KR100711997B1 - 동적 제어식 쿠션 시스템이 구비된 신발 물품 - Google Patents

Abstract

동적 제어식 쿠션 시스템(8)이 구비되어 있는 신발 물품(9)이 개시된다. 상기 쿠션 시스템은 복수 개의 별개의 쿠션 챔버(12a-k)를 구비하도록 형성된 밀봉형의 유체 충전식 공기 주머니(10)와, 제어 시스템을 포함한다. CPU(202), 압력 센서(206a-k) 및 밸브를 포함하는 제어 시스템(200)은 챔버(12a-k) 사이의 유체 연통을 제어하여, 신발이 사용되는 활동, 개인의 체중, 개인별 러닝 스타일과 같은 여러 가지 상황에 맞게 쿠션 챔버 내의 압력을 동적으로 조정한다. 신발(9)을 사용하고 있는 동안에 소정의 조정을 할 수 있다.

Description

동적 제어식 쿠션 시스템이 구비된 신발 물품{DYNAMICALLY-CONTROLLED CUSHIONING SYSTEM FOR AN ARTICLE OF FOOTWEAR}

본 발명은 신발 물품용의 쿠션 시스템에 관한 것이다. 특히, 상기 쿠션 시스템은 별개의 저장 챔버가 구비되고 유체가 충전되어 있는(유체 충전식) 공기 주머니(fluid-filled bladder)를 포함한다. 상기 챔버는 서로 유체가 통하도록 되어 있고, 감지된 것 및 사용자의 입력 기준에 기초하여 제어 기구가 챔버 내부에 압력을 동적으로 분배하고 그 압력을 조절한다.

현대의 운동화와 같은 신발 물품은 특정의 기능을 갖고 있는 수 많은 요소들이 고도로 정밀하게 조합된 것으로서, 상기 요소들은 모두 발을 지지하고 보호하기 위하여 함께 작용한다. 오늘날 운동화는 그 운동화가 착용되는 스포츠 규칙과 마찬가지로 설계 및 목적에 따라 변형된다. 테니스화, 라켓볼화, 농구화, 러닝화, 야구화, 축구화, 조깅화 등은 모두 매우 특별하고도 다양한 방식으로 사용되도록 설계되어 있다. 이들 운동화는 또한, 견인(traction), 지지 및 보호를 독특하고도 특별하게 조합하여 제공함으로써 성능을 개선하도록 설계되어 있다.

더욱이, 사용자의 체중, 발 크기, 형태, 활동 수준, 걷거나 달리는 스타일의 차이와 같이, 특수화의 착용자 마다 갖고 있는 물리적 차이로 인하여, 대량 생산되 는 신발의 성능을 특정의 개인에 맞게 경제적으로 최적화하는 것이 어렵다.

신발 밑창(sole)의 쿠션 재료로서 폐쇄형 셀 발포체(closed-celled foam)가 종종 사용되며, 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머(EVA) 발포체가 흔히 사용되는 재료이다. 많은 운동화에 있어서, 미스딜 전체는 EVA로 구성된다. EVA 발포체를 원하는 형태 및 외형으로 절단할 수 있지만, 그 쿠션 특성은 제한되어 있다. 유체, 특히 가스가 채워져 있는 공기 주머니의 한 가지 이점은, 쿠션 성분으로서 가스가 일반적으로 폐쇄형 셀 발포체보다 에너지면에서 더 효율적이라는 것이다. 쿠션 효과는 일반적으로, 그 쿠션 성분이 주어진 충격력에 대하여 그 충격력을 보다 더 오랜 시간에 걸쳐 분산시켜, 더 작은 충격력이 착용자의 신체로 전달되도록 할 때 개선된다. 따라서, 상기 운동화에 있어서 소정의 쿠션 성분으로서 유체가 채워진 공기 주머니가 일상적으로 사용되어 신발의 안락감을 증대시키고, 발의 지지를 향상시켜, 착용자의 피로를 감소시키고, 부상의 위험 내지 다른 해로운 효과를 감소시킨다. 일반적으로, 이러한 공기 주머니는 적어도 하나의 가압 포켓 또는 챔버를 형성하도록 성형된 엘라스토머 재료로 구성되며, 보통 전술한 하나 이상의 특성을 달성하도록 설계된 패턴으로 배열되는 복수 개의 챔버를 포함한다. 상기 챔버는 공기, 여러 가지 가스, 물 또는 다른 액체를 비롯하여 여러 가지 상이한 매체에 의해 가압될 수 있다.

상기 챔버의 배향, 구조 및 디자인을 최적화함으로써 상기 유체 충전식 공기 주머니와 관련된 원하는 특성을 개선하기 위한 여러 가지 시도가 이루어져 왔다. 길버트의 미국 특허 번호 제2,080,469호에서, 공기 주머니는 밑창의 전체 영역에 걸쳐 연장되는 단일의 챔버를 구비하도록 구성되어 있다. 별법으로서, 공기 주머니는 유체로 서로 연결되어 있는 많은 챔버를 포함한다. 이러한 종류의 공기 주머니의 예가 루디의 미국 특허 번호 제4,183,156호 및 밀러의 미국 특허 번호 제900,867호에 개시되어 있다. 그러나, 이러한 종류의 공기 주머니 구조는 운동 활동에서 겪을 수 있는 것과 같이 큰 충격 압력을 받는 경우 평평해지고 "바닥에 이르게 된다(bottom out)"라고 알려져 있다. 이러한 손상으로 인하여, 공기 주머니를 제공하는 이점이 무효로 된다.

상기 문제를 해결하기 위하여, 구속된 개구에 의해 서로 유체 연결되어 있는 챔버를 구비하는 공기 주머니가 개발되었다. 이러한 공기 주머니의 예가 돈지스의 미국 특허 번호 제4,217,705호, 페트로스키의 미국 특허 번호 제4,129,951호 및 스핀니의 미국 특허 번호 제1,304,915호에 개시되어 있다. 그러나, 이들 공기 주머니는 비구속형 공기 주머니의 결점을 극복하는 데에는 효과가 없고, 또는 제조 비용이 너무 비싸다.

상호 유체 연결되어 있지 않은 수 많은 별개의 챔버를 포함하는 공기 주머니도 여러 특허에 개시되어 있다. 따라서, 임의의 한 챔버에 담겨 있는 유체는 다른 챔버 내로 통과하지 못한다. 이러한 구조의 한 가지 예가 리드의 미국 특허 번호 제2,677,906호에 개시되어 있다. 이러한 구조는 공기 주머니가 "바닥에 이르게 되는" 것을 제거해 주기는 하지만, 각 챔버를 개별적으로 가압해야 하므로 제조 비용이 높다.

이들 공지의 공기 주머니 구조의 다른 문제점은, 사용자가 그들의 특정 스포 츠 활동이나 용도에 맞게 그 운동화의 성능을 최적화하기 위하여 챔버 내의 압력을 개별적으로 조정할 수 있는 방법을 제공하지 못한다는 것이다. 여러 발명자들이 챔버 압력을 조정할 수 있도록 해주는 기구를 추가하여 상기 문제를 해결하고자 시도하였다. 예컨대, 후앙의 미국 특허 번호 제4,722,131호는 개방형의 공기 쿠션 시스템을 개시하고 있다. 공기 쿠션에는 2개의 공동이 있는데, 각 공동에는 별개의 공기 밸브가 마련되어 있다. 따라서, 각 공동은 공기를 원하는 대로 펌핑하거나 방출함으로써 상이한 압력으로 팽창될 수 있다.

