具有包括周边和中心元件的鞋底结构的鞋类物品

摘要

一种用于鞋类物品的鞋底结构，可包括周边元件和中心元件，周边元件和中心元件可以是流体填充腔。周边元件邻近于鞋底结构的侧壁延伸，且中心元件居中放置。缝隙可在中心元件和周边元件之间延伸。缝隙可具有上部和下部，其中上部比下部更接近于侧壁定位。周边元件还可具有第一压缩率，且中心元件可具有第二压缩率，其中第一压缩率小于第二压缩率。另外，周边元件的上表面可以位于较大的高度或高于中心元件的上表面。

说明书

背景

常规的运动鞋类物品包括两个主要元件，鞋帮和鞋底结构。鞋帮通常 由多种元件形成(例如，纺织品、泡沫、皮革、合成皮革)，这些元件缝 合或胶着地结合在一起以形成用于安全并舒适地容纳脚的内部空间。鞋底 结构整合了通常被称作鞋垫、鞋底夹层和鞋外底的多层。鞋垫是薄的可压 缩构件，在鞋帮的空腔内并紧邻脚的底(即，下)面定位以增强舒适感。 鞋底夹层固定于鞋帮且形成鞋底结构的中间层，其衰减在行走、跑步或其 他步行活动期间地面的反作用力(即，提供缓冲)。鞋外底形成鞋类的地 面接触元件，且通常由包括纹理以提供附着摩擦力的耐用且耐磨的橡胶材 料制成。

形成很多常规鞋底夹层的主要材料是聚合物泡沫，例如聚氨基甲酸酯 或乙烯醋酸乙烯酯。在某些鞋类中，鞋底夹层还可以包含流体填充腔，流 体填充腔增加鞋类的耐用性并增强鞋底结构地面反作用力的减弱。在某些 鞋类构造中，如在Potter等的美国专利第5,755,001号、Rapaport的美国专 利第6,837,951号和Tawney等的美国专利第7,132,032号中，流体填充腔 可以至少部分地封装在聚合物泡沫内。在其他鞋类构造中，如在Dojan等 的美国专利第7,086,180号中所述的，流体填充腔可以基本上取代聚合物 泡沫。通常，流体填充腔由密封且加压的聚合物材料形成，但也可以基本 通过外源来减压或加压。在某些构造中，纺织品或泡沫伸展构件可定位于 腔内，或者增强结构可结合到腔的外表面上以提供形状或保持腔的预期形 状。

适用于鞋类应用的流体填充腔可通过多种工艺生产，包括双膜技术、 热成型法和吹塑法。在双膜技术中，聚合物材料的两个平片以各种定位结 合在一起以形成腔。为了给腔加压，连接到流体压力源的喷嘴或针状物插 入在腔中形成的填充入口。加压之后，密封填充入口并移除喷嘴。热成型 法与双模技术相似，但使用了在生产过程期间形成聚合物材料片或以其他 方式成形聚合物材料片的加热模具。在吹塑法中，管形的(即，型坯)融 化或以其他方式软化的弹性材料放入具有腔的期望整体形状和构造的模 具中。模具在一个位置具有开口，加压的空气通过开口提供。加压的空气 引起液化的弹性材料变形为模具内表面的形状，从而形成然后可被加压的 腔。

发明内容

下面所公开的鞋类物品具有鞋帮和固定于鞋帮的鞋底结构。鞋底结构 包括周边元件和中心元件，其中之一或两者可以是流体填充腔。周边元件 邻近鞋底结构的侧壁延伸。中心元件居中放置且至少部分地与周边元件隔 开以在中心元件和周边元件之间限定缝隙。很多特征可以并入鞋底结构。 例如，缝隙可具有上部和下部，其中上部比下部更接近于侧壁定位。又例 如，周边元件可具有第一压缩率，且中心元件可具有第二压缩率，其中第 一压缩率小于第二压缩率。当形成为流体填充腔时，压缩率上的差别可能 来自于流体压力上的差别。再例如，周边元件的上表面可处于较大的高度 或者高于中心元件的上表面。

特别通过在所附权利要求中指出了特征化本发明方面的新颖性优点 和特征。然而，为获得新颖性优点和特征的改进理解，可参考描述并说明 了与本发明有关的各种构造和概念的以下描述性内容和附图。

