CN203302461U - 一种仿生跑鞋鞋钉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种仿生跑鞋鞋钉，是由螺纹柱、钉座和鞋钉构成，钉座的两个面分别设置螺纹柱和鞋钉，鞋钉为圆锥体，鞋钉具有两个倒三角面、两个圆锥面和一个斜面，两个圆锥面上各具有侧凹槽，斜面是由钉尖斜面和内凹槽面构成；该仿生鞋钉主要应用于跑鞋蹠骨大脚趾区域，该仿生鞋钉能够提高塑胶跑道对鞋钉的水平推力，增强鞋钉的抓地性能，减小塑胶跑道对鞋钉的挤压阻力，从而改善跑鞋的增速防滑性能。与相同尺寸的传统圆锥跑鞋鞋钉相比，本实用新型的水平推力提高了4.17%-6.89%，挤压阻力降低了4.64%-6.28%，与橡胶跑道的相对位移降低了1.29%-2.67%，表明本实用新型具有良好的牵引和抓地性能。

Description

一种仿生跑鞋鞋钉

技术领域

本实用新型涉及一种跑鞋，特别涉及一种仿生跑鞋鞋钉。

背景技术

跑鞋是体育田径竞技及赛事的重要器械之一。随着人们对跑鞋功能研究的不断深入，制作工艺水平的不断提高，跑鞋对提高运动成绩起到了不可低估的作用。纵观历史，跑鞋从无钉到有钉显然是一个很大的飞跃，鞋钉的出现大大提高了运动员的竞技成绩。田径器械的不断改型创新，是对跑鞋整体力学功能认识的深入过程。鞋钉作为跑鞋的重要组成部分，无疑对跑鞋的整体性能有着至关重要的影响。科学的设计鞋钉，不仅能够提高跑鞋的整体力学性能，改善平衡性，还可以更有效的保护运动员，具有极其重要的现实意义。

鸵鸟是世界上现存最大的平胸鸟类，胸骨扁平不具龙骨突起，锁骨退化，前肢演化成翅膀，已经退化不能飞翔，但后肢强壮而有力。非洲鸵鸟（以下简称鸵鸟）原产于非洲和阿拉伯温差较大的沙漠地区，具有神奇的稳健、持久和高速奔跑能力，持续奔跑速度约50~60公里/小时，并可维持约30分钟而不感觉累，冲刺速度可达70公里/小时以上，是当之无愧的沙地奔跑健将。鸵鸟足承载鸵鸟体重，直接与地面接触并参与运动，而鸵鸟足趾甲是鸵鸟奔跑过程中最先触地的部位，因而在鸵鸟高速稳健奔跑性能中起到至关重要作用。由于自然进化优化，鸵鸟足仅剩下两个足趾，分别为第Ⅲ趾（内趾）和第Ⅳ趾（外趾），第Ⅲ趾粗壮较为发达，朝向正前方，趾末端具有发达而坚硬的趾甲。第Ⅳ趾较小，长度仅为第三趾的1/2，足趾甲已经退化。在鸵鸟高速奔跑过程中，鸵鸟足第Ⅲ趾的足趾甲作为主要触地部位之一，起到固定和增大推力作用，而鸵鸟足第Ⅳ趾仅起到辅助支撑作用，因此鸵鸟的高速稳健奔跑特性与鸵鸟足趾甲密切相关。如果能将鸵鸟足趾甲的超强高速稳健奔跑能力应用于跑鞋鞋钉的结构设计，将有助于改善跑鞋的增速防滑性能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种仿生跑鞋鞋钉，本实用新型具有良好的牵引和抓地性能。

通过鸵鸟奔跑过程和足趾甲结构研究发现，鸵鸟足在高速奔跑过程中，鸵鸟足趾甲与地面具有独特的作用方式：

（1）从鸵鸟高速奔跑过程可以看出，足趾甲是最先接触地面的部位，随着运动的进行，足趾甲完全进入地面，增大与地面的接触面积，为鸵鸟奔跑提供更大推力，同时也可以防止滑移，增强抓地能力，发挥了类似于鞋钉的作用。

