CN112823045B - 基于弧形弹簧而具有弹性转动机制的滑雪靴 - Google Patents

Abstract

一种具有弹性转动机制的后进式滑雪靴，包括容纳滑雪者脚的鞋；绕支点可转动的前挡板，它向上延伸至滑雪者小腿的上部，与鞋连接；一个坚固的轭架，与可转动的前挡板的上部相连；一个连在轭架上的柔性绑带，环绕滑雪者的腿以使滑雪者的小腿参与运动；还有一个高刚度的弧形弹簧，基本上沿滑雪靴前部定位。弧形弹簧在前挡板的上部位置和鞋的前部位置与滑雪靴相作用，并沿其长度基本上无接触和摩擦。

Description

基于弧形弹簧而具有弹性转动机制的滑雪靴

本文所描述的Daniel POST的发明，享有美国临时专利申请号No.62/917,748的优先权益。这项专利申请于2018年12月27日提交，标题为“基于弧形弹簧而具有弹性转动机制的滑雪靴”，目前待批复。此项专利申请的相关信息在此文中披露。

技术领域

本发明总体上涉及滑雪靴，更具体地指一种后进式的、前部有弧形弹簧的、并具有可绕支点转动的杠杆式滑雪靴。此设计提高了滑雪靴的舒适性和性能，并帮助滑雪者保存能量。

背景技术

多年来，各种过去和现今的后进式滑雪靴在设计上以为滑雪者提供相对舒适性以及穿进和脱出的便利性为目的。但是，后进式滑雪靴一直背着在性能上不如前进式滑雪靴的名声。广大滑雪者和滑雪行业都在寻求能同时满足高舒适性、穿脱便利性和高性能的滑雪靴。与此同时，能轻易且快速地将滑雪靴和滑雪者合适地匹配起来，对于滑雪器材商店，滑雪器材租赁店以及滑雪者都是有益的。

发明内容

因此，有需求去发现一种解决上述和其它问题的方法和系统。本文所描述的发明完全解决了上述和其它相关问题，它是一种配有独特弧形弹簧装置的后进式滑雪靴，具有弹性转动机制并保存了滑雪靴的便捷形态和吸引人的外观设计。本文所示的设计方案相比先前的设计，提升了杠杆效应并放大了滑雪转弯时立刃的动作。弧形弹簧的材料可以采用单向碳纤维复合材料，充分利用其超高强度、高刚度并重量低的特点。本发明还对后进式滑雪靴特别设计了独特的后部闭合组件，从而大大提高了穿脱雪靴的便利性。同时，后部闭合设置为滑雪靴内胆衬垫的多样化设计提供了其它方式难以实现的灵活度。本发明还描述了简单而快捷地调节滑雪靴的方式。本发明所涉及的滑雪靴主要优点包括增强滑雪者的竞技能力，显著减少滑雪者的费力程度和疲劳度，增加舒适度以及穿脱滑雪靴的便利性，而所有这些效果同时伴随着简洁而具有吸引力的外型。

为此，本发明图示部分展示了有弹性转动机制的后进式滑雪靴，包括滑雪者所穿的鞋；有可绕支点转动的前倾挡板，向上延伸到滑雪者的小腿上部,与滑雪靴相连；前倾挡板的上部又连接一个高刚性轭架，一个柔性的绑带与轭架相连，用以环绕来固定滑雪者的小腿；还有沿着滑雪靴前部定位的高刚性弧形弹簧。弧形弹簧在前倾挡板的上端一个位置和鞋前部的一个位置与滑雪靴相互作用，而沿其长度基本上没有与其它物体接触和摩擦。