그러나, 이러한 시스템에서, 공동 내의 압력을 높이기 위해서는 별도의 펌프가 필요하다. 만약 집에서 멀리 떨어져 그 공동을 팽창시키고자 하는 경우, 사용자는 펌프를 휴대해야 하고, 이는 사용자를 번거롭게 한다. 별법으로서, 펌프를 운동화에 내장할 수도 있는데, 이는 운동화의 중량을 증대시키고, 비용과 복잡성을 증대시킨다. 또한, 개방형 시스템은 공기 주머니의 막을 통한 확산 또는 밸브를 통한 누설로 인하여 압력이 급격히 손실되는 경향이 있다. 따라서, 종종 압력을 조정해야만 한다.

이러한 종류의 구조에 비해 현저히 개선된 구조를 포터의 미국 특허 번호 제5,406,719호에서 찾아 볼 수 있는데, 이 특허의 개시 내용은 참고로서 본 명세서에 일체로 한다. 포터의 특허에 따르면, 적어도 1개의 가변 체적형 유체 저장부가 있는 공기 주머니 내의 복수 개의 챔버가 제어 가능하게 연결되어, 각 챔버 내의 압력은 선택된 제어 링크 및 상기 저장부의 체적을 사용자가 조절함으로써 조정될 수 있다. 챔버는 발의 상이한 영역에 대응하는 영역에서 챔버의 압력이 상이하도 록 배향될 수도 있다. 예를 들면, 과도한 내전(內轉)(over-pronation)을 수정하기 위하여, 사용자는 신발의 중간 측부에 위치한 챔버 내의 압력을 선택적으로 증대시킬 수 있다.

상기 포터의 시스템은 또한 대기에 대하여 폐쇄되어 있다. 따라서, 시스템 내의 압력은 주변 압력보다 더 클 수도 있다. 더욱이, 오물 및 다른 파편은 상기 시스템 내로 들어갈 수 없다.

그러나, 상기 포터 특허에서는 수동 조정이 필요하기 때문에, 여러 챔버 내의 압력은 운동화의 사용 중에 동적으로 조절 또는 조정될 수 없다. 따라서, 특정의 목적 및 개인에 맞게 신발의 성능을 "미세 조정"하기 위해서는 사용자의 상당한 노력이 필요하고, 스포츠 또는 활동이 바뀌는 경우 사용자는 이러한 조정을 다시 하여야 한다.

최근에, 소비자 전자 기술 물품은 점점 더 보다 신뢰할 수 있고, 내구성이 있으며, 경량이고, 경제적이고 소형으로 되어 왔다. 그 결과, 중앙 처리 유닛, 입출력 기구, 데이타 센싱 기구, 전원, 마이크로 액츄에이터와 같이, 소형화된 기초 제어 시스템의 기본 소자들을 합리적인 가격으로 구매할 수 있다. 이러한 시스템은 신발의 성능을 손상시키는 일이 없이, 운동화와 같은 신발 물품에 부착하기에 충분히 작고, 경량이며 내구성이 있다.

단일 챔버형의 쿠션 공기 주머니 내의 압력을 동적으로 조정할 수 있게 해주는 제어 시스템이 데몬의 미국 특허 번호 제5,813,142호에 개시되어 있으며, 이 특허 역시 본 명세서에 참고로 일체로 한다. 데몬의 특허에서, 단일 챔버형의 독립 적인 복수 개의 공기 주머니가 운동화 내부에 고정되어 있고, 이들 공기 주머니는 유체 덕트를 통하여 주변 공기와 유체 연통된다. 제어 시스템이 각 공기 주머니 내의 압력을 모니터한다. 각 덕트는 흐름 조정기를 포함하는데, 이 조정기는 상기 제어 시스템에 의해 원하는 위치로 작동될 수 있어서, 유체 덕트는 완전히 개방된 위치와 완전히 폐쇄된 위치 사이에서 또 이러한 위치를 비롯한 임의의 위치로 조정될 수 있다. 상기 제어 시스템은 각 공기 주머니 내의 압력을 모니터하고, 각 공기 주머니 내의 감지된 압력에 기초하여 프로그래밍된 것에 따라 흐름 조정기를 개방한다.

데몬의 각 공기 주머니 내의 압력을 동적으로 조정하기 위하여 온보드 제어시스템을 사용하는 이점에도 불구하고, 데몬이 교시한 이러한 개념의 특정 실행시에는 쿠션으로서의 공기 주머니의 성능에 악영향을 주므로, 그 개념의 상업적 실행 가능성을 현저하게 제한한다. 예컨대, 데몬 특허에서 복수 개의 공기 주머니 각각에는 그 자신의 저장부가 있는데, 이 저장부는 주변 공기인 것이 바람직하다. 따라서, 각 공기 주머니 내의 정압(靜壓)은 주변 압력을 초과할 수 없다. 실제, 공기 주머니 내의 정압은 주변 압력보다 큰 것이 바람직하다. 이러한 고압은 공기 주머니가 충격 후에 그 중립의 위치로 돌아갈 수 있게 강제하고, 공기 주머니가 바닥에 이르게 되는 것을 방지하며, 공기 주머니의 쿠션 능력 또는 감촉을 개선한다.

또한, 주변 공기로 배기하는 다른 공기 주머니 구조처럼, 데몬 특허의 공기 주머니는 특히, 사용자가 젖은 도로에서 달릴 때와 같이 실외에서 신발을 착용하는 경우, 그 출입구를 통해 오물 및 다른 파편을 수집하기가 쉽다. 더욱이, 데몬의 특허는 동일한 공기 주머니 내의 적어도 두 챔버 사이에서 압력을 동적으로 조절하여, 상기 제어 시스템이 그 시스템의 일체성을 손상시키는 일이 없이 또 동일한 신발 내에 복수 개의 공기 주머니를 필요로 하는 일이 없이, 공기 주머니의 모든 영역 내에서의 성능을 최적화할 수 있도록 하는 것을 개시 또는 제안하지 못하고 있다.

따라서, 공기 주머니 구조에 대한 종래의 개선에도 불구하고, 실시간으로 감지된 것 및 사용자의 입력 기준에 기초하여 각 챔버 내의 압력을 각 챔버 사이에서 동적으로 분배, 조정 및 조절할 수 있도록 하여, 사용자가 신발을 착용하고 있는 동안에 공기 주머니의 원하는 특성을 최적화하는, 비용 효율적인 폐쇄 시스템의 복수 챔버형 공기 주머니에 대한 요구가 있다.

다음의 개시된 내용을 통해 명백해지는 다른 이점 외에, 본 발명은 이러한 요구를 충족시킨다.

본 발명은 밀봉된 복수 개의 별개의 쿠션 챔버가 마련된 유체 충전식 공기 주머니를 포함하는 신발 물품용의 쿠션 시스템이다. 별개의 저장부 챔버들 역시 상기 쿠션 챔버와 유체 연통식으로 배치될 수 있다. 상기 챔버들은 서로 유체 연통하며, 제어 기구가 각 챔버 사이 또 내장되어 있다면 저장 챔버 사이의 유체 연통 수준을 조절함으로써, 감지된 것 및 사용자 입력 기준에 기초하여, 챔버 내의 압력을 동적으로 분배 및 조절한다.

바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제어 시스템은 중앙 처리 유닛(CPU), 압 력 감지 기구 및 전자 작동식 CPU 명령형 밸브를 포함하는데, 이들은 함께 또 원한다면, 가변 체적형 저장부와 함께 작동하여 챔버 사이의 유체 연통을 제어함으로써, 특정 착용자 및 활동에 맞게 쿠션 시스템의 성능을 최적화한다.

도 1은 본 발명의 신발의 단면도로서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 공기 주머니가 합체되어 있다.

도 2a는 본 발명의 공기 주머니의 평면도이다.

도 2b는 도 2a의 2B-2B 선을 따라 취한 단면도이다.

