可蓄積能量的鞋具的製作方法

2023-05-14 18:31:26 1

專利名稱：可蓄積能量的鞋具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種日常使用的鞋具，如跑步、跳高跳遠、滑冰、滑雪、自 行車等運動鞋具，特別是涉及一種可恢復腿部肌肉的使用性的鞋具。
背景技術：
通常鞋具可保護人們腿部免於外來的傷害，根據其使用目的， 一般鞋具 包含堅硬且強韌的鞋底，以及上部位連接於此鞋底，用以確保鞋具可穿於腳 上，並可在必要時保護腳免於環境傷害。此上部位的主體後端是通過一堅硬 的插置件來形成背靠。鞋底和上部位的形成是依據於鞋具使用目的而改變，
例如可參照蘇聯大百禾鬥全書(Bolshaya Sovetskaya Entsiklopediya， BSE)， 並更可參照於BSE網頁Http:〃slovari. yandex. ru/dict/bse/article/000 5 4。
特殊的鞋具並不會明顯地影響人們的運動方式，在走動時人會抬起一腳， 並使得另一腳產生運動，進而使得所抬起的腳向前移動並落於承載面(地面)， 接著，可重複上述過程(請參照BSE. http:〃slovari. yandex.ru/dict/bse/ article/00086/96200, htm text=%Dl%85%D0%BE%D0%B4%Dl%8C%D0%Bl%D0%B 0)。
相對於大多數的哺乳動物，人類移動方式的另一特徵是以腳來接觸於承 載面，人傾斜於一腳的後跟骨頭來轉移其重量，接著再轉移全部重量於腳上。這種走動的運動方式的缺點在於不合理的能量耗費，其在每一步的重力 部分能量是完全地損失不見，而可部分儲存能量的身體器官(例如阿基利斯腱 和踝關節)並未充分地發揮作用。
大多數動物是以另一種方式來運動，其與承載面(地面)的主要接觸是利 用腿部的前端(腳爪)來進行，此時，腳的踝關節是用以轉動，腱可被拉伸來 蓄積能量，接著可產生能量的釋放和腳的額外反彈，因而形成後續的移動或 跳動。
對於人類來說，僅在偶爾才會發生主要支撐是在腳趾和腳背骨上的情形， 例如跑動時。
目前己知有多種不同的裝置是設計用來增加人們運動效率，其是依據彈 性組件在走動時的變形及其回復原位時的能量釋放來設計。
鞋具已知主要是用於運動，包括運動裝置，其可作為靴子來包覆小腿， 並具有彈簧承載組件形式的輔助系統，其設有利用螺旋彈簧來彈起的抬升組 件，主要的抬升組件是位於靠近靴子的底部，並可沿著縱軸進行回復和位移， 其中抬升組件的基座部分是相對於靴子的底部(請參照俄羅斯聯邦專利
RU2238125，優先權日為1998年4月27日)。
在走動時，使用者可抬起一腳，因而靴子的突出抬升組件並未接觸到地 面，接著，在靴子落下的運動中，先接觸到地面的主要抬升組件可轉動並壓 住彈簧的反彈，因而造成螺旋彈簧的變形來蓄積能量，其可幫助靴子接下來 的向前運動。
上述鞋具及其使用上的缺點在於設計複雜度及運動不方便性，特別是關 於其需要抬腳至一特定的高度。
一相似的原理是使用於依據美國專利US6840893，申請日為2002年4月29日所設計的裝置，此上述裝置也是依據利用彈簧的變形，其發生於腿部落 在地面及腳抬起時的能量回復。然而，此種設計亦過於笨重，且不適用於日 常生活中。
一種可增加彈跳能力是設計為長靴的己知鞋具，其包含支撐組件，用以 確保腳與另一組件的穩固固定，此另一組件是環繞小腿並連接於支撐組件， 用以供轉動，其中一樞軸組件是同軸於踝關節來設置，而組件之間的相互連 接是利用一膨脹彈簧(請參照德國專利DE4038511，優先權日為1990年12月 3日)。此裝置的缺點是相似於上述現有的鞋具裝置設計複雜度、運動不方 便性及不適用於日常生活中，且當穿著此種裝置來移動時，需花費相當大的 努力、特別的技巧及突出的協調能力。
