CN102046035B - 用于鞋特别是用于跑鞋的底 - Google Patents

Abstract

一种用于鞋，特别用于跑鞋的底，包括聚亚安酯注射中底、纵向延伸的弓垫和外底。所述弓垫从所述底的前脚部分穿过足弓区域延伸到后跟区域，并且在其后跟区域具有开口以在用于中底的聚亚安酯的注射工艺期间接收聚亚安酯。进一步地，弓底包括用于接收舒适元件(9)的腔(17)。弓垫的后跟区域是偏移的，以比在足弓区域的弓垫更靠近外底(3)。本发明解决了设计具有轻的重量而仍能给鞋的穿着者带来舒适的鞋底的问题。通过在弓垫的后跟区域的腔(17)中放置舒适元件，其中舒适元件具有比中底的聚亚安酯更高的弹性，提供了有改良的能量吸收和能量回馈的全面的解决方案。

Description

用于鞋特别是用于跑鞋的底

技术领域

本发明涉及用于鞋，特别是用于跑鞋的底。

背景技术

一种现有技术的跑鞋共同具有对脚的保护的概念。更确切地，这种鞋被认为是脚的保护装置。该保护概念已经导致了相对较重的跑鞋，其通常具有高度缓冲的底或内底(insole)，以缓和来自后跟撞击并作用在踝关节和腿上的反作用力。鞋的增加的重量从跑步者带走能量。另一种类型的跑鞋是通常低于300克的超级轻的鞋。该类型是具有薄底和薄鞋面的极简类型(minimalist)。当设计鞋时，鞋行业已经在很长时间内将自然移动的脚作为理想的运动状态，例如，在草地上的裸脚跑步，其中，允许不受鞋限制的脚执行它的自然运动。然而，一旦鞋穿在脚上，脚的自然运动就被阻碍。例如，当穿着鞋时，跖趾关节的角度被大大降低。跖关节的角是地面与跖趾之间的角。如果就在离开地面前的瞬间测量，则在裸脚跑步中该角接近60度，而在使用跑鞋的所谓技术或竞技的跑步中，降低到仅35度。对脚的自然运动的阻碍意味着，除了其它方面以外，在裸脚跑步期间活动的腿和脚的肌肉也被限制等。这些肌肉不被允许以它们的全部力量动作，因此，如果鞋被错误设计，则将限制跑步者高效运动的能力。与裸脚跑步相比，跑步者的表现被降低。一些在走路和跑步期间的关键肌肉是长屈肌和长伸肌。US 5,384,973中已经认可了当相对于穿鞋跑步考虑裸脚跑步时这些强壮肌肉的重要性，通过引用将其合并到本文中。更具体地，US 5,384,973描述了用于跑鞋的中底，该中底在纵向和横向上具有多个挠性结合点(flex joint)或凹槽。许多分离的外底(outsole)元件连接到中底。该结构允许脚趾独立地动作并提高鞋的稳定性。特别地，挠性结合点为拇趾创建了隔离的底区域，由此允许屈拇长肌和伸拇长肌以在跑步期间起到更大的作用。

如上所述，尽管提供了缓冲，因为缓冲，以及因为在跑步期间足背屈(dorsi flexing)时重鞋由于其质量及远重力点引起作用在脚上的反扭矩，较重的跑鞋从跑步者带走能量。跑步者必须使用能量去克服这个反扭矩。另一方面，现有技术的超轻跑鞋没有提供很多对脚的结构支持，它们也没有充分考虑生物力学的方面。

减轻鞋的重量可通过最简化鞋面及在鞋底上的设计改动达成。在鞋底上，材料可以被去除或用其它类型取代。聚亚安酯(polyurethane，PU)已在制鞋业使用多年，且近年来一种特殊的轻质聚亚安酯变体已可用。用PU尤其是轻质PU制造中底(midsole)减轻了重量。然而，使用PU作为中底在跑步中不能保证好的舒适度。鞋底中需要弓垫(shank)以确保在鞋的纵向和横向的稳定性，因为PU具有高度柔性。然而我们的跑步测试显示，仅在人脚与中底之间放置弓垫提供差的跑步舒适度。DE 19608488A1描述了一种嵌入PU中底的弓垫，并建议在弓垫的鞋跟区域制做开口。来自中底的PU填满这个开口，这样鞋跟区域变得软且有柔性。然而，所描述的鞋不是跑鞋，且对跑步目的而言鞋底仍然变得太硬。这个缺点(硬底)很遗憾地盖过了通过在鞋中完全省略缓冲和减轻重量所实现的优点。