도 3은 도 2a의 3-3 선을 따라 취한 단면도이다.

도 4는 본 발명의 공기 주머니의 다른 실시 형태의 평면도이다.

도 5는 도 4의 5-5 선을 따라 취한 단면도이다.

도 6은 도 4의 6-6 선을 따라 취한 단면도이다.

도 7은 도 4의 7-7 선을 따라 취한 단면도이다.

도 8은 신발의 일부를 나타내는 개략적인 측면도로서, 제어 손잡이를 보여준다.

도 9는 본 발명에 따른 제어 시스템의 개략도이다.

신발 물품(9)에 사용하기 위한 쿠션 시스템(8)이 도 1 내지 도 9에 도시되어 있다. 쿠션 시스템(8)은 복수 개의 챔버(12a-j)가 마련된 공기 주머니(10)를 포함하는데, 상기 챔버들은 공간(plenum)(20)에서 서로 유체 연통하고, 각 챔버 입구에 는 조절 밸브(29)와 같이 개별적으로 동작 가능한 조정기가 마련되어 있다. 제어 시스템이 상기 챔버 내의 압력을 모니터하고, 조정기를 동적으로 동작시켜 챔버 사이의 유체 연통 수준을 변화시킴으로써, 그 챔버 각각의 압력을 변화시켜 신발 물품을 착용하고 있는 동안에 공기 주머니의 성능을 최적화한다.

A. 공기 주머니 조립체

본 발명의 바람직한 실시 형태(도 1 내지 도 3)에 있어서, 공기 주머니(10)는 복수 개의 챔버(12) 또는 포켓을 형성하는 얇은 엘라스토머 부재이다. 챔버(12)는 가압되어 탄성 지지력을 제공한다. 공기 주머니(10)는 특히 신발의 중간창(midsole)에 사용하기에 적합하게 되어 있지만, 밑창의 다른 부분에 포함될 수도 있고, 또는 다른 분야에도 적용될 수 있다. 중간창에서, 공기 주머니는 엘라스토머 발포체(11)로 둘러싸여 있는 것이 바람직하다(도 1). 당업계에 공지되어 있는 바와 같이, 상기 발포체는 공기 주머니를 완전히 에워쌀 필요는 없다. 더욱이, 상기 공기 주머니는 중간창 또는 밑창 부재 전체를 형성하도록 사용될 수 있다.

바람직하게는, 공기 주머니(10)는 헥사플루오르에탄(예컨대, Dupont F-116) 또는 술퍼 헥사플루오라이드로 팽창되는 80 내지 95의 쇼어 "A" 강도를 갖는 주조 또는 압출된 에스테르 베이스 폴리우레탄 필름(예컨대, Tetra Plastics TPW-250)과 같이, 폴리에스테르 폴리우레탄, 폴리에테르 폴리우레탄을 비롯한 탄성의 플라스틱 재료로 구성된다. 본 명세서에 참고로 합체되는 루디의 미국 특허 제4,183,156호에 개시되어 있는 것과 같이, 필요한 특성을 갖고 있는 다른 적당한 재료 및 유체를 사용할 수 있다. 특히 필름층을 형성할 때에 유용한 수 많은 열가소성 우레탄 중에서, Pellethane(미시건주, 미드랜드에 소재하는 다우 케미컬 컴파니의 등록 상표 제품), Elastollan(바스프 코포레이션의 등록 상표), ESTANE(비.에프. 굿리치 컴파니의 등록 상표)과 같이 에스테르 또는 에테르를 기본으로 하는 우레탄이 특히 유용하다는 것이 입증되었다. 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리카프로락톤 및 폴리카보네이트 매크로겔을 기본으로 하는 열가소성 우레탄도 역시 채용할 수 있다. 추가의 적당한 재료로는 본 명세서에 참고로 합체되는 루디의 미국 특허 번호 제4,936,029호 및 제5,042,176호에 개시된 것과 같은 열가소성 필름 함유 결정질 재료, 역시 본 명세서에 참고로 합체되는 봉크 등의 미국 특허 번호 제6,013,340호에 개시된 것과 같이 폴리에스테르 폴리올을 포함하는 폴리우레탄, 본 명세서에 참고로 합체되는 미첼 등의 미국 특허 번호 제5,952,065호에 개시된 것과 같이, 적어도 1종의 엘라스토머 열가소성 재료층과, 에틸렌과 비닐 알코올의 공중합체로 형성된 배리어 재료층으로 형성된 복수층의 필름이 있다. 또한, 공기 주머니(10)는 블로우 성형 또는 진공 성형 기법에 의해 제작할 수도 있다.

공기 주머니 밑창으로서, 공기 주머니(10)는 앞발 지지부(14), 뒤꿈치 지지부(16), 이들 두 지지부를 상호 연결하는 중간의 세그먼트(18)를 형성한다. 챔버(12)는 각각 지지부(13)와 채널부(15)를 형성한다. 지지부(13)는 사용자의 발에 대하여 탄성의 저항력을 부여하도록 융기되어 있다. 채널부(15)는 지지부(13)와 비교하여 비교적 좁고, 후술하는 독특한 제조 프로세스를 위해 제공된다. 앞발 지지부(14)와 뒤꿈치 지지부(16)는 주로 지지부로 구성되어, 신발의 사용 중에 가장 큰 충격 압력을 받는 평탄 영역 아래에 쿠션화된 지지부가 제공된다. 부분적으 로 앞발 지지부(14) 및 뒤꿈치 지지부(16) 내로 연장되는 채널부(15)는 중간의 세그먼트(18)에 집중되어 있다.

앞발 지지부(14)에서, 지지부(13)는 밑창을 가로질러 측방향으로 서로 평행하게 배열되어, 전방의 밑창부에 적당한 유연성을 제공하고, 상기 쿠션화된 저항을 원하는 대로 할당한다. 그럼에도, 상이한 챔버 구조를 이용할 수 있다.

도시한 운동화에서, 앞발 지지부(14)는 챔버(12a-g)를 포함한다. 챔버(12a-g)는 가변 크기이고, 전방부에 더 가까운 챔버(예컨대, 챔버(12a))는 중간의 세그먼트(18)에 가까운 챔버(예컨대, 챔버(12g))보다 더 큰 체적을 형성한다. 이하에서 더 자세히 설명하는 바와 같이, 모든 챔버(12a-g)는 처음에 동일한 수준으로 가압된다. 그러나, 챔버의 상이한 체적으로 인하여, 각 챔버는 독특한 저항을 갖게 된다. 즉, 좀 더 작은 체적의 챔버는 더 큰 체적의 챔버보다 더 견고한 지지를 제공한다. 왜냐하면, 좀 더 작은 챔버를 형성하는 측벽의 이동에는 더 큰 챔버에서의 동일한 이동보다 더 큰 체적 비율의 공기가 이동되는 것이 포함되기 때문이다. 따라서, 예컨대, 챔버(12g)는 챔버(12a)보다 더 견고한 지지를 제공한다.

채널(12a-g)의 채널부(15a-g)는 전체적으로, 지지부(13a-g)로부터, 중간의 세그먼트(18)를 횡방향으로 가로질러 위치하는 공간(20)까지 후방으로 연장한다. 채널부(15)는 포터의 미국 특허 번호 제5,406,719호에 개시된 독특한 제조 프로세스에 있어서 본질적인 것으로, 상기 특허의 개시 내용은 본 명세서에 참고로 합체된다. 바람직하게는, 채널부(15)는 앞발 지지부(14)의 측면을 따라 제공되어, 필요한 쿠션화된 지지는 그것이 가장 요구되는 밑창의 중앙부로부터 취해지지는 않는 다. 도시된 실시 형태에 있어서, 인접한 채널(12)에 대한 채널부(15)는 밑창의 대향 측면에 배치된다. 물론, 다른 구조를 이용할 수 있다.

