CN2930368Y - 一种鞋的可调节的减震装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种鞋的可调节的减震装置，该装置包括：至少一个拱形构件(1)，在所述拱形构件(1)的凹面的任意两点之间或所述拱形构件(1)的两端之间设置有至少一个由弹性材料制成的拉伸构件(2)；该装置进一步包括有至少一个与所述拱形构件(1)交叉排列或并列排列的拱形构件(12)；在所述拱形构件(1)的两端分别设置有缺口(13)和(14)，所述拉伸构件(2)的两端分别设置有与拱形构件(1)的缺口(13)和(14)相配合连接的连接件(22)和(23)，用于将所述拉伸构件(2)横向设置在所述拱形构件(1)上；本实用新型将拱形构件(1)的减震功效与由弹性材料制成的拉伸构件(2)结合起来，提供了具有优良特性的减震系统。

Description

一种鞋的可调节的减震装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于鞋的可调节的减震装置，尤其涉及一种可用来制造一种具有固定特性的，或者可调特性的减震系统，以用于适应个人对减震的需求或特殊活动或剧烈活动的特殊机械要求的鞋的减震装置。

背景技术

鞋类用品所衰减的冲击力对于不同人而言差别是相当大的，因为不同的个人所从事活动的种类以及活动的强度及持续时间是不同的。例如，对于穿着相同尺码的鞋(如使用9号鞋的美国人)的相当数量的人而言，其体重范围可以从50kg直到100kg以上。而且，对于同一组人群而言，他们可能穿着给定类型的鞋来从事相同范围的运动或工作，或者他们从事的这些活动的强度的范围可能很宽。生物力学的研究表明，足下所经受的冲击力高度依赖于活动的强度和类型以及参与者的个人体重。因此，生产出来的相同尺码的鞋类用品所衰减的冲击力可能会小到几百牛顿、大到几千牛顿，而鞋中用于衰减冲击力的常规泡沫材料或其他材料则不能完全具备这么宽幅的减震性能。

所以，需要有这样一种减震技术，它必须既能符合特殊个人的要求又能符合因从事特殊活动而经受特殊冲击力的要求。或者说，该技术必须能够根据所经受的载荷或所期望的载荷而进行被动或主动式调节。被动式减震调节要求该系统可以在没有人干涉的情况下进行自我调节。主动式减震调节要求个人或者其他机构通过一些调节装置来改变减震系统的性能。

因此，存在这样一种发明的需要，它可以用来制造一种吸收震动的系统，准确地说，是吸收指定的、有限数量范围的冲击震动；或者，它可用来建立可进行被动式或主动式调节的系统，该系统可以在较宽的范围内调节。在采用具有固定特性的减震系统的情况下，减震特性可以根据特殊体重范围的人群来设计，或者可根据某种受限的、规定的活动来设计。

根据这种发明的一种可调节方案应可用来调节或细调减震响应，以适应个人或活动的具体要求，或者适应由于不同的环境条件而引起的变化的减震要求。

因此，要求这种发明必须能够提供以下两者：

1.能够通过精确的设计而产生一个较宽范围的减震特性的减震技术。

2.在机械特性方面具有内在可调节性的震动衰减技术，因而它可以用来制造能够精确调节从而获得很宽范围的减震特性的缓冲系统。

拱形是最有效的载荷承载结构之一，与其它结构相比，它在单位质量和厚度上提供了相对较大的载荷承载刚性。但是，当这种拱形构件被用作缓冲构件时，它必须能够挠曲以提供顺应性，这也是所有缓冲系统的必要特征。而当拱形构件经受一定的载荷而产生顺应挠曲时，它会趋于慢慢地恢复初始形状，并且容易起皱(buckling)。选择具有回复弹性的并且容易保持原状的材料能够帮助解决这个问题，但是这些材料具有的顺应性较差，因而不能提供足够的减震。依靠拱形构件自身不能提供减震系统所需要的所有特性。