在2003年7月17日所公開的美國專利US6840893揭露一與本發明相關 的鞋具，此相關鞋具(以下稱為原型鞋具)包括一組件，用以增進使用者的跳 躍能力。此原型鞋具包括一支撐平臺來固定腳部的定位，平臺的背部是通過 垂直組件來連接一用以固定鞋具於小腿上的組件。此平臺的下部分是耦接於 一具有弧形片彈簧的組件的下部分，此組件具有覆蓋物，其具有一半徑和耐 磨表面。此平臺的上部分是固接於此用以固定鞋具於小腿上的組件。
使用上述鞋具的走動是通過連續的抬腳和落腳來實現，在落下腳部時， 此弧形彈簧被彎曲，且其底端靠近於此平臺。在抬腳時，此彈簧可被釋放， 並可將固定於鞋具中的腳向前及向上推。
當穿著此具有能量蓄積的鞋具來跑動時，跳動或運動啟動時的加速是通 過彈簧的強制變形，以及後續因釋放彈簧而由地面所產生的反彈來實現。
踝關節和阿基利斯腱的運作並不會影響跳動時的效率，彈簧的變形僅會 受到使用者的重量，使用弧形彈簧可避免使用螺旋彈簧，以增加裝置操作的能量蓄積效率和可靠度。
然而，在使用此裝置時腳部的負載特徵並未改變，而變得更加快速主 要支撐在於腳的後面部份，並快速地轉移身體重量於兩腳上。
使用此裝置會具有如下缺點-
鞋具設計相當複雜，其需要大量的機構；
無法增加平常走動過程中的效率，鞋具在日常使用中具有複雜性； 在走動過程中腳需抬高至一定高度；以及
在走動過程中使用者需花費相當大的努力、特別的技巧及良好的運動協 調性。
另外，此鞋具並無法使用於其它種類的運動，例如滑冰、滑雪等。

發明內容
本發明的主要目的是在於提供一種簡單且適合於使用者的鞋具，並可廣 泛地適用於日常生活中、運動、醫療等。此鞋具不僅可有效地利用使用者的 重量，亦可利用其肌肉能量，藉以通過彈性變形來蓄積能量，並轉移能量來 由支彈面反彈至腳部，增加走動效率。熟悉該領域的技術人員可通過本發明 的揭露來清楚地了解本發明的其它目的。
上述目的可通過本發明的可蓄積能量的鞋具設計來實現，其揭露如下。 在第一實施例中，鞋具包括彈性鞋底、彈性背部單元及固定組件，彈性 背部單元是結合於彈性鞋底上，固定組件是用以確保使用者的腳部定位於彈 性鞋底上。其中，根據本發明，彈性鞋底和彈性背部單元之間是以初始角度 來設置，初始角度是大於90度，而形成膝狀的扁平可變形彈簧(在此又稱為 片彈簧)，其具有預設彈性，而鞋底和背部單元為片彈簧的'兩臂'(或兩肩)。此片彈簧可為一體，其具有鞋底和背部單元來相互耦接，此時，鞋底和 背部單元為片彈簧的兩臂。或者，彈簧的兩臂可分別製造，接著，再分別結 合於共同鞋底和共同背部單元。
此鞋底和背部單元是以彈性高分子來製成片彈簧。
此初始角度是依據片彈簧的特性、使用目的及使用者的物理能力來變化。 此片彈簧的剖面可為固定不變或可隨其長度而變化。
此片彈簧的彈性和剛性可為固定不變或可隨其長度及/或寬度而變化。
此片彈簧可具有c形剖面的區域，用以部分包覆於使用者的腿部。
在第二實施例中，鞋具包括鞋底和固定組件，鞋底包括前端部和後端部， 鞋底是耦接於固定組件，固定組件是用以確保使用者的腳部定位於鞋底上。 其中，根據本發明，前端部是形成支臂彈簧，其向下彎曲並懸臂式地固定於 鞋底的後端部，固定組件是下壓腳的前端來壓住彈簧。
此彈簧可形成一體並具有鞋底的前端部。或者，此彈簧可固接於鞋底的 前端部。
此鞋底的下彎彈簧和後端部的下方之間具有初始角度，其小於180度。
第二實施例可有利地配置如下特徵
彈簧的固定和彎曲區域是位於以下區域腳部的腳趾端、腳蹠部的端處 或鄰近於腳跟的區域；
此彈簧是以彈性高分子或其它彈性材料來製成；
此初始角度可依據彈簧的特性、使用目的及使用者的物理能力來選擇； 此彈簧的剖面可固定不變或可隨其長度而變化； 此彈簧具有C形剖面的區域，用以部分包覆於使用者的腿部；以及 此彈簧的前端部可被彎曲，例如是呈鉤狀，而可卡住支撐面的不規則且不平整的突處。
