鉴于前述内容，本发明的目的是提供一种运动鞋，其可以在优化相 互矛盾的减震和稳定性的同时，最大化舒适度和耐久度。
更特别地，本发明的目的是构造一种运动鞋，其具有一种在鞋底不 同区域提供不同减震特性的鞋底单元，从而削弱脚后跟冲击时的冲击 力，而不在步态循环的随后动作中引入不稳定性。
本发明的另一个目的时提供一种采用机械减震系统的运动鞋的鞋 底，其被设计成通过弹性和耐久材料的特殊构造来吸收冲击力，消除对 用于减震的低耐久的泡沫材料的严重依赖。
本发明进一步的目的是提供一种具有机械减震系统的鞋的鞋底，通 过稍微地修改其构造而可很容易地为特殊应用或个人穿着而定做。
这些和其他目的可以通过依照本发明的所描述的鞋类的鞋底夹层 实现。这种鞋底夹层包括鞋底夹层元件，其包括：(a)内侧元件，其 包括顶部内侧板，底部内侧板，以及设置于顶部内侧板和底部内侧板之 间，用于支承顶部内侧板远离底部内侧板的多个内侧支撑件；以及(b) 外侧元件，其包括顶部外侧板，底部外侧板，以及设置于顶部和底部外 侧板之间的、用于支承顶部外侧板使之远离底部外侧板一段距离的多个 外侧支撑件；其中多个外侧支撑件的至少一部分，以一个角度安装到多 个内侧支撑件的至少一部分上。外侧支撑件与内侧支撑件之间的角度大 于0度小于180度，优选的约5至120度，更优选的约10至约90度，并且最 优选地为约15至约75度。
根据本发明的另一方面，当一个假想的平面近似直角地分别与顶部 和底部内侧板和外侧板相交时，前述鞋底夹层元件的内侧和外侧支撑件 具有C形的横断面。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括鞋底夹层元件的鞋的鞋底 夹层，所述鞋底夹层元件其包括顶板；底板；以及设置于顶板和底板之 间的，用于支承顶板使之远离底板一段距离的多个支撑件；这些支撑件 中的至少两个彼此相邻，并当它们与一个与顶板和底板以约直角相交的 假想平面相交时，它们在相同的方向上具有C形横截面。
根据本发明的另一方面，前述鞋底夹层元件包括位于鞋底夹层元件 的脚后跟冲击点的中间的脚后跟裂隙。脚后跟裂隙向鞋底夹层提供柔 性，并且允许鞋底夹层在冲击时弯曲，因而降低内旋的量和速度。脚后 跟裂隙从鞋底夹层横轴偏离约0度至约180度，优选的为约0至约120度， 更优选的约0至约90度。对于用于直线移动运动例如步行和跑步的鞋， 脚后跟裂隙与鞋底夹层横轴的偏离优选的为约15至约75度，以及更优选 的约17至约65度。对于用于侧面移动运动例如篮球运动的鞋，脚后跟裂 隙与鞋底夹层横轴的偏离为约65至约90度，优选的为约75至约90度。
根据本发明另一方面，提供一种鞋，其具有鞋上底，前述的本发明 的鞋底夹层，以及鞋外底。
附图说明
图1是根据本发明的鞋底夹层元件的透视图；
图2是鞋底夹层元件的顶视图；
图3所示为本发明的可替换的实施例；
图4是图1所示鞋底夹层元件的后视图；
图5是图1所示鞋底夹层元件的内侧侧视图；
图6是图1所示鞋底夹层元件在颠倒位置的外侧侧视图；
图7是包括顶板，底板和支撑件的组合的鞋底夹层元件的一部分的 侧视图；
图8-13是本发明的各种可替换的实施例；
图14A-D描绘了脚后跟裂隙的功能设计的速度影响；
图15是根据本发明鞋底的分解图；
图16是减震元件的透视图；
图17是根据本发明的右侧的鞋底底视图；
图18是鞋底的外侧侧视图；
图19是鞋底的内侧侧视图；
图20是结合了本发明的鞋底夹层元件的鞋的透视图；
图21-24描绘了本发明的各种可替换的鞋底；
图25-28是结合有图21-24中所描绘的各种可替换的鞋底的鞋的侧视 图；
图29描绘了根据本发明的鞋的5个区域；以及