附图说明

当结合附图阅读时，将更好地理解前述概述和以下的详细描述。

图1是鞋类物品的横侧正视图。

图2是鞋类物品的中侧正视图。

图3是鞋类物品的鞋底结构的透视图。

图4是鞋底结构的分解透视图。

图5A和5B是如图3中剖面线5A和5B所限定的鞋底结构的横截面 图。

图6是鞋底结构的周边腔和中心腔的透视图。

图7是周边腔和中心腔的顶部平面图。

图8是周边腔和中心腔的侧视图。

图9是周边腔和中心腔的后视图。

图10A和10B是如图7中剖面线10A和10B所限定的，周边腔和中 心腔的横截面图。

图11A和11B是与图5A相应的横截面图，并描绘了经受压力时的鞋 底结构。

图12A-12F是与图5A相应的横截面图并描绘了鞋底结构的其他构造。

详述

以下讨论和附图公开了用于鞋类物品的多种鞋底结构构造。通过参照 适宜跑步的鞋类公开了与鞋底结构构造相关的概念。然而，鞋底结构构造 不限于为跑步设计的鞋类，还可以与各种运动鞋类型一起使用，包括例如 篮球鞋、交叉训练鞋、自行车运动鞋、足球鞋、橄榄球鞋、网球鞋和步行 鞋。鞋底结构构造还可与通常认为是非运动的鞋类类型一起使用，包括例 如礼服鞋、拖鞋、凉鞋和靴子。因此，本文公开的概念除了可用于以下面 材料讨论的和附图中所示的特定类型外，还可用于各种鞋类类型。

常规的鞋类结构

图1和图2所示的鞋类物品10包括鞋帮20和鞋底结构30。为了参考 目的，如图1和图2所示，鞋类10可分为三个大致区域：鞋前区域11、 鞋中区域12和跟部区域13。鞋类10还包括外侧面14和内侧面15。鞋前 区域11通常包括鞋类10的对应于脚趾和连接跖骨与趾骨的关节的部分。 鞋中区域12通常包括鞋类10的对应于脚的足弓区域的部分，且跟部区域 13对应于脚的后部，包括跟骨。外侧面14和内侧面15延伸穿过区域11-13 中的每一个且对应于鞋类10的相对侧。区域11-13和侧面14-15并不旨在 精确地划定鞋类10的区域。而是，区域11-13和侧面14-15旨在表示鞋类 10的大致区域以便于下述讨论。除了鞋类10，区域11-13和侧面14-15也 可应用到鞋帮20、鞋底结构30及其单独元件中。

鞋帮20被描述为具有整合了多种材料元件(例如，纺织品、泡沫、 皮革和合成皮革)的大体上常规的构造，这些材料元件缝合或胶着地结合 在一起以形成用于安全且舒适地容纳脚的内部空间。材料元件可以相对于 鞋帮20来选择和定位，以有选择地提供例如耐久性、透气性、耐穿性、 灵活性和舒适性的特征。跟部区13中的脚踝开口21提供进入内部空间的 通道。另外，鞋帮20可以包括鞋带22，鞋带22以常规方式使用以改变内 部空间的大小，从而将脚固定于内部空间内并方便脚进入内部空间或从内 部空间移出。鞋带22可延伸穿过鞋帮22中的孔，且鞋帮20的鞋舌部分 可在内部空间和鞋带22之间延伸。鉴于本讨论内容的各个方面主要与鞋 底结构30有关，鞋帮20可以呈现以上讨论的通常构造或实际上任何其他 常规或非常规鞋帮的通常构造。因此，鞋帮20的结构可在本发明的范围 内明显地改变。

鞋底结构30固定于鞋帮20上且具有在鞋帮20和地面之间延伸的构 造。通常，鞋底结构30的各种元件减弱地面反作用力(即，提供缓冲)， 影响脚的整体运动，并在行走、跑步或其他步行活动期间提供附着摩擦力。 下面将描述有关鞋底结构30的构造的其他细节。

鞋底结构的构造

图3-5B示出了鞋底结构30且包括鞋底夹层元件40、周边腔50、中 心腔60和鞋外底70。除了这些元件，例如，鞋底结构30可包括进一步增 强鞋底结构30的地面反作用力减弱特性或鞋类10的性能的一个或多个 板、调节器或增强结构。另外，鞋底结构30可包含鞋垫(未示出)，其位 于鞋帮20内的空间的下部以增强鞋类10的舒适感。

