CN105167308B - 一种能够收集能量的鞋 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种能够收集能量的鞋，包括：压电材料，该压电材料与所述鞋的可弯折部分相关联，使得当所述鞋在移动时因所述可弯折部分弯曲而挤压所述压电材料输出电力；以及电池，该电池设置于所述鞋上，与所述压电材料电连接，从而存储于所述电力。本发明的鞋是利用鞋本身的弯曲所产生的挤压压力来收集能量，提出了一种充分、方便地利用能源的方式。

Description

一种能够收集能量的鞋

技术领域

本发明涉及鞋，尤其涉及能够收集能量的鞋。

背景技术

鞋是当前人类出行不可或缺的工具，在当前工具智能化的趋式下，即将成为又一个热点领域。智能化离不开电池的使用，电池是能量的转换形式之一。

目前，在鞋上的能量收集一般使用的是太阳能板，但太阳能板必须安装在鞋面或其它尽可能接触到太阳光直射的地方，除影响鞋本身的外观以外，还对弯折、大小等有很大要求。

除太阳能外，还有利用重力来收集能量的方式。该收集能量的方式是在人体走路时利用自重产生的力推动鞋底的机械装置，该机械装置推动微型发电机从而产生电能，然后将电能储存起来。该方式的缺点是：结构复杂而无法微型化，机械装置有噪音，并且，最大的问题是影响鞋的舒适度，走起路来会感觉鞋非常生硬。

通常，每个人走路或运动所做的功除了完成必要的动作以外多余的其它部分就白白浪费了，但实际上可以将多余的能量收集起来作为备用。

关于鞋如何收集能量还需要做进一步的研发。

发明内容

本发明之目的是提供一种改进的鞋，其能够将鞋移动时产生的能量收集起来。

由此，本发明提供一种能够收集能量的鞋，包括：压电材料，该压电材料与所述鞋的可弯折部分相关联，使得当所述鞋在移动时因所述可弯折部分弯曲而挤压所述压电材料输出电力；以及电池，该电池设置于所述鞋上，与所述压电材料电连接，从而存储于所述电力。

优选地，所述可弯折部分包括所述鞋的脚掌部分或者前帮，并且，所述压电材料填充于所述脚掌部分或者前帮中所设置的缝隙中。

优选地，所述缝隙设置于所述鞋的外底或中底。

优选地，所述压电材料的受压表面与所述可弯折部分的表面的角度设置成预设角度，其中，所述预设角度大于0度。

优选地，根据所述可弯折部分的形状，所述压电材料设置成使该压电材料的受压表面与所述可弯折部分的表面垂直。

优选地，所述压电材料以单独的一块的形式设置于所述可弯折部分中，或者以多块的形式间隔开地设置于所述可弯折部分中。

优选地，间隔开的多块压电材料以串联和/或并联的形式相互连接。

优选地，间隔开的多块压电材料中在所述可弯折部分中排列成阵列的形式。

优选地，所述多块压电材料沿所述鞋的纵向平行。

优选地，所述多块压电材料中至少一块压电材料沿所述鞋的横向是完整的；或者，所述多块压电材料中至少有两块压电材料沿所述鞋的横向是并排的。

优选地，所述压电材料固定于所述前帮的与脚背的上部对应的部分，并且，所述鞋还包括推杆，该推杆的一端抵靠所述压电材料的受压面，而另一端固定于所述可弯折部分，使得当所述可弯折部分弯曲时，该推杆把由该弯曲所产生的压力传送到所述压电材料的受压面。

本发明提出的鞋能够利用鞋本身的弯曲所产生的挤压压力来收集能量，另外，收集能量装置能够放置在鞋底，具有不影响鞋外观设计，防水，所占面积小，不怕弯曲等优点。

附图说明

图1为本发明的鞋的第一实施方式的示意图。

图2为本发明的鞋的第二实施方式的示意图。

图3为本发明的鞋的第三实施方式的示意图。

图4为示意性地说明第三实施方式中推杆挤压压电材料的状态示意图。

图5为示意性地说明第三实施方式中推杆松开压电材料的状态示意图。

图6为本发明的鞋的第四实施方式的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的鞋的实施方式。

在此记载的实施方式为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施方式外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施方式的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施方式的各部件的结构，各部件之间不一定按照相同的比例绘制。在参照附图进行描述时，为了表述方便，采用了方位词如“上”、“前”、“后”等，它们并不构成对特征的结构特定地限制。

