CN100518565C - 具有可膨胀腔体的鞋类制品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种鞋类制品。该鞋类制品包括具有泵腔(60)和可膨胀的压力腔(70)的流体系统。压力腔(70)被配置为至少部分地环绕所述泵腔(60)延伸以限定所述压力腔内的流体压力。所述泵腔体和压力腔的相对高度可以被选择，从而，例如所述泵腔体位于由所述压力腔的上和下表面所限定的高度内。所述流体系统基本上由一对聚合物层形成，该聚合物层被粘结在一起以形成所述泵腔和所述压力腔，且所述流体系统包括位于所述层之间的阀(50a，50b)。
Description
技术领域
本发明涉及一种鞋，更特别地，本发明涉及一种包含有流体系统的鞋类制品，该流体系统膨胀所述流体系统内的腔并限定了所述腔内流体的压力。
背景技术
常规的运动鞋类制品包括两个主要部件，鞋面和鞋底结构。鞋面通常由皮革、合成材料及其结合物形成且将鞋舒适地固定在脚上，同时提供通风和来自各部件的保护。鞋底结构通常包括多个层，该多个层一般被称为鞋内底、鞋底夹层和鞋外底。鞋内底为细长缓冲元件，并位于鞋面内且靠近脚的鞋底以加强鞋的舒适度。鞋底夹层通常被沿着鞋面的整个长度方向连接在所述鞋面上并形成鞋底结构的中层。鞋外底形成了鞋的地面接触元件且通常由经久、耐磨的材料制造，该材料包括纹饰以提高牵引力。
形成传统的鞋底夹层的主要材料为弹性的聚合物泡沫，例如聚氨酯(polyurethane)或乙烯一醋酸乙烯酯(ethylvinylacetate)，其贯穿鞋的长度方向延伸。聚合物泡沫鞋底夹层也可包括具有气囊配置的流体-填充腔，从而加强鞋底结构的减轻地面反弹力衰减和能量吸收的特性。Rudy的美国专利US4,183,156中提供了一个流体-填充腔的例子，其中该流体-填充腔包括由弹性材料所形成的外密封部件。所述外密封材料限定了多个管状元件，该管状元件相互间流体连接。
上述流体-填充腔可以利用双-膜技术制造，其中两个独立的弹性膜层被形成并具有所述腔的整体形状。接着，所述层沿其各自周边被焊接在一起以形成腔的上表面，下表面和侧壁，且所述层被在预定的内部位置被焊接在一起从而提供给所述腔以所要求的配置。即，层的内部被连接从而在所要求的位置形成具有预定形状和尺寸的子腔。接着，所述腔通过将喷嘴或针插入在形成于腔体内的填充入口而被加压至高于周边的压力，该喷嘴或针被连接至流体压力源。在将腔加压之后，所述喷嘴被去掉且注入口通过例如焊接而被密封。
另一种制造流体-填充腔的方法为通过吹塑工艺(bolw-moldingprocess)，如Potter等人的美国专利US5,353,459中所大体公开的，其中液化的弹性材料被放置在具有所要求的气囊整体形状和配置的模具中。该模具在一个位置上具有孔，加压气体通过该孔被提供。加压气体使得液化的弹性材料抵在所述模具的内表面上并使得材料在模具中硬化，由此形成具有所需形状和配置的腔。此外，流体-填充腔可以通过热成型工序制造，如Skaja等人的美国专利US5,976,451中所公开的，其中一对弹性的热塑性树酯薄片被抵在一对具有真空系统的模具上，该真空系统用于正确地将两薄片塑形。接着模具部分被靠近封闭以沿其周边密封所述两薄片并形成气囊。
鞋类制品也可以具有流体系统，该流体系统包括多个部件，包括：压力腔，用于增加压力腔内的压力的泵腔，一个或多个用于控制流体流动方向和速度的阀，和连接多个流体系统部件的导管。Swigart的美国专利US6,457,262中公开了一种流体系统，该流体系统具有中心腔和位于该中心腔中部和侧部的两个侧腔。每一所述侧腔通过至少一个管道与所述中心腔流体连接，其中管道中包含阀。相应地，包含在流体系统中的流体可以由所述中心腔流动至侧腔，和流体也可以由所述侧腔流动至所述中心腔。其他流体系统被封闭以防止周围气体出入的例子在例如Lain的美国专利US5,950,332；Sadler的美国专利US5,794,361；和Johnson等人的美国专利US4,446,634中公开。
组合入鞋类制品的流体系统可以将环境气体用作所述系统流体。Goss的美国专利US5,826,349中公开了一种具有流体系统的鞋类制品，其中该流体系统利用了环境气体对鞋面的内部进行通风。该流体系统包括位于鞋面上的吸入口和由所述吸入口至可流体连接的多个腔的导管。与所述腔连接的阀当所述腔被压缩时防止空气由所述吸入口逸出。然而所述气体被挤压出腔并穿过通向所述鞋面内部的另一导管。Huang的美国专利US5,937,462中公开了一种流体系统，该流体系统利用了环境气体对鞋类制品的鞋底结构内腔进行加压。
发明内容
本发明为用于鞋类制品的流体系统。该流体系统包括：泵腔，压力腔，流体路径和阀。压力腔环绕泵腔的至少一部分延伸，且所述流体路径在泵腔和压力腔之间延伸使得所述泵腔和压力腔相互间流体连接。该阀位于流体路径的内部以使得流体由所述泵腔流动至压力腔，并限制流体由压力腔流动至泵腔。
该压力腔可以具有限定了弯曲结构(curved configuration)的内部区域的弯曲结构，而该泵腔可以位于内部区域内。压力腔也可以基本上位于所述泵腔的标高(elevation)上。在所述泵腔的压缩过程中，泵腔内的流体进入流体路径，穿过所述阀，并进入压力腔，由此增加更多的流体至所述压力腔并增加所述压力腔内的流体的压力。
在流体被转移至压力腔之后，所述泵腔内的流体被通过其他流体路径和阀而被代替，而流体路径和阀可被组合入流体系统中从而给流体源或例如环境气体提供入口。此外，过滤组件可以被组合入流体系统中以限制颗粒和水进入流体系统。该流体系统可以由两个共同延伸的聚合物材料薄片形成，该薄片被结合(bond)在一起以形成第一腔、第二腔和流体路径，其中阀被放置在聚合物材料的薄片之间。