鞋底夹层元件40延伸贯穿鞋类10的长度(即，通过区域11-13中的 每一个)和鞋类10的宽度(即，侧面14和15之间)。鞋底夹层元件40 的主要表面为上表面41、相对的下表面42以及在表面41和42之间延伸 的侧表面43。上表面41连接到鞋帮20的下部区域，从而将鞋底结构30 连接到鞋帮20。下表面42在鞋前区域11和部分鞋中区域12内与鞋外底 70连接，但在至少跟部区域13中固定于周边腔50和中心腔60中的每一 个。另外，侧表面43在外侧面14和内侧面15两者上形成鞋底结构30的 暴露侧壁的一部分。

多种材料可用于形成鞋底夹层元件40。例如，鞋底夹层元件40可由 能增强行走、跑步或其他步行活动期间鞋底结构30的地面反作用力减弱 特性的聚合物泡沫材料形成，诸如聚氨酯或乙烯醋酸乙烯酯。在某些构造 中，鞋底夹层元件40也可以是(a)由半刚性聚合物材料形成的板或(b) 板与泡沫材料的组合。除了泡沫材料，鞋底夹层元件40可以包含一个或 多个例如板、调节器或增强结构，其可进一步增强鞋底结构30的地面反 作用力减弱特性或鞋类10的整体性能。在进一步的构造中，鞋底夹层元 件40也可在鞋前区域11中封装流体填充腔。因此，鞋底夹层元件40的材 料和整体构造可以明显地变化。

在图6-10B中，周边腔50和中心腔60一起显示并处于恰当的空间关 系。腔50和60中的每一个都封入流体(即，气体、液体或胶体)且能够 被加压。通常，周边腔50位于鞋底结构30的周边，而中心腔60位于鞋 底结构30的中心区域内。虽然腔50和60可相互接触或者在某些鞋类10 的构造中可形成为单独的单元，但通常缝隙31在腔50和60的部分之间 延伸。如下面更详细的讨论，缝隙31的上部32比缝隙31的下部33更接 近鞋底结构30的侧壁定位。即，缝隙31大体上在对角线的方向上延伸， 以使下部33比上部32更接近于鞋底结构30的中心定位。

周边腔50具有大体U-型的构造。周边腔50的外部限定上表面51、 相对的下表面52、在表面51和52的一侧之间延伸的外侧表面53以及在 表面51和52的相对侧之间延伸的内侧表面54。另外，周边腔50具有邻 近外侧面14定位的外侧部分55和邻近内侧面15定位的相对的内侧部分 56。当整合到鞋底结构30中时，上表面51固定于鞋底夹层元件40的下 表面42，且下表面52固定于鞋外底70。虽然外侧部分55和内侧部分56 可具有相同的长度和常规的尺寸(即，形状、高度、厚度)，但是外侧部 分55和内侧部分56的长度和尺寸可以不同，以改变侧面14和15上鞋底 结构30的特征。在某些构造中，周边腔50还可具有在特定区域协助增强 鞋底结构30的柔韧性的各种凹口或弯曲凹槽。

周边腔50的区域围绕或邻近鞋底结构30的周边的至少一部分延伸。 更特别地，外侧部分55和内侧部分56中的每一个都暴露于鞋类10的外 部。在这种构造中，外侧表面53沿着或邻近外侧面14延伸，围绕跟部区 域13的后部区域延伸，且沿着或邻近内侧面15延伸，从而在外侧面14 和内侧面15上形成鞋底结构30的暴露侧壁的一部分。然而，在进一步的 构造中，周边腔50可以向内与侧壁隔开或者从侧壁向外明显地突出。此 外，虽然周边腔50被描述为延伸进入鞋中区域12的一部分，但是周边腔 50可局限于跟部区域13或者可延伸穿过区域11-13中的每一个。

中心腔60具有常规圆形的构造。中心腔60的外部限定上表面61、相 对的下表面62和侧表面63。通常，中心腔60具有其中上表面61的面积 大于下表面62的面积的构造，从而导致侧表面63在表面61和62之间向 内逐渐变细。另外，上表面61可具有包括具有不同尺寸的两个圆形端的 形状。如此，中心腔60显示了Swigart在美国专利第6,796,056号中公开 的流体填充的囊状物的通常构造，在此通过引用的方式将其并入。在鞋底 结构30内，上表面61固定于鞋底夹层元件40的下表面42，而下表面62 固定于鞋外底70。

中心腔60位于鞋底结构30的中心区域内，从而置于周边腔50的外 侧部分55和内侧部分56之间。中心腔60的至少一部分与周边腔50隔开 以在中心腔60和周边腔50之间限定缝隙31。虽然腔50和60可以相互接 触或者在鞋类10的某些构造中可以形成为单独的单元，但是缝隙31通常 在腔50和60的部分之间延伸。例如，缝隙31可在至少中心腔60与外侧 部分55和内侧部分56中的内侧表面54的区域之间延伸。