类似地，虽然具有回复弹性的材料在吸收和释放能量方面以及在施加载荷时的变形方面是好的，但是总体来说它们不具备足够的结构完整性以提供减震系统所需的所有特性。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种减震装置，其将拱形构件的减震功效与由弹性材料制成的拉伸构件结合起来，从而提供了具有优良特性的减震系统。

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种设置有该减震装置的减震鞋，其能够将人们在运动中对脚部所产生的冲击震动进行有效的衰减。

本实用新型的可调节的减震装置包括：至少一个拱形构件，在该拱形构件的凹面的任意两点之间或所述拱形构件的两端之间设置有至少一个拉伸构件；在该拱形构件的两端分别设置有U形缺口；在该拉伸构件的两端分别设置有与该拱形构件的U形缺口相配合连接的连接件，用于将该拉伸构件横向设置在该拱形构件上。根据本实用新型的另一实施例，在该拱形构件的一端设置有纵向通槽，在所述端的外表面设置有至少二个横向凹陷，而另一端形成有U形缺口。

根据本实用新型的另一实施例，其进一步包括有至少一个与该拱形构件交叉排列的另一拱形构件。

根据本实用新型的又一实施例，其进一步包括有至少一个与该拱形构件并列排列的另一拱形构件。

根据本实用新型的再一实施例，该拱形构件呈“Y”字形，该拉伸构件设置在该呈“Y”字形拱形构件的凹面处的三段的至少二段之间。

本实用新型的减震鞋包括：在鞋的脚底面下方的任意位置处设置有所述的鞋的可调节的减震装置。

根据本实用新型的一实施例，在所述鞋的后跟处设置有基座(3)，基座(3)为中空体，其上端与鞋底(4)相连接，在基座(3)的中空部设置有所述减震装置。

使用相对刚硬的材料制造的这种交叉拱形构件可以用来分担施加在该拱形构件最顶部的任何载荷，并且能够在施加的这种载荷下发生弯曲，从而起到减震构件的作用。

该拉伸构件能增大整个拉伸-拱形构件的弹性，同时，还能增大组合起来的拉伸-拱形构件的整体刚性。当拉伸-拱形构件按照以上所描述的方式使用，并把载荷施加在该拱形件的顶部时，施加在其底面上的，或者施加在该交叉拱形构件的整个外表面上的载荷，就能由拱形件的刚性部分的弯曲以及拉伸构件的随之而产生的拉长来分担。这样，交叉拱形构件的挠性和拉伸构件的拉长就能对拉伸-拱形构件的减震特性做出贡献。

将拉伸-拱形构件作为衰减冲击的装置有下列几个优点：对于一种既定功能的拱形构件的刚性来说，其重量较轻、弹性更好、具有通过调节或者替换拉伸构件来改变刚性的潜力；使用线性弹性拉伸构件能使其刚性随着拉伸-拱形构件上载荷的增加而线性地增大；可同时利用拱形件的挠性和拉伸构件的张紧力来衰减冲击力；以及具有在压缩载荷作用下抵抗拱形构件翘曲的能力。

由两个或多个交叉和/或并列的拱形构件相结合，使得本实用新型的减震装置能够将更多的震动能量被拱形构件与拉伸构件所吸收，从而完成了减震过程并使得减震装置的整体更加富有弹性。此外，本实用新型的这种交叉式的结构具备了足够的结构完整性，以提供减震装置所需的所有特性。

