部沿所述上减震臂的长度纵向延伸到另一点。14.根据权利要求13所述的鞋，其特征在于，所述中底还包括沿所述可打开空腔的周边延伸的织物边界，其中所述织物边界邻接中底的一部分和所述前集成减震元件的上减震臂。15.根据权利要求11所述的鞋，其特征在于，所述后集成减震元件包括设置在所述外底的一部分和所述后集成减震元件的下减震臂之间的可压缩层，其中，可压缩层沿所述下减震臂的长度延伸。16.根据权利要求11所述的鞋，其特征在于，所述后减震元件包括压缩中心，所述压缩中心基本上与所述后负载中心对齐，所述后集成减震元件包含：由所述上减震臂的端部和/或所述下减震臂的端部之间的距离限定的60-95mm的长度；和由所述上减震臂的中心与所述下减震臂的中心之间的距离限定的12-30mm的高度。17.根据权利要求11所述的鞋，其特征在于，所述鞋底包括至少一个空腔，所述空腔设置在横跨所述后集成减震元件的横向宽度的一部分，设置在所述鞋底的一部分与所述后集成减震元件的上减震臂的一部分之间。18.根据权利要求17所述的鞋，其特征在于，所述鞋底包括多个空腔，所述多个空腔在所述中底的横向宽度上大致等距设置，所述空腔置在所述鞋底的一部分和所述后集成减震元件的所述上减震臂的一部分之间。19.一种鞋，包括：鞋面，包括具有前负载中心的前部区域和具有后负载中心的后部区域；鞋内底；中底，包括多个层和材料，并且还包括集成于所述中底的一部分的至少一个凸形减震臂，其中，所述至少一个凸形减震臂包括具有比中底的所述多个层或材料更大的阻力的复合材料；外底，包括多个层和材料，并且还包括集成于外底的一部分的至少一个凹形减震臂，其中，所述至少一个凹形减震臂包括具有比所述外底的所述多层和材料更大的阻力的复合材料；其中，所述至少一个凸形减震臂的第一端与所述至少一个凹形减震臂的第一端接合，其中，所述至少一个凸形减震臂的第二端与所述至少一个凹形减震臂的第二端连接，其中，所述至少一个凸形减震臂和所述至少另一个凹形减震臂被设置为以形成在所述中底和所述外底之间集成的椭圆形减震元件；和在所述椭圆形减震元件的中心处限定的压缩中心，其中，所述压缩中心基本上与所述前负载中心和所述后负载中心中的至少一个对齐，所述椭圆形减震元件基本横向延伸穿过所述中底的宽度和所述外底。20.根据权利要求19所述的鞋，还包括至少一个接头元件，其特征在于，所述至少一个
接头元件被配置为将所述至少一个凹形减震臂的所述第一端和所述第二端固定到所述至少一个凸形减震臂的第一端和第二端。21.根据权利要求20所述的鞋，其特征在于，所述至少一个接头包括设置在至少一对第一端和第二端之间的弹性体。22.根据权利要求20所述的鞋，其特征在于，所述至少一个接头包括硅树脂珠，所述硅树脂珠设置在所述第一端和所述第二端中的至少一对的重叠部分附近。23.根据权利要求20所述的鞋，其特征在于，所述至少一个接头包括聚合物铰链，所述聚合物铰链包括第一插入件和第二插入件，其中，至少一个凸形减震臂的第一端或第二端被配置为插入到第一插入件中，其中，至少一个凹形减震臂中的第一端或者第二端配置为插入到第二插入件中。24.根据权利要求20所述的鞋，其特征在于，所述至少一个接头包括弹性体铰链，其中，至少一个凸形减震臂的第一端或第二端被配置为插入弹性体铰链的一部分，其中，至少一个凹形减震臂的第一端或第二末端被配置为插进弹性体铰链另一部分。25.根据权利要求19所述的鞋，其特征在于，所述至少一个凹形减震臂具有比至少一个凸形减震臂更硬的材料。