周边腔50和中心腔60的相对升高，以及鞋底夹层元件40的构造， 可形成容纳并安置脚跟部区的凹陷。例如，参考图5A和5B，鞋底夹层元 件40的上表面41在鞋底结构30内形成凹陷，且上表面51和61的相对 升高与凹陷相符合。更特别地，周边腔50的上表面51在上面或者比中心 腔60的上表面61位于更高的位置。在这种构造中，脚的后跟安置在鞋底 结构30内，其可加强在行走、跑步或其他行走活动期间鞋类10的整体稳 定性。

各种聚合物材料可用于腔50和60。在选择腔50和60的材料时，可 考虑材料的工程性能(例如，拉伸强度、伸张性能、疲劳特性、动态模数 和损耗角正切)以及防止腔50和60包含的流体扩散的材料性能。例如， 当由热塑性氨基甲酸乙酯形成时，腔50和60的外部屏障可以具有大约1.0 毫米的厚度，但该厚度也可在例如0.25毫米到2.0毫米或更大的范围内。 除了热塑性氨基甲酸乙酯，可以适合于腔50和60的聚合物材料的示例包 括聚氨酯、聚酯、聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯。如Mitchell等在美国专 利第5,713,141号和第5,952,065号中所公开的，腔50和60也可由包括热 塑性聚氨酯和乙烯-乙烯基醇共聚物的交替层的材料形成。也可利用对这种 材料的改变，其中，中间层由乙烯-乙烯基醇共聚物形成，邻近中间层的层 由热塑性聚氨酯形成，且外层由热塑性聚氨酯与乙烯-乙烯基醇共聚物的重 磨材料形成。如Bonk等在美国专利第6,082,025号和第6,127,026号中所 公开的，腔50和60的另一种适合材料是包括气体阻隔材料和弹性材料的 交替层的柔性微层膜。其他适合的材料被Rudy在美国专利第4,183,156号 和第4,219,945号中公开。另外适合的材料包括如Rudy在美国专利第 4,936,029号和第5,042,176号中所公开的含有结晶材料的热塑性膜以及如 Bonk等在美国专利第6,013,340号、第6,203,868号和第6,321,465号中所 公开的包括聚酯型多元醇的聚氨酯。

形成腔50和60的外部或外部屏障的聚合物材料封装在0和350千帕 (即，约51磅每平方英寸)或者更大压力之间加压的流体。除了空气和 氮气，例如，腔50和60包含的流体可包括八氟丙烷或可以是Rudy在美 国专利第4,340,626号中公开的任何气体，例如六氟乙烷和六氟化物。在 某些构造中，腔50和60之一或者两者可包括允许调节流体压力的阀。虽 然腔50和60内的压力可以相同，但在某些构造中，压差可以大于70千 帕(即，约10磅每平方英寸)。例如，周边腔50内的压力可以在鞋类10 周围空气的环境压力之上至少103.5千帕(即，约15磅每平方英寸)，且 中心腔60内的压力可以在鞋类10周围空气的环境压力之上小于34.5千帕 (约5磅每平方英寸)。虽然周边腔50内的压力可以大于中心腔60内的 压力，但是压力可以相等或者周边腔50内的压力可小于中心腔60内的压 力。

如上讨论，鞋底结构30可以形成容纳并安置脚的跟部区的凹陷，该 凹陷至少部分地由上表面51和61的相对高度引起，以增强鞋类10的整 体稳定性。可以增强稳定性的其他因素与腔50和60内的相对压力有关。 鉴于周边腔50可以比中心腔60更大地加压，周边腔50可以比中心腔60 更难以压缩。在这种构造中，鞋底结构30的包括中心腔60的中心区域可 以比包括周边腔50的边缘区域更容易压缩。因此，腔50和60之间的压 差可以进一步将脚的后跟安置在鞋底结构30内，这可进一步加强在行走、 跑步或其他步行活动期间鞋类10的整体稳定性。

