CN101444343A - 可存贮和回送能量的鞋底结构 - Google Patents

Abstract

一种鞋类结构，用于至少支撑人脚的一部分并提供能量存贮和回送，所示鞋类结构包括一个基本水平的且由可弹性伸缩材料制成的垫层；至少一个位于所述垫层第一侧面附近的腔室；至少一个位于所述垫层第二侧面附近并与所述相应腔室垂直对正的促动器。每个促动器的足迹尺寸小于相应的腔室，并且其尺寸和排列对人脚的各部骨骼提供支撑。受压时，所述支撑结构使促动器推压所述垫层，至少使其部分进入相应的腔室。按照一种实施例，使用多个向上和向下进入相应腔室的促动器，提供双重有效的能量存贮和回送。按照另一实施例，使用凸形的尖细促动器以适应脚的自然滚动，以提高横向稳定性。

Description

可存贮和回送能量的鞋底结构

发明背景

发明领域

一般地说，本发明涉及鞋制品，具体地说，涉及一种用于制造运动鞋或插进现有鞋类制品中，用以吸收并存贮人在运动时产生之动能的鞋底结构。所述鞋底结构具有综合功能，可使穿着者在休闲和运动时肌肉的能量得到更好的存贮、回送和导向，从而对动作效果有补充和增强的作用。

相关技术概述

从很久远的时候起，当人类开始在脚上穿鞋之后，人们一直希望所穿的鞋子能够更适用和更舒适。于是，开发了各式各样的鞋类制品，以满足人们参加各种活动的特定需要，并不断提高通用鞋和特种鞋的穿着舒适程度。

在动物王国中，人类的脚是最为独特的，其生来具有的质量和能力远高于其它动物。我们可以用双足跨越崎岖不平的地面，用单足平衡独立，感受鞋中可能存在的微细沙粒。事实上，我们的脚上比手上有更多的神经末梢。

我们在运动时，会伴随有脚部骨骼结构向前、向后以及脚侧向脚心部位的转动。这里的关键词是“转动”。借助脚部骨骼结构的这种由外向里或由里向外，脚和脚踝系统的肌肉控制着的力的加速度。在生物力学中，将此称为内转和外转作用。脚几乎从不处于与地面绝对平行的状态，鞋类制品设计师在工作中要不断地考虑到这一点。

随着人们参与活动的日益增多，为满足人们参加各种运动的需要，所设计的鞋类制品的种类也在不断增加。特别是针对人们参加行走、跑步、跳跃等较为激烈的体育运动而设计的鞋制品，数量上的激增更为突出。众所周知，在典型的行走或跑步的步态中，一脚接触支撑表面(如地面)呈“站立式”，另一脚在空中运动呈“摆动式”。进而，在“站立式”中，站在地面上的相应脚要经历三个连续的基本状态：脚踵触地、脚心站立和脚趾离地。在跑得较快时，脚踵触地的阶段可以忽略，因为此时人们力求靠脚趾的力量使身体飞腾。

一般的鞋制品设计并未足够地重视脚踝的系统在这三个阶段中各阶段的特定需要，从而使穿着者损失其脚踝系统较大部分的功能，这包括吸收振动的能力、肌肉和肌腱组织的承载和爆发力，以及推动人体向前的能力等；有人估计这些损失至少达百分之三十。

产生这种情况的原因在于：现有走跑鞋的鞋底设计未能充分考虑运动者脚部肌肉和肌腱各自的需要。未能充分重视脚部组织各自的需要，导致对脚踝系统灵活性的抑制，妨碍脚踝系统在受力和爆发方面的最佳同步，影响立地脚在上述三阶段中能量由脚踵向脚趾的平稳和连续转移。

此外，在各种激烈的体育运动中，运动员因跑、跳而产生动能。传统的鞋类设计仅考虑减振运动中产生的振动，并使其散逸。如果不使运动员产生的动能受到损失，并能将其存贮起来，需要时再予取回，以加强运动的效果，那将是很有意义的。传统运动鞋的生产没能解决这一问题。

历史地看，许多生产现代跑鞋的厂家都在鞋中添加了泡沫材料，以便对穿着者的脚起到缓冲垫的作用。但在长期的重复使用中这些泡沫材料会失去弹性，变成范性受压状态，而不再能够起到缓冲作用。于是，后来又开发了一些替代品，以取代泡沫材料制成的缓冲垫。位于美国俄勒冈州Beaverton的Nike公司是世界最大的跑鞋生产厂家之一，它在其产品中采用压缩气囊对穿着者的脚提供缓冲作用。德国的生产厂家Puma AG提出不用泡沫而采用聚胺脂合成橡胶作为运动鞋的缓冲材料。另一家位于美国麻省Stoughton的Reebok International公司近来推出了有两层气垫的跑鞋。迄今为止，跑鞋的设计者均致力于折中两方面的要求，一方面要提供足够的缓冲，以保护穿着者的脚踵部位，但另一方面又不能做得过分，使得脚部产生摇摆和震颤，以及与膝盖部分失去同步和协调。Reebok公司生产的运动鞋中采用了可在不同时间流动到鞋底不同部位的空气。例如，当跑步者脚踵的外侧向地面下落时，着地是踏在缓冲气垫上。随着跑步者的体重下压，空气被压送到脚踵的内侧部位，以防止脚的过度内转，与此同时将另一充气缓冲垫推向脚掌的前部。当跑步者的体重已转到脚的前部时，空气又回到后面的脚踵部位。

过去数年中，人们曾做过许多努力，以制造可向运动员回送部分能量的运动鞋，例如，尝试采用各种气囊系统，以便可在使用中产生“回送力”。同时，在方法和材料方面也取得不少进展，以制造更具“弹力”的鞋底和运动鞋。

研究历史的情况可以发现，鞋底及鞋底中部的受压状态可能会是非常不稳定的。这是由于鞋底和鞋底中部在俯仰、前后倾斜和侧切中能自然产生反方向的回送能量，需要对此进行控制和转移。如何存贮脚、踝系统在内转和外转运动时产生的能量，是鞋制品工程师需要面对的另一个复杂的问题。这种转动时产生的力和能量非常难于吸收和控制。

包括上述一些在内的过去鞋制品设计，尚无一件能令人信服地从增强动作效果的角度解决了上述脚、踝系统在行走和跑步活动中的需求。现有的方法主要涉及穿着者脚部与地面接触时的缓冲和减振问题，尚未充分认识提供能改善穿着者肌肉能量存贮、回送和导向，以补充和增加穿着者行走、跑步和跳跃行动效果的运动鞋的问题。

专利权人为Snow的美国专利US 5,595,003公开了一种包括可对作用力产生相应反应的鞋底的运动鞋。但它提出的鞋底包含较厚的楔子、弹性垫、“导向片”和较深的孔隙，整个鞋底厚度过大是Snow实施方式存在的一个问题。将这些组件组合在一起，会使鞋子相当笨重，这并非人们所希望的。此外，Snow实施方式中提出了许多小组件，制造和组合它们将提高生产成本。而且通过较多的小楔片是难以激活足够的橡胶分子而提供有效收益的，除非把弹性垫的厚度增加到不切实际的程度。Snow实施方式提出的鞋底较厚较重，使得脚部离地面更高远，降低了稳定性，也有碍对神经-肌肉的输入。Snow实施方式中的弹性垫还需要较长的“循环”周期，即渗透吸收和回送过程需要较长的时间，这也限制了它在改善运动效果方面的有效性。

Snow实施例中的楔片需要有垂直导向，即该种实施方式提出的导向片用于防止倾斜。此外，Snow未能为脚部特定的骨骼结构提供合适的杠杆支点，未能对脚、踝系统内在的转动提供适当控制和生物力学导向，未能提供产生垂直协调的能力，也未能保证能量在脚踵、脚掌和脚趾之间进行有效的前向和后向转移。

1997.6.15授权的本人美国专利US 5,647,145中提出一种可在几个方面改进运动鞋性能的鞋底结构。首先，该专利中描述的结构考虑到使脚踵、脚趾、跗骨和跖骨各部位更加灵活的需要，使鞋底各部位与脚部各相应部位更好地相互配合。其次，鞋底中采用的弹性垫层同位于不同部位的腔室相互配合，从而有助于存贮能量。

在运动鞋制造方面的上述改进，包括本人的现有专利在内，使运动员得到很大的利益；但进一步提高运动鞋的性能仍然是一个持续的需求。特别是需要运动鞋的鞋底结构能够存贮更多的动能，并能够将其回送给运动员，以提高运动成绩。

发明的总述

本发明的一个目的是提供一种新的而且实用的鞋底结构，该结构可与鞋类制品结合在一起，或者作为鞋底衬垫插入已有鞋制品中使用。

本发明的另一目的是提供一种用于鞋类制品中的鞋底结构，该结构在承受压力时可存贮动能，在压力负荷移去后可释放出存贮的能量。

本发明的再一目的是提供一种鞋类制品，特别是用于鞋类制品的鞋底结构，该结构能够增强穿着者的运动效果。

本发明提供了一种可满足上述要求的运动鞋鞋底结构。一方面，本发明提供的运动鞋鞋底结构具有综合结构功能，可增强脚踵、脚心和脚掌部分对肌肉能量的存贮、回送和导向能力，从而可补充和增强穿着者在休闲和运动中的效果。本发明的鞋底结构可用于行走、跑步和跳跃等运动鞋中，可使运动鞋通过对脚部肌肉的自然弯曲活动的补充和增强而改善和提高运动成绩。在人脚经历脚踵触地、脚心站立和脚趾离地等三个连续的基本阶段时，本发明具有综合结构特点的鞋底结构为人脚能量的导向和控制提供了独特的手段。

相应地，本发明的一个方面是针对一种运动鞋，它具有鞋帮和包括脚踵、脚心、跖骨和脚趾等部分的鞋底，所述鞋底包括一个与鞋帮相连的基衬垫层，后者由较硬材料制成并限定多个腔室；一个弹性垫层，它位于基衬垫层腔室之下，与基衬垫层连接，并且部分由弹性材料制成；以及一个冲弹垫层，它与弹性垫层连接，具有位于基衬垫层腔室之下并与其对正的较硬材料部分，所述冲弹垫层同时与位于基衬垫层和所述冲弹垫层之间的所述弹性垫层的弹性材料部分上下对正。所给出的上述结构，响应鞋底因脚踵、脚心、跖骨和脚趾部分与支撑地面的接触所产生的压力，在基衬垫层、弹性垫层和冲弹垫层之间会产生相互作用，从而人脚施加给鞋底脚踵、脚心、跖骨和脚趾部分的能量可以被弹性垫层拉伸进入基衬垫层腔室中的弹性材料部分，以机械拉伸的形式进行暂时的转换和存贮。之后，所存贮的能量以弹性垫层拉伸部分和部分冲弹垫层回送的形式施被放出来。在鞋底脚踵和脚心部分的结构部件对位于其下的人脚能量临时存贮在脚踵和脚心的中心和周边部位，以及予以释放时，鞋底的跖骨和脚趾部分的结构部件对人脚各跖骨和脚趾的能量在各自独立的相应处所进行临时存贮并予释放。

本发明的另一方面是提供一种适于穿着者在支撑表面运动的鞋底。所述鞋底可存贮和释放因人对支撑面的压力而产生的能量。同时，这种改进的鞋底可与标准鞋帮结合使用。或者也可将这种鞋底结构作为一种鞋底衬垫插入现有鞋制品中使用。

按照一种实施例，所述鞋底包括具有第一和第二表面的第一弹性层。由较硬材料制成的第一垫层位于所述弹性层的第一侧面。第一垫层包括位于其中的第一垫层腔室。第一垫层腔室具有开口朝向所述弹性层第一侧面的内域。第一垫层和弹性层的相对位置使所述弹性层能盖在第一垫层腔室上。第二垫层也由较硬材料制成，置于弹性层与第一侧面相对的第二侧面。第二垫层包括第一促动器件，它用于规定静止状态的朝向所述弹性层的第二表面。第一和第二垫层的相对位置布置使第一促动器件对正第一垫层腔室，并在人脚和支撑面的压力下互相靠近。发生这种情况时，第一促动器件进入第一垫层腔室，并将弹性层拉伸到相应内域，从而限定了运动状态。在运动状态，能量被弹性层存贮；在压力去掉后，弹性层释放存贮的能量并使第一和第二垫层分开。

第二垫层最好也具有一个第二垫层腔室。第二垫层腔室内域开口朝向弹性层的第二表面，使弹性层也能盖住该第二腔室内域。还提供一个柱塞器件，可使其位于所述第一内域。当第一和第二垫层在静止态和运动态之间转换时，该柱塞器件可进入第二内域和从中退出。或者，也可采用位于第一内域的多个柱塞器件，使它们在所述第一和第二垫层于静止态和运动态之间进行转换时进入第二内域和从中退出。所述柱塞器件可与第一弹性层制成一体。