发明内容

本发明中解决的任务是如何设计鞋底，特别是为跑鞋设计鞋底，该鞋底具有轻的重量而仍能提供充足舒适度。

这通过如权利要求1描述的解决方案实现。

通过使纵向延伸的弓垫在鞋底的后跟区域中偏移，在后跟区域中产生了腔。该偏移的后跟区域是平台，舒适元件放置在该平台上并在注射工艺期间全部或部分地嵌入并粘合在来自中底的聚亚安酯(PU)上。PU通过在腔上形成的孔进入所述腔，或者更具体地，通过在弓垫的偏移后跟区域中形成的开口进入所述腔，并将舒适元件粘合到PU上。粘合在PU注射工艺期间及之后发生，并将舒适元件锁定在其位置上。PU将通过来自PU注射机器的压力分散到腔中。这个粘合是有好处的，因为没有这个粘附，典型地由于困住的空气，舒适元件会在跑步中造成噪音。舒适元件比用于中底的PU更有弹性，这样比来自中底的PU提供更高程度的能量回馈。后跟区域被朝向外底偏移到与弓垫的足弓区域的第一水平面不同的第二水平面。我们的测试已经显示，该设计给出了更好的跑步体验，因为底的后跟区域已变得更软。本创造性解决方案胜过第一个可替代的解决方案，该方案没有证实成功，既在中底和外底间放置弓垫。该放置将导致人后跟与中底后跟之间的摩擦问题，因为，中底在跑步期间将在后跟区域中压紧与松开，每次压紧允许人后跟向下运动，每次松开允许人后跟向上运动。抵靠着后跟的向下和向上的重复运动对跑步者产生摩擦和不舒服。另外一方面，在第二个可替代的解决方案中，弓垫可被置于中底的顶部，由此降低摩擦，因为作为早期硬化层的弓垫降低向下和向上运动的长度。然而，如已经描述的，该解决方案已被证实给出了过于硬的鞋底。本创造性解决方案可以说是位于这两个可替代解决方案之间，因为弓垫的前脚和足弓部分放置在中底顶部上或靠近中底顶部，并且弓垫的后跟区域被降低并嵌入中底，并靠近外底放置。

朝向鞋面的织物底的舒适元件的表面应优选地没有PU中底材料以此允许其柔性对后跟撞击有影响。这样舒适元件的所有侧面被中底材料包围，除了所述表面和舒适元件的那些搁在弓垫上的边缘部分。

有利地，舒适元件制作为带有伸入弓垫开口的鼻状物。这使后跟区能够具有更大的柔性，因为相对较硬的PU中底材料的量同时被降低了。鼻状物朝向外底伸入开口1-2毫米，并在一些情况中可延伸到弓垫的开口更下面。

如所述的，舒适元件具有比用于中底的PU的弹性更大的弹性。通过改变舒适层高度与腔之中或之下PU层高度的比例，可实现不同硬度值的宽范围。在PU刚好填满为进入腔而设的孔，且舒适元件填补腔的其余部分时，可实现有利的比例。然而，舒适元件的高度与腔下PU中底高度的比例不应太大，因为这会造成过多的缓冲伴随已述的缺点。该比例可在2∶1的范围内变化，并应优选地低于1.5∶1。

由于中底应尽可能薄以限制鞋的重量，硬弓垫可在一些情况下被穿着者在跑步中感觉到。如果在PU注射工艺期间弓垫被嵌入得过于接近人脚，即在鞋面的织物底与弓垫间没有或仅有一薄层来自中底的PU时，会发生这种情况。为了缓解这个问题，恰在织物底下方放置薄层能量吸收材料。该薄层可以是分离的层或垫，也可以是覆盖朝向中底和弓垫一侧的织物底的集成部分。

从弓垫的足弓区域到偏移后跟区域的过渡必须在小角度下形成。陡峭的过渡，比如说从足弓面到后跟面90°，将给跑步者带来不舒适，跑步者会感觉到尖锐边缘。因此，转变区的弓垫与偏移后跟区域的水平面间应有最大50°的角，更优选低于30°。

转变区不仅从足弓区域向后跟区域也从弓垫的脚内侧向脚外侧倾斜。这样，弓垫被抬高以给脚的足弓提供支持。

优选地，弓垫后跟区域中的孔或开口基本上是椭圆的且放置于跑步期间的着地点之上。由此实现了后跟中的全部软化效果。在实际中，开口放置在偏移后跟区域的中间。椭圆的形状贴合人脚跟的形状，且在偏移后跟区域中间的布置在弓垫中创建边缘，舒适元件倚靠在该边缘上。

弓垫在前脚区域具有弯曲指状体，且具有硬区和软区。指状体可绕弓垫的硬区和软区间的弯曲线弯曲，且硬区开始于指状体开始从弓垫主体延伸的地方并终止于后跟的端部。这些指状体特别地支撑第一、第四和第五跖趾。

附图说明

现在通过以下附图描述本发明，其中：

图1是创造性鞋底的拆分视图

图2a是创造性鞋底沿着轴线A-A的剖面图

图2b是创造性鞋底和缝合底的剖面图

图3a示出了用于创造性鞋底的弓垫的立体图

图3b示出图3a中的弓垫的侧视图

图3c示出图3a中的弓垫的后视图

图4是中底从下方的视图

图5是示出脚的中部侧的骨头的附图

图6示出了从下方观察的人的右脚

图7是中底的底部和外底的进一步视图

图8是中底的底部和外底的更进一步视图

图9是中底的底部和外底的更进一步视图

图10是中底从脚外侧的视图

图11是中底从脚内侧的视图

图12是鞋面和可替代的中底从脚内侧的视图

图13是鞋面和可替代的中底从脚外侧的视图

图14是中底的第一后跟形式的视图

图15是中底的第二后跟形式的视图

具体实施方式

图1是创造性鞋底7的立体图。在这个优选实施例中，该底由三个层及弓垫组成，即，作为第一层的中底1、第二中间层2以及构成外底的第三层3。该弓垫4示于中底上面，但在聚亚安酯(PU)注射后全部或部分地嵌入中底1。图2a示出沿着图1的轴线A-A的纵向剖面图中的底。

在优选实施例中，中底1由轻质聚亚安酯材料制成，也称为轻质PU，基于聚酯纤维。轻质PU是PU的公知变体，其具有低密度(0.35g/cm³)，即为轻质材料。进一步的特征在于良好的震动吸收，该特征对长距离跑步很重要。邵氏A(Shore A)硬度在38与40之间。惯常地，鞋制造商使用乙烯醋酸乙烯酯(EVA)作为中底材料，因为其具有比轻质PU更低的比重，导致更轻的底。然而，EVA在来自脚的不断的力的影响下倾向快速老化。该老化表现为材料上的皱褶。EVA的形态也不稳定，并且一段时间后它就会被压缩并不再回复到其原始形状。

