運動鞋的鞋底結構的製作方法

2023-05-24 10:32:31 2

專利名稱：運動鞋的鞋底結構的製作方法
運動鞋的鞋底結構本發明涉及一種運動鞋的鞋底結構，其包括外底以及由許多部分 組成的夾層，該夾層是柔性的並在跑步中支撐腳部。跑鞋的功能， 一方面是為了幫助跑步的行為，這樣跑步者的前進儘可能的經濟；另一方面，是為了保護腳部避免從跑步中受到的壓力。 為了達到這些功能，開發了其各種鞋底形成為柔性的以減少腳部壓力 和使跑步更有效的運動鞋。跑步過程中肌肉交替伸展和收縮。跑步的步伐包括飛躍階段和支 撐階段。飛躍階段中肌肉預活動，為在底部的腳的沖擊作準備，在該 階段大的反作用力直接作用在底部。在沖擊階段預活動的肌肉伸展(離 心階段)並將可在緊隨伸展之後的同心階段利用的彈性能儲存在它們 的結構內。在接觸階段跑步者通過他/她的肌肉工作產生決定運動方向 以及在飛躍階段他/她的重力中心的加速度的力量(運動能)。跑步者 產生的所有力通過由跑鞋形成的支撐表面傳遞到底部。根據牛頓第三 定律，相同數量相反方向的反作用力從底部直接作用在跑步者。在沖 擊階段起始，該力通過骨頭和腱傳到導致力生成增加的肌腱聯合體。跑鞋作為在跑步底部和跑步者之間力生成的傳遞者擔任了重要角 色。鞋的幾何形狀和其剛性、柔性性能可以影響調整系統的操作，從 自然和經濟運動的視角看其很重要。此外，鞋的幾何形狀直接影響力 臂的大小並通過此，影響力生成的需求。從專利US4，757，620Z中已知一種運動鞋的鞋底結構，該鞋底結構 包括設置在耐磨鞋底和中間層之間的緩衝和支撐結構。該緩沖和支撐 結構包括基本上從鞋底頂端延伸到腳掌區的柔性腳趾部分；以像楔 子的方式從鞋底後部邊緣朝向鞋底前端漸縮並延伸至少在足跟區之上 的彈性足跟部；以及基本上從鞋底後部邊緣延伸到腳掌區或安裝在適 於和足跟及足跟部之上的足弓相配合的區域上的主體件，該主體件基 本上比所述足跟部和腳趾部分要硬和堅固。這樣的鞋底結構有效地接 受了在腳的著陸階段直接作用在跑步者足跟的碰撞衝擊。在腳部的擺動階段(rolling phase),鞋底結構支撐足弓，這減少了直接作用於腳 的壓力。在腳部起跳階段，消除了鞋的不必要的滑動。跑鞋的作用之一是保護腳免於不正確的姿勢，如過度內旋(腳踝 向內轉動太多)或外轉(和內旋相對的姿勢)。已知的跑鞋經常使用 跑步過程中支撐腳的過度內旋保護。然而，由於該支撐妨礙了腳的自 然運動，因此太多支撐會導致疲勞損傷。本發明的目的是提供跑鞋的更好的鞋底結構，其促進自然和經濟 的運動，預防疲勞損傷的出現。為了達到該目的以及那些隨後出現的目的，根據本發明的鞋底結 構其特徵在權利要求1的特徵部分的介紹中描述。該新的鞋底結構的夾層至少由三部分組成，該三部分是沿整個 鞋底長度延伸的柔性主體部件；延伸到足跟區的柔性足跟吸收部件；撐部件。該支;部件由柔;生小;主體部件和足跟吸收部件的柔性材料製成，其中該支撐部件夾在主體部件和足跟吸收部件之間。此外，腳 ;時2考慮在內。