还可包括具有第三垫层腔室的第三垫层。所述第三垫层腔室具有第三内域，第二弹性层可盖在该第三内域上。这里的第一垫层包括第二促动器件，在压力作用下，第二促动器件可连同第二弹性层进入该第三腔室的内域。第一垫层也可具有多个第二促动器件，这些促动器件沿其周边伸出，并限定第一垫层腔室。与此相应，第三垫层具有多个第三腔室，各第三腔室都可被第二弹性层盖住。各第三腔室的位置恰可接受一个相应的第二促动器件。第二促动器件可以与第一垫层作成一体。同样，第三垫层和柱塞器件也可作成一体。

本发明的鞋底结构中，可选择它所包括的脚踵、跖骨和脚趾部分。最好，鞋底包括上述每个部分，从而可垫在整个脚下，但又能对脚部的三个主要部分分别单独提供能量存贮。或者，本发明的鞋底也可用于支撑脚上的一个或两个部分。任何情况下，本发明都可使第一或第二垫层在与支撑面的接触中发挥作用。

本发明的另一方面提供一种支撑结构，至少可存贮人脚某一部分的能量，并予释放。这种支撑结构包括一个基本处于水平的弹性层，至少一个腔室位于弹性层第一侧面附近，至少一个促动器件位于弹性层第二侧面附近并与相应腔室对正。所述促动器件的尺寸小于相应腔室的尺寸。在所述支撑结构受压时，会使促动器件推压弹性层，并且至少将其部分地拉伸进入相应的腔室。选择促动器件的数目和位置布置，使其可对人脚的脚踵、脚心、跖骨和脚趾各部分中的某一部分或某些部分提供支撑。

在另一实施例中，本发明为鞋类制品提供一种能量的存贮和释放系统。该系统包括至少两个弹性层，每个弹性层具有上下两个侧面。还包括多个促动器件，其中至少一个促动器件位于弹性层的上方，至少有另一个促动器件位于弹性层的下方。还包括一些用于接纳促动器件的腔室，其尺寸和位置适于在压力使促动器件向腔室接近时接纳相应的促动器件进入。接纳腔室与促动器件位于弹性层的相对两侧。

本发明的又一方面为提供一种鞋类制品的能量回放系统。该系统包括至少一个弹性层具有第一和第二侧面，多个腔室位于弹性层的一侧或另一侧，以及多个与腔室对应的促动器件，它们位于与腔室相对的弹性层的另一侧，其尺寸小于相应腔室的尺寸。在鞋类制品受到垂直压力时，促动器件推动弹性层，并至少使其部分进入腔室。促动器件的布置方式与脚部结构相适应。

本发明的再一方面提供一种鞋底结构，至少可支撑脚部一个部位。所述鞋底结构包括一个弹性层，基本处于水平，并具有第一和第二侧面。还包括一个具有腔室的回送层，所述腔室位于所述弹性层第一侧面一侧，且至少有一个开口面向弹性层的第一侧面。还包括一个促动器件位于弹性层第二侧面一侧，其尺寸小于所述腔室的尺寸，从而在鞋底结构受到压力时，该促动器件可压推所述弹性层的第二侧面，并至少使部分弹性层进入回送层的腔室。所述促动器件至少有一部分呈楔形结构，也即，使它在垂直或水平方向的尺寸逐渐减小。例如，可使促动器件的尺寸沿横向变化从而形成穹窝，或者使其尺寸沿纵向变化而形成由后向前的楔形。

本发明的再一方面提供一种鞋底结构，至少可支撑脚部的一个部位。所述鞋底结构包括一个弹性层，基本处于水平并具有第一和第二侧面。还包括一个具有第一腔室的第一垫层，该第一垫层位于所述弹性层第一侧面一边，所述第一腔室至少有一个开口面向所述弹性层的第一侧面。第一促动器件位于弹性层第二侧面一边，其尺寸小于第一腔室的尺寸，从而在鞋底结构受到压力时，第一促动器件可压推弹性层的第二侧面，并至少使部分弹性层进入第一垫层的第一腔室。第二腔室位于第一促动器件之中，第二腔室至少有一个开孔朝向弹性层的第二侧面。第二促动器件位于弹性层第一侧面一边，其尺寸小于第二腔室的开孔尺寸，从而在鞋底结构受到压力时，第二促动器件可压推弹性层的第一侧面，并至少使部分弹性层进入第二腔室。

本发明的再一方面提供一种用于脚踵部分的鞋底结构。所述脚踵部分的鞋底结构包括一个主推器，一个位于主推器上面的第一弹性垫层，和一个位于第一弹性垫层上面的周边冲弹器垫层。所述周边冲弹器垫层具有上表面和下表面，其上表面有多个向上凸起的周边冲弹器。所述周边冲弹器垫层还有一中心开孔。所述脚踵部分的鞋底结构还包括位于周边冲弹器垫层上面的第二弹性层，以及一个位于第二弹性层上面的基衬垫层。所述基衬垫层具有上、下表面和一些周边区开孔用于接受周边冲弹器。在脚踵部分受到压力时，主推器推压第一弹性层。并至少使其一部分被拉伸进入周边冲弹器层的中心开孔，同时周边冲弹器推压第二弹性层，并至少使其一部分进入周边开孔。

本发明的再一方面提供一种鞋底结构，包括：一个基本处于水平的弹性层，一些位于弹性层第一侧面附近的腔室，和一些位于弹性层第二侧面附近的相互联系的促动器件。每个促动器件都同相应腔室垂直对齐，并且促动器件的尺寸小于相应腔室的尺寸。当这一支撑结构受到压力时，促动器件推压弹性层，并至少使其一部分进入相应腔室。

对照附图详细描述本发明实施例，将使熟悉本技术领域的人更清楚地了解本发明的上述及其它特征和优点。

图面的简要说明

图1为本发明第一实施例运动鞋鞋底结构的侧视图；

图2为图1中鞋底结构的主视图；

图3为所述鞋底结构中脚踵和脚心部位的分解俯视图；

图4为所述鞋底结构中脚踵和脚心部位的分解仰视图；

图5为放松状态时所述鞋底结构中脚踵部位的背视图；

图6为图5中鞋底结构的横切剖面图；

图7为负荷状态时所述鞋底结构中脚踵部位的背视图；

图8为图7中鞋底结构的横切剖面图；

图9为本发明鞋底结构中跖骨部位的分解俯视图；

图10为放松状态时所述鞋底结构中跖骨部位的横切剖面图；

图11为负荷状态时所述鞋底结构中跖骨部位的横切剖面图；

图12为包含本发明第二实施例鞋底结构中脚踵部分的运动鞋实施例的的侧视图；

图13为图12所示运动鞋脚踵部分的分解透视图；

图14A为图12和13所示运动鞋脚踵部位处于静止状态时的侧向剖面图；

图14B为图12和13所示运动鞋脚踵部位处于运动状态时的侧向剖面图；

图15为本发明第三实施例运动鞋的侧视图；

图16为图15中运动鞋的主视图；

图17为图15所示运动鞋脚踵部分的分解透视图；

图18为表示图17中运动鞋脚踵部位结构的局部剖面和分解视图；

图19A为表示图15中运动鞋鞋底脚踵部分结构处于静止状态时的背视剖面图；

图19B为表示图15中运动鞋鞋底脚踵部分结构处于运动状态时的背视剖面图；

图20A为图15中运动鞋用于形成鞋底脚趾部分的第一层垫模的俯视平面图；

图20B为图15中运动鞋用于形成鞋底脚趾部分的弹性层的俯视平面图；

图20C为图15中运动鞋用于形成鞋底脚趾部分的第二层垫模的俯视平面图；

图20D为图15中运动鞋用于形成鞋底脚趾部分的弹性层替代结构的俯视平面图；

图21A为图20所示鞋底脚趾部分处于静止状态时的剖面图；

图21B为图20所示鞋底脚趾部分处于运动状态时的剖面图；

图22A为图15中运动鞋用于形成鞋底跖骨部分的第一层垫模的俯视平面图；

图22B为图15中运动鞋用于形成鞋底跖骨部分的弹性层的俯视平面图；

图22C为图15中运动鞋用于形成鞋底跖骨部分的第二层垫模的俯视平面图；

图23为本发明鞋底嵌入垫的侧视图；

图24为沿图23中24-24线所取的剖面图；

图25A为用于形成图23中鞋底嵌入垫脚趾部分的第一层垫模的透视图；

图25B为用于形成图23中鞋底嵌入垫脚趾部分的第二层垫模的透视图；

图26A为用于形成图23中鞋底嵌入垫跖骨部分的第一层垫模的透视图；

图26B为用于形成图23中鞋底嵌入垫跖骨部分的第二层垫模的透视图；

图27A为用于形成图23中鞋底嵌入垫脚踵部分的第一层垫模的透视图；

图27B为用于形成图23中鞋底嵌入垫脚踵部分的第二层垫模的透视图；

图28为本发明第五实施例运动鞋鞋底脚踵部分的分解透视图；

图29为表示图28中鞋底脚踵部分结构的局部剖面和分解示意图；

图30为图28中鞋底的仰视图；

图31A为用于形成图30中鞋底跖骨部分附加支撑的第一层垫模的俯视平面图；

图31B为用于形成图30中鞋底跖骨部分附加支撑的弹性层的俯视平面图；

图31C为用于形成图30中鞋底跖骨部分附加支撑的第二层垫模的俯视平面图；

图32为本发明第六实施例运动鞋鞋底脚踵部分的分解透视图；

图33为表示图32中鞋底脚踵部分结构的局部剖面及分解侧视图；

图34为本发明第七实施例运动鞋鞋底结构的分解透视图；

图35为图34中鞋底结构主推器透视图；

图36为图34中鞋底结构主推器的仰视图；

图37为图36中鞋底结构主推器沿37-37线所取的剖面图；

图38为图36中鞋底结构主推器沿38-38线所取的剖面图；

图39为图34第一弹性层的透视图；

图40为图34第一弹性层的仰视平面图；

图41为图40第一弹性层沿41-41线所取的剖面图；

图42为图34中外围弹推层的的透视图；

图43为图34中外围弹推层的的仰视平面图；

图44为图43中外围弹推层沿44-44线所取的剖面图；

图45为图34中第二弹性层的透视图；

图46为图34中第二弹性层仰视平面图；

图47为图46中第二弹性层沿47-47线所取的剖面图；

图48为图34中辅助弹冲层的的透视图；

图49为图34中辅助弹冲层的的仰视平面图；

图50为图49中辅助弹冲层沿50-50线的剖面图；

图51为图49中辅助弹冲层沿51-51线的剖面图；

图52为图34中脚趾促动器垫层的透视图；

图53为图34中脚趾促动器垫层的仰视平面图；

图54为图53中脚趾促动器垫层沿54-54线的剖面图；

图55为图53中脚趾促动器垫层沿55-55线的剖面图；

图56为图34中脚趾腔穴垫层的透视图；

图57为图34中脚趾腔穴垫层的仰视平面图；

图58为图57中脚趾腔穴垫层沿58-58线的剖面图；

图59为图57中脚趾腔穴垫层沿59-59线的剖面图；

图60为图34中脚掌促动垫层的透视图；

图61为图34中脚掌促动垫层的仰视平面图；

图62为图61中脚掌促动垫层沿62-62线的剖面图；

图63为图61中脚掌促动垫层沿63-63线的剖面图；

图64为图61中脚掌促动垫层沿64-64线的剖面图；

图65为图34中脚掌腔穴垫层的透视图；

图66为图34中脚掌腔穴垫层的仰视平面图；

图67为图65中脚掌腔穴垫层沿67-67线的剖面图；

图68为图65中脚掌腔穴垫层沿68-68线的剖面图；

图69为脚趾牵引垫层的透视图；

图70为图69中脚趾牵引垫层的仰视平面图；

图71-72为图69中脚趾牵引垫层的侧视图；

图73为脚掌牵引垫层的透视图；

图74为图73中脚掌牵引垫层的仰视平面图；

图75-76为图73中脚掌牵引垫层的侧视图。

最佳实施例详细描述

以下将说明本发明鞋底结构的七个实施例。应当理解，每个实施例只具有举例说明的示范意义。因此，在不超出本发明范围的前提下，每个实施例中均可增加或减少另外一个或多个实施例中所述的结构要点。另外，在包含类似结构的情况下，某一实施例中描述的存贮和回送能量的性能也同样适用于其它实施例。此外，本文件中使用了“弹冲器”、“柱塞”、“凸起”和“促动器”等术语，它们都用于表达存贮和回送能量中的促动或驱动器件，本质上可以互换。

一般说来，以下各实施例都提供了与脚部结构适应的带腔室的促动器。在这些实施例中，结构的刚度使得能量在脚部平稳转移(能量“波”)，腔室为能量的流入提供了内域。能量总是沿阻力最小的路径流动。可提供有效弹力支撑的促动器件和可进行能量交换的腔室组成的系统，它们可以对脚踵、跖骨和脚趾的内在转动提供有效的支撑和平衡。

这里所述对能量存贮和回送的控制，不要求脚部产生不需要的运动，而是通过对位置、力量和速度信息的回馈使内转和外转，控制肌肉组织从能量的“波动”过程中存贮能量，以及释放能量。“束紧”脚部穿过中性平面的转动，可得到效率的收益。随之产生的稳定性有助于控制脚部复杂的能量传送和存贮过程，可测量获取一定效率收益所要求的回送能量的垂直向量。