图1示意性地示出了本发明的鞋的第一实施方式。

如图所示，本实施方式的能够收集能量的鞋1，包括压电材料2和电池4。压电材料2填充在位于鞋1的脚掌部分的缝隙中，这些部分在穿鞋者移动时都会产生弯曲。在该实施方式中，压电材料2为沿鞋1的横向的一块，占据了鞋在该处的横向尺寸的一大部分，该块优选为矩形的片块。电池4设置于鞋1上，具体地说是优选在鞋底的脚掌部分的后部。

压电材料2所设置的位置可以是鞋1的脚掌部分的外底。当鞋的中底较厚，例如包括篮球鞋和足球鞋的运动鞋，将压电材料设置于中底是合适、方便的。

压电材料2和电池3通过电连接3相互连接起来，由此，当穿鞋者在移动，例如行走、跑、或跳时，鞋1的脚掌部分会产生弯曲，这样就会挤压位于缝隙中的压电材料2，压电材料2在受压后将压力转换为电力并输出，最终通过电连接3存储于电池4。

在缝隙中填充的压电材料的尺寸可以根据需要和具体情况进行设计，例如，当设置于鞋1的脚掌部分时，容纳压电材料的缝隙及压电材料的尺寸可以设计为40×5×5毫米(长×宽×高)，30×5×4，25×6×4等等。当设置于前帮时，压电材料的尺寸自然可以另外进行设计。

压电材料2产生的电荷量主要取决于压电材料的体积以及所受的压力大小。在体积确定的情况下，所受的压力越大，压电材料的变形越大，产生的电荷越多。因此，在鞋1的可弯曲部分这样的一个具体环境下，对于压电材料2的尺寸和压力，本领域技术人员可以根据实际情况和要求进行设计，通过确定一定的尺寸和所受压力之配合，来实现获得满意的产生电荷的效果。

压电材料2的受压表面与所述可弯折部分的表面(即该可弯折部分的面积最大的主表面)的角度设置成预设角度，以实现利用弯折的压力来对压电材料施压，所述预设角度应大于0度。

根据所述可弯折部分的形状，所述压电材料可以设置成使该压电材料2的受压表面与该可弯折部分的表面垂直，这样可能达到比较的理想的产生电荷效率。

鞋1还可以包括单独的或与其它元件集成为一体的充电转换器，该充电转换器将压电材料2和电池4电连接起来，以实现将压电材料2输出的电力存储于电池4。该充电转换器可以是集成电路芯片，可以与压电材料2和电池4集成在一起，也可以单独设置，设置鞋1中任何不影响该鞋使用和美观的位置。

电池4可以是充电电池，例如镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池。由于是将电池4设置于鞋的有限部位，所以电池4以轻便、小巧为宜，故目前优选锂充电电池。

在图1中，示出电池4设置于脚掌部分的后部且邻近鞋后跟的位置，但这仅是示例，电池4可以设置于鞋1的后跟中，另外，当有的鞋帮较厚实时，小巧的电池也可以设置于鞋帮自身内。

在存储有能量后，电池4可以给智能化鞋的各种电子元件提供电能，这样就免除了给智能化鞋不断更换电池的必要操作。

另外，电池4还可以设计为可以便于从鞋中拆卸下来以及安装于鞋中，这样，可以将电池4取下来作为除鞋之外的其它电子器件的电源，而且在拆下一块电池后可以再安上另一块电池，这样本发明的鞋就具有方便的充电器或功能。