中底1被与其具有相同外形的第二中间层2覆盖。图2a示出该外形，并且，可以说，第二层2是中底1的底部的复制。层2具有保护层的功能，由热塑性聚亚安酯(TPU)组成，并且是薄的(通常0.5-2毫米)中间层。

第三层3是外底，其由许多分离的外底元件(例如，图8中的附图标记120-123)组成，它们合在一起成为外底。根据词汇“分离的外底元件”可以理解，一片外底不是用与中底或中间层2相同的方法铸造或模铸的，而是在以后被加到或粘合到例如层2的。此外，分离的外底元件不连接到其它外底元件。更具体地，外底3由多个被看成孤岛的外底元件组成，这些孤岛互不相连，并被中底中的一个或多个凹槽分开。这些元件优选地由橡胶制成。代替橡胶，TPU也可以被用作用于这些分离外底元件的材料，但TPU的抓地特性与橡胶相比较差。所使用的橡胶是传统的丁腈橡胶(NBR)，因为它相对较轻的重量而优选使用它用于跑鞋。对于其它类型的鞋，可以使用乳胶(由自然和合成橡胶的混合物构成)。外底元件被在中间TPU层2以及中底1上的凹槽5、6间隔开，并且被置于在中间TPU层上形成的凸起或垫10-13(图2a)上。中间层的垫和凹槽与中底的对应垫和凹槽配合。

按照以下方法进行由底部件1、2、3和弓垫4(图1)组成的底7的制造。在第一步中，在独立的制造工艺中生产TPU中间层2与外底元件3以使它们形成集成的实体。在第二步中，中底1连接到由层2和外底3组成的集成实体。现在将描述步骤1和步骤2。

在步骤1中，TPU中间层2与分离的外底元件3被制造成为集成的实体。首先，在橡胶硫化工艺中制造分离的外底元件。接着，将外底元件放置在模具中，其中TPU被嵌在这些元件的上方。关闭模具，并且在热和压力的作用下，TPU被成形为期望的形状。在硬化之后，完成外底元件与TPU中间层的集成实体。虽然用铸造方法制造TPU层，但也有替代的制造方法可用于生产第二层2。因此，可按照公知方式对TPU进行注模成型，或者，在使用热和压力将这些元件与TPU连接之前，TPU可以是置于外底元件3上的片状箔形原材料。

利用胶进行TPU中间层2与外底元件3之间的粘合，所述胶在将TPU模铸到外底元件上期间被热激活。模铸工艺期间，TPU和橡胶之间不使用胶而进行的简单粘连被证明不耐用。在TPU中间层2与外底元件3之间加胶之前，必须在从橡胶中移除油脂的工艺中对外底元件3的橡胶表面进行卤化并因此增强粘合。

在制造底7的步骤2中，将中底1与来自步骤1中的由层2和外底3组成的集成实体以及鞋面形成一体。更具体地，带有外底元件3的TPU中间层2与鞋面和弓垫4(其固定于鞋面的鞋床上)一起被放置在注射模具中，在这之后，PU被注射到模具中并与鞋面和弓垫以及由层2和外底元件3组成的集成实体粘合在一起。因此，PU粘合到TPU中间层2最接近人脚的侧。在该第二步之后，底元件1、2和3已经变得集成为一个实体。

TPU中间层2具有双重功能，其降低中底的脆性，并降低PU注射机器上的循环时间。下面将对此进行详述。

原则上，可以省略TPU中间层，并且，在PU注射之前由人工操作者将隔离的外底元件直接放置在模具中。然而，这将在PU注射机器上耗费处理时间，因为许多分离外底元件的摆放花费时间。替代地，如上所述，通过在独立的工艺中制造TPU中间层2与外底元件3，PU注射机器大多数时间都可制造中底。降低了机器等待时间。然而，TPU中间层的使用具有进一步的优点，即降低轻质PU中底破裂的倾向。如果直接靠着轻质PU中底放置分离外底元件3而没有任何中间层2，则中底往往在耐久性测试中破裂。在穿着期间，这种破裂将允许水进入鞋。原因在于当在制造期间将PU注入模具中时，在中底中往往发生气泡。倾向于破裂的原因在于PU不能够压出模具通道中锐边附近的空气。这很可能是由于PU的低比重引起的。其结果是在中底中包含气泡，因此，当中底破裂或经受开裂时，使鞋底易受水的渗透。TPU具有更大的比重，并且在制造期间不引起俘获气泡的问题。换句话说，由于中间层2的保护，中底1不易受由气泡和破裂引起的水的渗透，这有助于保持鞋的内部干燥。

作为中底1的材料，选择PU优过选择TPU。原则上，整个中底可以由TPU制成，但轻质PU具有更低的比重，因此降低鞋的重量。此外，PU具有良好震动吸收特性，其对跑鞋特别重要。