许多内在的速率限制因素控制着人在自然环境中的神经-肌肉反应速度。这些速率限制因素包括收缩蛋白肌动朊和肌浆球蛋白，神经-肌肉输入和反馈系统的速度，肌肉组织的自身阻尼效应，遗传构造即肌肉纤维抽动速率，个人训练环境等。

由于了解这些，可知为使肌肉从环境中获取能量以及有关力量、位置、感受到的阻力和速度等信息存在一个最适宜的接受速度。插入腔室中的促动器为向神经-肌肉骨骼系统提供环境信息和能量创造了一个可调整的环境。较紧的容限和较小的落差可产生短距离速度的效率收益；较松的容限和较大的落差可产生慢跑速度的效率收益。

插入腔室中的促动器还能控制膜组织向外，特别是向内的拉伸程度，从而增强抗倾斜的能力，并产生由外向里的支撑作用。有如下所述，插入腔室的促动器可以采用由具有相当刚度的橡胶或塑料制成的内置式的凸起结构。

弹性层凸起的凹凸连接方式，在限制增加额外重量的同时还能提供额外的厚度。插入腔室中的促动器在荷重的作用下动作，与“拉伸区”的表面比较起来，其尺寸要小得多。这有助于产生更高的功率、更小的重量、更短的促动器深入距离和更快的循环周期。

在了解了这些基本概念之后，以下将具体描述本发明的实施例。

第一实施例

参照附图，特别是图1和图2，它们示出本发明的第一实施例，用于行走、跑步和跳跃等运动所设计的运动鞋10。所述运动鞋10包括鞋帮12和鞋底14，所述鞋底14包括脚踵区和脚心区14A和14B，以及跖骨区和脚趾区14C和14D，鞋底14的结构特点构成本发明的主要内容。体现本发明结构的鞋底14能够提供综合的结构性能，可以补充和增强而不是阻碍穿着者脚部肌肉的自然运动，使肌肉能量得到更有效的运用，从而改善穿着运动鞋10的运动者在行走、跑步和跳跃中的运动效果。

参照图1和图3-8，鞋底14的脚踵和脚心区14A和14B主要由基衬垫层16、上弹性垫层18、上回送垫层20、下弹性垫层22和下回送垫层24等垫层叠压构成。鞋底14的基衬垫层16用作脚踵和脚心区14A和14B等垫层的基底。基衬垫层16包括基板26，它由玻璃纤维等既有一定刚度又有相当柔韧性的材料制成，大体呈平面形，其厚度取决于它在负荷状态下所能承受的弯曲程度。

基板26包括脚踵部分26A和脚心部分26B。基板26的中央有开口28，由连续的内缘26C所环绕，从而使其脚踵部分大致呈环型。基板26还有一些由相应内缘26D环绕的细长槽口30，各槽口之间有一定间距，并沿其细长方向围绕中心开口28顺序地排列，整体形成朝向基板26前端26E的U型排列。槽口30最好稍有弯曲并沿基板26的的周边26F排列，但应位于周边26F的里侧和中心开口28的外侧，使它们与基板26的周边26F及中心开口28之间都有一定距离。槽口30本身或与位于鞋帮12底部具有相应形状的凹槽32联合构成基板26的多个周边弹性空腔34。

上弹性垫层18由橡胶等适当的弹性材料制成，包括一个大体为平面形的弹性基体36和多个由弹性基体36的底面36A向下延伸并沿其周边36B分布的可压缩凸起38。上弹性垫层18的平面形弹性基体36的周边轮廓与基衬垫层16的基板26的轮廓基本一致。在图1、3、及图5-8所述的实施例中，可压缩凸起38(总数为譬如6个)沿平面形弹性基体36的外侧成对相隔布置。在有助增加鞋底14稳定性的前提下，也可对可压缩凸起38做其它形式的布置。为便于制造，最好使可压缩凸起38与平面形弹性基体36结合为一体。

位于上弹性垫层18下边并与其对正放置的上回送垫层20包括一个大体为平面形的支撑板40，它最好由玻璃纤维等既有一定刚度又有一定柔韧性的较硬材料制造，其结构类似基衬垫层16的基板26。支撑平板40包括脚踵部分40A和脚心部分40B。支撑板40还包括连续内缘40C，它围绕支撑板的中心开口42，使其脚踵部分40A大体呈环型。通过中心开口42可进入上弹性垫层18的平面形弹性基体36与支撑板40之间的空腔，该空腔构成所述鞋底14的中心主回送空腔44。上回送垫层20的周边轮廓与基衬垫层16和上弹性垫层18的周边轮廓基本一致，由此，将这些垫层彼此相接叠压在一起，可使鞋底14具有整齐的外形轮廓。

上回送垫层20还包括多个可产生回送作用的回送凸起46，由塑料等柔韧的但较难压缩的材料制成，它们位于支撑板40的顶面40D并向上突出，从而使上弹性垫层18的平面形弹性基体36与下面的支撑板40之间存在一定间隔。回送凸起46的排列方式与槽口30在基板26上的排列方式对应，各凸起之间有一定间距，并围绕中心开口42顺序排列，整体形成朝向支撑板40前端40E的U型排列。回送凸起46沿支撑板40的周边40F排列，但应位于周边40F的里侧和中心开口42的外侧，使它们与支撑板40的周边40F及中心开口42的边缘都有一定距离。

这样，沿周边排列的回送凸起46在形状和位置上都与基板26上沿边排列的槽口30相应，从而构成沿周边排列的回送空腔34。为方便制作，将回送凸起46附在一个薄片上，然后再将这一薄片与支撑板40的顶面40D黏附连在一起。

上回送垫层20的支撑板40支撑回送凸起46，并使其与槽口30及运动鞋10的鞋帮12和基板26沿边分布的回送空腔34互相对准。上弹性垫层18的平面形弹性基体36位于回送凸起46与基板26之间；因此，在鞋底14的脚踵和脚心部分14A和14B的基衬垫层16、上弹性垫层18和上回送垫层20叠压在一起时，上弹性垫层18的平面形弹性基体36上的间隔部分36C将处于回送凸起46的顶端46A之上和沿周边分布的回送空腔34之下。由于运动鞋10鞋底14的脚踵和脚心部分14A和14B与支撑面(地面)相互作用，当由图5和图6所示的松弛状态转向图7和图8所示的负荷状态时，基衬垫层16和上回送垫层20相互叠压，由于回送凸起46顶端46A向上运动的推动作用，使平面形弹性基体36的间隔部分36A穿过基板26上沿周边分布之槽口30的内缘26D进入回送空腔34。这种情况的发生，是因为回送凸起46的尺寸小于槽口30的尺寸，因此能使其尖端46A连同平面形弹性基体36的36A部分通过回送凸起46的顶端46A向上穿过槽口30，并进入沿周边分布的回送空腔34，如图7和图8所示。

上弹性垫层18之可压缩凸起38的位置与环绕回送凸起46并沿基板周边26F延伸出的实体间隔垂直对齐。可压缩凸起38的凸起方向向下，朝向支撑垫40。在正常使用运动鞋10时，施加到基衬垫层16基板26和上回送垫层20支撑板42上的压缩力使可压缩凸起38受压，在鞋底14处于松弛状态时，其正常形状为锥形，如图5和图6所示；此时在鞋底14处于负荷状态时，压力使其形状产生压涨变形，如图7和图8所示。除增加稳定性外，可压缩凸起38的功能还可将压缩它的能量存贮起来，在耐用和回送质量之间取得适当的平衡，从而提高鞋底14的质量。

由图1和图3可见，支撑板40脚踵部分40A处的回送凸起46比脚心部分40B的弹性凸起要高一些，这样便在鞋底14上的脚踵部分14A和脚心部分14B形成一个由后向前的楔形，当脚部在地面上经历脚踵触地等三个阶段的运动时，可使穿着者的脚产生一个向前和向上的冲力，可对其进行有效的引导。

参照图2、3和8，下弹性垫层22基本上是一层由橡胶等弹性材料制成的柔软薄片48，以粘结等适当的方法与上回送垫层20的支撑板40下表面40G黏附在一起。下回送垫层24位于下弹性垫层22的柔软弹性薄片48下边，包括一个回送板50，一个回送凸缘52和护环54。回送板50最好由玻璃纤维等既有一定刚度又有适当柔韧性的材料制成。回送板50固定在弹性薄片48中心部分48A的下表面，并于上回送层20的支撑板40的中心孔42对齐。在相互叠压的关系下，弹性片48位于下回送层24弹性回送板50与上回送层20的支撑板40之间，弹性片48中心部分48A的周边48B被压在回送板50的周边边缘50A与支撑板40的边缘40C之间。

在正常运动过程中，由于运动鞋10鞋底14的脚踵和脚心部分14A和4B与支撑表面的相互作用，下回送层24被压向上回送层20，由图5和图6所示的松弛状态转为图7和图8所示的负荷状态，弹性片48的边缘48B被回送板50的边缘50A向上压，通过环绕中心孔42的边缘40C进入中央主腔室44。这种情况的产生，是因为回送板50的尺寸比起支撑板40中心孔42的尺寸足够小，使支撑板50能够连同盖在支撑板50上的弹性片48的中心部分48A的边缘48B向上穿过中心孔42，而进入中心主腔室44，如图7和图8所示。

下回送层24回送板50具有相当的刚度，可使回送板50和弹性片48中心部分48A的边缘48B响应所加给的压力，产生稳定且一致的运动，进入中心主腔室44。回送凸起52固定在回送板50的底面50A上，最好由软塑料或硬橡胶等材料制成，其厚度在一定程度上决定了回送板50的进入深度和回送长度。与地面接触的回送凸起52表面52A一般呈穹状，其尺寸小于回送板50。护环54环绕回送板50和回送凸起52，最好用与制作回送板50同样材料制成。护环54固定在弹性片48的底面，并与支撑板40的中心孔42对齐，它环绕在回送板50的周围，可增加弹性片48中心部分48A的拉伸阻力，同时能使下回送层24在水平面保持稳定，从而可减少回送板50在拉伸弹性片48中心部分48A的边缘48B通过上回送层20支撑板40的中心孔42时可能产生的阻塞和粘连。

在鞋底14脚踵和脚心部分14A和14B的下回送层24的回送板、下弹性层22的弹性片、以及上回送层20的支撑板40之间产生的上述中心区相互作用是同时发生的，并且是同发生在基衬层16、上弹性层18的弹性体36以及上回送层20的回送凸起46之间的周边部位相互作用相互关联的。这些发生在中心和周边部位的相互作用，使穿着者脚部加给鞋底14的脚踵和脚心部分14A和14B的能量转换成机械的弹性拉伸力。这样，所加给的能量分别被下回送层22的弹性片48中心部分48A和上回送层18的弹性体36的间隔部分36C以机械能弹性拉伸的形式暂时储存在位于中心和周边部位的腔室44和34之中。之后，所贮存的能量被上弹性体36的被拉伸部分36C和回送凸起46及下弹性片48的被拉伸部分48A和回送板40以同时回送的形式释放出来。产生这些拉伸和回送相互作用时的阻力和速度，由护环54和环绕支撑板49中心孔42的边缘40C之间的相互尺寸关系，以及回送凸起46的顶端56A与环绕基板26槽口30的内缘26D之间的相互尺寸关系决定和控制。下回送层22的弹性片48和上回送层18的弹性体36的厚度和弹性，对这些相互作用的阻力和速度产生影响，因而也可对其进行调节和控制。下弹性片48的拉伸和回送还会对支撑板40产生扭距作用，可以通过支撑板40的厚度以及护环54的尺寸和厚度对其进行控制。

参照图3，本发明鞋底14的脚心部分14B还包括一个曲形的脚心垫片56和一个与其互补的可压缩脚心垫片58。基板26的脚心部分26B延伸到它的通常呈V形的前端26E为止。曲形垫片56最好由石墨制成，并作为独立部件与基板26分别给出。曲形垫片56在形状结构上可与基板26的前端26E很好地配合。基板26的前端26E可对脚前部的5个跖骨提供适配支撑，而曲形脚心垫片56可对鞋底14的脚踵和脚心部分14A和14B提供适配的支撑，从而使脚前骨骼可分别独立地承受负荷。上回送层18和可压缩脚心垫片58的周边轮廓基本与基板26和曲形脚心垫片56相同。