因此，本發明的鞋具是利用使用者的重量以及使用者的肌肉強迫彈簧變 形(亦即施負載於彈簧)所產生的能量，來進行操作。接著，當彈簧被釋放時， 鞋具可回復彈簧的能量於使用者的下一動作，而使得腳部向上和向前。在第
一實施例中，彈簧的兩臂是表示為鞋具的鞋底和背部單元。在第二實施例中， 彈簧的兩臂是表示為鞋底的前端部和後端部，其中前端部是懸臂式地固定於 後端部。
此彈簧的兩臂之間的初始角度可依據特定的需求來改變。
對於使用第一實施例的鞋具且較保守或非較健壯的人，可有利地使用較 小的初始角度於彈簧的兩臂(背部單元和鞋底)之間。對於年輕及訓練中的人， 初始角度可有利地較大。
在一些實施例中，青少年可使用具有接近180度角度的鞋具。對於訓練 的運動員或極限運動，此初始角度可大於180度。
在此例中，在穿著鞋具於腳上時(在鞋具中的腳部放置於支撐面上前)， 彈簧的初步強迫變形(壓縮)是通過施加使用者的肌肉力量於彈簧上來進行， 在初步壓縮後，兩臂之間的角度應小於180度。
在相似的情形中，對於使用第二實施例的鞋具且較保守，彈簧的兩臂的 初始角度可輕微地不同於一般的180度。對於嚮往刺激極限活動的人(亦即尋 找剌激者)，此初始角度可非常地不同於一般鞋底的結構位置。
初始角度的大小亦依據於彈簧的特性彈性和剛性，其決定於鞋底和背 部單元的材料以及彈簧的幾何形狀等。彈簧的剛性愈大，所需的角度愈小， 以確保必要效果。
在使用者具有體重較重及強壯肌肉的例子中，當腳停止時，其可能具有最大的彈簧變形。在使用者具有體重較輕及瘦弱肌肉的例子中，其運動可具 有部分彈簧變形和部分停留於腳上。
本發明的鞋具的外觀是不同於一般鞋具，例如，在第一實施例的鞋具中，
其背部單元並非初始垂直於鞋底，兩者之間的角度是可變的並可實質大於90 度。在第二實施例的鞋具中，其鞋底的前端部是向下彎曲。
為了穩固地固定腿部於鞋具上，其需要額外的條件。可通過較高的靴子 上部或使用特定固定組件，例如在小腿和腳部的帶子，來確保腿部的固定。
專利的檢索已顯示本發明的鞋具可具有新穎性和創造性，本發明的鞋具 可在產業或家庭上製造，因此，代表其具有實用性。
為讓本發明的上述內容能更明顯易懂，下文特舉優選實施例，並配合所
附圖式，作詳細說明如下


圖1顯示依據本發明的第一實施例的穿著於使用者的腿上的鞋具的示意 圖，此鞋具是開始接觸於支撐面，而彈簧兩臂之間的初始角度是些微地大於 90度;
圖2顯示穿有鞋具的腿部的相同位置，此鞋具的彈簧兩臂之間的初始角 度是實質大於90度；
圖3顯示穿有鞋具的腿部的位置，此鞋具具有最大彈簧變形(兩臂之間的 角度是小於或等於90度)以及其後視圖的變形；
圖4顯示穿有鞋具的腿部的位置，此鞋具具有最大彈簧變形(兩臂之間的 角度是小於或等於90度)以及其後視圖的變形；
圖5顯示依據本發明的具有180度角度的鞋具(未穿於腿上)的示意圖；圖6顯示依據本發明的具有大於180度角度的鞋具的示意圖； 圖7顯示依據本發明的第二實施例的具有混合鞋底和初始角度的鞋具的 示意圖，初始角度是位於彈簧兩臂之間且些微地小於180度；
圖8顯示依據本發明的具有實質小於180度角度的鞋具的示意圖9顯示依據本發明的彈簧兩臂之間的角度小於90度的鞋具的示意圖10顯示依據本發明的具有鉤狀變曲彈簧的鞋具的示意圖；以及
圖11顯示依據使用圖7所示的混合鞋底來走動的不同變形方式，其決定
於彈簧(虛線顯示彈簧的初始位置)的物理特性(彈性、剛性)以及負載強度，
g巾-
圖lla顯示彈簧被施力且被拉直(彈簧和鞋底的其它部分是位於平面上)；
圖llb顯示彈簧被施力且朝初始位置的相反方向彎曲；以及
圖llc顯示剛性較大的彈簧，其是通過不足的體重作用或不足的肌肉力
量來被施力，此彈簧並未達到平直的條件，並保持下彎狀態，其彈簧和鞋底
後端之間的角度是大於初始角度。
具體實施例方式
