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用于测试缓冲部件的装置和方法

阅读：669发布：2023-01-22

专利汇可以提供用于测试缓冲部件的装置和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于测试用于身体部位的缓冲部件(47)的装置(10)包括具有三维解剖学形状的夹具(26)。底座(15)被配置为支撑缓冲部件。致动器 (40)被可操作地连接到夹具和底座中的至少一个并且可激活以使夹具和底座中的所述一个朝向和远离夹具和底座中的另一个移动以使缓冲部件和夹具彼此反复接触。电子控制器 (38)具有执行所存储的算法的处理器(34)。算法具有大体上等同于缓冲部件的预期使用条件的测试条件。电子控制器激活致动器以根据算法来移动夹具和/或底座。实施一种测试缓冲部件的方法。，下面是用于测试缓冲部件的装置和方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于测试缓冲部件的装置，其特征在于，所述装置包含：
具有三维解剖学形状的夹具；
被配置为支撑所述缓冲部件的底座；
致动器，所述致动器被可操作地连接到所述夹具和所述底座中的至少一个，并且可激活以将所述夹具和所述底座中的所述至少一个朝向和远离所述夹具和所述底座中的另一个移动以当所述缓冲部件被支撑在所述底座上时使所述缓冲部件和所述夹具彼此反复接触；
可操作地连接到所述致动器的电子控制器；其中所述电子控制器具有执行所存储的算法的处理器；其中所述所存储的算法是具有大体上等同于所述缓冲部件的预期使用条件的至少一个测试条件的第一可靠性测试；并且其中所述电子控制器激活所述致动器以根据所述所存储的算法来移动所述夹具和所述底座中的所述至少一个，
其中所述底座包括可枢转的底板；其中所述可枢转的底板具有支撑表面，所述缓冲部件可支撑在所述支撑表面上；其中所述可枢转的底板基于所述夹具对所述缓冲部件的压缩而从第一位置枢转到第二位置；以及
其中所述夹具相对于支撑所述缓冲部件的所述底板的所述支撑表面的施加角度当所述底板处于所述第一位置时与当所述底板处于所述第二位置时是不同的。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个测试条件包括所述缓冲部件的压缩速率；并且其中所述致动器将所述夹具以所述压缩速率从初始高度移动至最终高度。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述初始高度与所述最终高度之间的差是所述夹具的相应尺寸和所述夹具施加到所述缓冲部件上的预定力中的至少一个的函数。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个测试条件包括采用所述夹具压缩所述缓冲部件的周期数。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包含：
框架，所述框架支撑所述夹具并且至少部分围绕所述夹具和所述底座以限定内部空间；
可操作地连接到所述框架和所述底座之一的气候控制元件；
可操作以测量气候条件的计量器；
其中所述气候控制元件和所述计量器被可操作地连接到所述电子控制器；其中所述至少一个测试条件包括预定水平的气候条件；并且其中所述所存储的算法包括通过控制所述气候控制元件将所述内部空间保持在所述预定水平的气候条件。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述气候条件是温度和湿度之一。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述三维解剖学形状是大体上与人体部位相同的形状。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述解剖学形状是脚形、肩形、膝盖形、手形、头形和臀形中的任意一个。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个测试条件包括与采用所述夹具压缩所述缓冲部件相关联的所述缓冲部件的多轴向变形；并且其中所述多轴向变形引起所述缓冲部件中的横向剪切应力。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，进一步包含：
杆，所述杆被可枢转地连接到所述夹具并且可通过所述致动器移动以移动所述夹具使之与所述缓冲部件接触，所述夹具从而响应于与所述缓冲部件接触而相对于所述杆枢转；
其中所述夹具的所述三维解剖学形状是具有脚跟部分和前脚部分的脚形状；并且其中所述杆被连接到所述夹具，相比于所述前脚部分，更靠近所述脚跟部分。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，进一步包含：
偏置元件，所述偏置元件在第一端处被连接到所述杆并且在第二端处被连接到所述夹具的所述前脚部分，并且将所述夹具偏置到相对于所述杆的第一位置；其中所述夹具基于所述缓冲部件的压缩而从所述第一位置枢转到相对于所述杆的第二位置；并且其中当所述致动器将所述夹具远离所述底座移动而使之不与所述缓冲部件接触时，所述偏置元件使所述夹具返回到所述第一位置。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底座包括角形板；其中所述可枢转的底板被可枢转地连接到所述角形板，位于所述夹具与所述角形板之间；以及其中所述底座包括可操作地连接到所述底板与所述角形板中的至少一个并且将所述底板偏置到所述第一位置的偏置元件。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，进一步包含：
杆，所述杆被可枢转地连接到所述夹具并且可通过所述致动器移动以移动所述夹具使之与所述缓冲部件接触以压缩所述缓冲部件；
其中所述夹具的所述三维解剖学形状是具有脚跟部分的脚形状；其中所述杆被连接到所述夹具使得所述缓冲部件被所述脚跟部分压缩；
第一偏置元件，所述第一偏置元件将所述杆连接到所述夹具的外侧；
第二偏置元件，所述第二偏置元件将所述杆连接到所述夹具的内侧；所述夹具从而可响应于与所述缓冲部件接触和当所述夹具压缩所述缓冲部件时所述底板的枢转而相对于所述杆朝向所述内侧或所述外侧从未枢转位置枢转到枢转位置；以及
其中当所述夹具被移动使之不与所述缓冲部件接触时，所述偏置元件使所述夹具返回到所述未枢转位置。
14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，进一步包含：
杆，所述杆被可枢转地连接到所述夹具并且可通过所述致动器移动以移动所述夹具使之与所述缓冲部件接触以压缩所述缓冲部件；
第一偏置元件，所述第一偏置元件将所述杆可枢转地连接到所述夹具的第一侧；以及第二偏置元件，所述第二偏置元件将所述杆可枢转地连接到所述夹具的第二侧；所述夹具从而可响应于所述夹具压缩所述缓冲部件而相对于所述杆朝向所述第一侧或所述第二侧枢转。
15.一种测试缓冲部件的方法，其特征在于，包含：
将三维解剖学形状的夹具和底座中的至少一个朝向和远离所述夹具和所述底座中的另一个移动以使所述夹具和支撑在所述底座上的所述缓冲部件彼此反复接触以通过所述夹具压缩所述缓冲部件；
其中所述底座包括可枢转的底板；其中所述可枢转的底板具有支撑表面，所述缓冲部件可支撑在所述支撑表面上；其中所述可枢转的底板基于所述夹具对所述缓冲部件的压缩而从第一位置枢转到第二位置；
其中所述夹具相对于支撑所述缓冲部件的所述底板的所述支撑表面的施加角度当所述底板处于所述第一位置时与当所述底板处于所述第二位置时是不同的；
其中所述移动是通过执行存储在电子控制器的处理器中的算法以激活移动所述夹具和所述底座中的所述至少一个的致动器；
其中所存储的算法是第一可靠性测试；并且其中基于所述夹具对所述缓冲部件的压缩而从第一位置枢转到第二位置是大体上等同于所述缓冲部件的预期使用条件的测试条件。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述可靠性测试的至少一个测试条件包括下列中的任何一个：
由所述夹具作用于所述缓冲部件上并且与所述缓冲部件的多轴向变形相关联的多轴向力；
所述缓冲部件的压缩速率；其中所述夹具被以所述压缩速率从初始高度移动到最终高度；
采用所述夹具压缩所述缓冲部件的周期数；或
所述夹具对所述缓冲部件的压缩深度；其中所述压缩深度是所述夹具的相应的脚尺寸和所述夹具施加在所述缓冲部件上的预定力中的至少一个的函数。
17.根据权利要求15-16中任一项所述的方法，其特征在于，所述可靠性测试的至少一个测试条件包括所述缓冲部件的环境的预定水平的气候条件；并且进一步包含：
将所述缓冲部件的所述环境控制为所述预定水平的气候条件。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述算法由所述控制器执行直到所述缓冲部件的故障模式发生；并且其中所述故障模式通过所述测试条件来加速。
19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述移动包含将所述夹具移动预定距离以采用所述夹具来压缩所述缓冲部件。