参照图1、2及图9-11，鞋底14的跖骨和脚趾部分14C和14D基本由几个垫层叠压在一起，包括跖骨和脚趾接合板60A和60B、基板65A和65B、一个共用的跖骨和脚趾拉伸回送垫层64、以及跖骨和脚趾回送层65A和65B。跖骨和脚趾回送层65A和65B包括跖骨和脚心回送板66A和66B，跖骨和脚趾回送凸起68A和68B，以及跖骨和脚心护环70A和70B。除了鞋底14跖骨和脚趾部分14C和4D共用的回送层64外，在鞋底14的跖骨部分14C中穿着者的5个跖骨下另有一个数层叠压结构，在鞋底14的脚趾部分14D中穿着者的5个脚趾下也另有一个数层叠压结构。除上接合板60A和60B之外，鞋底14跖骨和脚趾部分14C和14D的叠压结构中各组件之间的相互作用(拉伸和回送)与上述鞋底14脚踵和脚心部分14A和14B的叠压结构中各组件之间的相互作用(拉伸和回送)大体类似。但是，脚踵和脚心部分14A和14B的叠压组合结构仅在中心和周边部位为施加的能量提供了进行暂时存贮和释放的场所，而跖骨和脚趾部分14C和14D处的叠压组合结构却为穿着者脚部各跖骨和脚趾提供了许多各自独立的、用于存贮和释放所加给能量的场所。在跖骨和脚趾部分14C和14D新增加的组件是接合板60A和60B，它们中的每一个都具有许多相互之间存在间隔的、由接合板60A和60B的前端边缘74A和74B向后延伸到其前端边缘74A和74B与其后端76A和76B之间中间位置左右的横向狭长裂口72A和72B。这些相互分隔的裂口72A和72B之间，是位于跖骨和脚趾接合板上的彼此相互独立的可变形接合配件78A和78B，它们可对穿着者脚部各跖骨和脚趾分别作出反应，并有助于在相应的跖骨和脚趾处对加给的能量的存贮和回送。

具体地说，跖骨和脚趾部分的接合板60A和60B基本是平面形，通常由石墨等既有一定刚度又有相当柔韧性的材料制成。放在跖骨和脚趾接合板60A和60B下的跖骨和脚趾基板62A和62B基本也是平面形，由塑料等不可压缩的柔性材料制成。跖骨和脚趾的基板62A和62B都具有许多相互连接的内槽口82A和82B，它们由内缘80A和80B环绕，其形状可与穿着者脚部的跖骨和脚趾相互适配。内缘80A和80B在跖骨和脚趾的基板62A和62B之中，分别临近跖骨和脚趾基板62A和62B的周边84A和84B，但与其保持一定距离，中间留有实质材料构成的连续边界间距86A和86B。包围和确定穿着者脚部各跖骨和脚趾的位置及接合板60A和60B的配件78A和78B的狭窄边界86A和86B也被狭窄裂口88A和88B分隔开来。许多相互联系的内槽口82A和82B在各个跖骨和脚趾基板62A和62B中确定了相应的跖骨和脚趾腔室90A和90B。

共用的跖骨和脚趾回送垫层64放置在跖骨和脚趾基板62A和62B下，由橡胶等具有适当伸缩弹性的材料制成。共用的回送垫层64的外形轮廓与接合板60A和60B以及基板62A和62B的外形轮廓相同，从而在将它们彼此叠压进行组合时，可使鞋底14具有整齐一致的外形轮廓。共用的回送垫64的上表面64A附于基板62A和62B位于内缘80A和80B与周边84A和84B之间的相应边界86A和86B处。

跖骨和脚趾回送板66A和66B放置在所述共用的回送层64及基板62A和62B的多个相互联系的内槽口82A和82B之下，并与它们相互对正，形成跖骨和脚趾腔室90A和90B。跖骨和脚趾回送板66A和66B联结在共用回送层64的下表面64B，并与多个相互联系的内槽口82A和82B对正，形成基板62A和62B的跖骨和脚趾腔室90A和90B。当位于跖骨和脚趾回送板66A和66B与各个跖骨和脚趾基板62A和62B之间的共用回送层64处于工作状态时，共用回送层64的92A和92B部分被压在跖骨和脚趾基板62A和62B的内缘80A和80B与跖骨和脚趾回送板66A和66B的周边94A和94B之间。

在正常运动中，由于鞋底14跖骨和脚趾部分14C和14D同支撑地面的相互作用，由被压向上面的跖骨和脚趾基板62A和62B，使下面的跖骨和脚趾回送板66A和66B由图10所示的松弛状态转变为如图11所示的负荷状态，共用回送层64的92A和92B部分被跖骨和脚趾回送板66A和66B的边缘94A和94B拉伸，向上通过跖骨和脚趾基板62A和62B的内缘80A和80B进入跖骨和脚趾腔室90A和90B。这种情况的产生，是因为跖骨和脚趾回送板66A和66B的尺寸比跖骨和脚趾基板62A和62B上槽口82A和82B的尺寸上足够小，从而可使跖骨和脚趾回送板66A和66B连同被拉伸和盖在回送板66A和66B上的共用回送层64向上运动，穿过槽口82A和82B进入跖骨和脚趾腔室90A和90B，如图11所示。

跖骨和脚趾回送板66A和66B具有适当的刚度，在响应外加压力时，可使回送板66A和66B及共用回送层64的拉伸部分92A和92B稳定一致地运动，并进入跖骨和脚趾腔室90A和90B。跖骨和脚趾回送凸起68A和68B分别由跖骨和脚趾回送板68A和68B的底面96A和96B连接，它们最好由软塑料或硬橡胶等材料制成，它们的厚度在一定程度上决定着跖骨和脚趾回送板66A和66B的进入深度和回送长度。跖骨和脚趾护环70A和70B环绕回送板66A和66B及回送凸起68A和68B，最好用制作跖骨和脚趾回送板66A和66B同样的材料制成。跖骨和脚趾护环70A和70B连接在共用回送层64的下表面上，环绕回送板66A和66B，并与内槽口92A和92B上下对正，它能增加共用回送层64的92A和92B部分的拉伸阻力，增加跖骨和脚趾回送板66A和66B在水平面中的稳定性，减少回送板66A和66B在拉伸共用回送层64周边部分92A和92B并进入跖骨和脚趾基板62A和62B上跖骨和脚趾腔室90A和90B中可能产生的阻塞。

如上所述，在鞋底14的跖骨和脚趾部分14C和14D叠压结构中，发生在跖骨和脚趾基板62A和62B、共用回送层64、以及跖骨和脚趾回送板66A和66B之间的相互作用，可将穿着者脚部施加给跖骨和脚趾的能量转换成机械弹性能量。所加给的能量被共用回送层64位于跖骨和脚趾处的被拉伸部分92A和92B以机械弹性的形式存贮在相应的跖骨和脚趾腔室90A和90B中。然后，通过回送板66A和66B及共用回送层64拉伸部分92A和92B回送的形式被释放。护环70A和70B与跖骨和脚趾基板62A和62B内缘80A和80B之间的相互尺寸关系，决定并控制着这些拉伸相互作用的阻力和速度。选择共用回送层64的厚度和弹性，可调节这些相互作用的阻力和速度所产生的影响。跖骨和脚趾回送板66A和66B的外形轮廓基本相同。以前描述的脚心垫片56和58为鞋底14脚踵和脚心部分14A和14B的构件与鞋底14跖骨和脚趾部分14C和14D的构件建立了联系的纽带。

第一实施例中跖骨和脚趾部分的结构采用具有单一扭转转枢的跖骨和脚趾回送层，较好地解决了Snow实施方式中的侧倾问题。如图9所示，回送板66A和66B及回送凸起68A和68B都有位于脚两侧之间的转枢69。通过这一转枢可使回送板66A和66B及回送凸起68A和68B的促动部件相互联系，通过与脚趾和跖骨部各骨骼结构相应的各个促动部件的作用，使回送板和回送凸起具有使能量由脚侧向脚心转移。这样，就在促动部件之间提供了较好的导向和协同，同时也为脚部的骨骼结构提供了相应的杠杆支点。

可以通过增加回送板66A和66B及回送凸起68A和68B的侧面与中间边缘的高度，来进一步控制有脚侧向脚心的运动。提高外侧边缘的高度，会有助于脚部由外向里的自然运动。

对训练有素的运动员进行了踏车比较实验，使同一个人先后穿着带有本发明鞋底14的运动鞋10和具有上等质量的传统形式运动鞋，初步的比较实验表明，穿着本发明样品运动鞋，通过降低运动员的吸氧要求可明显改善运动效果。在踏车速度相同时，样品鞋10与传统鞋相比，可使运动员少用10％到20％的氧气。这种对氧气需求的明显降低，只能归功于运动员在穿着带有本发明鞋底结构的运动鞋10时能量利用效率的极大提高。由过去赛跑的记录来看，有理由推论：能量利用效率的明显提高必将使运动成绩得到同样明显的提高。

第二实施例

在第二实施例中，本发明的提供一种可在运动中吸收、存贮和释放能量的鞋底结构，这样的鞋底既可作为鞋类制品中的一个整体部分后者嵌入物，也可作为鞋垫使用。因而，本发明的鞋底可以单独使用，将它作为鞋垫插入现有的鞋类制品中，也可将其作为鞋类制品中的一个改进部件。在任何一种情况下，这种鞋底都应适合人脚在支撑面上运动时穿着使用，并能够存贮和释放因人与支撑面之间的压力所产生的能量。

参照图12-14，以最简单的结构说明本发明的第二实施例。如图12所示，运动鞋110包括鞋帮112和鞋底114。鞋底114的脚踵部分116具有本发明第二实施例的结构。

参照图13、14A和14B，可清晰地描述脚踵部分116的结构。在这些图中可以看出，脚踵部分116包括成脚踵垫片118形式的第一断层，所述脚踵垫片由橡胶、聚合物、塑料等较硬的材料制成。脚踵垫片118包括沿“A”轴居中布置的长圆形的第一断层腔室120。第二断层122构成平板124，上面带有形状与第一断层腔室120类似但尺寸较小的第一促动器126。第二垫层122同样由橡胶、聚合物、塑料等较硬的材料制成。促动器126可与平板124作成一体，也可用适当形式同平板粘结。

由弹性材料制成的第一弹性垫层128位于脚踵垫片118和第二断层122之间，使弹性垫层128可以盖住第一垫层腔室120。为此，可将脚踵垫片118置于第一弹性垫层128的第一侧面130，而将第二垫层122置于第一弹性垫层128的另一侧面132，并使促动器126面对第二侧面132。此外，可以看出，第一垫层腔室120具有尺寸适于接纳促动器126的内域134。

由图14A和14B可见，脚踵垫片118和第二垫层122的位置布置可使第一促动器126与支撑表面136之间的压力沿矢量“F”的方向推动脚踵垫片118和第二垫层122相互靠近，在这种运动过程中，第一促动器126进入第一垫层腔室120。发生这种情况时，弹性垫层128被拉伸并进入第一内域134，从而进入图14B所示的运动状态。在运动状态，被拉伸的弹性层128存贮能量。去掉压力之后，弹性层128回送，释放所存贮的能量，并使脚踵垫片118与第二垫片彼此分开，恢复到图14A所示的静止状态。因此，在行走、跑步和跳跃等运动过程中，穿着者给脚踵部分116加以重力，冲撞力被弹性垫层128的拉伸缓冲并吸收。当运动者将重力由脚踵部分116移去时，存贮的能量被释放出来，从而有助于穿着者所从事的活动。

第三实施例

可以对图12-14所示的简单结构进行扩展，制作更有效的高弹鞋底，比如扩展为图15-22所示本发明的第三实施例。参照图15，运动鞋150包括鞋帮152和本发明第三实施例的鞋底154。鞋底154包括脚踵部分156、跖骨部分158和脚趾部分160，以下将详细说明各部分。因此，当提到“鞋底”一词时，它可能是仅指这些部分中的一个部分、几个部分或一个置于整个脚下或部分脚下的垫片。

首先看脚踵部分156，其结构可参照图17-19进行表述。在这些图中，脚踵部分156包括由圆形脚踵垫片164构成的第一垫层162，沿其周边有许多彼此分离的辅助促动器件166。由刚度较大和较硬的材料制成的促动器件166确定第一垫层腔室168的轮廓，腔室168在圆形脚踵垫片164上，具有开孔170。由弹性材料制成的弹性垫层172通过粘结等适当方式与脚踵垫片连接，它的结构使其可以盖住脚踵垫片164的开孔170。这样，第一垫层162位于弹性垫层172的一侧，第二垫层174置于弹性垫层172的另一侧，并通过粘结等适当方式连接在一起。第二垫层174的呈脚踵垫片形式，它确定与腔室170相互作用的第一促动器件。在实际应用中，“包含第一促动器件的第二垫层”这种表述可以是指第二垫层带有独立的促动器件，也可能是指垫层本身构成这种促动器件。

在上述任何一种情况下，第二垫层174还包括位于其中间的六瓣形第二垫层腔室176。脚踵部分156还包括带有柱塞180的第三垫层178，柱塞180与第二垫层腔室176的形状类似，但尺寸要小一些。第三垫层178还包含多个开孔182，开孔182的朝向和尺寸适于接纳上述第二促动器件166。为此，脚踵部分156还包含中间具有长圆形开孔186的第二弹性层184。开口182确定了具有第三内域的第三垫层腔室。

由图18和图19A可见，上述各垫层相互叠压组合，可以在脚踵部分形成一个极为有效的能量存贮系统。这里，须选择确定柱塞180的高度，使在叠压组合时，柱塞180的端面可与弹性垫层172的第二侧面互相接触。同时，第二促动器件166的上端面192也恰与第二弹性层184的表面194相互接触。各第二促动器件166都与相应的开孔182对正，开孔182与促动器件166的形状类似，但其尺寸要稍大一些。第二垫层174也与此对正，从而在第二垫层174在运动进入第一垫层腔室168的内域时，第二垫层腔室176正好位于接纳柱塞的适宜位置。