本发明的优点和新颖性特征在权利要求书中被特别地给出。然而为了获得对本发明优点和新颖性特征的进一步理解，可以参照以下描述和阐释多个实施例及本发明相关概念的说明书和附图。
附图说明
以上的发明概述，连同以下的发明详述，参照附图将获得更好的理解。
图1为包含根据本发明的示例性流体系统的鞋类制品的侧面立视图；
图2为描述所述流体系统的鞋类的部分切割图；
图3为所述流体系统的透视图；
图4为所述流体系统的顶部平面图；
图5为第一横截面图，如图4中直线5-5所限定；
图6为第二横截面图，如图4中直线6-6所限定；
图7为第三横截面图，如图4中直线7-7所限定；
图8A为根据本发明的另一例示性流体系统的顶部平面图；
图8B为横截面图，如图8A中直线8B-8B所限定；
图9A为根据本发明的另一例示性流体系统的顶部平面图；
图9B为横截面图，如图9A中直线9B-9B所限定；
图10A为适合用于所述流体系统中使用的阀的透视图；
图10B为阀的第一横截面图，如图10A中的直线10B-10B所限定；
图10C为阀的第二横截面图，如图10A中的直线10C-10C所限定；
图10D为阀的第三横截面图，如图10A中的直线10D-10D所限定；
图10E为阀的第四横截面图，如图10A中的直线10E-10E所限定；
图10F为阀的第五横截面图，如图10A中的直线10F-10F所限定；
图10G为如图10中所示的焊点的放大图。
具体实施方式
以下的论述和附图公开了根据本发明的适用于鞋类应用的流体系统。与该流体系统相关的概念将参考具有用于奔跑运动配置的运动鞋类制品而公开。然而，所述流体系统并不仅仅限定为被专门设计用于奔跑运动，但是也可以用于多种运动鞋类，包括例如篮球鞋、多用途(cross-traning)训练鞋、步行鞋、网球鞋、足球鞋、和登山鞋。此外，流体系统也可以被组合入非-体育鞋类，包括礼服鞋、休闲鞋，凉鞋和工作鞋。相应地，本领域普通技术人员将理解除了在以下说明书和附图部分中所讨论的特定类型之外，本文中所公开的流体系统的相关概念可以被应用于多种鞋类。
如图1中所示，鞋类制品10包括鞋面11和鞋底结构12。鞋面11具有基本上常规的配置，该常规配置由多个元件例如纺织品、泡沫、和皮革材料组成，该多个元件被缝合或结合在一起以形成内部空间从而稳固和舒适地容纳脚部。鞋底结构12位于鞋面11的下方且包括两个主要部件，鞋底夹层13和鞋外底14。鞋底夹层13被固定在鞋面11的下表面，通过例如缝合或黏结剂结合，并发生作用从而在鞋底结构12接触地面时减轻地面反弹力并吸收能量。即，鞋底夹层13被如此构造从而例如在步行或奔跑过程中提供给脚缓冲。鞋外底14被固定在鞋底夹层13的下表面上且由与地面接触的经久耐磨的材料所形成。此外，鞋底结构12可包括鞋内底(未示出)，其为位于鞋面11内部空间内的细长缓冲元件并靠近所述脚部以加强鞋类制品10的舒适度。
鞋底夹层13主要由聚合物泡沫材料形成，例如聚氨酯或乙烯一醋酸乙烯酯，其至少部分地封装流体系统20。如图2所示，流体系统20位于鞋底夹层13的脚跟区域，该区域与脚部撞击过程中的具有最高初始力量的区域所对应。然而，流体系统20可位于鞋底夹层13的任何区域以提供所需要程度的缓冲响应、稳定性，或其他鞋底夹层的属性。此外，鞋底夹层13可包括多个流体系统20，其中例如第一流体系统20位于脚跟区域和第二流体系统20位于鞋底夹层13的前脚部区域。流体系统20也可以具有由鞋底夹层的脚跟区域向前脚部区域延伸的配置，由此延伸穿过鞋底夹层的大部分。
流体系统20被单独地在图3-7中示出且提供了使用环境气体的结构，以在鞋底结构12接触地面时，提供额外的力减轻和能量吸收。即，流体系统20提供缓冲以补充由聚合物泡沫材料的鞋底夹层13所提供的缓冲。此外，流体系统20可以提供稳定性，以改善响应性(responsiveness)，并加强鞋底夹层13的奔驰(ride)特性。流体系统20的主要部件为过滤组件30，一对导管40a和40b，分别位于导管40a和40b内的一对阀50a和50b，泵腔60和压力腔70。在操作中，流体(例如环境气体)穿过过滤组件30而被吸入导管40a内。接着，所述流体穿过阀50a并进入泵腔60。当泵腔60被压缩时，流体进入导管40b内并穿过阀50b进入压力腔70。泵腔60和压力腔70内的流体的结合物提供了由流体系统20所提供的缓冲。然而在一些实施例中，流体系统20所提供的缓冲中的大多数由压力腔70所提供。
一对聚合物层21和22在特定的结合位置23被结合在一起以限定流体系统20内的导管40a和40b、泵腔60、和压力腔70。即，导管40a和40b、泵腔60和压力腔70形成在聚合物层21和22的未结合位置。导管40a相对于聚合物层21和22的位置被选择以提供在流体源例如环境气体和泵腔60之间延伸的流体路径，由此允许流体从过滤组件30流至泵腔60。类似地，选择导管40b的位置以提供在泵腔60和压力腔70之间延伸的流体路径，其允许流体由泵腔60流动至压力腔70。因此，在该配置中，流体可以在聚合物层21和22之间流动以穿过导管40a和40b。
也选择压力腔70的位置从而压力腔70的一部分至少部分地环绕泵腔60的侧部延伸。压力腔70环绕泵腔60的侧部延伸的程度为一种设计考虑，其根据流体系统所被使用的特定应用来决定。如以下说明书将论述的，压力腔70环绕泵腔60的侧部延伸的程度将影响流体系统20的压力限制特征。在流体系统20的多个实施例中，压力腔70可以整个地环绕泵腔60的侧部延伸，或压力腔70可以被配置为仅仅部分地环绕泵腔60的侧部延伸。如图3和4中所示，例如，压力腔70形成了大体上为C-状的结构，并具有容纳泵腔60的内部区域。相应地，压力腔70环绕泵腔60的大部分延伸。然而在流体系统20的另一实施例中，压力腔70可仅仅部分地环绕泵腔60的侧部延伸。然而，如图中所示，压力腔70形成弯曲结构，并具有用于放置泵腔60的内部区域。压力腔70的端部也可以被延伸以形成U-形结构，并具有容纳导管40a和40b部分的内部区域，如图8A和9A所示。