弓垫4(图1)由热塑性聚乙烯(TPE)与尼龙组成，并且有一定程度的柔性。它从鞋底的前脚部分穿过足弓区域纵向延伸到后跟区域，并且在后跟区域优选地具有开口8(图3a)，在注射工艺期间，用于中底1的聚亚安酯进入开口8。在前端，弓垫具有两个以纵向曲率延伸的弯曲指状体15和16以及中间的小指状体14。这些指状体特别地支撑第一、第四和第五跖趾。已经发现，两至三个指状体就足够，而不是为脚中的每个分支(ray)具有一个支撑指状物。弓垫被设计为“解剖学的”，即其比传统弓垫更贴合平均脚。弓垫用注射方法制造，并且在弓垫的指状体开始处可横向弯曲，该开始处对应于第一、第四和第五跖趾的远端，见图1中附图标记18所指示的线。随设计需求而定，线18可放置于第一、第四和第五跖趾的近端和远端之间区域的任何地方。因此，弓垫在垂直于鞋的纵轴线的方向上可弯曲。该弯曲能力在弓垫的制造工艺中获得，其中，将热塑性聚乙烯从后跟端注射，将尼龙从脚趾端注射。两个成分在弯曲线处相遇，并且底从该线18可弯曲，因为与硬玻璃纤维相比，聚酯纤维是软的。作为再一措施，弓垫还可以在其纵向上沿着线19是柔性的，因为弓垫优选地应该在脚外侧上比脚内侧上更有柔性。利用该措施，纵向上的扭转刚度是可调节的。图3a-3c更详细地示出了该弓垫。

在制造期间，弓垫被胶合到缝合底，该底与鞋面一起被安装在鞋楦上。这样的缝合底是有柔性的织物底并典型地与鞋面缝合。鞋楦随鞋面和缝合底及弓垫被置于关闭的模具中，随后，PU被注入该模具中。

依据本发明，弓垫4具有偏移后跟区域25，如图3a所示。偏移后跟区域限定了用于接收PU和/或舒适元件9的腔17。偏移后跟区域用作为PU进入大致椭圆形开口8的平台。该腔由弓垫上的边沿形成，所述边沿围绕开口8。该边沿向内朝开口倾斜，由此限定腔17。依据本发明，PU部分地充满该腔，当在开口的中心考虑时，腔在后跟区域从顶部至外底给出以下层：缝合底、舒适元件、PU、TPU中间层2与外底3。然而，在底的足弓区域，层的顺序是：缝合底、PU、弓垫4、PU与TPU中间层2。因为在后跟的开口8中不具有弓垫材料，所以该区域更有柔性。

舒适元件是公知的并且商业上可得。在这个实施例中，舒适元件9毫米高，底下的PU中底是8毫米，TPU中间层是1毫米，并且分离的橡胶外底3是2毫米。图2b示出了创造性鞋底的剖面图，其中缝合底以附图标记53示出(鞋面未在该图示出)。舒适元件的高度与底下的PU中底的高度之比可以在上至2∶1的宽范围内变化，但优选地不应该超出1.5∶1。否则，该设计将接近如已描述的具有缺点的传统缓冲技术。有利地，PU通过填充弓垫的开口8和包围舒适元件的侧面粘合到舒适元件，由此在没有任何其它制造步骤情况下确保材料固定。舒适元件9面对缝合底的表面65保持没有任何中底PU，因为即使一小层中底PU也会限制其压缩和解压能力并由此限制后跟区域的舒适度。在舒适元件9的一个变体中，该元件具有如图2a所示的平坦表面。在如图2b所示的另一个变体中，该元件可配置有突出物或鼻状物58，该鼻状物可恰好地装入开口8中，并仅是略微地稍小。舒适元件将这样依靠在弓垫的边缘，并具有第一高度，而伸入开口的鼻状物给舒适元件第二、更大的高度。舒适元件优选地用PU制造，并具有比中底PU低的密度，从而更软。通过给该舒适元件提供所述的鼻状物58，可实现以可控方式增加的软化程度，并仅配置于后跟区中的特别的、限定的区域。有利地，用PU制造的舒适元件具有比中底的PU更高的能量返回特征。

参照图3b，弓垫中在足弓区域与后跟区域之间的转变区39应该优选地与偏移后跟区域的水平面之间的角度β不超过50度。更大的角度由于锐边而使得跑步者不舒适。有利的角度在30度左右。图3c示出后视图中的弓垫。转变区39不仅从足弓区域向后跟区域倾斜，而且从弓垫的脚内侧向脚外侧倾斜。由此，弓垫被升起以对脚的足弓提供支撑。

弓垫4完全或部分地嵌在PU中底中，如图2b所示。在前脚和足弓区域中，弓垫被靠近缝合底53放置，在缝合底与弓垫之间有或者没有PU。在偏移后跟区域中，弓垫被靠近外底放置。由于中底应尽可能薄以限制鞋的重量，硬弓垫可在一些情况下被穿着者在跑步中感觉到。如果在PU注射工艺期间弓垫被嵌入得过于接近人脚，即在鞋面的缝合底与弓垫间没有或仅有一薄层来自中底的PU时，会发生这种情况。为了缓解这个问题，恰在缝合底下方放置薄层能量吸收材料51。该层可以说对弓垫保护人脚，而跑步者不会在后跟撞击中感觉到弓垫的边缘或表面，因为这样的材料会在撞击时吸收高比例的能量。这种材料可从RogersCorporation公司以商标

XRD商购。该层由聚亚安酯泡沫体组成，且在0.5mm到1.5mm厚之间，优选为1mm，并且可以是具有与缝合底相衬形状的分离垫。在将该垫放置到最后(lasted)鞋面的缝合底上之后，弓垫被附接到该垫，且鞋面、能量吸收材料、缝合底与弓垫的联合体被插入用于PU中底注射的模具中。在另一个实施例中，PU能量吸收材料已经是缝合底的部分，即该可伸展PU已在更早的制造过程中被黏附至用作缝合底的织物上，并形成缝合底的一侧。