这种运动被描述为由图19A所示的静止状态转为图19B所示的运动状态。这里可以看出，弹性层172在第一垫层162、第二垫层174和柱塞180之间，类似双活塞的相互作用下经历了双重拉伸。弹性层172相应地被拉伸到第一垫层腔室168(被第二垫层拉伸)和第二垫层腔室的内域176(被柱塞拉伸)。

与此同时，第二弹性层184受到单向拉伸，进入由开孔182构成的每个第三垫层腔室。现在应能理解，由于柱塞180和第二垫层174对弹性层174的协力作用使能量得以被存贮；与此同时，由于第三垫层腔室沿垂直方向的尺寸较小，使鞋帮152的底面153对这种运动给出长度限制，从而使第二促动器件166起到周边支撑的作用。为进一步增加侧向稳定性，可采用任选的位于第三垫层178和第二弹性垫层184之间的柔性向下凸起198及附加定位块196。此外，需要时可采用跖骨支撑板200。

参照图15可见，处于静止状态时，鞋底154相对于支撑面成一很小的锐角“a”，使得脚踵部位156高于脚趾部分160。角“a”最好在2°-6°之间。在脚掌站立和脚趾离地的过程中，通过提供这样一个小角度，可以使由运动状态释放的能量不只是沿垂直方向。由于鞋底154相对脚趾部分160有一个转动作用，因而使运动中的释放的力轻微前倾，产生推动穿着者前进的分力。

参照图20和21可见脚趾部分160的详细结构。这里可以看出，脚趾部分160由第一垫层208构成，包括沿第一垫层208周边的凸起内壁212。有如参照图20A可见者，周边壁212的结构使腔室210包括每一个都与人脚趾相应的五个内域216-220。如图20B所示，第一弹性层222的几何形状与第一垫层208一致。在叠压组合时，第一弹性层222盖在第一垫层腔室210上。脚趾部分160的结构附带还包括图20A所示的第二垫层224。第二垫层224的形状与周边壁212的内侧壁213一致，使得它可与第一垫层腔室210良好地配合，并进入其中。第二垫层224上有与脚趾内域216-219相应的开孔226-229，作为第二垫层腔室。再参照图20A，可以看出，每个脚趾内域都有一个直立的柱塞236-239与其对应，柱塞在尺寸上可与开孔226-229良好地配合，并分别进入其中。

如图21A和21B所示，脚趾部分160设有一个双重有效的能量存贮系统。当第一和第二垫层208和224由图21A所示静止状态转为图21B所示的运动状态时，弹性垫层222经受双重拉伸和弯曲。作为第一促动器件的第二垫层224移入第一垫层腔室210，拉伸弹性层222进入其相应内域。与此同时，每个柱塞236-239进入第二垫层224上的相应开孔226-229，拉伸弹性层222进入开孔226-229的相应内域。

为制造方便，可将柱塞236-239作为弹性垫层222的一个部分。此时的结构如图20D所示，图中的弹性层222＇带有作为整体组成部分的柱塞器件236＇-239＇。在图20D中，原在图20B中所示的弹性层222的另一侧面被清晰地显示出来。

跖骨部分158与脚趾部分160类似。由图22A-22C可见，跖骨部分158由第一垫层218构成，包括其中的第一垫层腔室250。第一垫层腔室250由沿第一垫层218边缘分布的直立周边壁252环绕。由图22A可见，周边壁252的结构使得腔室250有与每个跖骨相应的五个内域255-259。图22B中所示第一弹性层262具有与第一垫层248一样的周边边缘。在叠压组合时，第一弹性层262盖在第一垫层腔室250上。跖骨部分158还包括图22C所示的第二垫层264。

第二垫层264的形状与周边壁252的内侧壁253一致，使它可与第一垫层腔室250良好地配合，并进入其中。第二垫层264上有开孔265-270，作为第二垫层腔室。由图22A还可见，第一垫层腔室250还配置直立的柱塞275-280，柱塞在尺寸上可与开孔265-270良好地配合，并分别进入其中。柱塞275-280朝向人脚的跖骨。

当第一和第二垫层248和264由静止状态转为运动状态时，弹性垫层262经受双重拉伸和弯曲。作为第一促动器件的第二垫层264进入第一垫层腔室250，拉伸弹性层262进入其相应内域。与此同时，每个柱塞274-280进入第二垫层264上的相应腔室265-270，拉伸弹性层262进入开孔265-270的相应内域。因此，这些动作过程与参照图21A和21B的描述类似。

对脚趾垫片224和前脚垫片264而言，能量的焦点分别在腔室226-229和265-270的中心附近。这些腔室进一步由前、后转枢所稳定，前、后转枢可使促动器件224和264互相联系，并在前脚和脚趾部由侧面向中间传送能量。如图20C所示，前转枢230对垫片224的前部提供了限制，后转枢232对对垫片224的后部进行了限制。类似地，如图22C所示，前转枢272对垫片264的前部进行限制，后转枢274对垫片274的后部提供限制。

第四实施例

图23-27表示本发明的第四实施例。如图所示，鞋底衬垫310包括鞋帮312和鞋底314。鞋底314包括脚踵部分316、跖骨部分318和脚趾部分320。图24和图27A-B清晰地示出脚踵部分316的结构。脚踵部分包括平板323构成的第一垫层322，平板323上的多个空腔构成第一垫层腔室324。或者也可以通过在平板323上穿孔的方式构成腔室324。第二垫层326包括多个促动器件328，其尺寸适于与相应腔室324的内域插入配合。第一垫层322和第二垫层326将弹性垫层330夹在中间，加给压力时，促动器件328被推入第一垫层腔室324。

脚趾部分320包括第一垫层344和作为促动器件的第二垫层346。垫层344和346的结构分别与上述垫层208和224相同，此不赘复。类似地，跖骨部分318包括第一垫层354和第二垫层356，其结构与垫层348和364相同。鞋底衬垫310结构上的面向不同处在于弹性层330是共用的，延伸于鞋底衬垫310的整个鞋底，用于存贮脚踵部分316、跖骨部分318和脚趾部分320的能量。

第五实施例

图28-30表示本发明的第五实施例。本实施例与上述第三实施例类似，不同处在于脚踵部分456没有前述图17所示的任选柔性凸起198。如图30的仰视图所示，脚趾部分460和跖骨部分458分别与图20A-20C和图22A-22C所示结构基本相同，图中代码数字也基本类似，只是用400系列的代码取代了200系列的代码。

图28和29分别是表示脚踵部分456结构的分解透视图和分解的局部剖面图。脚踵部分456包括由环形踵板464构成的第一垫层462，沿其周边有一些相互隔开的促动器件466，它们整体成“U型”排列。促动器件466由较硬的刚性材料制成，它们限定第一垫层腔室468，腔室468具有在环型踵板464上形成的开口470。如图29所示，促动器件466最好为朝向鞋底前方的楔形结构，以便为脚的后部提供附加支撑。弹性层472的结构使其可连同踵板464盖在开孔470上，弹性层472通过粘结等适当方式与其连接在一起。第一垫层462位于弹性垫层472的一侧，第二垫层474置于弹性垫层472的另一侧，并以粘结等适当方式与之相连。第二垫层474以脚踵垫片的形式确定了与腔室470相互作用的第一促动器件。

第二垫层474还包括位于其中心部位呈六瓣形开孔的第二垫层腔室476。脚踵部分还包括带柱塞器件480的第三垫层478，柱塞的几何形状与第二垫层腔室476的形状一致，但尺寸较小。第三垫层478也包括多个开孔482，其尺寸和朝向都适于接纳上述第二促动器件466。为此，脚踵部分456还包括中心部位有长圆形开孔486的第二弹性层484。开孔484确定各具有内域的第三垫层腔室。

为提高横向稳定性，第二弹性层484与第一垫层464之间设置定位块496。还可在第一垫层的前面一对第二促动器件466的下边设置其它支撑块或运动控制柱502等。支撑块502和第二垫片构成的这种三脚架式结构可改善稳定性。这种结构能够存贮转动力产生的能量，产生有效的垂直向量。对稳定性要求更高的运动鞋，可将控制柱之间的间距进一步加大。对平足和要求进行脚心全支撑的用户，可选择脚桥跨接结构。

上述各组件彼此叠压配合，可组成脚踵部分456极为有效的能量存贮系统。这里的脚踵部分456与图19A和19B所述脚踵部分156具有类似的机制和功能。

图30为表示脚踵结构的鞋底仰视图，图中的脚踵部分456包括跖骨部分458和脚趾部分460。图中示出另一个跖骨支撑部分500，其结构在图31A-C中表达得更为清楚。如图31A所示，跖骨支撑部分500由第一垫层504构成，第一垫层504包括由沿其周边伸出的周边壁512所限定的第一垫层腔室510。图31B中所示弹性层506的周边轮廓与第一垫层504的周边一致。在叠压组合时，弹性层506盖在腔室510上。此外，跖骨支撑部分500还包括图31C所示的第二垫层508。第二垫层508的几何外形与第一垫层504的内侧周边壁512一致，因此它能与腔室510良好地配合，并进入其中。具体地说，第二垫层508和腔室510恰好位于支撑第一和第二跖骨的适宜位置。

第六实施例

图32和33示出本发明另一实施例鞋底的结构。图中脚踵部分556包括主弹冲器件574，第一弹性层572，带促动器件或周边弹冲器的第一垫层562，位于第二弹性层584上的连接橡胶凸起598，和盖在弹性层584上的第二垫层578。此外，还包括位于垫层562之下接近弹性层572的支撑块602。

图32所示的实施例与图17所示脚踵部分类似，二者之间有两点不同：一是用弹性层584下的橡胶凸起598取代了垫片578，二是图32实施例中没有与图17中器件180类似的柱塞。

参照图32和33可见，脚踵部分556包括由环型脚踵板564构成的第一垫层562，沿其周边伸出多个彼此间隔的周边促动器件566，它们整体上排成U型。促动器件566由具有相当刚度的较硬材料制成，它们限定在环型脚踵板564上形成开孔570的第一垫层腔室568。在通过粘结或其他适宜的方式连接弹性层572和脚踵板564时，弹性层572的结构使其可盖在开孔570上。第一垫层562位于弹性层572的一侧，第二垫层574位于弹性层572的另一侧，并通过适当手段与其连接。第二垫层574的形状与脚踵一样，它规定了可与腔室570产生相互作用的第一促动器件或主弹冲器。如图33所示，第二垫层574的尺寸最好沿向下的方向逐步减小形成锥形，与倾斜面形成穹窝。这种形状有助于改善在脚踵触地、脚心站立和脚趾离地等三个基本过程中对脚踵的横向支撑。

脚踵部分556还包括第三垫层或基衬垫层578，其结构包括多个开孔582，它们的尺寸和朝向适于接纳上述促动器件566。为此，脚踵部分556还包括第二弹性层584。开孔582限定各个具有内域的第二垫层腔室。促动器件566的上表面恰好触及第二弹性层584的下表面。各第二促动器件566都和与其形状一样但尺寸稍大的相应开孔582垂直对齐。

一对支撑块或运动控制柱602位于前面的一对促动器件566的下边。像第二垫层574一样，支撑块602最好也为穹窝形，以增加鞋底的横向稳定性。

位于弹性垫层584之下的橡胶凸起598用于提高与促动器件566的连接和配合。橡胶凸起598和促动器566最好也呈向前的楔形，以便在压力下更好地控制横向运动。橡胶凸起598和促动器件566的侧壁间最好有3°-6°的倾角，各凸起相互对称，以提供更好的横向支撑。橡胶凸起598与弹冲器566之间的间距最好小于0.020英寸，使大于0.020英寸的颗粒不能进入。但封口过紧会减缓回送过程。因此，相互连接时，要保证足够的空气流通，尤其是在因封口过紧形成的真空减缓回送过程时。为此，本设计使运动控制柱602间留有较大间距，方便空气、水等的溢出。

促动器566最好有一个凸起的凹窝，以便与橡胶凸起598更好地配合连接。凸凹连接可提供更好的环境，改善由转动力向垂直力的能量转换，从而提高能量的存贮和效率回送效率。通过提高促动器566附近的板564的厚度，得以减轻重量。对促动器来说，凸凹配合的模式还可起到稳定器和调度器的作用，可促进能量“波”向垂直向量的转化。凸凹配合的模式增加第二垫层574的敏感性，使回送冲器的推进或驱动长度最大。它们还在插入周期结束时提供附加的力，有助于各促动器保持在适宜的位置。

改变促动器的刚度，可增加对能量“波”的控制程度和提高神经-肌肉系统对它的敏感性。如果穿着者的脚有自然外转的问题，则对前脚外侧，即第五跖骨的运动提出更高的控制要求。这种额外的不希望产生的运动可以被插入腔室内的促动器件—如上述的促动器574很快地吸收、存贮和释放，使这种消极的运动转化为由脚外侧向脚中间传送的能量，从而增加中性平面的功能。插入腔室内的促动器件的刚度越大，越能够阻止向外侧的倾斜，从而越能稳定地联结能量的存贮过程。有关改变促动器刚度的进一步细节将在下面的第七实施例中予以说明。