（2）从鸵鸟足趾甲的结构可以看出，鸵鸟足趾甲有四个典型结构特征，包括趾尖平面区域，内凹槽区域，背部倒三角结构以及侧凹槽区域。其中，趾尖平面区域近似于一个三角形，触地时首先对土壤产生压实作用，入土后土壤的作用力在该平面上可以形成向前的合力，有利于增大推力。内凹槽区域在触地时可以使土壤紧固聚集于此，产生临时“固结体”，具有固着、限流及防滑作用。背部倒三角结构表面光滑，并具有特殊的圆弧结构，可以使足趾甲平滑的进入地面，减小对土壤的扰动。侧凹槽区域为两条狭长凹槽，其作用类似于“导流槽”，可以减少土壤的不规则流动，减小足趾甲对土壤的扰动。

根据鸵鸟足趾甲结构及其与土壤相互作用特点，采用逆向工程技术，根据工程仿生设计原理与方法，设计出一种新型仿生跑鞋鞋钉，在塑胶跑道上使用时具有提高鞋钉水平推力，增强鞋钉的抓地能力，减小塑胶跑道对鞋钉的挤压阻力，从而改善跑鞋的增速防滑性能，使运动员瞬间获得较大速度。

本实用新型是由螺纹柱、钉座和鞋钉构成，钉座的两个面分别设置螺纹柱和鞋钉，鞋钉为圆锥体，鞋钉具有两个倒三角面、两个圆锥面和一个斜面，两个圆锥面上各具有侧凹槽，斜面是由钉尖斜面和内凹槽面构成。

本实用新型的有益效果：该仿生鞋钉主要应用于跑鞋蹠骨大脚趾区域，该仿生鞋钉能够提高塑胶跑道对鞋钉的水平推力，增强鞋钉的抓地性能，减小塑胶跑道对鞋钉的挤压阻力，从而改善跑鞋的增速防滑性能。与相同尺寸的传统圆锥跑鞋鞋钉相比，本实用新型的水平推力提高了4.17%-6.89%，挤压阻力降低了4.64%-6.28%，与橡胶跑道的相对位移降低了1.29%-2.67%，表明本实用新型具有良好的牵引和抓地性能。

附图说明

图1是本实用新型的立体示意图。

图2是本实用新型的主视图。

图3是本实用新型的左视图。

图4是本实用新型的右视图。

图5是本实用新型的俯视图。

图6是本实用新型的仰视图。

图7是本实用新型的尺寸标注图一。

图8是本实用新型的尺寸标注图二。

具体实施方式

请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实用新型是由螺纹柱6、钉座5和鞋钉7构成，钉座5的两个面分别设置螺纹柱6和鞋钉7，鞋钉7为圆锥体，鞋钉7具有两个倒三角面4、两个圆锥面8和一个斜面9，两个圆锥面8上各具有侧凹槽3，斜面9是由钉尖斜面1和内凹槽面2构成。