滑雪靴还包含了与鞋部接合的可转动的后部闭合组件。

轭架是前挡板整体装置的一部分。

滑雪靴还包括附着在轭架上的一个薄衬垫，与滑雪者小腿前部相接触。

弧形弹簧在鞋前部和前挡板上部都有铰接式顶端。

弧形弹簧在鞋前部和前挡板上部都有固定式顶端。

弧形弹簧在鞋前部有一个固定式顶端，在前挡板上部有一个铰接式顶端。

弧形弹簧在鞋前部有一个固定式顶端，在前挡板上部有一个自由式顶端。

弧形弹簧的横截面沿其整个长度是基本均匀一致的。

弧形弹簧的横截面沿其整个长度上是不均匀一致的。

弧形弹簧有外壳包裹保护。

弧形弹簧基本上沿滑雪靴的前部定位并且位于滑雪靴内。

弧形弹簧基本上沿滑雪靴的前部定位并且位于滑雪靴外。

弧形弹簧由多个单件弹簧组成，大部分位于滑雪靴前部。

滑雪靴还包括一个脚背绑带，将滑雪者的脚跟固定在滑雪靴的脚跟凹槽位置。

脚背绑带上的松紧可以通过各种厚度的脚背衬垫来调节。

一个可调节的绑带能够连接滑雪靴的后挡板和前挡板，可以把后挡板锁定在闭合的位置上。

滑雪靴还包括一个旋转式锁定的装置，该装置可以调节位于脚背绑带上的张力以将滑雪者的脚后跟保持在鞋的后跟凹槽里。

在本发明的另一个明显特征是，与滑雪板联用的雪靴为后进式，雪靴的鞋后部可在位于鞋垫的水平面上方打开，这个可开合的后挡板有衬垫，并成为鞋跟凹槽的一部分，这个可开合的后挡板位于鞋垫平面之上，并通过铰接与鞋连接在一起。

可开合的后挡板通过可调节松紧的绑带绑紧并锁定在鞋子上。

可打开的后挡板通过闩锁锁紧并固定在鞋子上。

这种滑雪靴还包括一个旋转锁定装置，该装置可以调节脚背绑带的松紧，以将滑雪者的脚后跟保持在由后挡板和鞋垫的后部形成的脚后跟凹槽区。

此外，本发明的其他特色、优点通过以下的细节说明，应该是显而易见的。这些图文描述还包括了如何最好地利用本发明的方式方法。本发明还可以被其他不同的实施方案所采用，在不脱离本发明的思路和所涉及范围的情况下，具体实施细节还可以有一些改动。因此，本文中的附图和描述应被认为是说明性的，而不是限制性的。

附图说明

本发明的实施细节在这里是通过文中图示来举例说明的，不同图中的相同数字表示类似的组件，这些演示无意限制本发明所涵盖的内容范围：

图1展示了具有弹性转动机制的弧形弹簧被安装在滑雪靴内部的外观原理图；

图2展示了靠近滑雪靴顶部的柔性绑带的剖面图；

图3展示了沿滑雪靴前部的弧形弹簧的局部剖视图，图中弧形弹簧位于滑雪靴的内部，两端呈铰接状态；

图4展示了滑雪靴上部的沿水平面的局部剖视图，显示了在弧形弹簧的沿线，有一个脊状盖板盖在弧形弹簧之上；

图5是作用在弧形弹簧上的施力矢量示意图；

图6展示了由滑雪者和弧形弹簧施加在前挡板的力的示意图；

图7展示了作用在前挡板上的所有力的示意图；

图8展示了由弧形弹簧和前挡板施加在鞋上的力的示意图；

图9显示了在靠近前挡板顶上部的一点上，力与位移的关系图；

图10是为预加载而设计的弧形弹簧的局部剖视示意图；

图11是显示弧形弹簧受力变形的示意图；

图12展示了顶端为固定/铰接情况下的弧形弹簧的示意图；

图13展示了顶端为固定/固定情况下的弧形弹簧的示意图；

图14展示了顶端为固定/自由情况下的弧形弹簧的示意图；

图15展示了滑雪靴前部的弧形弹簧在顶端为铰接/铰接情况下的局部剖面示意图，这时弧形弹簧安装在滑雪靴的外部；

图16展示了一个保护弧形弹簧外表面的槽型部件的局部剖面示意图；

图17展示了不同弧形弹簧的各种各样的横截面，这里的每一种弧形弹簧都包含多个单体弹簧；

图18是一种后进式滑雪靴的总体外观原理示意图，图中高于鞋垫平面之上脚跟凹槽部分已经被设计进后挡板之内；

图19是另一种后进式滑雪靴的总体外观原理示意图，图中高于鞋垫平面之上脚跟凹槽部分已经被设计进后挡板之内；

图20是一种位于滑雪靴后靴底、中空部分的一种旋转式锁定装置的原理示意图，该装置用于调节脚背绑带；

图21是另一种位于滑雪靴后靴底、中空部分的一种旋转式锁定装置的原理示意图，该装置用于调节脚背绑带。

具体实施方式

1980年一家公司推出了一款为高山滑雪设计的后进式滑雪靴。这款滑雪靴因其良好的舒适性和还不错的竞技性能而大受欢迎。同年，另一家公司推出了一款前入式滑雪靴，它成为了速降竞赛者的首选靴子。广告和滑雪专家们发表的观点都倾向于使用高竞技性能的前入式滑雪靴。偏重竞技性能的一方受到推崇并在市场上取得了成功，这种风尚标一直持续了下来。在过去三十年中，前入式、竞赛风格的滑雪靴占了主导地位，几乎把后进式滑雪靴完全挤出了市场。