鞋外底70形成鞋类10的地面接触元件，并可由包括纹理以提供附着 摩擦力的耐用且耐磨的橡胶材料形成。在鞋类10的某些构造中可以不存 在的鞋外底70包括周边部分71和中心部分72。周边部分71固定于周边 腔50下面，而中心部分72固定于中心腔60下面。更特别地，周边部分 71可直接固定于周边腔50的下表面52，而中心部分72可直接固定于中 心腔60的下表面62。虽然在某些构造中，部分71和72可以相连，但是 部分71和72显示为鞋外底70的单独且隔开的元件。当形成为鞋外底70 的单独且隔开的部分时，在步行活动期间，随着腔50和60被压缩或以其 他方式变形，部分71和72可彼此独立运动。

缝隙31通常在腔50和60的部分之间延伸并穿过鞋外底70。换句话 说，缝隙31从鞋外底70的下表面向上延伸并进入鞋底结构30。虽然缝隙 41可具有垂直的取向，但缝隙31的上部32比缝隙31的下部33更接近鞋 底结构30的侧壁定位。即，缝隙31通常以对角线方向延伸以使下部33 比上部32更接近于鞋底结构30的中心定位。为了向缝隙31提供对角线 的取向，周边腔50的内侧表面54是倾斜的并向着鞋底结构30的中心区 域延伸，且中心腔60的侧表面63也向着中心区域倾斜。更特别地，内侧 表面54在上表面51和下表面52之间向外逐渐变细，且侧表面63在上表 面61和下表面62之间向内逐渐变细。

缝隙31的对角线取向的优点与鞋类10的稳定性有关。参考图11A， 示出力80压缩鞋底结构30并推向外侧面14，这可符合在许多运动活动中 采用以使人横向运动的急转方向运动。当力80以这种方式使鞋底结构30 变形时，如箭头81所示，内侧表面54的倾斜方位处于拉紧状态。内侧表 面54内的张力抵制鞋底结构30的变形，从而抵制外侧面14的缩陷。类 似地，参考图11B，示出力80压缩鞋底结构30且推向内侧面15，这可符 合例如跑步期间发生的内旋运动。当力80以这种方式使鞋底结构30变形 时，如箭头82所示，内侧表面54的倾斜方位处于拉紧状态。内侧表面54 内的张力抵制鞋底结构30的变形，从而抵制内侧面15的缩陷。缝隙31 的部分地归因于内侧表面54中的倾斜的对角线取向抵制了鞋底结构30中 的变形，从而增强了在行走、跑步或其他步行活动期间鞋类10的整体稳 定性。

基于以上讨论，鞋底结构30的很多特征增强了鞋类10的整体稳定性。 更特别地，鞋类10的稳定性通过(a)鞋底结构30内的由腔50和60的上 表面51和61的相对高度形成的凹陷、(b)由腔50和60内流体的不同压 力导致的腔50和60不同的压缩率和(c)由周边腔50的内侧表面54中的 倾斜导致的缝隙31的对角线取向而增强。尽管任何这些特征可独立地用 于增强稳定性，但是将两个或者更多特征并入鞋底结构30中具有进一步 增强鞋类10整体稳定性的优点。

进一步的构造

以上讨论和图中所示的鞋底结构30构造提供了适合用于鞋类10的构 造的一种示例。也可以使用具有不同特征的多种其他构造。例如，参考图 12A，示出腔50和60通过连接元件64相互连接。例如，当腔50和60形 成为具有一体构造时，连接元件64可以是在制造过程期间连接腔50和60 的聚合物材料的腹板。在某些构造中，连接元件64也可包括允许流体在 腔50和60之间通过的导管。参考图12B，示出中心腔60具有实体构造， 且可以是例如位于鞋底结构30的中心区域内的泡沫元件。在某些构造中， 中心腔60也可以是泡沫填充的或者泡沫和流体填充的腔。另外，周边腔 50可具有类似的实体构造。参考图12C，鞋底结构30具有其中鞋底夹层 元件40在周边腔50的侧面之上延伸且还取代了中心腔60的构造。参考 图12D，鞋外底70形成为具有在缝隙31上延伸的一体构造。虽然缝隙31 可以向上延伸并进入鞋底结构30，但在某些构造中，鞋外底70可以覆盖 缝隙31。再例如，图12E示出了其中一对阀65与腔50和60相关联的构 造，该对阀65可以允许腔50和60内流体压力的调节。另外，如图12F 所示，周边腔50也可以是泡沫元件，以及泡沫填充的或者泡沫和流体填 充的腔。

参考各种构造，以上并在附图中公开了本发明。然而，本公开用于的 目的是提供与本发明有关的各种特征和概念的示例，而不限制本发明的范 围。本领域技术人员应认识到，可以在不偏离如所附权利要求限定的本发 明的范围内，对上述构造做出各种改变和修改。