所述的钉座5上具有三个安装孔10，将工具插入到三个安装孔10中旋转，可以将本实用新型旋入或旋出鞋底。

请参阅图7和图8所示，O为钉座5的圆心，R₇为鞋钉7底面的半径；

O₁是凹槽面2弧面高度方向的圆心，R₁是凹槽面2弧面高度方向的半径，θ₁是凹槽面2弧面上下边缘之间的夹角；

O₂是倒三角面4顶尖的圆心，R₂是鞋钉7顶尖的半径，θ₂是倒三角面4两个侧边之间的夹角；

O₃是侧凹槽3弧面的圆心，R₃是侧凹槽3弧面的半径，θ₃是侧凹槽3弧面两个侧边之间的夹角；

O₄是凹槽面2弧面横向的圆心，R₄是凹槽面2弧面横向的半径，θ₄是凹槽面2弧面两个侧边之间的夹角；

θ₅是两个倒三角面4之间的夹角；

R₅是安装孔10的半径；

R₆是安装孔10的圆心以钉座5的圆心为圆心的半径；

R₇是鞋钉7底面的半径；

L₁是鞋钉7的高；L₂是钉座5与螺纹柱6的高度之和；L₃是钉座5的厚度；L₄是螺纹柱6的半径；L₅是钉座5的半径；

以下的尺寸单位是mm；

O=(0,0)；

O₁=(7.22,3.44)，θ₁=28°，R₁=6.47，L₁=6；

O₂=(0.2,0)，θ₂=15°，R₂=0.2，L₂=5；

O₃=(1.92,0.52)，θ₃=153°， R₃=0.2，L₃=1；

O₄=(0,2)，θ₄= 45°，R₄=4，L₄=2.5；

θ₅=85°， R₅=0.3，L₅=3； R₆=2，R₇=2；

其中，侧凹槽由圆O₃沿高为7mm，底面直径为4mm的圆锥母线挖切而成。

Claims (4)

1.一种仿生跑鞋鞋钉，特征在于：是由螺纹柱（6）、钉座（5）和鞋钉（7）构成，钉座（5）的两个面分别设置螺纹柱（6）和鞋钉（7），鞋钉（7）为圆锥体，鞋钉（7）具有两个倒三角面（4）、两个圆锥面（8）和一个斜面（9），两个圆锥面（8）上各具有侧凹槽（3），斜面（9）是由钉尖斜面（1）和内凹槽面（2）构成。

2.根据权利要求1所述的一种仿生跑鞋鞋钉，特征在于：所述的钉座（5）的圆心为O，鞋钉（7）底面的半径为R₇；

凹槽面（2）弧面高度方向的圆心是O₁，凹槽面（2）弧面高度方向的半径是R₁，凹槽面（2）弧面上下边缘之间的夹角是θ₁；

倒三角面（4）顶尖的圆心是O₂，鞋钉（7）顶尖的半径是R₂，倒三角面（4）两个侧边之间的夹角是θ₂；

侧凹槽（3）弧面的圆心是O₃，侧凹槽（3）弧面的半径是R₃，侧凹槽3弧面两个侧边之间的夹角是θ₃；

凹槽面（2）弧面横向的圆心是O₄，凹槽面（2）弧面横向的半径是R₄，凹槽面（2）弧面两个侧边之间的夹角是θ₄；

两个倒三角面（4）之间的夹角是θ₅；

鞋钉（7）底面的半径是R₇；

鞋钉（7）的高是L₁；钉座（5）与螺纹柱（6）的高度之和是L₂；钉座（5）的厚度是L₃；螺纹柱（6）的半径是L₄；钉座（5）的半径是L₅；

以下的尺寸单位是mm；

O=(0,0)；

O₁=(7.22,3.44)，θ₁=28°，R₁=6.47，L₁=6；

O₂=(0.2,0)，θ₂=15°，R₂=0.2，L₂=5；

O₃=(1.92,0.52)，θ₃=153°， R₃=0.2，L₃=1；

O₄=(0,2)，θ₄= 45°，R₄=4，L₄=2.5；

θ₅=85°，L₅=3； R₇=2；

所述的侧凹槽由圆心O₃沿高为7mm，底面直径为4mm的圆锥母线挖切而成。

3.根据权利要求1所述的一种仿生跑鞋鞋钉，特征在于：所述的钉座（5）上具有三个安装孔（10）。

4.根据权利要求3所述的一种仿生跑鞋鞋钉，特征在于：所述的安装孔（10）的半径是R₅；安装孔（10）的圆心以钉座（5）的圆心为圆心的半径是R₆；R₅=0.3mm，R₆=2mm。

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