또한, 앞발 지지부(14)에서, 공극 챔버(22)가 보다 후방의 챔버(12e-g) 부근에 형성되어 있다. 공극 챔버(22)는 가압되지 않은 챔버이다. 공극 챔버(22)는 공기 주머니의 챔버 부분에 소정의 견고성을 부여하기 위하여 챔버(12e-g)의 체적을 제한할 필요성 때문에 존재한다. 그럼에도, 본 발명에서 공극 공간은 본질적인 것은 아니며, 생략할 수 있다. 중간창의 사용에 있어서(도 1), 탄성의 발포체(11)가 상기 공극 공간을 채우고, 사용자의 발에 대하여 충분한 지지를 제공한다.

앞발 지지부(14)와 유사한 방식으로, 뒤꿈치 지지부(16)는 챔버(12h-j)열을 포함한다. 도시된 공기 주머니에서, 3개의 챔버(12h-j)가 제공되어 있다. 이들 챔버의 지지부(13h-j)는 밑창을 가로질러 전체적으로 종방향으로 서로 평행하게 배열되어, 3개의 챔버 모두는 모든 충격에 대하여 사용자의 뒤꿈치에 쿠션화된 지지를 제공한다. 그럼에도, 앞발 지지부와 같이, 상이한 챔버 구조를 이용할 수 있다. 또한, 각 챔버(12h-j)는 지지부(13)로부터 공간(20)까지 연장하는 채널부(15)를 포함한다. 앞발 지지부(14)에서와 동일한 방식으로, 챔버(12h-j)는 뒤꿈치의 지지부에 상이한 저항력을 제공한다. 예컨대, 좀 더 작은 챔버(12h)는 좀 더 큰 챔버(12i 또는 12j)보다 더 견고한 저항을 제공한다. 보다 견고한 챔버(12h)는 내전을 감소시킬 때 중간의 포스트로서 작용한다.

챔버(12h-j)는 초기에, 챔버(12a-g)와 동일한 내부 압력으로 가압된다. 운동화에 대한 내부 압력의 한 가지 바람직한 예는 30 psi이다. 물론, 다양한 범위 의 다른 압력이 이용될 수 있다. 별법으로서, 챔버(12a-j)는 상이한 내부 압력으로 가압될 수 있다. 한 가지 바람직한 예로서, 앞발 지지부에서의 압력은 35 psi로 설정될 수 있고, 뒤꿈치 지지부는 30 psi로 가압될 수 있다. 그러나, 각 섹션에서의 특정 압력은 의도한 활동 및 챔버의 크기에 따라 달라지고, 소정의 주어진 예로부터 크게 변할 수 있다. 마지막으로, 팽창 중에 제어 밸브를 개별적으로 제어함으로써, 각 챔버를 상이한 압력으로 팽창시킬 수 있다.

공기 주머니(10)의 제작시, 2개의 엘라스토머 시트(24, 26)를 함께 고정하여 도 2 및 도 3에 도시한 것과 같은 특정의 용접 패턴을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 2개의 대향하는 시트(24, 26)를 함께 밀봉하여 특정 패턴(도 2a)으로 배열된 벽 세그먼트(28)를 형성한다. 용접은 고주파 용접을 이용하여 수행하는 것이 바람직하고, 이러한 용접 과정은 공지되어 있다. 물론, 시트를 밀봉하기 위하여 다른 방법을 이용할 수 있다. 별법으로서, 상기 공기 주머니는 블로우 성형, 진공 성형, 또는 사출 성형으로 제조할 수 있으며, 이러한 제법 프로세스는 공지되어 있다.

초기에 공기 주머니를 용접(그렇지 않으면 성형)할 때, 공간(20)은 챔버(12a-j)의 모든 채널부와 유체 커플링되어, 모든 챔버는 서로 유체 연통한다. 각 채널부는 조절 밸브(29a-k)을 포함하는데, 이 밸브는 전자 작동식인 것이 바람직하고, 명령을 받아 개방, 폐쇄 또는 이 두 위치 사이의 무한 위치에 있을 수 있어, 그 각 챔버(12a-j) 안팎으로의 압력 변화를 조절한다.

주입 포켓(injection pocket)(32)이 제공되어, 공기 주머니(10)에 소정량의 유체를 공급한다. 주입 포켓(32)은 가압 채널(34)과 유체 연통하고, 이 채널은 공간(20)과 유체 커플링되어 있다(도 2a 및 도 2b). 따라서, 챔버(12a-j)는 초기에, 주입 포켓(32)을 형성하는 벽 중 하나를 통해 니들(도시 생략)을 삽입하고, 가압된 유체를 주입함으로써 가압된다. 상기 가압된 유체는 포켓(32)으로부터 채널(34)을 통해 공간(20)으로, 채널부(15a-j)를 통과하여, 챔버(12a-j)의 지지부(13a-j) 내로 흐른다. 일단 미리 정해진 양의 유체가 공기 주머니 내로 들어가면, 또는 별법으로서 원하는 압력에 도달하면, 채널(34)은 일시적으로 클램핑된다. 바람직한 유체는, 예컨대 헥사플루오르에탄, 술퍼 헥사플루오로이드, 질소, 공기 또는 전술한 루디의 미국 특허 '156, '945, '029 또는 '176, 또는 미첼 등의 '065 특허에 개시된 것과 같은 다른 가스 등이 있다.

벽(24, 26)은 용접되거나 그렇지 않으면 열 밀봉되어, 공간(20) 둘레에 시일을 형성함으로써(도 1), 공간(20)에서 서로 유체 연통하는 챔버들을 완전히 밀봉한다. 일단 시일이 형성되면, 니들은 제거되고, 채널(34)은 팽창되지 않은 공극 영역에 남아 있다. 따라서, 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이, 이 독특한 독립적 챔버 구조는 신규의 프로세스에 의해 쉽고, 빠르게 그리고 경제적으로 제작할 수 있다.

B. 제어 시스템 어셈블리

도 9를 참조하면, 제어 시스템(200)이 도시되어 있는데, 이 시스템은 중앙 처리 유닛(CPU)(202), 전원(204), 복수 개의 압력 감지 기구(206a-k), 조절 밸브(29a-k)를 포함한다. 바람직하게는, 상기 시스템은 입력 장치(208)도 포함하지만, 필요한 것은 아니다.

하나의 압력 감지 기구(206a-k)가 각 조절 밸브(29a-k) 부근에 배치되어, 인접 챔버(12a-k) 내의 압력을 검출한다. 압력 감지 기구(206a-j)는 감지된 정보를 CPU(202)에 전송하는데, CPU에서 그 정보는 미리 설정된 프로그래밍에 따라 처리되어 각 챔버 내의 검출 압력에 응답하여 각 조절 밸브를 조절한다. 이러한 제어 시스템 및 프로그래밍 로직은 공지되어 있다. 예를 들면, 미국 특허 번호 제5,813,142호에 있어서, 압력 감지 기구(206a-k)는 가변 커패시터에 의해 검출된 압력 변화를 디지털 데이타로 전환하는 압력 감지 회로를 포함한다. 각 가변 커패시터는 가변 커패시터의 커패시턴스에 비례하여 전압을 출력하는 종래의 주파수-전압 컨버터(FVC)의 일부를 형성한다. 오실레이터가 각 FVC에 전기적으로 접속되고, 조정 가능한 레퍼런스 오실레이터를 제공한다. 각 압력 감지 기구에 의해 발생된 전압은 멀티플렉서에의 입력값으로서 제공되는데, 이는 각 FVC로부터의 전압을 아날로그-디지털(A/D) 컨버터에 순차적으로 접속하는 채널을 통해 순환하며, 상기 A/D 컨버터는 아날로그 전압을 디지털 데이터로 전환하여, 데이터 라인을 통해 CPU에 전송한다. 이러한 구성품 및 회로는 당업자에게 잘 알려져 있고, 동일한 기능을 수행하기 위하여 임의의 적당한 구성품 또는 회로를 사용할 수도 있다.