图30描绘了根据本发明一可替换实施例的3个区域。

通过下面结合附图的优选实施例的描述，可对本发明加以更好的理 解。对于本领域的技术人员显而易见的是，所描述的本发明的实施例仅 仅是示例性和描述性的，而不是限制性的。除特别说明，本说明书中所 有公开的特征都可由具有相同或相似目的的可替换特征代替。因此，对 其进行修改的各种其它实施方式应当视为落在本发明及其等价物的范 围内。
附图1和2根据本发明的一个方面描绘了鞋底夹层元件的示例性实 施例。鞋底夹层元件1包括：内侧元件2和外侧元件3。该内侧元件包括 顶部内侧板4，底部内侧板5，以及设置于顶部和底部内侧板4、5之间用 以支撑顶部内侧板4使之远离底部内侧板一段距离的多个内侧支撑件 6。外侧元件3包括顶部外侧板7，底部外侧板8，以及设置于顶部和底部 外侧板7、8之间用以支撑顶部外侧板7使之远离底部外侧板8一段距离的 多个外侧支撑件9；其中多个外侧支撑件9的至少一部分，以一个角度 (θ1)安装到多个内侧支撑件6的至少一部分上。角度θ1设置在大于0 度小于180度，优选的约5至约120度，更优选的约10至90度，以及最优 的约15至约75度。该方向设计在鞋的纵向和横向上分别向鞋底提供各向 异性的柔性和刚性。
外侧支撑件9被定向为与鞋底夹层元件或鞋接收鞋底夹层元件的纵 轴L偏置一角度(θ2)。该外侧支撑件可定向为由纵轴偏离一角度θ2， 该角度大于0度小于180度，优选的大于0度至约90度，更优选的约10至 约90度，甚至更优选的约15至约75度，最优选的约17至约65度。
内侧支撑件6被定向为偏离纵轴L一个角度(θ3)。该内侧支撑件 可定向为由纵轴偏离一角度θ3，该角度大于0度小于180度，优选大于0 度至约90度，更优选约10至90度，例如约15至约75度。内侧支撑件6可 基本垂直于鞋底夹层的纵轴L，以便在用于直线移动运动，例如图2中所 示的步行和跑步的鞋中最大化侧面稳定性。对于用于侧面移动运动例如 篮球运动的鞋，内侧支撑件26可如图3所示布置为与鞋底夹层纵轴L偏离 小于90度。
在图1和2所示的本发明的实施例中，鞋底夹层元件1在内侧元件2和 外侧元件3之间具有一个空腔10。空腔10具有侧边缘11和内边缘12。外 侧支撑件9与空腔的侧边缘11垂直，并且内侧支撑件6的一部分与空腔的 内边缘12垂直。空腔分离内侧元件2和外侧元件3，并且使得鞋底夹层元 件11更柔软。柔软的鞋底夹层允许鞋在冲击下弯曲，因此减小施加于鞋 的冲击力中心的力矩臂(杠杆)。力矩臂的减小降低了距下关节周围的 扭矩，因此减少了在距下关节处的内旋量，并且减小了内旋的速度，从 而通过内侧元件2增加了鞋的稳定性，同时通过鞋底夹层1的外侧元件3 维持了最佳的减震。
内侧和外侧元件2、3可以相连接。例如，内侧和外侧元件2、3可通 过整体模制而如图4所示在它们的后端相连。内侧和外侧元件可以进一 步用过至少一个位于顶部内侧板4和顶部外侧板7之间的桥接元件13连 接。可以预计，所述一个或多个桥接元件13可存在于底部内侧板5和底 部外侧板8之间。
附图5是鞋底夹层元件1的内侧侧视图。当于顶部和底部内侧板4，5 以约直角相交的假想平面与设置在顶部内侧板4和底部内侧板5之间的 内侧支撑件6相交时，该支承件具有C形的横截面。在示例性的实施例 中，所有相邻的C形支撑件面向同一方向。支撑件互相分离，在两个相 邻支撑件之间的留下空隙。具有面向同一方向的至少两个相邻C形支撑 件的其他实施例也可应当被认为落入本发明的范围内。例如，在脚后跟 区域的C形支撑件可以面向相同的方向，而前足区域的C形支撑件可以面 向相反的方向。