说明书全文

用于测试缓冲部件的装置和方法

技术领域

[0001] 本公开涉及一种用于测试例如用于鞋类物品的缓冲部件(cushioning component)的装置和方法。

背景技术

[0002] 各种物品可以用作用于不同人体部位的缓冲部件。鞋类物品、运动服装、运动器材以及与体育活动相关的其他部件常常包括缓冲部件。家具和地毯也具有缓冲功能。制造商对确保这些缓冲部件在其整个预期使用寿命中的耐用性和功能以及使用准确且有效的方法测试缓冲部件感兴趣。附图说明

[0003] 图1是测试装置和缓冲部件的第一实施例的示意性侧视图，其中脚形夹具与缓冲部件间隔开。

[0004] 图2是在图1中的线2-2处截取的包括在图1的测试装置中的夹具和杆的示意性局部剖视平面图。

[0005] 图3是在图1中的线3-3处截取的由图1的装置测试的未压缩的缓冲部件的示意性剖视图。

[0006] 图4是在图1中的线4-4处截取的由图1的装置测试的未压缩的缓冲部件的示意性剖视图。

[0007] 图5是图1的测试装置和缓冲部件的示意性侧视图，其中夹具压缩缓冲部件。

[0008] 图6是在图5中的线6-6处截取的图5的压缩的缓冲部件的示意性剖视图。

[0009] 图7是在图5中的线7-7处截取的图5的压缩的缓冲部件的示意性剖视图。

[0010] 图8是测试装置和缓冲部件的第二实施例的示意性侧视图，其中可枢转的脚形夹具与缓冲部件间隔开。

[0011] 图9是图8的测试装置的示意性侧视图，其中可枢转的脚形夹具的脚跟部分开始压缩缓冲部件。

[0012] 图10是图8的测试装置的示意性侧视图，其中可枢转的脚形夹具压缩缓冲部件并且被枢转到第二位置。

[0013] 图11是图8的测试装置的示意性侧视图，其中可枢转的脚形夹具的脚跟部分从缓冲部件提起。

[0014] 图12是测试装置的第三实施例的示意性后视图，其中可枢转的底板处于第一位置并且可枢转的脚形夹具与缓冲部件间隔开。

[0015] 图13是图12的测试装置的示意性后视图，其中可枢转的脚形夹具压缩缓冲部件并且底板被枢转到第二位置。

[0016] 图14是与替代缓冲部件间隔开的肩形夹具的示意性局部侧视图。

[0017] 图15是与替代缓冲部件间隔开的头形夹具的示意性局部侧视图。

[0018] 图16是与替代缓冲部件间隔开的胫形夹具的示意性局部侧视图。

[0019] 图17是与替代缓冲部件间隔开的手形夹具的示意性局部侧视图。

[0020] 图18是与替代缓冲部件间隔开的臀形夹具的示意性局部侧视图。

[0021] 图19是与替代缓冲部件间隔开的脚形夹具的示意性局部侧视图。

[0022] 图20是包括在图8的装置中的枢转连接的局部示意图。

[0023] 图21是包括在图12的装置中的枢转连接的示意性局部剖视图。

[0024] 图22是一种测试缓冲部件的方法的流程图。

具体实施方式

[0025] 一种用于测试缓冲部件的装置包括夹具，该夹具具有三维解剖学形状。底座被配置为支撑缓冲部件。致动器被可操作地连接到夹具和底座中的至少一个并且可激活以使夹具和底座中的至少一个朝向和远离夹具和底座中的另一个移动以使缓冲部件和夹具彼此反复接触。可操作地连接到致动器的电子控制器具有执行所存储的算法的处理器。该算法具有大体上等同于缓冲部件的预期使用条件的至少一个测试条件。如本文所使用的，如果测试条件具有在预期使用条件的数值的百分之十内的数值，则测试条件是“大体上等同于”预期使用条件。电子控制器激活致动器以根据算法来移动夹具和/或底座。如本文所使用的，“使用”条件是缓冲部件当用于其预期目的(例如为了缓冲实际人体部位)而不是当在采用夹具测试期间使用时将经受的条件。