請參照圖1至圖6，其顯示依據本發明的第一實施例的鞋具的示意圖。本 實施例的鞋具包含鞋底l、背部單元2(或簡稱為背部2)及鞋具上部4，鞋底 l和背部2形成一可變形的片彈簧3，其具有預設彈性，鞋具上部4是連接於 鞋底1和背部2。
在本實施例中，鞋底1和背部2為片彈簧3的兩臂，亦即鞋底1和背部2 本身即為片彈簧3，換言之，片彈簧3是由鞋底1和背部2所組成。既然如 此，鞋底1和背部2可由彈性材料(例如彈性高分子材料)所製造，以確保片彈簧3的必要條件。
背部2為用以固定於腳部位置於鞋底1上的單元，當鞋具未穿置有使用 者的腳時，鞋底1和背部2之間的初始角度是通常大於90度，此初始角度可 甚至大於180度(如圖6所示)。在腳穿著於鞋具中時，此鞋具設計可確保鞋 底1和背部2之間的角度減少。
在另一實施例中，鞋底1和背部2可利用一般製造鞋具的材料來製造， 而片彈簧3的兩臂是以任何的彈性材料來製造(優選地包括適當材料)，以產 生彈簧特性。接著，鞋底1和背部2可對應地固接於片彈簧3的兩臂。在此 例中，鞋底1和背部2與所固接的片彈簧3可構成一扁平彈簧單元。
依據不同目的，本發明的鞋具可被實施為不同的形式，其可為溫暖的冬 鞋，例如靴子或長靴；或者，其可為夏天用的輕鞋，例如涼鞋或慢跑鞋(未繪 示)。
上部4可為一般形式，用以包覆鞋具，然而，上部4應提供鞋底1和背 部2之間的大範圍角度變化。因此，上部4可由彈性材料來製成；或者，其 可包含可輕易變形的插入單元5，例如在一區域上的皺紋，用以拉伸或壓縮。
此鞋具可包括其它固定單元6，用以確保腳部穩固地固定於鞋具中。此固 定單元6可製成帶狀、繩子、彈性帶等，以環繞小腿、踝關節或腳部(如圖1、 圖2及圖3所示)。 一用以避免腿部脫離鞋底限制的單元亦可參照為固定單元 6，其可為堅固的靴頭或設置鞋底上的上彎板(如圖1和圖2所示)。
彈簧兩臂(鞋底1和背部2)之間的初始角度是大於90度，其最大角度可 達到220度或更大(如圖6所示)。
具有180度以上的鞋具是適用於運動或訓練，由於在開始運動前的穿鞋 時，需施予特定的肌肉力量，藉以使初始的彈簧往減小角度的方向上被壓縮，否則腿部會無法穿上鞋具。同樣地，在腿部離開支撐面時，亦需付出相同的
力量。使用超過180度以上的鞋具會有部分風險，因而需要特別的技巧。 彈簧的剛性可隨其長度和寬度而為常數或可變的。例如，彈簧的材料可
具有不同的長度上的剛性特徵。
由鞋底1和背部2所組成的彈簧3可在整體長度上具有相同的剖面。 在其它實施例中，沿著彈簧的剖面的尺寸和形狀可隨著長度而有所變化，
例如，為了在某區域中增加彈簧的剛性，其剖面面積可對應增加。
此彈簧可具有部分包覆於腿部，因此，此彈簧在一些區域可具有C形剖
面(如圖4所示)。
如圖1所示，此彈簧3可設有C形突出單元(例如支撐物)，其具有有限 的寬度，且亦表示為標號3，而圍住腿部的腳區域和背部。
請參照圖4(剖面A-A)，其顯示彈簧3的C形突出單元，C形突出單元是 呈長形，藉以在圍住腿部時可具有特定的覆蓋面積。
其它型態的彈簧亦可用以實施於本發明。
彈簧的剛性程度可依據其使用目的來選擇， 一較"軟性"的彈簧3可用 於日常生活用的鞋具，較硬的彈簧3可用於運動鞋具。
本實施例的鞋具可提供腳部的收縮機會，其是通過由鞋底和背部所組成 的彈簧來進行，並具有彎曲的二區域第一區域是位於鞋具的腳跟處；以及 第二區域是位於腿部的足尖端(未繪示)。
當使用具有特定剛性的彈簧時，如圖5和圖6，腳跟需被彎曲。
鞋具的形成亦可決定走動或跑動的特性，當離開支撐面時，鞋底1和背 部2之間的角度會因彈簧的釋放而增加，而腳部的方向是趨近於小腿的方向。 因此，腿部落於前腳，接著，腳落下，直到鞋底全部或部分接觸於支撐面。在鞋底全部於支撐面。鞋底和背部之間的角度趨近於傳統的90度，因而 可更有效率地使用人們的物理能力，特別的是，可完全地利用使用者的體重， 並可確保踝關節和阿基利斯腱有效率地工作。