在2017年，SIA(美国滑雪行业协会)报道了与滑雪者有关的两个问题：(1)太多初学者在第一天体验滑雪后就再也没有重返雪场，(2)有滑雪经验的年长滑雪者过早退出这项运动。本发明充分认识到，报告中提到的两个问题在很大程度上都与滑雪靴有关。例如，对于许多初学者来说，竞技风格的滑雪靴穿上去不舒服，而且这类滑雪靴在设计上对初学者能力有限的情况不够宽容。年长而有经验的滑雪者需要高性能的滑雪靴，但是由于年纪大后失去了灵活性和力量，他们发现穿上和脱下竞赛风格的滑雪靴简直是一种折磨。

当前的专家和意见领袖认识到，水平各异的休闲型滑雪者需要更高的舒适度，就像后进式滑雪靴所能提供的那样。他们也认识到，休闲型滑雪者在要求舒适的同时，也希望使用高性能并外观有吸引力的滑雪靴。

自80年代中期以来，滑雪器材制造商们专注于生产前入式滑雪靴，这种滑雪靴的上部开口部位是铰接式可转动的，能够帮助膝盖和小腿的向前运动。然而，本发明特意指出，滑雪者前倾时所付出的能量，在他们返回原位时没有被利用上，弹性转动机制的设计很可惜地被忽略了。比如，如果没有弹性转动机制，复位的能量会因摩擦和滞后现象而损失掉。

尽管所有过去和当前的后进式滑雪靴在穿脱靴子时都相对便利，但是本发明强调，能进一步提高便利性，特别是对于年长的滑雪者而言，将是产品的一个价值点。此外，对于滑雪器材商店，器材租赁店以及个人滑雪者来说，方便而快速地为滑雪者匹配合适的滑雪靴对所有人都应该是有益的。

现在来参阅附图，附图1至附图4是本发明的一个实施方法中几个部分的演示图，各图中相同的参照数字标号代表了同样或相关的部件。这些部件为，1是能匹配并安装到滑雪板上的鞋子；2是前挡板，它有很高的前向、侧向和扭转刚度，就像一个刚性体，它以铰链3为中心与鞋通过铰接式连接，并沿着腿的前部延伸到小腿上方膝盖关节处的高度；柔性绑带4用来把前挡板2与小腿固定在一起；后挡板5通过轴6固定在鞋子1上，并通过绑带7与前挡板2相连；脚背绑带8将脚后跟稳稳地控制在鞋内的脚后跟凹槽内。凸出部9是一个限制前挡板2向前转动的阻挡装置；前挡板2向后运动受挡块10的限制，挡块10是沿滑雪靴两侧的突出凸脊，在处于原始位置情况下，该凸脊抵靠着前挡板2。高度起伏的凸脊部件11从前面覆盖着弧形弹簧，沿着前挡板2延伸至鞋子1的鞋面上。

内胆即内靴或起相同作用的垫料未在图1中示出，其位于雪靴下半部分的壳体内(图中组件1和5)。这种起隔离作用的内胆可以做得很稳固并紧贴前脚的侧面，但也完全可以使用较柔软而舒适的材料。这种软内胆与后挡板5配合起来比较宽松，不会限制小腿的扭转，而这个小腿转动会有益于放大滑雪者侧身转弯的立刃动作。