图2为本发明的鞋的第二实施方式的示意图。

与第一实施式方相比，该第二实施方式是将压电材料2设置于鞋1的前帮的可弯折部分的缝隙中。与第一实施方式一样，电池4也可设置于鞋底的脚掌部分的后部，压电材料2通过电连接3与电池4相连接，从而将所产生的电力输出而存储于电池2中。

在该第二实施方式的鞋1中，该鞋1的前帮的可弯折部分的已有结构具有足够的强度和空间，能够固定住压电材料2，使得在前述可弯折部分弯曲时能够对该压电材料2的受压面施压。对于前帮的可弯折部分的结构具有足够的强度和空间的鞋来说，采用该第二实施方式是可行的。该压电材料2不仅可以位于前帮的横向方式的中间位置，也可以设置于前帮的两侧。

除了压电材料的位置与第一实施方式不同外，上述对于第一实施方式的说明都适用于第二实施方式。因此，为简洁起见，对于该第二实施方式，在此仅对与第一实施方式的不同做了上述解释，其余内容请参见上面对第一实施方式所做说明。

由上述对于第一和第二实施方式的说明可知，通过将压电材料填充到鞋中的可弯曲部分设置的缝隙中，当穿鞋者走路时，因为一只脚部在行走时的自然弯曲导致一只鞋的可弯曲部分的弯曲，进而导致前述缝隙变形挤压到压电材料，由此，压电材料将压力转化为电能储存到电池里。当换另外一只脚移动时，当前鞋处于放松状态，当前的可弯曲部分恢复原状，压电材料不受力，而另外一只鞋的压电材料受力并将其转化为电能存储到电池里。不停地左右脚切换走路时所产生对鞋的弯折力周而复始，最终转为电能存储到电池里。

图3为本发明的鞋的第三实施方式的示意图。

第三实施方式是第二实施方式的一种变形。在第三实施方式中，压电材料2不是设置于鞋1的前帮的可弯折部分的缝隙中，而是固定于所述前帮的与脚背的上部对应的部分，例如前帮的接近于鞋口的部位，还可以是鞋舌，另外还可以是前帮的用于系鞋带的部分。由此，为了利用前帮的可弯折部分所产生的挤压力，鞋1还包括推杆5，该推杆5的一端抵靠压电材料2的受压面，而另一端固定于所述可弯折部分，使得当所述可弯折部分弯曲时，该推杆5把由该弯曲所产生的压力传送到压电材料2的受压面。

图4为示意性地说明第三实施方式中推杆挤压压电材料的状态示意图，图5为示意性地说明第三实施方式中推杆松开压电材料的状态示意图。如图4所示，推杆5受到可变折部分的挤压，从而将可弯折部分产生的挤压力传递给压电材料2的受压面，使压电材料2产生电力并输出。图5则示意性地示出如下状态：鞋面舒展，从而可弯折部分舒展，松开推杆5，由此，推杆5对压电材料2不施加外力。

推杆5用于传递可弯曲部分的挤压力而对压电材料2施压，因此，关于这一结构，本领域技术人员可以根据需要进行具体设计。

与第一和第二实施方式一样，在第三实施方式中，通过将压电材料2设置于前帮的上部，并通过设置用于传递来自可弯折部分的挤压力之推杆，当穿鞋者走路时，因为一只脚部在行走时的自然弯曲导致一只鞋的可弯曲部分的弯曲，进而挤压到压电材料，由此，压电材料将压力转化为电能储存到电池里。当换另外一只脚移动时，当前鞋处于放松状态，当前的可弯曲部分恢复原状，压电材料不受力，而另外一只鞋的压电材料受力并将其转化为电能存储到电池里。不停地左右脚切换走路时所产生对鞋的弯折力周而复始，最终转为电能存储到电池里。

图6示意性地示出了本发明的鞋的第四实施方式。

与第一实施式相比，该第二实施方式采用了在鞋1中设置多块压电材料的方式。多块压电材料的形状、种类可以相同，也可以不同，它们的具体设置位置可以根据实际情况和需要进行设计。除了压电材料的数量与第一实施方式不同以及由此引起的压电材料的设置、电连接等的变化外，上述对于第一实施方式的说明都适用于第二实施方式，因此，为简洁起见，下面主要说明与第一实施方式不同的内容，其余内容参见上面所做说明。