多种材料适用于聚合物层21和22，包括阻挡材料，该阻挡材料对于流体系统20内的流体基本上为不可渗透的。例如，该阻挡层包括热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane)和乙烯-乙烯醇共聚物(ethylene-vinyl alcoholcopolymer)的交替层，如Mithell等人的美国专利US5,713,141和5,952,065中所公开的。可以使用该材料的变型，其中中层由乙烯-乙烯醇共聚物制成，靠近中层的两层由热塑性聚氨酯制成，和外层由热塑性聚氨酯和乙烯-乙烯醇共聚物的回收材料制成。另一合适的材料为弹性的微层材料，该微层材料包括气体阻挡材料和弹性材料的交替层，如Bonk等人的美国专利US6,082,025和US6,127,026中所公开的。
尽管聚合物层21和22由上述的阻挡材料制成，可以使用更经济的热塑性材料，其中该材料对于流体系统20内的流体为部分不可渗透的。如上所述，流体系统20操作于将流体，例如空气吸入泵腔60和压力腔70，以提供给鞋类制品10以缓冲。如果在泵腔60或压力腔70内的部分流体可以穿过聚合物层21和22由流体系统20中逸出，那么流体系统20将操起作于以将额外的流体吸入泵腔60和压力腔70，由此重复利用所述逸出的流体。相应地，聚合物层21和22并不一定要提供相对于流体系统20内流体基本上不可渗透的阻挡层，但是对流体系统20内的流体至少部分地可渗透。因此，合适的聚合物材料包括：热塑性弹性体，例如聚氨酯、聚酯、聚酯聚氨酯(polyester polyurethane)、和聚醚聚氨酯(polyetherpolyurethane)。除了降低制造成本之外，使用该热塑性弹性体的好处在于可以主要基于材料的工艺学特性选择特定的聚合物层21和22的形成材料，而不是材料的阻挡属性。相应地，可以选择形成聚合物层21和22的材料以显示出例如特定的拉伸强度、弹性模量、耐久度、光传输度、弹性、抗腐蚀性和抗化学降解，或抗磨擦。
过滤组件30具有如美国专利系列申请US09/887,523中所描述的过滤组件的一般结构，该专利申请的申请日为2001年6月21日且在本文中被整个地引入作为参考。过滤组件30基本上位于鞋类制品10的外部并包括两个主要部件，覆盖元件31和过滤材料32。覆盖元件31在过滤材料32之上延伸并包括多个穿孔(perforation)以使得空气进入过滤材料32，同时防止相对较大的物体，例如石头和树枝直接地接触和间接地伤害过滤材料32。所述流体被经过过滤材料32吸入流体系统20中，从而限制水，其他液体和多种颗粒阻碍对多种系统元件的操作，例如阀50a和50b和压力腔70。如果颗粒被允许进入流体系统30(例如)，则该颗粒可以在阀50a和50b周围和内部聚集。如以下将详细描述的，阀50a和50b为单向阀，其允许流体沿单一方向流动，并限制或检查流体沿相反的第二方向流动。聚集在阀50a和50b周围和内部的颗粒将影响阀50a和50b的单向操作，由此允许流体以预料外的方式流动穿过流体系统20。在没有过滤组件30的情况下，水和颗粒也可以在压力腔70内聚集。在本发明的一些实施例中，压力腔70的一部分可以可见的穿过形成于鞋底夹层13的聚合物泡沫材料内的孔。聚集在压力腔70内的颗粒可以由鞋类制品10的外部可见，由此减少鞋类制品10的美学特性。如果水被允许进入和聚集在泵腔60、压力腔70或流体系统20的其他部分内，鞋类制品10的重量可以显著地增加。此外，颗粒将成为磨损流体系统20部分的磨料，由此减少耐久度。相应地，过滤组件30用作为限制液体和颗粒的进入，所述液体和颗粒将对流体系统20构成损害效果。
用于过滤材料32的一种合适材料为聚四氟乙烯(PTFE)，其被沉积在基片材料上。PTFE显示出所要求的特征并当与基片例如非机织聚酯连接时具有合适的耐久度。PTFE的标准配方的变型为扩展聚四氟乙烯(ePTFE)，其由例如W.L.Gore&公司制造。除了PTFE，其他适于制造过滤材料32的合适材料包括高密度聚乙烯，超高分子量的聚乙烯，聚乙烯丁烯氟化物，聚丙烯，和一些陶瓷过滤材料。编织材料、机织材料、非机织材料，由一个或多个不同过滤材料构成的层压结构和纸也为合适材料。此外，过滤材料32可以由固体多孔材料制成。
阀50a和50b可以为根据系统20的设计需要工作的任一类型的阀。可以用于阀50a和50b的阀结构包括(例如)由Vernay实验室公司所制造的鸭嘴阀和Pekar的美国专利US5,144,708和Pekar等人的美国专利US5,564,143中所公开的双层聚合物阀。两种类型的阀一般都为单向阀，并允许流体沿第一方向流动，但是限制流体沿相反的第二方向的流动。至于流体系统20，阀50a允许流体沿由过滤组件30向泵腔60的方向流动，和阀50b允许流体沿由泵腔60向压力腔70的方向流动。然而阀50a和50b限制流体沿相反的方向流动。取决于流体系统所设计提供的特定属性，允许流体沿两个方向流动的阀也可以在本发明的范围内使用。除了上述的阀结构，参考附图10A-10G以及与流体系统20的操作相关的以下详细描述，阀50a和50b也可以具有阀100的配置。