제어 시스템(200)은 프로그램 가능한 마이크로 컴퓨터도 포함하는데, 이 컴퓨터는 종래의 RAM 및 ROM을 구비하고, 각 압력 감지 기구(206a-j)에 의해 감지된 상대 압력을 나타내는 압력 감지 기구(206a-j)로부터 수신된 정보를 갖고 있다. CPU(202)는 압력 감지 기구에 의해 감지된 상대 압력에 비례하는 압력 감지 회로로부터 디지털 데이터를 수신한다. 제어 시스템(200)도 조절 밸브(29a-j)와 유체 연 통하여, 이러한 각 밸브의 개방 및, 각 챔버가 다른 챔버와 유체 연통하는 수준을 변화시킨다. 상기 조절 밸브는 바람직하게는 솔레노이드이기 때문에(따라서 전기적으로 제어된다), 상기 제어 시스템은 조절 밸브와 전기적으로 통신한다.

바람직한 한 가지 실시 형태에 있어서, 상기 제어 시스템은 사용자 입력 장치(208)도 포함하는데, 이 기구는 사용자가 신발의 쿠션 효과 수준을 제어할 수 있도록 해준다. 이러한 기구는 당업계에 공지되어 있다. 예컨대, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 신발 물품(9)의 손잡이(210a-c)는, 사용자가 연관된 특정의 스포츠 또는 활동, 사용자의 체중 또는 수정하고자 하는 내전의 종류를 나타내도록 사용자에 의해 조정된다. CPU(202)는 입력 장치(208)로부터 명령 신호를 검출하고, 이에 따라 여러 챔버(12a-j) 내의 압력을 조정한다.

상기 CPU 프로그래밍은 제조 중에 미리 설정될 수도 있고, 또는 업데이트된 프로그래밍 정보를 원격으로 수신하도록 통신(커뮤니케이션) 인터페이스(212)를 포함한다. 이러한 통신 포트 및 관련 시스템은 당업계에 공지되어 있다. 예컨대, 인터페이스(212)는 업데이트된 프로그래밍을 CPU에 전송하기 위한 고주파 트랜스시버일 수도 있다. 관련 리시버가 신발에 설치되어 CPU와 전기적으로 통신한다. 상기 인터페이스는 별법으로서, 또는 부가적으로 직렬 또는 병렬 데이타 포트, 적외선 트랜스시버 등을 구비할 수도 있다.

C. 가변 체적형 저장부

원한다면, 미국 특허 번호 제5,406,719호에 충분히 개시되어 있는 것과 같은 1개 이상의 가변 체적형 저장부(516)을 공기 주머니에 삽입하여 공간(20)과 유체 연통 상태로 배치할 수 있다. 이러한 저장부(516)는 저장부를 공간(20)에 연결하는 채널 내부에 압력 감지 기구(206l-o) 및 조절 밸브(29l-o)를 포함하고 있다. 상기 저장부의 체적은 플랫 나사(flat screw)(526)를 작동시키는 솔레노이드(517a-d)를 통해 전기적으로 조절될 수 있다. 제어 시스템(200)은 저장부 내의 감지된 압력을 검출하고, 필요에 따라 솔레노이드(517a-d) 및 조절 밸브(29l-o)에 명령하여 챔버(512a-d) 중 임의의 챔버 내부 압력을 증대시키도록 할 수 있다.

특히, 도 4 내지 도 7에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 여러 챔버(512a-d)의 가압은 폐쇄 쿠션 시스템 내에서 공지의 방식으로 선택적으로 변화될 수 있다. 상세하게는, 도 4를 참조하면, 별법의 바람직한 쿠션 요소, 즉 공기 주머니가 도시되어 있다. 공기 주머니(510)는 가스가 충전된 4개의 별도의 포스트 지지 저장 챔버(512a-d)를 포함하는 것이 바람직하다. 챔버(512)는 하중이 걸릴 때 쿠션 효과를 제공하기 위하여 압축되고 견고해지지만 그 챔버 위로는 무너지지 않는다. 전방 중간의 지지 챔버(512b)와 후방 중간의 지지 챔버(512c)는 뒤꿈치 영역의 중간 측부에 배치되어, 공기 주머니 폭의 약 1/2 만큼 연장된다. 측방향 챔버(512d)도 뒤꿈치 영역에 배치되어, 공기 주머니 폭의 약 2/3 정도 중간 측부로부터 연장된다. 챔버(512b-d)는 서로 이격되어 있다.

챔버(512b, 512c)는 핀치-오프 밸브(518g)에 의해 선택적으로 개방 또는 폐쇄될 수도 있는 상호 연결 튜브 또는 포트(514g)에 의해 링크되어 있다. 상기 밸브의 동작은 이하에서 보다 상세히 설명한다. 챔버(512c, 512d)는 또한, 초기의 챔버 가압을 용이하게 하기 위하여 포트(515)에 의해 링크될 수도 있다. 그러나, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 원한다면, 포트(515)는 챔버(512c)와 챔버(512d) 사이의 유체 연통을 방지하기 위하여 영구 밀봉될 수도 있다. 챔버(512a)는 쿠션 요소(510)의 전방부를 형성하고, 전체적으로 밑창의 폭을 가로질러 연장된다. 챔버(512a)는 챔버(512b-d)와는 별개의 요소로서 형성되는데, 발포체 요소(513)가 그 사이에 배치되어 있고, 그 챔버는 원한다면 임의의 챔버(512b-d)와 유체 연통 상태로 직접 링크될 수 있다.

발포체 요소(513)는 쿠션 요소의 아치부를 형성하고, 원통형 구멍(520a-d)이 부분적으로 또는 완전히 관통하여 형성되어 있다. 가변 체적형 저장부 챔버(516a-d)는 각각 구멍(520a-d) 내부에 배치되어 있다. 챔버(516a-d)는 이들이 그 자체 위로 무너져 체적을 감소시킬 수 있도록 하는 벨로우즈 형태이다. 전방 중간의 저장부 챔버(516a)는 상호 연결 튜브 또는 포트(514a)에 의해 전방의 지지 챔버(512)와, 그리고 상호 연결 튜브(514c)에 의해 후방 중간의 압축성 저장부(516c)와 유체 연통 상태로 링크되어 있다. 후방 중간의 저장부 챔버(516)는 상호 연결 튜브(514c)에 의해 전방 중간의 포스트 챔버(512b)와 유체 연통 상태로 링크되어 있다. 전방 측방의 저장부 챔버(516b)는 상호 연결 튜브(514b)에 의해 전방 지지 챔버(512a)와 유체 연통 상태로, 상호 연결 튜브(514d)에 의해 후방 측방의 저장부 챔버(516d)와 유체 연통 상태로 링크되어 있다. 후방 측방의 저장부 챔버(516d)는 또한 상호 연결 튜브(514f)에 의해 측방의 지지 챔버(512d)와 유체 연통 상태로 링크되어 있다. 각 상호 연결 튜브(514a-g)의 개폐는 후술하는 대응 밸브(518a-g)에 의해 제어된다.