第一實施例的鞋具可進行優選的運動方式，人們可選擇具有最適合彈簧 特性(鞋底1和背部2之間的角度以及彈簧的剛性)的鞋具來穿著。在一釋放 狀態，腳部並未支撐於地面，而是定位於靠近小腿的方向。
對於具有180度的角度的鞋具，在釋放狀態的腳部的方向是一致於小腿 的方向。對於具有大於180度的角度的鞋具，腳部的方向是一致於小腿的方 向，其是由於在穿上鞋具時，使用者會付出肌肉力量來克服彈簧的壓力，使 得角度接近於180度，他/她的肌肉是持續地呈繃緊狀態，以維持彈簧兩臂之 間的角度在腳部的生理特性所允許的限制範圍內。
接著，在人們踏步於支撐面上時，鞋底和背部所形成的彈簧變形，且其 兩臂之間的角度接近於90度。接著，人們開始移動，抬起一腿並持續停於另 一腿。在抬起腿時，彈簧被釋放，而彈簧兩臂之間的角度增加至初始狀態， 同時將腿部向前及向上推。接著，人們落下腿部於支撐面，此時，彈簧3為 最大的未彎曲狀態，腳並未用腳跟來接觸於支撐面，而是用前腳部分來接觸。 然後，腿克服彈簧的作用，使得彈簧變形至接近90度(如圖3所示)。
體重較重的人在走動時，停留時全部腳面會落於支撐面。若人的體重相 對較輕，其會不足以完全壓縮彈簧，而他/她在移動時僅部分的腳會停留，例 如腳尖。
本發明的鞋具具有另一可能的運動方式，主要用於訓練肌肉。腿部在未 接觸於支撐面時是持續地呈緊張狀態，以保持延伸。使用者可通過其肌肉力 量來壓縮彈簧，來試著保持鞋底和背部之間的角度為90度，因此，鞋具可主要用以蓄積肌肉的能量。使用者可僅在腿部停留時(站在支撐面上時)才減少 腿部肌肉力量，此時，肌肉的作用是由使用者體重所形成的重力來取代。腿 部的運動著地可具不同的形式在腳尖、在整肢腳、在腳跟，其依據運動的 特性和使用者的需求。
彈簧的變形亦可通過小腿的肌肉來進行，此時，為了確保彈簧的壓縮， 需確保鞋具背部與肌肉的接觸，例如使鞋具上部的高度充足，甚至部分覆蓋 住小腿柄，或者，使用特別的固定帶。在一實施例中，彈簧的變形(鞋底和背 部之間的角度減少)可通過腿部在踝關節的轉動來提供。
請參照圖7至圖11，其顯示依據本發明的第二實施例的包括鞋底和彈簧 的鞋具的示意圖。不同於第一實施例，彈簧為鞋底的一前端單元，彈簧3是
懸臂式地以一支臂來固定於鞋底1的第二後端部2，因此，此彈簧3為鞋底1 的後端部2的延伸，在初始狀態位置，此彈簧3是相對於後端部2向下彎曲 一a角度。
一彎曲區可定義於前端單元(彈簧)3與後端部2所連接的區域，此鞋底1 的彎曲區可依據傳統腳部的彎曲來配置腳部的腳趾端、腳蹠部的端處或鄰 近於腳跟的區域。
鞋具上部4具有固定腳部來定位於鞋底1上的功能，並可具部分或全部 的彈性材料，藉以允許一方面持續地彎曲或折迭鞋底l，另一方面壓下腳部， 包括其前端部，相對於此彈簧-鞋底l。若有需要，使用者可通過肌肉力量來 避免彈簧的彎曲(回復彈簧至初始位置)，或者可強迫彈簧伸直。
依據本發明，在使用者的腳部未置於鞋具時，鞋底1的彈性前端部和後 端部之間的初始角度a是小於180度(如圖7、 8及9所示)，此角度可為不同 設定，特別是可小於90度(如圖9所示)。鞋底的彈簧3可以是由彈性高分子所製成，其特性可隨其長度而為常數
或可變的。
在其它實施中，沿著彈簧的剖面的尺寸和形狀可隨著長度而有所變化， 例如，為了在某區域中增加彈簧的剛性，其剖面面積可對應增加。
此彈簧可具有部分包覆於腿部，因此，此彈簧在一些區域可具有C形剖面。
彈簧的剛性程度可依據其使用目的來選擇， 一較"軟性"的彈簧可用於 日常生活用的鞋具，較硬的彈簧可用於運動鞋具。
鞋具的上部4可製成或設有固定組件，用以固定腳部，包括其前腳和蹠
部於鞋具中，固定組件的形式可為
上部4的腳尖部分固接於彈簧3 (鞋底的前端部)，並形成容置空間來容置 腳部的腳尖部分；