[0026] 在一个实施例中，三维解剖学形状是大体上与人体部位相同的形状。通过非限制性示例来说，解剖学形状可以是脚形、肩形、膝盖形、手形、头形和臀形中的任意一种。由装置测试的缓冲部件可以包括鞋类物品(例如鞋底元件)的缓冲部件，包括囊状元件。其他缓冲部件可以包括但不限于肩垫、头盔垫、护胫、棒球手套、座垫和地毯中的缓冲部件。

[0027] 在一个示例中，大体上等同于预期使用条件的测试条件可以是与采用夹具压缩缓冲部件相关联的缓冲部件的多轴向变形。多轴向变形由三维夹具作用于缓冲部件上的多轴向力引起，并且导致缓冲部件中的横向剪切应力。测试装置复制预期使用的多轴向力的能力确保可靠性测试更精确地确定使用故障模式。

[0028] 类似地，可以根据算法来实施的大体上等同于使用条件的另一个可选的测试条件可以是采用夹具压缩缓冲部件的周期数。可以由算法实施的大体上等同于使用条件的另一个测试条件包括缓冲部件的压缩速率。致动器可以由控制器来控制以将夹具以该压缩速率从初始高度移动到最终高度。初始高度与最终高度之间的差可以是夹具的相应的脚尺寸和夹具施加在缓冲部件上的预定力中的至少一个的函数。

[0029] 在一个实施例中，杆可以被可枢转地连接到夹具并且可以通过致动器来移动以移动夹具使之与缓冲部件接触，使得夹具响应于与缓冲部件接触而相对于杆枢转。例如，夹具的解剖学形状可以是具有脚跟部分和前脚部分的脚形状，并且杆可以被连接到夹具，相比于前脚部分更靠近脚跟部分。夹具因此可以朝向前脚部分枢转。夹具的枢转引起在被夹具压缩期间缓冲部件内的剪切力，该剪切力代表枢转的脚作用于缓冲部件上的力。

[0030] 在具有可枢转的夹具的实施例中，偏置元件可以在第一端处被连接到杆并且在第二端处被连接到夹具的前脚部分。偏置元件可以将夹具偏置到相对于杆的第一位置，并且夹具可以基于缓冲部件的压缩而从第一位置枢转到相对于杆的第二位置。当致动器移动夹具远离底座而不与缓冲部件接触时，偏置元件使夹具返回到第一位置。

[0031] 在另一个实施例中，底座包括可枢转的底板，该可枢转的底板具有支撑表面，缓冲部件可支撑在该支撑表面上。可枢转的底板基于夹具对缓冲部件的压缩而从第一位置枢转到第二位置。夹具相对于支撑缓冲部件的底板的支撑表面的施加角度当底板处于第一位置时与当底板处于第二位置时是不同的。

[0032] 在一个实施例中，底座可以包括角形板(angled plate)。可枢转的底板可以被可枢转地连接到角形板，位于夹具与角形板之间。底座可以包括偏置元件，该偏置元件被可操作地连接到底板和角形板中的至少一个并且将底板偏置到第一位置。利用可枢转的底板和/或角形板，夹具将产生在缓冲部件内代表预期使用剪切力的剪切力。

[0033] 在杆被可枢转地连接到夹具的实施例中，夹具的解剖学形状可以是具有脚跟部分的脚形状。杆可以被连接到夹具使得缓冲部件被脚跟部分压缩。

[0034] 该装置可以包括将杆连接到夹具的第一侧(例如，夹具的外侧)的第一偏置元件和将杆连接到夹具的第二侧(例如，夹具的内侧)的第二偏置元件。夹具由此可响应于当夹具压缩缓冲部件时与缓冲部件接触和底板的枢转而相对于杆朝向内侧或外侧从未枢转位置枢转到枢转位置。当移动夹具使之不与缓冲部件接触时，偏置元件可以使夹具返回到未枢转位置。

[0035] 在一个实施例中，该装置可以被配置为控制在测试期间缓冲部件的环境的气候条件。例如，框架可以支撑夹具并且至少部分围绕夹具和底座以限定内部空间。气候控制元件可以被可操作地连接到框架和底座之一。计量器(gauge)可以是可操作的以测量可以被可操作地连接到气候控制元件的气候条件。气候控制元件和计量器二者都被可操作地连接到控制器。由算法执行的测试条件可以是预定水平的气候条件。所存储的算法可以通过控制气候控制元件而将内部空间保持在预定水平的气候条件。气候条件可以是内部空间的温度或湿度。

[0036] 一种测试缓冲部件的方法可以包括将三维解剖学形状的夹具和底座中的至少一个朝向和远离夹具和底座中的另一个移动以使夹具和支撑在底座上的缓冲部件彼此反复接触。移动夹具和/或底座可以是通过执行存储在电子控制器的处理器中的算法以激活使夹具和/或底座移动的致动器。在一个示例中，朝向底座移动夹具是移动预定距离以采用夹具来压缩缓冲部件。所存储的算法是具有大体上等同于缓冲部件的预期使用条件的至少一个测试条件的第一可靠性测试。在一个示例中，该算法可以由控制器来执行，直到缓冲部件的故障模式发生。特定故障模式可以通过测试条件来加速。

[0037] 第一可靠性测试的测试条件可以包括由夹具作用于缓冲部件上并且与缓冲部件的多轴向变形相关联的多轴向力。第一可靠性测试的另一个测试条件可以包括缓冲部件的压缩速率，夹具在该压缩速率下从初始高度移动至最终高度。另一个测试条件可以是采用夹具压缩缓冲部件的周期数。此外或可替代地，测试条件可以包括夹具对缓冲部件的压缩深度。压缩深度是夹具的相应的脚尺寸和夹具施加到缓冲部件上的预定力中的至少一个的函数。另一个测试条件可以是缓冲部件的环境的预定水平的气候条件。在这种情况下，该方法可以包括将缓冲部件的环境控制为预定水平的气候条件。