脚背绑带8可以位于鞋的外壳和内胆之间，或者也可以位于内胆和滑雪者的脚之间。绑带7将后挡板5与前挡板1安全地连在一起，绳索12与脚背绑带8一起将脚后跟固定在鞋后跟的凹槽内。为了精确到位，用螺丝扣或其他已知的手段与绳索12串联操作，可以调节脚背绑带8的松紧。或者，不同厚度和硬度的衬垫也可以用来调节脚背绑带的松紧。在脚背绑带位于鞋的外壳和内胆之间的设计方案里，衬垫需粘连在或以其他方式连接在脚背区域的内胆上。在脚背绑带8位于内胆和脚之间的设计方案里，衬垫就直接附接在脚背绑带8上，位于绑带和脚背之间。在这两种设计方案中，都可以使用各种厚度的衬垫来达到精确适配；可以提供多个薄垫，通过将它们一层层叠起来，以实现精确的贴合度，从而在脚背绑带上获得最佳的松紧度。至此，脚跟和前脚被稳固地定位在鞋中，得以精确地操纵滑雪板。当后挡板5打开时，绳索导向器13下移，从而放松了绳索12和脚背绑带8上的拉力，进而使脚方便进出滑雪靴。鞋中的内部导向器(未显示)可引导绳索12顺畅操作。

图2是小腿绑带4的横截面示意图。这里，带阴影线的弧线代表一个轭，这个轭可以是如图所示的前挡板2的上部，或者是单独的刚性轭，其刚度类似于前挡板2，附在前挡板2上；柔性绑带4通过维可牢尼龙搭扣(又称钩和毛圈搭扣或魔术贴)附接到轭上；绑带延伸以便环绕滑雪者的腿，并进一步延伸到轭架的前部，并通过大面积的维可牢固定。通过双面胶带或其他方式将薄薄的轭垫21粘在轭架的内面，这个轭垫仅环绕小腿20％至30％的长度，在小腿部和前挡板2之间充当了护垫并把腿部运动传到滑雪靴上。轭垫21的弧度轮廓可以调整，以达到与其接触到的腿部相匹配。经验表明，尽管不需要使用衬垫来舒适而有效地支撑滑雪者完成后坐动作，但是柔性绑带4的后部22也可以配上薄垫。小腿的柔性绑带4和轭垫21可沿着前挡板2升高或降低，以适应滑雪者的体型。注意，轭垫21是沿着前挡板2的高度与小腿相互作用的唯一组件。这确保了由小腿施加到前挡板2的力集中在轭垫21的高度。

图3是沿着滑雪靴的前部的局部剖视图，这个图示展示了弧形弹簧31位于滑雪靴内部的实施方案。弧形弹簧31的材料可以是单向碳纤维复合材料。弧形弹簧31在底部紧靠鞋子1上的插槽32，而在上端紧靠前挡板2上的插槽33。滑雪者滑行过程中前挡板2被向前压，弧形弹簧31的顶端和底端之间的距离就会变短。请注意，这个距离的缩减是源自滑雪靴几何形状的必然结果。因此，弧形弹簧31受到了在插槽32和33上的压缩力。弧形弹簧31与鞋子1和前挡板2的主要接触仅在这些插槽上发生。这里描述的端口结构为铰接。铰接接头处不能存在弯矩；因而弧形弹簧31的顶端和底端的弯矩为零。

插槽32和33在接触区域中具有半圆形的形状，以便分散压力，同时弧形弹簧31的顶部也具有相对应的半圆形的形状。还有另一种方案，弧形弹簧31顶端可以是方形，可以通过提供填充件34与两个半圆形插槽相互作用。

图4展示了沿着靴子有一个脊状盖板11盖在弧形弹簧31之上。如图3所示，在区域35前挡板壳与鞋壳重叠的地方，前挡板2上的脊状盖板被加大，以容纳重叠部分的部件。本图代表了一种演示性质的具体实施方式，其他可行的替代设计可以不采用脊状盖板。

内力

图5展示了弧形弹簧31，其终点由a和b表示。当滑雪者前倾施力使前挡板2前移时，距离ab减小；因此，如图中矢量所示，弧形弹簧31被力Q压缩。这些力沿ab线，因为铰接式接口无法承受力矩，也因为对任一点的力矩总和(力乘以距离)为零。

图6演示了当滑雪者在轭垫21上施加力F时，前挡板2前移，其中作用线穿过点c。弧形弹簧31在点a上向前挡板2施加力Q。力Q可分解为矢量Q’和Q”，分别与F的作用线平行和垂直。铰链3为点d。线ab和ad之间的夹角由θ表示。