C形支撑件较其他形状例如S形支撑件、波状支撑件、直支撑件和倾 斜的支撑件在减震特性中是优越的。尽管并不希望束缚于任何特殊的理 论，由于S形结构在其中心具有一个拐点，而C形结构没有拐点，因此C 形和S形结构具有不同的抗力挠度曲线特性。这就导致了S形结构的特 性，例如动态范围和预见性，明显区别于C形支撑件。例如，由于C形结 构的受力挠度曲线相对于S形结构更线性，因而C形结构较S形结构具有 较大的动态范围。S形支撑件的受力挠度曲线显示了在最初阶段的挠度 和刚性与随后阶段是一致的。另外，S形结构在性能上缺少预见性，这 是因为S形结构具有三个弯曲区域，而C形结构仅具有一个弯曲区域。因 此，材料的均匀性在S形支撑件中较C形支撑件中更重要。波状支撑件较 S形支撑件具有更多弯曲区域，并且因此具有所有前面所讨论的S形压结 构的所有缺陷。直线和斜线支撑件不提供可控制的变形，并且因此它们 对冲击力的反应很难预知。例如，取决于施力点，支撑件可以在该支撑 件的顶部，中间或底部弯曲。
如附图6所示，当鞋底夹层组件处于颠倒位置时，设置于顶部外侧 板7和底部外侧板8之间的外侧支撑件9也是C形的。C形支撑件可以有多 种变形。附图7-13描绘了几个范例。
支撑件的厚度为约0.5mm至约15mm，优选的为约1mm至约6mm， 并更优选的为约2mm至约5mm。支撑件的壁厚可与内侧和外侧元件相同 或不同，以控制内侧的内旋和外侧的减震。此外，对于每个支撑件根据 鞋的应用和个别的设计，其横向和纵向壁厚可不同，以调节减震。例如， 可以预见到支撑件的壁厚可以从侧边缘到内边缘逐渐减小。支撑件的构 造可以由本领域的技术人员进行修改，以优化鞋底夹层的性能和为特殊 应用和个人进行定做。
内侧和外侧元件的材料可以是弹性材料，例如工程树脂，或任何耐 久的弹性体材料。内侧和外侧元件的顶板、支撑件和底板可以从以下示 例性材料中独立地选择，当然其他适用的材料也是可以预见的：热塑性 聚氨酯(TPU)，聚酯-TPU，聚醚-TPU，聚酯-聚醚-TPU，聚氯乙烯， 聚酯，热塑性乙基-乙酸乙烯酯，苯乙烯-丁二烯-本乙烯，可购于商标 Pebax下的聚醚嵌段酰胺，可购于商标Hytrel的工程聚酯，包括天然 和人工合成橡胶的TPU混合物，以及它的混合或组合。TPU是内侧和外 侧元件的优选材料。在本发明的一个示例性实施例中，内侧和外侧元件 的顶板、支撑件和的底板是从TPU整体模制的。适于鞋底夹层元件的弹 性材料的硬度在约60Shore A至约70Shore D，优选的为约75Shore A至 约45Shore D。鞋底夹层的性能特性可以通过改变鞋底夹层的硬度来调 整。例如，可以预见到将更柔性的材料用于元件的外侧并且将更刚性的 材料用于内侧。
除鞋底夹层元件外，根据本发明的鞋底夹层可以进一步包括一个位 于鞋底夹层的弓形区域的弓形支撑。可以预见，弓形支撑可以与内侧元 件和/或外侧元件，例如顶板和/或底板整体成型，或弓形支撑可以与内 侧和外侧元件分离的元件。在如附图1中所示的示例性实施例中，弓形 支撑14与内侧元件2和外侧元件3整体成型。弓形支撑由弹性材料例如橡 胶材料制成。弓形支撑可以从如下示例性材料中选择，当然其他适用的 材料也是可以预见的：热塑性聚氨酯(TPU)，聚酯-TPU，聚醚-TPU， 聚酯-聚醚-TPU，聚氯乙烯，聚酯，热塑性乙基-乙酸乙烯酯，苯乙烯- 丁二烯-本乙烯，可购于商标Pebax下的聚醚嵌段酰胺，可购于商标 Hytrel的工程聚酯，包括天然和人工合成橡胶的TPU混合物，以及它的 混合或组合。TPU是内侧和外侧元件的优选材料。