'''、、5 "—" -本發明的優選實施例中，支撐部件包括基本上為板狀的足跟部和 成形前部，它們由從支撐部件的下表面突起的基本上橫向的支撐脊相 互分開。優選地，該支撐部件包括兩個凸起，其中第一凸起緊鄰鞋的 內邊緣設置，比緊鄰鞋的外邊緣設置的第二凸起高，所述第一和第二 凸起之間具有支撐脊低於凸起的區域。研究表明這樣的支撐結構在步 伐的不同階段有效地支撐腳部，而不過多的限制腳的自然運動路徑。本發明的一個實施例中，支撐部件的上表面裝備有安裝碳纖維板 的凹陷，其作用是增加支撐部件的扭轉剛性。這通過以其橫向剛性高 於其縱向剛性的方式製造的碳纖維板實現。優選地，碳纖維板在腳掌 下面、在鞋的外邊緣的側面處的延伸要遠於在鞋的內邊緣的側面處的
延伸。碳纖維板的後部可以裝備有星形口，該星形口在足跟沖擊過程 中提高了裝備有該碳纖維板的支持部件的柔性。根據本發明的鞋底結構可進一步裝備安裝在主體部件內的腳掌處 的凹陷中的沙漏形腳掌吸收部件。該腳掌吸收部件由比主體部件更有 柔性的材料製成。僅在腳掌區的中部設置吸收是普遍的方式，但事實 上，從腳的解剖學考慮這是最有問題的地方。如果吸收部件僅在腳掌 區的中部，腳趾的長骨在鞋的外圍區內將被壓縮，作為重複運動的該 壓縮是導致腳部區中的問題的重要原因之一。眾所周知，最高載荷壓 力出現在蹠骨末端邊緣。當吸收部件是沙漏形的，載荷壓力更平均地 分布在整個腳掌區內，這實現了有效的和向前驅動腳掌的起跳。本發明涉及以新方式實施的鞋的鞋底結構，該鞋底結構跟隨和支 撐腳部，這樣維持了自然和經濟運動的前提。在新鞋底結構的改進中， 已將解剖學和生物力學因素作為出發點考慮。本產品的改進尤其注重鞋的幾何形狀，因為已經發現結構方案作為跑步底部和跑步者之間力 生成的傳送者扮演了重要角色。在Jyvaskyia大學的生物力學實驗室已經執行了測量系列，該實 驗室的目的是使用生物力學方法的研究來分析新鞋底結構的操作。在 和市場上的兩個跑鞋的比較中，發現本發明的鞋對跑步技能和肌肉活 動模擬沒有影響。基於此，可以假定不同鞋之間的反作用力和壓力值 的改變取決於幾何形狀和衝擊吸收以及鞋的柔性性能。當研究壓力載荷直接作用在腳部時，發現使用新跑鞋，足跟衝擊 吸收的載荷值在慢跑和快跑中都比使用參考的鞋運動時低34%。當檢 測腳掌區上的壓力載荷時，可以在新跑鞋的腳掌吸收區發現比參考鞋 分布更平均分布的壓力值。所有這些區別都是有統計學意義的。新鞋 的腳掌吸收區符合解剖學結構設置(蹠骨的末端)。在腳掌起跳階段 (推動階段)，在新鞋中發現了力的最低平均值和最大值，這表明運動 的方向保持得非常水平。這從垂直推動力的大小也可以看出，新鞋的 垂直推動力是最小的並具有統計學意義。從足跟沖擊階段到推動階段的過渡稱為"擺動效應(rolling effect)"。擺動效應應該是快速和平衡的。鞋應該支撐和跟隨腳的自 然運動。研究發現新跑鞋能夠實現到推動階段最快速的擺動效應，並 且在平均壓力中心沿腳部區域內的自然路徑移動時擺動效應是平衡 的。沒有出現壓力往腳的外邊緣或內邊緣大的轉移(太多外轉或相應 的內旋)。平均和快速的擺動效應為有效的力生成和經濟的步伐創造 了前提。在跑步的經濟功效的研究中，做了有趣並重要的額外的觀測，該 觀測中使用新鞋跑步的人比使用參考鞋的人，在標準載荷下心跳平均 少4次，耗氧量平均少4%。該現象可以通過觀測受力板分析的結果 解釋，根據該結果，使用新跑鞋直接向前的力的產生相當高於使用參考鞋的。