[0038] 通过配置装置和方法使得采用大体上等同于预期使用条件的一个或多个测试条件来测试缓冲部件，对于缓冲部件的可靠性的测试结果将更准确。此外，测试可以更快速地进行，因为与使用条件相关的故障模式可以更快速地实现。例如，至少部分由测试条件引起的缓冲部件的所识别的故障模式(例如，在反复的剪切力下的故障)可以被复制。

[0039] “一(a/an)”、“该”、“至少一个”和“一个或多个”可以互换使用以表明项目中的至少一个存在；除非上下文另有明确说明，否则多个这样的项目可以存在。本说明书(包括所附权利要求书)中的参数(例如，数量或条件)的所有数值应当被理解为在所有情况下被术语“约”修饰，而无论“约”是否实际出现在数值之前。“约”表明所述数值允许一些轻微的不精确(其中一些接近精确值；近似或合理地接近该值；差不多)。如果由“约”提供的不精确性在本领域中不被理解为该普通含义，则本文所使用的“约”表明至少由测量和使用这样的参数的普通方法可以引起的变化。此外，范围的公开应被理解为具体公开了该范围内的所有值和进一步划分的范围。

[0040] 术语“包含”、“包括”和“具有”是包括性的，并且因此详细说明所述特征、步骤、操作、元件或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、步骤、操作、元件或部件的存在或添加。当可能时，可以改变步骤、过程和操作的顺序，并且可以采用附加或替代步骤。如在本说明书中所使用的，术语“或”包括相关所列项目中的任何一个和所有组合。术语“任何一个”应被理解为包括所引用项目的任何可能的组合，包括所引用项目中的“任何一个”。术语“任何一个”应被理解为包括所附权利要求的所引用的权利要求的任何可能的组合，包括所引用的权利要求中的“任何一个”。

[0041] 本领域普通技术人员将认识到的是，例如“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等术语针对附图描述性地使用，并且不表示对如由权利要求所限定的发明的范围的限制。

[0042] 当结合附图考虑时，本公开的上述特征和优点以及其它特征和优点从用于执行本公开的构思的最佳方式的以下详细描述中将是显而易见的。

[0043] 参照附图，其中贯穿几个视图，相同的附图标记表示相同的部件，图1是用于缓冲身体部位的缓冲部件12的可靠性测试的装置10。装置10具有框架14和底座15，底座15包括底座元件16。如图所示，框架14是具有侧面18和顶壁20的支撑性结构。侧面18支撑底座15上方的顶壁20。示出了两个侧面18，并且这些可以是沿着底座元件16的相应的侧面延伸的壁，或位于底座元件16的角落附近的较窄的立柱。底座元件16可以是矩形、正方形或其它形状。如果侧面18是以立柱的形式，则多个附加的侧面可以被置于底座元件16的其余角落处。底座元件16具有面向上的支撑表面22。框架14和底座元件16大致限定和限制用作在缓冲部件
12的环境的内部空间24。内部空间24可以由框架14封闭，或者可以对框架14周围的环境开放。可替代地，在图1的视图中底座元件16的前面和后面的附加侧面18可以被添加以选择性地封闭内部空间24。

[0044] 装置10包括由框架14支撑的夹具26。夹具26被用于如本文所述压缩缓冲部件12。夹具26具有大体上与代表性的身体部位形状相同的三维解剖学形状。在图1的实施例中，夹具26具有大体上与对应于将包含缓冲部件12的鞋尺寸的尺寸的人脚相同的人脚的三维解剖学形状。图2示出了夹具26的平面图，进一步示出了代表人脚的解剖学形状。夹具26具有三维轮廓外表面28。夹具26被定位成使得在夹具26的脚跟部分30处的表面28如本文所描述在测试期间将接触缓冲部件12。夹具26还具有前脚部分32。在图1的实施例中，所测试的特定缓冲部件12仅接触脚跟部分30。在其它实施例中，缓冲部件12可以延伸成使得在测试期间前脚部分32也将接触缓冲部件。在其他实施例中，缓冲部件12可以被设计用于缓冲人脚的不同部分，并且因此可以被定位在表面22上以仅接触前脚部分32，或夹具26的一些其他部分。

[0045] 根据可靠性测试方法，夹具26可移动以与缓冲部件12接触或不与缓冲部件接触，可靠性测试方法的至少一部分被表示为存储在可操作地连接到夹具26的电子控制器38的处理器36上并且由其执行的算法34。更具体地，电子控制器38控制致动器40，该致动器40可激活以相对于底座16和支撑在其上的缓冲部件12移动夹具26。例如，致动器40可以被来自控制器38的电子信号激活，该电子信号使致动器40移动杆42或将致动器40连接到夹具26的其它连接元件。例如，杆42可以是响应于致动器40而延伸的伸缩或可以其它方式延伸的杆。致动器40可以是液压的、气动的，可以是电动马达，或者可以是任何其它合适的致动机构。
例如，如果致动器40是液压致动的，则其可以包括液压控制阀，并且来自控制器38的控制信号可以移动阀以允许加压的液压流体P作用于杆42。杆42可以是伸缩的，使得其长度可以通过致动器40而改变。在所示的实施例中，杆42被致动以沿着与杆42的纵向中心轴线重合的轴线V延伸和缩回。可替代地或此外，控制器38和致动器40可以被可操作地连接到底座元件
16以使底座元件16朝向和远离夹具26移动，并且夹具26可以是静止的，或者致动器可以被可操作地连接到底座元件16和夹具26二者使得二者都朝向和远离彼此移动。