基于如前所讨论的C形支撑件的优点，根据本发明的另一个方面的 鞋底夹层包括鞋底夹层元件，其包括顶板；底板；以及设置于顶板和底 板之间，支撑顶板远离底板一段距离的多个支撑件；至少两个，优选多 个，并更优选所有的支撑件彼此相邻，并具有当与一个与顶板和底板以 近似直角相交的假想平面相交时，面向相同方向的C形横截断面。鞋底 夹层元件可以包括多个元件，例如，内侧元件和外侧元件。可选的，鞋 底夹层元件可以是单个的元件。例如，鞋底夹层元件可以仅包括内侧元 件而不包括外侧元件，或仅包括外侧元件而不包括内侧元件。鞋底夹层 元件可以容纳于鞋的任何部分，以向脚的所选择的区域或全部区域提供 理想的减震和支撑。例如，鞋底夹层元件可以位于前足区域，脚后跟区 域或整个鞋底区域。
鞋底夹层元件可进一步包括脚后跟裂隙。在步行和跑步过程中，脚 后跟裂隙通常被设置在冲击点的内侧。脚后跟裂隙的目的是使鞋的后跟 柔软。柔性的脚后跟允许鞋的后跟在冲击下弯曲，因此减小施加于鞋的 冲击力中心的力矩臂(杠杆)。如前所述，减小的力矩臂降低内旋的量 和速度。冲击的点因运动员的个体而不同，并因此沿着脚后跟的外侧延 伸。例如，运动员A可能冲击接近于脚后跟的末端的外侧后跟的远边缘， 而运动员B可能冲击最接近于中足的外侧边缘。理想的是保证脚后跟裂 隙位于所有运动员群体的每个冲击点的中间位置。这样可确保在整个运 动员群体的脚后跟裂隙在冲击下弯曲。
附图14A-D说明速度在鞋底的脚后跟裂隙的功能性设计中的影响。 脚后跟裂隙被定向为与鞋或鞋底的横轴T偏离一角度(θ4)。脚后跟裂 隙15优选的被设置为以角θ4偏离鞋的横轴T，对于图14A所示的慢速步 行，角度θ4约17度；对于图14B所示的中速步行，角度θ4约47度；对于 图14C所示的快速步行，角度θ4约62度；对于图14D所示的跑步，角度 θ4约65度。也可预见到拖鞋(trail shoe)可以具有被定向为水平横过脚 后跟的脚后跟裂隙，例如0度，并且对于用于侧面移动运动例如篮球运 动、网球运动和交叉训练设计的运动鞋，可能具有90度的脚后跟裂隙， 通常居于脚后跟中央。例如，如附图3所示的篮球鞋的鞋底夹层元件具 有居于脚后跟中央的脚后跟裂隙25。因此，脚后跟裂隙可以设置为偏离 鞋底夹层横轴约0度至约180度，优选的为约0度到约120度，更优选的为 约0度到约90度，最优选的为约10度到80度。对于用于直线移动运动例 如步行和跑步的鞋，优选为偏离鞋底夹层横轴约15度至约75度，并更优 选的为约17度至约65度。对于用于侧面移动运动例如篮球运动的鞋，脚 后跟裂隙可以为偏离鞋底夹层横轴约65度至约90度，优选为约75度到90 度。优选地，在脚后跟裂隙外侧设置的支撑件基本上垂直于脚后跟裂 隙，以减震最大化。例如，在鞋底夹层元件中包括内侧元件和外侧元件， 外侧元件的外侧支撑件可以定向为为基本垂直于脚后跟裂隙。
在图1和2所示的示例性实施例中，空腔10的外侧边缘11通常与脚后 跟裂隙对应。可以预见的是，脚后跟裂隙可以是下述形式：狭缝、凹槽、 加长形或任意其他形状的空腔、削弱的结构层，或由具有更大弹性和柔 性的材料形成的柔性接合层。以全文结合于本文中作为参考的美国专利 No.5,625,964，描述了一种绕性衬层，它是根据本发明的脚后跟裂隙的 另一例子。
如附图15所示，鞋底夹层可进一步包括适于容纳于鞋前足部分的柔 性元件16。柔性元件16与鞋底夹层11相接触，并由柔性材料例如泡沫材 料、塑料材料和工程树脂制成。在优选实施例中，柔性元件由苯乙烯- 丁二烯-苯乙烯(styrene butadiene styrene)组成，其可以提供增强的减 震效果并提高对压缩的抗性。
尽管在示例性的实施例中，所示鞋底夹层元件适于容纳于鞋的后跟 区域，但可以预见的是本发明的鞋底夹层元件可以容纳于鞋的任何区 域，以向所选择的区域，例如前足区域，或脚的所有区域，提供理想的 减震和支撑。