該結果清楚表明了跑步的經濟功效可通過跑鞋顯著改進，並 通過跑鞋，可以減少跑步過程中的能量消耗。研究中觀測到的變化決 定性地影響了長跑者獲得的最終結果成績，如在馬拉松中。下面將藉助附圖對本發明進行詳細描述；然而，附圖的細節並不 是為了限制本發明。圖l是裝備有根據本發明的鞋底結構的運動鞋的透視圖，其中鞋 底各部分相互分開。圖2示出了主體部件的頂平面圖。圖3示出了碳纖維板的頂平面圖。 圖4示出了碳纖維板的側視圖。 圖5示出了支撐部件的頂平面圖。 圖6示出了支撐部件的底視圖。 圖7是支撐部件的底部透視圖。 附件1和2是包含支撐部件的照片。

圖1示出了根據本發明的裝配有鞋底結構的運動鞋。該鞋底結構 包括外底11和由許多部分12， 13, 14, 16， 21, 23組成的夾層10， 該夾層10成形和構造以使其是柔性的，並在跑步過程中在需要時支撐 腳。外底11由足跟部和腳掌(ball)部組成。夾層10包括沿鞋的整個長度延伸的柔性主體部件12;延伸至 足跟區的柔性足跟吸收部件13;以及安裝在上述二者之間的從足弓之 上的足跟區延伸到腳掌區的支撐部件14。該支撐部件14由比主體部 件12和足跟吸收部件13更硬的材料製成，並且成形為跑步過程中支 撐和跟隨腳的自然運動。除了這三個主要部分外，夾層10還包括腳掌 吸收部件16、碳纖維板21和弓形支撐件23。圖2中更詳細示出的主體部件12由為鞋提供良好彈性的聚合物材 料製作成。在主體部件12的上表面，在腳掌處有一凹口 15，沙漏形 腳掌吸收部件16安裝到凹口 15中。腳掌吸收部件16由從載荷結束後 立即恢復其原狀的彈性特殊材料製成。腳掌吸收部件16的沙漏形狀緊 隨腳掌區(蹠骨的末端)的解剖結構，該情況下其提供最好的可能的 吸收。同時，其幫助指引向前的動能。從圖2還可以看出，該吸收部 件16在腳的內邊緣IE的側面(或者在大腳趾的側面)的寬度大於在 腳的外邊緣OE的側面的寬度。足跟吸收部件13是板狀件，其在足弓的側面的邊緣成形為安裝在 支撐部件14的特殊形狀內。在足跟吸收部件13的下表面的中間具有 如已知方式(未示出)的凹陷，該凹陷改進了在足跟衝擊過程中鞋的 柔性以及幫助在更寬的區域內分布衝擊。在跑步步伐的接觸階段的開 始出現清晰的衝擊峰值，因此使主體承受瞬間高栽荷，這關係著扭傷 的產生。由於新型夾層結構IO，來自衝擊的壓力被在更寬的區域內分 布。從研究中可知，採用根據本發明的鞋，足跟衝擊的載荷值比用參 考鞋的低34%。足跟吸收部件13可以從與主體部件12相同或相應的材料製作。 適合的聚合物材料是，例如，硬度在50-55肖氏C ( Shore C )硬度範 圍內的乙烯-乙酸乙烯酯(ethylvinylacetate )。支撐部件14設置在主體部件12和足跟吸收部件13之間，該支撐 部件由比主體部件12和足跟吸收部件13硬的材料製成，上述二者是 柔性的。例如，用於支撐部件14的適合材料是硬度在60±3肖氏範圍 內的乙烯-乙酸乙烯酯。該支撐部件14從足跟區延伸到腳掌區，並成 形為使其支撐和跟隨腳的自然運動。由於其形狀，其相當大地促進了