该PU能量吸收材料可在所有方向伸展并具有低密度(低于0.35g/cm³)。这样它具有更低的密度且比用于中底的PU更软。

已经提供了特殊的内底。内底由两层组成。上层是轻质而透气的聚酯纤维材料。下层制成为两个版本。对于A类跑步者，下层由EVA组成，其有利地具有低重量，对于B类跑步者，下层由PU泡沫制成。这是更昂贵的方案，但给出了更好的内底。下层具有用于透气的穿通孔。在内底的后跟部分放置了带有震动吸收材料的区域，并且在内底的前脚区域中放置了能量返回材料，能量返回材料在登离期间释放了大多数在后跟撞击和全脚接触期间接收的能量。

图4中从底部用直观图示出了中底1。中底具有前脚部分23、顶端22、下后跟部分20、足弓部分21以及脚外侧部分24。四个挠性凹槽27、29、31和34横跨前脚23。凹槽具有约为前脚中底厚度的50-60％的深度，该示例中是3-4毫米。弯曲的挠性凹槽63从足弓部分21的脚内侧49开始延伸，并沿着部分48、32、59、60和61继续。挠性凹槽产生凸起或垫26、28、30、33、35、38、40、46、50、52、54、56、62，这些凸起或垫的形状对应于分离外底元件3的形状，但具有更大的面积。因此，垫比安装在TPU中间层2上的分离外底元件更互相靠近。如以后将要描述的，这已显示对防滑具有积极效果。垫33和35在脚外侧水平方向延伸，从而变成底的脚外侧上的最末端点。当外底元件被放置在垫上时，该延伸将对稳定具有贡献，尤其当脚仰转(supinate)时。加强条47从脚内侧向脚外侧倾斜延伸。加强条是中底的一部分，并在注射工艺期间形成。加强条比脚外部分37和脚内部分49上的中底更厚，并且对中底增加刚度。其与弓垫4(图4上不可视)平行地延伸，弓垫4被放置在中底另一侧上，即，面向脚的一侧。

弯曲挠性凹槽比其它挠性凹槽宽得多。在一个实施例中，其是6毫米宽，挠性凹槽34是3毫米，挠性凹槽31是4毫米。通常，弯曲挠性凹槽是其它挠性凹槽的1.5至3倍宽。弯曲挠性凹槽的宽度可以被改变，但其优选地具有对应于第三和第四跖趾之间距离的1-2倍的宽度。然而，该距离不可以太宽，因为这将导致太多的挠曲。此外，挠性凹槽在前脚中沿着它的曲线具有基本恒定的宽度。

弯曲挠性凹槽63与横向挠性凹槽29、31和34相交。因此，弯曲挠性凹槽在纵向从足弓的脚内侧向脚的跖骨区域中的顶点59延伸。从该顶点起，凹槽沿着路径60在相反方向继续延伸并与挠性凹槽57和55相交。凹槽63大致在挠性凹槽61中大脚趾球(ball)的下方终止。凹槽的弯曲本质上对该序列的中底垫提供了螺旋形特性：因此，从垫62中的起点0开始可以画出曲线64，曲线64描述了某种程度上压缩的或偏心的螺旋曲线图。当以后在制造工艺中安装时，分离外底元件3将描述相同的曲线。

弯曲的挠性凹槽63的功能是通过沿纵向在第四和第三跖趾之间给中底提供弯曲线并由此提供脚立正(foot attention)的分支的“2-3划分”特征而使得能够自然地跑步。下面详细描述这一点。图5从脚内侧示出了右脚的骨头，具有第一跖趾85、跟骨69、结节68和上结节67。图6从下面示出了人的右脚。附图标记70描述距骨，附图标记71描述舟骨，附图标记72、73和74描述三个楔状骨，即，分别为脚内、中间和脚外楔状骨。线89表示人脚中在一边的骰骨87与另一边的脚外楔状骨74和舟骨71之间的折线。脚沿着该折线是柔性和可弯曲的，意味着如果使得弯曲沿着在第四跖趾82和第三跖趾83之间延伸的纵向轴线，则三个最脚内侧的趾骨83、84、85将弯到一侧，并且两个最脚外侧的趾骨81、82将弯到另一侧。认识到，该弯曲线通过允许鞋底沿着该轴线弯曲而在脚仰转或俯转的情况中能使仰转和俯转肌肉在后跟撞击之后补偿得更快。因此，在太大俯转的情况中，即脚的足弓被移动到脚内侧的情况中，仰转肌肉足拇长屈肌将通过脚的脚内侧上的跖屈反应而抵消。利用具有弯曲挠性凹槽的底，抵消(counteraction)将更快，因为，肌肉足拇屈肌不一定要“提起(lift)”整个鞋底，而仅是它的部分，即弯曲挠性凹槽的脚内侧上的部分，也即包括了第一、第二和第三跖趾的部分。该仰转抵消发生为使脚踝进入理想中不存在仰转或俯转的中性位置。

利用图6中的线90示出弯曲挠性凹槽63的外形。该线示出了中底1中放置弯曲挠性凹槽的位置。注意，挠性凹槽63被置于中底的面向外底的侧面上。由图6中的线90表示的弯曲的挠性凹槽63从足弓的脚内侧产生，并在舟骨71下方开始。可替代地，脚内楔状骨72。其与脚外楔状骨74相交，并且在第三和第四跖趾之间继续，直到跖骨和近趾75、76、77、78、79之间的关节的起点。这些关节被线92示出，线92还表示图4中的挠性凹槽31。锲状骨的区域中的线90(即，凹槽63)的曲率可以被改变。而且，可以朝着脚趾端升起或朝着后跟降低脚内侧上的曲线的起点。