環繞腳部的小帶子、細繩及相似的剛性或彈性的固定單元，其中此固定 單元或其它固定單元亦可避免腳部在鞋底上晃動或脫離。
在運動訓練期間中，合理的是使用具有或小於90度的鞋具，其是由於使 用者需付出特定的肌肉力量來穿上鞋具，以回到彈簧3的初始伸直狀態(未彎 曲)，並排除腳尖的過度彎曲情形，在腳部離開支撐面時皆需要力量。使用接 近90度的鞋具(如圖9所示)會有部分風險，因而需要特別的技巧。
第二實施例的裝飾外觀亦不尋常。鞋底為非平直，且具有明確定義的過 度彎曲；彈簧與鞋底後端部之間的角度是小於傳統的180度；鞋底的前端部 在初始狀態時是向下。
部分支座固定單元形式的鞋底是在初始狀態時向下彎曲，藉以在使用者 體重及/或肌肉與肌腱的力量作用下，提供鞋底的周期性變形，並可同時蓄積用以變形的能量。當身體重量由一腳轉移至另一腳時，第一腳的鞋底的彈簧 可釋放於身體重量，並傾向回復至其初始下彎位置。彈簧的位置回復可為逐 漸地或快速地進行。在回復的過程中，彈簧可由支撐面來反彈腳尖往前移動。 本發明的鞋具的移動過程是相似於一腳尖走動在每一步中，使用者是由支 撐面被推動，此推動是完全自動地進行。
在日常走動中，彈簧的變形主要是通過使用者的體重來提供，當腳部離 開支撐面且腳部肌肉放鬆(腳部並未支撐彈簧的平直位置)時，鞋底的前端部 和後端部之間的角度會因彈簧釋放而回復其初始位置。
由於彈簧的彎曲，向下觸碰是以前腳來進行，並接著在人體體重的作用 下，鞋底伸直，且腳部分或全部觸碰於地。在全部接觸時，鞋底的前端部和 後端部之間的角度是接近於180度。
另一種可能的移動方式向下觸碰是以腳跟來進行，並在人體體重下產 生彈簧的變形，直到彈簧變成平直。
可能的運動如下使用者使用他/她的腳部肌肉力量來避免彈簧被彎曲， 此時，腳部並未支撐於表面。在此例中，在運動中的鞋底可保持接近於平直， 且觸碰的形式可為任何種類，依據於使用者的意願。
依據人的重量和肌肉力量，他/她可利用最大的彈簧變形來移動，直到腳 部完全地支撐於地面(鞋底的彈簧和後端部之間的角度是接近於等於180 度)，或者，可利用部分彈簧變形(鞋底部分之間的角度是小於180度)。對於 各別的走動於腳尖時，腳部的後端部並不會接觸到支撐面。
彈簧彎曲的初始角度可為不同，例如，若本發明的鞋具是由傳統的人來 使用，而非肌肉健身的人，合理的是，可使用相對於傳統平鞋底，其變化較
小的鞋具，其初始角度的範圍可在165度至175度之間。對於年輕和訓練中的人，鞋底的彈簧和後端部之間的角度可為140度。更"極端"的使用者可 能想嘗試具有角度接近於120度的鞋具。對於運動訓練的人，如極限運動， 此初始角度可接近或更小於90度。
值得注意的是，本發明的鞋具所產生蓄積能量效果並非僅決定於鞋底彈 簧的前端部的初始彎曲程度，相似於第一實施例，其效果實質上是決定於彈 簧的特性其材料的彈性和剛性，用以製成此鞋底並構成彈簧。彈簧愈堅硬， 此初始角度與傳統角度的差異愈小，其取決於鞋具所需的效果。
剛性和彈性係數可隨著彈簧的長度而有所變化，例如，在過度彎曲區域 中的彈簧可相對於其它部分具有較小的剛性。
此外，值得注意的是，使用本發明的鞋具所產生的運動是容易的，其是 由於不僅僅使用到鞋底的彈性特性。例如，在彈簧反彈於支撐面時，對應於 腳跟的鞋底後端部可作用為槓桿，相對於彈簧和後端部的支點。彈簧所蓄積 且在此例中所釋放能量，可通過槓桿的作用來補足。彈簧可相對於支座點轉 動，並作用於鞋底的後端部，使其向上。
固定單元的特性可穩固腳部的位置於鞋底上，固定單元可壓合腳的任何 位置於鞋底上，包括彈簧初始被彎曲的位置。此外，固定單元需提供鞋底因 使用者的肌肉力量而部分或全部的伸直(增加鞋底的彈簧和後端部之間的角 度到180度)。固定單元的附加條件為可改變角度卻不毀壞鞋具部分。