图7表示了作用在前挡板上的力，其中：

Q'＝Qsinθ

Q"＝Qcosθ

在平衡状态时，关于点d的力矩之和等于零，由此

Q'＝F(cd/ad)

cd是点c和d之间的距离，同样地，ad是点a和d之间的距离。因此，弧形弹簧上的压力随F增大而增大：

Q＝(cd/ad)(1/sinθ)F

然后，因平行于F的力相平衡可以得出：

F'＝Q'-F

在铰接点d处，作用在前挡板单侧的力分别为Q”/2和F'/2。

图8展示了作用在鞋子1的一侧上的反作用力，在点d处鞋子的每一侧有一半的反作用力。作用在鞋上的其他力包括绳索12中的拉力，滑雪者的体重以及在与滑雪板固定器和滑雪板本身接触点的作用力。

预加载力的设计思路

图9展示了一个典型的休闲滑雪者的F与Δ的关系图。Δ是前挡板2在点c的高度处向前移动的距离(见图7)；F是滑雪者施加在轭垫21上的合力(图2)。该图显示了当在Δ＝0时，滑雪者处于中立位置，这时有预载。因此，前挡板只有在受力达到一个阈值时才会前移。为了加预载，弧形弹簧31的设计会呈如图10中的虚线所示。当安装在插槽33中时，弧形弹簧31把前挡板2反推，但前挡板被部件10挡住；在F超过预载FPRE之前，前挡板2无法向前移动。

最大向前位移是ΔMAX，即当前挡板2触碰到图1中的凸出部9。当前挡板刚刚接触凸出部9时，这时作用力为FSTOP；滑雪者再加大施力也不会增加前挡板2的向前位移，也不会增加作用在弧形弹簧31上的力。对于休闲滑雪者，建议的设计参数为FPRE＝9磅(4.1公斤)，FSTOP＝45磅(20公斤)和ΔMAX＝1.5英寸(38毫米)。

适用于弧形弹簧31的材料包括单向碳纤维复合材料，钛和钢。弧形弹簧31中的最大应力由最大弯矩Q(mn)决定，这时力臂mn(参见图5)为Δ＝1.5英寸(38毫米)。

表格I和II提供了以下数值：图3中的弧形弹簧31的尺寸，相关作用力和压力参数，图9设计方案的相关参数，弧形弹簧31铰接端部的相关参数和其均匀矩形截面的相关参数。

表格I

表格II

表格I中所指的作用力由鞋和前挡板的结构来承受。表格II推荐单向碳纤维复合材料作为弧形弹簧的上佳选择。

当前挡板2被向前压时，弧形弹簧31会变形；弧形弹簧31会远离鞋子1的外壳和前挡板2的外壳。因此，弧形弹簧31和外壳没有接触，沿着弧形弹簧31就没有因接触引起的力，也没有摩擦力。图11中轨迹线111代表处于中性原始前倾位置的弧形弹簧31，而叠加在图中的轨迹线112是当Δ＝1.5英寸(38毫米)时的弹簧形状。轨迹线111和轨迹线112的最大距离为0.23英寸(5.8毫米)，发生在脚背附近。可以通过合理设计图1中所示的凸脊部件11来容纳弧形弹簧31的变形。

注意，有预载的弧形弹簧31的形状将略有不同。同样值得一提的是，对弧形弹簧31的高度ab(也就是插槽32和33之间的距离)的制造公差要求并不苛刻；线ab(图5)的长度变化0.04英寸(1.0毫米)所引起的阻力变化仅为0.94磅(0.43千克)。

势能

当滑雪者的腿部施力F向前压迫时(图6)，前挡板2从点c处向前移动距离Δ。能量是力乘以距离的积。因此，当雪靴被压迫时，雪靴吸收的能量是F乘以Δ的积。如果滑雪靴设计是根据图9中力与位移的关系，那么这个乘积就是曲线下的阴影区域的面积，为40.5英寸-磅(4.6焦耳)。这是滑雪者最大限度压迫滑雪靴所用的能量。

该能量存于弧形弹簧31中。由于力F，产生了作用在弹簧上的力Q(图5)。随着前挡板2的前倾，雪靴的几何构造要求长度ab(图5)缩小δ。储存在弧形弹簧31中的能量是Q乘以δ的积，等于40.5英寸磅。技术上，这称为势能。弧形弹簧31中所积存的势能等于滑雪者压迫靴子位移所消耗的能量。

反弹是当滑雪者返回到中立原始位置(Δ＝0)的时候，这时前挡板2反推滑雪者的腿。因此，势能从弧形弹簧31中回收，返还给滑雪者。这就是能量守恒。这是弹性转动机制的独特优势。它在弧形弹簧31弯曲和反弹的每个循环都会发生。与穿着传统靴子来滑雪相比较，本发明对滑雪者的好处是减少了肌肉所用之力并降低了疲劳度。