쿠션 효과는 챔버(512a-d) 내에 들어 있는 가스에 의해 제공되고, 주어진 챔버의 어떤 부분에 가해지는 하중은 순간적으로 압력을 챔버 전체에 걸쳐 균등하게 증가시킨다. 챔버는 압축하여 쿠션 효과, 경직 효과를 제공하지만, 들어 있는 가스 압력의 증가로 인해 붕괴되지는 않는다. 개방되면, 상호 연결 튜브(514)는 지지 챔버(512)와 저장부(516), 단일의 챔버로서 동적으로 개방 튜브 기능에 의해 연결된 2개의 지지 챔버 및/또는 저장부 사이의 유체 연통을 구속하지 않는다. 따라서, 모든 튜브(514)가 개방되면, 쿠션 요소(510)는 실질적으로 단일의 공기 주머니로서 기능하여 미스딜 전체에 걸쳐 쿠션 효과를 제공한다.

밸브(518a-g)는 당업계에 공지된 임의의 적당한 밸브, 예컨대 도 5 및 도 6에 도시한 것과 같이 나사를 포함하는 핀치-오프 밸브를 포함할 수도 있다. 도 4를 참조하면, 밸브(518a-g), 예컨대 밸브(518c)는 발포체 요소(513)를 통해 한 단부로부터 부분적으로 연장되는 구멍에 배치된 중공의 리벳(522)을 포함하고, CPU(202)와 전기적으로 통신하고 그 CPU에 의해 명령을 받는 액츄에이터(519a-g)를 포함한다. 내측 단부에서 반경 방향으로 연장되는 한 단부(522a)로부터 발포체 요소(513)를 통해 부분적으로 연장되는 구멍에 리벳(522)이 배치되어 있다. 리벳(522)의 내벽에는 나사산이 형성되어 있고, 조정 나사(524)가 그 안에 배치되어 있으며, CPU와 전기적으로 통신하면서 그 CPU에 의해 명령을 받는 액츄에이터(525)를 포함한다. 나사(524)는 경량의 플라스틱으로 제조하는 것이 바람직하다.

상호 연결 튜브(514)는 오목부(522a) 내에 배치되어 있다. 나사(524)가 영 역(522b) 내로 연장되어가는 정도를 조정함으로써 유체 연통을 제어할 수 있다. 나사(524)가 튜브(514)와 접촉에서 벗어나 배치되면, 저장부(516) 및/또는 지지 챔버(512) 사이에 실질상 자유로운 유체 연통이 이루어진다. 나사(524)가 가장 내측의 위치에 있으면, 나사는 튜브(514)와 완전히 접촉하여 그 튜브를 꽉 조임으로써(pinch-off), 유체 연통을 실질상 완전히 방지한다.

논의한 바와 같이, 저장부(516a-d)는 발포체 요소(513)에 형성되어 있는 원통형 구멍(520a-d) 내에 배치되어 있다. 구멍(520)의 내부는 나사산이 형성되어 있고, 저장부(516)용 챔버를 형성한다. 플랫 나사(526)가 각 구멍(520a-d)에 배치되어 있다. 나사(526)가 하측으로 회전하면, 그 나사는 저장부 챔버(516)와 접촉하여 그 챔버를 압축한다. 따라서, 각 저장부(516)는, 저장부를 붕괴시키는 대응 플랫 나사(526)의 간단한 회전에 의해 원하는 체적으로 조정되어 그 체적에서 유지될 수 있다. 저장부(516)가 그 최대의 체적에 있을 때, 나사(526)의 상단은 구멍(520)의 상단 수준에 있다. 나사(526)는 플라스틱과 같은 경량의 재료로 제조되고, CPU(202)와 전기적으로 통신하고 그 CPU에 의해 명령을 받는 액츄에이터(527)에 의해 조작된다. 압력 감지 기구(206k-n)는 각 저장부에 배치되어 압력 정보를 CPU(202)에 전송한다.

나사(526), 챔버(518) 및 발포체 요소(513)의 경량 성질로 인하여, 저장부(516)를 붕괴시키고 저장부(516)를 원하는 체적으로 유지하는 데에 최소의 하향력만이 필요하다. 따라서, 나사(526)를 원하는 수준으로 회전시키는 데에 최소의 토크만이 필요하다. 안창 라이너(sock liner)가 제공되는 경우, 그 라이너를 관통하여 상응 후크가 제공될 수 있어 접근을 쉽게 한다.

저장부(516a-d)와 튜브(514)를 이용함으로써, 가압의 정도 및 각 지지 챔버(512a-d)의 강성은, 가스를 공기 주머니에 추가한다거나 공기 주머니로부터 가스를 누설시키는 일이 없이, 신발의 상이한 위치에서 맞추어진 쿠션 효과를 제공하도록 조정될 수 있다. 예컨대, 신발의 중간 후방부에서 압축에 대한 저항을 증가시키고자 한다면, 지지 챔버(512b, 512c) 중 하나 또는 양 챔버에서의 압력은, 다음의 방식으로 적절한 챔버에서 원하는 압력이 얻어질 때까지 적절한 액츄에이터에 명령을 하는 CPU(202)에 의해 증가시킬 수도 있다. 밸브(518a)의 나사(524)는 CPU에 의해 명령을 받아 회전하여 연결 튜브(514a)와 접촉하고, 그 튜브를 완전히 압축하여 그를 통한 유체 연통을 방지함으로써, 중간 전방의 저장부(516a)를 지지 챔버(512a)와 격리시킨다. 저장부(516a)는, CPU(202)가 명령하여 상응하는 플랫 나사(526)를 회전시킴으로써 붕괴되어, 가스를 그를 통해 저장부(516c) 및 중간의 지지 챔버(512b, 512c) 내로 강제한다. 따라서, 저장부(516c)도 붕괴되어 가스를 그 저장부를 통해 중간의 지지 챔버(512b, 512c) 내로 강제한다. 핀치-오프 밸브(518e)의 나사(524)는 CPU에 의해 명령을 받아 회전하여 상기 연결 튜브를 압축하고, 저장부(516a, 516v)를 지지 챔버(512b, 512c)로부터 격리시킨다.

챔버(512b, 512c) 내의 가스 질량은 증가되고, 챔버(512b, 512c)는 이제 공기 주머니의 다른 지지 챔버와 격리되어 있기 때문에, 그 유효 체적은 감소된다. 따라서, 챔버(512b, 512c) 내의 압력은 증가한다. 그 결과, 챔버(512b, 512c)에 부하가 가해지면, 요소(510)는 압축에 대하여 저항이 커지고, 지지 챔버(512b, 512c)의 위치에서 더 뻣뻣하다. 원한다면, 챔버(512b, 512c)의 압축에 대한 저항은, CPU(202)가 명령하여 튜브(514c)를 폐쇄하고, 챔버들이 서로 독립적으로 되도록 하며, 그 유효 체적을 더욱 감소시킴으로써 더 증가될 수 있다. 따라서, 챔버(512b, 512c) 중 하나 또는 다른 하나에서 부하가 국부화되면, 부하가 가해진 챔버의 강성은 다른 챔버와의 유체 연통이 방지되기 때문에 증가된다. 대부분의 사람의 경우, 도보 또는 러닝 중에 발은 뒤꿈치로부터 앞으로 구른다. 따라서, 챔버(512c)는 챔버(512b)와는 별개로 최대의 부하를 겪는다. 발이 전방으로 구름에 따라, 각 챔버의 강성은, 챔버들이 연통 상태에 있을 때 최대의 강성을 초과하는 최대 부하를 그 챔버가 받음에 따라 증가된다. 따라서, 착용자에 의해 겪게 되는 전체 강성은 증가된다.