第七实施例

图34-68表示本发明鞋底结构的第七实施例。以下所用“鞋底结构”一词是指用于支撑人脚的整个鞋底或部分鞋底这两种情况。此外，在第七实施例中采用的部件有许多与前面所述实施例中采用的部件类似，前述实施例中说明类似部件的术语可与下面所用术语对照和互换。

图34为表明鞋底结构最佳实施例的部件分解透视图，但应注意图中部件的位置是倒置的。具体地说，鞋底结构包括三个部分，即脚踵部分700、脚趾部分800和跖骨部分900。脚踵部分700包括主弹冲器702、第一弹性层704、周边弹冲器层706、第二弹性层708和基板或第二弹冲器层710。脚趾部分800包括促动器层802和腔室层804。跖骨部分900包括促动器层902和腔室层904。组成各部分的每个部件都是在模塑过程中通过粘结工艺制成的，熟悉本技术领域的人都能理解这一点。在图34-68中，所述鞋底结构的“顶”或“上”是指朝向第二弹冲器层710，所述“底”或“下”是指朝向主弹冲器702。相应的，脚踵部分700表示鞋底结构的后部，脚趾部分800表示鞋底结构的前部。

如图35-38所示，主弹冲器702最好为向下的楔形，其底面712呈圆拱形(在图35中示为向上)，其向前方的倾斜度更大一些，从而可提供横向稳定性，并便于位于其上方的人脚踵骨的转动。如图36所示，主弹冲器702为长圆形，其前后向长度大于横向长度。如图37-38所示，主弹冲器702包括由底面向上凸起并限定主弹冲器腔室716的立壁714。腔室716最好成六瓣形，与上述第五实施例中的弹冲器474类似(参照图30)，只是它被底面712所封闭。立壁714由底面712延伸出去，并有一个不太大的向外倾斜度。主弹冲器712也设计成向足前稍有坡度，使弹冲器后端718处的立壁714高度大于前端720处立壁的高度。这种设计在适应脚踵转动的同时可为脚踵后部提供额外的支撑。在鞋底跨越地面使鞋底结构受到压缩时，曲面形的底面712可使能量沿侧向展开，从而有助于更有效的运动。

本实施例中，主弹冲器702的后壁高0.324英寸，前端壁高约为0.252英寸。本实施例中的立壁714倾斜度约为1.5°。将立壁连在一起，并限定腔室716的底面712的厚度约为0.125英寸。主弹冲器702由立壁714顶面到底面712最低点之间的高度约为0.536英寸。如图36所示，主弹冲器沿37-37线的长度约为2.101英寸，沿图中38-38线的宽度约为1.561英寸。应能理解，上述各尺寸仅是一个实施例中的示范尺寸，对于鞋底结构而言，尺寸可有许多变化。制作弹冲器702的材料一般采用塑料，如杜邦公司的

也可采用硬度比它更高或更低的其它材料。在要求硬度更高时，还可采用玻璃纤维。

图39-41表示第一弹性层704，它在图34所示的鞋底结构中位于主弹冲器702的上面。第一弹性层704最好用橡胶制成，形状类似主弹冲器702，也为长圆形，但尺寸要比主弹冲器大。弹性层704还包括自其前端延伸出的舌状结构722和位于其前端的边角724和726。

如图40和41所示，弹性层704的上表面728基本上为平面。弹性层704的底面730具有自弹性层周边伸出的长圆形边界区732。在边界区732之内具有大体也为长圆形的中间区734，中间区的厚度比边界区的厚度大。边界区与中间区之间厚度的增加是渐进的，从而形成有坡度的表面736，如图41所示。中间区734之内具有中心拉伸区738，拉伸区738相对于中间区734有稍许凹进并通过边缘环740与中间区分开。中心拉伸区738的形状与上述主弹冲器702一致，当鞋底结构在行走和跑动过程中受到压力时，弹冲器702可推压中心拉伸区，使其产生拉伸变形。

本实施例中，弹性层704的边界区732厚0.06英寸，到中间区734厚度增加到0.135英寸，在中心拉伸区，厚度减小到0.125英寸。弹性层704自其后端到舌状结构的前端长度约为3.793英寸，其最宽处的宽度约为2.742英寸。弹性层704的长度，自其后端到前边角724和726约为3.286英寸，自其后端到中间区的前端734约为3.098英寸。边界区的宽度随其环绕该层的情况而变化，在弹性层的后部为0.298英寸，在侧面的宽度约为0.28英寸。表面736的最佳倾斜角约为45°。同样，这里给出的只是一个具体实施例的示范尺寸。

图42-44对图34鞋底结构中的周边弹冲器层706给出更为详细的说明。如图42和43所示，该层706包括环型脚踵板742，脚踵板742还包括作为腔室的开孔744，在叠压组合的鞋底结构受压时，主弹冲器702和弹性层704可进入该开孔744。为此，开孔或腔室744也呈长圆形，并具有足够大的尺寸，以容纳主弹冲器702。

脚踵板742基本呈环型结构，包括两个向脚前延伸的舌状结构746和748。如图43所示，舌状结构746和748的形状取决于鞋底结构究竟用于左脚还是用于右脚。图43所示设计是用于左脚的，相应地，左侧舌状延伸748的前端面752最好向内凹，而右侧的舌状延伸746的前端面750最好向外凸。可以推知，如果设计用于右脚的鞋底结构，上述舌状延伸的形状应当倒过来。简言之，无论用于那只脚，内侧舌状延伸的前端面最好向外凸，而外侧延伸的端面最好向内凹。

垫层706的顶面最好带有多个周边弹冲器754，它们沿该层的周围基本上排列成U形。如图44所示，这些弹冲器754的上表面与垫层前方成倾角α。此外，在每个周边弹冲器754上，都有多个中空孔756，以减轻弹冲器的重量。在最佳实施例中，有两个周边弹冲器被置于舌状延伸746和748上，其它四个弹冲器沿开孔744的周边布置。

在垫层706的前端、由舌状延伸结构746和748的底面延伸出支撑块758和760，它们最好与垫层706制成一体。如图42所示，支撑块的形状与舌状延伸746和748的形状相同，即内侧支撑块746的前端面最好向外凸，而外侧支撑块748的前端面最好向内凹。如图44所示，这些支撑块与垫层706的前方成倾角β，且其前壁和后壁最好也成楔形。

如图43和44所示，将周边弹冲器754置于垫层706上边的凸起配合模板762上。如图44所示，凸起的配合模板762在基本为梯形的周边弹冲器之间建立了空腔764。

在所述实施例中，垫层706的长度自舌状延伸746的前端面750到板742的后端约为4.902英寸，长圆形开孔744沿其长轴的长度约为2.352英寸。垫层706横向最宽处的宽度约为2.753英寸，最窄处宽约为1.776英寸。如图44所示，周边弹冲器754成楔形，其倾角α约为1.58°。支撑块758和760的倾角β约为3°，前后壁的斜面角度约为7°。按由板742的底面到最高的周边弹冲器的顶面，即图44中所示的平面B计算，垫层706的高度约为0.477英寸。板742本身的最小厚度约为0.1英寸。对于最高的弹冲器，从平面B计算穿孔756的最大孔深约为0.427英寸。垫层706的高度从支撑块758的底面算起，即图中平面B到C之间的距离约为0.726英寸。垫层706包括周边弹冲器754最好采用与垫层702同样的材料制作，在本发明的一个实施例中采用了杜邦公司的

。

图45-47表示第二弹性层708。该层最好用橡胶制造，形状与周边弹冲器层706一致。具体地说，垫层708像垫层706一样，为环型结构，其中具有长圆形的开孔766和两个向前伸出的舌状延伸结构768和770。外侧延伸770的前端面向内凹，内侧延伸768的前端面向外凸。

与垫层706的周边弹冲器754相应的拉伸区772环绕开孔760或位于延伸结构768和770上。如图47所示，最好将拉伸区772与垫层708作成一体，其厚度比垫层708其余部分的厚度大，因而可使它形成凸起结构。拉伸区772大体成带圆角的矩形，可与周边弹冲器的形状相应配合。拉伸区772的尺寸比弹冲器754的尺寸稍大，在鞋底结构受压时可容纳周边弹冲器进入。

给垫层708的周边配置多个可压缩的橡胶凸起774和776，最好位于各拉伸区772之间。在最佳实施例中，有五个凸起774配置在六个周边弹冲器之间，另外两个凸起776位于垫层708前端的两个延伸768和770的下边。最好使这些橡胶凸起774和776与垫层708作成一体。凸起774和776的形状与拉伸区772一致，也大体为矩形。如图47所示，凸起774位于每个拉伸区772之间，它的壁面最好也向内凹，使其可同拉伸区772的形状互相配合。如图47所示，凸起由垫层708向下伸出，其壁面也有一定坡度。因此，这些凸起可与周边弹冲器层706的腔室764很好地配合，从而在因鞋底结构受压而将凸起774压入腔室764时，可提供能量的存贮和回送。位于垫层708前部的凸起776具有与延伸结构768和770相应的形状。

如图46所示，垫层708的长度从其后端到延伸结构768的前端面约为5.17英寸，垫层的宽度最宽约为3.102英寸，最窄处约为2.236英寸。垫层708环形部分的尺寸自垫层后端到开孔766后端的距离约为1.02英寸，自垫层后端到开孔766前端的距离约为3.138英寸。开孔的宽度沿短轴约为1.302英寸。垫层708外缘厚度约为0.05英寸，升高的拉伸区772厚度约为0.120英寸，凸起774和776处的厚度约为0.319英寸。为与腔室764配合，凸起774最好有7°的坡度。

基衬垫层或第二弹冲器层710的结构如图48-51所示。弹冲器层710包括其上具有多个开孔或腔室780的基板778。基板778的形状与弹性层708和周边弹冲器层706的形状一致，也是与脚踵相应的长圆形，其前端也有两个延伸结构782和784。腔室780的结构与垫层706的周边弹冲器754相应，在鞋底结构受压时，后者将推压弹性层708进入腔内。所以，腔室780的形状与弹冲器754一样，但尺寸要稍大一些，以便能容纳弹冲器754。

第二弹冲器786位于基板778之下、腔室780的中间部位，并自此向下延伸。第二弹冲器786的位置，使它在鞋底结构叠压组合后，能够通过弹性层708的开孔766和周边弹冲器层706的开孔744延伸。具体地说，与主弹冲器702具有六瓣形结构的开孔716相应，弹冲器786的形状也为六瓣形。这样，当鞋底结构受到压缩时，第二弹冲器786推压弹性层704的拉伸部分734进入开孔716。如图49和51所示，第二弹冲器786的底面788为曲面结构或大体为圆拱形，并有一对半通孔790，以减轻第二弹冲器的重量。

图48-51所示实施例中垫层710的长度由基板778的后端到延伸结构782的前端约为5.169英寸。垫层710的最大宽度约为3.105英寸，最窄处约为2.239英寸。延伸结构782和784之间的横向间距约为2.689英寸。前部一对腔室780的长度约为1.25英寸，宽度约为0.63英寸。基衬垫层710的厚度约为0.06英寸，第二弹冲器的高度由板顶算起约为0.71英寸。垫层710最好由杜邦公司的

制成，也可采用其他类似的材料。比如，在要求更大的刚度时，可采用玻璃纤维和石墨等材料。

图52-55表示本发明鞋底结构第七实施例的脚趾促动器层802。该层802最好由橡胶材料制成，并与图52-55中描述的所有器件制成一个整体。在主体806的底面设置与每个脚趾相应的脚趾促动器808、810、812、814和816。如图54所示，脚趾促动器是在主体806底面凸起的结构。第一到第四的脚趾促动器808-814中还分别包含大体为长圆形的相应腔室818、820、822和824。如图54和55所示，脚趾促动器层最好作成弓形的。沿脚趾促动器层802的周边有向上伸出的周壁826，用于包容下述的脚趾腔室层804。

所示出的脚趾促动器层802两侧之间的距离约为4.165英寸，脚趾促动器层的宽度自其最前端到最后端约为2.449英寸。垫层802主体部分806的厚度约为0.12英寸，从主体806的顶面算起，促动器808-816的高度约为0.12英寸。周壁826的厚度约为0.55英寸，可从主体806的顶面伸出0.16英寸。

图56-59表示与上述脚趾促动器层相应的脚趾腔室层804。脚趾腔室层804最好也用杜邦

制成，沿其周边也延伸出一个直立的周边壁828，以限定腔室830。脚趾腔室层804在几何形状上与脚趾促动器层类似，最好也成弓形，如图58和59所示。由图57可见，周边壁828的结构使腔室830有五个区域832、834、836、838和840，它们分别与人脚的脚趾相应。柱塞842、844、846和848基本为长圆形，分别位于前四个区域832、834、836和838之中柱塞的尺寸小于垫层802与其对应的腔室。与上述情况类似，在受压状态，垫层802上的促动器推压主体部分进入腔室830。这样，脚趾促动器层和脚趾腔室层提供了双重的能量存贮作用。脚趾部分800的能量存贮和释放机制与上面通过图20A-20C所做的说明相同。