[0046] 所存储的算法34是缓冲部件12的第一可靠性测试并且具有大体上等同于缓冲部件12的预期使用条件的至少一个测试条件。例如，测试条件可以是引起多轴向横向剪切力出现在缓冲部件12中的缓冲部件12的多轴向变形。剪切力可以与算法34的一部分相关联，其中夹具26被朝向缓冲部件12移动预定距离以压缩缓冲部件12。图5示出了夹具26在已通过致动器从图1中的第一位置43处的初始高度H1移动预定距离D至图5中的最终高度H2或第二位置45之后压缩缓冲部件12。初始高度H1和最终高度H2可以从夹具26的最低程度到表面22进行测量。由于夹具26具有脚的三维解剖学形状，所以将接触缓冲部件12的上表面47的表面28将引起缓冲部件12中大体上代表当缓冲部件12被包括在人脚穿着的鞋类物品中时在使用中将引起的多轴向应力的多轴向应力。

[0047] 当压缩时，上表面47从图1和3中的大致平坦取向移动到图5-7中所示并且由47A所指示的与夹具26的表面28和夹具26的向下施加力F1一致的复杂的凹形形状。相等且相反的地面反作用力F2作用于下片46的外表面并且被分布在下片的外表面上作为力FR。力F1被分布在与夹具26的表面28接触的缓冲部件12的表面上。由于缓冲部件12经历多轴向变形，所以力F1被分布在接触表面47A上作为图5中所示的垂直于表面47A的多轴向力F。地面反作用力F2被同样地分布在与底座元件16的表面22接触的缓冲部件12的表面上作为力FR。缓冲部件12的压缩深度在整个表面47上变化，并且可以通过比较表面47上的任意点从当未压缩的位置到压缩表面47A上的压缩位置在垂直方向上的位置变化来测量。例如，在缓冲部件12的各个位置处的三个不同的压缩深度DC1、DC2、DC3在图6中示出。

[0048] 当夹具26是所示的解剖学脚形夹具时，缓冲部件12可以是在鞋类物品中使用的任何缓冲部件，例如任何鞋底元件、通道织物、机械弹簧、或液体介质。在示出的实施例中，缓冲部件12是用于鞋类物品的囊状元件。更具体地，在示出的实施例中，缓冲部件12是被配置成位于夹具26的相应的脚跟部分30下方并且当缓冲部件12被包括在鞋类物品的鞋底结构中时位于人脚的脚跟部分下方的流体填充囊状元件。如本文所使用的，填充囊状元件的“流体”可以是空气或另一种气体或它们的组合。囊状元件可以由鞋类物品的一个或多个鞋中底或鞋外底层支撑并且被固定到鞋类物品的一个或多个鞋中底或鞋外底层。在其他实施例中，缓冲部件12可以是全长囊状元件，使得其被配置为位于夹具26的以及人脚的前脚部分32和脚中部分33下方。

[0049] 参照图3和4，缓冲部件12可以在模具组件中由上片44和下片46热成型。一旦热成型，片44、46在周边凸缘48处被彼此结合以在其间形成液体填充的内部空腔50。缓冲部件12可以由可以弹性地保持流体(例如氮气、空气、或另一种气体)的多种聚合物材料形成。用于缓冲部件12的聚合物材料的示例包括热塑性聚氨酯(thermoplastic urethane)、聚氨酯、聚酯、聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯。此外，缓冲部件12可以由包括聚合物材料的不同材料的层形成。在一个实施例中，缓冲部件12由具有一个或多个热塑性聚氨酯层和一个或多个乙烯和乙烯醇(EVOH)的共聚物的阻挡层的薄膜形成，乙烯和乙烯醇(EVOH)的共聚物的阻挡层对包含在其中的加压流体是不可渗透的，如在专利号为6,082,025的美国专利中所公开的，该专利的全部内容通过引用并入本文。阻挡层可以包括对空腔50内的流体不可渗透的乙烯-乙烯醇共聚物，使得流体不能穿过阻挡层并且被保持在空腔50内。在一个实施例中，阻挡层可以是具有交替的热塑性聚氨酯层和乙烯-乙烯醇共聚物层的层压膜。缓冲部件12还可以由包括交替的热塑性聚氨酯和乙烯-乙烯醇共聚物层的材料制成，如在米切尔(Mitchell)等人的专利号为5,713,141和5,952,065的美国专利中所公开的，上述专利的全部内容通过引用并入本文。可替代地，这些层可以包括乙烯-乙烯醇共聚物、热塑性聚氨酯、乙烯-乙烯醇共聚物和热塑性聚氨酯的再研磨材料。缓冲部件12还可以是包括交替的气体阻挡材料和弹性材料层的柔性微层膜，如在邦克(Bonk)等人的专利号为6,082,025和6,127,026的美国专利中所公开的，上述专利的全部内容通过引用并入本文。用于缓冲部件12的附加合适的材料在鲁迪(Rudy)的专利号为4,183,156和4,219,945的美国专利中公开，上述专利的全部内容通过引用并入本文。用于缓冲部件12的另外合适的材料包括包含结晶材料的热塑性薄膜(如在鲁迪的专利号为4,936,029和5,042,176的美国专利中所公开的)和包括聚酯多元醇的聚氨酯(如在邦克等人的专利号为6,013,340、6,203,868和6,321,465的美国专利中所公开的)，上述专利的全部内容通过引用并入本文。在选择用于缓冲部件12的材料时，可以考虑工程性质，例如抗拉强度、拉伸性能、疲劳特性、动态模量和损耗因数。用于形成缓冲部件12的材料片的厚度可以被选择以提供这些特性。

[0050] 缓冲部件12是弹性的并且提供可以例如通过选择加压水平来调整的缓冲性和柔性。拉伸元件和/或加强结构可以与缓冲部件12集成以提供所需的响应性，例如在鲁迪等人的专利号为4,906,502的美国专利和斯威格特(Swigart)等人的专利号为8,061,060的美国专利中所公开的，上述专利的全部内容通过引用并入本文。

[0051] 在图1-7的实施例中，缓冲部件12具有以将第一织物层52连接到第二织物层54的降线(drop thread)51的形式的织物拉伸元件。织物层52、54被结合到相应的片44、46的内表面。线51抑制片44、46在缓冲部件12的给定的充气压力下分离至图3和4中所示的最大分离位置，但当在压缩载荷下时不存在压缩阻力或任何缓冲功能。