弧形弹簧的顶端情形

图12展示了弧形弹簧31，在接近鞋的脚趾的一端为固定而在接近前挡板2顶部的一端为铰接。在固定端121处，插槽更深，周围的材料相对较厚且坚固，可以用一个或多个固定件122来固定弧形弹簧31。鞋前部的三维形状使插槽更加坚固，也从而使这一端弧形弹簧31相对于插槽的倾斜度被稳稳地固定下来。在铰接端，弧形弹簧31相对于插槽的倾斜度是不固定的。对于这种一端固定、一端铰接的组合，与两端完全铰接的弹簧相比，实验表明，在理想情况下，弧形弹簧31的刚度提高了约25％。因此，可以使用更薄或更窄的弹簧就能达成相同的F与Δ的对应关系。同时，弹簧在滑雪者脚部上方的变形也将更小。

图13展示了弧形弹簧31的两端采用固定+固定的设计方案。在理想情况下，弧形弹簧31的两端完全固定在插槽中，其相对于插槽的倾斜度也是固定的。实验表明，在理想情况下，这种设计的弹簧刚度比两端均用铰接的情况高约50％。同样，弹簧可以做得更薄或更窄。

图14是一种弧形弹簧31在鞋上为固定端而在前挡板2上为自由端的设计。部件141是牢牢固定在前挡板2上的低摩擦导向器。向前压迫前挡板2时，弧形弹簧31的顶端向上滑动，弧形弹簧31和靴子之间的间隙142减小。弧形弹簧31的这种变形与用铰接加固定端的弹簧的变形相反，在第二种情况下弹簧会从靴壳移开。固定/自由组合的弹簧刚度较低；它大约是铰链/铰链设计的30％。因此，这时弧形弹簧31所需的厚度明显更大。

图12、13和14中固定/铰接，固定/固定和固定/自由的末端设计都是可行的方案，也进一步展示了不同的实施方案。

外部置放的弧形弹簧

尽管之前表述的实施方式是在内部放置弧形弹簧31，但是另一实施方式是在滑雪靴的外部放置弧形弹簧31。在这种情况下，弧形弹簧31附接到靴子前部的外侧。图15展示了这种实施方式的局部剖面图，其中151是鞋子1的上部，而152是前挡板2的前部，两者均以铰接形式与弧形弹簧31的末端相接合。

图16是一个局部剖视图，展示的是一个从鞋子1的顶部，沿前挡板2前部延伸的凹槽161；这个凹槽161用于保护外置弧形弹簧31。凹槽161的深度可以变化。盖子162可以装配在凹槽161和弧形弹簧31之上，以提供额外的保护。这里所演示的实施方案也有弹性转动机制，并且外观简洁而吸引人。

同样，图12、13和14中固定/铰接，固定/固定和固定/自由的末端设计都是可行的方案，也进一步展示了不同的实施方案。

弧形弹簧设计

以上已描述了具有均匀矩形横截面的弧形弹簧31。弧形弹簧31的其他设计方案可以采用空腔、槽、孔、递减宽度，递减厚度，在宽度或厚度上有其它变化，以及这些元素的组合。图17中的剖视图代表了另一类选择，弧形弹簧31可以包括两个或更多个单体弹簧。在方案171中，矩形单体弹簧紧靠在一起；方案172代表的是圆形横截面的单体弹簧排在一起；在方案173中，各单体弹簧之间有间距；在方案174中，各单体弹簧被摆放成一个弧形。这些单体弹簧可以通过索线、胶带或其他方式绑定，也可以不绑定。在实践中，单体弹簧的数量可以根据不同滑雪者需求而变化。

开放式鞋的设计

过去和当今的后进式滑雪靴是把脚跟凹槽设计成靴子的鞋的一部分。于此相反，图18展示了一种把脚跟凹槽的上部设计成后挡板的一部分。后挡板181的闭合状态和完全打开的状态在图中得以叠加呈现。