附图说明

图1为本实用新型的减震装置第一实施例的立体图；

图2为本实用新型的拉伸构件的立体图；

图3为本实用新型的减震装置的第二实施例的立体图；

图4为本实用新型的减震装置的第三实施例的立体图；

图5为本实用新型的减震装置的第四实施例的立体图；

图6为本实用新型的减震装置设置在鞋后跟处的示意图；

图7为本实用新型的减震装置设置在鞋前掌及鞋后跟处的示意图；

图8为本实用新型的减震装置在使用时的另一实施例的示意图；

图9a-图9c为本实用新型的减震装置的第五实施例的示意图，分别显示了可调节拉伸构件处于拱形构件的低拉伸力、中拉伸力和高拉伸力的位置；

图9d为图9a-图9c中用于调节拉伸力的拱形构件的凹陷的示意图；

图10为本实用新型的减震装置在载荷作用下，拉伸构件与拱形构件所承担的力，以及拉伸-拱形构件抵抗的拱形构件两侧的横向移位的示意图；

图11为本实用新型的减震装置在载荷卸载后，拉伸构件与拱形构件恢复原始状态的示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型提供一种减震装置，包括：拱形构件1及在拱形构件1的凹面的任意两点之间或拱形构件1的两端之间设置的拉伸构件2。拱形构件1为一个由相对刚性材料制成的板片状半圆的或者半椭圆的弯曲结构，在其两端分别设置有U形缺口13和14，通常，其中一个缺口的深度大于另一个的深度，在本实施例中，缺口13的深度大于缺口14。

拉伸构件2为由弹性材料制成的细长体，包括：细长的拉伸簧21及在拉伸簧21的两端，与其一体形成的两个连接件22和23。优选的，在拉伸簧21的内部可进一步设置有加强筋(图中未显示)，用来增加拉伸构件2的弹性和挠性，该加强筋可以是横截面为任意形状的条状体。连接件22的上表面24向内延伸，形成用来插接拱形构件1的U形缺口13的、并与缺口13形状互补的插槽26。同样，连接件23的上表面25也略微向内延伸，形成插接拱形构件1的U形缺口14的插槽27。由于U形缺口13的深度大于缺口14，因此插槽26的深度也大于插槽27。拉伸构件2的长度略小于拱形构件1的直线长度。组装时，将拱形构件1的两端的缺口13、14分别插入拉伸构件2的两端的插槽26、27中。由于拉伸构件2的长度略小于拱形构件1的直线长度，因此可以对拉伸构件2预施一定的载荷，这样，能够保证当拱形构件1受到任何压力时，能对所施加的任何载荷立刻做出反应，并且还将以恒定的、力学上所要求的方式来对每一个加载和卸载周期做出反应。

将拉伸构件2与拱形构件1相结合使用，可以对拱形构件1的两侧施加张力，以增加拱形件的弯曲刚性，使其超过在没有加上拉伸构件时所具有的刚性。拉伸构件2还使得整个减震更富有弹性、并具有增强其结构上的整体性的作用。

上述组装方式，还可以使拉伸构件2在处于张紧状态并始终对拱形件施加张力，当拱形构件1在载荷下发生挠曲并试图进一步张紧拉伸构件2以使得拉伸构件2受到动力载荷时，能保证拉伸构件2是通过其拉伸长度曲线的直线部分而被张紧的。

拱形构件1与拉伸构件2的连接方式可以是多种的，如，在拱形构件1的两端分别开有通孔，将拉伸构件2的两端分别设置在所述两通孔中。

另外，拉伸构件2可以在从拱形构件1的顶部到其底部的任何高度及位置上横跨拱形构件1。拉伸构件2在横跨拱形构件1时，其两端固定在拱形构件1上的位置可以是对称的，处于相同或者大致相同的高度上；也可以是不对称的，其一端的固定位置高于或者低于另一端。优选的，如图1所示，拉伸构件2横跨并贯穿拱形构件1。