[0052] 当由于穿着者的重量或由于夹具26的应用使得压力被施加在片44、46上时，片44、46被压缩并且靠拢在一起，如图6和7所示。线51与施加在邻近线51的片44、46上的压力和缓冲部件12的不同的压缩深度成比例塌陷。由于夹具26的轮廓表面28和所产生的缓冲部件12的多轴向变形，施加在缓冲部件12上的力F在多个方向上延伸并且可以被称为多轴向力。换句话说，力不是单轴或均匀地施加到缓冲部件12上，所以缓冲部件12的一些部分比其他部分压缩更大，并且线51不均匀地塌陷。在使用中，人脚将以这种非均匀的方式压缩缓冲部件
12，在其上施加多轴向力。三维解剖学形状的夹具26因此使缓冲部件12的可靠性测试能够比具有引起缓冲部件12的单轴变形的接触部件12的平坦的无轮廓表面或者甚至作用于缓冲部件12的不是解剖学形状的轮廓表面的可靠性测试更精确地模拟使用条件。缓冲部件12的任何阻尼力影响压缩深度和压缩速度。

[0053] 除了使用三维解剖学形状的夹具26作为大体上等同于预期使用条件(即，被相应的三维人脚压缩)的测试条件之外，所存储的算法34可以包括大体上等同于预期使用条件的一个或多个附加测试条件。例如，所存储的算法34可以包括移动夹具26以使夹具的表面28和缓冲部件12的表面47反复接触并且从夹具的表面28和缓冲部件12的表面47接触撤回。
周期性接触可以引起缓冲部件12的反复压缩，该反复压缩在周期中可以是以一致或变化的力。周期性压缩可以被设计为复制缓冲部件12当被包括在人脚穿着的鞋类物品中时的使用周期载荷。一个测试条件可以是采用夹具26压缩缓冲部件12的预定的周期数。

[0054] 所存储的算法34可以包括缓冲部件的预定压缩深度。换句话说，致动器40可以通过控制器38来控制以将夹具26从在第一位置43处的初始高度H1移动到在第二位置45处的最终高度H2以产生缓冲部件12的预定压缩深度DC2，其中压缩深度在整个缓冲部件12上变化，如图6中的压缩深度DC1、DC2、DC3所示。预定压缩深度可以是缓冲部件12的任何部分的压缩的最大压缩深度，例如图6中所示的最大压缩深度DC2。

[0055] 缓冲部件12的预定的可控的压缩速率可以是包括在所存储的算法34中的另一个测试条件。换句话说，致动器40可以通过控制器38来控制，以将夹具26以预定速度从在第一位置43处的初始高度H1移动到在第二位置45处的最终高度H2，这产生缓冲部件12的预定压缩速率。在压缩深度在整个缓冲部件12上变化的情况下，如图6中的压缩深度DC1、DC2、DC3所示，压缩速率也将依赖于缓冲部件12上的具体位置而变化。因此，根据算法34控制的预定压缩速率可以是缓冲部件12的任何部分的最大压缩速率，该最大压缩速率将与最大压缩深度(例如DC2)对应。

[0056] 任选地，最大压缩深度DC2、最大预定压缩速率、夹具26被移动的预定距离D或初始高度H1与最终高度H2之间的差中的任何一个或全部可以根据算法34被控制为是对应于夹具26的尺寸的鞋尺寸和夹具26在缓冲部件12上的预定施加力F1中的至少一个的函数。一个非限制性示例，当表示缓冲部件12被尺寸11的人脚和250磅重的人压缩而施加力F1是人的体重的三倍时，最终高度H2可以对应于夹具26的预期高度。控制器38因此可以通过致动器40来控制杆42的运动以及根据鞋尺寸、体重和相应的施加力的所存储的查找表施加到致动器40以移动杆42的压力。

[0057] 此外，预期使用环境条件(例如温度或湿度)可以是存储为算法34的第一可靠性测试的可控测试条件。装置10可以包括气候控制元件60和计量器62，气候控制元件60和计量器62两者都被可操作地连接到控制器38。气候控制元件60和计量器62可以被连接到框架14或底座元件16，并且被框架14或底座元件16支撑，并且与内部空间24连通。气候控制元件60可以是加热元件或冷却元件，并且计量器62可以是可操作以测量内部空间24的温度的温度计。可替代地或此外，气候控制元件60可以是加湿器，并且计量器62可以是可操作的以测量内部空间24的湿度。可以被包括在所存储的算法中的一个测试条件因此可以是预定温度水平，并且所存储的算法34可以包括通过控制气候控制元件60将内部空间24加热到至少预定温度水平(例如120华氏度或更小的温度)或将内部空间24冷却至至少预定温度水平(例如-15华氏度)。可以被包括在所存储的算法34中的另一个测试条件因此可以是内部空间24日的预定湿度水平。

[0058] 根据所存储的算法34由控制器38执行的第一可靠性测试可以被用于确定缓冲部件12当经受第一可靠性测试的测试条件时的故障模式。例如，如果缓冲部件12达到大于阈值压缩深度的压缩深度时，则缓冲部件12可以被确定为在第一可靠性测试下故障。第一可靠性测试可以表明当测试条件是在第一测试参数时，例如当预定力F1是在第一力水平并且是在第一测试时间被施加第一次数时，这种情况发生。为了加快缓冲部件的测试，从第一可靠性测试获得的知识可以被用于修改所存储的算法34，以便缩短测试时间。例如，所存储的算法34可以被修改以执行与第一可靠性测试不同的第二可靠性测试，在第二可靠性测试中，预定力F1在比第一测试时间更早的第二测试时间被施加到下一个测试的缓冲部件12第一次数。缓冲部件12的故障模式应该因此在第二可靠性测试中比在第一可靠性测试中更早地发生。