在图18中，鞋182有一个开放的后盖(后挡板)；对于这种开放设置，线183表示鞋的上部的后缘。线184代表鞋的底垫，通常相对于鞋底的底部有4°的倾斜。滑雪者的腿和脚用185表示。铰链186将后挡板5与鞋182连接。舒适的隔离性衬里或等效的衬垫(未显示)安装在脚和鞋182的外壳之间；另一个衬里可以粘附在后挡板上。要进入鞋182，脚可以直接伸进鞋182。然后抬起后挡板5，将脚向前推入内胆并抵靠在脚背绑带187上。后挡板2由绑带188固定在其关闭位置。一旦脚背绑带187通过旋转轴189调整到最佳位置，这个位置就是半固定的；偶尔的调整也可以做到。

通过这种安排后，滑雪者的脚后跟就可以一直方便地、舒适并稳固地被包裹在靴子脚后跟的凹槽中。如果需要脱靴，打开小腿绑带190和后挡板绑带188，后挡板2就会倒下，脚可以毫无障碍地直接退出。因此，通过将脚后跟凹槽的上部整合在后挡板内，穿脱靴子变得非常容易。

这种开放式设计的另一个好处是各种靴子衬垫的创新设计成为可能。衬垫可以成为后挡板的一部分，其余的部分放在鞋中。请注意，除了此处所示的前挡板式靴子之外，开放式结构还可用于其它后进式滑雪靴的设计。

图19展示了开放式雪靴的另一实施方案。在此，后挡板191铰接并闩锁在鞋192上。虚线193表示鞋的上部的边缘；鞋192的后部开口由后挡板191的粗边界线所示。图19中的小插图代表后挡板的俯视图，示意出了其中铰链194将后挡板191连接到鞋192，闩销195则将后挡板191锁定到鞋192上。当闭合并锁定时，后挡板191及其衬里(未示出)变成了脚跟凹槽的上部。为了进入和退出，拉高闩销195可以解锁后挡板191，后挡板191以铰接为轴打开，滑雪者的脚可以直接伸入或退出靴子而不会遇到任何障碍。注意，闩锁设置可以采用各种已知的设计方式。

通常滑雪靴会添加如图19中虚线所示的防雪罩，在图示的打开状态下，防护罩包括两片196织物或柔性塑料，分别附着在前挡板197的两侧。隔离材料可以附着在防护罩196上。在使用时，这两片防雪罩把腿部宽松地包裹起来，彼此重叠，而魔术贴(维可牢)的配对材料198将两片防护罩连在一起。同样，各种防雪罩的设计方法都可以被采用。

开放式雪靴可以包含防水密封组件。或者，与鞋壳紧紧相连的衬里材料也可以用来阻止雪和水的进入。

脚背绑带的调整

图1中的脚背绑带是被后挡板带动的，而图20和21给出了不同的设计。如图18所示，脚背绑带187可以通过旋转轴189而被收紧(或松开)。旋转轴189是旋转锁定机制的驱动部分。它位于鞋底后部的中空处，用201表示。旋转轴189带动线索202(即连接187和189的线索)便可以调节每个滑雪者的脚背绑带。

图20中的旋转锁定结构是一个固定在鞋底上的蜗杆和蜗轮组合203；可以通过一个外部工具插入插座204，转动蜗杆来驱动这个机构。这个外部工具可以是螺丝刀类的手动工具。对于滑雪器材商店或器材租赁店，该工具可以是手提式电钻夹紧的套筒螺丝刀头或电动螺丝刀，这样能快速调节蜗杆。作为以上设计的一个变化，还可以将遥控微型电动机永久地连接到部件203的输入轴上，以实现以上操作。请注意，蜗杆会自动锁定蜗轮，以防意外旋转。

图21中的旋转锁定机制采用了开孔的法兰211，该法兰211是旋转轴189的一部分。为了进行调节，使用电钻上套筒螺丝刀头或电动螺丝刀将固定螺丝钉212抽出，通过旋转插入插座213的套筒扳手或套筒螺丝刀旋转转轴，然后通过重新插入固定螺丝钉来锁定转轴。电动工具可以用来做快速调节。图20和21展示了用旋转锁定机制来调节滑雪靴中脚背绑带的松紧，当然还有其他可行的旋转锁定机制。

本发明有以下优点，为后进式带前挡板的滑雪靴提供了一种独特的弧形弹簧，弹簧沿着高靴的前部，仅在其两端受力。弹簧可以在靴壳内或靴壳外，使其形状简洁而外观时尚。因弹簧变形所吸收的动能在前挡板被压迫和回弹的每个循环中都返回给滑雪者。本发明还提供了一个用于穿进滑雪靴的独特功能，其中开放式鞋子的设计使得穿脱滑雪靴变得方便。