根据本发明的鞋底夹层可进一步包括与顶部内侧板4、顶部外侧板7 以及柔性元件16相接触的减震元件17。如附图16所示，减震元件17可具 有适于容纳于柔性元件16的挤出部分19。可选择地，减震元件可以具有 在位于鞋底夹层元件1的桥接组件13之间的空腔10中的额外的挤出部 分。减震元件17可以用作鞋的鞋内底。可替换地，鞋可以额外具有鞋内 底。
减震元件的材料优选为泡沫材料或任何适合的弹性减震材料。其可 以从如下示例性材料中选择，当然也可以采用其它适当的材料：乙基乙 酸乙烯酯(EVA)共聚物，热固性聚醚和聚酯型聚氨酯，包括异戊二烯 橡胶、聚烯烃、天然和人工合成橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的乙基乙 酸乙烯酯共聚物的混合物，上述材料的混合物或组合。所述EVA共聚物 是减震元件的优选材料。
附图17-19示出组装后的鞋底，其包括鞋底夹层元件1，柔性元件16， 减震元件17，以及鞋外底20。柔性元件16与弓形支撑14在弓形区域相接 触。减震元件17位于柔性元件16和鞋底夹层元件1的顶部。
附图20示出了结合有本发明的鞋底的鞋。鞋21具有鞋帮22，鞋底夹 层和鞋外底20。鞋底夹层包括鞋底夹层元件1，柔性元件16和减震元件 17。为视觉效果，C形支撑件优选在在外周暴露出来。鞋底夹层元件1 的空腔10的大小和形状可变化，以在减小鞋的重量的同时平衡减震和稳 定性能。
附图21-24示出了本发明的数个鞋底的实施例。附图21中所示实施例 包括鞋底夹层元件101，减震元件117和鞋外底120。这个实施例不具有 弓形支撑或柔性元件。附图22中所示实施例包括具有较附图21中所示鞋 底夹层元件101更多的C形支撑件的鞋底夹层元件102，减震元件117和鞋 外底120。这个实施例不具有弓形支撑。附图23所示实施例包括鞋底夹 层元件101，弓形支撑114，减震元件117，柔性元件116，以及鞋外底120。 附图24所示的实施例包括鞋底夹层元件102，减震元件117，柔性元件 116。以及鞋外底120。这个实施例不具有弓形支撑。元件不同组合的更 多实施例被预见为属于本发明的范围内。
附图25-28示出分别结合附图21-24所示鞋底的鞋。这些鞋每个都进 一步包括鞋帮122。可以通过改变支撑件数量，同时包括或取消弓形支 撑或柔性元件的方式来开发位于各种价格点的鞋。
附图29示出根据本发明的贯穿跑步步态的5个区域。线路23示出大 致的跑步步态的撞击路径。其显示了在正常步态线路中，当脚从冲击到 向前推进时力的前进过程。正常的步态线路是当正常的脚经过步态循环 的站立姿势状态时，作用于其上底部的所有力的平均矢量。根据本发明 的鞋底，在整个跑步步态的5个区域中被调整。区域1被最优化以用于脚 后跟冲击。区域2被最优化以用于中足撞击和第一弯曲。区域3被最优化 以用于前足撞击。区域4被最优化以用于支撑。与弓形支撑结合在一起 的区域5被最优化以用于稳定性。多个区域的支撑件106各向异性地提供 机械减震特性。
附图30示出根据本发明贯穿跑步步态的篮球运动鞋的鞋底。线路24 示出中间和侧面移动。鞋底被整个跑步步态中的在3个区域进行调整。 区域1被最优化以用于脚后跟冲击。区域2被最优化以用于中足撞击和第 一弯曲。区域3被最优化以用于前足撞击。
虽然已经描绘和描述了本发明的各种实施例和单个的特征，但本领 域的技术人员可以显而易见地在不背离本发明的精神和范围的情况下 作出各种其它变化和修改。对于本领域的技术人员来说，通过将前述说 明书中的教导的实施例和特征结合起来形成本发明的优选实施方式也 是显而易见的。因此，应当认为这些变化和修改落在由所附权利要求定 义的本发明的范围之内。