CN117652751A - 一种具有空腔结构的鞋底结构及鞋 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有空腔结构的鞋底结构及鞋，所述鞋底结构由3D打印机打印而成，所述鞋底结构中包括提供支持性的第一区域和提供回弹性的第二区域，其中所述第一区域由若干第一空腔结构组成，所述第二区域由若干第二空腔结构组成，所述第一空腔结构和所述第二空腔结构为封闭的具有内部压力的气囊结构，其中，所述第一空腔结构在受力时的形变小于所述第二空腔结构在受力时的形变。本发明通过3D打印技术得到的所述具有空腔结构的鞋底结构，可以在需要的位置提供对应的支持性或回弹性，使得所述鞋底结构可以针对不同的应用场景提供不同的支撑性能或回弹性能，满足用户个性化的定制需求。

Description

一种具有空腔结构的鞋底结构及鞋

技术领域

本发明涉及制造鞋底的技术领域，尤其涉及一种具有空腔结构的鞋底结构及鞋。

背景技术

现有技术中，鞋子尤其是运动鞋的鞋底往往需要添加缓冲材料，以增强鞋底的回弹力或支持力，这样得到的鞋底质量轻、柔软度好，但是在回弹性能方面较弱，无法满足运动鞋对于快速回弹的要求；而通过在鞋底结构中使用气垫结构可以提高运动鞋的回弹性能，但是目前带有气垫的成型方法主要靠模具冲压形成所需的空腔结构，通过这类方法制备空腔结构形成的气囊形状单一，回弹性能有余而支撑性能不足。因此现有技术中制备的鞋底难以结合鞋子的具体需要综合提供支撑性能和回弹性能，无法为用户提供定制化设计的鞋底结构。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种鞋底结构的空腔结构及鞋，以解决现有技术中制备的鞋底难以结合鞋子的具体需要综合提供支撑性能和回弹性能，无法为用户提供定制化设计的鞋底结构的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明第一方面公开了一种鞋底结构的空腔结构，其中，所述鞋底结构由3D打印机打印而成，所述鞋底结构中包括提供支持性的第一区域和提供回弹性的第二区域，其中所述第一区域由若干第一空腔结构组成，所述第二区域由若干第二空腔结构组成，所述第一空腔结构和所述第二空腔结构为封闭的具有内部压力的气囊结构，其中，所述第一空腔结构在受力时的形变小于所述第二空腔结构在受力时的形变。

在一种实施方式中，所述第一空腔结构和所述第二空腔结构的内部填充压强大于1atm的空气。

在一种实施方式中，相邻的所述第一空腔结构、相邻的所述第二空腔结构以及相邻的所述第一空腔结构与所述第二空腔结构之间相切且相互固定连接。

在一种实施方式中，所述第一空腔结构在水平方向平铺填满所述第一区域，且所述第二空腔结构在水平方向平铺填满所述第二区域，以形成单层的所述鞋底结构。

在一种实施方式中，所述鞋底结构还包括：膜层结构，所述膜层结构贴合并包裹所述第一区域和所述第二区域，形成所述鞋底结构的边缘，将所述第一空腔结构固定在所述第一区域内并将所述第二空腔结构固定在所述第二区域内。

在一种实施方式中，所述第一区域包括沿竖直方向叠加的若干层所述第一空腔结构，且所述第二区域包括沿竖直方向叠加的若干层所述第二空腔结构，以形成多层的所述鞋底结构。

在一种实施方式中，所述第一空腔结构和所述第二空腔结构为一体成型的椭球形气囊、球形气囊、八面体形气囊或立方体形气囊。

在一种实施方式中，所述第一空腔结构和所述第二空腔结构的壁厚为0.1mm-1mm，且所述第一空腔结构的壁厚大于所述第二空腔结构的壁厚。

在一种实施方式中，所述第一空腔结构与所述第二空腔结构为相同形状的具有内部压力的气囊结构，且所述第一空腔结构的具有内部压力的气囊结构体积小于所述第二空腔结构的具有内部压力的气囊结构体积。

本发明第二方面公开了一种鞋，由如上任一项所述的具有空腔结构的鞋底结构与鞋面组合而成。

综上所述，本发明公开了一种具有空腔结构的鞋底结构及鞋，所述鞋底结构由3D打印机打印而成，所述鞋底结构中包括提供支持性的第一区域和提供回弹性的第二区域，其中所述第一区域由若干第一空腔结构组成，所述第二区域由若干第二空腔结构组成，所述第一空腔结构和所述第二空腔结构为封闭的具有内部压力的气囊结构，其中，所述第一空腔结构在受力时的形变小于所述第二空腔结构在受力时的形变。本发明通过3D打印技术得到的所述具有空腔结构的鞋底结构，可以在需要的位置提供对应的支持性或回弹性，使得所述鞋底结构可以针对不同的应用场景提供不同的支撑性能或回弹性能，满足用户个性化的定制需求。