流体系统20被配置为提供与泵腔60相分离的气体入口。参考图3和4，流体系统20被描绘为在过滤组件30中具有气体入口，而导管40a在过滤组件30和泵腔60之间延伸。相应地，气体通过与泵腔60分离的气体入口被引入流体系统20中。分离的气体入口和泵腔60允许气体入口位于鞋10的任何部分，包括鞋面11，并且这种配置允许气体入口包含不位于重复压缩力作用区域内的过滤材料32。
流体系统20的其他特征为泵腔60和压力腔70之间的直接流体连接。导管40b被直接地由泵腔60导向压力腔70并提供用于放置阀50b的区域。相应地，最小数量的流体系统元件被放置在泵腔60和压力腔70之间的流体路径内。该配置减少了流体由泵腔60至压力腔70的转移所引起的压力损失。此外，该配置提供了具有相对较少数量元件的流体系统。
现在将详细描述流体系统20的操作。流体系统20的多个元件内的流体压力根据例如鞋类制品10的使用方式、鞋底结构12被压缩的频率、和压缩鞋底结构12的力而变化。为了方便当前论述，流体系统20的操作，和流体系统20的多个元件内的流体压力将按照初始状态、过渡状态和平衡状态而被论述。在初始状态过程中，泵腔60和压力腔70包含具有初始压力的流体，该压力基本上与环绕鞋类制品10和流体系统20的气体的环境压力相等。在过渡状态中，压力腔70内的压力由初始压力增加至平衡压力，这时流体系统20处于平衡状态。
流体系统20被至少部分地封装在鞋底夹层13的聚合物泡沫材料内。在制造鞋类制品10时，流体系统位于具有鞋底夹层13形状的模具内。当流体系统20位于所述模具内时，流体系统20或者处于初始状态或者泵腔60和压力腔70内的流体压力要略微高于环境压力。相应地，泵腔60和压力腔70为扩展配置而不是压缩(collapsed)配置。即，流体施加足够的向外压力在聚合物层21和22上以防止泵腔60和压力腔70明显地压缩。接着鞋底夹层13的聚合物泡沫材料被注射入模具内和流体系统20周围。在聚合物泡沫材料的固化过程中，流体系统20被稳固地封装在鞋底夹层13内从而泵腔60和压力腔70保持为扩展配置。此外，聚合物泡沫材料被结合在聚合物层21和22的外表面上。接着鞋底夹层13被固定在鞋面11和鞋外底14上以形成鞋类制品10。
在制造鞋类制品10的工艺中，泵腔60和压力腔70内的流体压力可以略微地高于周边压力，如上所述。当鞋类制品10被运送给零销商或存储时，流体系统20内的流体可穿过聚合物层21和22散发或由流体系统20中逸出直到流体压力基本上与环绕鞋类制品10和流体系统20的气体的环境压力相等为止。相应地，当个体第一次将鞋类制品10穿在脚上时，流体系统20处于初始状态。
流体系统20可位于鞋底夹层13的脚跟区域，如图1和2所示。更特别地，流体系统20可以被如此放置从而泵腔60被直接地放置在穿着鞋类制品10的个体的跟骨下方，和压力腔70位于所述跟骨的侧部下方。当个体迈出穿着鞋类制品10的第一步时，鞋底结构12抵着地面而被压缩，地面同时压缩了鞋底夹层13和流体系统20。基于跟骨、泵腔60和压力腔70的相对位置，泵腔60承受了引起压缩的大部分力，和压力腔70也承受了所述力的一部分。泵腔60的压缩引起泵腔60内的流体压力增加。当泵腔60和压力腔70之间的压力差超过了流体系统20内所固有的多个压力损失后，泵腔60内的流体部分穿过导管40b和阀50b到达压力腔70。即，压缩的泵腔60可以引起泵腔60内一部分的流体进入压力腔70。压力腔70内额外的流体使得压力腔70内的压力增加。因此，当个体迈出第一步时，流体系统20由于泵腔60和压力腔70内压力的同时增加而处于过渡状态。上述的多种压力损失可能与流体通过导管40b时存在的磨擦和阀50b打开时的压力有关。
阀50a和50b为单向阀，其允许流体沿第一方向流动，但是限制或检查流体沿相反的第二方向流动。阀50a允许流体由过滤组件30向泵腔60流动，但是限制流体沿相反的方向流动。因此，当泵腔60被压缩时，阀50a有效地防止流体流向过滤组件30。然而当泵腔60和压力腔70之间的压力差超过了阀50b的打开压力时，阀50b允许流体从泵腔60向压力腔70流动。
在个体迈出第一步时，且跟骨不再将显著的力施加在鞋底夹层13，施加在流体系统20上的压缩力减少，且鞋底夹层13回复至未压缩配置。然而，压力腔70内的流体压力仍然较高且流体系统20仍处于过渡状态。由于鞋底夹层13的聚合物材料和聚合物层21和22之间的结合，鞋底夹层13在其回复至未压缩配置时将在泵腔60上施加一个向外的力。即，鞋底夹层13的聚合物材料将尝试去扩展被压缩的泵腔60。该行为使得泵腔60内的压力相对于鞋类制品10和流体系统20外侧的环境压力为负的。相应地，负的压力差形成在泵腔60和环境气体之间。过滤组件30和导管40a形成了环境气体和泵腔60之间的流体路径。当负压力差超过了与流体系统20相关的多种压力损失时，环境气体将通过过滤组件30，进入导管40a，穿过阀50a，并进入泵腔60，由此将额外的流体放置在泵腔60内。换句话说，气体在鞋底夹层13由被压缩状态开始扩展时，将流入泵腔60。上述的多个压力损失可能与来自过滤组件32的阻抗、流体通过导管40a时存在的磨擦和阀50a的打开压力有关。
以上的论述详细描述了个体迈出第一步时压缩泵腔60并引起泵腔60内流体的一部分进入压力腔70，并由此增加压力腔70内的压力。一旦完成第一步，且鞋底夹层13未被压缩，额外气体由环绕鞋类制品10和流体系统20的环境其他进入泵腔60。当个体迈出第二步和多步时，上述相关于第一步的步骤将重复且压力腔70内的流体压力将增加。相应地，流体系统20在压力腔70内的压力增加时仍处于过渡状态。