回到图4，理想的着地点A被显示为在下后跟部分。对于跑步者，该点是最佳着地点，并且其正好位于根骨下方，偏向脚外侧。然而，实际生活测试显示实践中不能够达到该最佳着地点。通常，实际生活的跑步者在沿着标记为B的线(附图标记41)的某个位置接触地面。着地点依赖跑步速度，并且甚至可以在左右脚之间不同。然而，将该点移动到更靠近A导致改善的力和能量消耗，并且测试已经显示在有该底的情况下着地点可以被移动到图4所示的C的附近。将着地点移动到尽量与A靠近的基本想法是认识到腿上负责推进的肌肉可以提前被激活而变得机械上活跃——它们提前处于紧张状态并且能够产生向前的推力。为了将该着地点移动到尽量与A靠近，在设计中已经采取了两个措施。首先，已经降低了后跟的高度，或者更具体地，已经降低了下后跟部分20的高度，以便使人脚和地面尽量靠近。与现有技术的跑鞋相比，可以降低该高度，因为，本创造性设计不在鞋底中大量使用额外的缓冲材料。缓冲是所使用的PU中底材料的固有特征。一般地，缓冲不应该被避开而是被保持到最小，因为其吸收能量但不将能量返回到脚。在优选实施例中，中底在下后跟部分20中的最大高度或厚度在8和12毫米之间，优选8毫米。这是中底的后跟翘并且对应于图4的点A中的后跟厚度。为了在跑步期间提供软化的着地，弓垫4(图1)被嵌入较低的后跟部分20，并且依据本发明其开口8位于点A之上。为了将落地点移动到更靠近A而采取的第二措施是通过设计具有双锲(tapering)的中底1的下后跟部分20。图14示出了穿着带有中底1和分离外底元件124的鞋的脚150的后部。后脚区域中的中底围绕将中底分为两半的竖直轴线B-B是不对称的。在最佳的直立站立姿势中，竖直轴线B-B将穿过踝关节和胫骨。中底被分为脚内后跟部分143和脚外后跟部分151。此外，水平线C-C将在后脚区域中的中底分为下后跟部分20和上后跟部分142。线B-B和C-C一起将中底的后跟分为四个部分：I、II、III和IV。根据该图很清楚，四个部分I-IV都各不相同。锲141能使脚在点C(图4)着地。如在图14中所示，该锲不仅在部分III中，还部分地在部分IV中。在部分IV中，即，在下后跟部分20的脚内侧上，锲终止并且变得与对应于表面149(图10)的几何平面的几何平面对准。图10更详细地示出了该锲，并且将理解，该锲不仅从下后跟部分20的中心朝向图14所述的脚外侧延伸，而且也从该中心朝向后跟端延伸。图11利用附图标记153示出了在后跟的脚内里侧的该点上，下后跟部分通过外底元件完全与地面接触。支撑147是中底的集成部分。

在后跟冲击时，中底和外底被设计为允许所谓的水平挠曲，这利用图4的弯曲的后跟挠性凹槽45实现，该凹槽比前脚上的横向挠性凹槽更深更宽，并且具有为了允许“水平挠曲”(即，为了允许后跟部分的水平运动，特别在后跟冲击期间)而将鞋底的后跟从前脚底分开的功能。该功能可以类似于后跟区域的人的脂肪衬垫，其也允许小的前后水平运动。

图15中示出了中底的后跟的第二实施例168。下后跟部分20设置有台阶169、170和171。这些台阶互相错开，并且被作为PU中底的一部分。为了硬化下后跟部分而设置错开的台阶170和171。通过在边缘区域中直接注射的PU提供这种硬化效果。还在图14中示出的台阶169清楚地比后跟部分中的中底的其余部分向脚外侧延伸得更长，例如与支撑臂145相比，并且被提供来获得增强的稳定性。根据图14和图15将注意到，脚内后跟部分143基本上可以与竖直线D对齐，而脚外后跟部分151与倾斜线E对齐。

已经进行了创造性跑鞋与现有技术跑鞋之间的比较测试。12个男性测试者使用创造性鞋与现有技术跑鞋。通过使用置于人后跟上的角度计、用于检测地面接触的脚开关(foot switch)以及安装在胫骨肌肉上的加速计，已经测量了不同的参数，如角度、速度和加速度。表1示出了比较测试结果。

着地点的后脚角度比现有技术鞋略大一点。因此，相对于理想0度的情况，后跟被测量到平均转向脚外侧3.4°。另一方面，发现最大外翻角度为10.2°，对比于现有技术鞋的10.1°。最大外翻角度是当脚后跟转向脚内侧时测量的角度。特别感兴趣的是着地期间的速度动力学，其中最大后脚角速度是390°/s(度每秒)，对比于现有技术鞋的480°/s，并且平均后脚角速度为200°/s，对比于现有技术鞋的290°/s。在申请人看来，这是巨大区别，因为，更低的平均和最大速度导致更稳定的鞋。这意味着从后跟击地时刻开始直到外翻结束，鞋慢得多，因此更稳定。结果是降低了踝骨受伤的风险。低平均后脚角速度部分地由于鞋具有低后跟的事实，其有利地使脚非常靠近地面。

图7示出了中底118的进一步底视图，其与图4的中底1相比做了轻微的修改。除了修改的中底，图7与图4的不同点还在于中底118具有安装在中底上的分离圆形外底元件101、102、104、105、106、108、110、111、112、114、115。此外，图7示出了附图标记为103的弯曲的挠性凹槽，其沿着路径119直到横向挠曲线113。该挠曲线对应于图6中的线92。而且，在图7的实施例中，可以从外底元件105中的起点0开始，通过外底元件104、106、108、110、111、112、114继续并在外底元件115处结束画出虚构的偏心螺旋曲线(未示出曲线)，藉此，在弯曲的挠性凹槽103周围弯曲。而且在这里，外底元件是分离的。因此，尽管元件104、105和106被连接件109桥接，但可以作为隔离的外底元件而被制造。元件对108、110是另一分离的外底元件。图7示出了弯曲的挠性凹槽103可以在挠曲线113的水平上终止。这种底的设计还有助于提高的脚的柔性以及对过度仰转和俯转的更快反应。在后跟部分，锲形区域117能使着地点移动到更靠近后跟底的中心。外底元件100被后跟挠性凹槽116从加强条99隔开。