26.根据权利要求19所述的鞋，其特征在于，所述椭圆形减震元件包括多个碳纤维，其中至少20％的所述多个碳纤维横向定向穿过所述椭圆形减震元件的表面区域，其中，不超过80％的所述多个碳纤维纵向定向穿过所述椭圆形减震元件的表面区域。27.根据权利要求26所述的鞋，其特征在于，高达100％的所述多个碳纤维彼此相对定向偏置，其中所述多条纤维以至少20度的角度偏置。28.根据权利要求19所述的鞋，其特征在于，所述至少一个凹形减震臂包括与所述压缩中心对齐的减震缓冲器，其中，所述减震缓冲器伸进所述椭圆形减震元件的中空内部。29.根据权利要求19所述的鞋，其特征在于，所述椭圆形减震元件包括位于与压缩中心对齐的椭圆形减震元件的中空内部的减震助力器，其中，所述减震助力器可操作地连接至所述至少一个凸形减震臂的一部分，并延伸至所述至少一个凹形减震臂中的一部分。30.根据权利要求19所述的鞋，其特征在于，所述椭圆形减震元件包括横向延伸穿过所述凸形减震臂和所述凹形减震臂中的至少一个的固定杆，以及多个连杆，所述多个连杆被配置为穿过所述压缩中心连接到所述固定杆，并伸出到所述椭圆形减震元件的中空内部。31.一种鞋，包括：鞋面，包括具有前负载中心的前部区域和具有后负载中心的后部区域；鞋内底，所述鞋内底包括高密度衬垫层；中底，所述中底包括多个层和材料；外底，所述外底包括橡胶；第一椭圆形减震元件，包括上减震臂和下减震臂；其中，所述第一椭圆形减震元件设置在所述中底的至少一部分和所述外底之间，所述第一椭圆形减震元件具有压缩中心，其中，所述压缩中心基本上与所述前负载中心对齐，所述第一椭圆形减震元件基本横向延伸穿过所述中底的宽度和所述外底；第二椭圆形减震元件，包括上减震臂和下减震臂；和其中，所述第二椭圆形减震元件设置在所述中底的至少一部分和所述外底之间，所述
第二椭圆形减震元件具有压缩中心，其中，所述压缩中心基本上与所述后负载中心对齐，所述第二椭圆形减震元件基本横向延伸穿过所述中底的宽度和所述外底。32.根据权利要求31所述的鞋，其特征在于，所述第一椭圆形减震元件具有从所述上减震臂的中心到所述下减震臂的中心的7-20mm的高度，其中，所述高度包括5-10mm的可压缩行程。33.根据权利要求31所述的鞋，其特征在于，所述第二椭圆形减震元件包括从所述上减震臂的中心到所述下减震臂的中心的12-30mm的高度，其中，所述高度包括8-15mm的可压缩行程。34.根据权利要求31所述的鞋，其特征在于，所述中底的多层在至少一个压缩中心处具有4-10mm的厚度。35.根据权利要求31所述的鞋，其特征在于，所述外底包括两件式外底，其中，所述两件式外底的一部分是可拆卸的，其中，所述第二椭圆形减震元件可用另一椭圆形减震元件替换。

技术总结
一种鞋包括鞋面和鞋底，所述鞋底包括具有前负载中心的前部区域和具有后负载中心的后部区域。所述鞋底包括鞋内底、中底和外底。两个集成减震元件包括在各自端部相连的上减震臂和下减震臂。所述集成减震元件设置在所述中底的至少一部分和外底之间。所述每个集成减震元件都具有压缩中心，所述压缩中心基本上与前负载中心和后负载中心对齐。集成减震元件基本横向延伸穿过中底的宽度和外底。向延伸穿过中底的宽度和外底。向延伸穿过中底的宽度和外底。


技术研发人员：莱恩
受保护的技术使用者：汉恩运动有限责任公司
技术研发日：2022.01.24
技术公布日：2023/9/13