根据本实用新型的第二实施例，也可以在拱形构件1上设置多个横跨或不横跨拱形构件1的拉伸构件2。如图3所示，在拱形构件1上设置有两个横跨拱形构件1的拉伸构件2。

根据本实用新型的第三实施例，拱形构件1也可以是其他形状，如图4所示，拱形构件1为“Y”字形，拉伸构件2为与拱形构件1的形状相配合的“Y”字形。

如图5所示，在本实用新型的第四实施例中，在拱形构件1的下方进一步设置有拱形构件12，两拱形构件1及12可一体制成，例如使用模塑法在制作时将这两个拱形构件连接在一起；两拱形构件1及12也可分体制成，相互可拆卸的固定连接或不固定连接但分别与使用该减震装置的周围结构相连接(如鞋底等)。两拱形构件1及12在水平面上呈相互交叉排列，优选的，呈“十”字形交叉排列。拱形构件1和12的相交点分别是两个拱形弧线的中点或近似中点。两拱形构件的弯曲弧度可以相同，也可以不相同。优选的，设置有拉伸构件2的拱形结构1的弯曲弧度小于拱形构件12的弯曲弧度。

在拱形构件12的底端两侧分别向外水平延伸出一个支撑脚15，在每个支撑脚15的底面的内侧边缘处还设置有沿着拱形构件12的底端延伸的凸起(图中未显示)。拱形构件1的底端的垂直高度高于拱形构件12的底端的支撑脚15，即，拱形构件12的底端的支撑脚15连接着支撑面(如鞋底)，拱形构件1的底端高于该支撑面。设置在拱形构件1上的拉伸构件2的连接件22的底端还进一步设置有底端凸起28。当拱形构件1与拉伸构件2连接在一起时，连接件的底端凸起28与拱形构件12的支撑脚15位于同一水平面上。

在本实用新型中，拉伸构件2可以设置在拱形构件1上，也可以设置在拱形构件12上，或者在两个拱形构件上同时设置有拉伸构件。两个拱形构件1和12的结合，能够更多将震动的能量转化为拱形构件1与拉伸构件2的弹性势能，从而完成了减震过程并使得减震装置的整体更加富有弹性，并且能够将施加在拱形构件1、12上的载荷向多个方向进行衰减。此外，本实用新型的这种交叉式的结构具备了足够的结构完整性，以提供减震装置所需的所有特性。

本实用新型的减震装置可以单独用作减震的构件，或者也可与其它减震材料或者构件结合在一起使用。这种拉伸-拱形减震装置安装在鞋的鞋底内。它可以用于脚跟部位，或者脚掌部位，或者在脚底平面之下的鞋底的任何一个部位上。如图6所示，将本实用新型的减震装置设置在鞋的后跟处。在鞋的后跟处设置有基座3，基座3为中空的近似船形，基座3的底部即为鞋后跟的底部，其与鞋前掌位于同一水平面。基座3的上端与鞋底4相固定连接，在基座3的中空部设置有本实用新型的减震装置，其中，拉伸构件2的一端固定在基座3的前端(靠近鞋前掌的一端)，另一端可活动的设置在基座3的后端(鞋后跟处)。

如图7所示，在本实用新型的另一实施例中，可以分别在鞋的前掌及后跟处设置有本实用新型的减震装置。

如图8所示，根据本实用新型的另一实施例，在鞋底设置本实用新型的减震装置时，可以将其倒过来，以让拱形构件1的顶部16靠近地面。

本实用新型的减震装置，还可以有以下实施方式：在同一只鞋中，可以使用多个该减震装置来减震。该多个减震装置的排列方式可以是多样的，包括但不限于，如：全部都是顶端16朝向脚底或地面；或顶端16交替朝向脚底和地面；