恰恰在所述第一步之前，泵腔60和压力腔70内的压力基本上等于环境气体的压力。因此当鞋底夹层13被压缩时，泵腔60和压力腔70提供了相对较小程度的支撑。即，泵腔60和压力腔70内的流体压力不足以提供相对较大程度的缓冲。然而当个体继续迈步且压力腔70内的流体压力增加时，压力腔70所提供的支撑和缓冲程度也增加。在足够数量的步子之后，压力腔70所提供的支撑防止泵腔60被显著地压缩。换句话说，压力腔70所提供的支撑将在鞋底夹层13被压缩时限制泵腔60被压缩的程度。相应地，压力腔70内的流体压力将最终平衡泵腔60的压缩，且流体系统20将达到平衡状态。
平衡状态下压力腔70内的流体压力至少部分地为压力腔70环绕泵腔60侧部延伸程度的函数。举例说明，假定泵腔60和压力腔70被充分地分离从而压力腔70内的压力增加将不提供抵住泵腔60压缩的支撑。在该配置中，压力腔70的最大压力近似等于个体在泵腔60所能引起的最大压力。然而当压力腔70环绕泵腔侧部的至少一部分延伸时，压力腔70内流体压力的增加提供抵抗被压缩泵腔60的支撑。当压力腔70环绕泵腔60延伸的程度增加时，压力腔70能够提供的，用于抵抗泵腔60压缩的支撑量也增加。例如，如果压力腔70仅仅部分地环绕泵腔60的侧部延伸，那么泵腔60不靠近压力腔70的部分仍然可压缩。然而，如果压力腔70整个地环绕泵腔60延伸，那么压力腔70能够基本上限制泵腔60被压缩的量。相应地，压力腔70内的流体压力至少部分地由压力腔70环绕泵腔60延伸的程度来决定。因此，压力腔70内的流体压力被环绕泵腔60的至少一部分的延伸压力腔70有效地限制。其他决定压力腔70内流体压力的因素包括例如施加在泵腔60和压力腔70上的相对力，泵腔60和压力腔70的相对尺寸，和封装流体系统20的泡沫材料的可压缩度。
压力腔70，如图3和4所示，形成了一个大体上C-形的结构，该结构具有容纳泵腔60的内部区域。然而在流体系统20的其他实施例中，压力腔70可以环绕泵腔60的侧部延伸或低或高的程度。参考图8A和8B，描绘了本发明的一个可选实施例，其中流体系统20’包括过滤组件30’，一对导管40a’和40b’，一对阀50a’和50b’，泵腔60’，和压力腔70’。流体系统20’具有流体系统20的一般配置，但是压力腔70’末端部分被延长以形成一般为U-形的结构，该结构具有容纳压力腔70’和导管40a’和40b’部分的内部区域。尽管当压力腔70内的流体压力相对较高时，压力腔70基本上限制了泵腔60的压缩，压力腔70’的延伸端部分可以更大程度地限制泵腔60’的压缩。此外，压力腔70’的延伸端部分将限制流体系统20’其他部件的压缩，包括导管40a’和40b’和阀50a’和50b’，由此延长所述部件的寿命。
泵腔60，如图3和4所示，具有基本上圆形的配置。参照图9A和9B，本发明的还一实施例被描述，其中流体系统20”包括过滤组件30”，一对导管40a”和40b”，一对阀50a”和50b”，泵腔60”，和压力腔70”。与基本上为圆形配置的泵腔60相比，泵腔60”具有延长的配置。压力腔70”也具有U-形的配置，该配置形成用于容纳泵腔60”和限制泵腔60”压缩的内部区域。
泵腔60被一般地定位从而泵腔60的顶部61并不在压力腔70的顶部71之上延伸。类似地，泵腔60的底部62也不在压力腔70的底部72之下延伸。流体系统20’具有类似的配置，其中泵腔60’的顶部并不在压力腔70’的顶部71’之上延伸，以及泵腔60’的底部62’并不在压力腔70’的底部72’之下延伸。与流体系统20和20’相比，泵腔60”的顶部61”在压力腔70”的顶部71”之上延伸，如图9B的横截面图所示。然而，泵腔60”的底部62”未示出并在压力腔70”的底部72”之下延伸。泵腔60”和压力腔70”相对垂直的位置对于流体系统20”的压力限制属性有影响。甚至当压力腔70”处于最大压力时，在压力腔70”的顶部71”之上延伸的泵腔60”的体积可被压缩。然而压力腔70”限制了位于压力腔70”的顶部71”或下方的泵腔60”部分的可压缩程度。相应地，泵腔和压力腔相对垂直的位置可以被利用以影响流体系统的压力限定属性。
流体系统20可以通过热成型工艺制成，该工艺包括加热层21和22并利用模具将层21和22在所需的位置粘结在一起。在加热层21和22之前，阀50a和50b可以被放置在层21和22将成为导管40a和40b的部分之间。类似地，过滤材料32被放置在层21和22将成为过滤组件30的部分之间。用于热成型工艺的模具可能具有用于压缩层21和22的区域以形成粘结区域23，该粘结区域23限定了导管40a和40b、泵腔60和压力腔70。此外，该模具具有配置用于容纳层21和22部分的腔体并限定了导管40a和40b，泵腔60和压力腔70的形状。当将层21和22粘结在一起时，流体将被注入在层21和22之间以将层21和22压缩入所述模具的多种轮廓内。类似地，可以在层21和22的外部上形成真空以将层21和22吸入至模具的多种轮廓内。流体系统20’和20”也可以通过类似的热成型工序形成。
多种其他工序可以被用于形成流体系统20，例如除了上述的热成型工序之外，层21和22可以通过平坦的热塑性薄板形成，该薄板被粘结在一起以限定导管40a和40b、泵腔60和压力腔70。此外，层21和22可以被独立地形成以包含对应于导管40a和40b、泵腔60和压力腔70的切割口。接着阀50a和50b被放置在层21和22之间，并形成连接层21和22的粘结。此外，流体系统20或流体系统20的单个元件可以通过吹塑法或旋转成模工序制造。在流体系统20的单个部件分别被形成的情况下，单个部件可以被连接在一起以形成流体系统20。即，可以使用粘结技术以连接导管40a和40b、泵腔60和压力腔70，如2003年1月27日申请的美国系列专利申请US10/351,876中所描述的，且该专利申请被整个地引入作为参考。