在所示实施例中，周边壁828和柱塞842-848的高度约为0.16英寸。垫层804在腔室830中最薄处的厚度约为0.03英寸。垫层804两边之间的长度约为4.044英寸，由前到后的宽度约为2.326英寸。

图60-64所示的跖骨部分促动器层902被设计得与脚趾促动器层类似。具体地说，垫层902最好由橡胶材料制成，最好与图60-64所示的所有器件制成一个整体。垫层902包括一个主弹性区906。跖骨促动器908、910、912、916和918位于主弹性区904之下。如图62所示，跖骨促动器主弹性区904的下面凸起。跖骨促动器中包含与其对应的长圆形腔室920、922、924、926、928和930。如图62-63所示，跖骨促动器层最好也是弓形。沿跖骨促动器层904的周边有向上伸出的周边壁932，以限定下面将要说明的跖骨腔室。

所示的跖骨促动器层902两侧之间的长度最好约为4.302英寸。跖骨促动器层902的宽度，由垫层902的最前端到最后端约为3.03英寸。垫层902主弹性区906的厚度约为0.12英寸，促动器908-918的高度自主弹冲器的底面算起约为0.12英寸。周边壁932的厚度约为0.55英寸，在主弹性区906的顶面伸出0.16英寸。

图65-68表示与上述跖骨促动器层902相应的跖骨腔室层904。跖骨腔室层904最好也用

制成，沿其周边区延伸出立壁934，以限定腔室936。如图67-68可见，跖骨腔室层904的几何形状与跖骨促动器层类似，最好也作成弓形。由图66可见，周边壁934的结构使腔室936包括938、940、942、944、946和948等六个区。大体为长圆形的柱塞950、952、954、956、958和960分别位于腔室936的相应区域938-948。当鞋底结构受压时，柱塞推压垫层902的主弹性区906进入相应的腔室920-930。柱塞950-960的尺寸小于垫层902上的响应腔室920-930。在受到压力时，垫层902的促动器908-918推压垫层902的主弹性区906进入腔室936。从而提供了有双重作用的能量存贮和回送。

在所述实施例中，周边壁934和柱塞950-960的高度约为0.16英寸。垫层904在腔室936中最薄处的厚度约为0.03英寸。垫层904的长度约为4.128英寸，垫层904自其最前端到最后端的宽度约为2.908英寸。

最好使上述实施例的鞋底结构联结在鞋帮(图中未示出)的下面。上述实施例还可包括一个鞋掌层，用化学的方法将它粘结在上述鞋底结构的下面，以改善同地面接触的性能。图69-76表示用于与地面接触的前鞋掌。如图69-73所示，脚趾部分鞋掌860的尺寸和形状都与脚趾促动器层802一致。类似地，前脚掌的鞋掌层在形状和尺寸上都与该部分的促动器层902一致。鞋掌层最好由橡胶制作，而且其外侧和中间边界区的高度约为其中心区高度的2倍，以便有助于脚、踝在中性平面的转动。按照一种实施例，鞋掌层的厚度约为0.025-0.05英寸，边界区的厚度约为0.05英寸，中心区约为0.025英寸。应当理解，鞋掌层同样也可以位于脚踵、运动控制柱和鞋底结构其他部分的下面。此外，还可在整个鞋底结构的下面附加一个整个的鞋掌层。

如上所述，鞋底结构中的促动器件可具有不同刚度，以改善脚部的稳定性和容限脚的自然转动。如第七实施例所示，可采用刚度更大的材料，比如使用硬度为80-90的杜邦公司的

制作周边弹冲器754和第二弹冲器786，采用更软些的材料，并如使用硬度为40-50的杜邦公司

制作主弹冲器702。同样可用橡胶等一类刚度较小的材料制作可压缩凸起774。这样鞋底结构中便包括有不同刚度的器件，从而可调节每个器件所提供的能量存贮和回送。也可以根据鞋类制品的具体使用要求，比如用于徒步长途旅行还是用于打高尔夫或短距离赛跑，来调节促动器的刚度。一般而言，为提高运动量较大的运动成绩，例如赛跑、跳高、篮球、排球、网球等，需要刚度较大的促动器。应当理解，除了改变其尺寸、形状、位置等方法之外，还有许多方法可改变促动器的刚性，从而获得需要的性能。

此外，对促动器及其相应的腔室采用曲面结构，也为本鞋底结构带来一些机械学上的优点。特别是在工作负荷下，促动器曲面与平面的挤压会使其产生压胀作用，促动器件尺寸的膨胀会对弹性层产生更好的拉伸效果，从而增加对能量的存贮和回送。

试验结果

对标准运动鞋和按本发明第七实施例的运动鞋(“申请人的鞋”)进行了比较试验，试验结果验证了本发明所具有的优点。除非另有说明，标准运动鞋用的是Mizuno Wave Runner Technology的产品。以下将对试验结果予以说明。

1.全身效能试验结果(VO ₂ 代谢试验)

全身效能测量人体消耗和排出气体的情况。为确定本发明运动鞋与标准鞋比较所取得的改进效果，进行了分等级的和稳定状态训练试验，采用3线或5线心电记录仪监测踏车运动员，并分析其呼出的气体(确定VO₂)。特别是通过VO₂测度心脏输出的供氧情况。

在两种情况下进行了对受试运动员试验。第一种情况，每位运动员穿着标准运动鞋进行分等级的踏车运动，然后得出VO_2max。第二种情况，采用75-90％VO_2max最大值分级稳定态强度和绝对强度的约定。对本发明运动鞋和标准鞋进行比较试验。试验中使用Sensor Medics Vmax29新陈代谢试验设备，还使用两个校准气囊、一台装有必要软件的膝上型计算机、一台打印机、一台VGA监视器、以及12/3线心电记录仪等试验设备。此外，还使用多台流量传感器、管道及管道接口、心电记录仪片电源等。

按现行约定，在同样的(80-90％)VO_2max相对强度和绝对强度下，所有男性受试运动员都表示穿着本发明运动鞋可降低氧气消耗。在强度为80-90％VO_2max和速度为9.5、10、10.5和11英里/小时时，这种情况更为明显。这意味着，在相当于比赛和紧张训练的强度下，穿着本发明运动鞋可比穿着标准鞋提高全身效能。在上述强度下，全身效能平均可提高13％。但在更高的绝对和相对强度下，全身效能可平均提高15％。对某些人而言，在速度为10、10.5和11英里/小时的同样绝对强度下，全身效能改善的平均值甚至可分别达到18％和21％。这种差异的出现，可能是由于运动员在运动模式、身体状况、生物力学等方面各人之间有所不同而造成的。值得注意的是，穿着本发明运动鞋可提高效能的情况在长跑运动员身上体现得最差，而在短跑运动员的身上反映得最为突出。如果设想在试验开始前，长跑运动员已比短跑运动员在训练中更多地改进了自身的机械和生物力学效能，则上述试验结果与这一设想是彼此符合的。总的试验结果是，每个穿着本发明运动鞋的受试运动员都或多或少提高了全身效能。各受试者间之所以产生差异，是由于运动方式、身体的机械学状况和生物力学等方面的因素。因此可得出结论，所有受试男运动员的生理数据表明本发明运动鞋可提高运动效率。

在采用同样的约定下，对一位优秀女运动员进行类似的本发明运动鞋与标准鞋全身效能比较试验，初步试验结果与上述对男运动员的试验一致。但对女运动员而言，在所有负荷下测量的VO₂值较低，相应效能改善的幅度也较低；男女之间的这种差异也可归因于他们之间的不同运动方式(特别是，女运动员在运动中主要使用前脚部位)。在进行非常快速的训练而应用类似的运动方式时，全身效能得以提高。因此可以认为，女运动员穿着本发明运动鞋对全身效能的改善与男运动员相似。

有如从男运动员所看到的那样，在同样的约定下，对女适当的运动员进行试验，在同样的(80-90％)VO_2max相对强度和绝对强度下，本发明运动鞋表明具有降低氧气消耗的作用。特别是在强度为(80-95％)VO_2max和速度为8.5、9、9.5和10英里/小时时，这种情况更为明显。这一试验结果意味着，在与比赛和紧张训练类似的强度下，本发明运动鞋比标准鞋更有助于提高全身效能。虽然女运动员在不同强度下效能提高的幅度小于男运动员，但这种提高也是可见的(约为3％)。在观察中发现女运动员主要用前脚着地，这可能是产生效果差异的一个原因。因为在这种情况下，本发明运动鞋的整体效应没有全部反映出来，因为在本发明的鞋底结构中将主要的机制放在鞋底的脚踵部位。在踏车运动实验中，值得注意的是测量VO₂与强度等级变动的关系。从力学上看，等级速度变动到10.5英里/小时时才可使前足运动员由其脚踵部位弹离，从而对测量的全身效能改善情况作出解释。但在加大试验工作负荷时，测得的全身效能却降低了5-7％。因此，可能大大低估了响应强度等级的全身效能改善情况。另一方面，就考察本发明鞋底结构对改善全身效能的作用而言，本项初步试验的数据可在许多方面提供有价值的参考。

2.全身运动学试验

申请人还进行了全身运动学试验，以便从运动学的角度表明全身可从本发明中怎样的受益，特别是本发明为脚踝、膝关节和髋关节提供更为适宜的角度和较小的垂直运动影响。

对两位受试者进行跑动和跨越分析，以比较不同的鞋对瞬间运动学参数的影响。用于试验的运动鞋为一双通常跑鞋和两双有能量回送设计的跑鞋(“申请人的鞋”)。设计本发明运动鞋的设想是，碰撞时，它可吸收与地面的能量，并在后续的站立阶段将能量回馈给运动员，从而提高运动的经济效能。试验的假设是，能量的回馈可产生运动学上可以看出的变化，特别是在后续的站立阶段中站立时间减少、摆动时间(在空中的时间)增加和腿部跨越距离伸长。

试验中采集了一位男运动员(受试者1)和一位女运动员(受试者2)的数据。试验使用了两侧对称的互相有联系的有关侧向位置的18个指标体系，包括第五跖骨、脚踝、近似的膝部旋转轴、髋骨旋转轴、肠骨旋转轴、肩部旋转轴和肘、腕、额和颏等部位的侧向位置。受试者1以10.0英里/小时(4.47米/秒)的速度踏车前进，用三台摄象机观察和记录他的其运动，摄象速度为每秒30幅。试验顺序为：穿着普通鞋、穿着能量回送鞋和穿着能量轻微回送鞋。对受试者2进行同样的观察和记录，其运动速度为8.6英里/小时(3.84米/秒)和10.0英里/小时(4.47米/秒)。采用APAS分析系统分析每个受试者三次试验中的录象数据，得出受试者的三维图象。试验结果如下表所示：

 

受试者	试验序号	速度(米/秒)	运动鞋型式
				1	1	4.47	普通
1	2	4.47	能量回送
				1	3	4.47	轻微能量回送
2	1	3.84	普通
				2	2	4.47	普通
2	3	3.84	轻微能量回送
				2	4	4.47	轻微能量回送

跨越参数的瞬间测量值被确定如下：

表1瞬时跨越参数测量值

 

受试者	速度(米秒)	试验序号	站立时间(秒)	摆动时间(秒)	跨越速率(秒)
						1	4.47	1	0.207	0.420	0.627
1	4.47	2	0.207	0.426	0.633
						1	4.47	3	0.207	0.413	0.620
2	3.84	1	0.217	0.450	0.667
						2	4.47	2	0.206	0.440	0.647
2	3.84	3	0.206	0.440	0.647
						2	4.47	4	0.203	0.437	0.640

跨越长度、垂直位移和右脚行程等基本矢量平面运动学参数测量如下表所示。跨越长度假设为一常量，由上面确定的跨越速率和踏车速度进行确定。垂直位移为额部矢量平面移动的度量。右脚行程为脚部矢量平面在一个完整的站立和摆动周期中的位移。

表2基本运动学参数测量值

 

受试者	速度(米/秒)	试验序号	跨越长度(米)	垂直位移(厘米)	一次跨越右脚行程(米)
						1	4.47	1	2.80	6.0	1.95
1	4.47	2	2.83	5.8	2.01
						1	4.47	3	2.77	5.0	1.94
2	3.84	1	2.56	6.9	1.91
						2	4.47	2	2.89	5.8	2.00
2	3.84	3	2.48	6.4	1.86
						2	4.47	4	2.86	5.8	2.01

对身体右侧测得的矢状量平面运动学参数值较低，包括髋、膝和脚踝的角度。髋部的角度按股骨与骨盆之间的角度计算，角度较大意味着髋部的伸展较大。膝角按股骨与胫骨之间的角度计算，其大小反映膝部的伸展情况。踝角按脚掌和脚底之间的角度计算，其大小反映脚踝部位的伸展情况。