在图6所示意性示出的布置中，多块压电材料是在所述可弯折部分中排列成阵列的形式，具体来说是一种平行排列的阵列形式，多块压电材料沿鞋1的纵向大致平行。如图所示，包括两块沿鞋2的横向方向尺寸长的压电材料2，以及四块沿鞋2的横向方向尺寸短的压电材料2’。当然，在本发明中，图6所出的压电材料的布置仅是示例性和解释性，本领域技术人员可以在鞋1中设置其它数量和尺寸的压电材料，并可以根据需要布置这些压电材料。

在图6中，长度大的压电材料2可以称之为沿鞋1的横向是完整的，而长度小的每排两块压电材料2’是沿鞋的横向并排的，可以说是在一条直线上。

如图6所示，所有压电材料2和2’是以并联的方式与电池3连接的。并联的优势是这些压电材料所获得的电荷量能够叠加，这样就加大了电流，从而能够提高充电效率。沿鞋1的纵向，不同排之间的压电材料存在间隔。在同一排中，并排的两块压电材料2’之间在鞋的横向也存在间隔。

与之相比，如果是把压电材料串联，则在连接的端点之间的电压增大。

多块压电材料与电池4的连接方式可以根据设计需要和压电材料的具体情况来确定，这些都是本领域技术人员能够实现的。

本发明的鞋是利用鞋本身的弯曲所产生的挤压压力来收集能量，提出了一种充分、方便地利用能源的方式。

对于本发明的鞋的具体特征如形状、尺寸和位置，可以以上述披露的特征的作用进行具体设计，这些设计均是本领域技术人员能够实现的。而且，上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。

Claims (10)

1.一种能够收集能量的鞋，包括：

压电材料，该压电材料与所述鞋的可弯折部分相关联，使得当所述鞋在移动时因所述可弯折部分弯曲而挤压所述压电材料输出电力；以及

电池，该电池设置于所述鞋上，与所述压电材料电连接，从而存储于所述电力；所述可弯折部分包括所述鞋的前帮，所述压电材料固定于所述前帮的与脚背的上部对应的部分，并且，所述鞋还包括推杆，该推杆的一端抵靠所述压电材料的受压面，而另一端固定于所述可弯折部分，使得当所述可弯折部分弯曲时，该推杆把由该弯曲所产生的压力传送到所述压电材料的受压面。

2.如权利要求1所述的鞋，其中，所述可弯折部分包括所述鞋的脚掌部分，并且，所述压电材料填充于所述脚掌部分或者前帮中所设置的缝隙中。

3.如权利要求2所述的鞋，其中，所述缝隙设置于所述鞋的外底或中底。

4.如权利要求2所述的鞋，其中，所述压电材料的受压表面与所述可弯折部分的表面的角度设置成预设角度，其中，所述预设角度大于0度。

5.如权利要求2所述的鞋，其中，根据所述可弯折部分的形状，所述压电材料设置成使该压电材料的受压表面与所述可弯折部分的表面垂直。

6.如权利要求2所述的鞋，其中，所述压电材料以单独的一块的形式设置于所述可弯折部分中，或者以多块的形式间隔开地设置于所述可弯折部分中。

7.如权利要求6所述的鞋，其中，间隔开的多块压电材料以串联和/或并联的形式相互连接。

8.如权利要求6所述的鞋，其中，间隔开的多块压电材料中在所述可弯折部分中排列成阵列的形式。

9.如权利要求8所述的鞋，其中，所述多块压电材料沿所述鞋的纵向平行。

10.如权利要求8所述的鞋，其中，所述多块压电材料中至少一块压电材料沿所述鞋的横向是完整的；或者

所述多块压电材料中至少有两块压电材料沿所述鞋的横向是并排的。