现在将详细论述阀100的结构。阀100具有一个或多个阀的一般配置，如2002年9月19日申请的美国专利系列申请US10/246,755中所描述的，且该申请被整个地引入作为参考。具有阀100结构的阀将被用做阀50a和50b或阀50a和50b中的任一个以控制流体系统20内的流体流动。阀100也可以被用作阀50a’，50b’，50a”，或50b”以控制流体系统20’和20”内的流体流动。阀100如图10A-10G所示，且包括位于第一基层120a和第二基层120b之间的第一阀层110a和第二阀层110b。至于流体系统20，例如，基层120类似于形成导管40a和40b的聚合物层21和22。第一阀层110a和第二阀层110b被沿着相对侧粘结在一起以形成两个沟道焊缝130并限定了位于阀层110之间和沟道焊缝130之间的沟道140。沟道140包括入口142和出口144。入口142被两个入口焊缝146打开地偏置，该入口焊缝146由聚合物材料形成，所述聚合物材料在第一阀层110a和第二阀层110b的结合过程中聚集于入口142内和沟道焊缝130附近。出口144位于入口的对面并由阀层110的未粘结层所形成。每一阀层110包括外表面112和相对的内表面114。至于阀层110a，外表面112a靠近基层120a且内表面114a靠近阀层110b。类似地，阀层110b包括位于基层120b附近的外表面112b和位于阀层110a附近的相对内表面114b。
阀100还包括两个将阀层110连接在基层120上的基片焊缝150。更特别地，基片焊缝150将阀层110a连接在基片层120a上和将阀层110b连接在基片层120b上。如图10所示，基片焊缝150位于入口142的附近。基片焊缝150也可以位于阀100其他部分的附近。
在操作中，阀100允许流体流经沟道140并沿由入口142至出口144的方向。然而，阀100明显地限制流体向相反的方向流动。如所述，入口焊缝146将入口142被打开地偏置。该配置确保导管30中的流体可以至少进入沟道140部分，该沟道140由入口142形成。确定流体是否流经阀100的主要因素为入口142处的流体和出口144处的流体之间的相对压力差。当入口142的流体的压力超过了出口144处的压力与阀100的开口压力之和时，入口142的流体施加在阀层110内表面114上的力足以克服出口144处流体施加在外表面112上的力，由此允许阀层110分离。当阀层110分离时，流体也可以流经沟道140。然而，当入口142内的流体压力要小于出口处144的流体压力时，入口142处流体施加在阀层110的内表面114上的力并不足以克服出口142处的流体施加在外表面112上的力，由此防止阀层110分离。当阀层110未分离时，沟道140对于流体转移有效地封闭。
出口144通过确保阀层110提供不透气的接触来协助防止流体通过阀100。注意到沟道缝焊线130可以延伸小于阀层110的整个长度。相应地，出口144可以包括阀层110的未粘结部分。在出口144处缺乏粘结允许出口144处不受阻碍的封闭，由此在阀层110之间提供气密性接触，并防止流体在阀层110之间流动。内表面114可以包括平滑连续的表面以方便阀100的封闭。相应地，内表面114的特征也可以有助于气密性并便于流体单向流动穿过阀100。
形成阀层110和基层120的材料应该具有多种特征。首先，该材料应当允许使用标准技术将焊缝130和150稳固地形成于多个材料层之间，例如热接触、RF能量、激光和红外焊接。其次，材料应当对于流体基本上为不可渗透的，例如空气。第三，材料应当具备足够的弹性以使得阀100如上所述操作。第四，材料应当具备耐久度以允许阀100运行多个周期。第五，如果阀100的周围存在水或水蒸气，材料应当被选择用于抵抗水解，或由于存在水所引起的化学降解。基于这些考虑，合适的材料包括热塑性聚氨酯、尿烷、聚氯乙烯、和聚乙烯。当阀100由热塑性聚氨酯形成时，阀层110的合适厚度为0.018英寸，但是也可以在例如0.004英寸至0.035英寸之间变化。类似地，基层120的合适厚度为0.030英寸，但是可以在例如0.015英寸至0.050英寸之间变化。然而阀层110的厚度和基层120的厚度可以脱离上述的范围，取决于阀100的特定应用，材料和所使用的制造方法，和阀100将提供给流体系统的属性。
将基片焊缝150放置于入口142附近的好处在于相对较大区域的外表面112暴露于出口144处的流体。如上所述，当入口142内的流体压力要小于出口144处的流体压力时，入口142处的流体所施加在阀层110内表面上114的力不足以克服出口144处流体施加在外表面112上的力，由此防止阀层110分离并防止流体流经阀100。通过如此配置阀层110的位置，从而相对较大区域的外表面112被暴露于出口处144的流体，内表面114之间的接触区域成比例地增加。防止流体流经阀100的主要机制是内表面114的气密性接触。相应地，可以通过使得相对较大部分的外表面112暴露于出口处144的流体而获得增加的有效性。
作为代替物，阀100可以由单阀层110形成，该单阀层110与一个基层120相连接以形成沟道焊缝130。相应地，沟道140可以形成在沟道焊缝130之间以及在阀层110和基层120之间。可选择阀100以基本上与阀100类似的方式工作。此外，阀100可以被如此形成使得沟道焊缝130环绕延伸并封闭出口144。然后，缝隙可以形成在阀层110中的一个内以允许流体流经阀100。在任一可选实施例中，阀层110和基层120之间的接触有效地封闭阀100。