附图说明

图1为本发明一种实施方式中所述具有空腔结构的鞋底结构示意图。

图2为本发明中相邻的第一空腔结构与第二空腔结构的立体示意图。

图3为图2所述本发明相邻的第一空腔结构与第二空腔结构在收到竖直反向的力后形变示意图。

图4为本发明一种实施方式中相邻的第一空腔结构与第二空腔结构的部分剖视图。

图5为本发明另一种实施方式中相邻的第一空腔结构与第二空腔结构的部分剖视图。

图6为本发明一实施例中包括具有空腔结构的鞋底结构的鞋的剖面侧视图。

图7为本发明另一实施例中包括具有空腔结构的鞋底结构的鞋的剖面侧视图。

图8为本发明又一实施例中包括具有空腔结构的鞋底结构的鞋的剖面侧视图。

图9为本发明再一实施例中包括具有空腔结构的鞋底结构的鞋的剖面侧视图。

具体实施方式

本发明提供一种具有空腔结构的鞋底结构及鞋，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

3D打印技术作为一种新兴的模型制造技术，已经逐渐应用于鞋子的制造过程中。在3D打印软件中输入所需鞋子的结构模型后，就可以通过逐层打印的方式来制作鞋子，这样可以脱离模具的束缚，从而实现对鞋子的个性化定制，并且可以针对鞋子的不同功能分区提供不同的结构设计。

本发明通过结合3D打印机打印得到具有空腔结构的鞋底结构，其中所述鞋底结构包括提供支持性的第一区域和提供回弹性的第二区域，即在所述鞋底结构受力时，所述第一区域的形变更小，以支撑足底肌肉；而所述第二区域的形变更大，以吸收所述鞋底结构受到的力，并通过快速回弹为用户提供回弹力，辅助运动。具体地，所述第一区域由若干第一空腔结构组成，而所述第二区域由若干第二空腔结构组成，且所述第一空腔结构和所述第二空腔结构均为封闭的具有内部压力的气囊结构，即在受力时所述第一空腔结构和所述第二空腔结构分别压缩并回弹，以提供支持力和回弹力。进一步地，所述第一空腔结构在受力时的形变小于所述第二空腔结构在受力时的形变，从而保证在所述第一区域提供支持性以及在所述第二区域提供回弹性。

进一步地，所述第一空腔结构和所述第二空腔结构的具有内部压力的气囊结构内填充有压强大于1atm的高压空气，以保证所述第一空腔结构和所述第二空腔结构的内部压强大于外部的大气压，从而使得所述第一空腔结构和所述第二空腔结构可以分别为所述鞋底结构提供更加优秀的支持性和回弹性。可选地，所述第一空腔结构内部填充空气的压强大于所述第二空腔结构内部填充空气的压强，以保证所述第二空腔结构在受力时的形变大于所述第一空腔结构在受力时的形变，使得所述第二区域为所述鞋底结构提供回弹性而所述第一区域为所述鞋底结构提供支持性。可选地，根据需要调整所述第一空腔结构内部填充空气的压强与所述第二空腔结构内部填充空气的压强之间的比例，从而提供不同效果的支持性和回弹性。

进一步地，所述第一空腔结构和所述第二空腔结构为通过3D打印一体成型的椭球形气囊、球形气囊、八面体形气囊或立方体形气囊，且所述第一空腔结构和所述第二空腔结构具有相同的气囊形状，从而保证所述第一空腔结构和所述第二空腔结构可以以相同的方式填满所述第一区域和所述第二区域，使得所述鞋底结构具有均匀的结构，提高使用的舒适程度。具体地，所述第一空腔结构的具有内部压力的气囊结构体积小于所述第二空腔结构的具有内部压力的气囊结构体积，以保证所述第二空腔结构在受力时具有更大的压缩行程，从而可以更好地吸收所受外力，从而保证所述第二区域为所述鞋底结构提供回弹性；而所述第一空腔结构在受力时的压缩行程更小，使得所述第一区域为所述鞋底结构提供支持性。