观察看出，髋部的最大伸展发生在脚趾离地前的瞬间，髋部的最大弯曲发生在脚踵触地前的瞬间。

表3髋部运动学参数值

 

受试者	速度(米/秒)	试验序号	最大髋部伸展(°)	最大髋部弯曲(°)	髋部运动范围(°)
						1	4.47	1	171.2	130.4	40.8
1	4.47	2	166.8	128.2	38.6
						1	4.47	3	171.2	131.0	40.2
2	3.84	1	157.2	108.5	48.7
						2	4.47	2	151.0	96.2	54.8
2	3.84	3	157.0	113.6	43.4
						2	4.47	4	158.2	108.9	49.3

膝角表明站立阶段开始时膝部的弯曲程度，之后膝部在脚趾离地阶段再次伸展。在摆动阶段，膝部先是迅速弯曲，然后在脚踵触地前再度伸展。站立阶段膝部弯曲和伸展的运动范围及摆动阶段膝部的最大弯曲如下表所示：

表4膝部运动学参数值

 

受试者	速度(米/秒)	试验序号	站立阶段膝部弯曲(度)	站立阶段膝部伸展(度)	摆动阶段最大弯曲(度)
						1	4.47	1	14.7	16.1	75.5
1	4.47	2	14.2	12.2	81.6
						1	4.47	3	19.7	27.2	78.2
2	3.84	1	13.4	27.2	76.8
						2	4.47	2	22.1	28.7	69.4
2	3.84	3	18.2	26.1	78.0
						2	4.47	4	18.5	26.7	75.0

脚踝运动的角度范围如表5所示。脚踝部位在站立阶段开始时发生底部弯曲，在向全脚站立的过渡中发生背部弯曲，从站立阶段后期到摆动阶段开始时再次发生底部弯曲。

表5脚踝运动学参数

 

受试者	速度(米/秒)	试验序号	脚踝运动范围(°)
				1	4.47	1	29
1	4.47	2	27
				1	4.47	3	42
2	3.84	1	43
				2	4.47	2	39
2	3.84	3	53
				2	4.47	4	45

本项试验注意到对穿着两种不同运动鞋的两名受试者在两种不同速度下的运动进行运动学的定量分析，抓住瞬间的变化，从中可得出一般性观测结果。

试验观察可见，在对跨越长度、站立时间和摆动时间等参数的瞬时测量中，测量结果几乎没有差异。受试者1在第三次试验中的跨越速率稍小一些，意味着翻滚的影响有所增强。未观察过多的差异，可能是由于摄象速度不够的缘故。每秒30幅的速度对于观察脚踵触地和脚趾离地的精确瞬间过程来说是不够的。在本项试验研究中，没有能采用足部运动的转换器件来提高观测精度。

受试者1在第三次试验中的垂直位移比在第一和第二次试验中的垂直位移小，这可看作是提高运动经济效能的一个标志。较低的垂直位移说明用于提升人体重心的能量较少，意味着运动需要的生理成本较低。

比较受试者1在第一和第二次试验中的数据与其在第三次试验中的数据，可以看出，膝部和脚踝的运动学参数存在较大的差异。第三次试验中在站立阶段膝部弯曲的角度较大，以后又有较大角度范围的伸展。这可解释为能量在弯曲阶段得到存贮并在以后的推离阶段有所回馈。脚踝部位的运动情况与此类似，第三次试验中脚踝部的运动范围比第一和第二次试验中的运动范围要大。在同样的速度下，受试者2没有出现比较明显的差异。

值得注意的是，在第一次试验中，能量回送式运动鞋与普通鞋并没有表现出明显的差异。因此，还需要进行更深入的试验研究，对上述第三次试验中的运动鞋是否与其它两次试验中的运动鞋具有明显的不同进行确认。

3.F-扫描试验

进行了两次F-扫描试验，以检验申请人的运动鞋是否能有效扩散脚部触地造成的高压区。试验对申请人的鞋与Mizuno Wave Rider Technology的产品进行了比较，后者声称在吸收冲击能力方面比流行的鞋类制品高22％。

申请人的运动鞋在扩散因地面反作用力而在脚上产生的高压区方面具有相当潜力。比较的主要内容可以引出运动鞋对脚部偏离直立状态的矫正作用。矫正作用可改正脚部因地面反作用力而产生的消极运动，使脚处于中立位置，防止脚部的过度内转和外转。在脚的前部或脚趾部位，脚部承受的荷重由各个跖骨更均匀的分担。当某一或某些跖骨承受的负荷较重时，过重的负荷将由其它跖骨分担。F-扫描试验表明，穿着申请人的运动鞋可在各跖骨间更均匀地分摊荷重，脚踵部承受的荷重明显减少。

4.冲击吸收试验

还对申请人的运动鞋和标准鞋进行了冲击吸收试验。冲击吸收试验中应用了ARTECH生产的脚踵冲击设备，设备有一个直径为1英寸的钢杆，由一对平行的滚珠轴承导向。钢杆自重8磅，再加上3磅压板，总重11磅。把一个量程为500磅的荷重传感器置于样品下，以测量冲击中产生的冲击力。采用12位的、毫秒间隔的256毫秒的数据采集系统，由计算机记录力和位移。

试验中应用的ARTECH系统将荷重传感器置于样品之下，而不采用安装在倾卸轴上的加速度计。通过从峰值荷重中减去倾卸轴的重量和弹性力可计算出G力的值，提供了比较直接和令人满意的测量方法。

计算机软件按上述方法计算峰值荷重G力的值，并通过比较全压下的落差和第一回送高度计算回送能量。

对每种鞋的样品进行10次试验，取10次试验的平均值作为试验数据。一般说来，较低的荷重和较小的冲击(G值较小)对穿着者意味着较为舒适。较高程度的能量回送对提高舒适性来说不是一个重要因素，但通过提供一个类似“弹簧“的作用可使能量损耗降低，也可防止衬垫材料因过分压紧压实而失去缓冲作用。

提供一些基本数据，以便对本试验的结果进行对照比较：一种包括橡胶鞋底、EVA衬垫等结构的非常舒适的运动鞋G值为5.4，非常不舒适的运动鞋G值约为8.7，男用平底便鞋G值约为16.2。

在对鞋进行本项试验时，在试验程序上稍做了一些改动。对样品鞋先进行常规的11磅试验，然后增加荷重到22磅再次试验。还在平面和30°斜面两种情况下对样品鞋分别进行了试验。

试验结果如下表所示。

5.物理试验

从本发明发现三种普遍的现象：

1.垂直能量回送——这种鞋由穿着者启动处垂直回送或回送能量。

2.导向——这种鞋垂直运动而无侧向运动。

3.缓冲冲击——这种鞋比传统运动鞋继续运动一段较长的时间，从而有更大的冲击吸收能力。

跑动过程中，鞋与地面接触时，运动员会减速和损失能量。然后，需要能量以克服重力，抬起脚腿，开始下一次跨越。由于申请人的运动鞋可回送相当部分的能量，有助于完成抬起脚腿的动作，从而在跑动中需要做较少的功(能量)和消费较少的氧。这种能量的回送可被看作是运动员的“失重“。

本项试验中使用专用装置来获取能量回送数据，所述装置上可安装固定任何牌号的运动鞋并垂直撞向墙壁，然后测量处理所记录的反弹长度和重量数据，所述反弹长度即为运动鞋撞击强面后由墙壁反弹回来的距离，试验中的反弹长度约为12-18英寸，重量为117磅。试验中选用的运动鞋除本发明运动鞋外还包括Nike Air Taiwind，Nike Air Triax，Asics GelKayano，Asics Gel 2030，Brooks Beast，Saucony Grid Hurricane等。本发明运动鞋比其它牌号的运动鞋可多回送22％的能量。

6.垂盲跳跃试验和检测

使用两种方法比较和试验本发明运动鞋与其它运动鞋的垂直跳跃能力。

第一种方法是克罗拉多大学(University of Colorado)Boulder校园体育系训练馆所用的垂直跳高测量装置，称做VERTECH。在一些大学、学院和少数高中的体育训练中心，都可看到这种装置。VERTECH是一种自由站立的、可移动的并可进行垂直调节的杆状装置，带有一些反映测量结果的彩色塑料条带。

首先，进行站立摸高试验，平足站立，单臂或双臂尽力上伸用手指推动彩色条带到最高处，此处的高度即代表受试者的站立摸高高度，也是测量垂直跳跃高度的起点。

然后，受试者通过四肢运动、跑步或跳跃等进行准备活动和热身。每次试验至少应有两名受试者。

第一受试者站在VERTECH装置下下蹲，然后尽力垂直跳起并推动彩色条带。站立摸高(零点)与跳跃中使彩带达到的最高处的高度差即为垂直跳跃的量度。试验按下述顺序进行：

第一轮：受试者1穿着FILA运动鞋，进行两次跳高(跳跃)测量。

受试者2穿着本发明运动鞋，进行两次跳高测量。

第二轮：受试者1穿着本发明运动鞋。

受试者2穿着FILA运动鞋。

继续进行上述试验，直到受试者筋疲力尽。

记录和比较每个受试者在各轮的每次跳跃的情况。

目前还没有应用VERTECH装置对本发明运动鞋进行比较试验。

如果VERTECH设备不适宜，可采用第二种方法。有如方法1那样，先测站立摸高，使受试面对、背对或45°角斜对垂直墙壁平足站立，用粉笔记下他/她的中指指尖所达到的高度。然后，再用粉笔记下受试者每次垂直跳跃中指尖达到的高度。两个高度之差，即为要测度的垂直跳跃高度。本发明申请人对受试者进行了这样的试验，并记录了每个受试者各次跳高的结果。在多次的跳高试验中，申请人的运动鞋比FILA在跳高能力上可增加10％。

应当理解，在不超出本发明范围的情况下，各实施例中的各种部件可组合成其它的实施例；熟悉本技术领域的人可对本发明提出多种变化和修改。特别是，实施例中给出的尺寸数据仅有示范说明的意义，不能认为本发明限于所给出的尺寸和形状。本发明的范围不受实施例和有关说明的限制，而以各权利要求的内容为依据。

Claims (19)

1.一种可对人脚至少某一部分提供支撑的支撑结构，包括：

一个弹性膜，其具有第一边、和与第一边相对的第二边；

多个位于弹性膜的第一边上的柱塞，其构造为位于脚的跖骨区之下，多个柱塞中的至少一个从结构的前到后的方向上拉长；

位于弹性膜的第二边上的多个壁，多个壁限定至少一个腔并对应多个柱塞中的一个的至少一部分，从而当将压力施加到结构上时，多个柱塞中的一个的所述部分和至少一个腔向着彼此移动，从而将弹性膜拉伸到腔中；以及

其中多个壁限定至少一个位于弹性层的第二边上的直立的件，其中第二边沿着腔在结构的大致从前向后的方向上纵向延伸；

其中多个柱塞对应至少一个直立件限定至少一个区域，从而当将压力施加到结构上时，直立件和至少一个区域向着彼此移动，从而将弹性层拉伸到所述至少一个区域中。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于多个柱塞中的至少一个具有与基本只位于柱塞下的地面接触的部分。

3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于多个柱塞中的至少一个具有与基本只位于柱塞下的地面接触的部分。

4.根据权利要求2所述的结构，其特征在于所述与地面接触的部分的形状和尺寸大致与柱塞的形状和尺寸一致。

5.根据权利要求3所述的结构，其特征在于所述与地面接触的部分包含至少一个与柱塞结合的层。

6.根据权利要求2所述的结构，其特征在于所述与地面接触的部分与柱塞化学结合。

7.根据权利要求1所述的结构，其特征在于在与至少一个腔叠加的弹性膜的第二边上包含至少一个硬材料层。

8.根据权利要求7所述的结构，其特征在于所述硬材料层大致叠加多个柱塞的全部和至少一个腔。

9.根据权利要求8所述的结构，其特征在于所述硬材料层包含石墨。

10.根据权利要求1所述的结构，其特征在于多个柱塞的形状、尺寸和位置彼此相对的位于跖骨区的下面。

11.根据权利要求1所述的结构，其特征在于多个柱塞和弹性膜整体形成。

12.根据权利要求11所述的结构，其特征在于弹性膜构造为形成在跖骨区的下面。

13.根据权利要求10所述的结构，其特征在于弹性膜的形状和尺寸使其基本只位于脚的跖骨区的下面。

14.根据权利要求1所述的结构，其特征在于通过多个柱塞中的至少两个限定至少一个区域并从柱塞的顶部延伸到底部。

15.根据权利要求1所述的结构，其特征在于多个柱塞中的至少一个位于脚的跖骨区至少起始的(cradle one)一个部分中。

16.根据权利要求1所述的结构，其特征在于多个壁包含一个侧壁和一个顶壁，其至少部分围绕所述至少一个腔。

17.根据权利要求1所述的结构，其特征在于至少一个竖直件位于所述至少一个腔内。

18.根据权利要求1所述的结构，其特征在于所述至少一个竖直件在大致从结构的前到后的方向上沿着小于至少一个腔的整个长度纵向延伸。

19.根据权利要求1所述的结构，其特征在于弹性件被构造成位于跖骨区和脚趾区之下。

Images