챔버(512b, 512c)에서의 압력은 CPU(202)가 명령하여 상호 연결 튜브(514a)를 재개방하고, 플랫 나사(526)를 그 최상측 위치로 회전시켜 지지 챔버(512a)로부터 붕괴 가능한 저장부(516a, 516c)로의 유체 연통을 가능하게 함으로써 더욱 증가될 수 있다. 다음에, 전술한 과정이 반복되어 가스를 저장부(516a, 516c)로부터 챔버(512b, 512c) 내로 강제하여 그 강성을 더욱 증가시킨다. CPU(202)는 사용자가 신발을 착용하고 있는 동안에, 임의의 원하는 강성이 얻어질 때까지 상기 과정을 동적으로 변경할 수 있다. 유사한 방식으로, 챔버(512a 및/또는 512d)의 유효 체적은 저장부(516b, 516d)에 대하여 유사한 조작을 명령하고 수행하는 CPU(202)에 의해 조정될 수 있다. 사실, 4개의 저장부(516) 모두를 사용함으로써, 가스는 챔버(512) 중 임의의 한 챔버로부터 다른 임의의 챔버로 전달되어 원하는 위치에서 공기 주머니의 강성을 증감시킬 수 있어, 착용자의 특정 걸음걸이 특성 또는 특정 활동에 맞게 중간창의 전체 쿠션 효과 특성을 조정할 수 있다.

예컨대, 중간발 또는 앞발로 지면을 치는 경향이 있는 착용자는 앞발 챔버(512a)가 더 유순한 것을 선호할 수도 있다. 이러한 경우에, 유체 압력은 3개의 후방 챔버 쪽으로 전달될 수 있다. 유사하게, 측후방에서 지면을 치는 착용자는 챔버(512d)의 저항성이 덜하고, 앞발 챔버(512a)가 더 저항성이 있는 것을 선호할 수도 있으며, 이러한 경우에 유체 압력은 챔버(512d)로부터 챔버(512a)로 전달될 수 있다.

또한, 챔버(512a-d) 및 요소(510)에서의 전체 압력은 전체적으로, 저장부(516a-d)를 포함한 이용 가능한 체적을 증가시킴으로써 감소될 수 있다. 예컨대, 커넥터(514a,514b,514e,514f)는 폐쇄되어 저장부(516a-d)를 지지 챔버(512a-d)로부터 격리시킬 수 있다. 저장부(516a-c)는 유체를 저장부(516d) 내로 강제하도록 압축될 수 있다. 그 후에, 커넥터(514d)는 폐쇄되어 저장부(516d)를 격리시킬 수 있다. 커넥터(514a,514b,514e)를 재개방하고, 플랫 나사(526)를 그 최상측 위치로 회전시켜 저장부(516a-c)를 팽창시키면 지지 챔버(512a-c)에서의 압력은 감소한다. 다음에, 저장부(516c)에 대해 상기 과정이 반복되어 공기 주머니(510)의 전체 압력을 더욱 감소시킨다.

도 4에 도시된 바와 같이, 쿠션 요소(510)는 두 별개의 공기 주머니 요소를 포함한다. 즉, 챔버(512a)는 챔버(512c-d)와는 별개의 요소로서 형성되어 있다. 그러나, 쿠션 요소(510)는 단일의 일체적 요소일 수 있는데. 여기서 챔버(512a)는 챔버(512b, 512d)의 전방 경계까지 후방으로 연장될 수 있으며, 이 때 발포체 요소(513)는 생략된다. 그러나, 신발의 아치 영역에 배치되는 챔버(512a) 부분은 챔버(512a)의 나머지 부분보다 더 얇으므로, 핀치-오프 밸브(518)가 챔버(512a) 위에 또는 아래에 배치될 수 있도록 해주고, 또한 상기 챔버 부분에는 저장부 챔버(516)를 배치할 수 있도록 관통하는 원통형 구멍이 형성되어 있다. 암나사부가 있는 별개의 벽 요소가 상기 구멍에 배치되어 나사(526)를 사용할 수 있도록 해준다. 이러한 구조에서, 챔버(512a)는 여전히 내벽에 의해 챔버(512b. 512d)와 유체 연통 상태로부터 격리되어 있다. 물론, 공기 주머니(510)는 저장부(516)를 포함하는 단일의 요소로서 형성될 수 있다.

D. 쿠션 시스템의 동작

사용자는 보통의 신발처럼, 상기 동적 제어식 쿠션 시스템이 들어 있는 신발을 신는다. 그러나, 사용자는 하나 이상의 손잡이(210a-c)를 조작하여 신발의 쿠션 효과를 빠르게 조정할 수 있다.

예컨대, 러닝화의 경우에, 사람이 속도를 증가시킴에 따라, 충격력이 증가한다. 증대된 충격력을 받는 챔버는 가변 저장부(516)로부터의 압력을 증대시키거나, 이들 챔버용의 밸브를 폐쇄함으로써 또는 이 두 가지 방식에 의해 강성이 증대된다. 유사하게, 농구화에 있어서, 점프 후 뒤꿈치 챔버에 안착하면, 그 챔버 상의 압력은 가변 저장부를 사용하거나 또는 그 챔버에 이르는 밸브를 폐쇄함으로써, 또 양자 모두에 의해 증가된다.

조깅화 용례 등의 예컨대 앞발 챔버와 뒤꿈치 챔버에서, 챔버의 강성을 감소 시키기 위하여, 앞발 챔버와 뒤꿈치 챔버는 유체식으로 링크되도록 제조될 수 있어, 전체 체적을 증가시키고 이는 뻣뻣한 느낌을 감소시킨다. 사용자는 하나 이상의 제어 손잡이를 조정하여 부드러운 감도를 동적으로 제어할 수 있다.

유사하게, 옆에서 옆으로의 강성(side-to-side stiffness)은 착용자의 과도한 내전 또는 하위의(under) 내전을 수정하기 위하여 쉽게 조정될 수 있다. 예컨대, 착용자가 과도한 내전 방식으로 걷거나 달리는 경우, 중간 측부 상의 챔버에서의 압력은 CPU(202)에 의해 자동적으로, 또는 제어 손잡이(201c)(도 8) 상의 적절한 셋팅을 사용자가 선택함으로써 증가되어, 그 쿠션 지지의 측부를 더욱 뻣뻣하게 하여 착용자가 과도한 내전을 하게 되는 경향을 감소시킨다. 하위의 내전을 수정하기 위하여, 신발의 측방향 측부 상의 챔버에서의 압력은 유사한 방식으로 증가될 수 있다.

본 발명은 공기 주머니로 가스를 공급하거나 공기 주머니로부터 가스를 방출할 필요가 없이, 중간창의 여러 지점에서 압력과 강성을 무한히 다양하게 변화시킬 수 있다. 즉, 폐쇄된 시스템 내에서 압력이 변화된다. 따라서, 개방형 공기 시스템의 수반되는 단점, 예컨대 외부 펌프를 필요로 한다든지 또는 누설되는 것과 같은 문제가 방지된다. 저장부 챔버(516)는 도시한 것과 같이 중간발 영역의 아치 부분에 배치하는 것이 바람직하다. 이 영역은 비교적 작은 부하를 받고, 제한된 쿠션 효과를 나타내는 이 위치에서의 폐쇄된 저장부는, 특히 발포체 요소(513)가 사용되는 경우에 어떤 문제를 일으키지 않는다. 그러나, 상기 저장부와 제어 시스템 구성 요소는 임의의 편리한 위치, 심지어 상측부와 같은 중간창의 외측에 배치 할 수 있다. 여러 가지 지지 챔버, 저장부 및 제어 시스템 중 특정의 한 가지 구성만을 도시하였지만, 다른 구성도 사용될 수 있다. 예를 들면, 챔버(512a 또는 512d)는 상호 연결 튜브에 의해 유체 연통식으로 링크되는 여러 개의 좀 더 작은 챔버로 나뉘어질 수 있다.