如上所述，当入口142的流体的压力要小于出口144处的流体压力时，入口142处的流体施加在阀层110内表面上的力不足以克服出口142处流体施加在外表面112上的力，由此防止阀层110分离。当阀层110未分离时，沟道140对于流体转移有效地封闭。然而，如果颗粒位于阀100内和阀层110之间，流体能够沿出口144至入口142的方向穿过阀100。即阀100防止流体沿由出口144至入口142方向转移的有效性在存在颗粒时有所削弱。
参考附图以及多个实施例，本发明在以上得到公开。然而公开的目的在于提供本发明相关特征和概念的多个例子，而不是限定本发明的范围。本领域普通技术人员将认识到在不脱离本发明权利要求书范围的基础上，可以对实施例进行多种变型和修正。
Claims (53)
1.用于鞋类物品的流体系统，所述流体系统包括：
一对聚合物薄片，其界定了泵腔、邻近所述泵腔设置的压力腔，以及流体路径，该流体路径从所述泵腔延伸到所述压力腔以使所述泵腔和所述压力腔处于单向流体连接；以及
结合部，其连接所述聚合物薄片并形成所述泵腔和所述压力腔的边缘，所述结合部位于界定了所述泵腔的所述聚合物薄片的区域和界定了所述压力腔的所述聚合物薄片的区域之间，以及所述结合部将所述泵腔内的流体与所述压力腔内的流体分隔开，所述泵腔和所述压力腔位于一部分所述结合部的相对侧。
2.如权利要求1所述的流体系统，其中所述压力腔具有弯曲结构以及所述泵腔至少部分位于由所述弯曲结构形成的区域内。
3.如权利要求1所述的流体系统，其中一部分所述结合部具有弯曲结构，其界定了所述压力腔的弯曲，所述泵腔至少部分位于由所述压力腔的所述弯曲形成的区域内。
4.如权利要求1所述的流体系统，其中所述泵腔的顶部不在所述压力腔的顶部之上延伸。
5.如权利要求1所述的流体系统，其中所述泵腔的顶部在所述压力腔的上方延伸。
6.如权利要求1所述的流体系统，其中阀位于所述聚合物薄片之间且在所述流体路径内以允许流体从所述泵腔向所述压力腔流动并阻止流体从所述压力腔向所述泵腔流动。
7.如权利要求6所述的流体系统，其中所述阀由至少一层聚合物材料形成。
8.如权利要求7所述的流体系统，其中所述阀包括入口，该入口被打开地偏置，具有位于所述入口内的至少一个焊点。
9.如权利要求1所述的流体系统，其中具有过滤组件的另一流体路径由所述流体系统的外部向所述泵腔延伸以使所述泵腔与所述鞋的外部处于流体连接。
10.如权利要求9所述的流体系统，其中所述过滤组件包括过滤材料，其允许气体进入所述流体系统并限制液体和颗粒进入所述流体系统。
11.如权利要求10所述的流体系统，其中所述过滤材料包括聚四氟乙烯材料。
12.如权利要求1所述的流体系统，其中所述流体路径包括导管和阀。
13.如权利要求1所述的流体系统，其中所述流体系统的流体入口与所述泵腔流体连接，所述流体入口与所述泵腔相分离。
14.一种用于鞋类物品的流体系统，所述流体系统包括：
一对聚合物薄片，其界定了泵腔、邻近所述泵腔设置的压力腔，以及流体路径，该流体路径从所述泵腔向所述压力腔延伸以使所述泵腔和所述压力腔处于流体连接；以及
结合部，其连接所述聚合物薄片并形成所述泵腔和所述压力腔的边缘，所述结合部位于界定了所述泵腔的所述聚合物薄片的区域和界定了所述压力腔的所述聚合物薄片的区域之间，以及所述结合部将所述泵腔内的流体与所述压力腔内的流体分隔开；以及
阀，其位于所述聚合物薄片之间且在所述流体路径内以允许流体从所述泵腔向所述压力腔流动并阻止流体从所述压力腔向所述泵腔流动，
其中，所述泵腔和所述压力腔位于所述结合部的相对侧，并作为所述结合部的边界，以及所述结合部具有弯曲结构，其界定了所述压力腔的弯曲，所述泵腔至少部分位于由所述压力腔的所述弯曲形成的区域内。
15.如权利要求14所述的流体系统，其中所述阀由至少一层聚合物材料形成。
16.如权利要求15所述的流体系统，其中所述阀包括入口，该入口被打开地偏置，具有位于所述入口内的至少一个焊点。
17.如权利要求14所述的流体系统，其中具有过滤组件的另一流体路径由所述流体系统的外部向所述泵腔延伸以使所述泵腔与所述鞋的外部处于流体连接。
18.如权利要求17所述的流体系统，其中所述过滤组件包括过滤材料，其允许气体进入所述流体系统并限制液体和颗粒进入所述流体系统。
19.如权利要求18所述的流体系统，其中所述过滤材料包括聚四氟乙烯材料。
20.如权利要求14所述的流体系统，其中所述流体路径包括导管和所述阀。
21.如权利要求14所述的流体系统，其中所述流体系统的流体入口与所述泵腔流体连接，所述流体入口与所述泵腔相分离。
22.一种用于鞋类物品的流体系统，所述流体系统包括：
第一聚合物薄片和第二聚合物薄片，所述第一聚合物薄片具有泵腔区域、压力腔区域、结合区域和流体路径区域，以及一部分所述结合区域位于所述泵腔区域的边缘和所述压力腔区域的边缘之间；以及
结合部，其将所述第一聚合物薄片的所述结合区域连接到所述第二聚合物薄片并界定了(a)所述第一聚合物薄片和所述第二聚合物薄片之间且位于相对应于所述压力腔区域的位置的压力腔，(b)所述第一聚合物薄片和所述第二聚合物薄片之间且位于相对应于所述泵腔区域的位置的泵腔，(c)所述第一聚合物薄片和所述第二聚合物薄片之间且位于相对应于所述流体路径区域的位置的单向流体路径，所述流体路径从所述泵腔向所述压力腔延伸以使所述泵腔和所述压力腔处于流体连接，一部分所述结合部位于所述泵腔区域的边缘和所述压力腔区域的边缘之间以将所述泵腔内的流体与所述压力腔内的流体分隔开。
23.如权利要求22所述的流体系统，其中所述压力腔具有弯曲结构以及所述泵腔至少部分位于由所述弯曲结构形成的区域内。
24.如权利要求22所述的流体系统，其中所述泵腔的顶部不在所述压力腔的顶部之上延伸。