[0059] 图8-11示出了用于测试缓冲部件(例如缓冲部件12)的装置110的另一个实施例。装置110包括关于图1-7所示和所描述的许多相同的部件，如用相同的附图标记所表示的。
装置110包括将杆42连接到夹具26的第一枢转连接P1。第一枢转连接P1可以是将杆42以可枢转布置的方式连接到夹具26的任何合适的连接。图20示出了一个示例枢转连接P1，其中杆42具有带内部开口72的中心转向节70。夹具26具有一对间隔开的转向节74，每一个转向节74具有内部开口76。转向节70安装在转向节74之间使得内部开口72与开口76对齐。铰链销77然后通过对齐的开口72、76插入。大于开口76的铰链销77的头79是在对齐的转向节70、
74的一侧处并且螺母79在对齐的转向节70的另一侧处被螺纹连接到铰链销77。铰链销77的中心纵向轴线A1限定枢转连接P1的枢转轴线。

[0060] 由于枢转连接P1，夹具26响应于当压缩缓冲部件12时与缓冲部件12接触而相对于杆42枢转。当杆42向下压夹具26时，作为多轴向力F分布在缓冲部件12的整个接触表面47上的力F1和作用于夹具26的反作用力使夹具26向前(在图8-11的视图中沿逆时针方向)枢转。夹具26的前脚部分32因此向下移动以与基座元件16的表面22接触，如图所示，从图8的位置移动至图9的位置并且然后至图10的位置。

[0061] 图8示出了偏置元件80，例如螺旋弹簧，该偏置元件80在第一端82处被连接到杆42并且在第二端84处被连接到夹具26的前脚部分32。偏置元件80相对于杆42的枢转轴P2和偏置元件80相对于夹具26的枢转轴P3由偏置部件80分别在端部82、84处与杆42和夹具26的连接形成。偏置元件80将夹具26偏置到相对于杆42的图8的第一位置。图8的第一位置也可以被称为未枢转位置。基于缓冲部件12的压缩，夹具26相对于杆42从图8的第一位置、通过图9的位置并且枢转到图10的第二位置。图10的第二位置还可以被称为枢转位置。当夹具26枢转到图10的位置时，偏置元件80被置于拉力下。通过与缓冲部件12接触而作用于夹具26上的反作用力大于偏置元件80的偏置力，使得夹具26将枢转。作用于夹具26的三维表面28上的反作用力使夹具26在逆时针方向上枢转。因此，当由杆42施加的力F1被释放并且致动器40移动夹具26远离底座元件16使其不与缓冲部件12接触时，偏置元件80通过使夹具26围绕枢转连接P1顺时针旋转而使夹具26返回至图8的第一位置。夹具26返回图8的第一位置的移动在图11中指示。在其他实施例中，偏置元件80可以是另一个弹性元件或液压或气动活塞而不是螺旋弹簧。

[0062] 夹具26基于与缓冲部件12接触和缓冲部件12的压缩的枢转将引起经由夹具26的三维表面28作用于缓冲部件12上的分布力F更真实地反映预期使用条件。例如，穿着鞋的人脚常常在鞋的脚跟区域着地并且在向前移动期间从脚跟区域枢转到前脚区域。这形成缓冲部件12内的横向剪切力Fs。通过更接近地复制预期使用条件，由控制器38执行的算法34可以更精确地测试和识别缓冲部件12的故障模式。

[0063] 图12-13示出了用于测试缓冲部件(例如缓冲部件12)的装置210的另一个实施例。装置210包括如关于图1-11所示和所描述的许多相同的部件，如用相同的附图标记所表示的。装置210包括将杆42A连接到夹具26A的第一枢转连接P4。第一枢转连接P4可以是将杆
42A以可枢转布置的方式连接到夹具26A的任何合适的连接。杆42A和夹具26A如关于杆42和夹具26所描述的那样起作用，并且仅在第一枢转连接P4的区域中是不同的。具体地，杆42A和夹具26A被配置为形成球头节作为第一枢转连接P4。参照图21，杆42A具有捕获在夹具26A的圆形空腔71A中的圆形端70A。圆形端70A可以被压入配合到空腔71A中，或者夹具26A可以具有采用螺钉或其他紧固件(未示出)固定到夹具26A的本体以在圆形端70A插入到空腔71A中之后捕获其的环形帽73A。可替代地，第一枢转连接P4可以是类似于图20的枢转连接P1的单轴枢转，但被定位以允许夹具26A相对于杆42A在图12中观察到的逆时针方向(朝向夹具
26A的外侧85)或在图12中观察到的顺时针方向(朝向夹具26A的内侧87)枢转。

[0064] 装置210进一步包括将杆42A可枢转地连接到夹具26A的外侧85(在本文中也被称为夹具26A的第一侧)的第一偏置元件80A。第一偏置元件80A可以是螺旋弹簧，并且在第一端82A处被连接到杆42A并且在第二端84A处被连接到夹具26A的外侧85。偏置元件80A分别相对于杆42A和夹具26A的枢转轴P2A、P3A由偏置元件80A在端部82A、84A处与杆42A和夹具26A的连接形成。

[0065] 第二偏置元件80B将杆42A可枢转地连接到夹具26A的内侧87(在本文中也被称为夹具26A的第二侧)。第二偏置元件80B可以是螺旋弹簧，并且在第一端82B处被连接到杆42A并且在第二端84B处被连接到夹具26A的内侧87。偏置元件80B分别相对于杆42A和夹具26A的枢转轴P2A、P5A分别由偏置元件80B在端部82B、84B处与杆42A和夹具26A的连接形成。

[0066] 利用枢转连接P4和将夹具26A以这种方式连接到杆42A的偏置元件80A、80B，夹具26A可响应于夹具26A的三维轮廓外表面28接触和压缩缓冲部件12的表面47而相对于杆42A朝向外侧85或内侧87枢转。例如，夹具26A被示出相对于杆26A略微枢转，从图12的第一位置移动到图13的第二位置。偏置部件80A、80B将夹具26A偏置到相对于杆42A的图12的第一位置。因此，当基于致动器40将杆42A在图12中的向上方向上移动使得夹具26A从与缓冲部件
12接触撤回时，夹具26A返回到图12的第一位置。