通过使弯曲的挠性凹槽进一步继续可以实现改进。转向图6，弯曲线90作为弯曲的前脚线91继续，越过第三和第二近趾，并在后跟方向进行U形转动。曲线91现在在第一和第二跖趾之间反向延伸。该轨迹也是图4的中底中示出的轨迹，并且对应于图8中看到的轨迹。

更详细地，图8示出了中底的进一步例子，其在该图中具有TPU中间层2和固定了的分离外底元件120、121、122、124、125。分离外底元件作为鞋的踏面。由于分离外底元件之间的挠性凹槽，与传统外底相比，总的外底区域较小。这对防滑具有效果。外底区域也可以认为是外底与地面之间的接触区域，其已经通过从外底元件的中心部分移除材料而被进一步最小化。更具体地，图8的元件中的外底元件的接触区域是靠近元件边缘的区域，而外底元件的中心要么没有材料要么仅具有小的接触面积。从外底元件中移除材料具有降低鞋重的优点，这在跑鞋中是特别有价值的。尽管有上述降低和小的表面面积，但已看到有关冰面的惊人效果，因为与传统底相比已经提高了底的抓力。这部分由于底的材料(其如所述为橡胶)，部分由于底的“孤岛”结构。例如，图8的分离外底元件125具有第一平面表面126和第二平面表面127。第二表面被相对于第一表面降低，而且第三表面128与第一表面在相同平面上。第四平面表面133构成TPU中间层2的表面，并且比平面表面126和127低。表面区域133基本对应于中底的垫的表面区域(见图4中的垫35)，尽管由于覆盖该垫的TPU中间层而略大。如图8可见的，分离外底元件125比中底中对应的垫覆盖更小的面积。这意味着相邻的分离外底元件互相之间的距离比中底中的垫更大，这通过比较图8的外底元件125和123之间的距离可以看出。在当前实施例中，外底元件123和125之间的距离是5毫米，而元件122和125之间的距离是10毫米。分离外底元件之间相对大的距离提高了鞋底的柔性，并且如已描述的，已经导致了良好的防滑特性。此外，通过使外底元件的面积比对应的TPU中间层和垫的面积小，可以避免外底元件上的剥落效果(peeling effect)。它们将更不容易变松，原因在于，在远离表面133的边缘的平面表面上进行TPU和橡胶之间的粘合。

分离外底元件125具有约90度角的尖锐边缘。当在冰面上行走时，尖锐边缘刺入冰，这产生更好的抓力。尖锐边缘的总长是分离外底元件的周长和。越长，得到越好的抓力。然而，利用所述设计，已经进一步提高了抓力。不受以下理论限制，认为柔性分离外底元件允许脚在冰面情况下以自然方式反应。如果你在脚基部(foot base)的一部分上打滑，人脑将通过肌肉动作指示相同脚基部的另一部分立即并自动地补偿，并尽力获得抓力至地面。传统外底阻止该补偿，因为补偿性的肌肉反应被常规鞋底限制。然而，如当前设计中的分离外底具有柔性外底孤岛，该外底允许脚中的32个肌肉中一个或多个肌肉的分离动作。在实验室测试中证实了鞋底相对于现有技术的跑鞋提高了抓力特性。对于湿表面和对于冰表面都显示提高了防滑性。图8的外底的防滑性上的提高可以通过构造沟道129到第一表面126内来实现。在湿表面上，可能出现漂滑(aqua planning)，因为在较低的第二表面127的凹槽中捕获了水。沟道129将允许水排出，由此降低漂滑的风险，甚至进一步地提高防滑性。

图9示出了中底135底部的更进一步例子，该中底具有TPU中间层2和替代性踏面。分离外底元件130具有波纹沟道131，其用作将水传导走的凹槽。通常，使用1毫米的凹槽。图9中的外底示出了图8和图9的外底元件的混合使用。下后跟部分中的分离外底元件132具有在向鞋底的纵向倾斜的方向上的波纹沟道。

图10在脚外侧视图中示出了带有分离外底元件139和TPU中间层134的中底135的实施例。弓垫4集成到鞋底中且不可见。后跟端137竖直地延伸到中底的脚内侧上的顶部点152，并且延伸到后跟端137的中心处的较低点140。因此，上后跟部分延伸到跟腱固定到跟骨的位置，并且，上后跟部分在脚内和脚外侧上基本覆盖了跟骨的结节。在脚外侧上形成开口144，以通过降低在该区域中给出的结构支撑而提高柔性。然而，原则上，可以由竖直延伸的中底材料支撑整个跟骨。后跟竖直延伸到基本对应于跟骨的上结节的点，见图5中的附图标记67。支撑臂145将后跟端137与脚外后跟部分151连接，并确保稳定性。通过将中底的后跟延伸到形成集成实体的上后跟部分中(优选地，如所述的注膜成型的)，可以省略传统鞋的后跟罩，因此简化鞋并降低重量和成本。在一个例子中，从对应于表面149的几何平面到较低的顶部点140测量的竖直高度是61毫米。带有TPU中间层2和所安装的分离外底元件，高度变为65毫米。