可选地，通过调整所述第一空腔结构和所述第二空腔结构的侧壁厚度以改变两者在受力时的压缩行程。其中，所述第一空腔结构和所述第二空腔结构为相同形状的具有内部压力的气囊结构，侧壁厚度为0.1mm-1mm，且所述第一空腔结构的壁厚大于所述第二空腔结构的壁厚，从而进一步缩小所述第一空腔结构内具有内部压力的气囊结构的体积，使得所述第一空腔结构在受力时的压缩行程更小，在所述第一区域提供更好的支持性；而所述第二空腔结构的侧壁更薄，导致内部的气囊体积更大，所述第二空腔结构在受力时有更大的压缩行程，在所述第二区域提供更好的回弹性。进一步地，通过调整所述第一空腔结构和所述第二空腔结构的体积，从而调整所述第一空腔结构在所述第一区域的密度和所述第二空腔结构在所述第二区域的密度。在所述第二区域中所述第二空腔结构的体积大、密度小，即单位面积中所述第二区域中所述第二空腔结构的数量少于所述第一区域中所述第一空腔结构的数量，从而使得所述第二区域整体的压缩行程更大而所述第一区域整体的压缩行程更小，保证所述鞋底结构中在所述第二区域提供回弹性，在所述第一区域提供支持性。

进一步地，所述鞋底结构中还包括膜层结构，所述膜层结构贴合所述并包裹所述第一区域和所述第二区域，从而形成所述鞋底结构的边缘，并将所述第一空腔结构和所述第二空腔结构与外界隔离。具体地，所述第一区域内的所述第一空腔结构相互之间相切并固定连接包裹在所述膜层结构中，以保证在单个所述第一空腔结构受力时，其他所述第一空腔结构可以通过相互之间的固定连接传导受力，从而更好地在所述第一区域为所述鞋底结构提供支持性；所述第二区域内的所述第二空腔结构相互之间相切并固定连接包裹在所述膜层结构中，以保证在单个所述第二空腔结构受力时，其他所述第二空腔结构可以通过相互之间的固定连接传导受力，从而更好地在所述第二区域为所述鞋底结构提供回弹性。进一步地，在所述第一区域和所述第二区域的交界处，相邻的所述第一空腔结构和所述第二空腔结构相切且相互固定连接并包裹在所述膜层结构中，从而使得所述鞋底结构不会因为分区而分裂，在保证所述鞋底结构的整体性的基础上，分别在所述第一区域提供支持性和在所述第二区域提供回弹性。

所述膜层结构包裹所述第一区域和所述第二区域，从而使得所述第一空腔结构在水平方向平铺填满所述第一区域，且所述第二空腔结构在水平方向平铺填满所述第二区域，以形成单层的所述鞋底结构。而通过在竖直方向上进行叠层，即在所述第一区域沿竖直方向叠加若干层所述第一空腔结构，并在所述第二区域沿竖直方向叠加若干层所述第二空腔结构，以形成多层的所述鞋底结构。具体地，通过调整所述第一空腔结构和所述第二空腔结构的尺寸，所述鞋底结构中可以具有相同层数的所述第一空腔结构和所述第二空腔结构，也可以具有不同层数的所述第一空腔结构和所述第二空腔结构，从而针对需要提供所需的支持力或回弹力，可以满足不同用户的定制化需求。

可选地，在所述膜层结构内填充压强大于1atm的高压气体，从而为所述鞋底结构提供更好的支撑性能和回弹性能。

具体地，如图1所示，本发明所述具有空腔结构的鞋底结构分为第一区域100和第二区域200，其中所述第一区域100由若干第一空腔结构110组合而成，所述第二区域200由若干第二空腔结构210组合而成。其中所述第一空腔结构110和所述第二空腔结构210均为通过3D打印得到的一体成型的封闭的具有内部压力的气囊结构，从而在受力时可以分别提供支持力和回弹力。具体地，所述第一空腔结构110在受力时的形变小于所述第二空腔结构210在受力时的形变，从而保证所述第一区域100为所述鞋底结构提供支持性，而所述第二区域200为所述鞋底结构提供回弹性。更好地，在所述第一空腔结构110和所述第二空腔结构210内填充有压强大于1atm的空气，使得所述第一空腔结构110在所述第一区域100可以为所述鞋底结构提供更好的支持性，使得所述第二空腔结构210在所述第二区域200可以为所述鞋底结构提供更好的回弹性。