腳步的擺動效應。從示出了支撐部件14的底視圖的圖6和7可更詳細地看到支撐部 件14的下表面的形狀。該支撐部件14包括板狀的足跟部17和部分地 延伸到腳掌區的成形前部18。該足跟部17和前部18被從支撐部件14 的下表面突出的橫向的支撐脊19相互分開，已經將腳的骨頭和在跑步 的不同階段的運動路徑都考慮在內來設計該支撐脊19的成形。支撐脊 19包括兩個凸出19a和19b,在該兩個凸出19a和19b之間具有低於 它們的區域19c。第一凸起19a鄰近鞋的內邊緣IE，而另一個較低的 突起19b鄰近鞋的外邊緣OE。如一些類型的支撐脊的高度估算，可 以說，如果足跟部17的板狀區內的支撐部件14的厚度是H，則支撐 脊19在不同部分處的相應高度如下在凸起19a處為H的2.2-2.5倍； 在凸起19b處為H的1.7-1.9倍；在支撐脊19的最低區域19c處為H 的1.2-1.5倍。圖5示出了形成在支撐部件14的上表面內的淺的凹陷20。該凹 陷20用於容納由碳纖維製造的、其功能為增加支撐部件14扭轉剛性 的板21。碳纖維板21本身的頂平面視圖在圖3中示出，側視圖在圖4 中示出。碳纖維板21的纖維是經過定向的，這樣板21的橫向剛性高 於其縱向剛性。碳纖維板21允許在支撐階段出現腳的內部旋轉(內 旋)，但防止過分的內部旋轉(過內旋)。該板21也在在縱向上發生 的壓力變化中保持其柔性，在該情況下步伐的壓力中心跟隨自然路徑。碳纖維板21裝備有位於足跟下面的星形口 22，其有效地吸收了 出現在接觸階段開始時的足跟衝擊，並因此增加了在足跟衝擊過程中 裝備有碳纖維板21的支撐部件14的柔性。從圖4中可看出碳纖維板 21成形為彎曲的，這樣從側向上看該板形成了非常緩的字母S。這個 形狀基本上和支撐部件14的上表面形狀相對應。請注意，增加鞋底結構的扭轉剛性的碳纖維板21是任選的附件， 當鞋中不需要過內旋的保護時不需要該碳纖維板21。因此，根據本發 明的跑鞋也可以不需要碳纖維板21來製造。此外，鞋的鞋底結構裝備有其功能為改進腳步在其自然運動路徑
中的方向的弓形支撐件23。該弓形支撐件23優選地由PVC塑料製造， 並且其成形為使其導引運動到腳的外邊緣。在外底11的足跟部使用橡膠材料可極好地抵抗磨損，並因此，由 於該部分，延長了鞋的使用壽命。腳掌區內的橡膠材料是彈性的，在 該情況下能夠實現有效的推動階段。足跟下面的橡膠材料的硬度是 60±3肖氏A ( Shore A )。在腳掌下面是其中橡膠硬度大約為65肖氏 A的區域。本發明的許多改進都可能落在如下述權利要求限定的本發明構思 的範圍內。
權利要求
1.一種運動鞋的鞋底結構，包括外底(11)和由多個部分組成的夾層(10)，該夾層(10)是柔性的，用於在跑步過程中支撐腳，其特徵在於該夾層(10)包括沿鞋的整個長度延伸的柔性主體部件(12)；延伸到足跟區的柔性足跟吸收部件(13)；以及夾在主體部件(12)和足跟吸收部件(13)之間的並從足跟區延伸到腳掌區的支撐部件(14)，該支撐部件(14)由比主體部件(12)或足跟吸收部件(13)的柔性小的柔性材料製成。
2. 如權利要求1所述的鞋底結構，其特徵在於所述支撐部件(14 ) 包括基本上為板狀的足跟部(17)和成形前部(18)，該足跟部(17) 和成形前部(18)由從支撐部件(14)的下表面突出的基本上為橫向 的支撐脊(19)相互分開。