还可以将多个该减震装置交叉重叠，以达到多重减震的效果。

根据本实用新型的另一实施例，拉伸构件2(一个或者多个)是可以调节的，它的拉力是可以增大或减小的。这种拉力的调节可以通过移动拉伸构件2在拱形构件1一端的固定点，或同时移动拉伸构件2在拱形构件1两端的固定点，使其接近或者远离拱形构件1的顶部16来实现。这种调节还可以通过在拱形构件1中设置多个拉伸构件2，或者使用具有不同尺寸，或者拉伸性能的多个拉伸构件2，对这些拉伸构件2进行不同的组合使用来实现。这种调节还可以通过使用一种机械的张紧装置，或者任何其它能调节拉伸构件的长度和刚性的装置来实现。这种拉伸程度的调节可以由使用者或者任何他人来进行，或者，也可以使用机械致动器，或者其它能够实施拉伸调节的装置自动进行调节。在本实施例中，如图9d所示，在拱形构件1安装在脚后跟一侧的表面上设置有多个凹陷11、11’、11”，当拉伸构件2的可活动端23位于最上端的凹陷11时，如图9a所示，该活动端距拱形构件1的顶端16的距离最近，其所具有的拉伸力最小；同理，当拉伸构件2的可活动端23位于最下端的凹陷11”时，如图9c所示，该活动端距拱形构件1的顶端16的距离最远，其所具有的拉伸力最大。当然，这种手动调节方式除了上述实施例外，还可以使用本领域技术人员所公知的任意的具有调节功能的结构来实现。

图10示出了本实用新型的减震装置在载荷作用下，拉伸构件2与拱形构件1所承担的力，以及拉伸-拱形构件抵抗的拱形构件1两侧的横向移位。当拱形构件1的顶端16受到压力作用(如图中的垂直箭头所示)时，结合在一起的拱形构件1和12都发生顺应挠曲，因而产生横向移位(如图中的水平箭头所示)。该拉伸构件储存的弹性势能所产生的张力趋向于将拱形构件的两侧相互拉拢到一起。按照这种方式装配的拉伸构件2可以在拱形构件受到静态或动态载荷时抵抗拱形构件的两侧横向移位的趋向。

图11示出了本实用新型的减震装置在载荷卸载后，拉伸构件2与拱形构件1恢复原始状态受力情况。施加在拱形构件1的顶端16的载荷的消失，打破了载荷与拱形构件1和拉伸构件2之间的受力平衡。此时，拱形构件1的材料特性使得拱形构件自身具有恢复原始状态的趋势，而且存储在拉伸构件2中的弹性势能也会释放张力加速这种趋势。于是，横向移位的在减震装置整体的回复力的作用下趋于恢复原始状态(如图中的水平箭头所示)，而且在恢复原始状态的过程中，拱形构件1的高度也会随之升高(如图中的垂直箭头所示)。

由上述的描述可以知道，使用相对刚硬的材料制造的拱形构件1可以用来分担施加在拱形构件1的顶部16的任何载荷，并且能够在施加的这种载荷下发生弯曲，从而起到减震构件的作用。拱形构件1可以用金属或者复合材料来制造，例如碳纤或者玻纤，或者用刚性模制的材料，例如热塑性聚安酯、尼龙、“佩芭斯”(Pebax)，或者任何其它有足够强度和刚性的能用于这种构件的材料。

本实用新型的减震装置还可以使用拉伸性能可以调节的拉伸构件2，或者使用其拉伸性能能够根据所施加的载荷、或者施加载荷的速度，进行实质上是瞬时的增大或减小的拉伸构件2。这种拉伸性能的动态变化，实质上瞬时的适应特性是包括拉伸构件2的材料在内的某些，或者全部材料的物理性能所导致的结果。借助于使用对速率或者载荷敏感的材料制作拉伸构件的元件，就能产生这种拉伸性能上的自动调节或适应性能。

例如，使用具有下列功能特性的对速度或载荷敏感的材料，就能产生在拉伸方面的自动的，动态的调节或适应性能：抗流变材料，粘弹性材料，膨胀型或者剪切变厚材料，假塑性材料以及触变型材料。以上所列的可以使用的一系列具有非牛顿物理性能的材料只是代表性的，不是全部材料。所有具有速度或者载荷敏感性的材料都能加入到拉伸构件2中，制成一种具有根据载荷的大小或者加载的速率而动态地改变其刚性的拉伸构件2。