在中底135的脚外侧上，采取措施来补偿引起脚的前突(protrusion)或局部极端(local extremity)(也被公知为粗隆)的第五跖趾的近头(proximal head)，见图6中的附图标记86。该头如果被相对硬的底材料包裹，则将遭受头和底材料之间的摩擦，并且将降低鞋的柔性。为了避免该摩擦并允许该头和关节的自由运动，在中底材料中形成了图10中所示的开口或窗口148。因此，在中底的该区域中，中底没有底材料。

图11从脚内侧示出了带有脚内后跟部分143的大支撑区域的中底135。如所述，顶部点152在跟骨的上结节的区域中。从该点，脚内后跟部分的中底的边缘在朝着脚趾端的方向上沿着曲线154通过支撑臂155到前脚而逐渐降低(degrade)。在脚外侧上发现对应的支撑臂，附图标记156(图10)。因此，在通过分别使用支撑结构157和158支撑脚的想法下，中底1在脚外侧和脚内侧上被竖直地升起。这些结构给脚内上足弓提供了弹性和可调节的支撑。因此，支撑结构158紧随后跟冲击(例如，在脚倾向俯转的情况中)之后增加支撑。因为中底的PU材料具有足够的机械强度来施加稳定的力，支撑才得以实现。原则上，可以使支撑结构158没有窗口159，但支撑臂155已被证明提供了足够的支撑。此外，已加入结构元件160用于进一步的加强。支撑结构158的竖直高度向上延伸到或高于舟骨71的上半部分和脚内锲状骨72，并且在纵向上几乎延伸到第一跖趾的起点。

优选地，支撑结构158和157向内倾斜，以贴合脚的形状。因为在优选实施例中支撑结构是中底的集成部分并因此由聚亚安酯制成，所以支撑结构具有与PU相同的材料特性，并因此能够在使用期间保持倾斜以及抵靠鞋面166和足弓施加压力。在聚亚安酯注射工艺中将脚外和脚内支撑结构结合到鞋面。

脚趾端36(图1a、1b、2a、2b、10、11、12和13)同样在注射工艺中结合到鞋面，并且形成中底的集成部分。脚趾端通过前脚区域中的边沿在材料上与支撑结构163和162连接，并且从中底1的基部竖直地延伸，向内弯曲并指向后跟。该集成的脚趾罩的设计遵循总体发明概念，即，相对于脚外侧，在脚内侧上增加支撑材料的表面。因此，如图11所示，脚趾端36在它的脚内侧上比在脚外侧上覆盖更大的区域，如图10所示。延伸的脚趾端36从穿过中底的纵向中心线向脚内侧偏移，并且在跑步期间稳定脚以及保护脚趾和鞋面。

图12和13示出了装备了鞋面166的中底161的更进一步的实施例。在该实施例中，支撑结构162和163被制作为带有开口164和165的支撑网格。观察图12中的脚内侧，通过向上延伸到鞋带区域173并产生交叉部分167、172的支撑臂172确保足够的结构支撑。支撑结构163描述了在脚内后跟端与脚内前脚之间的结构的、机械的稳定连接，其在向上延伸的脚趾端36中终止。

可按照不同的方式组合所描述的实施例。

Claims (11)

1.一种用于鞋的底，所述底包括聚亚安酯注射中底、纵向延伸的弓垫和外底，所述弓垫从所述底的前脚部分穿过足弓区域延伸到后跟区域，并且在其后跟区域具有开口以接收聚亚安酯，其特征在于，所述弓垫(4)在所述后跟区域(25)偏移以比所述弓垫在所述足弓区域更靠近所述外底(3)，以及具有比中底的聚亚安酯更高弹性的舒适元件(9)放置于在所述弓垫的所述开口(8)之上的腔(17)中并与所述中底(1)的聚亚安酯连接。

2.根据权利要求1所述的底，其中，所述舒适元件(9)在面对鞋面的织物底(53)的面(65)上没有来自所述中底的聚亚安酯。

3.根据权利要求2所述的底，其中，所述舒适元件(9)在面对所述弓垫(4)的面上具有与所述开口(8)尺寸对应且伸入所述开口的鼻状物(58)

4.根据权利要求2所述的底，其中，所述舒适元件(9)的高度与所述腔下方聚亚安酯的高度的比例低于2∶1。

5.根据权利要求2所述的底，其中，所述舒适元件(9)的高度与所述腔下方聚亚安酯的高度的比例低于1.5∶1。

6.根据权利要求2所述的底，其中，具有比所述中底(1)的聚亚安酯更低的密度且厚度为0.5至1.5毫米的能量吸收聚亚安酯层(51)放置在所述鞋面的所述织物底(53)的面向所述弓垫(4)和所述聚亚安酯中底的一侧。

7.根据权利要求2所述的底，其中，所述弓垫在从所述弓垫的所述足弓区域到所述后跟区域的转变区(39)中具有相对于所述后跟区域的所述偏移弓垫的水平表面最大为50°的角。

8.根据权利要求7所述的底，其中，所述转变区(39)从所述足弓区域向所述后跟区域倾斜，以及从脚内侧向脚外侧倾斜。

9.根据前述权利要求中任一项所述的底，其中，在偏移的所述后跟区域中的所述开口(8)基本上是椭圆的，且位于着地点(C)之上。

10.根据前述权利要求1-8中任一项所述的底，其中，所述弓垫(4)在所述前脚区域中具有弯曲指状体(15，16)，所述弓垫具有硬区和软区，且所述指状体能够绕所述硬区和所述软区间的弯曲线(18)弯曲。

11.根据权利要求9所述的底，其中，所述弓垫(4)在所述前脚区域中具有弯曲指状体(15，16)，所述弓垫具有硬区和软区，且所述指状体能够绕所述硬区和所述软区间的弯曲线(18)弯曲。

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