具体地，如图4所示，所述第一空腔结构110和所述第二空腔结构210可以为椭球形气囊，为相同形状的具有内部压力的气囊结构。如图5所示，所述第一空腔结构110的壁厚大于所述第二空腔结构210的壁厚，且所述第一空腔结构110的具有内部压力的气囊结构体积小于所述第二空腔结构210的具有内部压力的气囊结构体积。通过调节所述第一空腔结构110和所述第二空腔结构210的壁厚及体积，如图2，在未受力时所述第一空腔结构110的体积小于所述第二空腔结构210的体积，使得所述第二空腔结构210在受力时的压缩行程更大，如图3所示，在受力后所述第二空腔结构210的体积与所述第一空腔结构110的体积相近，即所述第一空腔结构110在受力时的形变小于所述第二空腔结构210在受力时的形变，从而保证所述第一空腔结构110在所述第一区域100为所述鞋底结构提供支持性，所述第二空腔结构210在所述第二区域200为所述鞋底结构提供回弹性。可选地，所述第一空腔结构110和所述第二空腔结构210的壁厚为0.1mm-1mm。

具体地，所述第一空腔结构110通过单层平铺形成单层的所述第一区域100，所述第二空腔结构210通过单层平铺形成单层的所述第二区域200，从而得到单层的所述鞋底结构。进一步地，所述第一区域100包括沿竖直方向叠加的若干层所述第一空腔结构110，所述第二区域200包括沿竖直方向叠加的若干层所述第二空腔结构210，从而形成多层的所述鞋底结构，且依然保持所述第一空腔结构110在受力时的形变小于所述第二空腔结构210在受力时的形变，从而使得所述第一区域100为所述鞋底结构提供支持性而所述第二区域200为所述鞋底结构提供回弹性。

进一步地，如图1和图6所示，所述鞋底结构中还包括膜层结构300，所述膜层结构包裹所述第一区域100和所述第二区域200，形成所述鞋底结构的边缘，并将所述第一空腔结构110固定在所述第一区域100中，将所述第二空腔结构210固定在所述第二区域200中，并保证相邻的所述第一空腔结构110相互之间相切且固定连接，相邻的所述第二空腔结构210相互之间相切且固定连接，以及相邻的所述第一空腔结构110和所述第二空腔结构210之间相切且固定连接。更好地，可以在所述膜层结构300内与所述第一空腔结构110和所述第二空腔结构210之间填充压强大于1atm的高压空气，以使所述鞋底结构具有更优秀的支撑性能和回弹性能。

在一种实施方式中，通过调整3D打印的材料硬度，以调整所述鞋底结构中对应的所述第一区域100和所述第二区域200，其中以模量为1MPa的3D打印材料为纯软材料，模量为1GPa的3D打印材料为纯硬材料，通过混合所述纯软材料和所述纯硬材料获取本发明所述具有空腔结构的鞋底结构的3D打印材料，并通过调整3D打印材料中所述纯软材料和所述纯硬材料的比例为用户提供不同刚度的材料，其中提高所述第一空腔结构110中所述纯硬材料的比例以增加所述第一区域100处所能提供的支持力，提高所述第二空腔结构210中所述纯软材料的比例以增加所述第二区域200处所能提供的回弹力，从而保证所述鞋底结构在所述第一区域100处提供支持性，在所述第二区域200处提供回弹性。

具体地，根据不同的种类以及不同的应用场景，在所述鞋底结构的不同区域对于缓冲效果有不同的要求。以运动鞋为例，在跑跳过程中，对应脚掌和脚跟的区域应在落地缓冲的基础上主要为用户提供回弹力，即缩短空腔结构回弹的时间，以辅助跑跳发力；而对应脚趾、足弓和足外侧的区域应在落地缓冲的基础上主要为用户提供支持力，即减小空腔结构被压缩时的行程，以减轻脚部肌肉负担。因此在本发明的一实施例中，如图1所示，在所述鞋底结构对应脚掌和脚跟的位置设置所述第二区域200，在所述鞋底结构对应脚趾、足弓和足外侧的区域设置所述第一区域100，从而分别提供需要的支持力和回弹力。

在一种实施方式中，本发明还提供一种鞋，包括鞋面和如上所述的具有空腔结构的鞋底结构，所述具有空腔结构的鞋底结构在不同区域提供不同的弹力或支持力的作用效果，从而满足不同鞋子的特定需求，应用范围更广，不受模具限制，有利于市场推广。

在一实施例中，如图6所示，在运动鞋中包括鞋底结构和鞋面400，其中所述鞋底结构在对应脚跟的区域设有由第二空腔结构210组成的第二区域200，以为所述鞋底结构提供回弹性，而在对应前脚掌的区域设有由第一空腔结构110组成的第一区域100，以为所述鞋底结构提供支持性，通过在脚掌位置提供支持性并在脚跟位置提供回弹性，从而辅助提供更好的跳跃能力。