具有下彎鉤狀形式的鞋底前端部可使用於在石頭及巖路上的移動，例如 徒步旅行中。在此例中，若有需要，使用者可一腳抓著其本身於一不平坦的 地面，藉以使另一腳找到一適合的支撐。彈簧可壓下鞋底的前端部(其呈鉤狀 並帶有腳尖)至所選擇的不平坦支撐面，接著，使用者通過拉緊肌肉來伸直彈 簧，並分離腳部於不平坦支撐面，且轉移其重量至另一腳。本發明的鞋具可有效率地使用人的物理資源，特別是完全地使用其重量， 並提供腳部肌肉和肌腱的有效作用。
需建議的是，使用者最初是以最適合的彈簧3和固定單元的特性來選擇
鞋具。在穿著本發明的鞋具時，使用者需彎曲其腳部來對應於鞋底1和固定
單元，或者，在穿鞋過程中，部分或全部地伸直其肌肉，藉以增加彈簧3之 間的角度，並使得鞋底可最大角度到180度。
使用者更起立於支撐面上，而人體的重量是作用於彈簧上，在此作用下， 彈簧3變形且鞋底部分之間的角度是接近於180度。
接著，使用者開始移動，他可抬起一腳，並支撐於另一腳。在抬腳時， 彈簧是由使用者的重量作用中釋放。若使用者未付出特定的肌肉力量，彈簧 3和鞋底1之間的角度是減小至其初始角度，並同時反彈腳部向上和向前。 腳部是部分或全部地隨著此下彎鞋底而向下彎，腳部更接著落於支撐面，腳 部可以是以其腳尖來克服彈簧的作用，並變形彈簧至180度，此時，腿部是 完全支撐於腳上。
即使是堅硬的彈簧，訓練中或過重的人可完全地支撐於腳的表面，瘦弱 及體重輕的人可能缺少力量來完全變形彈簧，因此在他移動時，僅通過腳尖 部分來支撐。
值得注意的是，若落腳時，使用者是以腳跟來觸碰支撐面，則鞋具所蓄 積的能量的有用效應可能會突然地減少。在此例中，腳部的前端是隨著彈簧 而彎曲，並保持著彎曲狀態，此腿部是僅支撐於腳跟。
然而，若使用者起初抬起腳跟，並支撐於腳尖，接著，由支撐面來反彈 於腳尖(腳尖走動)，接著，彈簧可最有效率地作用於腳尖上。
此鞋具的所敘述實施例可輕易地來製造和使用，用以有效地利用使用者的重量和肌肉作用，來蓄積能量並轉移能量至下一步的腳部反彈。本發明的 鞋具可用於日常生活中各種不同種類的使用者，以及物理練習或運動訓練，
其亦可用於復健目的，例如創傷後的關節發展等。
除了利用彈簧的釋放能量來增加運動效率外，本發明的鞋具可有利於跳 高或跳遠者，其準備身體來進行跳高或跳遠，並在最理想的時刻進行，以確 保其效果。因此，使用者進行一初步的擺動通過肌肉力量來部分壓縮和釋 放彈簧，例如，通過彎曲和未彎曲腳部，逐漸地增加晃動的振幅和頻率。當 彈簧被壓縮至最大壓縮量時，使用者開始進行跳高或跳遠。在此過程中，可 使用到其反應的效果。
相同的作用可發生於準備跑步的運動員(特別是短跑選手)，其擺動可提 供更有力量的起跑衝刺。
當穿著本發明的鞋具時，使用者可為坐著、站著、慢速的走動中、跑動 或跳動中。此外，特殊的鞋具，用以滑冰、滑雪等，可依據本發明的鞋具來 製造。
適當的測試已經完成，其驗證在正確選擇的初始彈簧角度和上部4的變 形可能性下，本發明的鞋具可適用於各種的使用者，並可大幅地增加使用者 的運動速度。在此過程中，使用者為了彈簧變形所付出的力氣幾乎不會不同 於使用者在傳統鞋具中所付出的力氣。
綜上所述，雖然本發明已以優選實施例揭露如上，但上述優選實施例並 非用以限制本發明，本領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍 內，均可作各種更動與潤飾，因此本發明的保護範圍以權利要求界定的範圍 為準。
權利要求
1.一種可蓄積能量的鞋具，用於通過彈性變形來蓄積能量，其特徵在於所述鞋具包括彈性鞋底；彈性背部單元，結合於所述彈性鞋底上；以及固定組件，用以確保使用者的腳部定位於所述彈性鞋底上，其中所述固定組件是耦接於所述彈性鞋底和所述彈性背部單元；其中，所述彈性鞋底和所述彈性背部單元之間是以初始角度來設置，所述初始角度是大於90度，所述彈性鞋底和所述彈性背部單元是形成片彈簧，並具有預設彈性，以提供所述彈性變形，所述彈性鞋底和所述彈性背部單元為所述片彈簧的兩臂。