[0067] 图12-13的装置210具有底座15A，该底座15A包括可枢转的底板90，该可枢转的底板90具有支撑表面22A，缓冲部件12被支撑在该支撑表面22A上。底座15A进一步包括支撑在底座元件16上的角形板92。角形板92具有以一角度布置在底座元件16的表面22上的上表面94。可枢转的底板90在枢转连接P7处被可枢转地连接到角形板92，位于夹具26A和角形板92之间。枢转连接P7形成枢转轴A7。枢转连接P7可以是将可枢转的底板90沿着角形板92垂直于图12和13的视图延伸的一侧的宽度连接到角形板92的铰链。底座15包括可操作地连接到底板90和角形板92中的至少一个并且将底板90偏置到图12所示的第一位置的偏置元件
80D。在第一位置中，底板90的表面22A与底座元件16的表面22大致平行。

[0068] 当控制器38激活致动器40以移动杆42A使得夹具26A接触并且压缩缓冲部件12时，夹具26A的向下力将导致底板90枢转到图13的第二位置。底板90的表面22A然后相对于当底板90处于第一位置时表面22A的位置成角度95。当底板90从第一位置移动到第二位置时，冲击力F1相对于支撑表面22A的施加角度使角度95改变。换句话说，力F1的施加角度是相对于处于图12的第一位置的表面22A成90度，并且当底板90处于图13的第二位置时成角度96，而角度96是90度，小于角度95的度数。这可以被称为外侧脚跟着地。具有类似于使用条件(例如在篮球运动员的外侧切割运动期间)的剪切力Fs，缓冲部件12的多轴向变形发生。

[0069] 图14-19示出了可以被用于各种不同的缓冲部件的测试的各种替代解剖学形状的夹具。图14示出了用于测试缓冲部件12B的肩形夹具26B的一部分，该缓冲部件12B是背包带垫。图15示出了用于测试缓冲部件12C的头形夹具26C，该缓冲部件12C是头盔垫。图16示出了用于测试缓冲部件12D的胫形夹具26D，该缓冲部件12D是护胫。图17示出了用于测试缓冲部件12E的手形夹具26E，该缓冲部件12E是棒球手套。图18示出了用于测试缓冲部件12F的臀形夹具26F，该缓冲部件12F是座垫。图19示出了用于测试缓冲部件12G的脚形夹具26G，该缓冲部件12G是地毯。替代夹具26B-26G中的任何一个可以在测试装置10、110、210中的任何一个中代替夹具26或26A使用以测试缓冲部件12B-12G。

[0070] 如关于图1-21和参照图22所描述的，由控制器38执行的算法34是测试缓冲部件12、12A-12G的方法300，该方法300包括步骤310，将三维解剖学形状的夹具26、26A、26B、
26C、26D、26E、26F、或26G和底座15或15A中的至少一个朝向和远离夹具和底座中的另一个移动以使夹具和缓冲部件彼此反复接触同时将缓冲部件支撑在底座上。处理器36执行所存储的算法34，所存储的算法34是具有大体上等同于缓冲部件的预期使用条件的测试条件的第一可靠性测试。方法300在此相对于装置10、夹具26、底座15和缓冲部件12进行了讨论，但是可以由控制器38采用装置10、110、210、夹具26、26A、26B、26C、26D、26E、26F或26G；底座15或15A；或缓冲部件12、12A-12G中的任何一个来实施。

[0071] 步骤310可以包括子步骤312，采用夹具26压缩缓冲部件12预定的周期数。预定的周期数可以是表示预期使用条件的测试条件。例如，可以预期的是，在使用中，缓冲部件12在其预期使用寿命期间将被压缩预定次数。

[0072] 步骤310可以包括子步骤314，通过采用夹具26施加预定力水平或在周期性的压缩期间力水平的预定变化来压缩缓冲部件12。预定力水平或力的变化可以表示预期使用条件，例如由预定脚尺寸和重量的人施加的预期力。

[0073] 步骤310可以包括子步骤316，将夹具26朝向底座15移动预定距离D以采用夹具26压缩缓冲部件12。在该示例中，代表缓冲部件12的使用条件的测试条件之一包括由夹具26作用于缓冲部件12上并且与缓冲部件12的多轴向变形相关联的多轴向力F。

[0074] 步骤310还可以包括子步骤318，将夹具以导致缓冲部件12的预定压缩速率的速率从初始高度H1移动至最终高度H2。在该示例中，代表缓冲部件12的使用条件的测试条件之一包括缓冲部件12的预定压缩速率。

[0075] 任选地，在步骤310中缓冲部件12的压缩可以在子步骤320中被控制为是在预定压缩深度，该预定压缩深度是夹具26的相应的脚尺寸和夹具26施加在缓冲部件12上的预定力中的至少一个的函数。以这种方式，缓冲部件12的预期使用压缩深度是所存储的算法34的测试条件。

[0076] 此外，方法300可以包括步骤322，将缓冲部件12的环境控制为预定气候条件。例如，气候控制元件60可以通过控制器38来控制，以提供内部空间24的预定温度和/或提供内部空间24的预定湿度。预定气候条件可以是缓冲部件12当被包括在鞋类物品中时的预期使用环境条件。

[0077] 测试条件中的任一个或全部可以被选择以提供缓冲部件12的故障模式，使得算法34加速缓冲部件的可靠性测试。例如，当预定力F1是在预定力水平并且被施加以形成多轴向力和剪切力Fs时，由于三维解剖学形状的夹具26以及任选地具有多个枢转轴的夹具，缓冲部件12的预期弹性损失可以比不是代表预期使用条件的可靠性测试(例如使用仅对缓冲部件12施加单轴力的夹具的测试)更早地发生。

[0078] 虽然已经详细描述了用于实施本公开的最佳方式，但是熟悉本公开所涉及的领域的技术人员将认识到的是，用于实践本公开的各种替代涉及和实施例在所附权利要求的范围内。意图是以上说明书中所包含的或附图中所示的所有主题应被解释为仅是说明性的而不是作为限制。

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用于测试缓冲部件的装置和方法

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