尽管本发明对不少具体呈现和实施方式进行了描述，但是本发明所涉范围不限于此，而实际上包括了不同修改方式和等效的设计方案，而所有这些方式方法都被附上的所有权声明所涵盖。

Claims (20)

1.一种与滑雪板配套使用的、有弹性转动机制的后进式滑雪靴，其特征在于：包括

容纳滑雪者的脚的鞋；

与鞋相连的可绕支点转动的后挡板，其在鞋垫水平面之上可以打开；

一个可绕支点转动的前挡板，它有比后挡板高的侧向、前向和扭转刚度，向上延伸到滑雪者小腿的上部膝盖关节处的高度，与鞋连接；

一个刚性轭架，与可绕支点转动的前挡板的上部相连；

一条连在轭架上的软性绑带，围绕着滑雪者的小腿，使其参与运动；

以及高刚度的弧形弹簧，沿着滑雪靴的前部定位，

其中弧形弹簧的一端在前挡板的上部位置与滑雪靴相作用，弹簧的另一端在鞋面前部处与滑雪靴相作用，弧形弹簧沿其长度基本上没有与其他物体接触和摩擦。

2.如权利要求1所述的滑雪靴，其特征在于：所述的滑雪靴中的轭架是前挡板的一个组成部分。

3.如权利要求1所述的滑雪靴，其特征在于：还包括附接在轭架上的一个轭架衬垫，这个衬垫与滑雪者小腿相作用。

4.如权利要求1所述的滑雪靴，其特征在于：还包括弧形弹簧在鞋前端和前挡板上部的铰接式末端。

5.如权利要求1所述的滑雪靴，其特征在于：所述弧形弹簧在鞋前端和前挡板上部均具有固定式末端。

6.如权利要求1所述的滑雪靴，其特征在于：所述弧形弹簧在鞋前端具有固定式末端，在前挡板上部具有铰接式末端。

7.如权利要求1所述的滑雪靴，其特征在于：所述弧形弹簧在鞋前端具有固定式末端，在前挡板上部具有自由式末端。

8.如权利要求1所述的滑雪靴，其特征在于：所述弧形弹簧的横截面沿其整个长度基本均匀一致。

9.如权利要求1所述的滑雪靴，其特征在于：所述弧形弹簧的横截面沿其长度不均匀。

10.如权利要求1所述的滑雪靴，其特征在于：所述弧形弹簧有保护壳。

11.如权利要求1所述的滑雪靴，其特征在于：所述弧形弹簧沿所述滑雪靴的前部脊沿定位并且位于所述滑雪靴内部。

12.如权利要求1所述的滑雪靴，其特征在于：所述弧形弹簧沿所述滑雪靴的前部脊沿定位并且位于所述滑雪靴的外部。

13.如权利要求1所述的滑雪靴，其特征在于：所述弧形弹簧包括多个单体弹簧，沿着所述滑雪靴的前部定位。

14.如权利要求1所述的滑雪靴，其特征在于：还包括一个脚背绑带，以便把滑雪者的脚跟保持在滑雪靴的脚跟凹槽中。

15.如权利要求1所述的滑雪靴，其特征在于：其中所述脚背绑带上的张力可以通过各种厚度的脚背衬垫来调节。

16.如权利要求1所述的滑雪靴，其特征在于：其中有一个可调节的绑带，用于接合所述滑雪靴的后挡板和前挡板，可将后挡板扣紧，使其到达闭合位置。

17.如权利要求1所述的滑雪靴，其特征在于：还包括旋转锁定装置，该旋转锁定装置调节所述鞋的脚背绑带上的张力，以将滑雪者的脚后跟保持在鞋的后跟凹槽中。

18.如权利要求1所述的滑雪靴，其特征在于：其中可打开的后挡板是通过可调节的绑带拉紧并锁定到鞋上。

19.如权利要求18所述的滑雪靴，其特征在于：其中所述可打开的后挡板是通过一个闩锁紧固并锁定到鞋上。

20.如权利要求18所述的滑雪靴，其特征在于：还包括一个旋转锁紧装置，用以调节鞋的脚背绑带的张力，以使滑雪者的脚后跟保持在由后挡板和鞋垫后部形成的凹槽中。

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