본 발명의 원리가 적용될 수 있는 여러 가지 다양한 실시 형태에 비추어 볼 때, 전술한 세부적인 실시 형태는 단지 예시적인 것이고 본 발명의 범위를 제한하고자 제안된 것은 아니다라는 것은 명백하다. 대신에, 본 발명은 다음의 청구의 범위 내에 있는 모든 변형례 및 그 균등물을 포함한다.

Claims (13)

1. 동적 제어식 쿠션 시스템이 구비된 신발 물품으로서,

   상기 동적 제어식 쿠션 시스템은,

   상기 신발 물품에 부착되는 제어 시스템과,

   상기 신발 물품의 밑창 내에 수용되고 유체로 채워진 공기 주머니를 포함하고, 이 공기 주머니는 주변 공기에 대해 폐쇄되어 있고, 서로 유체 연통하는 복수 개의 별개의 쿠션 챔버를 구비하며,

   상기 각 쿠션 챔버는,

   상기 제어 시스템과 통신하고 상기 쿠션 챔버 내의 압력을 검출하는 압력 검출기와,

   상기 제어 시스템과 통신하고 그 제어 시스템에 의해 작동되어, 한 쿠션 챔버와 다른 쿠션 챔버의 유체 연통 수준을 조절하는 조정기를 포함하며,

   상기 제어 시스템은 상기 조정기를 미리 정해진 순서로 작동시켜 상기 쿠션 챔버 사이의 유체 연통 수준을 조절함으로써 각 쿠션 챔버 내의 미리 정해진 압력을 유지하는 것인 동적 제어식 쿠션 시스템이 구비된 신발 물품.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 쿠션 챔버와 유체 연통하는 가변 체적형 저장부를 더 포함하고, 이 가변 체적형 저장부는, 상기 제어 시스템과 통신하고 그 제어 시스템에 의해 작동되어 상기 저장부와 쿠션 챔버의 유체 연통 수준을 조절하는 조정기와, 상기 제어 시스템과 통신하고 상기 저장부 내의 압력을 검출하는 압력 검출기와, 상기 저장부의 체적을 조절하고 상기 제어 시스템과 통신하는 작동기를 포함하며, 상기 제어 시스템은 상기 저장부의 체적과 조정기를 미리 정해진 순서로 조절하여 각 쿠션 챔버 내의 미리 설정된 압력을 달성하는 것인 동적 제어식 쿠션 시스템이 구비된 신발 물품.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 제어 시스템은, 상기 신발 물품에 수용되어 있는 중앙 처리 유닛과, 이 중앙 처리 유닛에 전력을 공급하기 위한 전원을 더 포함하고, 상기 압력 검출기는 각 쿠션 챔버 내에 수용되어 있고 상기 중앙 처리 유닛과 전기적으로 통신하는 트랜스듀서인 것인 동적 제어식 쿠션 시스템이 구비된 신발 물품.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 조정기는 상기 중앙 처리 유닛과 전기적으로 통신하는 전자 작동식 밸브인 것인 동적 제어식 쿠션 시스템이 구비된 신발 물품.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 각 쿠션 챔버 내의 미리 정해진 여러 압력 중 하나를 선택하기 위하여, 상기 중앙 처리 유닛에 선택적으로 명령을 하기 위한 사용자 입력 장치를 더 포함하는 것인 동적 제어식 쿠션 시스템이 구비된 신발 물품.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 쿠션 챔버들을 유체 연통 상태로 연결하는 공간(plenum)을 더 포함하는 것인 동적 제어식 쿠션 시스템이 구비된 신발 물품.
7. 신발 물품의 쿠션 시스템 내의 압력을 동적으로 제어하는 방법으로서,

   상기 쿠션 시스템은, 상기 신발 물품의 밑창에 수용되며 유체로 채워진 공기 주머니를 포함하고, 이 공기 주머니는 주변 공기에 대해 폐쇄되어 있고, 서로 유체 연통하는 복수 개의 별개의 쿠션 챔버를 구비하며, 각 쿠션 챔버는 다른 쿠션 챔버와의 유체 연통 수준을 조절하기 위한 조정기를 구비하며, 상기 방법은,

   각 쿠션 챔버에 대하여 원하는 압력을 정하는 단계와,

   상기 각 쿠션 챔버 내의 압력을 검출하는 단계와,

   상기 신발 물품을 착용하고 있는 동안에 미리 정해진 방식으로 상기 조정기를 동적으로 조절하여 상기 각 쿠션 챔버 내의 원하는 압력을 달성하는 단계

   를 포함하는 것인 신발 물품의 쿠션 시스템 내의 압력을 동적으로 제어하는 방법.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 원하는 압력을 정하는 단계는 원하는 활동 수준을 나타내는 사용자로부터의 입력을 얻는 단계와, 표시된 활동 수준에 대하여 각 쿠션 챔버 내의 원하는 압력을 정하는 단계를 더 포함하는 것인 신발 물품의 쿠션 시스템 내의 압력을 동적으로 제어하는 방법.
9. 제어식 쿠션 시스템을 포함하는 신발 물품으로서,

   상기 제어식 쿠션 시스템은,

   상기 신발 물품의 밑창 내에 수용되고, 주변 공기에 대해 폐쇄되어 있으며, 서로 유체 연통하는 복수 개의 별개의 쿠션 챔버를 포함하는 유체 충전식 공기 주머니와,

   하나 이상이 상기 각 쿠션 챔버에 연결되는 복수 개의 압력 검출기와,

   복수 개의 조정기 중 하나가 상기 각 쿠션 챔버에 연결되어, 연결된 쿠션 챔버와 상기 복수 개의 쿠션 챔버 중 적어도 다른 하나와의 유체 연통 수준을 조절하는, 복수 개의 조정기와,

   상기 신발 물품에 연결되는 제어 시스템을 포함하며,

   상기 제어 시스템은,

   상기 복수 개의 압력 검출기와 통신하여 상기 각 쿠션 챔버에서의 압력을 실시간으로 검출하고,

   상기 각 조정기와 통신하여 상기 각 조정기의 작동을 제어함으로써, 상기 복수 개의 쿠션 챔버 중 하나가 다른 쿠션 챔버에 대하여 유체 연통하는 수준을 조절하며,

   상기 복수 개의 조정기를 소정의 순서로 작동시켜 복수 개의 쿠션 챔버 사이의 유체 연통 수준을 조절함으로써, 복수 개의 쿠션 챔버 각각에서의 선택 압력을 유지하는 것인 제어식 쿠션 시스템을 포함하는 신발 물품.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 제어 시스템은, 상기 신발 물품에 내장되어 있는 중앙 처리 유닛과, 이 유닛에 전력을 공급하기 위한 전원을 더 포함하고, 상기 각 압력 검출기는 상기 각 쿠션 챔버 내에 수용되고 상기 중앙 처리 유닛과 전기적으로 통신하는 트랜스듀서인 것인 제어식 쿠션 시스템을 포함하는 신발 물품.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 각 조정기는 상기 중앙 처리 유닛과 전기적으로 통신하는 전자 작동식 밸브인 것인 제어식 쿠션 시스템을 포함하는 신발 물품.
12. 청구항 10에 있어서, 상기 복수 개의 쿠션 챔버 중 하나에서의 상기 선택 압력을 설정하기 위하여, 상기 중앙 처리 유닛에 선택적으로 명령하기 위한 사용자 입력 장치를 더 포함하는 것인 제어식 쿠션 시스템을 포함하는 신발 물품.
13. 청구항 9에 있어서, 상기 복수 개의 쿠션 챔버를 유체 연통 상태로 연결하는 공간을 더 포함하는 것인 제어식 쿠션 시스템을 포함하는 신발 물품.

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