由相对刚性的材料制作的拱形构件构成了承载载荷以及分担载荷的柔性结构。在变形、分担、吸收冲击能量时，这种柔性结构起到了区域型弹性结构(area elastic structure)的作用。区域型弹性结构通过在其表面上分担冲击力并在其整个表面上变形，以应对施加在该结构上的或大或小区域上的载荷。

相对具有弹性的拉伸构件与拱形构件一起使用，用来控制变形的速度和组合结构的刚度。并且，它还可帮助拱形构件在每一个压缩周期后恢复到原始形状，从而消除了拱形构件在遭受反复的冲击循环时产生永久或者暂时变形的趋向。

Claims (15)

1.一种鞋的可调节的减震装置，其特征在于，所述减震装置包括：至少一个拱形构件(1)，在所述拱形构件(1)的凹面的任意两点之间或所述拱形构件(1)的两端之间设置有至少一个拉伸构件(2)。

2.如权利要求1所述的鞋的可调节的减震装置，其特征在于，进一步包括有至少一个与所述拱形构件(1)交叉排列的拱形构件(12)。

3.如权利要求1所述的鞋的可调节的减震装置，其特征在于，进一步包括有至少一个与所述拱形构件(1)并列排列的拱形构件(12)。

4.如权利要求1所述的鞋的可调节的减震装置，其特征在于，所述拱形构件(1)呈“Y”字形，所述拉伸构件(2)设置在所述呈“Y”字形拱形构件(1)的凹面处的三段的至少二段之间。

5.如权利要求1-4中任一项所述的鞋的可调节的减震装置，其特征在于，在所述拱形构件(1)的两端分别设置有U形缺口(13)和(14)。

6.如权利要求1-4中任一项所述的鞋的可调节的减震装置，其特征在于，在所述拱形构件(1)的一端设置有纵向通槽，在所述端的外表面设置有至少二个横向凹陷(11、11’)，而另一端形成有U形缺口(13)。

7.如权利要求5所述的鞋的可调节的减震装置，其特征在于，所述拉伸构件(2)的两端分别设置有与拱形构件(1)的U形缺口(13)和(14)相配合连接的连接件(22)和(23)，用于将所述拉伸构件(2)设置在所述拱形构件(1)上。

8.如权利要求7所述的鞋的可调节的减震装置，其特征在于，所述拉伸构件(2)的长度小于所述拱形构件(1)的直线长度。

9.如权利要求8所述的鞋的可调节的减震装置，其特征在于，在所述的拉伸构件(2)的内部进一步设置有加强筋。

10.一种减震鞋，其特征在于，在鞋的脚底面下方的任意位置处设置有如权利要求1所述的鞋的可调节的减震装置。

11.如权利要求10所述的减震鞋，其特征在于，所述减震装置设置在所述鞋的后跟处和/或前脚掌处。

12.如权利要求11所述的减震鞋，其特征在于，在所述鞋的后跟处设置有基座(3)，基座(3)为中空体，其上端与鞋底(4)相连接，在基座(3)的中空部设置有所述减震装置。

13.如权利要求12所述的减震鞋，其特征在于，所述拉伸构件(2)的一连接端(22)固定在所述基座(3)的靠近鞋前掌的一端，另一端(23)可活动的设置在基座(3)的靠近鞋后跟的一端。

14.如权利要求13所述的减震鞋，其特征在于，所述拱形构件(1)底端的垂直高度高于拱形构件(12)底端的垂直高度，其底端两侧分别向外水平延伸有支撑脚(15)，所述支撑脚(15)与基座(3)的底面位于同一水平面。

15.如权利要求10-14中任一项所述的减震鞋，其特征在于，所述减震装置颠倒设置在所述鞋中，即所述减震装置的拱形构件(1)的顶部(16)靠近地面。

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