在另一实施例中，如图7所示，在运动鞋中包括鞋底机构和鞋面400，其中所述鞋底结构在对应脚跟的区域设有由第一空腔结构110组成的第一区域100，以为所述鞋底结构提供支持性，在对应前脚掌的区域设有由第二空腔结构210组成的第二区域200，以为所述鞋底结构提供回弹性，通过在脚掌位置提供回弹性并在脚跟位置提供支持性，从而辅助提供更好的加速跑步能力。

在另一实施例中，如图8所示，在运动鞋中包括鞋底结构和鞋面400，其中所述鞋底结构在对应脚跟的位置设有第二区域200，并在所述第二区域200中设有两层第二空腔结构210，在对应前脚掌的位置设有第一区域100，并在所述第一区域100中设有两层第一空腔结构110，通过在脚掌位置提供支持性并在脚跟位置提供回弹性，从而辅助提供更好的跳跃能力。

在另一实施例中，如图9所示，在运动鞋中包括鞋底机构和鞋面400，其中所述鞋底结构在对应前脚掌的位置设有第二区域200，并在所述第二区域200中设有两层第二空腔结构210，而在对应脚跟的位置设有第一区域100，并在所述第一区域100中设有三层第一空腔结构110，通过在脚掌位置提供回弹性并在脚跟位置提供支持性，从而辅助提供更好的加速跑步能力。

综上所述，本发明公开了一种具有空腔结构的鞋底结构及鞋，所述鞋底结构由3D打印机打印而成，所述鞋底结构中包括提供支持性的第一区域和提供回弹性的第二区域，其中所述第一区域由若干第一空腔结构组成，所述第二区域由若干第二空腔结构组成，所述第一空腔结构和所述第二空腔结构为封闭的具有内部压力的气囊结构，其中，所述第一空腔结构在受力时的形变小于所述第二空腔结构在受力时的形变。本发明通过3D打印技术得到的所述具有空腔结构的鞋底结构，可以在需要的位置提供对应的支持性或回弹性，使得所述鞋底结构可以针对不同的应用场景提供不同的支撑性能或回弹性能，满足用户个性化的定制需求。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有空腔结构的鞋底结构，其特征在于，所述鞋底结构由3D打印机打印而成，所述鞋底结构中包括提供支持性的第一区域和提供回弹性的第二区域，其中所述第一区域由若干第一空腔结构组成，所述第二区域由若干第二空腔结构组成，所述第一空腔结构和所述第二空腔结构为封闭的具有内部压力的气囊结构，其中，所述第一空腔结构在受力时的形变小于所述第二空腔结构在受力时的形变。

2.根据权利要求1所述的具有空腔结构的鞋底结构，其特征在于，所述第一空腔结构和所述第二空腔结构的内部填充压强大于1atm的空气。

3.根据权利要求2所述的具有空腔结构的鞋底结构，其特征在于，相邻的所述第一空腔结构、相邻的所述第二空腔结构以及相邻的所述第一空腔结构与所述第二空腔结构之间相切且相互固定连接。

4.根据权利要求3所述的具有空腔结构的鞋底结构，其特征在于，所述第一空腔结构在水平方向平铺填满所述第一区域，且所述第二空腔结构在水平方向平铺填满所述第二区域，以形成单层的所述鞋底结构。

5.根据权利要求4所述的具有空腔结构的鞋底结构，其特征在于，所述鞋底结构还包括：膜层结构，所述膜层结构贴合并包裹所述第一区域和所述第二区域，形成所述鞋底结构的边缘，将所述第一空腔结构固定在所述第一区域内并将所述第二空腔结构固定在所述第二区域内。

6.根据权利要求5所述的具有空腔结构的鞋底结构，其特征在于，所述第一区域包括沿竖直方向叠加的若干层所述第一空腔结构，且所述第二区域包括沿竖直方向叠加的若干层所述第二空腔结构，以形成多层的所述鞋底结构。

7.根据权利要求2所述的具有空腔结构的鞋底结构，其特征在于，所述第一空腔结构和所述第二空腔结构为一体成型的椭球形气囊、球形气囊、八面体形气囊或立方体形气囊。

8.根据权利要求7所述的具有空腔结构的鞋底结构，其特征在于，所述第一空腔结构和所述第二空腔结构的壁厚为0.1mm-1mm，且所述第一空腔结构的壁厚大于所述第二空腔结构的壁厚。

9.根据权利要求7所述的具有空腔结构的鞋底结构，其特征在于，所述第一空腔结构与所述第二空腔结构为相同形状的具有内部压力的气囊结构，且所述第一空腔结构的具有内部压力的气囊结构体积小于所述第二空腔结构的具有内部压力的气囊结构体积。

10.一种鞋，其特征在于，由如权利要求1-9任一项所述的具有空腔结构的鞋底结构与鞋面组合而成。