25.如权利要求22所述的流体系统，其中所述泵腔的顶部在所述压力腔的上方延伸。
26.如权利要求22所述的流体系统，其中阀位于所述聚合物薄片之间且在所述流体路径内以允许流体从所述泵腔向所述压力腔流动并阻止流体从所述压力腔向所述泵腔流动。
27.如权利要求26所述的流体系统，其中所述阀由至少一层聚合物材料形成。
28.如权利要求27所述的流体系统，其中所述阀包括入口，该入口被打开地偏置，具有位于所述入口内的至少一个焊点。
29.如权利要求22所述的流体系统，其中具有过滤组件的另一流体路径由所述流体系统的外部向所述泵腔延伸以使所述泵腔与所述鞋的外部处于流体连接。
30.如权利要求29所述的流体系统，其中所述过滤组件包括过滤材料，其允许气体进入所述流体系统并限制液体和颗粒进入所述流体系统。
31.如权利要求30所述的流体系统，其中所述过滤材料包括聚四氟乙烯材料。
32.如权利要求22所述的流体系统，其中所述流体路径包括导管和阀。
33.如权利要求22所述的流体系统，其中所述流体系统的流体入口与所述泵腔流体连接，所述流体入口与所述泵腔相分离。
34.一种用于鞋类物品的流体系统，所述流体系统包括：
一对聚合物薄片，其界定了泵腔、邻近所述泵腔的压力腔，以及流体路径，其从所述泵腔向所述压力腔延伸以使所述泵腔和所述压力腔处于单向流体连接；以及
结合部，其具有被一区域分隔开的第一边缘和相对的第二边缘，在该区域聚合物薄片结合在一起，所述第一边缘形成了所述泵腔的边界，以及所述第二边缘形成了所述压力腔的边界，所述结合部将所述泵腔内的流体与所述压力腔内的流体分隔开，
其中所述第一边缘和所述第二边缘界定了位于所述泵腔和所述压力腔之间的区域，所述流体路径不处于所述泵腔和所述压力腔之间的该区域。
35.如权利要求34所述的流体系统，其中所述压力腔具有弯曲结构以及所述泵腔至少部分位于由所述弯曲结构形成的区域内。
36.如权利要求34所述的流体系统，其中阀位于所述聚合物薄片之间且在所述流体路径内以允许流体从所述泵腔向所述压力腔流动并阻止流体从所述压力腔向所述泵腔流动。
37.如权利要求34所述的流体系统，其中所述阀由至少一层聚合物材料形成。
38.如权利要求37所述的流体系统，其中所述阀包括入口，该入口被打开地偏置，具有位于所述入口内的至少一个焊点。
39.如权利要求34所述的流体系统，其中具有过滤组件的另一流体路径由所述流体系统的外部向所述泵腔延伸以使所述泵腔与所述鞋的外部处于流体连接。
40.如权利要求39所述的流体系统，其中所述过滤组件包括过滤材料，其允许气体进入所述流体系统并限制液体和颗粒进入所述流体系统。
41.如权利要求40所述的流体系统，其中所述过滤材料包括聚四氟乙烯材料。
42.如权利要求34所述的流体系统，其中所述流体路径包括导管和阀。
43.如权利要求34所述的流体系统，其中所述流体系统的流体入口与所述泵腔流体连接，所述流体入口与所述泵腔相分离。
44.一种用于鞋类物品的流体系统，所述流体系统包括：
一对聚合物薄片，其界定了泵腔、压力腔，第一流体路径，以及第二流体路径，所述第一流体路径从所述泵腔向所述压力腔延伸以使所述泵腔和所述压力腔处于流体连接，以及所述第二流体路径从所述流体系统的外部向所述泵腔延伸以使所述泵腔和所述流体系统的外部处于流体连接；
第一阀，其位于所述聚合物薄片之间且在所述第一流体路径内以允许流体从所述泵腔向所述压力腔流动并限制流体从所述压力腔向所述泵腔流动；
第二阀，其位于所述聚合物薄片之间且在所述第二流体路径内以允许流体从所述流体系统的外部向所述泵腔流动并限制流体从所述泵腔向所述流体系统的外部流动；以及
单一结合部，其连接所述聚合物薄片并沿着所述泵腔、所述压力腔、所述第一流体路径、和所述第二流体路径的边缘延伸，部分所述结合部位于所述泵腔和所述压力腔之间以将所述泵腔内的流体与所述压力腔内的流体分隔开，所述部分结合部的相对侧位于紧邻所述泵腔和所述压力腔的位置。
45.如权利要求44所述的流体系统，其中所述压力腔具有弯曲结构以及所述泵腔至少部分位于由所述弯曲结构形成的区域内。
46.如权利要求44所述的流体系统，其中所述部分结合部具有弯曲结构，其界定了所述压力腔的弯曲，所述泵腔至少部分位于由所述压力腔的所述弯曲形成的区域内。
47.如权利要求44所述的流体系统，其中所述阀由至少一层聚合物材料形成。
48.如权利要求47所述的流体系统，其中所述阀包括入口，该入口被打开地偏置，具有位于所述入口内的至少一个焊点。
49.一种用于鞋类物品的流体系统，所述流体系统包括：
一对聚合物薄片，其界定了泵腔、与所述泵腔被一空间分隔开的压力腔，该空间位于所述泵腔和所述压力腔之间，以及流体路径，其从所述泵腔向所述压力腔延伸以使所述泵腔和所述压力腔处于单向流体连接，所述流体路径不在所述空间内；以及
结合部，其连接所述聚合物薄片并形成所述泵腔和所述压力腔的边缘，所述结合部位于所述空间内，以及所述结合部将所述泵腔内的流体与所述压力腔内的流体分隔开。
50.如权利要求49所述的流体系统，其中所述压力腔具有弯曲结构以及所述泵腔至少部分位于由所述弯曲结构形成的区域内。
51.如权利要求49所述的流体系统，其中一部分所述结合部具有弯曲结构，其界定了所述压力腔的弯曲，所述泵腔至少部分位于由所述压力腔的所述弯曲形成的区域内。
52.如权利要求49所述的流体系统，其中阀位于所述聚合物薄片之间且在所述流体路径内，所述阀由至少一层聚合物材料形成。
53.如权利要求52所述的流体系统，其中所述阀包括入口，该入口被打开地偏置，具有位于所述入口内的至少一个焊点。
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