2. 根據權利要求1所述的鞋具，其特徵在於所述彈性鞋底 和所述彈性背部單元是以彈性聚合物來製成。
3. 根據權利要求1所述的鞋具，其特徵在於所述初始角度是依據所述片彈簧的特性、使用目的及使用者的物理能力來選 擇。
4. 根據權利要求1所述的鞋具，其特徵在於所述片彈簧的截面是隨其長度而為常數或可變。
5. 根據權利要求1所述的鞋具，其特徵在於所述片彈簧的 彈性和剛性是隨其長度或寬度而為常數或可變。
6. 根據權利要求1所述的鞋具，其特徵在於所述片彈簧具有c形截面的區域，用以部分包覆於使用者的腿部。
7. —種可蓄積能量的鞋具，用於通過彈性變形來蓄積能量，其特徵在於所述鞋具包括 鞋底；背部單元，結合於所述鞋底上；固定組件，用以確保使用者的腳部定位於所述鞋底上，其中 所述固定組件是耦接於所述鞋底和所述背部單元；以及片彈簧，具有預設彈性，以提供所述彈性變形，所述片彈簧 具有兩臂，其分別耦接於所述鞋底和所述背部單元；其中，所述鞋底和所述背部單元之間是以初始角度來設置， 所述初始角度是大於90度。
8. 根據權利要求7所述的鞋具，其特徵在於所述片彈簧是以彈性聚合物來製成。
9. 根據權利要求7所述的鞋具，其特徵在於所述片彈簧的截面是隨其長度而為常數或可變。
10. 根據權利要求7所述的鞋具，其特徵在於所述片彈簧的彈性和剛性是隨其長度或寬度而為常數或可變。
11. 根據權利要求7所述的鞋具，其特徵在於所述初始角度是依據所述片彈簧的特性、使用目的及使用者的物理能力來選 擇。
12. —種可蓄積能量的鞋具，用於通過彈性變形來蓄積能量，其特徵在於所述鞋具包括鞋底，包括前端部和後端部，所述前端部是形成支臂彈簧， 以提供所述彈性變形，所述支臂彈簧是向下彎曲並懸臂式地固定於所述鞋底的所述後端部；以及固定組件，用以確保使用者的腳部定位於所述鞋底上，其中 所述固定組件是耦接於所述鞋底，並下壓使用者的腳部的前端於 所述支臂彈簧上；其中，所述鞋底的所述前端部和所述後端部之間是以初始角 度來設置。
13. 根據權利要求12所述的鞋具，其特徵在於所述初始角 度是小於180度。
14. 根據權利要求12所述的鞋具，其特徵在於彎曲區是定 義於所述鞋底的所述前端部與所述後端部所連接的區域，所述彎 曲區是位於腳部的腳趾端、腳蹠部的端處或鄰近於腳跟的區域。
15. 根據權利要求12所述的鞋具，其特徵在於所述支臂彈簧是以彈性聚合物來製成。
16. 根據權利要求12所述的鞋具，其特徵在於所述初始角度是依據所述支臂彈簧的特性、使用目的及使用者的物理能力來 選擇。
17. 根據權利要求12所述的鞋具，其特徵在於所述支臂彈簧的截面是隨其長度而為常數或可變。
18. 根據權利要求12所述的鞋具，其特徵在於所述支臂彈簧的彈性和剛性是隨其長度或寬度而為常數或可變。
19. 根據權利要求12所述的鞋具，其特徵在於所述支臂彈 簧具有C形截面的區域，用以部分包覆於使用者的腿部。
20. 根據權利要求12所述的鞋具，其特徵在於所述支臂彈簧是呈下彎鉤狀的形式。
全文摘要
本發明提供一種可蓄積能量的鞋具。此鞋具包括彈性鞋底、彈性背部單元及固定組件，彈性背部單元是結合於鞋底上，固定組件是用以確保使用者的腳部定位於鞋底上。其中，根據本發明，彈性鞋底和彈性背部單元之間是以初始角度來設置，初始角度是大於90度，而形成膝狀的扁平可變形彈簧(在此又稱為片彈簧)，其具有預設彈性，而鞋底和背部單元為片彈簧的『兩臂』(或兩肩)。本發明的鞋具可通過彈性變形來蓄積能量，並轉移能量來由支彈面反彈至腳部，增加運動效率。
文檔編號A43B5/00GK101536818SQ20091000792
公開日2009年9月23日 申請日期2009年2月27日 優先權日2008年2月29日
發明者希羅基赫·馬克·魯道夫維奇 申請人:希羅基赫·馬克·魯道夫維奇