3. 如權利要求2所述的鞋底結構，其特徵在於所述支撐脊(19) 包括兩個凸起(19a， 19b),其中鄰近鞋的內邊緣(IE)設置的第一 凸起(19a)比鄰近鞋的外邊緣(OE)設置的第二凸起(19b)高，在 所述第一和第二凸起(19a， 19b)之間具有一區域，在該區域中支撐 脊(19)低於所述第一和第二凸起(19a, 19b)。
4. 如前述任一項權利要求所述的鞋底結構，其特徵在於該鞋底 結構還包括安裝在支撐部件(14)的上表面內的凹陷(20)中的碳纖 維板(21)，該碳纖維板(21)的橫向剛性高於其縱向剛性。
5. 如權利要求5所述的鞋底結構，其特徵在於碳纖維板(21) 在腳掌下面、在鞋的外邊緣(OE )的側面處延伸的比在鞋的內邊緣(IE ) 的側面處延伸的遠。
6. 如權利要求4或5所述的鞋底結構，其特徵在於在碳纖維板 (21)的後部設有星形口 (22)，該星形口 (22)在足跟衝擊的過程中 增加裝備有碳纖維板(21)的支撐部件(14)的柔性。
7. 如前述任一項權利要求所述的鞋底結構，其特徵在於該鞋底 結構還包括安裝在主體部件(12)中的凹口 (15)內的腳掌吸收部件 (16)，該腳掌吸收部件(16)延伸到腳掌處的鞋的大部分寬度。
8. 如權利要求7所述的鞋底結構，其特徵在於所述腳掌吸收部 件(16)的形狀像沙漏。
9. 如權利要求8所述的鞋底結構，其特徵在於所述腳掌吸收部 件(16)在鞋的內邊緣(IE)處的寬度大於在鞋的外邊緣(OE)處的 寬度。
10. 如前述任一項權利要求所述鞋底結構，其特徵在於該鞋底 結構還包括安裝在支撐部件(14)下面的弓形支撐件(23)。
11. 如前述任一項權利要求所述的鞋底結構，其特徵在於主體 部件(12 )和足跟吸收部件(13 )由硬度為50-55肖氏C的聚合物材 料製成，支撐部件(14)由硬度為60±3肖氏C的聚合物材料製成。
12. 如權利要求11所述鞋底結構，其特徵在於所述聚合物材料 是乙烯-乙酸乙烯酯或類似材料。
13. 如前任一項權利要求所述的鞋底結構，其特徵在於外底(11) 由硬度為60±3肖氏C的橡膠材料製成，並包括設置在腳掌下面的硬 度為65肖氏C的部分。
全文摘要
一種運動鞋的鞋底結構，包括外底(11)和由多個部分組成的夾層(10)，該夾層(10)是柔性的，用於在跑步過程中支撐腳。夾層(10)包括沿鞋的整個長度延伸的柔性主體部件(12)；延伸到足跟區的柔性足跟吸收部件(13)；以及夾在主體部件(12)和足跟吸收部件(13)之間的並從足跟區延伸到腳掌區的支撐部件(14)，該支撐部件(14)由比主體部件(12)或足跟吸收部件(13)的柔性小的柔性材料製成。支撐部件(14)包括基本上為板狀的足跟部(17)和成形前部(18)，該足跟部(17)和成形前部(18)由從支撐部件(14)的下表面突出的基本上為橫向的支撐脊(19)相互分開。夾層(10)也包括沙漏形的腳掌吸收部件(16)和增加扭轉剛性的碳纖維板(21)。
文檔編號A43BGK101212914SQ200680023641
公開日2008年7月2日 申請日期2006年6月28日 優先權日2005年7月1日
發明者M·薩爾米寧, T·尼斯卡寧 申請人:Karhu體育用品有限公司